|
|
|
中国科学院深圳先进技术研究院教授梁栋: |
|
新技术实现从“运动去除”转向“运动重建” |
|
|

心脏电影成像是高加速成像技术的第一个试验场。传统心脏电影成像方法通常依赖多先验联合模型,通过空间和时间等先验信息的精细建模,提升成像质量。
但是,在欠采样与噪声共同作用下形成的复合退化问题,是高加速成像面临的本质难题。在高信噪比条件下,可以实现较高的加速;然而在高加速、低信噪比条件下,仅依靠时空先验已难以突破图像质量与重建稳定性的双重限制。因此,在实现高倍加速时,对噪声的准确刻画尤为重要。
传统磁共振成像多采用固定形式的噪声假设,如基于L2范数的简化建模。这类模型在低加速、规则场景中具有一定的有效性。若在动态成像中引入可学习的噪声建模,使噪声能够通过数据驱动方式进行精细刻画,则可显著拓展成像模型的表达广度。
在电影成像的基础上,技术目标进一步扩展至更广泛的人体运动成像。运动带来的问题不仅表现为伪影和模糊,还包括信息丢失、结构边界不清等风险的增加。
除心脏和呼吸等可监测的周期性运动,消化道蠕动、吞咽等不可控运动长期缺乏有效的成像解决方案。传统应用场景本质上仍是“以静制动”,对患者配合度和生理状态高度敏感,整体稳定性有限。
将一次长时间的静态采集拆解为多次动态采集,并通过高质量重建对信息进行整合,使运动本身成为成像对象而非干扰因素,可以在不增加扫描时间的前提下,有效降低运动伪影,同时提高图像分辨率和信噪比。
在算子层面,传统深度学习成像方法多采用离散的固定卷积核。对于消化这类在神经支配下融合了一系列平移、旋转、缩放的复杂运动,离散卷积算子往往只能实现粗略的近似表达。
通过引入基于参数化卷积核的方法,可以直接对连续复杂运动进行建模,在运动状态下稳定提取结构与动态特征。这种更接近物理本质的刻画方式,使动态成像不再局限于规则运动器官,而能够覆盖消化道等高度复杂的生理运动系统。
由此,整体解决方案实现了从“运动去除”到“运动重建”的转变,不再仅在后端进行伪影校正,而是在成像前端直接刻画运动过程,实现“以动制动”。
《医学科学报》 (2026-02-13 第5版 封面)