心肌应变定量是评估心脏收缩功能、早期识别心肌病变的重要指标，与射血分数相比，心肌应变对局部功能异常更为敏感，能早期发现心肌功能障碍。临床常规 Cine MRI 通常同时采集短轴与长轴序列，为开展四维心肌应变测量提供了基础。但其心肌对比度和纹理信息有限且心动周期内形变幅度大，多次屏气采集还易引入层间错位与心动相位不一致，使现有方法难以稳定获得时空一致和生理合理的四维应变结果。

近日，中国科学院深圳先进技术研究院（以下简称“深圳先进院”）医学成像科学与技术系统全国重点实验室胡战利研究员与中国医学科学院肿瘤医院深圳医院罗德红主任团队、深圳市宝安区松岗人民医院梁久平主任团队合作，提出了一种从常规心脏磁共振电影成像（Cine MRI）中提取四维（3D+时间）心肌力学参数的创新框架，在技术上为稳定重建时空一致的心肌应变提供了方法基础，在临床上为心肌病早筛、分型与随访提供了更可靠的定量支撑。相关成果以"Unlocking 2D/3D+T myocardial mechanics from cine MRI: a mechanically regularized space-time finite element correlation framework"为题，发表在医学图像分析领域TOP期刊Medical Image Analysis上。

针对上述问题，研究团队在数字体图像相关理论基础上，构建了面向 Cine MRI 的时空一体化心肌运动定量框架（图1）。该框架以有限元形函数表征心肌位移场，通过全局相关优化保证空间连续性并引入符合生理特性的力学约束以抑制噪声放大和非物理形变；同时结合基于奇异值分解（SVD）的数据驱动时空模态分解策略，在保持时间连续性的同时显著降低计算复杂度，实现了从常规 Cine MRI 到心肌运动场与应变场的统一求解。

研究团队在合成数据集、三个国际公开数据集以及真实临床数据集上对该方法进行了系统验证，并与两种经典配准方法及四种主流深度学习模型进行了全面对比。结果显示所提出方法在多项定量与任务型指标上，均整体优于对比方法并可稳定得到高时空一致的四维心肌应变可视化结果，增强了对心肌运动与功能变化的直观表征能力（图2）。进一步地，研究团队基于该框架对五种不同心肌病人群开展了心肌应变量化比较分析，为不同病理状态下的功能差异提供了更一致、更可靠的定量表征。

深圳先进院胡战利研究员、中国医学科学院肿瘤医院深圳医院罗德红主任和深圳市宝安区松岗人民医院梁久平主任为论文的共同通讯作者。深圳先进院与中国医学科学院肿瘤医院深圳医院联培博士后刘海洲、深圳市宝安区松岗人民医院医生覃雪玲、中国医学科学院肿瘤医院深圳医院副主任医师刘周为论文的共同第一作者。该研究工作得到了国家重点研发计划以及广东省自然科学基金卓越青年团队等项目的资助。

图1：面向磁共振电影成像的时空一体化4D心肌运动定量框架

图2: 不同心肌病（正常、扩张型、肥厚型）的应变场可视化及应变曲线对比