近年来，华东师范大学物理学院上海市磁共振重点实验室、医学磁共振与分子影像技术研究院李建奇教授团队与医院及相关科研团队合作，在化学交换饱和转移（CEST）磁共振成像技术研发与应用方面进行了系统的研究，取得了一系列重要进展。

针对CEST成像长期面临的“扫描时间长、信噪比低、定量易受干扰”等瓶颈，团队从底层脉冲序列开发、多参数联合快速校正、物理先验AI重建到临床转化进行了系统性攻关，成功构建了高保真全脑多池CEST定量成像新框架，相关核心成果已相继发表于磁共振领域权威期刊《NMR in Biomedicine》、《Magnetic Resonance Imaging》以及《Pediatric Radiology》。此外，团队在深度学习重建与缺血性脑卒中标志物领域的两项交叉合作成果，也于近日分别被国际医学图像计算顶会 MICCAI 2026接收及期刊《Molecular Imaging》在线发表。

背景与痛点：CEST成像的“效率与精度”之困

CEST技术能够在分子水平无创探测活体组织内游离蛋白、多肽及微环境理化性质的变化。通过多池分析，CEST可提取酰胺质子转移（APT）、核奥氏增强（NOE）及磁化转移（MT）等特定代谢成分，在重大脑疾病的早期诊断中展现出巨大潜力。

然而，CEST技术走向常规临床诊断长期面临两大核心痛点：（1）多池成像需要采集数十个频率偏移点，传统序列（如FLASH或FSE）扫描速度慢或信噪比受限，难以在临床可接受的时间内实现高质量的全脑覆盖；（2）主磁场（B0）与射频场（B1）不均匀性、以及组织固有的纵向弛豫（T1）效应，会严重污染CEST定量指标的真实性，导致临床误判。

核心突破一：底层序列创新与全脑多池定量框架

针对上述瓶颈，李建奇团队主导开发了一套高信噪比、快速且高重测信度的全脑多池CEST定量成像框架：

1. 创新的 True FISP 三维单次激发序列

团队突破常规，提出了基于真稳态进动快速成像（True FISP）读出的3D单次激发CEST序列。理论推导与人体实验表明，相比传统FLASH序列，True FISP读出在保持扫描时间不变的前提下，使活体脑部平均时间信噪比（tSNR）大幅提升约84%，多池参数图的对比噪声比（CNR）提升超130%，极大改善了微小代谢物信号探测的灵敏度和图像锐度。

图2. True FISP 与传统 FLASH 序列成像质量对比： 在相同采集时间下，True FISP 序列显著提升了脑部多池参数图（APT、NOE、MT）的信噪比与图像清晰度，且提取的拟合Z谱（右侧）更加平滑准确。

该项工作发表于《NMR in Biomedicine》。博士研究生武玉朋为论文第一作者，李建奇与四川大学华西医院赵羽教授为论文共同通讯作者。该研究得到了上海交通大学医学院附属仁济医院曹梦秋教授团队、福建医科大学附属第一医院佘德君教授团队、以及西门子医疗磁共振研发团队的深度合作与支持。

2. 九分钟全脑多池校正与成像闭环

为消除场不均匀性与弛豫效应对定量的干扰，团队设计了基于稳态扰相梯度回波（SPGR）的联合多定量图方案，仅需3.5分钟即可同步获取全脑B0 、B1、T1 定量图。同时，针对传统多功率 B1 校正耗时的难题，引入定制的前馈神经网络模型，实现了由单功率Z谱到多功率插值校正的高保真映射。最终集成为总耗时约9分钟的全脑多池成像框架，在全脑96个解剖分区的重测信度评估中展现出极高的定量稳定性（99.0%脑区变异系数 < 10%）。

该项工作发表于《Magnetic Resonance Imaging》。博士研究生武玉朋为论文第一作者，李建奇教授为通讯作者。该研究得到了西门子医疗磁共振研发团队的合作支持。

核心突破二：物理先验AI重建与临床交叉拓展

在构建核心技术框架的同时，团队积极开展跨学科与临床合作，在深度学习图像重建与重大脑疾病生物标志物挖掘方面取得重要突破：

1. 物理先验洛伦兹编码自监督重建

李建奇教授团队联合研究院杨光教授团队，提出了一种物理先验驱动的洛伦兹编码（Lorentz Encoding, LE）自监督隐式神经网络重建框架。该方法将连续Z谱坐标投影到受洛伦兹物理模型约束的隐空间中，有效抑制了非物理性高频噪声。在高欠采样（仅21个频率点）条件下，成功实现了高保真Z谱重建与准确的定量代谢物映射。

该项研究已被国际医学图像计算顶级会议 MICCAI 2026 接收。李得瑄与武玉朋为论文共同第一作者，杨光教授为通讯作者。

2. 急性缺血性脑卒中发病时间精准分层

团队联合南京医科大学附属南京医院（南京市第一医院）殷信道教授和姜亮教授团队，在急性脑卒中动物模型中揭示了多参数CEST信号随缺血时间演化的动态规律。研究首次证实，梗死核心区的 NOE (-3.5 ppm) 信号与细胞膜脂质过氧化过程紧密相关，能够作为评估卒中发病时间（区分是否超过4.5小时黄金救治窗口）的独立生物标志物，其预测性能（AUC = 0.848）显著优于传统的ADC和CBF指标。

该合作成果近日已在《Molecular Imaging》期刊在线发表。南京医科大学附属南京医院（南京市第一医院）闵子桐与华东师大武玉朋为论文共同第一作者，姜亮教授与李建奇教授为论文共同通讯作者。

3. 新生儿缺氧缺血性脑病（HIE）微观损伤评估

团队联合广东省第二人民医院江桂华教授团队及湖南省儿童医院金科教授团队等，将多池CEST技术应用于新生儿HIE的早期损伤与严重程度分级。研究发现，HIE早期伴随APT、NOE及MT信号的协同显著降低，揭示了微观层面蛋白质降解与细胞膜脂质破坏的病理过程。其中，左侧海马NOE信号在鉴别HIE严重程度中展现出卓越的诊断效能（AUC = 0.96），为新生儿脑损伤的精准干预提供了新的影像学依据。

该项工作已发表于《Pediatric Radiology》。湖南省儿童医院庄霞梅与华东师大武玉朋为论文共同第一作者，广东省第二人民医院江桂华教授、湖南省儿童医院金科教授与李建奇教授为论文共同通讯作者。该研究也得到了西门子医疗团队的深度合作与支持。

图5. 轻度与重度HIE患儿的多参数CEST图像及Z谱分析对比： 对比可见，随着缺氧缺血损伤加重，重度HIE患儿深部灰质核团（如丘脑）处的蛋白质（APT）和细胞膜脂质（NOE）等微观代谢信号均出现更显著的衰减。

总结与展望

该系列研究打通了从“底层脉冲序列开发”到“物理/AI联合校正算法”，再到“临床重大脑疾病应用”的全链条路径。所开发的高效全脑多池CEST成像技术具备在临床主流3T磁共振设备上直接部署的潜力，使该技术从实验室验证进一步迈向临床可用，为缺血性卒中超早期救治、新生儿脑损伤精准分级以及脑肿瘤等复杂疾病的无创分子诊断提供定量影像学工具。

附文章信息：

1.Yupeng Wu, Siyuan Fang, Siyuan Wang, Caixia Fu, Jianqi Li*. A framework for rapid, repeatable, and high-fidelity whole-brain multi-pool CEST imaging at 3 T. Magnetic Resonance Imaging, 2026, 130: 110669. DOI: 10.1016/j.mri.2026.110669

2.Yupeng Wu, Qifan Pang, Zhichao Wang, Gaiying Li, Caixia Fu, Mengqiu Cao, Xingrui Wang, Dongmei Jiang, Dejun She, Yang Song, Yu Zhao*, Jianqi Li*. Three-Dimensional Single-Shot CEST Imaging at 3T Based on True FISP Readout. NMR in Biomedicine, 2025, 38(9): e70109. DOI: 10.1002/nbm.70109

3.Xiamei Zhuang^#, Yupeng Wu^#, Guihua Jiang*, Ke Jin*, Jianqi Li*, Junwei Li, Meitao Liu, Yanfang Wu, Huiting Zhang, Huashan Lin. Multi-pool chemical exchange saturation transfer magnetic resonance imaging as a molecular-specific biomarker: detecting histopathological changes in neonatal hypoxic-ischemic encephalopathy. Pediatric Radiology, 2026, 56(1):128-139. DOI: 10.1007/s00247-025-06417-w

4.Yupeng Wu, Siyuan Wang, Yang Song, Jianqi Li*. Rapid Whole-Brain Mapping of B0, B1, and T1 for Unbiased CEST Imaging in Clinical MRI. ISMRM, 2025, #2454

5.Dexuan Li^#, Yupeng Wu^#, Chenglong Wang, Hanlin Liu, Hui Zheng, Jianqi Li, Guang Yang*. Self-Supervised Implicit CEST Reconstruction via Physics-Informed Lorentz Encoding. MICCAI, 2026. （已接收）

6.Zitong Min^#, Yupeng Wu^#, Hongjie Huang, Qifan Pang, Hui Xu, Mingyang Peng, Huiyou Chen, Xindao Yin, Jianqi Li*, Liang Jiang*. Multiparametric CEST MRI for Time-Associated Characterization of Acute Ischemic Stroke: NOE (-3.5 ppm) Signal as a Potential Imaging Biomarker. Molecular Imaging, 2026, 25: 15353508261477596. DOI: 10.1177/15353508261477596

（注：^#表示共同第一作者，^*表示通讯作者）