Japanese Sooiety Society of Radiological Radiologioal Teohnology Technology Fast Recovery SingleShot Fast Spin Echo 法を用いた MR Cholangiopancreatography

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きのこしろみず
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1 Fast Recovery SingleShot Fast Spin Echo 法を用いた MR Cholangiopancreatography の検討 ( 土橋他 ) 1517 Fast Recovery Single Shot Fast Spin Echo 法を用いた MR Cholangiopancreatography の検討 1 ) 土橋俊男岩崎淳藤田功森克彦鈴木健日本医科大学付属病院放射線科 1 ) さいたま市立病院中央放射線科はじめに MRCP (magnetic resonance cholangiopancreatography ) の撮像は, スライス厚を30 60mm に設定する二次元 (2D ) の single thick slice 法, 複数枚の薄いスライスを撮像する2D の multiple thin slice 法と三次元で撮像する方法がある 1).2D の single thick slice 法および multiple thin slice 法は,half fourier 法を利用した single shot の高速 SE (SSFSE ;single shot fastspin echo ) 法が使用されることが多い 2 一 4). この 2D の sing ]e thick slice 法は, 撮像時間も 1, 2 秒と短く, 厚いスライスにより胆道膵管の全体像の観察には有用である 5 7). しかしながら, 重なり合うスライスを撮像する場合は, スラ Examination of MR Cholangiopancreatography Using the Fast Recovery Single Shot Fast Spin Echo Sequence 凵國. 一 7 TOSHtO TSUCH 旧 AS 田,ATSUSHI IWASAKI,ISAO FUJITA1 ),and KATSUHIKO MORI. TAKESHI SUZUKI Department of Radiology.Nippon Medical School Main Hospital 1 )Department of Radio )ogy,saitan a Municipal HospitaI Rece 土 ed Dec.21 戸 2001 ; RevisiQn accep し ed Sep ヒ.5,2002 厂 Code No 矚 During this project,we evaluated methods to scan MRCP images with overlapping slice positions dur ing one breath hold using the FRSSFSE sequence,the FRSSFSE sequence isa technique to arbitrarily change the residual transverse magnetization to longitudinal magnetization.with the SSFSE sequence,the imag ing field where the slice position overlaps is subject to substantial influence from the sa 田 ration effec of the water component.therefore,one breath hold is required for each image.however,the FRSSFSE se quence enabled the deterioration in image quah1y due to the saturation effect to be minimized even Cluring a short TR.This enabled images of overlapping slice positions to be scanned during one breath hold.we used a setting of TR ; 5,000 ms at our hospital,and scanned several images with overlapping slice positions duringone breath hold.the TR = 5, 000 ms setting was determined from image quality and breath hold time considerations.the use of the FRSSFSE sequence with MRCP enabled 3 4 images to be scanned at over lapping slicc positions during one breath hold.this method iseffective in reducing examination time and the burden on the patient. 一一麻 mag etic es η 砌乃 lang 吻砌躍 grap 勿鰥 α り, 翫餾 v ) t i gle 伽 tf t spin e 加 (Fl SSFSE ),Singtes 加伽 {ρ 加 8 加 (SSFSE フ別刷資料請求先 H 東京都文京区千駄木日本医科大学付属病院放射線科土橋俊男宛 2002 年 ll 月

2 ]5t8 日本放射線技術学会雑誌 SSFSE sequence fastrecovery pulse 180 pu [se ー 1 18 ぴ pulse for 爬 focus ー I 90 pulse l80 pu1 日 e ヨ (phase mat x. 1 go pulse to fiipspins Qnto tongitudinal axis ]ast echo Fig,1 Relationship between transverse magnetization and recovery pulse of FRSSFSE. イスごとに呼吸を停止して撮像を繰り返すことになる. これは, 重なり合うスライスからの飽和効果による信号低下を避けるためである.single shot での撮像であるため,1 回の呼吸停. ヒ時間は 1 2 秒と非常に短いが, これを必要な枚数だけ繰り返す必要があり, 患者への負担は必ずしも少なくない. そこで今回われわれは, 残留横磁化成分を強制的に縦磁化にもどす fastrecovery R 法 ) とSSFSE を組み合わせた fast recovery single shot fastspin echo 法 (FRSSFSE ) をMRCP に使用し,1 回の呼吸停止下でスライス位置が重なる数枚の画像を撮像する方法について検討を行い, 良好な結果が得られたので報告する, 1. 方法使用装置は,GE 横河メディカルシステム株式会社製 SignaCV!i l5t ( テスラ ) である. 今回の検討に使用した sequence は, SSFSE のデータ収集後に,180 pulse と一 90 pulse を印加する fast recovery 法を併用したものである (Fig.1 ). この sequence の echo train ]ength (ETL ) は, 位相エンコード方向の matrix の 1 〆 2 に 8 を足した数となる 4 9).k space の充填方法は, 高周波領域 (k space の辺縁 ) から低周波領域 (k space の中心 ) に順番に配列する方法である y ). 今回の検討では, 塩化ニッケル水溶液で満たした容器に, 蒸留水 ( T1! T2 :3,476.6rns / 1,305.3ms >を封入したアクリル製の円柱容器を立てたファントムを使用した (Fig.2 ). 蒸留水の T1,T2 値は, conventional な spin echo 法を用い, TI は echo time (TE ) を同一にし, 異なる繰り返し時間 (repetition time :TR ) の画像から信号強度を測定し計算で求めた.T2 は TR を同一にし, 異なる TE の画像から信号強度を測定し計算で求めた. 1 1 ファントムによる検討 FRSSFSE と SSFSE の信号強度変化の検討 TR (single shot の場合の TR は, 撮像開始から次のスライスの撮像開始までの時間となる ) を変えて同一スライスを 6 回撮像し, 飽利効果の影響による蒸留水の信号強度変化を FRSSFSE と SSFSE で比較した. 撮像条件は,FRSSFSE と SSFSE で同一とし, 実効 echo time ( 実効 TE ) = 898ms,rnatrix = ( 位相エンコード周波数エンコード ),ETL =136,sampling band width (BW )= ± 31.5kHz,fieldofview (FOV )=240mm, スライス厚 =30mm である. この状態において,TR を 3,000ms から t5,000ms まで変更して, 同一スライス断面を 6 回連続撮像し, 信号強度の変化を検討した. なお,SSFSE 法では TR =QQ となるので, 今回使用した装置では TR の設定ができない. そのため, ストップウォッチを使用し, 装置のポーズ機能を利用して検討を行った. また,T,,T2 が非常に長い水成分を対象に検討を行っているため, プレスキャン終了からデータ収集を開始するまでの時間が信号強度に大きく影響することが考えられる. そこで, プレスキャン終了からデータ収集を開始するまでの時間を 90 秒一定で行った実際の撮像を踏まえた FRSSFSE の信号強度変化の検討 MRCP を呼吸停止下で撮イ象する場合, プレスキャン終了後に呼吸の合図を行い, 撮像を開始する. この時間はおおよそ秒と考えられる. そこで, 実際の第 58 卷第 11 号

3 Fast Recovery Single Shot Fast Spin Echo 法を用いた MR Cholangiopancreatography の検討 ( 土橋他 ) 1519 Fig.2 Geometry oi using phantom. 撮像に近い状態を考え, プレスキャン終了からデータ収集を開始するまでの時間を 15 秒とした検討をと同じ方法で行った. Fig.3 Relationshipbetween TR and change in signal in tensity when six continuous images are scanned at the same slice position With the FRSSFSE se quence, TR isthe time from when the scan isstarted until the next scan starts.the time trom pre scan to when ヒhe scan is started is 90 seconds. 1 2 FRSSFSE と SSFSE による MRCP の比較 FRSSFSE と SSFSE による MRCP の比較を行った. FRSSFSE と SSFSE の撮像条件をそろえ, 同一スライス位置を 4 回撮像した. 撮像条件は,TR = 4,000ms, 実効 TE ;978ms, matrix = ,ETL =136, BW = ± 3L5kHz,FOV =240m111, スライス厚 =30mm である. 画像の比較は, 総胆管部分と膵管部分の信号強度 (signahntensi1y :SD とバックグラウンドノイズの標準偏差 (standard deviation:sd ) を測定し, それぞれの信号ノイズ比 ( signal to noise ratio :SNR ) を以下のように算出し, 行った. SNR =SI orroi I SD ofbackground noise コイルは, ファントムを用いた検討には送受信兼用の頭部 QD (quadrature ) コイル,MRCP 撮像には TORSO (transverse phased array ) コイルを使用した. また, ファントムを用いた検討では, 撮像ごとにプレスキャンを行っているが, すべての撮像において送受信の gain が同じであることを確認した. 2. 結果 2 1 ファントムによる検討 FRSSFSE と SSFSE の信号強度変化の検討 Fig.3,4 に FRSSFSE と SSFSE の信号強度変化を示す.FRSSFSE では,TR ; 8,000ms 以上で 2 回目以降の信号強度の低下をほとんど認めなかった. しかしながら,TR =6,000ms で 9 IO % (2 枚目の信号低下率 4 枚目の信号低下率 ),TR = 4,eOOms で %, TR =3,00ems で % の信号強度の低下が認められ Fig,4 Relationshipbetween TR and change in signal in tensity when six continuous images are scanned at the same slice positio 冂,With the SSFSE sequence, TR is the time from when the scan isstarted until the next sca 冂 starts.the time trom pre scan to when the scan is started is 90 seconds. た. 一方, SSFSE では,TR = 15,000ms で 2 回目以降の信号強度低下を認めなかった. しかしながら, TR = 10,000ms で 4 5 %, TR =8,000ms で 9 10 %, TR =6.000ms で t7 19 %,TR = 4,000ms で %, TR = 3,000ms で % の信号強度の低下が認められた実際の撮像を踏まえた FRSSFSE の信号強度変化の検討プレスキャンから撮像開始までの時間を 15 秒とした検討では,TR = 6,000ms で 3 4%, TR =5,000ms で 7 8 %,TR = 4,000ms で %, TR =3,000ms で約 % の信号強度低下が認められた (Fig.5 ) 年 II 月

1520 日本放射線技術学会雑誌 2 2 FRSSFSE と SSFSE による MRCP の比較 Fig.6,7 は,TR =4,000ms で同一スライス位置を 4 回連続で撮像を行った FRSSFSE と SSFSE の比較である.FRSSFSE の場合, 総胆管部の SNR の低下は,2 枚目で約 6 %, 3 枚目,4 枚目で約 14 % であった.

4 1520 日本放射線技術学会雑誌 2 2 FRSSFSE と SSFSE による MRCP の比較 Fig.6,7 は,TR =4,000ms で同一スライス位置を 4 回連続で撮像を行った FRSSFSE と SSFSE の比較である.FRSSFSE の場合, 総胆管部の SNR の低下は,2 枚目で約 6 %, 3 枚目,4 枚目で約 14 % であった. 膵管部の SNR の低下は,2 枚目で約 5 %,3 枚目で約冂 %,4 枚目で約 12 % であった. 一方,SSFSE の場合, 総胆管部の SNR の低下は, 2 枚目で約 34 %,3 枚目で約 38 %, 4 枚目で約 40% であった. 膵管部の SNR の低下は,2 枚目で約 41 %,3 枚目で約 51 %,4 枚目で約 57 % であった (Fig,6 ). FRSSFSE は 2 枚目以降でも良好な画像であったが, SSFSE は 2 枚目以降に飽和効果の影響と思われる画像の劣化を認めた (Fig.7 ). 3. 考察 Fig,5 Relationshipbetween TR and change in sigrlal in tensitywhen six continuous images are scanned a 量 the same slice position.with the FRSSFSE se quence,tr isthe time from when the scan isstarted until the next scan starts.the time Irom pre scan 量 owhen the scan isstarted is 15seconds. 今回われわれは,FRSSFSE を用いてスライス位置の重なる数枚の MRCP を, 1 回の呼吸停ヒ下で撮像する方法について検討を行った.FRSSFSE は,SSFSE に fastrecovery 法を付加した方法である.fastrecovery 法は, 残留横磁化成分を強制的に縦磁化成分に戻す手を用いることによりスライスが重なる部分での飽利効果の影響がかなり低減していると考えられた. 飽和効果の影響を受けずに, スライス位置が重なる法で, 高速 SE 法に利用することにより T2 強調画像の像時間短縮に応用されている s Iu 1z ), 撮数枚の画像を 1 回の呼吸停止下で撮像するための TR の設定は, Fig.3 の結果から考えると,2 枚目以降の Tl, T2 の非常に長い水成分を描出する MRCP では, 信号強度低下が少ない 8,000ms 以上と思われる. しか SSFSE 法を用いたヘビー T2 強調画像での撮像が臨床で広く使用されている 2 7 }.thick slice を用いる single しながら, この検討結果は, プレスキャン終了からスキャンを開始するまでの時間を 90 秒としている. これ slice 法の場合, スライス角度を変えて数枚の画像を撮は, 今回の検討が rt の非常に長い水成分を撮像対象と像する 6 ). この撮像方法では, スライス位置が重なるしているので, プレスキャン終了からスキャンを開始部分で水成分の飽和効果の影響を大きく受ける. そのするまでの時間が縦磁化の回復に大きく影響することため, 1 回の呼吸停止で 1 スライスの撮像をし, 間隔を考慮したためである. 実際の撮像方法を踏まえた, を空けて設定スライス枚数だけ繰り返す必要があっプレスキャン終了から撮像開始までを 15 秒とした検討た. これは, 長い Tl の影響による飽和効果の残存を防. ヒするためである. 一方, 今回検討した FRSSFSE は,fast recovery 法を併用することにより, 短い TR にでは, プレスキャン終了から撮像開始までを go 秒とした場合より 2 枚目以降の信号強度低下が少なく, TR = 5,000ms で 10 % 以下であった. これらの結果かおいても残存横磁化成分を強制的に縦磁化成分に戻すら, 冠状断および両斜位冠状断の 3 方向を撮像するこため, 飽和効果の残存を少なくすることが可能であとを基本としているわれわれの施設では, 呼吸停止時る.Fig.3, 4 に示したFRSSFSE とSSFSE の信号強度変化を比較すると,FRSSFSE で飽和効果が原因と考えられる信号強度の低下が明らかに少ない. このため, 短い TR を使用し,1 回の呼吸停止下でスライス位置が重なる数枚の画像を撮像しても, 飽和効果による画像への影響を最小限にすることが可能と考えられた. Fig.6,7 は, TR =4,000ms の設定で, 同一スライス位置を 4 回連続で撮像した FRSSFSE とSSFSE の比較間および信号強度低下の両面から,FRSSFSE の TR を基本的には 5,000ms に設定し, スライス位置が重なる画像を 1 回の呼吸停止下で撮像している. しかしながら,Fig.6,7 に示したFRSSFSE とssFsE の比較画像から分かるように,TR を4,000ms に設定しても, SNR の低下は 4 枚目で t2 14 % 程度あるものの,SSFSE にみられる 2 枚目以降の画像の劣化は認められない. したがって, われわれの施設では,TR を5,000rns に設定してスライス位置が重なる 3 4 枚の画像を 1 回の呼である.FRSSFSE では,SSFSE に比べ 2 枚目以降の吸停止下で撮像しているが, 撮像枚数の増加や呼吸停 SNR の低下が少なく, 画像の劣化も認められない. このように, TR ; 4,000ms の設定においても, FRSSFSE 止時間を短くする必要がある場合は,TR を 4,000ms 程度に設定することも可能と考えられる. 第 58 卷第 11 号

JapaneseSociety Society ofradiological of Radiological Technology Fast Recovery SingleShot Fast Spin Echota rerelxltmrcholangiopancreatographyoebl (±ts it) 1521 Fig.

5 JapaneseSociety Society ofradiological of Radiological Technology Fast Recovery SingleShot Fast Spin Echota rerelxltmrcholangiopancreatographyoebl (±ts it) 1521 Fig. 6Comparison of SNR of the FRSSFSE sequence and SSFSE sequence when fourcontinuousmrcpare scanned at the same slice position. Sequence parameters: TR=4,OOO ms, eftective TE=978ms,ETL=136,matrix=256x256, BW= ± 31.5 khz, FOV=240 mm, slice thickness=30mm FRSSFSE SliceNo SSFSE Fig. 7Comparison of the FRSSFSE sequence and SSFSE sequence when four continuous MRCP are scanned at the same slice position. Image quahty of the SSFSE sequence is poor. Image quality of the FRSSFSE sequence is good, Sequence parameters: TR=4,OOO ms, eifective TE=978 ms, ETL=136, matrix= , BW= ± 31.5 khz, FOV=240 mm, slice thickness=30 mm 2o02 4 1t fi NII-Electronic Library

6 里日本放射線技術学会雑誌 Fig.8 Clinicalcase. A61 year old patient with choledocholithiasis and cholecystolithiasis.lmage qual ityqf MRCP using the FRSSFSE sequence isgood.breath hold time is about 13 seconds.window width a 冂 d window level of each image are the same. Sequence parameters :TR = 5 ρ 00 ms,effective TE = 978 ms,etl = 136,matrix =256x256, BW = ± 31.5 khz, FOV = 240 m 叺 slice thickness=30 mm 実際の臨床例を Fig,8 に示す. 胆石と総胆管結石を認める MRCP 画像である. 約 13 秒の呼吸停止で, スライスの位置が一部重なる 3 枚の画像を撮像しているが, スライスが重なる部分でも画像上に信号低下の影響が認められない. このように,FRSSFSE を MRCP に使用することにより,1 回の呼吸停止下でスライス位置が重なる数枚の画像を撮像可能であり, 検査時間の短縮ならびに患者負担の軽減に有効な方法と考えられた. 4. まとめた. 本方法をMRCP に使用することにより, 1 回の呼吸停止下でスライス位置が重なる数枚の画像が撮像可能である. FRSSFSE を使用したMRCP は, 信号強度の低下と撮像時間の両面を考えた場合,TR 5,000ms = で飽和効果の影響のない画像が撮像でき, 検査時間の短縮ならびに患者負担の軽減に有効であると考えられる. 本研究に対しご協力いただきました GE 横河メデカルシステム株式会社技術開発センター MR 研究室, 野崎敦氏に感謝申し上げます. ィ FRSSFSE 法を利用した MRCP について検討を行っ第 58 卷第 11 号

7 Fast Recovery Single Shot Fast Spin Echo 法を用いた MRCholangiopancreatography の検討 ( 土橋他 ) t523 参考文献 1) 扇和之, 古川隆, 秋山洋三, 他 :MRCP の基礎理論と撮像法進歩の歴史的考察. 日本臨旅,56 (li ), ,(1998 ). 2 ) 増永初子, 竹原康雄, 磯田治夫, 他 : 特集 MR hydrogra phy の現況一 MRCP, 臨床画像, 15 (3 ), , (1999 ). 3 ) 角谷箕澄, 蒲田敏文, 松井修, 他 :SSFSE 法による MRCP とT2 強調像の比較検討一撮像条件と描出能を中心に一. 日本臨床,56 (11 ), (1998 ). 4 ) 白鳥義宗, 兼松雅之, 星博昭, 他 : MRCP (ssfse 法 ) における撮像法の比較検討. 日本臨床,56 (ll>, , (1998 >, 5 ) 道家雅子, 渡邊祐司 : 膵胆道系疾患.MRhydrography と MR angiography ( 水と流れの画像 ). pp.34 67, メジカルビュー社, 東京,(1999 ). 6 ) 光井英樹, 田渕隆, 清野隆, 他 :Single s.hot turbo spin echo を用いた single slice MR cholangiopancreatography. 日磁医誌,21 (3 ),92 99,(2001 ). 7 ) 久保裕也, 碓井基樹, 福永健一, 他 : 胆汁粘性変化による SSFSEsingleslice 法の描出能, 日放技学誌,57 (ll), ,(200D. 8 ) 片山元之, 増井孝之, 小林茂, 他 :FRFSE 法. INNERVISION. 16 (9>, 36 38, (2001 ). 9 > 野山奇敦 :Single Shot Fat Spin Echo (SSFSE ) 法日本臨床,56 (11),52 57,(1998 ). 10) 富里謙一, 加藤丈司, 斉藤晴美, 他 :Fast Recovery Fast Spin Eche (FRFSE ) 法における 3D 肩関節 Arthrography への応用. 日放技学誌,56 ( 発表後抄録集 ),259,(2000 ). 11) 杉村正義, 高藤里江, 氏原睦生, 他 :Fastrecovery fastspin echo 法を用いた呼吸停止下 T2 強調画像の検討. 日放技学誌,S6 ( 発表後抄録集 ),258,(2000 ). 2 ) 谷祐児, 成田久夫. 武藤健一, 他 :O.5TMR 装置における Fast Recovery Fast Spin Echo (FRFSE ) 法 T2 強調画像の検討. 日放技学誌,55 ( 発表後抄録集 ),135,(1999 >. aootooi090deeooid ]ODP 口 Ea RllOO 囗 eoen 囲 DOOOOtSOSI 囗 ]edidioiodnnddoo 圖囗 ooaoe 図表の説明国圓囲時睡四〇四叨叨囲睦囲圓圓鳴 0 圓 HHO 囲加田叨凹症囲圓叨口凹囗 0 回 0 囗 9 囗 OD 口囲 Ol Fig.lFig.2Fig,3 Fig.4 Fig.5 Fig.6 Fig.7 Fig.8 FRSSFSE の recqvery pu se と横磁化成分の関係. ファントムの配置図. 同一スライス位置を 6 回連続で撮像した場合の TR と信号強度変化の関係. FRSSFSE の TR とは. スキャン開始から次のスキャン開始までの時間である. プレスキャンからスキャン開始までの時間は 90 秒である. 同一スライス位置を 6 回連続で撮像した場合の TR と信号強度変化の関係. SSFSE の TR とは, スキャン開始から次のスキャン開始までの時間である. プレスキャンからスキャン開始までの時間は 90 秒である. 同一スライス位置を 6 回連続で撮像した場合の TR と信号強度変化の関係. FRSSFSE の TR とは, スキャン開始から次のスキャン開始までの時間である. プレスキャンからスキャン開始までの時間は 15 秒である. 同一スライス位置の MRCP を 4 回連続で撮像した場合の FRSSFSE と SSFSE の SNR の比較. 撮像条件二 TR 4,000ms, 実効 TE 978rns,ETL = r36,ma εrix = ,BW ± 3LskHz,FOV = 240mm, スライス厚 = 30mm 同一スライス位置の MRCP を 4 回連続で撮像した場合の FRSSFSE と SSFSE の比較. SSFSE 法の画質は不良である.FRSSFSE の画質は良好である. 撮像条件 : TR = 4,000ms, 実効 TE = 978ms,ETL = 136, malrix = , BW = ± 31.5kHz,FOV = 240mm, スライス厚 = 30mm 臨床例. 61 歳男性, 胆石症および総胆管結石症.FRSSFSE を使用した MRCP の画質は良好である. 呼吸停止時間は約 13 秒である. 各画像の window width と window evel は同一である. 撮像条件 :TR = 5.000ms, 実効 TE =978ms,ETL 136, matrix = 256x256,BW = ± 31.5kHz,FOV =240mm, スライス厚 = 30mm 2002 年 11 月

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04_学術.indd Arts and Sciences 13D FASE MRCP The usability of Single breath-hold MRCP 33883 Key words: fast advanced spin echo FASE. magnetic resonance cholangiopancreato-graphy MRCP. single breath-hold. Summary When