Body DWI Tomohiro Mochizuki Philips Electronics Japan MR Application Specialist
画像提供 : 八重洲クリニック様 ( 東京 ) 防衛医科大学校病院様 ( 埼玉県 )
T2W T1W FLAIR 水分子の緩和の差を画像化 DWI 水分子の微小な拡散の差を画像化 Brown 運動
Brown 運動とは 微視的な水分子の不規則な運動
T2W T1W FLAIR 水分子の緩和の差を画像化 DWI 正常細胞 水分子の微小な拡散の差を画像化 浮腫細胞 >
動 静止 180 90 Signal
動 静止 180 90 Signal
動 静止 180 90 Signal 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
動 静止 180 90 Signal 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
動 静止 180 90 Signal 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
動 静止 180 90 Signal 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
動 静止 180 90 Signal 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
動 静止 180 90 Signal
動 静止 180 90 Signal 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
動 静止 180 90 Signal 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
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動 静止 180 90 Signal 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
動 静止 180 90 Signal
180 90 Signal
超急性期脳梗塞の描出 炎症性疾患など 悪性腫瘍の検出
Distortion SNR Fat suppression (Chemical shift) Respiratory compensation
Distortion SNR Fat suppression (Chemical shift) Respiratory compensation
Single-shot SE-EPI を使用 90 180 Echo G X G Y
phase k=0 EPI では傾斜磁場の反転で連続的に位相をそろえる 磁化率の影響等による位相のズレは蓄積していく
k=0 Distortion の大きさ phase Φ k Φ: 位相シフト量 k:blip 間隔 k Φ Distortion の低減のためには位相シフト量を減らすか blip 間隔を広げることが重要
FOVとRFOV SENSE Readout Matrix (Matrix scan)
k RFOV : 100% RFOV : 50% k RFOV を小さくすることで Distortion が低減
SENSE 位相方向に FOV より絞った範囲でデータ収集し 折り返った画像を感度マップを使って展開している
k SENSE : no SENSE : 1.5 SENSE : 2.0 k k phase phase phase SENSE 使用により Distortion は低減
k SENSE : no SENSE : 2.0 k SENSE factor : no SENSE factor : P2.0 SENSE 使用により Distortion は低減
Φ k Φ k Φ k 256 100 % 192 100 % 128 100 % Matrix scan が小さい方が Distortion は低減
RFOV を小さくする SENSE を使用する Matrix scan を小さくする SENSE (Phase reduction factor) TSE image 1 2 3 4 5 matrix scan: Fixed Scan%128 TSE image 64 96 112 128 160 240
k k k Φ Φ Φ Scan % : 50 % Scan % : 75 % Scan % : 100 % Scan % を変更しても Distortion はほぼ変化なし
matrix scan 128 Scan %:100% Scan %:150% Scan %:200% Scan % により Distortion を増大させずに空間分解能 up!
Readout matrix : Fixed Scan%128 TSE image 64 96 112 128 160 240 Scan % (Phase matrix) : Fixed readout matrix 128 TSE image 50 100 150 200 Matrix scan を小さくして Distortion を低減 Scan percentage を小さくして空間分解能を維持
Distortion SNR Fat suppression (Chemical shift) Respiratory compensation
画像提供 : 熊本中央病院 高い S/N Lung Ca. HCC Prostate Ca. 低い S/N 高い S/N を得ることで病変の検出能が向上
average high b TE の短縮
b 値ごとに NSA を変更して SNR をカバーする設定 b:1000 で P,M,S 3 軸を撮像する場合 Total DWI average high b : no average high b : yes b=0 b=500 以上 NSA 2 b:0 x 2 P,M,S x 2 8 6 NSA 3 b:0 x 3 P,M,S x 3 12 9 NSA 4 b:0 x 4 P,M,S x 4 16 12 NSA 1 b:0 x 1 P,M,S x 3 10 9 NSA 2 b:0 x 2 P,M,S x 6 20 18 加算回数通り 加算回数 2 回加算 b=1000 以上 加算回数 3 回加算 B0 の加算回数を省き効率よく高い SNR を得る
ハードウェアだけでなくソフトウェアやシーケンスの工夫で b-factor:1000 TE 短縮は可能 TE95 TE77 TE67 TE61 TE57 TE55 TE53 TE: 50ms TE:150ms TE 短縮により SNR が向上
SE 型 EPI (Motion probing gradient) 90 180 G Echo Δ δ b=γ 2 G 2 δ 2 (Δ-δ/3) sec/mm 2 γ = 42.58MHz ( H) 1 G = 傾斜磁場強度 (mt/m) δ = 印加時間 (ms) Δ = 間隔 (ms)
Gradient overplus : no RF 90 ー 180 ー echo S M P P M S
Gradient overplus : no RF 90 ー 180 ー echo S M P P M S
Gradient overplus : no RF 90 ー 180 ー echo S M P P M S
Gradient overplus : yes RF 90 ー 180 ー echo S M P P M S
Gradient overplus : yes RF 90 ー 180 ー echo S M P P M S
Gradient overplus : yes RF 90 ー 180 ー echo S M P P M S
TE TE TE が短縮 通常の Diffusion シーケンスでは, 印加される P,M,S, の各 は同じ強さのグラディエントを用いる. Gradient overplus を使用した場合, P,M,S, の各傾斜磁場の 1 方向の強さを変えて,3 方向に同時に印加することによって,TE が短縮され SNR が向上する. Slice Phase Measure Slice Phase Measure Slice Phase Measure
Diffusion without SENSE 90 180 Echo TE Diffusion with SENSE 90 180 Echo TE 短縮可能 TE
複素共役対称と呼ばれる k- 空間の対称性を利用して データを算出することが可能 実測するデータを減らすことが出来る k=0 実測 data 算出 data
SE-EPI 90 180 Echo b=γ 2 G 2 δ 2 (Δ-δ/3) sec/mm 2 G Δ δ Half no Half 0.6 Phase encoded direction k0 Phase encoded direction k0 Frequency encoded Frequency encoded
Diffusion without Half Scan 90 180 Echo TE Diffusion with Half Scan 90 180 Echo TE 短縮可能 TE
k k k Φ Φ Φ Half Scan : no Half Scan : 0.8 Half Scan : 0.6 Half scan を使用しても歪みはほぼ変化なししかし画像にボケが生じる
Half Scan : yes(0.6) Half Scan : no SENSE 等で TE(SNR) を保てるのであれば Half scan は no がシャープ
Distortion SNR Fat suppression (Chemical shift) Respiratory compensation
脂肪抑制なし 脂肪抑制あり
脂肪抑制不良によるアーチファクト
Frequency Selectivity Pulse Type Characteristics STIR Non-selective 180 IR 磁化率の影響受けにくい造影後は不適,SNR は低い SPIR Fat-selective 100~110 IR SNR が低下しない一般的な周波数選択的脂肪抑制 SPAIR Fat-selective 180 IR B1 の影響受けにくい撮像時間の延長 WATS Water-selective binominal RF 11, 121, 1331 TR の延長少ない,TE の延長有り Thickness に制限有り (5mm 以上 ) 3DFFE や腹部息止めに有用
Frequency Selectivity Pulse Type Characteristics STIR Non-selective 180 IR 磁化率の影響受けにくい造影後は不適,SNR は低い SPIR Fat-selective 100~110 IR SNR が低下しない一般的な周波数選択的脂肪抑制 SPAIR Fat-selective 180 IR B1 の影響受けにくい撮像時間の延長 WATS Water-selective binominal RF 11, 121, 1331 TR の延長少ない,TE の延長有り Thickness に制限有り (5mm 以上 ) 3DFFE や腹部息止めに有用
STIR SPIR SPAIR non selective 180 IR RF Fat-selective 100 IR RF Fat-selective 180 IR RF 100 180 180
STIR SPIR SPAIR non selective 180 IR RF Fat-selective 100 IR RF Fat-selective 180 IR RF 均一な脂肪抑制 SNR が低下 180 SNRが高い磁場不均一に敏感 100 B1 不均一の影響 SNRが高い磁場不均一に敏感 B1 不均一に強い Delay の入力 180
STIR VS SPIR SPAIR
Diffusion weighted Whole body Imaging with Background body signal Suppression 東海大学の高原先生が 2004 年に発表 定義 全身の Diffusion 撮像を行う 通常呼吸下で撮像する 高い SNR と広い撮影範囲を得る 推奨 STIR for robust fat suppression B & W inverted gray scale ご提供 : 東海大学病院
CHESS (SPIR) STIR(TI:180msec) STIR は均一な脂肪抑制が可能
SPIR-SE-EPI STIR-EPI STIR により消化管信号も抑制される
画像提供 : 岐阜大学 CHESS (SPIR) STIR(TI:180msec) 脂肪周波数選択パルスであるため SNR は低下しないが 磁化率の影響する胸部などでは 脂肪抑制が不完全となる場合がある Non-selective のため 脂肪を均一に抑制することができるが SNR の低下を伴なう
SPIR (CHESS) Lung Ca. HCC Prostate Ca. STIR
SPIR VS SPAIR
脂肪抑制ムラ SPIR RF パルスの不均一性 (B1 inhomogeneity) エディーカレント SPAIR Quadrupole アーチファクトは FOV が広くなると顕著になる
脂肪抑制ムラ SPIR RF パルスの不均一性 (B1 inhomogeneity) エディーカレント SPAIR Prostate DWI b2000 DWI でも同様の現象が起こる
SPAIR 使用時には 脂肪の null に合わせた delay を入力する必要がある
TR Slice 1 Slice 1 SPAIR TR Slice 2 SPAIR TR Slice 2 SPAIR TR Slice 3 SPAIR TR Slice 3 SPAIR TR Slice 4 SPAIR TR Slice 4
SP SPAIR TR 1400 SPAIR TR 1200 1000 800 600 400 200 0 20 40 60 80 100 120 140 SPAIR TI delay
SPAIR delay(ms) による変化 (3.0T,1.5T 共通 ) 40 60 80 100 120 140 (Fixed SPAIR TR=250ms) SPAIR TR=250ms 固定での SPAIR delay の結果より 100ms で良好な脂肪抑制効果を得られ chemical shift の改善 SPAIR delay= SPAIR TR 0.4 の計算式となる
SPAIR TR(ms) による変化 (3.0T 1.5T 共通 ) 180 200 220 240 250 260 280 300 350 400 SPAIR delay(ms)=spair TR 0.4 SPAIR delay= SPAIR TR 0.4 の最適範囲は SPAIR TR=200~260 ms であり それ以外の SPAIR TR では良好な脂肪抑制効果を得る事が出来ない
SPAIR TR=250ms に対し (3.0T)SPAIR delay=100ms (1.5T)SPAIR delay=90ms SPAIR TR=250ms となるように TR を調整
御提供 : 生長会府中病院 北先生のご厚意による ~Gyro Cup2012~ 生長会府中病院北先生のご発表
御提供 : 生長会府中病院 北先生のご厚意による 府中病院様 HP より
Distortion SNR Fat suppression (Chemical shift) Respiratory compensation
STIR SPIR SPAIR non selective 180 IR RF Fat-selective 100 IR RF Fat-selective 180 IR RF 100 180 180
STIR SPIR SPAIR non selective 180 IR RF Fat-selective 100 IR RF Fat-selective 180 IR RF Free Breath 撮像 呼吸同期撮像 息止め撮像 100 Free Breath 撮像 180 180
TR Slice 1 Slice 1 SPAIR TR Slice 2 SPAIR TR Slice 2 SPAIR TR Slice 3 SPAIR TR Slice 3
TR Slice 1 Slice 1 SPAIR TR Slice 2 SPAIR TR Slice 2 SPAIR TR Slice 3 SPAIR TR Slice 3
Resp trigger SPIR Free Breath SPAIR Free Breath 撮像により SPAIR が使用可能となり 脂肪抑制効果が改善する
呼吸同期 SPIR Free breath SPAIR,STIR