分体式架构的心脏磁共振成像非接触光学心振触发系统设计

来源：电子与信息学报杂志2026年第3期北京时间：

作者：高钱楠, 张佳宇, 朱银根, 王文锦, 纪建松, 纪晓悦

单位：1.杭州电子科技大学电子信息学院 杭州 3100182.清华大学精密仪器系 北京 1000843.浙江大学医学院附属邵逸夫医院护理部 杭州 3100094.南方科技大学生物医学工程系 深圳 5180555.温州医科大学附属五院(丽水市中心医院) 丽水 323020

摘要：心脏磁共振(CMR)对心动与呼吸极为敏感，稳定可靠的门控是保证成像质量与量化准确性的关键。针对高磁场环境下心电门控易受磁流体力学与梯度噪声干扰的问题，该文提出一种面向复杂电磁环境的CMR非接触光学心振触发方案。具体地，提出一种“近机光学采集-远机计算与触发”的分体式架构：近机端以离焦散斑成像捕获胸壁微振，远机端进行方向自适应位移合成、漂移屏蔽基线回正及因果多项式局部回归平滑，实现主动脉瓣开放等机械事件的实时触发。在20名健康志愿者、3类线圈遮挡条件下进行评估：在无线圈与超柔性体线圈条件下，心振信号相对同搏R波的后向生理延迟分别为44.7±24.8 ms与45.1±26.7 ms，拍间抖动通常为20～30 ms；可用率分别为95.7%与97.6%，F1分数分别为0.921与0.912。结果表明，良好的线圈-胸壁耦合与视野通畅对非接触机械门控至关重要；相较外周光体积信号与雷达门控，心振信号作为“近源”机械标记可显著缩短触发相位滞后，相较外周光体积信号与门控，更适用于高心率或时序约束更严格的CMR序列。总体而言，所提方案为高场环境下实现非接触、低延迟CMR门控提供了工程化实现路径。

关键词：心脏磁共振, 光学心振信号, 非接触门控, 分体式架构, 高磁场环境

基金资助：中国国家重点研发计划(2024YFC2417600)，国家自然科学基金(62206062)以及科学技术部长三角科技创新专项计划(2023CSJGG1300)的资助