教えてください 1.5Tと3Tでは何がどう違うのか？腹部領域

Size: px

Start display at page:

Download "教えてください 1.5Tと3Tでは何がどう違うのか？腹部領域"

ゆりかおおばま
5 years ago
Views:

1 第 37 回神奈川 MRI 技術研究会教えてください 1.5T と 3T では何がどう違うのですか? 腹部領域東海大学医学部付属病院梶原直

2 3.0T の 1.5T と違う点 1. 化学シフト量の増大 2. 磁化率効果 3. T1 値延長 4. B 0 不均一 5. B 1 不均一 6. SAR 上昇 7. SN 比の向上 Advantage Disadvantage Disadvantage Advantage

3 本日の内容 B 1 不均一と SAR 検査の現状とリミテーション B1 について Multi Transmit 機構とは何か?

4 Principle of MRI B 1

5 Principle of MRI B 0 とは装置本体が作りだす時間的変動の無い静磁場 1.5T < 3.0T

6 Principle of MRI Z B 0 Y X 巨視的磁化ベクトルを観測するには B 0 方向から xy 平面に傾ける必要がある

7 What is B1 Z θ = rb 1 t Y X 傾けるように加える力 ( 回転磁場 ) B 1 場が RF パルスとしての作用を持つ B 1

8 RF( 回転磁場 : B 1 ) はどのようにつくられる?

9 What is B1 B 0 アンペールの法則 H = I 2a コイルに電流を流すと磁場が発生コイル電流 a time

10 What is B1 B 0 アンペールの法則 1.1 H = I 2a H = I cos ωt 2a B = μh B = μi 2a cos ωt コイル交流電流 0.9 a time 電流と共に磁場 ( 磁束密度 ) も変化

11 What is B1 磁場と直交して電場が形成周期的な波として空中 ( 物質 ) を伝搬コイルに流れる変動電流の周波数が RF の帯域にあれば RF となる

12 What is B1 単振運動から生成される波を直線偏波 RF コイル変動電流

13 直線偏波 iy X B1-rms B1+rms 反対方向に回転する 2 つの回転磁場のベクトル和

14 直線偏波単振動する RF 磁場強度の半分だけが共鳴に関与するので効率が悪い B1-rms B1+rms

15 quadrature coil 直角位相コイルによる QD 送信 quadrature coil Quadrature 送信 B 0 コイル 1 Y コイル 2 X

16 quadrature coil QD 送信直角位相コイル (quadrature coil) コイル 1 cos ωt + i sin ωt cos ωt -i sin ωt iy i sin ωt iy コイル 2 cos ωt X X

17 quadrature coil QD 送信直角位相コイル (quadrature coil) コイル 1 cos ωt + i sin ωt cos ωt -i sin ωt iy i sin ωt iy コイル 2 cos ωt X X

18 quadrature coil QD 送信直角位相コイル (quadrature coil) コイル 1 cos ωt + i sin ωt cos ωt -i sin ωt iy i sin ωt iy コイル 2 cos ωt X X

19 quadrature coil QD 送信直角位相コイル (quadrature coil) コイル 1 cos ωt + i sin ωt cos ωt -i sin ωt iy i sin ωt iy コイル 2 cos ωt X X

20 quadrature coil QD 送信直角位相コイル (quadrature coil) コイル 1 cos ωt + i sin ωt cos ωt -i sin ωt iy i sin ωt iy コイル 2 cos ωt X X

21 quadrature coil QD 送信直角位相コイル (quadrature coil) コイル 1 cos ωt + i sin ωt cos ωt -i sin ωt iy i sin ωt iy コイル 2 cos ωt X X

22 quadrature coil 円偏波回転磁場直角位相コイル (quadrature coil) コイル 1 cos ωt + i sin ωt cos ωt -i sin ωt iy i sin ωt iy コイル 2 cos ωt X X

23 RF コイルに求められる条件高周波磁場の進行方向は B 0 方向とは直交関係大きくて人体の広い範囲をカバー B 0

24 Birdcage coil B 0 冨羽貞範, MRI 技術の最近のトレンド MEDICAL IMAGING TECHNOLOGY VoL31 No.2 March 2013

25 Birdcage coil

26 Birdcage coil 互いに 90 離れた 2 点に給電をすることにより 1 つのコイルで QD 送信が可能

27 Birdcage coil Quadrature 送信による円偏波によって均一な B 1 場を提供対象物が無い場合 RF amp 互いに 90 離れた 2 点に給電をすることにより 1 つのコイルで QD 送信が可能

28 B1 field Quadrature 送信は対象物がなければ均一な B 1 場を提供対象物が入るとB 1 場の変化を生じる対象物が無い場合 RF amp RF amp

29 B1 field on 3T Quadrature 送信は対象物がなければ均一なB 1 場を提供 3.0T ではより影響が強く表れる対象物が無い場合 RF amp RF amp

30 3.0T に特有の問題 T1FFE T2FSE 励起が不十分なことに起因する画像の極端な濃度ムラ

31 何が問題となってるのか? 何が変化?

32 1. RF 波長の問題 2. 生体の電気的性質誘電率伝導率透磁率

33 MRI は核磁気共鳴!

34 RF はプロトンの回転周波数に一致ラーモア周波数より 1.5T:64MHz λ = 52 cm 3.0T:128MHz λ = 26 cm 7.0T:298MHz λ = 11 cm 高磁場ほど波長が短くなる

35 Small phantom 小さな被写体では問題とならない 1.5T 3.0T image image B 1 map B 1 map MRI 応用自在第 3 版メジカルビュー社 (2013)

36 Large phantom 大きくなると内容物が同じでも濃度ムラ Penetration の低下? 1.5T 3.0T image image B 1 map B 1 map RF 分布のバラツキが顕著 MRI 応用自在第 3 版メジカルビュー社 (2013)

37 誘電共鳴効果 MRI 応用自在第 3 版メジカルビュー社 (2013)

38 誘電共鳴効果 RF コイル定在波

39 伝導率が高い場合波が減衰するため反射効果は弱まり誘電効果は抑制生体内では波の減衰が支配的 C.Collins et al,j.magn.res.imaging,21: (2005)

40 C.Collins et al,j.magn.res.imaging,21: (2005)

41 誘電遮断効果 RF コイル定在波 RF コイル

42 3.0TにおけるQD 送信理想的なsin 波とcos 波の関係性が崩れ干渉対象物が無い場合 Sin 波 cos 波 Sin 波 cos 波 RF amp RF amp

43 誘電遮断 RF シミング RF コイル RF コイル

44 誘電遮断 RF シミング RF コイル RF コイル

45 誘電遮断 RF シミング RF コイル RF コイル Multi transmit の基本原理

46 各 RF 送信アンプを独立制御位相と振幅を調整 Single transmit Multi transmit RF amp RF amp RF amp

47 Single transmit Multi Transmit Multi transmit B 1 map B 1 map MRI 応用自在第 3 版メジカルビュー社 221(2013)

48 各装置メーカともに 3.0T では同様の技術が使用されている RF shimming INNERVISION (28 9)2013

49 B1calibation によって検査毎患者毎に適した RF 出力補正を行う SURVEY B1 Calibration B1map を取得し補正画像から最適な RF 送信出力を算出 B1 Calibration 補正元となるB1mapを取得送信 Ch1 B1map + モデル式に当てはめ = 送信 Ch2 位相と振幅を算出 B1map

50 Multi Transmit の恩恵 SAR の低減効果

51 人体に与えた RF エネルギーは熱に置き換わる SAR σ E 2 SAR:Specific Absorption Rate[W/ kg ]

52 SAR σ γ 2 B 0 2 θ 2 D σ: 電気伝導率 γ: 球体モデルの半径 B0: 静磁場強度 θ: フリップアングル D:Duty cycle TR FA 既に 1.5T の 4 倍 TSE factor Refocus angle 設定に対する撮像パラメータがよりシビア Packages (1TR における撮像枚数 )

53 通常操作モード頭部 3,2 W/kg 腹部 2,0 W/kg

54 3.2 W/kg 2.0 W/kg 頭部のMRA(TOF) SARの上限を3.2から 2.0に落としただけでこうも撮像時間が延長してしまう

55 Single transmit Multi transmit SARmax SAR 低下撮像条件の自由度算出される固定値 SAR 低下によりパラメータの自由度は向上

56 SAR σ γ 2 B 0 2 θ 2 D σ: 電気伝導率 γ: 球体モデルの半径 B0: 静磁場強度 θ: フリップアングル D:Duty cycle フリップアングル θ = rb t 1 2 つのコイルで B 1 ( 振幅 ) を分担するため SAR を低くすることができる

57 SAR σ γ 2 B 0 2 θ 2 D σ: 電気伝導率 γ: 球体モデルの半径 B0: 静磁場強度 θ: フリップアングル D:Duty cycle TR FA TSE factor Refocus angle Packages 大きく緩和

Single transmit Multi transmit dual echo T1FFE TR/TE/FA

45/65 number of slices 20 slice thickness/gap 8mm/1mm T2

slices 20 slice thickness/gap 8mm/1mm FS T2 TSE multi

slice thickness/gap 8mm/1mm scan time 42s(21s 2) scan

time 36s(18s 2) scan time 1min30s e-thrive (3DFST1)

58 Single transmit Multi transmit dual echo T1FFE TR/TE/FA 209/ /65 number of slices 20 slice thickness/gap 8mm/1mm T2 TSE multi shot BH TR/TE 3037/70 TSE factor 22 number of slices 20 slice thickness/gap 8mm/1mm FS T2 TSE multi shot RT TR/TE 1300/70 TSE factor 22 number of slices 20 slice thickness/gap 8mm/1mm scan time 42s(21s 2) scan time 72s(18s 8) scan time 3min00s scan time 21s scan time 36s(18s 2) scan time 1min30s e-thrive (3DFST1) TR/TE/FA 3.5/1.5/10 TFE factor 38 number of slices 70 slice thickness/gap 5mm/-2.5mm scan time 16.9s scan time 15.2s

59 小まとめ B 1 について基本原理 3TにおけるB 1 不均一の問題点とその克服 SARについて 1.5T のルーチンワークに近づいたというのが現状

60 Advantage?

61 1.5T 3.0T Z Z Y Y X X

62 1.5T 3.0T Z Z Y Y X X

63 SNR= B 0 voxel volume sampling time NEX Voxel volume = Sampling time = Slice thickness FOV Readのmatrix 数 phaseのmatrix 数 1 Band with 空間分解能を高くすることができる

64 Limitation

65 まとめ B 1 と SAR について検査の現状とリミテーション

66 終わり

67 参考文献荒木力, MRI 完全解説第 2 版秀潤社日本磁気共鳴医学会安全性評価委員会,MRI 安全性の考え方秀潤社高原太郎, MRI 応用自在第 3 版メジカルビュー社小原真, 次世代 RFパルス送信技術 MultiTransmit - 原理と臨床応用 Vol. 69 No. 3 Mar 2013 日放技冨羽貞範,MRI 技術の最新トレンド Med ImagTech Vol.31 No 山下裕市,Vantage Titan 3T Multi-PhaseTransmission, INERVISION(28 9)2013 金森勇雄 MRの実践医療科学社

SE法の基礎

SE法の基礎 SE 法の基礎近畿大学医学部奈良病院阪本貴博本日の内容 Principle of MRI SE 法の基礎 MRI とは SE 法とは縦緩和と横緩和 TR と TE コントラスト MRI とは Magnetic Resonance Imaging: 核磁気共鳴画像法 MRI に必要な 3 つの要素 N S + + + 静磁場 ( 磁石 ) 水素原子電波 (RF) 静磁場と電波 (RF) を使って水素原子の様子を画像化している

教えてください 1.5Tと3Tでは何がどう違うのか？ 腹部領域

教えてください 1.5Tと3Tでは何がどう違うのか？腹部領域