第 22 回関西 GyroMeeting 基礎講演 もう一度見直そう!TSE の基礎 Yu Ueda Philips Electronics Japan MR Application 2015-06-20
Today s Topics Turbo spin echo(tse) Profile order
Today s Topics Turbo spin echo(tse) Profile order
Spin echo(se) 法のシーケンスチャート TE/2 TE/2 RF pulse 傾斜磁場 90 pulse 180 pulse Echo 90 pulse TE: エコー時間 TR: 繰返し時間 Gz Gy Gx
横磁化の挙動 90 pulse 180 pulse Echo 90 pulse を印加 横磁化発生 印加を切る 位相分散開始 180 pulse を印加 磁化の反転 印加を切る 再収束開始 位相が揃う 信号が発生
SE 法の撮像時間 SE 法は 1TR で 1 つのエコー信号を取得する TR Scan Time = TR 位相マトリクス ( エコー ) 数 NSA 例えば T2WI において TR=4000ms 位相エンコード数 =256 NSA=1 とすると Scan Time=4000 256 1=1024000ms=17 分 スキャン時間が長い
SE 法 TR 利用することはできないか? Scan Time = TR Phase 数 NSA
TSE 法 TR TSE factor(etl) 1TR 内で複数の信号を受信するのが TSE 法 Scan Time = TR Phase 数 NSA TSE factor 撮像時間の短縮が可能
TSE 法の画質に与える影響 コントラスト Mixed TE MT 効果 J-coupling Blurring
TSE 法の画質に与える影響 コントラスト Mixed TE MT 効果 J-coupling Blurring
TSE 法 90 TE5 TE4 TE3 TE2 TE1 180 k=0 様々な TE で収集した信号が混在 しても大丈夫か? k 空間の埋め方が重要
k 空間 TR データ空間 k 空間 デジタルサンプリング
k 空間 画像の元になるデータ (raw data) の二次元配列 低周波成分コントラスト k0 高周波成分鮮鋭度 k-space
k 空間 低周波成分のみ画像再構成すると k-space MR image コントラストを決定 高周波のエコー信号がないので blurring が生じる
k 空間 高周波成分のみ画像再構成すると k-space MR Image 鮮鋭度を決定
k 空間 k 空間の中心の信号がコントラストを決定 k 空間の中心に複数の TE が存在するとコントラストが統一されない 90 180 k=0
k 空間の segmentation エコーを同一 TE ごとにまとめる 180 k-space を分割し それぞれには同一の TE 成分のみを充填する 90 コントラストが安定する
Mixed TE Mixed TE によるコントラスト低下 ( 平均化 ) k=0 k=0 TSE factor=3 TSE factor=9 TSE factor 増加に伴い コントラスト低下
Mixed TE によるコントラスト低下 SE 法 TR:500ms TE:15ms TSE 法 TR:500ms TE:15ms Low-High TSE factor:3
TSE 法の画質に与える影響 コントラスト Mixed TE MT 効果 J-coupling Blurring
MTC(Magnetization Transfer Contrast) 90 180 #1 自由水 180 パルス #1 脂肪 26 巨大分子に結合しているプロトン 周波数
MTC(Magnetization Transfer Contrast) 90 180 #2 自由水 180 パルス #2 脂肪 26 巨大分子に結合しているプロトン 周波数
MTC(Magnetization Transfer Contrast) 90 180 #3 180 パルス #3 27 自由水 脂肪 巨大分子に結合しているプロトン 影響を受けないため 相対的に信号強度が上昇 周波数 軟部組織のコントラスト低下の大きな要因
MS における MT 効果 TR 1sl 2sl 3sl RF パルス Slice(S) 3sl 2sl 1sl 周波数方向 位相方向 1 slice 目 周波数
MS における MT 効果 TR 1sl 2sl 3sl RF パルス RF パルス Slice(S) 3sl 2sl 1sl 周波数方向 位相方向 1 slice 目 2 slice 目 周波数
MS における MT 効果 同 WW/WL 1slice, 1package 19slice, 1package
MT 効果の対策 隣接スライスにおける off resonance の RF パルスの影響を少なくする package に分ける RF パルスの照射量を低下させる TSE factor Flip Angle Refocusing angle(r10 以降 )
MT 効果の対策 隣接スライスにおける off resonance の RF パルスの影響を少なくする package に分ける RF パルスの照射量を低下させる TSE factor Flip Angle Refocusing angle(r10 以降 )
Package とは? TR 1sl 2sl 3sl 4sl 5sl 6sl
Package とは? TR 例 :2 package 1sl TR 2sl 3sl 4sl 5sl 6sl
1package 2package 励起スライス励起スライス励起スライス励起スライス励起スライス励起スライス励起スライス励起スライス励起スライス Package に分ける MT 効果の対策 -Package- 隣接スライスにおける RF パルスが off-resonance として作用しにくい MT 効果の低減
MT 効果の対策 -Package- 同 WW/WL 19slice 1package 19slice 2package
MT 効果の対策 隣接スライスにおける off resonance の RF パルスの影響を少なくする package に分ける RF パルスの照射量を低下させる TSE factor Flip Angle Refocusing angle(r10 以降 )
MT 効果の対策 TSE factor- TSE factor:7 TSE factor:15 Echo space は同じ
Refocusing control angle(rfa) (a) 1.5T の Refocusing control angle (Simple mode) 90 + 設定 RFA 2 設定 RFA:60 90 120 60 60 60 60 60 60 60 (b) 3.0T の Refocusing control angle (Advanced mode) R10~ 設定 RFA:60 90 60 60 60 60 RFA MT 効果の低減 SARの低減 TR( 撮像時間 ) の短縮 T2コントラストの低下
Refocusing control angle(rfa) (a) 1.5T の Refocusing control angle (Simple mode) 90 + 設定 RFA 2 設定 RFA:60 90 120 60 60 60 60 60 60 60 (b) 3.0T の Refocusing control angle (Advanced mode) R10~ 設定 RFA:60 90 60 60 60 60 RFA MT 効果の低減 SARの低減 TR( 撮像時間 ) の短縮 T2コントラストの低下
160 MT 効果の対策 -RFA- Refocusing control angle 140 120 100 RFA が低いほど MT 効果低減
Refocusing control angle(rfa) (a) 1.5T の Refocusing control angle (Simple mode) 90 + 設定 RFA 2 設定 RFA:60 90 120 60 60 60 60 60 60 60 (b) 3.0T の Refocusing control angle (Advanced mode) R10~ 設定 RFA:60 90 60 60 60 60 MT 効果の低減 RFA SAR の低減 TR( 撮像時間 ) の短縮 T2 コントラストの低下
Low Refocusing Angle によるコントラストへの影響 z z z z 180 120 90 30 y y y y x x x x 1 1 1 1 Mz Mz Mz Mz 0 0 0 0-1 Mxy(f) Mxy(f) Mxy(f) Mxy(f) -1-1 -1-90 0 90-90 0 90-90 0 90-90 0 90 RFA が低いほど T2 コントラスト低下 (TE100 固定 )
Low Refocusing Angle によるコントラストへの影響 RFA:180 RFA:160 RFA:140 RFA:120 RFA:100 RFA:80 RFA:60 RFA:40
TSE 法の画質に与える影響 コントラスト Mixed TE MT 効果 J-coupling Blurring
J-coupling とは? J-coupling 電子雲の歪により生じる 2 つの核スピンの相互作用 TE=25~100msec で J 結合したプロトン間の dephase 効果が最大 TSE 法では 脂肪の T2 値短縮 ( 脂肪信号低下 ) TSE 短い間隔で 180 パルスが照射される Echo J-coupling spaceによるを縮めると脂肪の信号上昇 dephase 効果を阻害
Echo space TR 90 180 ~ 180 90 Echo space echo space 得られる信号と信号の間隔
Echo space の短縮 (J-coupling) Echo space:22ms Echo space:9.2ms
echo space は長い方が良いのか? echo space が短いことによる メリットもあります
アーチファクト対策 Echo Space が短縮すると 動きに対して強くなる (motion アーチファクト flow アーチファクト低減 ) Echo space= カメラに例えるなら shutter speed
Flow artifact の低減 Echo space 22 Echo space 12.2 Echo space 8.5
TSE 法の画質に与える影響 コントラスト Mixed TE MT 効果 J-coupling Blurring
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
TSE factor による Blurring TSE factor:3 TE:15ms TSE factor:9
Blurring は TSE factor(shot duration) のみが 関係するのか? Profile order によっても変わります
Today s Topics Turbo spin echo(tse) Profile order
Today s Topics Turbo spin echo(tse) Profile order
Profile order k-space の充填方法を決めるパラメータ linear low-high asymmetric
Linear 設定 TE:100 25ms 50ms 75ms 100ms 125ms 150ms 175ms Echo space = 25ms Linear(sequential) k-space の中心に設定 TE 充填 k0 設定 TE と TSE factor で echo space 決定 Blurring の影響が少ない T2WI T1WI PDWI で使用可能
設定 TE:10 Low-high 10ms 20ms 30ms 40ms 50ms 60ms 70ms TSE factor:7( 奇数 ) Echo space = 10ms Low-High(centric) k0 k-space の中心に最初の Echo が充填 設定 TE が echo space 高い SNR を取得可能 条件次第で Blurring の影響 が強い T1WI PDWI で使用可能
設定 TE:10 Low-high 10ms 20ms 30ms 40ms 50ms 60ms TSE factor:6( 偶数 ) Low-High(centric) Echo space = 10ms k0 Low-high の場合 TSE factor が奇数と偶数で充填方法が異なる 奇数に比べて 偶数ではより k 空間の segment 化が行われる
Low-high 180 Echo space:8 TSE factor=3 90 180 Echo space:15 TSE factor=5 90 Echo space と TSE factor(shot duration) の設定によっては blurring の影響が増大する
Low-high T1WI:TR=500ms TE=15ms FA=90ms TSE factor:3 TSE factor:5 TSE factor:7 TSE factor:9 小 Blurring 大
Asymmetric 設定 TE:90 15ms 30ms 45ms 60ms 75ms 90ms 105ms Asymmetric Echo space = 15ms k0 TE TSE factor echo spaceをそれぞれ直接入力することが可能 motion artifact 対策を行いやすい segment 数が多いため ややコントラストが劣る T2WI T1WI PDWI で使用可能
Asymmetric の実行 TE effective TE low-high TE effective TE linear TE asymmetric TE
Asymmetric の実行 TE effective TE low-high TE effective TE linear TE effective TE asymmetric TE
Asymmetric の実行 TE effective TE low-high TE effective TE linear TE effective TE asymmetric TE
Asymmetric の実行 TE effective TE low-high TE effective TE linear TE effective TE asymmetric TE
Asymmetric の実行 TE effective TE low-high TE effective TE linear TE effective TE asymmetric TE
Asymmetric の実行 TE effective TE low-high TE effective TE linear TE effective TE asymmetric TE
Asymmetric の実行 TE effective TE low-high TE effective TE linear TE effective TE asymmetric TE
Asymmetric の実行 TE effective TE low-high TE effective TE linear effective TE TE asymmetric TE
Asymmetric の実行 TE effective TE low-high TE effective TE linear TE effective TE asymmetric TE
設定 TE:10 Asymmetric 10ms 20ms 30ms 40ms 50ms 60ms Asymmetric Echo space = 10ms Low-high と同じ K 空間の充填方法 k0 Echo space と TSE factor(shot duration) の設定によっては blurring の影響に注意
Asymmetric の実行 TE effective TE low-high TE effective TE linear TE effective TE asymmetric TE
Asymmetric 設定 TE:60 15ms 30ms 45ms 60ms 75ms 90ms 105ms Asymmetric Echo space = 15ms 前半に低周波領域 後半に高周波領域を充填する k0 呼吸停止下の撮像では 後半の呼吸が乱れても motion artifact の影響を抑えることが可能
Asymmetric の実行 TE effective TE low-high TE effective TE linear effective TE TE asymmetric TE
Asymmetric 設定 TE:105 15ms 30ms 45ms 60ms 75ms 90ms 105ms Asymmetric Echo space = 15ms k 空間の充填は high-low k0 高周波領域に高いエコーを重点するため 高鮮鋭度の画像取得
Profile order の使い分け T1W image 例 )TE:15ms TSE factor:5 S/Nを優先する場合 low-high 設定 TE:15ms シャープさを優先する場合 linear 設定 TE:15ms Echo space = 15ms Echo space = 5ms
Profile order の使い分け PDW image 例 )TE:15ms TSE factor:5 S/Nを優先する場合 low-high 設定 TE:15ms シャープさを優先する場合 linear 設定 TE:15ms Echo space = 5ms 撮像時間優先の場合 (TSE factor を増やす場合 ) asymmetric 設定 TE:15ms Echo space = 5ms
Profile order の使い分け T2W image 例 )TE:100ms TSE factor:7 コントラストと空間分解能を優先する場合 linear 設定 TE:100ms Echo space = 25ms motion artifact 対策を優先する場合 asymmetric 設定 TE:100ms Echo space = 20ms
本日のまとめ Turbo spin echo(tse) 撮像時間短縮を実現 コントラスト :Mixed TE MT 効果 J-coupling Blurring Profile order low-high:t1wi PDWI で使用 SNR ES と TSE factor 次第で blurring が生じる Linear:T2WI T1WI PDWI で使用 Blurring Asymmetic:T2WI と PDWI で使用 artifact を制御しやすいが 設定 TE に注意