编者按
中国科学院深圳先进技术研究院朱燕杰、王海峰教授团队与北京协和医院放射科王怡宁教授团队携手联影，基于联影高端科研型 3T 磁共振系统，创新性提出在 bSSFP 序列读出期间在相编码方向添加正弦波梯度的 Wave-bSSFP 波编码序列方法。与常规 bSSFP 序列相比，在单次心肌成像中，波编码方法具有高加速率且可以有效降低心脏成像中的 g-factor 和混叠伪影，极大提高心肌成像图像质量！
近日，该研究成果以 “High resolution single-shot myocardial imaging using bSSFP with wave encoding” 为题发表于国际医学物理学领域的权威期刊《Medical Physics》[1]（IF=4.51）。中国科学院深圳先进技术研究院朱燕杰研究员为文章的第一作者，中国科学院深圳先进技术研究院王海峰研究员、北京协和医院放射科王怡宁教授为文章的共同通讯作者。
01 研究背景
bSSFP 序列广泛应用于心肌成像，如心肌组织表征 [2]、心脏弥散张量成像 [3]、亮血 T2-prepared 成像 [4]、T1-scout 等。为了降低心脏和呼吸运动的敏感性以及加速采集过程，目前临床中采用单次心跳过程中并行成像的方法，且典型的加速率大约为 2。近年来，先进的并行成像方法 Wave-CAIPI 在加速成像方面实现了高度加速并行成像且具有较低的 g-factor。波编码的 3D 梯度 GRE 和 bSSFP 串行序列可以在大脑和腹部成像中实现高加速率并提高成像质量，但是目前在体内单次心脏成像的高加速序列研究仍然较少。
基于此，本研究开发了一种波编码的 2D bSSFP 串行序列 (Wave-bSSFP)，并与体内心脏成像中的常规解剖成像、T2 加权的 bSSFP 和 T1 加权成像进行了对比评估，为心脏高加速单次 bSSFP 成像提供了新的思路。
02 研究方法
2D Wave-bSSFP 串行序列通过在 bSSFP 的读出过程中，在相位编码方向上施加额外的正弦波梯度，在串行结束时采集额外的校准数据以估计点扩散函数 (PSF) 的波形梯度，此序列设计如图 1。该方法在校准扫描时不需要与心电图同步，只需要一次采集即可进行心肌组织表征。在图像重建中使用 Wave-SENSE 的扩展类 SENSE 重建方法，采用两种权值映射图，权重图的非零区域由经验阈值标识。图像重建问题利用 LSQR 算法进行迭代求解，并使用平方和 (SOS) 方法将两个图像分量组合。
03 研究成果
体模成像中使用波幅为 15 mT/m，波周期为 3 的 Wave-bSSFP 序列，在相位编码方向对 k 空间数据进行 R=4 的欠采样，并计算重建图像的误差图和 g-factor 图。图 2 展示了使用 Wave-bSSFP 序列后，重建图像的噪声受到抑制，最大 g-factor 降低了 28.9%。
研究验证了 Wave-bSSFP 在心脏成像中能够降低 g-factor 和抑制混叠伪影。图 3 展示了与 bSSFP 相比，Wave-bSSFP 在 R=4 条件下，舒张期的最大 g-factor 分别降低了 19.03%、22.14% 和 24.96%，在收缩期最大 g-factor 降低的百分比分别为 18.92%、34.81% 和 19.25%。图 4 显示了当 R=4 时比 R=2 的图像具有更高的空间分辨率，且 Wave-bSSFP 的方法相比 bSSFP 能够消除混叠伪影。
图3. R=4 时 Wave-bSSFP 和 bSSFP 方法采集单次心脏图像以及相应 g-factor 图对比
图5. 标准 bSSFP、Wave-bSSFP 和 bSSFP CS 的 T1 加权图像以及 T1 图对比
04 研究展望
