第 23 回関西 Gyromeeting T2* 強調画像の基礎と最新技術 Yu Ueda Philips Electronics Japan IS Business Group MR Application Specialist
Today s Topics FFE の原理 T2*WI と m-ffe Bold Venography(PRESTO と SWIp)
Today s Topics FFE の原理 T2*WI と m-ffe Bold Venography(PRESTO と SWIp)
Spin echo (SE) 90 180 Refocusing pulse を用いる RF Gz Gy Gx SE 信号 (2 つの RF パルスで生成 )
Fast field echo (FFE) α Refocusing pulse を使用しない RF Gz Gy Gx FID 信号 (1 つの RF パルスで生成 )
Refocusing pulse を使用しないと 1 撮像時間の短縮 2 局所磁場の不均一
Refocusing pulse を使用しないと 1 撮像時間の短縮 2 局所磁場の不均一
1 撮像時間短縮 SE 90 180 90 180 FFE TR α α α TR 撮像時間 = TR 位相エンコード NSA TR が短縮できる 撮像時間短縮
1 撮像時間短縮 T1W(Dual Echo) T1W Wats 息止め撮像が可能
Refocusing pulse を使用しないと 1 撮像時間の短縮 2 局所磁場の不均一
2 局所磁場の不均一 長所 外部磁場の不均一に鋭敏 短所 外部磁場の不均一に弱い T2* Bold venography Perfusion Functional MRI 鉄沈着 : 磁化率アーチファクト
SE と FFE の違い T2 decay (SE 信号 ) T2* decay (FID 信号 ) T2WI (SE) T2*WI (FFE)
磁化率アーチファクト SE FFE
FFE ではどのようにエコーを 再収束させているか?
FFE の横磁化の挙動 α RF Gz Gy Gx θ Signal
+ FFE の横磁化の挙動 α faster RF slower Gz Gy Gx - θ Signal
+ FFE の横磁化の挙動 faster α slower RF Gz Gy Gx - θ Signal
+ FFE の横磁化の挙動 α faster slower RF Gz Gy Gx - θ Signal
+ FFE の横磁化の挙動 slower RF α faster Gz Gy Gx - θ Signal
FFE の横磁化の挙動 faster RF α slower Gz Gy Gx θ - + Signal
FFE の横磁化の挙動 α faster RF slower Gz Gy Gx θ - + Signal
FFE の横磁化の挙動 α RF faster Gz Gy slower Gx - + θ Signal
FFE の横磁化の挙動 α RF faster Gz Gy slower Gx - + θ Signal
FFE の横磁化の挙動 α RF Gz faster slower Gy Gx θ - + Signal
FFE の横磁化の挙動 α RF Gz Gy slower faster Gx - + θ Signal
FFE の横磁化の挙動 α RF Gz Gy slower faster Gx θ - + Signal
FFE の横磁化の挙動 α RF faster Gz Gy slower Gx θ - + Signal
FFE の横磁化の挙動 faster RF α Gz Gy slower Gx - + θ Signal
FFE の横磁化の挙動 α RF Gz Gy Gx 傾斜磁場を反転させることにより位相をそろえる θ Signal
なぜ部分フリップ角 (α ) を 用いるのか? TR が短いため 90 RF パルスでは信号強度が最大にならないため
TR と Flip angle の関係 α=90 長い TR α α α α 縦磁化回復 α=90 短い TR α α α α 縦磁化減少
TR と Flip angle の関係 α=90 長い TR α α α α 縦磁化回復 α<90 短い TR α α α α 縦磁化回復
TR と Flip angle の関係 α<90 短い TR α α α α 縦磁化回復 組織の信号強度を最も強くする α は 組織固有の T1 値と TR によって決定される COSα = exp -TR T1
Ernst 角 COSα = exp -TR T1 短い TR 縦磁化の回復小 α=30 で信号大 0.7 0.6 0.5 0.4 Relative signal strength TR/T I =0.1 TR/T I=0.2 TR/T =0.9 I 0.3 0.2 0.1 長い TR 縦磁化が十分回復 α=90 で信号大 0.0 0 30 60 90 120 150 180 flip angle
FFEのコントラスト FFE のコントラスト フィールドエコー法 Short TR TR < 100 100 < TR LongTR 定常状態残留横磁化が残る ( 縦磁化が全て回復しないため ) 非定常状態残留横磁化は 0
FFEのコントラスト FFE のコントラスト フィールドエコー法 Short TR TR < 100 100 < TR LongTR 定常状態残留横磁化が残る 非定常状態残留横磁化は 0
RF pulse Long TR Mz 37 RF times
RF pulse Long TR Mz 38 RF times
RF pulse Long TR Mz 39 RF times
RF pulse Long TR Mz 40 RF times
RF pulse Long TR Mz 41 RF times
Long TR Mz 42 RF times
Long TR Mz 43 RF times
Long TR Mz 44 RF times
Long TR Mz 45 RF times
RF pulse Long TR Mz 46 RF times
RF pulse Long TR Mz 47 RF times
RF pulse Long TR Mz 48 RF times
RF pulse Long TR Mz 49 RF times
RF pulse Long TR Mz 50 RF times
Long TR Mz 51 RF times
Long TR Mz 52 RF times
Long TR Mz 53 RF times
Long TR Mz 54 RF times
Long TR 縦磁化は回復 Mz 55 RF times
Long TR Long TR(TR>100) 主に MS 法 56 TR TE FA T1W FFE 大 100-250 小 1-15 大 60-90 T2*W FFE 大 300-800 大 9-30 小 15-30
Long TR (TR=500ms) FA:10 FA:30 FA:50 short TE : 4.6 ms FA を大きくすると T1 コントラストが強くなる FA:70 FA:90
Long TR (TR=500ms) FA:10 FA:30 FA:50 long TE : 23 ms TE を延長 FA を小さくすると T2* コントラストが強くなる FA:70 FA:90
FFEのコントラスト FFE のコントラスト フィールドエコー法 Short TR TR < 100 100 < TR LongTR 定常状態残留横磁化が残る ( 縦磁化が全て回復しないため ) 非定常状態残留横磁化は 0
RF pulse Short TR Mz 60 RF times
RF pulse Short TR Mz 61 RF times
RF pulse Short TR Mz 62 RF times
RF pulse Short TR Mz 63 RF times
RF pulse Short TR Mz 64 RF times
Short TR Mz 65 RF times
Short TR Mz 66 RF times
RF pulse Short TR Mz 67 RF times
RF pulse Short TR Mz 68 RF times
RF pulse Short TR Mz 69 RF times
RF pulse Short TR Mz 70 RF times
RF pulse Short TR Mz 71 RF times
Short TR Mz 72 RF times
Short TR Mz 73 RF times
RF pulse Short TR 縦磁化が回復する前に次のパルスが来てしまう Mz 74 縦磁化が定常状態になる RF times
Short TR Short TR (TR<100) 主に 3D 法 TR TE FA T1W T2*W T1-FFE FFE 大大 10-80 20-100 小大 2-10 9-30 小小 10-50 10-40
Short TR (TR=50ms) FA:10 FA:30 FA:50 short TE : 4.6 ms FA を大きくすると T1 コントラストが強くなる FA:70 FA:90
Short TR (TR=50ms) FA:10 FA:30 FA:50 long TE : 23 ms TE を延長 FA を小さくすると T2* コントラストが強くなる FA:70 FA:90
もっとコントラストを強調したい! Contrast enhancement を設定
Contrast enhancement? 残留横磁化の影響を考慮 No:FID (+SE) 収集, gradient spoil T1:FID 収集, gradient spoil + RF spoil T2:SE 収集, gradient spoil Balanced:FID+SE+STE 収集, no spoil 79
RF pulse Short TR Mz 80 RF times
RF pulse Short TR Mz 81 RF times
RF pulse Short TR Mz 82 RF times
Short TR Mz 83 RF times
RF pulse Short TR 残留横磁化がある Mz 84 RF times
RF pulse Short TR 残留横磁化がある Mz 85 RF times
RF pulse Short TR 残留横磁化がある Mz 残留横磁化が RF pulse の影響を受け横磁化成分を生成し 信号が合成される 86 RF times
Contrast enhancement:no no Gradient spoiling のみ使用 α α α RF Gz Gradient Spoiling Gy Gx Signal87 FID FID SE FID
Contrast enhancement:no no Gradient spoiling のみ使用 T2*W Dual Echo Myelography
Contrast enhancement:t1 T1 特に Short TR の際に RF spoiling+gradient spoiling で残留横磁化をスポイルする RF Spoiling α α α RF Gz Gradient Spoiling Gy 89 Gx Signal FID FID FID
Contrast enhancement:t1 T1 特に Short TR の際に RF spoiling+gradient spoiling で残留横磁化をスポイルする CE-MRA Bold venography Inflow-MRA Dynamic T1
FFE シーケンスのバリエーション T1-FFE 2D 3D TFE Gradient spoiling RF Spoiling FID 非コヒーレント型 ( スポイル型 ) FFE MS 2D 3D TFE Gradient Spoiling FID(+SE) FID+SE T2-FFE 2D 3D TFE Time Inverted Readout Gradient SE コヒーレント型 Balanced -FFE 2D 3D TFE No Spoiling FID+SE+STE
Today s Topics FFE の原理 T2*WI と m-ffe Bold Venography(PRESTO と SWIp)
T2W と T2*W T2 decay (SE 信号 ) T2* decay (FID 信号 ) T2WI T2*WI
T2*W を強めるには? TE の延長が効果的 (SNR の低下には注意 )
T2*WI Contrast Scan mode technique contrast enhancement TE (ms) Flip angle TR (ms) Water fat shift MS FFE no In-phase 18.42 20 Userdefined 500 2.000 1MS 法で TR が長いため contrast enhancement は no 2T2*W コントラスト向上のため FA は小さく TE は長く設定
3D-T2*WI Contrast Scan mode technique contrast enhancement TE (ms) Flip angle TR (ms) Water fat shift 3D FFE no In-phase 18.42 20 Userdefined 25 2.000 13D 法で TR が短いが 横磁化を用いるため contrast enhancement は no 2T2*W コントラスト向上のため FA は小さく TE は長く設定
T2*WI の用途 出血の確認 Flow void の改善 関節唇 半月板 損傷の確認
multiple-ffe (m-ffe) R2.5~ 使用可能 Echo1 Echo2 Echo3 Long TE SNR 劣化 T2* コントラスト上昇
m-ffe Echo1 Echo2 Echo3 合成画像
TE の調整 12 番目以降の TE はエコースペース (delta TE と表記 ) で調整 2 エコースペースは WFS と周波数マトリクスでサンプリング 時間を調整
Flyback 読み取り傾斜磁場の極性を統一するパラメータ Echo spacing Flyback:no α Echo1 Echo2 Echo3 + - Echo space を最短にすることが可能 位相シフト Echo spacing Flyback:yes α + 負の極性に flyback 傾斜磁場が入り信号収集は常に正の極性の傾斜磁場で収集可能 位相シフト Echo1 Echo2 Echo3 - 最短の echo space は延長
Flyback Flyback:No Flyback:Yes Flyback:No+ 脂肪抑制
Flyback Flyback:No Flyback:Yes Flyback:No+ 脂肪抑制 Flyback を使用すると ケミカルシフトの出る方向が統一され 合算画像のボケが生じる 脂肪抑制では 脂肪のシフトが無視できるため Flyback 無しでも撮像可能
Today s Topics FFE の原理 T2*WI と m-ffe Bold Venography(PRESTO と SWIp)
PRESTO (Principles of echo-shifting with a train of observations) TR T2*WI RF FID TE Echo RF FID Echo RF FID Echo 位相 TR PRESTO RF FID RF FID TE Echo RF FID Echo 位相 1TR よりも TE を長く設定可能 (shifted echo の使用 ) 2BOLD 効果の強調 3 撮像時間の延長を抑えることが可能
BOLD venography 動脈 O 2 静脈 脳組織 ヘモグロビンが酸素と結合しているかどうか Oxy-Hb : 反磁性体磁化率効果を持たない Deoxy-Hb : 常磁性体磁化率効果を持つ
PRESTO
Bold venography TE : 15ms~ TE : 40ms~ T2*WI PRESTO 3D 撮像のため 空間分解能の向上 TE を長く設定し 磁化率をより強調
T2WI Bold venography T2WI FLAIR PRESTO 画像提供 : 森の木脳神経外科病院様 ( 長崎県 )
SWIp SWI SWI MinIP Phase image SWIp = T2* + 位相情報位相情報 = ピクセル内の平均位相シフト量 = 組織の局所的な磁化率を反映
SWI の画像処理 J Magn Reso Imaging 2015; 42: 23-41 位相マスク処理を行い 位相情報を強調
SWIp Phase Conventional T2* 2-3min 3D HR T2* Long TE SWIp (~5min) SWIp マルチエコーデータ収集が可能 マスク処理後の Phase image 評価可能 SENSE 併用可能 短時間で 3D Whole Brain の撮像が可能
Multi-echo 収集 Single eho SWI SWIp マルチエコー収集のため 高 SNR が可能
Multi-echo flow compensation 動脈信号が明瞭に描出 Multi-echo flow compensation なし 動静脈の分離が可能 Multi-echo flow compensation あり
出血と石灰化の鑑別 High SNR with multi-echo 画像提供 : 神戸大学医学部附属病院 (Ingenia3.0T)
各手法の比較 T2*WI PRESTO (BOLD Venography) SWIp 出血 / 石灰化の検出 出血 / 石灰化の鑑別 Phase image Flow compensation ( 動脈の高信号化 ) Venography
Today s Topics FFE の原理 T2*WI と m-ffe Bold Venography(PRESTO と SWIp)