心脏磁共振成像因其无创、无电离辐射、具有丰富的组织对比度以及能任意方位成像等优势,已成为心脏疾病诊断的金标准。其次,心脏磁共振成像是唯一能够在心肌损伤/缺血的不同阶段进行疾病诊断的影像方法。随着病程的进展,心肌损伤表现为心肌灌注减少到心肌坏死等一系列变化,使用不同的心脏磁共振成像方法可以识别这些变化。尽管如此,受心脏跳动等因素的影响,针对缺血性心脏病的心脏磁共振成像仍面临诸多技术挑战。首先,由于采集时间的限制,相比于PET和SPECT的心肌灌注成像,心脏磁共振的心肌首过灌注成像缺乏完整的心脏覆盖范围。其次,现有的T2加权心肌水肿成像技术容易受运动的影响,导致信号丢失,或者心室内停滞的血液会产生类似水肿亮度的信号,使得水肿范围的估计发生偏差。此外,传统的心脏磁共振定量成像技术也常用于心肌水肿的检测,但其成像速度慢,T1和T2组织特征参数的准确性受图像配准、拟合模型、患者状态等的影响无法提供快速稳定的评估结果。磁共振指纹（MRF）成像技术虽然解决了传统磁共振定量成像的上述问题,但又存在测得的定量值与传统曲线拟合方法结果无法完全对应的问题,无法使用统一的定量值判读标准。针对上述现有技术的局限性,本文从序列设计与重建方法、参数优化及物理模型等关键科学问题进行了研究,力求为缺血性心脏病的早期精准检测提供有效的技术解决方案。本课题的主要研究内容和贡献如下:1)多层同时激发采集的心肌首过灌注成像研究全面评估心肌缺血的关键之一是提高心肌首过灌注成像的覆盖范围。本文将自校正的多层同时激发采集技术应用于心肌首过灌注成像,在不增加扫描时间的情况下,提高了心肌首过灌注成像的心肌覆盖范围,并实现了两倍于常规单层采集成像的覆盖范围（本文方法vs常规方法:8层vs 4层）,从而实现灌注图像的全心覆盖。其次,针对心肌首过灌注成像设计了欠采样加速模板,配合压缩感知重建,有效降低了自校正的多层同时激发采集技术因信号跳变和/或信号随时间变化导致的图像模糊或类噪声问题。2)T1＆T2联合加权的心肌水肿成像研究提高水肿和正常心肌的对比度是提高心肌水肿检测的关键之一。本文利用水肿组织中T1和T2同时升高的特性,将T2STIR（短反转恢复时间的T2准备脉冲）磁化准备模块应用于心肌水肿成像,抑制脂肪信号的同时提高了水肿和正常心肌的对比（本文方法vs常规方法:5.88±2.55 vs 2.75±2.00,P＜0.05）。通过与单激发的b SSFP结合,使其对心律失常和呼吸运动不敏感;与分段采集的b SSFP结合,提高了水肿成像的空间分辨率。经过仿真和仿体实验优化磁化准备脉冲的持续时间,找到使水肿和正常心肌信号差异最大的成像参数,并在急性心梗的患者中进行了验证。3)分数阶磁共振指纹成像的定量参数方法研究MRF面临的挑战之一是其所获得的定量参数值与传统定量成像方法存在一定差异,无法使用统一的定量值判读标准。而MRF在心脏的应用除了需要额外考虑心率的问题,其本质上还是MRF成像,因此其在心脏的应用也存在相同的问题。理论上,不同方法测得的组织特征参数是一致的,但MRF所测得的T2定量参数与传统曲线拟合方式所得到有较大偏差。本研究从信号演变的物理模型出发,将分数阶弛豫模型引入MRF的信号演变模型中,扩展了计算机仿真生成的字典,并提出基于组织特征先验信息的自适应模式识别匹配方法,最终改善了定量值的估计,尤其是T2值（以脑组织为例,白质T2参考值63～80 ms,传统方法vs本研究方法:53±7.5 ms vs 70±4.7 ms;灰质T2参考值78～117 ms,传统方法vs本研究方法:74±8.6 ms vs 95±3.8 ms）。本文围绕缺血性心脏病的早期精准检测,对心脏磁共振的多种成像技术进行了研究。首先提出自校正的多层同时激发采集的心肌首过灌注成像序列和压缩感知的加速方案,显著提高了心肌灌注的覆盖范围;然后提出联合T1和T2加权的心肌水肿成像,提高了心肌水肿与正常心肌的对比度并由此提高心肌缺血早期检测的灵敏度和准确性。最后探讨了MRF中字典生成模型对定量参数T1和T2测量的影响并通过改进模型减小了MRF与传统曲线拟合方法间的结果差异。