断層映像研究会雑誌第 28 巻第 4 号特集脳の画像診断ー各種モダりティにおける画像診断の進歩一総説小玉隆男宮崎医科大学医学部放射線医学講座 metabolism, diffusion, article, CNS, 抄録 MRIは形態情報に加えて血流代謝拡散磁性などの情報を得ること

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しょうすけごみぶち
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1 断層映像研究会雑誌第 28 巻第 4 号特集脳の画像診断ー各種モダりティにおける画像診断の進歩一総説小玉隆男宮崎医科大学医学部放射線医学講座 metabolism, diffusion, article, CNS, 抄録 MRIは形態情報に加えて血流代謝拡散磁性などの情報を得ることができ中枢神経領域の画像診断における中心的役割を担っている近年のハードウェアおよびソフトウェアの進歩によって echo (EPI) をはじめとする超高速撮像が可能になったことで MRI 診断の幅は更に広がったここでは頭部 MRI の基本的撮像法における留意点と EPI をはじめとする新技術ならびにその応用について概説するはじめに MRI の大きな利点は高い組織コントラストと撮像断面の任意性でありその臨床応用は中枢神経を中心として進んできた現時点における中被神経領域の画像診断における中心的役割は MRI が担っているといっても過言ではないマルチスライス CT の普及に伴って撮像断面の任意性はもはや MRI 独自の利点ではなくなっているが高い組織分解能に加え形態情報以外の líll 流代謝拡散磁性などの情報が得られることが大きな利点である近年のハードウェア ( 高い傾斜磁場強度と s lew rate など ) およびソフトウェアの進歩によって (EPI) をはじめとする超高速撮像が可能になったことなとごがこれらの新たな撮像法を支えているこの稿では頭部 MRI の基本的撮像法における留意点と近年普及しつつある新たな撮像法の概要について述べたいなお拡散強調画像濯流画像 M R (MRA ) に関しては別項でそれぞれ詳細に述べられるので各項を参照していただきたい 1 撮像方法の設定検査法撮像法 l 基本的撮像法撮像シーケンスやそのパラメータの設定は使用装置施設疾患症候によって大きく異なるため一概に論じることはできない MRI では空間分解能信号 / ノイズ (S/N) 比撮像時間 ( もしくは時間分解能 ) がそれぞれ trade-off の関係にあるため使用装置や対象疾患に応じて検査方法を最適化する必要がある効率の高い検査を行うには疾患症候に応じたプロトコルを作成しそれに沿って検査することが望ましい ( 状況に応じである程度 modify する必要はあるが ) 2 スピンエコー (spin SE) および高速スピンエコー (fast FSE) 法を用いたT1 強調画像プロトン密度画像, T2 強調画像各種疾患において最も基本的となる画像である高分解能画像 ( 特に T2 強調画像 ) が可能になったのは FSE の貢献が大きく TR の長いプロトン密度 T2 強調別刷請求先 : 'f 宮崎県宮崎郡清武町木原 5200 宮崎医科大学放射線科小玉隆男

2001 年 12 月 31 日特集脳の画像診断ー各種モ夕りティにおける画像診断の進歩一画像は FSEで撮像されることが多い FSEでは Echo (ETL) を大きくすることで時間効率が高くなるが MTC 効果によるコントラストの劣化 blurring の増悪および pseudo-edge enhancement などが問題となる 1) 特に実質病変のコントラストを保持

2 2001 年 12 月 31 日特集脳の画像診断ー各種モ夕りティにおける画像診断の進歩一画像は FSEで撮像されることが多い FSEでは Echo (ETL) を大きくすることで時間効率が高くなるが MTC 効果によるコントラストの劣化 blurring の増悪および pseudo-edge enhancement などが問題となる 1) 特に実質病変のコントラストを保持したい場合は ETL は小さめに設定する ( 当院での頭部ルーチン検査では ETL=8) 各エコー聞の間隔 (echo spacing) は出来るだけ狭くしエコー収集時間を短くすることが望ましい FSE では横磁化成分の位相補正が正確に得られるため磁化率 (mag netic susceptibili ty) の影響を受けにくいこれは利点でもあるが石灰化鉄沈着出血病変などの検出能が劣るという欠点もあるまた FSE の T2 強調画像では脂肪が高信号を示すこのため状況によっては脂肪抑制法 ( 後述 ) の併用が必要となる ( 脳の診断で問題になることは希だが ) FSEのパルスで得られるエコートレインについて更に EPI 型の反転磁場を用いて信号を生成し内の周波数データをより高速に収集する方法もある FSE と後述のグラデイエントエコーの中間的性格を有し gradient (GRASE) あるいは h ybrid EPI と呼ばれている. この方法には ETL を変えずに一回の励起パルスでL 収集する信号を増やすことができる ( 高速化 ) SAR rate) を低くできる磁化率変動により鋭敏であるなどの特徴がある 3) ( 図 1) 3 グラディ工ントエコー (gradient GRE) フィールドエコー (field FE) 法 GRE 法では周波数エンコーデイング時の磁場勾配に伴う励起スピンの位相変化を防ぐために逆相の磁場勾配があらかじめ印加される見かけ上エコー信号に類似した信号が得られるためエコJとしう名称で呼ばれているが実際に収集される信号は FID 信号であり T2. 減衰を示すこの為磁化率の違いに敏感であり石灰化鉄沈着出血病変などの検出能に優れている 2Dの GREi 法が頭部のルーチン検査に使用されることは少なく上記の病態が疑われる場合の追加検査として施行されることが多いパルスを使用しないために TRを短縮できることなどから三次元フーリエ変換を用いた撮像法に応用されることが多い 4 反転回復 (inversion IR ) 法 180 パルスによる縦磁化成分の反転からある時間 (TI) 後に回復している縦磁化成分を SEì 法で収集する撮像法である原理的に SE 法よりも T1 コントラストを強調した画像を得ることができる撮像時間が長かったために一時は使用されることの少なかった撮像法であるが FSE によるデータ収集が可能になったことで a)se 法図 1 EPI を用いた T2 強調画像 24, 赤核や黒質の低信号は明瞭に認められる IR 法図 2 SE 法と IR 法による T1 強調画像の比較裂脳症症例 SE 法 IR 法.IR 法では SE に比べて皮髄コントラストが良好で裂脳部に存在する異常灰白質 ( 矢印 ) もより明瞭に摘出されている

断層映像研究会雑誌第 28 巻第 4 号特集脳の画像診断各種モダリティにおける画像診断の進歩ー IR ) 見直された検査法である 4 ) 特に迷走異常など皮髄境界の評価が重要な場合には有用な撮像法である ( 図 2) 従来の IR 法では, In vers ion (TI) 後の縦磁化の極 ' 性は信号強度に反映されなかったが ( 図 3) この

3 断層映像研究会雑誌第 28 巻第 4 号特集脳の画像診断各種モダリティにおける画像診断の進歩ー IR ) 見直された検査法である 4 ) 特に迷走異常など皮髄境界の評価が重要な場合には有用な撮像法である ( 図 2) 従来の IR 法では, In vers ion (TI) 後の縦磁化の極 ' 性は信号強度に反映されなかったが ( 図 3) この極性を信号に反映させることも可能である ( re al IR ) この手法を用いれば TI 値にかかわらずより正確に Tl を反映した画像を撮像することができるこの場合 TI 後に null poin t にある組織および気体なと守殆と守プロトンのない組織の信号がゼロとなり TI 後の縦磁化が負の組織はそれよりも低いマイナスの信号となる ( 図 4) IR 法では TI の設定によって特定の Tl 値を有する組織の信号を抑制することが可能であるこれを用いたのが後述する FLAIR および STIR である IRのパルス系列において TI を水の縦磁化がゼロになる時間に設定することで水からの信号を抑制した撮像法である ( 図 3) 脳脊髄液 (CSF) に近接する T2 強調画像で高信号を示す病変の検出に有用で頭部のルーチン検査の一部として施行されることも多い T2 強調画像で高信号を示す病変の鑑別 ( 水 " なのか否か ) にも有用である FLAIR 画像は水の信号を抑制した T2 強調画像 " として理解されていることも多いが IRl 法であるため Tl 緩和時間が信号強度に与える影響も大きく造影剤などによる Tlの短縮効果が信号に反映されるまた新生児から乳児期における FLAIRでの信号変化は 2 相性を示し生後 8 ヶ月頃までは Tl 緩和時間の影響が強くそれ以後は T2 緩和時間の影響が強くなる 5 ) ( 図 5) なお検査時間の延長につながるが脂肪ー図 3 実線が縦磁化の変化であるが従来の IR では縦磁化の極性が区別されないため実際の信号は点線で表される縦磁化の絶対値に依存する TI を a) の値に設定した場合が STIR で b) の値に設定したのが FLAIRである正常組織の大部分は脂肪よりも長いT1 値を有しており STIRのように短い TI を設定した場合は T1 が長い組織ほど高信号を示すことになる図 4 TI は 400msec' こ設定灰白質と白質の良好なコントラストが得られる信号を出さない空気は0として函像階調の中心になる TI400msec で1 ま null point に達していない灰白質は縦磁化の極性がマイナスであるため空気よりも低信号を示している図 5 新生児乳児期における FLAIR 画像の変化 c) 満期産新生児における T1 強調画像 T2 強調画像および FLA IR 画像 d) e) 丹生後 8 ヶ月児における T1 強調画像 T2 強調画像および FLAIR 画像. 新生児での FLAIR 画像ではT1の影響が強く 8 ヶ月児での FLAIR 画像では T2の影響が強い

200 1 年 1 2 月 3 1 日特集脳の画像診断ー各種モダリティにおける画像診断の進歩一図 7 3T 装置による冠状断 STIR 画像図 6 FLAIR 画像における flow 両側側脳室の前角内に高信号が認められる scale を逆転した画像海馬をはじめとして皮髄境界の明瞭な函像が得られる ( 岩手医科大学の佐々木真理先生提供 ) TR/TI は 10000/2500

4 200 1 年 1 2 月 3 1 日特集脳の画像診断ー各種モダリティにおける画像診断の進歩一図 7 3T 装置による冠状断 STIR 画像図 6 FLAIR 画像における flow 両側側脳室の前角内に高信号が認められる scale を逆転した画像海馬をはじめとして皮髄境界の明瞭な函像が得られる ( 岩手医科大学の佐々木真理先生提供 ) TR/TI は 10000/2500 ある 6) ms 以上が好ましいとの報告が通常の FLAIR では反転パルスもスライス選択的に印加される為撮像範囲外から反転パルスを受けない CSF が流入した場合には高信号を示すことがある ( 図 6) 後頭蓋鶴 ~ 基底脳槽 Monro 孔近傍第 3 および第 4 脳室でしばしば観察されるこのアーチファクトを防ぐ目的で撮像範囲の上下に presatur atio n pulse を入れる IR パルスを非選択的に印加して k-space の orde rin g を工夫するなどの試みがなされている 7) FLA IR と同様の原理で脂肪を抑制する撮像法である ( 図 3) この撮像法では一見脂肪を抑制した T2 強調画像に類似した信号を示すが非常に短い TI を用いるため Tl 緩和時間がかなり強く影響するここで注意しなければならないのは脂肪よりも長い T1 値を示す組織 ( 正常組織の大部分 ) では Tl 値が長いほど高信号を示すことであるつまり Tl も T2 も長い組織では T2 強調画像以上に高信号を示しうる多発性硬化症などに伴う脊髄内異常信号の描出能が STIR で優れているという報告は一部これを反映しているものと思われる 8) また灰白質は白質に比べて Tl 値も T2 値も長いため適正なパラメータを選択すれば灰白質 / 白質コントラストの高い画像を得ることも可能である 9) ( 図 7 ) 7 三次元フーリ工変換 ( three 3DFT ) を用いたT1 強調画像 MRI では画像の高分解能化は S/N 比の低下をもたらすまた傾斜磁場強度の限界や制約等もあり 2DFT での最小スライス厚は 2mm 程度である一方 3DFT では volume として励起されるため S/N 比を保持しつつ薄いスライス厚の画像を得ることが可能であるスライス方向の zero 血 1 (ZIP) を併用することによってスライス聞のステップをより薄くしスライス方向の連続性を向上させることも可能である FE, SPGR, MPRAGE など様々な GRE 法や高速 GRE 法を用いた Tl 強調型の 3DFT 法が応用されている d ysp l asia などの微細な皮質病変の評価 10) 聴神経腫蕩をはじめ脳神経の評価脳腫蕩などの立体的構造評価 MR a ngiograp hy なと守に広く用いられている MRI を用いた術前のシミュレーションや術中のナピゲーションには重要な撮像法である 8 指肪抑制画像前述の STIR も脂肪抑制の一法であるがそれ以外の方法で広く用いられているのは脂肪の共鳴周波数帯の presaturation pu lseを用いる方法 ( c he mical saturation, CHESS 法 ) であるただしこの方法では高い磁場均一度が要求され副鼻腔などの空気に近接した部位など局所磁場が不均ーとなりやすい部位では良好な画像が得られない場合があるなお頭蓋底部や頭蓋骨の病変眼簡の評価も必要とする場合脂肪を含む病変が示唆される場合などを除き頭部 MRlで脂肪抑制が必要とされることは少ない自由に動けるプロトン (Hf) の共鳴周波数が狭く鋭いピークのスペクトルを示すのに対してタンパク質などの高分子に結合し運動の制限されたプロトン ( Hr ) は幅広く低いスベクトルを示す Hr は非常に短い T2 値を示し通常の M RI では観察困難である Hf の共鳴周波数より若干ずれた (off-resonant) 周波数の RF パルスを照射すると Hrの飽和が起こるのと共に H r と Hf 問の交叉緩和によって Hfの信号低下が起こるこの offresonant パルスによる信号の変化 ( 低下 ) を MTC と

断層映像研究会雑誌第 2 8 巻第 4 号特集脳の画像診断ー各種モダリティにおける画像診断の進歩一呼ぶ Hr の豊富な組織ほど MTC による信号低下 MTR ) が高く脳実質では白質が灰白質より高い MTR を示す頭部 MR angiography や造影 MRI 等でのコントラストの改善に応用されている 11) また Tl /T2 とは異なる組織パラメータでもあり

5 断層映像研究会雑誌第 2 8 巻第 4 号特集脳の画像診断ー各種モダリティにおける画像診断の進歩一呼ぶ Hr の豊富な組織ほど MTC による信号低下 MTR ) が高く脳実質では白質が灰白質より高い MTR を示す頭部 MR angiography や造影 MRI 等でのコントラストの改善に応用されている 11) また Tl /T2 とは異なる組織パラメータでもあり多発性硬化症をはじめとする白質病変の評価などにも応用されている 1 2 ) MRI の大きな利点の一つは血流情報を比較的低侵襲的に得られることである詳細は別項に譲るが頭部 ( 脳 ) の MRA で最も普及しているのは 3D (TOF) である MRA には空間分解能や撮像範囲の限界乱流などに伴う信号低下撮像スラブ内での飽和 { 象が可能である EPI には 1) e 妊 ect を受けやすい 2) 空間分解能に限界がある, 3) 組織コントラストが乏しい 4) N/2 アーチファクト ( k-space が逆方向を向くデータで満たされるため起こる ) などの問題点もあるが後述する拡散強調画像や湛流画像 MRI などで広く応用されているエコー収集の前にパルスによる r e phasing を行う SE タイプと 180 パルスを用いない GRE タイプに分けられ GRE タイプの EPI が susceptibi li ty の影響をより受けやすい類似する高速化の一法として spiral scan が知られている振動型の波形を持つ磁場勾配を用いることによって k-space のデータを螺旋状に収集する方法である EPI に比べると強い強度での磁場勾配のスイッチングが不要である振動型傾斜磁場によって速度成分の位に伴う血管信号の低下など様々な欠点があるが比較相が補正できる等の特徴がある頭部領域でも的短時間に造影剤を使わずに施行できる同法はスクリーニング的な検査法としても定着している MTCパルスや脂肪抑制パルスの併用高分解能化 TE の短縮 1 3 ) ZIP を用いた再構成 multip l e MOTSA ) およびその改良法 SLINKY ) の併用 14) など様々な手法によって 3D MRA の画質向上がはかられているその他 2D TOF, 2D および3D contrast 法などが状況に応じて使い分けられている頚部や胸腹部の MRA として普及しつつある造影剤 MRI, imaging なとマに応用されているが 1 7)1 8) 現時点では EPIに比べるとさほど普及していない 2 ハーフフーリエ (half Fourier) 法を用いた高速撮像法完全に均ーな静磁場と完全に線形な傾斜磁場があり磁化率アーチファクトがないとすると k-space のテーータは中心点に対して点対称を示す ( 複素共役対称性 ) この為 k-space の半分のデータから画像を再構成することが可能である ( 実際には半分強のデータを収集 ) ただし実際に収集されるデータは少なくなるたを用いた 3D MRA も頭部に応用されている Elliptical めそれに応じて S/N 比は低下する order によるデータ収集 ( 三次元 k-space の中高速スピンエコー法においても echo spacing を短心からデータを収集する ) が可能となったことで最適な撮像タイミングを選択することが容易となった 1 5 ) ( 透視下など ) この為ある程度撮像時間を延長しても動脈の選択的な評価が可能となり空間分解能向上も可能である一方時間分解能を優先した 2D の造影 MRA (MRDSA ) は動静脈奇形や脳腫蕩の血行動態を把握するのに有用である 1 6 ) くしこのハーフフーリエ再構成を併用することで shot での f 最 { 象が可能となった ( half HASTE, SSFSE, FASE など ) 非常に強い T2 強調画像を比較的短時間に撮像することが可能でいわゆる "MR hydrography" として広く応用されている頭部領域では後述する SAS や 3D T2 強調画像などに用 11 最近普及しつつある撮像法, 技術 1 超高速撮像法傾斜磁場コイルをはじめとするハードウェアやソフトウェアの進歩に伴い single EPI をはじめとする超高速撮像法が可能となり以下に述べるような検査が普及しつつある EPI は k-space のすべてのデータを傾斜磁場のスイッチングによって収集する方法であり一回の励起パルスで撮像する sing l e EPIでは数十ミリ秒での撮いられている 19) 0 shotでの撮像ではエコー収集のために必要な時聞が延長しその聞の T2 緩和に伴う信号低下が画像のボケをもたらすこの為 echo spacmg 非常に強い T2 強調画像を作成することによって, 脳表の脳溝や脳回を描出する手法である 2 0) 0 venography と組み合わせて脳腫虜などの術前検査として用いられることが多い 21) ( 図 8) o SASの画像その

6 200 1 il 三 12 月 31 日特集脳の画像診断ー各種モダリティにおける画像診断の進歩一図 8 SAS と MR venography. 右前頭葉の星細胞腫症例 a) SAS 画像水を満たしたチューブ ( 矢印 ) で開頭予定位置をマークし高信号を示す腫蕩との関係をチェックすることが可能であるまた関頭時に見られる脳溝や脳聞と腫蕩との位置関係を把握するのにも有用である b)sas に造影後の 3DTOF MRA( 脂肪抑制を併用 ) を重ね合わせることによって脳衰の静脈との関係も明瞭となる図 9 FASE 法による MR a) 三叉神経 b) 前庭師牛神経および顔面神経 c) 舌咽および迷走神経 ( 両者の分離は困難 ) が. 明瞭に描出されているものはハーフフーリエ法を併用した FSE などの高速撮像法の導入により極めて短時間 ( 数秒 ) で検査可能であるこの為関頭予定位置を調整しながら SAS を繰り返すことは比較的容易である 4 高分解能 heavilyt2 強調画像近年 CISS state ) FASE SSFSE などの強い T2 強調型の 3DFT が可能となった 19)22) これらの画像では CSF をはじめとする水 " が強い高信号を示し一種の造影剤となる小脳橋角部 ~ 内耳道をはじめとする脳糟や脳室の病変評価脳神経の評価などに優れている (MR ciste rnogra phy 図 9 ) また内耳迷路の立体的評価にも優れた方法である同法で注意しなければならないのは脳実質をはじめとする水以外の組織コントラストが不良なことと流れの影響による CSF の信号低下が起こりうることである M RI 画像のコントラストは, k-space の中心部付近のデータで決まる Dy nam ic study では画像のコントラストは変化するが空間情報は変化しないので経時的に収集するデータを k-space の中心部付近のみとし k space の周辺部のデータは共有するという方法同一の空間分解能であれば時間分解能を上げることが可能で同一の時間分解能であれば空間分解能を上げることが可能となる First pass の perfusion imaging23) や造影 MRA に用いられている 6 拡散強調画像 ( diffus ion-weighted imaging,dwi) 水分子のブラウン運動に伴う拡散を強調した画像で強い磁場勾配 ( m otion-probin g STG) を印加することで得られる 24) 動きの影響を極めて受けやすい撮像法であるため SE タイプの sin gle EPIや s i ngle FSE などの超高速撮像法が用いられることが多い single FSE は suscep tibil i ty の影響を受けにくい画像の査みが少ないスライス方向の自由度が高いとい図 1 0 EPI と FASEを用いた鉱散強調画像の比較 EPI で Epidermoid 症例. EPI b) は倶 ~ 頭骨部の susceptibility のために両側の側頭葉に信号低下と異常高信号が認められる ( 矢印 ) o FASEではこの所見は認められない. また側頭葉の形態そのものが異なって描出されているが EPIでの susceptibi lity effectおよび. 歪みの影響と思われる

2 1 6 (22) 断層映像研究会雑誌第 28 巻第 4 号特集脳の画像診断ー各種モダリティにおける画像診断の進歩う利点があるが25) S/N 比が低いため加算回数を増やす必要性から撮像時聞が長くなるという欠点がある ( 図 shot の撮像法を用いる場合は nav i gator echo 等による動きの補正が必要である拡散の抑制された組織が高信号を示すが DWI

7 2 1 6 (22) 断層映像研究会雑誌第 28 巻第 4 号特集脳の画像診断ー各種モダリティにおける画像診断の進歩う利点があるが25) S/N 比が低いため加算回数を増やす必要性から撮像時聞が長くなるという欠点がある ( 図 shot の撮像法を用いる場合は nav i gator echo 等による動きの補正が必要である拡散の抑制された組織が高信号を示すが DWI のコントラストは拡散のみならず T2 値の影響を受けるため T2の延長した組織では拡散が低下していなくても高信号を示すことがある (T2 s hi ne-through ) (ADC) を計算すればこの T2の影響を除くことが可能であるが傾斜磁場に伴う画像の歪みが影響しうることを認識しておく必要があるなお ppa re n t" ( 見かけの ) と称されるのは得られる情報が純粋な拡散のみならず毛細血管などのも ulk y flow " の影響を含むためである DWI の臨床応用としてその有用性が最も広く認められているのは超急性期の脳梗塞に対してであるその他にも静脈血栓症脳膿蕩脳炎撞堅苦重積脳腫傷外傷代謝性疾患など様々な病態におけるユニークな指標として注目されている中枢神経の DWIの特徴は白質線維を主体として拡散異方性が認められることである近年普及しつつある d iffus ion (DT I) では fraction al A ) なと守の計算によって拡散異方 ' 性を定量的に評価することが可能である 26) 拡散異方性の臨床的有用性については今後の検討が待たれるところであるが脳梗塞静脈血栓症多発性硬化症などにおける有用性が報告されている拡散強調の程度は b 値で決められる従来 b= looo 程度を用いることが多かったが最近より高い b 値での撮像が可能となった 27) 0 b 値が高くなると相対的に T2 値の影響が低くなり白質が高信号となってくる最適な ASL 法は撮像断面に流入する血液に in ve rs i on pu lse 等で標識しその pu lseを付加しない画像との差分をとることで瀧流画像を得るものである標識パルスのタイプによって continuous ASL と pulsed ASL に分けられる前者は SAR などの問題があるため後者がより普及しており ST ue ncy ) EPIST AR ) FAIR sla b s) など幾つかの撮像法が研究臨床応用されている造影剤を用いないため造影剤のコストやリスクがなく繰り返しての撮像が可能であるまた今後の検討が必要であるが定量化に関する報告も見られる 18) しかし現状では得られる信号変化が少ないために多数の加算が必要で検査時聞が長いという問題があるまた撮像パラメータの最適化が十分検討されていないなど今後のさらなる研究を要する検査法であるこれら脳瀧流画像の臨床応用の主体は急性期の脳梗塞を中心とした脳血管障害であるその他脳腫蕩などの血行動態の把握にも応用されている ( 図 11 ) 脳機能画像として最初に報告されたのは造影剤投与による脳瀧流画像を用いたもので光刺激によって後頭葉に賦活領域が検出できるというものであった 28) 現在仏 t1ri として広く用いられているのは blood ( BOLD ) 効果を用いたものである年に Ogawa らは oxy h emog l obi n と d 巴 oxy h e mog lobin の比率によって血液内信号が変化することを報告した 29) Oxy hemoglobin が反磁性体で b 値に関しては今後の検討が必要であろう 7 脳 ; 華流画像 ( perfusion MRIを用いた脳瀧流画像は 1) ガドリニウム等の造影剤注入に伴う信号変化を利用するもの 2) 血液に IRパルスなどで標識し内因性の tracer として用いるもの (arter ial labeling, ASL 法 ) に分けられ前者がより広く普及している前者は造影剤の first pass 時の s uscep tibility effecdこよる信ー号低下が局所の造影剤濃度と直線関係にあることを用いている 1 ~ 2 秒間隔で複数のスライスを娠像するためほとんどの場合 sin gle shotの EPIが用いられる特に強い susce ptibi li ty effectを得られる GRE タイプの EPIが用いられることが多い図 11 髄膜腫例における ASL 像 a) 造影後 T1 強調画像 ASTAR を用いた潅流画像 ( rrcbf を反映 )

200 ] 年 1 2 月 3 1 日特集脳の画像診断ー各種モダリティにおける画像診断の進歩一図 12 脳腫痕患者で施行された fmri( 図 9 と同一症例 ) 左手指の dinger tapping によって得られたデータを cross-relation 法で処理しT1 強調画像に重ね合わせたもの手の一次運動野とされる precentral knobに近接した賦活領域が認められる (

8 200 ] 年 1 2 月 3 1 日特集脳の画像診断ー各種モダリティにおける画像診断の進歩一図 12 脳腫痕患者で施行された fmri( 図 9 と同一症例 ) 左手指の dinger tapping によって得られたデータを cross-relation 法で処理しT1 強調画像に重ね合わせたもの手の一次運動野とされる precentral knobに近接した賦活領域が認められる ( 矢印 ) 上前頭固に認められる腫蕩の背側はこの賦活領域の近傍に達しているまた腫第のある前頭葉内側には補足運動野と思われる賦活領域が認められる手術後一時的な左片麻療が認められた報量が多いことや susce p t ibili ty の影響を受けやすいことから EPI が用いられることが多い岱 t1ri ではと守のような機能をターゲツトにするかに応じて課題 ( タスク ) を立案しパラダイムを作成する必要性がある現在用いられているパラダイムは定常状態解析 ( steady an alysi s) と事象解析 analysis) に大きく分けられる前者はタスクを与えている状態とコントロールの差分変化を取り出す方法であり代表的なのは on-o 妊を何セットか繰り返す box-ca r paradigm である後者はある事象に伴う脳賦活の経時的変化を追跡する方法である得られたデータは t 検定や cross-co rre la ì 法などを用いて処理される臨床的には脳外科手術前などの運動感覚野や言語野の同定に用いられている 30) ( 図 12 ) 言語記憶認知などの高次脳機能に関する研究も進んでいる 31) ( 図 13) 特に高磁場装置 ( 現在 3T) の導入に伴ってより詳細な解析が可能になりつつある 32) 課題結果図 13 顔認知に関する fmri 顔写真とそれを無意味な配列とした画像を提示することによって認知 " の中枢を検出しようとしたもの右紡錘状回に賦活が認められる ( 岡崎国立共同研究機構生理学研究所の定藤規弘先生提供 ) カラー印刷 P49 参照周囲プロトンの緩和時間に影響を与えないのに対して d eoxy h emog lob in は常磁 ' 性体であり周囲プロトンの T2 および T2' 緩和時間 ( 特に T2 つの短縮をもたらすこのため T2' に鋭敏な GRE や EPI 法を用いた撮像法では d eoxy hemoglob i n の存在比が高いほど信号が低下することになる脳が賦活化された場合局所の脳血流量が 30-50% 増加するのに対して局所酸素消費量は約 5% 以下の増加に止まることが positron (PET) を用いた研究などで知られているつまり脳が賦活されるとその部位から還流する静脈血中の d eo xy h e mog lobi n 濃度は減少し信号の上昇がもたらされることになる単位時間内に得られる情 1 高磁場装置川最近の話題米国では 4T までの高磁場装置が FDA の認可を受け頭部領域を中心にその有用性が報告されている我が国でも研究目的で幾つかの施設に 3T 装置が導入されている ( 現状では厚生科学技術省の認可は下りていない ) o 3T 装置の最大の利点は高い S/N 比が得られることであり検査時間の短縮や画像の高分解能化が可能である SE 法での高分解能 T2 強調画像も比較的短時間に撮像可能である ( 図 14 ) また磁化率により鋭敏なこともあり fmriでの高次脳機能解析などに極めて有用である 32) 図 14. 3T での SE 法による T2 強調画像 512x256, 4mm, O. 5NEX. 比較的短時間に高分解能の SE 法による T2 強調画像が撮像可能である ( 岩手医科大学の佐々木真理先生提供 )

218 (24) 断層映像研究会雑誌第 28 巻第 4 号特集! 脳の画像診断ー各種モダリティにおける画像診断の進歩一 SENSE, サーフェイスコイルを複数個配列しそこから同時に信号を収集することで検査時間を短縮する方法として SENSE encoding) や SMASH harmonics) が一部装置でイ吏用可. 能となっている 33) いわゆる折り返し.

9 218 (24) 断層映像研究会雑誌第 28 巻第 4 号特集! 脳の画像診断ー各種モダリティにおける画像診断の進歩一 SENSE, サーフェイスコイルを複数個配列しそこから同時に信号を収集することで検査時間を短縮する方法として SENSE encoding) や SMASH harmonics) が一部装置でイ吏用可. 能となっている 33) いわゆる折り返し.. のある画像から折り返しを取り除き画像化している S/N 比の劣化が問題となるが造影 MRA などへの応用が期待されるおわりに MRI の進歩に伴いより詳細な形態診断組織学的診断機能診断が可能となってきたさらに術前のシミュレーション術中のナピゲーション Intrao pera tiv e MRI や IVR MRI など 34) 各種治療への応用も進んでいる MRI は今後とも中枢神経画像診断の中心的役割を巣たすものと思われるその画像を理解するには MRI の基本的原理についてある程度理解しておく必要がある項を終わるにあたり貴重な画像を提供いただいた岩手医科大学放射線科の佐々木真理先生および岡崎国立共同研究機構生理学研究所の定藤規弘先生に深謝いたします参考文献 inv 巴 rsion Puls 巴 Sequenc es. 佐々木真理, 及川博文, 玉川芳春. MRIによる灰白質内構造の描出. 臨床放射線 HA, A, 13. 小玉隆男, 宮本浩仁, 楊徳文, 他. 小型傾斜磁場コイルを用いた頭部 s hort an giography. 日本磁気共鳴医学会雑誌 1 8 FA, R. 巴 t

10 2001 年 12 月 31 日特集脳の画像診断ー各種モダリティにおける画像診断の進歩一 arteries: 自 rst ultrasound, angiography, , S, T, M, , Y,Wen VS, Y, L, , D,Kodama T,Tamura S,et , T, , ]W, M, 47-57, C, M, imaging, 11: , EO, , KO, PM, Q, di 妊 usion-weighted , ]F, C, , B, di 妊 usion -we ighted 21: , ]W, ]r, RC, , S, TM, AS, 68-78, SM, , N, 952, S, PF, S, , ]S, ,

連続講座画像再構成 : 臨床医のための解説第 4 回 : 篠原広行他で連続的に照射するこれにより照射された撮像面内の組織の信号は飽和して低信号 ( 黒く ) になる一方撮像面内に新たに流入してくる血液は連続的な励起パルスの影響を受けていないので撮像面内の組織よりも相対的に高信号 (

連続講座画像再構成 : 臨床医のための解説第 4 回 : 篠原広行他で連続的に照射するこれにより照射された撮像面内の組織の信号は飽和して低信号 ( 黒く ) になる一方撮像面内に新たに流入してくる血液は連続的な励起パルスの影響を受けていないので撮像面内の組織よりも相対的に高信号 ( 連続講座画像再構成 : 臨床医のための解説第 4 回 : 篠原広行他画像再構成 : 臨床医のための解説第 4 回頭部 MRA の基礎 - Time-of-flight(TOF) 法を中心に - 篠原広行 1) 小島慎也 2) 橋本雄幸 3) 2) 上野惠子 2) 1) 首都大学東京東京女子医科大学東医療センター放射線科 3) 横浜創英大学こども教育学部はじめにくも膜下出血や脳梗塞の原因となる病変を調べるために