压缩感知近年来一直在积极研究，因为它有可能减少扫描时间或改善时空分辨率，同时保持相同的扫描时间。压缩感知的目标是通过在非线性迭代正则化重建中利用成像结构中的固有稀疏性来近似来自欠采样k空间数据的完全采样测量的图像质量。几项研究在对比增强与压缩感知MRA已报道了其优良的速度。非造影时间飞行MRA也是基于压缩感知加速度的良好候选者，因为图像中的特征稀疏血管的一个明亮的树木在很好地抑制解剖背景信号。在先前对正常志愿者的研究中，脑血管非对比TOF-MRA与压缩感知的扫描时间减少到大约一半的TOF-MRA并行成像，目前加速采集的临床标准，同时保持图像质量。加速测量的压缩感知重建通过在特定变换之后对图像稀疏性做出假设来生成缺失数据;在研究人员的例子中，幅度图像在幅度图像的小波域中被稀疏化。因此，压缩感知-TOF的诊断能力需要验证，尤其是与临床确定的方法相比，是否引入血管病变的过度估计或低估。脑血管动脉瘤，与压缩感知-TOF获取的图像已被成功地评估。研究人员的目标是将此验证扩展到血管狭窄和小血管。烟雾病是一种罕见的脑血管疾病，其特征在于进行性狭窄和闭塞性颈内动脉及其在Willis环内的主要分支的闭塞。这些变化导致形成精细血管网络，称为烟雾血管，以及其他侧支循环，例如颞浅动脉。这些可视化与手术治疗直接相关。虽然数字减影血管造影仍然为烟雾病的诊断和分期的金标准，TOF-MRA现在被认为是具有高灵敏度和特异性。TOF-MRA是一种非侵入性方式，可以很容易地应用于无症状的烟雾病患者，并且反复用于随访检查，甚至在儿童中也是如此。因此，研究人员假设压缩感知-TOF可用于评估烟雾病，并在前瞻性烟雾病队列中检查烟雾血管的分级和可视化，将压缩感知-TOF的结果与来自常规PI-TOF的结果进行比较，使用压缩感知-TOF与PI-TOF相同或更高的采集加速因子。
　　 本研究经当地机构审查委员会批准，并获得所有受试者的书面知情同意书。从2014年12月到2015年10月，22名烟雾病患者入组。在同一会话中使用压缩感知-TOF和PI-TOF扫描所有受试者。通过数字减影血管造影或常规MRA确认烟雾病的诊断。10名患者接受了先前的手术，从颞浅动脉直接绕过大脑中动脉。排除标准是未能获得整个成像集，以及大的运动和易感性伪像。使用具有32通道头部线圈的3TMR扫描仪获得压缩感知-TOF和PI-TOF。提供的研究序列和重建原型用于压缩感知-TOF。常见的采集参数如下：TR/TE=20/3.69ms，FA=18°，4块板，TONE斜坡，70％;并且重建的体素尺寸为0.38×0.38×0.38mm。对于压缩感知-TOF，FOV为220×200×63mm，获得的矩阵为288×264×82，而对于PI-TOF，FOV为240×200×62mm，矩阵为320×270×81。对于压缩感知-TOF数据采集，传统的3DTOF梯度回波序列被延长，以促进非相干采样在使用可变密度泊松磁盘采样图案-spaceKY-KZ上的笛卡尔网格编码平面。在数据采集之后,通过非线性迭代SENSE型重建从欠采样数据重建图像。重建是在扫描仪上内联实施的。使用改进的快速迭代收缩-阈值算法解决了以下最小化问题：其中x是要重建的图像，yj和Sj是第j个线圈元素的k空间数据和线圈灵敏度。该方程和参数是相同的，并在研究人员之前的研究中进行了优化。图像重建与扫描仪软件完全集成，并在线执行。
　　 首先，两位神经放射学家对Will-Willis对压缩感知-TOF和PI-TOF的狭窄变化进行了评分。烟雾病评分根据修改后的Houkin评分系统进行评估。根据颈内动脉，大脑中动脉，大脑前动脉和大脑后动脉的总狭窄/闭塞评分，将疾病进展分为4级。其次，烟雾血管能见度使用3分制评分：很少或没有烟雾血管;适量的烟雾血管;量烟雾血管。第三，被认为是血管的高强度斑点在两个神经放射学家。对于每个患者，这是针对左侧和右侧单独进行的，通过上部和下部切片跟踪血管以使血管与噪声区分开。确定的血管计为1，可能的血管计为0.5。最后，还对10例曾接受过旁路手术的患者进行了主观评估旁路血管的可见性。上面的所有分析都是独立进行的，并且对于评估者来说，序列是不知情的。κ统计量用于分析烟雾病分级和最大强度投影图像的烟雾血管可见性，促进压缩感知3，压缩感知5和PI3之间的比较。使用Bland-Altman分析和Wilcoxon符号秩检验将压缩感知3和压缩感知5的烟雾血管数与PI3进行比较。烟雾血管数字中的评估者间协议也通过组内相关系数进行评估。使用R进行统计分析，p值<.05被认为是统计学上显着的。对于PI3，压缩感知3和压缩感知5采集，MRA扫描时间分别为4：07,3：53和2:42。压缩感知-TOF重建在收购结束时开始，并在10分钟内完成。没有患者被排除在分析之外。改良的Houkin对压缩感知3和压缩感知5的烟雾病分级显示与PI3的几乎完全一致，分别为κ=.993和.996;，从而证明了等效的分级能力。评估者之间的协议是实质性的。压缩感知-TOF投影图像上的烟雾血管可见性也与PI-TOF图像上的相同。在PI3和压缩感知3之间以及PI3和压缩感知5之间获得了极好的协议。评估者之间的协议很大。PI3基线神经节水平的烟雾血管中位数为3，压缩感知3为4，压缩感知5为3.5。对烟雾血管数量的Bland-Altman分析也显示出良好的一致性。压缩感知3上烟雾血管的数量显着高于PI3或压缩感知5。对于烟雾血管的数量，在压缩感知5和PI3之间没有观察到显着差异。用于计数烟雾血管数量的评估者间相关系数显示出极好的相关性。在所有三次收购中，所有经历过手术的患者的旁路血管都得到了很好的认可。颞浅动脉也在其他患者中得到令人满意的描述。
　　 研究人员通过评估投影图像和基底神经节水平的2D切片的烟雾病分级和烟雾血管可见性来研究压缩感知-TOF的诊断质量。压缩感知-TOF更好地可视化烟雾血管，它们在相同的扫描时间内作为小的侧枝，并在减少的扫描时间内获得相同的可视化，不到3分钟。压缩感知-TOF的加速度为3或5的选择对视觉方面和烟雾病的分级几乎没有影响，表明由于不规则欠采样和非线性迭代重建而没有过高或低估。在4例中，基于压缩感知5的烟雾病分级导致过度诊断，但研究人员没有观察到任何诊断不足的情况。因此，如果压缩感知-TOF显示严重狭窄，使用对比增强血管造影的发现的确认将值得考虑用于初始评估，但是对于关注相对的后续观察不是必需的。变化。狭窄/闭塞评分的评估者间相关性很大;然而，评估者内部的协议几乎是完美的。因此，评分的差异被认为反映了由于个体解释图像而导致的评价变化，这可能导致压缩感知5病例中的过度诊断。
　　 烟雾血管S的存在和数量也是烟雾病的评价，虽然这是不容易使用TOF-MRA。烟雾血管图像上烟雾血管的可见性在PI-TOF和压缩感知-TOF上几乎相同，而在压缩感知3图像上计数的烟雾血管的数量显着高于PI3图像上的烟雾血管。该评估具有较高的观察者内部一致性，观察者间的再现性显示出实质性的一致性，可能是因为对投影图像的评估倾向于受到观察者主观性的影响，如在狭窄/闭塞的评估中。对基底神经节中烟雾血管数量的评估有助于理解压缩感知-TOF和PI-TOF之间的特征差异。压缩感知3显示出比其他烟雾血管更多的烟雾血管;这很可能是由于压缩感知的固有去噪效果。压缩感知重建通过抵消背景噪声来增强血管的对比度，而这种去噪效果也可以同时减少来自血管的信号。之前的研究报道，压缩感知-MRA的表观SNR高于PI-MRA，加速度超过3倍。认为高表观SNR导致更多的烟雾状血管在压缩感知中可见。在压缩感知3中，阳性效应被认为超过了负面效应，而即使在压缩感知5中，烟雾血管的数量也与PI3相当。之前的报告支持这一论点，因为它表明与PI-TOF相比，压缩感知-TOF的小血管信号衰减很强。出了所有三次采集的代表性图像。在该示例中PI3示出了突出斑点噪声，尤其是在中心;这是由于中心的g因子增加。示例压缩感知图像在整个图像中显示出高度减少的噪音;然而，与来自颅骨边界的鬼魂一致的弯曲条纹图案是明显的，这些在中心变得最突出。该伪像的强度在切片之间变化，但条纹图案的方向总是与相位编码方向对齐。因此，研究人员推测这些伪像是源自稀疏欠采样的残余混叠伪像，可能源自头骨的外边缘。研究人员通过压缩感知的采样模式的点扩散函数来评估不相干并且,点扩散函数的主峰值与伪噪声的标准偏差的比率对于压缩感知3是74.2，对于压缩感知5是35.1。有限的板坯尺寸可能会限制不连贯性。轻微的患者运动也是一个可以想象的原因。增加重建中使用的正则化参数可以减轻这种伪影，但强烈增加可能会使小血管变得模糊。然而，这种伪影在投影图像上几乎不可察觉，并且在本研究中不影响基底神经节血管的检测。压缩感知的总重建时间约为10分钟，这对于临床使用来说太长了。在本研究中，压缩感知-TOF在4个平板中进行扫描，并且在获取每个平板云之后进行平板重建可减少实际等待时间。此外，通过使用图形处理单元实现，重建时间可以大大缩短到临床可接受的时间，这在本研究中是不可用的。
　　 这项研究有几个局限性。首先，在本研究中单独评估压缩感知和PI进行比较，但压缩感知和PI基本上不是排他性技术，但它们可以协同使用以进一步加速。其次，压缩感知-MRA和PI-MRA之间的采集矩阵不同。由于在研究人员收集数据时序列的限制，为采集矩阵和空间分辨率设置相同的值是不可行的。第三，并非所有患者都接受了数字减影血管造影。在检查压缩感知-MRA之前和之后的6个月内仅有8名受试者具有数字减影血管造影。数字减影血管造影是侵入性的，并且在MRI/MRA可以描绘时间变化并提供可靠的烟雾病分级的情况下,它不被认为是必需的。此外,数项研究和数字减影血管造影。第四,评估了相对较少数量的患者，但认为足以阐明压缩感知-TOF的能力。第五，仅评估了两个压缩感知-TOF加速率。研究扫描被添加到常规扫描中，并且由于患者的负担，进一步添加被认为在伦理上是不合适的。
　　 总之，压缩感知可以加速TOF-MRA，同时保留烟雾病的诊断能力。压缩感知-TOF在等效加速度下更好地可视化抵押烟雾血管。此外，5倍加速压缩感知-TOF被认为是烟雾病正确诊断的可接受，允许检测steno-occclusive变化和烟雾血管。在不降低临床需要的覆盖率和空间分辨率的情况下缩短扫描时间可为患者带来益处，特别是那些需要接受重复的终身随访检查的患者。需要进一步研究以研究在临床实践中是否可以可靠地使用更高的加速率。