中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所波譜與原子分子物理國家重點實驗室周欣研究團(tuán)隊基于自主研發(fā)的科學(xué)儀器，提出人體肺部的快速成像新技術(shù)，實現(xiàn)目前世界上最快的肺部氣體磁共振成像（MRI）高分辨動態(tài)采樣速率，為肺部重大疾病的早期診斷提供新利器。

肺部重大疾病(如肺癌、慢性阻塞性肺疾病)嚴(yán)重威脅人類健康。MRI是一種重要的臨床醫(yī)學(xué)影像學(xué)技術(shù)，與胸透、CT和PET等方法相比具有無放射性的優(yōu)點。然而，肺部大部分是空腔組織的特性，導(dǎo)致肺部成為常規(guī)MRI的盲區(qū)。

周欣介紹，不同肺疾病的生理學(xué)和病理生理學(xué)特征會導(dǎo)致不同的通氣模式，通過觀測肺的通氣模式能有效解釋肺通氣缺陷的病因。但是，目前已有技術(shù)難以精準(zhǔn)刻畫肺部通氣的動態(tài)過程。因此，亟需發(fā)展對肺部通氣的動態(tài)可視化的新技術(shù)。

周欣團(tuán)隊基于武漢物數(shù)所獨(dú)立自主研發(fā)的超極化氙-129人體肺部MRI儀器，實現(xiàn)了對肺部氣體交換的可視化觀測，“點亮”了肺部。研究人員進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，當(dāng)超極化氙-129氣體連續(xù)不斷地進(jìn)入人體肺部時，將產(chǎn)生對圖像質(zhì)量具有較大影響的氣體流入效應(yīng)。

周欣解釋說，該效應(yīng)在采樣過程中對超極化氣體信號產(chǎn)生干擾，類似于高通濾波，而在圖像重建過程中則引入額外的噪聲和偽影，從而降低圖像的信噪比。這是肺部通氣動態(tài)過程難以精準(zhǔn)刻畫的一個重要因素。

為了發(fā)展快速高分辨人體肺部氣體MRI技術(shù)，研究人員設(shè)計了一種基于變角激發(fā)(VFA)的欠采樣策略，同時結(jié)合低秩、稀疏等動態(tài)圖像特性，大幅提高信號采集速度和質(zhì)量。

周欣表示，與現(xiàn)有的世界上超極化氙-129肺部動態(tài)成像方法相比，該技術(shù)達(dá)到人體肺部氣體MRI的時間分辨率445毫秒/層，空間分辨率3毫米，為肺部重大疾病的早期診斷提供了自由呼吸狀態(tài)下的快速、動態(tài)肺部功能成像。