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和其它成像方式（如CT、超声等）相比，磁共振成像优势在于可以提供优异的组织对比、功能、代谢等信息，但缺点是扫描时间过长。因此，快速成像一直是磁共振技术创新的重点之一，从最早期扫描一个序列要花费一个多小时，到如今最新的压缩感知技术已然可以实现10倍以上加速的超快速成像，磁共振的采集速度已经克服了一个又一个临床障碍。压缩感知（Compressed sensing）是近年来刚刚开始用于磁共振成像的一项新技术，从本期起，小编将为读者介绍磁共振一系列加速技术，尤其是压缩感知技术的历史、原理、应用及科研方向。
要了解压缩感知成像必须先了解磁共振目前的各种主流加速技术及其发展。
如上表所示，磁共振目前具备多种加速技术，由于具备不同的技术原理，因此适用于不同的临床问题。下面，小编带领大家一起来回顾一下行业内快速成像技术的发展历程。
基于图像重建的并行采集技术 SENSE：
基于SENSE并行采集的心脏图像，如红色箭头所示原始矫正伪影
二十世纪九十年代初，随着多通道线圈被引入磁共振成像，不同的线圈单元不仅提高了信噪比，同时为并行采集技术的推出提供了最重要的技术支持。基于对组成线圈敏感度的探测，业内第一个并行采集技术SENSE（敏感度编码）1997年诞生。其采用以图像为基础再结合线圈信息的重建方式，因此，由于噪音和运动伪影的干扰，SENSE敏感度探测的精准度问题一直存在，尤其是在小视野成像时图像易出现并采伪影。
有效加速倍数：2-4倍
应用范围：全身各部位
基于K空间重建的并行采集技术GRAPAA
基于GRAPPA并行采集的心脏图像，如红色箭头所示原始矫正伪影降低
直到2002年，西门子的GRAPPA技术的出现把并行采集技术往前推进了一大步，基于k空间信号整合并结合线圈信息然后再重建图像。由此，在图像重建过程中不再需要非常详细的、精准的线圈校准，只需要提前采集一些K空间填充线即可进行自动校正并且这些数据可以用于后期图像重建，因此，也不会增加采集时间。上面提及的因为伪影严重影响敏感度探测的问题，特别是在腹部成像、心脏成像以及单次激发平面回波成像在头颅和鼻窦的成像中的应用，通过GRAPPA自动校正的特性，可以实时保证线圈敏感度图的精准度，避免出现错误。此外，因为图像重建和图像联合属于分步骤完成，因此，GRAPPA可以有效改善图像质量，即使小视野成像也不会有卷积伪影，特别是在信噪比提升方面优势明显。
在SENSE的基础上提升了图像质量，依然是基于K空间的过疏采集，所以在图像质量方面会有一些信噪比的丢失。信噪比丢失的程度取决于并行采集加速因子R的大小，虽然线圈的密度已经足够高，但并行采集加速因子R的有效取值范围局限在2-4。
有效加速倍数：2-4倍
应用范围：全身各部位。
CAIPIRINHA鸡尾酒超快速并行采集技术
1.6mm 等体素同反相位屏气扫描，12秒
2013年，西门子历经7年研发，CAIPIRINHA鸡尾酒成像技术问世，该技术可以同时从2个空间维度进行并行采集，并通过改变相位编码采集策略，混叠效应被有效转移，接收线圈矩阵可以被更加有效地利用，减小g因子，从而大大提高图像质量。
德国曼海姆医学中心比较CAIPIRINHA和GRAPPA在腹部成像方面应用的区别，最终得出：320x175分辨率条件下，扫描时间从21秒降至9秒，可以有效缩短患者腹部扫描屏气时间。随着技术进一步升级，目前采用该技术可以实现5秒/期的肝脏快速动态扫描，而挑战极大的冠状位肝脏同反相位扫描也只需要12秒钟时间。首次实现了图像质量和扫描速度的结合。
有效加速倍数：4-6倍
应用范围：全身各部位的快速高质量3D成像。
TWIST-VIBE极速动态多期采集技术
TWIST-VIBE在乳腺动态成像中的应用，单期扫描时间由传统1分钟缩短至4.97秒,扫描速度提高了12倍。
2015年，西门子全新发布了一款超高时间、空间分辨率的多期动态成像技术TWIST-VIBE，TWIST-VIBE包括TWIST、CAIPIRINHA、DIXON、VIBE四个核心技术，第一次实现了2秒一期的动态增强成像。
有了该技术，可以实现肝脏等多个器官的动脉超早期、中期和晚期的采集，对于微小病灶、易遗漏病灶的发现和诊断有极大价值。据文献报道，TWIST-VIBE可以帮助发现21%以上的病灶检出率。
有效加速倍数：4-12倍
应用范围：动态增强血管成像。
同时多层成像
多层成像在弥散张量成像中应用，TR时间由8000ms缩短至2500ms，扫描时间由34分钟缩短至11分钟，扫描速度提升了3 倍。
传统磁共振成像95%都是基于2D的单层成像，一些特殊部位扫描，如神经系统功能成像，即使是采用了并行采集技术，扫描时间依然很长。随着临床需求的提高，神经系统功能成像在临床上的作用越来越大，如何实现临床常规化，是摆在所有磁共振研发者面前的一个难题。
2011、2012年前后，西门子与美国明尼苏达大学、麻省总医院等世界顶级的科研机构开展合作，研发出了首个具有专利权的同时多层成像技术SimultaneousMulti-slice（简称SMS），并于2016年在市场上商业化推出。SMS采用多带宽技术，CAIPIRINHA和GRAPPA依然是其主要核心技术。与此同时，Powercore和Tim4G等硬件方面的提升也提高了SMS激发的精确度和重建效果。SMS可以有效降低TR时间，实现更快速扫描；也可以再相同TR情况下，同时激发更多层数。SMS被率先应用于神经系统弥散成像和功能成像BOLD，随后被应用于腹部、盆腔和乳腺等部位的弥散成像。
基于SMS多层成像的优势，西门子正与一些临床机构合作，尝试将应用范围扩展至更多序列如快速自旋回波成像等。未来SMS成像技术应用范围会更广，适应序列也更多。
有效加速倍数：3-10倍，依序列不同
应用范围：高级弥散功能成像，未来将扩展到更多领域。
有了这么多加速技术，目前西门子的高端磁共振已经能实现针对全身多部位包括2D、3D、平扫、动态增强等的3-12倍成像。
但依然有一些临床问题，对速度提出了更高的要求，例如心脏和肝脏等一些特殊的动态成像等。压缩感知（Compressed Sensing）技术作为全新的磁共振加速技术，在此时登上历史舞台。
下期，我们将介绍压缩感知的出现背景，与MR结合应用的原理、优势领域、最新进展，敬请期待。
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