提高成像速度一直是磁共振成像技术发展的主旋律，现有方法受Nyquist/Shannon 采样定律和磁共振物理限制已接近极限，基于稀疏成像理论的快速成像方法是现今国际研究热点和产业竞争焦点。本项目受国家自然科学基金重大国际合作项目支持，针对心脏和血管等运动器官成像受限等技术瓶颈，提出基于稀疏成像理论的数据稀疏采样和图象重建新方法，以突破现有并行成像技术的限度，实现心血管实时高分辨成像的临床应用。
    本项目围绕稀疏采样的稀疏特性以及基于稀疏采样的脉冲序列设计方法等关键科学问题，重点研究：（1）基于稀疏采样理论的数据采集、图像重建模型及算法；（2）快速成像序列设计、优化和在体研究；（3）基于并行成像和稀疏采样的心脏和血管快速高分辨成像技术研发及其临床应用。目前，项目已在稀疏采样与重建算法、快速序列设计等方面取得了突破性进展，实现了心脏实时电影成像、全脑血管壁高分辨成像、外周动脉无造影剂成像等，达到国际先进技术水平，并在国产磁共振设备上实现了临床应用。具体体现在：（1）在快速成像理论方面，为了解决压缩感知理论中单个单层变换稀疏表达能力弱的问题，系统性提出了单个多层、多个单层及多个多层的类网络化稀疏表达新模型；为了突破单一方法的加速极限，开展了压缩感知与并行采集的融合机制研究，国际上首次提出了结合参考图像的融合新机制，通过改善系统病态性和提升图像稀疏度，实现了6-16倍加速；为了解决传统压缩感知快速成像方法在高倍加速下图像模糊的问题，国际上首次创建了面向细节优化的成像新框架，在重建图像中保持了更多的细节信息。（2）围绕急性脑中风早期预防和预警的重大需求，针对全脑成像时大覆盖范围和扫描时间互相制约的世界难题，开发了用于脑卒中斑块精确诊断的三维磁共振血管壁成像技术，实现了5 分钟快速扫描成像及空间分辨率三维各向同性0.5×0.5×0.5mm3，达到国际领先水平。（3）针对磁共振心脏成像上高空间分辨率和高时间分辨率互相制约的难题，实现了60ms分辨率的自由呼吸的实时心脏电影成像，用于心率失常和室壁运动异常的临床诊断。该技术时空分辨率均超过了此前国外巨头的商业技术，实现真正意义的高自由呼吸实时心脏电影成像，对于及时发现和早期诊断心脏异常尤为重要。
    项目期间共发表国际期刊论文18篇，其中JCR一区13篇（72%），其余为二区5篇（28%），包括医学影像顶级期刊Radiology和IEEE Transactions on Medical Imaging等。国际医学磁共振学会和IEEE学术年会以及国际专题研讨会邀请报告10人次。申请发明专利超过15项，其中授权9项。本项研究有力推动了我国快速磁共振成像理论和相关技术的发展，培养了一批具有技术专长和国际视野的年轻科研人才，对提高国产磁共振设备国际竞争力提供了核心技术支持。