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第 26 回関西 Gyro(2017.6.3) 3D 撮像の基礎 (TSE を中心に ) Yu Ueda Philips Electronics Japan MR Application Specialist 1

3D-TSE の始まり MRCP や内耳など Heavy T2WI として使用 T2W Drive:TE200msec MRCP:TE 500msec 撮像時間が長い motion artifact(echo space の延長 )

Today s Topics 3D TSE の基礎 VISTA に関連したパラメータ New Sequence -3D View-

2D vs. 3D MS 3D 6mm Thickness 2mm Thickness 2mm Thickness

2D vs 3D RF Z Y X RF Z Y X スライスエンコード X Echo X Echo Z 連続性が乏しい Z 連続性が高い 6 Y Y

3D RF Z Y Z X Y X

3D TSE 1sl 位相方向に充填スライス (s) スライス方向に繰り返し充填周波数 (m) TR shot interval acquisition time (TSE factor x Echo Space) 位相 (p)

2D の撮像時間 RF Z Y Y k=0 X Echo X 撮像時間 = TR 位相データ数 NSA ex. TR:3000, 位相数 :20,NSA:1 3000 20 1= 60000ms = 60 秒 = 1 分

3D の撮像時間 RF Z Y スライスエンコード Z X Echo Y X 撮像時間 = TR 位相データ数 NSA Slice 枚数 ex. TR:3000, 位相数 :20,NSA:1, Slice 100 枚 3000 20 1 100= 6000000ms = 6000 秒 = 100 分

なぜ 3D は SNR が高い? Δz 2D 3D Z Z Y X X 3D は volume 励起を行うため多くの信号が得られる Y

3D の特徴高 SNR スライス方向の連続性に優れる ( スライス選択はスライスエンコードによって ) 任意の断面で再構成可能撮像時間が長いスライス方向の折り返しに注意 2D と比較するとコントラストが弱い

Today s Topics 3D TSE の基礎 VISTA に関連したパラメータ New Sequence -3D View-

VISTA の概要 VISTA(Volume Isotropic Tse Acquisition) 等方性ボクセルを目的とした 3D のデータ収集 T2WI T1WI PDWI FLAIR STIR や black blood(bb) など様々なコントラストで使用

3D-TSE と VISTA の違い 3D nonselective??

3D-TSE 3D volume selective R12 / R1.8~ 90 180 160 150 140 RF Gz Gy Gx Signal Echo space

VISTA 3D volume selective R12 / R1.8~ 90 180 160 150 140 RF Gz Gy Gx Signal Echo space

VISTA 3D non-selective : no 3D non-selective : yes Echo space すなわち TE が短縮

VISTA T2WI FLAIR T1WI TE の調整が容易になり様々なコントラストに対応

Echo space 3D non-selective:no 実行 TE を固定 3D non-selective:yes TEeff TSE factor がより多く入るため撮像時間の短縮と motion artifact の低減 TEeff

Echo space 3D non-selective:no TSE factor を固定 3D non-selective:yes TEeff TE eff を短く設定可能であるため様々なコントラストを作成可能 TEeff 25

VISTA のパラメータ TE 調整の為のパラメータ 3D Non-selective Ultra short HalfScan Profile order その他のパラメータ Refocusing control Flow Compensation Slice oversampling Startup echo

Ultra short リフォーカシングパルスの照射時間を短縮 ES の短縮 TE や撮像時間の短縮 motion artifact の低減

Ultra short Ultra short : no Ultra short : yes

VISTA のパラメータ TE 調整の為のパラメータ 3D Non-selective Ultra short Half Scan Profile order その他のパラメータ Refocusing control Flow Compensation Slice oversampling Startup echo

Half scan 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実測 data k=0 スキャン時間と TE 短縮法として開発算出 data

Half scan Half Scan + Linear Half Scan + Rev. Linear k=0 k=0 TE の短縮が可能撮像時間の短縮 (TE を短縮した場合 ) 画像はボケやすい TE は変わらない撮像時間の短縮 ( 後半のデータ収集が減少 ) 鮮鋭度が高い

Half scan +127 Full Scan + Linear +127 Half Scan + Linear half factor : 0.6 k=0 t k=0 t -128-128 TE eff : 128 x 5 = 640ms Echo Space TE eff : 26 x 5 = 130ms

Half scan +127 Full Scan + Linear +127 Half Scan + Rev. Linear half factor : 0.6 k=0 t k=0 t -128-128 TE eff : 128 x 5 = 640ms 撮像時間 : 256 x 5 = 1280ms TE eff : 128 x 5 = 640ms 撮像時間 : 154 x 5 = 770ms

3D k-space profile order ~R1 Inner Loop Contrast Contrast Profile order Low-High Linear Turbo direction Half Scan No Yes Rev-Linear R2~ Inner Loop Contrast Contrast Profile order Low-High Linear Turbo direction Y Z Half Scan No Yes Rev-Linear Radial

Inner Loop&Outer Loop Inner Loop Profile order Turbo direction Half Scan Contrast Low-High Y no Outer Loop Dyn / Ang 3DTSE の Outer Loop Angio Contrast enh. はLinear 固定 Linear! Z Outer loop X Inner-loop Y

3D k-space profile order 短い TE のコントラストを得るため (T1WI PDWI に使用 ) Inner Loop Profile order Turbo direction Half Scan Contrast Low-High Y no Z Y

3D k-space profile order 長い TE のコントラストを得るため (T2WI) シャープな画像を得るため (T1WI PDWI) Inner Loop Profile order Turbo direction Half Scan Contrast Linear Y no Y X

3D k-space profile order Inner Loop Profile order Turbo direction Half Scan Contrast Linear Z Yes Half Scan 複素共役対称を利用実測データを減少できる K0 までの時間を短縮 TE 短縮可能 62.5% Z 実測 data k=0 算出 data Y X

条件設定の注意点 1mm iso voxel に設定したはずが位相方向のマトリクスが下がっている?

VISTA(3D-TSE) 撮像の注意点位相数 TSE factor= 割り切れない場合余った分は収集しない Turbo direction:y の時 Scan percentage に注意が必要

3D k-space profile order Inner Loop Profile order Turbo direction Half Scan Contrast Low-High Radial No k-space shutter にて約 20% 撮像時間短縮 Z X Y

3D k-space profile order Low-High Asymmetr ic Linear Rev- Linear Y Radial T1w PDw T1w PDw T1w PDw T2w T2w T2w T2w turbo direction : Y Half scan と組み合わせが可能であるため TE の調整が容易 Scan percentage の設定に注意 turbo direction : radial 空間分解能を低下させることなく撮像時間の短縮が可能 Motion artifact に強い Half scan の併用は不可

3D k-space profile order T1WI low-high + Y or radial asymmetric + Y T2WI linear + Y or radial asymmetric + Y PDWI linear + Y or radial asymmetric + Y low-high + Y or radial

Refocusing control(r10~) (a)3d-tseのrefocusing control angle(default 設定 ) 180 160 160 160 160 160 160 160 90 RF pulse + Echo (b)vista 1.5T の Refocusing control angle( 設定値が 60 ) RF pulse + Echo 90 120 60 60 60 60 60 60 60 (c)vista 3.0T の Refocusing control angle( 設定値が 60 ) RF pulse + Echo 90 60 60 60 60

Refocusing control(r10~) (a)3d-tseのrefocusing control angle(default 設定 ) 180 160 160 160 160 160 160 160 90 RF pulse + Echo (b)vista 1.5T の Refocusing control angle( 設定値が 60 ) RF pulse + Echo 90 120 60 60 60 60 60 60 60 RFA SARの低減 TR( 撮像時間 ) の短縮 T2コントラストの低下 MT 効果の低減

equivalent TE ( TEequiv ) RFA を下げることによって TEequiv が短縮

equivalent TE ( TEequiv ) TEeff TEequiv :k0 までの時間 : 得られるコントラストの理論的 TE

Effective TE vs Equivalent TE 180 120 90 30 TEeff: 100ms TEeff: 100ms TEeff: 100ms TEeff: 100ms 120 90 30 頭部 2D-T2W TEeff: 110ms TEeff: 140ms TEeff: 240ms

VISTA は BB に有用性が高い 3D TSE RA40 3D TSE RA160 Refocusing angle が低いほど血液抑制効果は高い

VISTA のパラメータ TE 調整の為のパラメータ 3D Non-selective Ultra short HalfScan Profile order その他のパラメータ Refocusing control Slice oversampling Flow Compensation Startup echo

Slice encode 2D 3D RF RF スライスエンコード Z Z Y Y X X X Echo X Echo 連続性が乏しい連続性が高い Z Z 54 Y Y

Slice Over Sampling R2.5~ 3D-TFE(FFE) Default :1.28 3D-TSE Default :1.8 Overlap 14% Slices(Z) 100 Overlap 40% Slices(Z) 100 Overlap 14% Slices 28% Overlap 40% Slices 80%

Slice Over Sampling Sagital 被写体が含まれていれば slice 方向の oversampling は必要ない (Sense factor に関係 )

Slice Over Sampling A B fmax phase behaviour 傾斜磁場 - fmax 0 耳の折り返りに注意!

Slice Over Sampling default 折り返ってしまう Sagittal Transverse の場合

Flow Compensation:sensitized 3D non-selective yes では必ず sensitized を併用 3D non-selective yes にて Echo space が短縮可能 S/N 向上 non-selective のため広範囲に励起されるため不要な信号や flow artifact を傾斜磁場にてキャンセルする

Flow Compensation:sensitized 90 180 Gy G t G Phase 流速 : 速い流速 : 遅い静止組織 time

Flow Compensation:sensitized 90 180 160 150 RF Gz Gy Gx Signal

TSE factor による blurring 90 180 k=0 Echo の T2 減衰 ( 信号低下 ) により K 空間上の信号強度が一定ではない Blurring

TSE factor による blurring 180 TSE factor=3 90 shot duration 180 TSE factor=9 90 shot duration

TSE factor による blurring 180 TSE factor=3 90 TSE factor(shot duration) 増加に伴い影響増加 shot duration 180 TSE factor=9 90 shot duration

Startup echo TSE Factor:9 Linear の場合信号減衰 TSE Factor:9 TEeff Start up echo 2 を追加信号減衰 TEeff

Startup echo による blurring の違い 1.5T Start up 0 TE4.6 Start up 1 TE9.8 Start up 2 TE14 Start up 3 TE19 固定パラメータ Low-High TSEFactor20 RFA 30 TE shortest Achieva 1.5T

Today s Topics 3D TSE の基礎 VISTA に関連したパラメータ New Sequence -3D View-

VISTA vs 3D View VISTA Advanced(3T) Advanced sweep Constant RFAs 3D View VISTA Simple(1.5T) Variable Flip angle Sweep

VISTA Advanced(3T) VISTA vs 3D View 3D View 実効 TE が同じであれば得られるコントラストは同等 SNR が約 1.5 倍に増加 CSF CSF GM GM k0 WM Echo 数 k0 WM Echo 数

3D View Brain View(R3~) MSK View(R5.1~) 各部位に応じて RFA の最適化が行われている

3D View の選択項目

Brain View FLAIR T2 Prep PulseによりT2 値の差が大きくつけることが可能 TR5000 以下で十分なコントラストが得られる 180 白質灰白質 CSF 90 TI 180 90 T2 prepulse TI

Brain View FLAIR の TEequiv

Brain View FLAIR と MS FLAIR の比較 Multi Slice FLAIR Thickness 5mm Brain View FLAIR TRA 収集 Thickness 4mm

antidrive とは? MSK View

Today s Topics 3D TSE の基礎高 SNR スライス方向への連続性良好スライス方向の折り返しに注意パラメータ 3D Non selective Refocusing control New Sequence -3D View- Variable Flip Angle Sweep SNR 上昇と blurring 改善