上海交大团队联合瑞金医院发布肺部四维动态MRI新技术

近日，上海交通大学生物医学工程学院杜一平教授团队联合瑞金医院放射科程增辉博士及联影医疗，成功开发自由呼吸状态下肺部四维动态磁共振成像（MRI）技术。研究成果发表于磁共振领域权威期刊《Magnetic Resonance in Medicine》，实现全肺结构与通气功能同步检测。

研究背景

随着影像技术进步，肺部磁共振成像（MRI）已可用于肺结节、肺栓塞、肺炎等疾病的检查。相比CT，肺部MRI无电离辐射，软组织对比度高，更适用于儿童及需长期随访的患者。

传统肺部MRI依赖呼吸门控，采集效率低，仅能获取静态图像。动态MRI无需屏气、患者依从性好，可评估肺通气功能，但受限于肺组织质子密度低、信号衰减快及呼吸运动干扰，技术难度较大。

技术突破

研究团队开发了基于超短回波（UTE）采集与运动补偿重建的肺部四维动态MRI技术，涵盖：

• 交错螺旋叶序型三维径向UTE采集
• 呼吸状态监测导航信号提取
• 压缩感知驱动的运动分解重建与运动信息估计
• 新型重建算法——运动状态加权的运动补偿重建（MostMoCo）

MostMoCo算法通过运动补偿增强图像时间相关性，减少伪影；结合运动状态加权，利用肺实质信号变化先验信息，提升重建质量。随后采用雅各比行列式方法生成肺通气功能图。

研究在联影医疗uMR790 3.0T平台上对健康志愿者进行验证。

图1. 肺部四维动态磁共振成像流程：（a）带SI导航的UTE序列采集；（b）呼吸曲线提取；（c）运动信息估计；（d）MostMoCo算法框架。

图2. 不同算法重建效果对比：MostMoCo在肺部结构清晰度（绿箭）和肺实质对比度（红圈）方面优于XD-UTE。

图3. 肺部四维动态MRI结构成像（冠状面、横断面、矢状面）。

图4. 肺部结构成像（左）与通气功能成像（右）结果展示。

临床前景

该技术显著提升肺部MRI图像质量，并实现通气功能同步评估，有望推动肺部MRI在临床的广泛应用，尤其为需避免辐射暴露的患者群体提供全新诊疗手段。