利用Propeller-EPI技术提升自由呼吸状态下的肝脏扩散加权成像效果：改善图像质量及ADC（ ADC值）重复性

　　肝自由呼吸扩散加权成像（DWI）基于Propeller-EPI技术的开发及性能评估。本研究提出了一种结合旋转多叶片（24片）的DW-Propeller-EPI技术，通过参考免费的2D相位循环重建（PCR）校正Nyquist鬼影，并采用相关性加权补偿呼吸运动。实验纳入35例受试者，对比常规DW-ss-EPI（呼吸控制：屏气、触发、自由呼吸）及FB DW-Propeller-EPI。结果显示，FB DW-Propeller-EPI在信号同质性（4.56±0.57）、几何保真度（4.86±0.33）、肝缘锐利度（4.69±0.46）及整体图像质量（4.73±0.48）评分均显著优于其他三种技术（P<0.001），且ADC重复性（左肝0.212×10?3 mm2/s，右肝0.255×10?3 mm2/s）最佳。该技术有效解决了自由呼吸条件下常规DW-ss-EPI的几何失真和ADC测量不稳定性问题。

　　
肝脏扩散加权成像（DWI）结合表观扩散系数（ADC）测量在肝病患者早期诊断、疗效监测及肝纤维化评估中具有重要价值。然而，传统单次激发平面回波成像（DW-ss-EPI）技术在实际应用中面临诸多挑战，尤其是对自由呼吸（FB）患者的成像质量与ADC重复性要求存在矛盾。针对这一问题，一项创新性的自由呼吸DW-Propeller-EPI技术被开发并验证，其核心优势在于结合多叶片旋转采集与智能重建算法，有效克服呼吸运动与心脏运动的干扰，显著提升图像质量与ADC测量稳定性。

### 技术背景与核心挑战
肝脏DWI的临床应用高度依赖ADC值的精准测量，但常规DW-ss-EPI技术存在两大瓶颈：**呼吸运动伪影**与**心脏运动干扰**。传统呼吸控制策略（如屏气呼吸或呼吸门控）虽能降低运动伪影，却导致扫描时间缩短、图像分辨率下降，且对无法配合屏气的患者不适用。呼吸触发（RT）技术虽能延长扫描时间以获取更多信号平均，但患者呼吸节律不规整时仍会导致伪影，影响ADC测量一致性。自由呼吸（FB）成像虽能提高患者舒适度，但信号平均次数减少导致SNR下降，同时因运动导致的k空间采样不完整，易引发Nyquist鬼影和几何失真。

### 新技术的创新设计
研究团队提出DW-Propeller-EPI技术，其创新性体现在两方面：**硬件采集方案**与**软件重建算法**的协同优化。硬件上采用24片扇形叶片进行旋转式k空间采样，通过多角度覆盖降低单次激发时间，使患者能以自然呼吸状态下完成数据采集。软件重建流程包含两大核心模块：
1. **参考-free二维相位循环校正（PCR）**：针对Nyquist鬼影，开发无需参考图像的二维相位校正方法，通过迭代优化消除鬼影效应，避免传统一维校正导致的边缘模糊。
2. **运动相关性权重优化**：在Propeller-EPI重建过程中，引入叶片间信号相关性分析，动态调整各叶片权重，有效抑制呼吸心跳引起的信号波动。例如，通过计算每片叶子的信号与平均参考图像的相关系数，对运动干扰严重的叶片降低权重，确保最终重建图像的几何保真度。

### 实验验证与临床价值
研究纳入35例受试者，对比传统DW-ss-EPI（屏气、呼吸触发、自由呼吸）与新型Propeller-EPI技术，结果显示：
- **图像质量**：Propeller-EPI在几何保真度（评分4.86/5）、边缘锐度（评分4.69/5）及整体质量（评分4.73/5）均显著优于传统技术。其优势源于叶片旋转设计分散了磁敏感效应，结合二维相位校正进一步消除鬼影伪影。
- **ADC重复性**：在左肝叶（传统技术LOA 0.25-0.32×10?3 mm2/s vs. Propeller-EPI 0.21×10?3 mm2/s）和右肝叶（LOA 0.21-0.25×10?3 mm2/s vs. 0.21×10?3 mm2/s）均表现更优，且左右肝叶差异缩小，验证了技术对心脏运动的抑制效果。
- **临床适用性**：在无法屏气的患者（如老年、术后患者）中，Propeller-EPI仍能获得评分达4.5/5的高质量图像，而传统FB-DW-ss-EPI因信号平均次数不足，左肝叶评分仅2.59/5，存在显著信号衰减。

### 技术优化与未来方向
尽管Propeller-EPI在1.5T设备上已验证有效性，但其6.4分钟的扫描时间仍高于常规DW-ss-EPI（屏气18秒、呼吸触发145秒）。未来可通过以下优化提升临床实用性：
1. **多切片并行成像**：通过同时采集多个肝区切片，缩短单次扫描时间。
2. **自适应叶片配置**：根据患者体型动态调整叶片数量与角度，平衡扫描时间与重建精度。
3. **心脏运动补偿**：结合心脏相位编码技术，进一步降低心动伪影对左肝叶的影响。
4. **场强扩展性验证**：目前研究基于1.5T设备，需在3.0T场强下重复实验以评估技术普适性。

### 结论
DW-Propeller-EPI技术通过硬件采集与软件重建的协同创新，解决了自由呼吸状态下肝脏DWI的两大核心难题：**呼吸伪影抑制**与**ADC重复性优化**。其临床意义在于：
- 对无法屏气的患者（如肝硬化腹水、术后恢复期患者）提供可靠ADC测量工具；
- 在多中心临床研究中，降低因操作差异导致的ADC测量波动；
- 为介入性肝手术（如射频消融）提供精准的影像导航支持。
该技术为自由呼吸肝脏MRI开辟了新路径，后续需进一步探索扫描时间压缩策略与多模态融合应用，以推动其在临床诊断中的普及。