0 引言

       黄金角径向稀疏平行（golden-angle radial sparse parallel, GRASP）技术是一种最新引入的三维（three dimensional, 3D）梯度回波动态对比增强磁共振成像（dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging, DCE-MRI）技术^{[1, 2]}，它结合了压缩感知（compressed sensing, CS）、并行成像（parallel imaging, PI）以及黄金角径向采样三种技术，可以对体积数据连续采集并进行回顾性重建^[3]。与传统的DCE-MRI技术相比，GRASP技术能够实现在单次扫描中同时获得高时间分辨率和高空间分辨率的磁共振图像^[4]，有效减小因运动伪影和成像速度不足而导致的图像空间分辨率降低的影响，有助于严重呼吸困难或处于镇静中的患者在自由呼吸状态下接受MRI检查^{[5, 6]}。

       近年来，GRASP技术已经逐渐应用于临床疾病的研究，在心血管、腹部动态成像及肿瘤诊断鉴别等领域展现出较传统DCE-MRI更优的诊断潜力，但是该技术目前仍存在一定局限，例如呼吸运动显著或自主运动幅度较大的解剖部位，其图像易受伪影干扰^[7]。同时，该技术在不同解剖区域成像参数优化方案、图像后处理策略、诊断效能的循证医学证据积累，以及与最新拓展技术（如深度学习重建等）融合应用的深入探讨仍显不足。此外，目前尚无综述对GRASP技术的多领域临床应用进展及最新拓展方向进行全面梳理。因此，本研究深入综述了GRASP技术的基本原理，并系统梳理其在头颈部、心血管、胸腹部及运动系统等多个部位的临床研究与应用进展，探讨其在未来临床实践中的应用潜力，以期为多部位相关疾病的精准、高效临床诊疗方案提供借鉴，为进一步临床推广提供理论支持。

1 GRASP技术的基本原理

       GRASP技术是一种结合了CS、PI和黄金角径向采样技术的先进动态成像序列。该技术通过黄金角径向采样技术获取均匀覆盖k空间的数据，将采集到的欠采样数据结合CS技术重建高质量动态图像，利用PI技术提取多通道线圈的空间编码信息、填补k空间空缺、加速数据获取。黄金角径向采样技术为CS和PI提供稳定且高效的采样数据，CS对黄金角径向采样技术和PI采集的欠采样数据进行优化重建，PI则辅助CS实现更高的加速因子，三者相互配合，使GRASP技术能够实现自由呼吸状态下的MRI检查，特别适用于需要高时间分辨率和运动鲁棒性的临床研究。有研究表明MRI扫描时间与k空间采样直接相关^[8]，为在减少MRI扫描时间的同时获取高质量图像，研究者们对k空间采样策略进行了改进，如减少采样量和改进重建算法等。

1.1 CS技术

       近年来MRI引入了CS技术，其主要是利用图像的可压缩性和稀疏性，通过对k空间中的信息进行欠采样来实现图像采集速度的提高^[9]。在GRASP技术中CS技术基于非线性重建算法，利用稀疏采样的k空间数据实现图像重建，并采用非线性迭代算法（如阈值处理或正则化约束等）在特定变换域内增强重建图像的稀疏性^{[10, 11]}。CS通过减少采样数据量的方式来加速数据采集，缩短扫描时间，提高临床工作效率。

1.2 PI技术

       PI技术通过多个不同灵敏度的接收线圈同时采集不同位置的空间信息，从欠采样的多线圈数据中重建图像^[12]。它的核心思想是通过多个接收线圈，每个线圈覆盖一个不同的区域，并行接收来自患者体内的信号^[13]。通过PI技术提取多通道接收线圈的空间编码信息，从而在降低相位编码方向上的采样密度，结合并行重建算法实现k空间的欠采样，缩短扫描时间，显著提升GRASP技术的时间分辨率。

       有研究表明^[9]，CS和PI的适当组合能够明显提高成像速度，进一步突破传统加速因子的限制，在实现更高加速因子的同时保持较高的图像质量，二者相结合可以超过单独使用其中的任何一种技术。

1.3 黄金角径向采样技术

       传统的DCE-MRI常通过等间距的均匀采样来获取图像数据，而GRASP技术则采用非均匀径向采样模式^[1]，通过堆栈式星型放射状k空间采样方案实现连续动态成像，该技术通过黄金角旋转编码机制，在层面选择方向施加固定角增量，使得每次旋转都会将角度增加约111.25°，经研究，这种采样方式基本上可以覆盖整个k空间（覆盖率超过95%），提高了k空间采样效率，缩短扫描时间^[14]。另外，基于黄金分割比例的径向采样可以通过恒定角增量（111.25°）实现任意时间点重建，优化采样点的选择，并能更有效地捕捉到磁共振图像中病变的关键特征，从而提高成像质量并减少噪声^[15]。FENG等^[16]的研究表明，基于黄金分割比例的径向采样与基于均匀轮辐顺序的采样相比，二者在信噪比和产生伪影水平方面表现相近，但前者可以增强DCE-MRI的时间分辨率和空间分辨率。

       GRASP技术通过整合CS、PI及黄金角径向采样技术，相较于单独使用PI或逐线圈CS，在加快MRI速度方面展现出更高的能力。另外，使用黄金角固定角增量采样可以规避混叠伪影的产生，为自由呼吸动态成像技术提供技术保障^[1]。目前，已有研究将深度学习与GRASP技术结合，开发了名为GRASPnet的新技术，用于加快重建过程，减少图像采集时间^[17]。GRASP通过时空联合重建算法整合动态图像信息，最终实现高时间分辨率、高抗运动干扰的动态成像，并广泛应用于头颈部、血管、胸部、腹部增强扫描及脊柱关节动态体积成像等需要捕捉快速生理过程的临床实践中。

2 GRASP技术的临床应用

2.1 GRASP技术在头颈部成像中的应用

       MRI作为一种较完备的成像方法，可以对复杂的头颈部进行详细的解剖评估^[18]。然而，传统的DCE-MRI在时间分辨率和空间分辨率方面存在一定局限，尤其在评估血流区域或受呼吸与吞咽运动影响的部位时，易出现伪影及图像模糊，影响诊断准确性^[19]。GRASP技术则有效提升头颈部MRI的成像效率与稳定性。

       MRI是评估脑垂体病变的首选影像学检查方法^[20]。HAINC等^[21]在对垂体微病变（垂体微腺瘤和囊肿）患者的研究中显示，相对于传统DCE-MRI，GRASP技术可以在更早的时间点显示垂体病变（P<0.05）。SEN等^[22]的研究表明GRASP技术可以精确地评估正常垂体与大腺瘤患者的定量渗透性测量和增强曲线，相较于垂体大腺瘤，正常垂体组织的增强程度显著，增强峰值更高（P<0.001），定量曲线的这种显著差异可以为垂体病变的鉴别诊断提供可靠的影像学生物标记物。上述研究发现，GRASP技术还能在垂体形态正常的情况下，检测出内分泌紊乱患者（如生长激素缺乏症）的垂体微循环差异，并且其对垂体大腺瘤术前定位的相关性也很高。上述多项研究均显示GRASP技术在垂体腺瘤诊断中的图像质量、定量诊断指标优于传统DCE-MRI。

       GRASP技术也用于评估腮腺及颈静脉孔处的病变，MOGEN等^[23]对41例腮腺肿瘤患者使用GRASP技术进行检查，通过对时间-强度曲线的分类阈值进行分析来预测肿瘤的良恶性，结果表明，在诊断腮腺恶性肿瘤时GRASP技术表现出较高的阴性预测值（P<0.001），同时其在鉴别多形性腺瘤方面展现出优异的诊断效能（P<0.024）。PIRES等^[24]采用GRASP技术对患有颈静脉孔肿块的人群进行回顾性研究，结果表明，当颈静脉孔处的副神经节瘤和神经鞘瘤不能通过常规影像学特征区分时，使用GRASP技术可以对它们进行准确的区分（P<0.001）。这些研究表明，GRASP技术能够提供更清晰的图像质量以及新的影像诊断特征，为疾病的精确诊断提供保障。

       以上研究表明，GRASP技术可以对头颈部垂体、腮腺及颈静脉孔等部位的病变进行更加明确的评估。然而，在目前垂体腺瘤的研究中，GRASP技术尚未对不同类型腺瘤之间进行鉴别，未来可以对大样本、多亚型垂体腺瘤进行研究并鉴别，为临床诊断提供更优影像学依据。对于腮腺的研究，未来可以结合分子影像学技术，探索GRASP技术在腮腺肿瘤分子特征成像中的应用，为精准医疗提供新的思路。当前GRASP技术在颈静脉孔病变中的研究主要集中在副神经节瘤和神经鞘瘤的鉴别诊断上，对于其他颈静脉孔病变（如转移瘤、血管畸形等）的应用研究尚浅，未来可以拓展GRASP技术至其他颈静脉孔病变的诊断。

2.2 GRASP技术在血管成像中的应用

       GRASP技术能在任何诊断所需的时间点进行回顾性重建，这种扫描及重建方式很适用于捕捉动态血管增强的图像^[25]。GOLDMAN-YASSEN等^[3]利用GRASP技术对脑部动态磁共振血管成像（magnetic resonance angiography, MRA）的常规扫描进行研究，其所包含的特定血管造影质量和成像伪影都获得了较高的图像质量评分（组内相关系数范围为0.91~1.00），表明GRASP技术在血管成像方面有很大的优势，可以直接用于产生高质量的四维（four dimensional, 4D）MRA。CALASTRA等^[26]比较了GRASP技术与传统的基于笛卡尔采样的时间分辨血管成像与交错随机轨迹（time-resolved angiography with interleaved stochastic trajectories, TWIST）技术在血管中的成像效果，并对30名主动脉病变患者的图像质量及伪影情况进行了评估，结果表明GRASP技术在信噪比、血管清晰度和减少图像伪影数量方面均优于TWIST（P<0.05）。另外有研究者采用GRASP技术，对立体定向放射外科治疗后前庭神经鞘瘤的血管通透性变化进行研究，结果表明GRASP技术可以对血管放射的生物学效应进行定量评估^[27]。

       以上研究表明，相较于一些传统的血管成像手段，GRASP技术对于动态血管影像的采集有很大的优势。但目前GRASP技术对于血管成像的研究范围较为局限，未来还需扩大研究范围，深入研究GRASP技术在不同血管疾病诊断中的特异性和敏感性。且当前对于血管通透性研究还不够深入，仅针对前庭神经鞘瘤放疗后，其定量模型在其他血管性疾病（如肿瘤新生血管、缺血性病变、炎症等）中的适用性和准确性需要更广泛的研究验证。

2.3 GRASP技术在胸部成像中的应用

       目前，有研究者认为DCE-MRI在肺部病变的评估中有一定优势，并可以将其衍生序列GRASP技术引入肺部磁共振研究中^[14]。CHEN等^[28]对27例有肺部病变的患者进行的研究表明，15秒时间分辨率的GRASP技术在整体图像质量、病变边界清晰度和诊断信心方面与传统的屏气扫描差异无统计学意义（P>0.05），而3秒时间分辨率的GRASP技术虽因高加速度重建导致一定残影，图像质量相对较低（P<0.001），但能提供额外的时间信息用于病变的定量分析，表明GRASP技术可以同时对肺部病变进行定性和定量的评估。

       在儿童心脏磁共振方面，将k空间加权图像对比度（k-space-weighted image contrast, KWIC）滤波放大的GRASP重建与视图共享（view sharing, VS）相结合，这在儿童先天性心脏病的检出中展现出明显优势^[29]。YANG等^[30]的研究结果表明，常规GRASP技术与VS结合KWIC滤波的GRASP技术相比峰值速度显著降低（P<0.007）。这表明常规GRASP技术对于儿童心脏成像方面存在一定的局限性。

       NISSAN等^[31]的研究表明，与传统DCE-MRI相比，GRASP技术能清晰捕捉到乳腺癌病灶在哺乳期乳腺背景实质增强（background parenchymal enhancement, BPE）显著强化之前的早期强化（P<0.000 1），有效提升病灶与高BPE之间的对比度（P<0.05），从而克服了传统DCE-MRI因强BPE干扰导致的病灶显示不清问题。HEACOCK等^[32]尝试证明GRASP技术和传统脂肪抑制3D梯度回波容积内插屏气检查（volumetric-interpolated breath-hold examination, VIBE）技术对乳腺良恶性肿瘤的鉴别能力有无差别，结果表明GRASP技术在病变检出能力上与传统VIBE技术相当（P>0.05），但显影清晰度略低，提示该技术在乳腺MRI的图像对比度方面仍需进一步优化。

       以上研究表明，GRASP技术在胸部成像中相较于常规MRI检查有更少的限制。但是现阶段GRASP技术在肺部MRI中的研究较少，其临床价值尚未得到充分验证，未来还需通过增加样本量、优化重建算法等方式进行深入研究，明确其在肺部诊断中的价值。在儿童心脏磁共振的应用方面，常规GRASP技术在应对儿童（尤其无法配合屏气的婴幼儿）快速、不规则的心脏和呼吸运动方面存在局限性，未来还需进一步优化GRASP技术的运动校正及呼吸补偿方法。当前GRASP技术在乳腺肿瘤诊断中的表现与传统乳腺扫描序列相比并无显著优势，未来可以通过优化其动态采集参数及融合弥散加权成像构建多模态诊断模型等多种方式，为乳腺MRI诊断提供更全面的形态学与功能信息，从而提升其在乳腺肿瘤诊断中的临床应用价值。

2.4 GRASP技术在腹部成像中的应用

       GRASP技术可以实现腹部器官的高空间和高时间分辨率自由呼吸DCE-MRI^[33]。由于径向采样对运动伪影敏感性较低^[11]，因此采用GRASP技术在不用屏气的情况下就能得到具有诊断质量的图像。

       PAN等^[34]的研究表明，GRASP技术的优化方案可以显著提高其在肝脏平扫期和动脉期DCE-MRI的图像质量（P均<0.001）。YOON等^[35]发现GRASP技术能够区分不同肝纤维化分期的门脉血流量差异（P<0.05），为肝细胞癌的形态学分析提供更精准的评估依据。WEISS等^[36]在他们的研究中发现，GRASP技术和容积灌注计算机断层成像（volume perfusion computed tomography, VPCT）对于肝脏血流动力学参数的定量评估无明显差异，但GRASP技术在经动脉化疗栓塞术后的疗效评估中展现出独特优势，可以精准量化术后肝实质及肝动脉灌注指数的下降（P<0.01），表明GRASP技术在肝脏肿瘤的诊断与疗效监测中，与VPCT这一诊断标准具有相同诊断效能，并且能够避免电离辐射暴露和碘对比剂过敏风险，为肾功能不全或对比剂禁忌患者提供更好的影像学检查方案。

       有学者认为DCE-MRI在直肠癌的诊断中能够提供更高的准确性^[37]。ZHOU等^{[38, 39, 40]}系列研究系统评估了GRASP技术在直肠癌分级、病理预后预测、术后T分期等方面的价值，均表现出优于传统DCE-MRI的诊断能力。PAN等^[41]认为GRASP技术对于多参数MRI预测直肠癌的淋巴血管浸润情况的能力比传统DCE-MRI更好(P<0.001)。上述研究表明，GRASP技术对于一些传统MRI技术来说在诊断方面具有优势，这使得直肠癌的检查更倾向于使用GRASP技术这一检查方法。

       另外，GRASP技术在肾、膀胱、胃及子宫的应用也有相关报道。目前肾功能的检测主要是通过实验室检测的方法进行，但是这种方法对早期肾单位的损伤不敏感，且无法获得单个肾的数值指标^[15]。SCHULZE-ZACHAU等^[15]认为GRASP技术能够通过量化示踪剂通过血管及肾脏集合系统等的量（P<0.001），来评估不同程度的肾功能损害。UENO等^[42]的研究结果表明，与传统的笛卡尔采集方式相比，3D-GRASP技术可以提高不同切面膀胱肿瘤的重建图像质量（P<0.000 1），且对于肌肉浸润性膀胱癌具有更高的诊断力。在YIN等^[43]的研究中发现，GRASP技术能够有效预测胃癌患者腹膜中存在的游离癌细胞。WANG等^[44]的研究表明，GRASP技术对预测剖宫产瘢痕妊娠刮宫治疗期间的术中出血风险有很大帮助。

       以上研究表明，GRASP技术在腹部脏器成像中展现出较传统影像学检查方法更高的诊断效能。GRASP技术在定量评估肝脏血流参数上与VPCT无明显差异，未来可以结合多模态成像技术进一步探索其潜在的诊断价值。目前GRASP技术在直肠癌的研究缺乏与基因组及病理标志物的关联分析，整体预测效能有限，未来可以将GRASP参数与肿瘤区域纹理特征、免疫组化等相结合起来，提升其在直肠癌诊断中的效能。关于GRASP技术在肾、膀胱、胃及子宫方面的研究目前尚少，但是现有研究证明该技术在这些方面也有一定优势，如用于肾功能早期损伤评估、膀胱肿瘤重建、胃癌腹膜游离癌细胞预测、剖宫产瘢痕妊娠刮宫术中出血风险预测等，未来可以进一步扩大样本量及中心量进行深入研究。

2.5 GRASP技术在脊柱关节成像中的应用

       GRASP技术可以进行动态体积成像^[1]，为脊柱椎间盘（intervertebral disc, IVD）内部机械特征的评估及膝关节软骨的内部应变绘图提供新的思路。在MENON等^[45]的研究中，对8名健康志愿者使用GRASP技术与静态机械加载（即休息-静态负荷-恢复的时间演变过程）结合的方式来对腰椎间盘的3D内部动态应变进行量化，结果表明GRASP技术可以用于测量休息、静态负荷和恢复期间的IVD内部动态应变。在另一项研究^[46]中发现，3D-GRASP技术在X 方向上加载（P=0.004 6）和恢复（P=0.025 1）期间年龄与整体IVD应变呈负相关，这表明该技术可以用于识别衰老导致的早期IVD退行性变化。MENON等^[47]的研究表明3D-GRASP技术可用于研究关节软骨的动态应变行为。

       以上研究表明，GRASP技术可以定量脊柱及关节软骨内部的动态应变，早期发现脊柱关节病变应变方向的变化，有助于及时治疗延缓疾病的进展。但目前的研究多局限于腰椎及膝关节，且研究仅针对健康志愿者，缺乏退行性疾病患者的数据验证，未来应该将退行性疾病的患者纳入研究，进一步明确GRASP技术对脊柱关节疾病的临床价值。此外，GRASP技术还能够进行均匀的脂肪抑制，有助于在术后复查图像中区分脂肪、出血和手术填塞^[48]，这对于评估手术的成功情况及患者的术后恢复情况有很大的价值。

3 GRASP技术的拓展技术

       随着磁共振技术的不断发展，目前GRASP技术有了很多拓展技术可以用于临床应用中，其中磁化准备的GRASP 4D MRI通过反转恢复序列和导航星堆采样解决了自由呼吸4D MRI中T1对比度不足的难题，为腹部器官成像及MR引导放疗提供了新的方法^[49]；多通道回波采集GRASP 生成水特异性T1定量图像，减少脂肪干扰，精准量化病变^[50]；超维GRASP（extra-dimension-GRASP, XD-GRASP）引入呼吸状态信息，实现对不规则呼吸患者的更优重建效果^[51]；及呼吸加权、主动脉造影增强引导和线圈非接触GRASP（respiratory-weighted, aortic contrast enhancement-guided and coil-unstreaking-GRASP, RACER-GRASP）通过主动脉增强引导及非接触式线圈控制，降低涡流伪影，提升图像稳定性^[52]等，这为临床诊断不断提供新的技术支持，为患者的诊疗过程提供更加准确的监测，有利于早期发现疾病，提高治疗成功率。

4 小结和展望

       GRASP技术是一种很有前景的DCE-MRI技术，能够实现快速连续径向采样，在减少扫描时间的同时获得高质量的图像。但是GRASP技术也存在一些局限性，一是GRASP技术固有的呼吸门控算法仅能降低短时间呼吸困难造成的影响，且对于呼吸程度深的患者，仍会产生不可避免的运动伪影，因此目前除了对GRASP技术本身的应用研究外，还需要针对不同检查部位的需求对运动补偿技术如XD-GRASP、RACER-GRASP等进行研究，来获取更清晰、准确的图像；二是黄金角径向采样方案会导致涡流伪影，尽管“伪黄金角”技术在一定程度上优化了辐条分布，但仍未完全解决这一问题，未来还需要进行深入研究，改进采样技术，减少图像伪影。

       未来，应对GRASP技术采样参数和重建算法进一步优化，从而尽可能地避免各种运动伪影的影响，提高图像质量，在临床实践中实现更大的价值。同时，随着人工智能和深度学习技术的不断发展，也可以为GRASP技术的伪影校正和图像重建提供新的解决方案，增加其在临床中的应用范围，为疾病的精准诊断和治疗提供更有力的保障。