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磁共振超短回波时间序列在肺炎检查中的应用研究

申报人：吴雅慧 申报日期：2025-03-23

基本情况

2025创新项目
磁共振超短回波时间序列在肺炎检查中的应用研究 学生申报
创新训练项目
医学
临床医学类
学生来源于教师科研项目选题
二年期
传统的肺部影像学检查方法（CT,X线），可提供良好的图像细节，但存在辐射损伤。磁共振超短回波时间序列无需电离辐射，适合儿童、孕妇及需多次随访的患者。目前，UTE 在肺部的研究应用也逐渐增多，不仅可改善肺部 MRI质量，还可进行通气、灌注等功能成像，在临床肺部疾病的诊疗中体现出极大的价值。磁共振超短回波时间序列采用梯度微动爬升技术，在激发脉冲发射后，使用超短回波（近0ms）技术，直接检测自由衰减信号，采集固态水信号，显示肺组织结构，降低了肺内气体-组织界面大引起的磁敏感率不均匀的影响，弥补了常规MR肺部序列的不足，克服了传统磁共振序列对肺的细微结构观察欠佳、易受到呼吸、心跳及胸腔内气体影响、扫描时间长等缺点。 本项目采用磁共振超短回波时间序列进行肺部磁共振检查，优化序列参数，结合双源毫米微波相控EasySee生命感知技术采集呼吸信号，根据呼吸周期在呼气末平台期进行信号采集图像，从而获得对气道、肺野病灶的显示能满足临床诊断需求的 MRI 图像，为临床肺部炎性疾病的诊断提供新的检查方案，具有较好的临床实践价值。
无
李冲冲：主持济宁市重点研发计划项目 《IVIM 和 DCE-MRI 及联合定量模型对乳腺良恶性及恶性乳腺癌分子分型的应用价值》。
张会如：主持济宁市科技发展计划项目《腰椎椎体 CT 重建及体积测量》（2012jnzh02）已结题。
1.对本项目提出合理研究思路，修正实验设计、推荐文献，并给出合理的建议，使项目有较强的可行性。
2.对本项目提供肺部磁共振检查技术、图像后处理等技术指导。
校级

项目成员

序号 学生 所属学院 专业 年级 项目中的分工 成员类型
吴雅慧 医学影像与检验学院 医学影像学（本科） 2024 实验设计，数据分析，论文撰写
李欣忆 医学影像与检验学院 医学影像学（本科） 2024 图像后处理，数据分析
孙艺玮 医学影像与检验学院 医学影像学（本科） 2024 图像采集、测量
杨双宜 医学影像与检验学院 医学影像学（本科） 2024 病例收集，数据分析

指导教师

序号 教师姓名 所属学院 是否企业导师 教师类型
李冲冲 医学影像与检验学院 是
张会如 医学影像与检验学院 否

立项依据

1.探索磁共振超短回波时间序列肺炎检查中的应用价值，为特殊人群如孕妇、婴幼儿、儿童、放化疗患者的复查及长期随访，提供一种新的影像学检查方法，避免反复的X线检查带来的辐射危害。

2.通过对磁共振超短回波时间序列探索和参数优化，积累检查经验，为下一步探究磁共振（MRI）超短回波时间序列（UTE）对肺功能成像中的应用研究奠定基础。

       本项目旨在研究磁共振超短回波时间序列技术在肺炎中的应用，通过UTE MRI获得高质量的肺部结构信息，结合最新的功能MRI，可用于提高对肺部疾病的个体化诊疗与评估。主要包括以下研究内容：
1.成像序列优化
1.1超短回波技术实现：使用联影u680磁共振设备，“魔毯”线圈体，采用3D UTE成像序列，优化三维各向同性分辨率扫描，减少部分容积效应，提升肺实质和小气道结构的显示能力。
1.2运动伪影校正技术：
1.2.1使用双源毫米微波相控雷达EasySense生命感知技术采集呼吸信号。
1.2.2呼吸门控与导航技术：对于呼吸不规律的患者，首选采用膈肌导航，用于冻结呼吸伪影。
2.图像采集与数据库建设
2.1招募附属医院行肺部CT检查的患者50例。
纳入标准：①CT平扫与磁共振UTE序列的间隔时间在2d以内；②能够配合完成扫描，且图像的质量优良；③患者或家属知情同意本研究。无禁忌症（包括：带有心脏起搏器和人工金属心脏瓣膜等、体内铁磁性异物者、妊娠前三个月内、重度高热患者等）。
排除标准：检查中因各种原因无法配合而终止检查者。
2.2采集数据自动预筛选（基于算法）
磁敏感伪影：基于相位图像或局部信号丢失（如气道周围形变）自动标记。
信噪比（SNR）阈值：计算全肺平均信号与背景噪声标准差之比，剔除SNR<5的数据。
变形校正非线性配准：将UTE图像与同一患者的CT或标准模板（如HCP肺模板）配准，评估形变场（Deformation Field）的雅可比行列式（Jacobian Determinant），剔除|Jacobian| > 2的异常区域。
2.3正常与病变结构对比分析
肺实质自动分割：采用预训练的nnU-Net模型（肺部MRI专用权重）提取肺实质，手动修正分割误差。
3.图像质量评价
主观评价：由2名经验丰富的影像医师随机独立地评估CT图像和UTE图像。根据噪声和伪影、病灶及主要解剖结构（肺裂、肺血管、气管和支气管）的显示以及对整体图像质量的可接受性进行评分，采用五分视觉评分系统(1分，无诊断价值；2分，差；3分，可接受；4分，好；5分，优秀)
4.磁共振超短回波时间序列技术肺部成像技术探索
采用氧增强的UTE成像技术，获取肺通气和肺实质微观结构信息，评估肺部的通气和灌注功能。
       磁共振超短回波序列（ultrashort echo time,UTE)是以非常短的回波时间得以在肺实质T2*衰变之前便可通过T2*获取数据进行肺部成像，弥补了常规MRI不能清晰显示短T2组织成像的缺陷[1]，成为肺部CT扫描的胸部补充替代方法，目前在评估新生儿肺病、慢性阻塞性气道疾病及肺炎等方面具有较多的研究进展[2-3]。UTE序列和 CT 检测小儿肺部感染的对比研究表明，UTE序列发现肺部感染性病变与 CT 相当[4]。对于伴有空洞、 脓肿形成、 坏死或胸膜脓胸的复杂肺炎， MRI 的准确性与 CT 相似[5]。 ３D UTE序列可清晰显示肺炎的相关影像学表现[6]。在肺部感染性疾病的影像学检查中， UTE序列可以作为 CT 的替代方案， 特别是对于存在免疫抑制的儿童患者[7]。目前国内外研究团队正在探索UTE技术在肺功能成像中的应用。例如，通过氧增强的UTE成像技术，能够更直观地评估肺部的通气和灌注功能，为肺炎等疾病的病理生理研究提供了新的影像学研究方向。通过结合特殊功能成像展示肺部气体交换、血流信号以及氧合状态，更全面地评估肺部病变性质、严重程度及预后效果[8]。未来，基于人工智能深度学习的自动分割和定量弛豫测量可以促进新型形态学和功能性UTE MRI的技术发展，这些进展将会对磁共振肺部疾病的诊断提供坚实的基础。本研究通过磁共振超短回波时间序列在肺炎检查中的应用进行序列探索和参数优化，结合双源毫米微波相控EasySense生命感知技术采集呼吸信号，根据呼吸周期在呼气末平台期进行信号采集图像，从而获得对气道、肺野病灶的显示能满足临床诊断需求的 MRI 图像，为临床肺部炎性疾病的诊断提供新的检查方案，具有较好的临床实践价值。
参考文献
[1] 窦晗, 王晓明 . 磁共振零回波成像应用进展[J]. 磁共振成像, 2022, 13(2): 167-170.
[2] Yoder LM,Higano NS,Schapiro AH,et al.Elevated lung volumes in neonates with bronchopulmonary dysplasia measured via MRI [J].Pediatr Pulmonol,2019,54(8):1311-1318.
[3] Woods JC,Wild JM,Wielpütz MO,et al.Current state of the art MRI for the longitudinal assessment of cystic fibrosis [J].J Magn Reson Imaging,2020,52(5):1306-1320.
[4] Sodhi KS, Khandelwal N, Saxena AK, et al. Rapid lung MRI in children with pulmonary infections: Time to change our diagnostic algorithms. Journal of Magnetic Resonance Imaging, 2016, 43(5): 1196 - 1206.
[5] Chang MJ, Park HJ, Paek MY, et al. Free-breathing ultra-short echo time lung magnetic resonance imaging using stack-of-spirals acquisition: A feasibility study in oncology patients. Magn Reson Imaging, 2018, 51: 137 - 143.
[6] Geiger J, Zeimpel-Karpinski K, Jung A, et al. Clinical application of ultra-short echo-time MRI for lung pathologies in children. Clin Radiol, 2021, 76(9): 708.e9 - e17.
[7] Ozcan HN, Gormez A, Ozsurekci Y, et al. Magnetic resonance imaging of pulmonary infection in immunocompromised children: comparison with multidetector computed tomography. Pediatr Radiol, 2017, 47(2): 146 - 153.
[8] 赵秀全, 崔磊. 超短回波时间序列在肺功能成像的应用进展[J]. 磁共振成像, 2025, 16(1): 204-209.
1.创新点
1.1突破性成像技术：突破磁共振肺实质成像的禁区，捕捉肺炎病灶在呼吸周期中的实时信号变化，打破传统MRI序列肺部成像的壁垒。
1.2采双源毫米微波相控雷达EasySense生命感知技术:检查过程中患者自由呼吸仰卧于检查床上，与传统磁共振成像技术不同，UTE技术扫描全程无噪音，提高了患者检查过程中的舒适性，更适用于孕妇及儿童患者。
2.项目特色
针对传统的肺部影像学成像弊端，采用更安全、舒适的磁共振超短回波时间技术，不仅无电离辐射、软组织分辨率高，还一定程度上克服了 传统MRI 不能检测到部分短 T2 组织信号的缺陷，为肺部影像学诊断提供新的影像学检查技术。

1.技术路线


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2.拟解决的问题
冻结呼吸运动伪影：受设备条件限制，当前呼吸运动伪影对磁共振超短回波时间序列图像质量的影响仍待解决。特别是针对呼吸不规律的患者，怎么样可以良好的冻结呼吸伪影？
3.预期成果
（1）优化扫描扫描参数、获得高质量影像信息，提高磁共振应用于肺炎诊断的准确性和可靠性，为特殊人群提供新的影像学检查方法。
（2）发表学术论文 1-2 篇。 
本项目拟于2年内完成既定目标：
1.2025.05-2025.09与临床与探讨合理的影像学检查流程。课题分工，进行资料检索与病例收集，确定合适的扫描参数和方法，确定研究技术路线，确定数据和图像后处理的方法。
2.2025.10-2026.04收集资料至30例，继续对图像数据后处理，通过对新近文献调研，并对数据进行初步统计学分析。
3.2026.05-2027.05收集资料至50例，对项目研究查漏补缺，整理、分析相关临床及影像学数据。进行论文撰写，课题总结，申请课题鉴定。
与本项目有关的研究积累和已取得的成绩
  有关的研究积累
目前磁共振超短回波时间序列用于肺部的检查已具有一定的病例基础。团队中主要人员通过培训，已熟练掌握该检查技术操作。
3岁患儿，发热、咳嗽，头疼一周，家属要求复查时选择无辐射检查，磁共振图像如图1所示。
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                                                                                 图1 患儿肺部磁共振图像

26岁孕妇岁，反复发热6天、咳嗽、伴畏寒、寒战。磁共振图像如图2所示。

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                                                      图2 孕妇肺部磁共振图像

1.1已具备的条件
本项目主要在济宁医学院附属医院医学影像科进行，目前，济宁医学院附属医院本部及太白湖院区均已安装uMR680磁共振成像系统，相控阵体部表面线圈，UTE成像软件及协议包。完全具备开展本项目研究的所有仪器设备及后处理软件。
1.2 尚缺少的条件及解决方法
儿童的磁共振超短回波时间序列肺炎检查过程中儿童配合有时欠佳，无法保证检查100%成功。
解决方法：必要的情况下联系附属医院镇静中心辅助镇静。 

经费预算

开支科目 预算经费（元） 主要用途 阶段下达经费计划（元）
前半阶段 后半阶段
预算经费总额 10000.00 购买材料及论文润色· 4000.00 6000.00
1. 业务费 5000.00 数据测试，文献检索，论文润色 1000.00 4000.00
（1）计算、分析、测试费 1000.00 数据检测 500.00 500.00
（2）能源动力费 0.00 无 0.00 0.00
（3）会议、差旅费 0.00 无 0.00 0.00
（4）文献检索费 1000.00 文献检索 500.00 500.00
（5）论文出版费 3000.00 论文润色，版面费 0.00 3000.00
2. 仪器设备购置费 0.00 无 0.00 0.00
3. 实验装置试制费 0.00 无 0.00 0.00
4. 材料费 5000.00 酒精使用障碍筛查量表（ AUDIT )、 MR 兼 容的泡沫垫、耳塞、 GIFT 软件包、 SPM12和 DPABI 软件等 3000.00 2000.00
结束

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