联影医疗ADEPT平台助力实现16倍加速三维T1定量成像

上海交大胡晨曦团队基于uMR 790 3T系统开发rSUPER-PI新方法，成果发表于《Magnetic Resonance in Medicine》

联影医疗磁共振应用开发平台——ADEPT（Application Developing Environment and Programming Tools），依托开源编码库与完善的科研生态，致力于为全球用户提供高效、敏捷的磁共振应用开发工具及极简开发流程，推动科研与临床成果的快速转化。

近日，上海交通大学生物医学工程学院胡晨曦教授课题组基于联影医疗ADEPT平台与高端科研型uMR 790 3T磁共振系统，成功开发出一种16倍加速的三维定量成像新方法——rSUPER-PI。该研究成果已发表于国际权威期刊《Magnetic Resonance in Medicine》。论文第一作者为博士研究生杨帆，胡晨曦教授担任通讯作者。

研究背景：高分辨T1定量成像面临扫描时间长难题

基于可变翻转角的三维T1定量成像广泛应用于多发性硬化、帕金森病等神经系统疾病诊断，以及脑、肝、乳腺的动态对比增强评估。然而，传统方法需采集多组不同对比度图像，导致高分辨率成像扫描时间过长，限制了其临床普及。

研究成果：rSUPER-PI实现高效精准重建

胡晨曦团队早在2019年提出SUPER加速理论，首次证明移位欠采样在抑制噪声放大方面的优势，并引入区块级曲线拟合实现快速重建。本次研究将该理论拓展至三维可变翻转角成像，提出rSUPER-PI方法。

rSUPER-PI融合SUPER技术、3D并行成像与全变分正则化，通过创新重建算法，在仅需传统扫描6%时间的情况下，获得接近全采样质量的图像，且重建时间仅为压缩感知类方法的2%。

为提升数据采集效率，研究设计了一种新型K空间欠采样轨迹，嵌入式结合SUPER与3D并行成像采样策略，在实现16倍欠采样的同时有效抑制噪声放大。下图为欠采样轨迹示意图：

在重建方面，rSUPER-PI采用两步迭代算法：第一步基于3D并行成像进行区块级曲线拟合，将大规模三维重建问题分解为多个独立小规模问题，支持并行计算；第二步引入全变分去噪优化图像质量。整个流程显著提升重建速度与精度。

研究对9名健康志愿者进行回顾性与前瞻性实验，对比rSUPER-PI、REPCOM与L+S三种方法。结果显示，rSUPER-PI在图像准确性（NRMSE、SSIM）和重建效率上均表现更优。

回顾性实验结果如下：

定量分析表明，rSUPER-PI的NRMSE更低、SSIM更高，三维重建时间仅5分钟，远低于L+S（100分钟）和REPCOM（350分钟）。

图3. rSUPER-PI, L+S 和 REPCOM 重建结果的 NRMSE, SSIM 和三维重建时间的定量比较结果

前瞻性实验中，rSUPER-PI在1.6mm³高分辨率下，以16倍欠采样（实际扫描3分钟）实现了与4倍欠采样（扫描12分钟）相近的成像质量。

研究展望：加速成像技术迈向临床应用

rSUPER-PI实现了16倍加速下的大脑三维T1定量成像，在大幅缩短扫描与重建时间的同时保持高图像质量。健康志愿者研究验证了其有效性，未来将进一步探索其在神经退行性疾病、肿瘤等领域的临床应用潜力。

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