贝叶斯CAIPIVAT方法结合平面内加速技术提升fMRI同步多层采集效率的研究

本文提出了一种创新的贝叶斯CAIPIVAT（可控混叠并行成像与视角倾斜）重建方法，通过结合多层同步采集（SMS）技术和哈达玛德相位编码，显著降低几何因子（g-factor）影响，提升功能磁共振成像（fMRI）的脑激活检测率、信噪比（SNR）及对比噪声比（CNR），为快速高分辨率脑功能成像提供新方案。

　　

亮点

CAIPIRINHA与CAIPIVAT技术

如第1节所述，通过应用视角倾斜（VAT）、可控混叠并行成像（CAIPIRINHA）及CAIPIVAT技术可实现切片级图像位移，增大混叠体素间的物理距离，从而降低对线圈阵列几何结构的依赖。CAIPIRINHA技术通过调制k空间各行的相位，沿相位编码方向（垂直方向）移动视野（FOV）；而CAIPIVAT技术则通过结合VAT的独特补偿梯度，可沿相位编码（垂直）和读出方向（水平）两个维度移动FOV。

模拟fMRI数据

为验证我们提出的新型SMS技术（包括mSPECS-VAT、mSPECS-CAIPIRINHA和mSPECS-CAIPIVAT模型）的性能，将其应用于模拟fMRI数据，并与传统mSPECS方法进行对比。模拟数据包含TR=510个时间点，模拟真实右手手指敲击fMRI实验。前20个时间点被剔除，最终保留490个时间点，以完整复现实验流程。

实验fMRI数据

采用3.0T通用电气Signa LX MRI扫描仪对单一受试者进行右手手指敲击fMRI实验。实验参数包括90°翻转角、125 kHz采集带宽，轴向脑切片厚度为2.5 mm，每次重复时间（TR）采集9层切片。基于哈达玛德相位编码方法的特性，我们选取其中8层切片应用于新提出的重建模型，并与现有模型进行比较。最内侧的轴向切片用于分析。

讨论

自fMRI研究问世以来，学者们持续致力于提升信号采集效率，同时保证高分辨率脑图像重建质量及脑激活信号捕捉精度。并行成像重建方法（如SENSE）结合平面内子采样技术可有效缩短扫描时间，但其易受相邻切片体素与线圈灵敏度高度相似性的影响，导致重建矩阵出现奇异问题。本文提出的mSPECS-CAIPIVAT模型通过整合切片位移技术与哈达玛德编码，显著提升了重建图像的区分度与鲁棒性。