日本放射線技術学会東北部会第 47 回学術大会テクニカルミーティング MRI 分野 TOF(Time Of Flight) 法について TOF 効果とは 血流などの流れている部分から生じる信号強度が 周りの静止している部分から生じる信号強度とは異なって検出される現象 血流 静止部 大館市立総合病院放射線科工藤淳 撮像領域 TOF 効果には 信号強度の低下 high velocity signal loss 速い血流による信号強度の低下 : 血流の流出 信号強度の上昇 flow related enhancement 血流による増強効果 : 血流の流入 流入効果 (inflow( effect) ) 流入現象 (entry( phenomenon) 血流による増強効果 ( 流入効果 ) flow-related enhancement (inflow effect) RFパルス 組織 信号小 血液 2 1 3 2 1 組織 飽和 飽和 信号大 撮像領域 2D TOF 法と 3D TOF 法 2D TOF 法と 3D TOF 法の比較 2D-TOF 3D-TOF スラブ 長所 短所 n 2D-TOF 撮像時間が短い 遅い血流の描出もよい スライス方向の空間分解能が悪い 動きによるミスレジが生じやすい 2 1 スライス厚 スラブ厚 3D-TOF 共通 SNR が高い スライス方向の空間分解能が高い 磁場の均一性や傾斜磁場性能への依存度が低い 遅い血流の描出が悪い 飽和効果を受けやすい スライス面内の流れに鈍感 T1 の短い静止組織を描出する 1
飽和効果 saturation effect 信号大 信号小 y y X X 1) 2) 3) RFパルス回復不十分 y 飽和効果を少なくするには 1.TR を長くする 2. フリップ角 (Flip( Angle:FA) を小さくする 3. 可変フリップ角法 Variable flip angle technique:ramp Pulse (GE) 4. 重なりをもつ薄いスラブによる撮像 Multiple overlapping thin-slab acquisition:motsa X 信号大 信号減少 1.TR を長くする 2. フリップ角 (FA) を小さくする 短い TR 短い TR 大きい FA 回復不十分 回復不十分 回復不十分 回復不十分 ⅹ-y ⅹ-y 長い TR 短い TR 小さい FA 回復 ほぼ回復 ⅹ-y ⅹ-y 3. 可変フリップ角法 Variable flip angle technique:ramp Pulse (GE) 4. 多数の重なりをもつ薄いスラブによる撮像 Multiple overlapping thin-slab acquisition:motsa 流出部 Flip Angle 1 1 40 =30 +30 1/3 2 スラブ 2 スラブ厚 30 3 3 20 =30-30 1/3 5 4 使用 4 5 捨てる MOTSA 2
その他 : 磁化移動パルス magnetiation transfer pulse : MT 水 ファントム及びボランティアによる実験 数 100H MT パルス 1200H タンパク質 使用装置 Signa Excite HD EchoSpeed Plus1.5T(GE) Split HEAD Coil ( ファントム ) 8ch N V Array Coil ( ボランティア ) ファントム : 自作ファントム ( 青森市民病提供 ) 寒天に内径 1.5mm の造影用耐圧チューブを蛇行させたもの 3D ファントムの流速 :47cm/s 2D ファントムの流速 :47cm/s 方法 FA( ):16 18 20 22 24 26 TR(ms):18 23 28 33 38 43 TE(ms):3 :3.88 4.84 8 5.95 9 6.96 9 8.08 0 9.19 可変フリップ角法 (Ramp( Pulse) の有無 MOTSA 法 :1 スラブ 2 スラブ 3 スラブで比較 MT パルスの有無 流速 (cm/s) s):16 47 94 FA( ):20 30 40 50 60 70 80 TR(ms):23 252 30 355 40 TE(ms):4.4 4.88 5.95 9 6.96 9 8.08 0 9.19 流速 (cm/s) s):16 28 47 94 187 ボランティアの撮像部位 :3D : 頭部 2D 頚部 流速の評価はファントムだけ 基準の撮像条件 3D- TOF 2D- TOF FA TR TE BW FOV TH slab Matrix 20 38msec 6.9msec 15.6kH 18cm 1mm 1 256 160 50 23msec 4.4msec 15.6kH 24cm 2mm 256 160 ファントム :Ramp: Pulse(-) ボランティア :Ramp Pulse(+) 信号値の測定部 ( ファントムのみ ) 横断面流出部 S R 平行部 I L SIb 2D のみ SDair SIc SIa CNR=(SIa-SIc)/SDair CNR=(SIb-SI -SIc)/SDair 3D-TOF 3
16 FAの変化による描出 (3D TOF) Ramp pulse(-) FA の変化による描出 (3D TOF) 22 信号値の変化 CNR の変化 400 90 18 20 24 26 SI 350 300 250 200 150 100 50 0 流出部 14 16 18 20 22 24 26 28 FA CNR 80 70 60 50 40 30 20 10 0 流出部 14 16 18 20 22 24 26 28 FA FA の変化 : 頭部 (3D TOF) 16 20 26 18ms TR の変化による描出 (3D TOF) Ramp pulse(-) 33ms 23ms 38ms 16 20 26 28ms 43ms TR の変化による描出 (3D TOF) 信号値の変化 TR の変化 : 頭部 (3D TOF) 23ms 33ms SI 300 250 200 流出部 150 100 50 0 13 18 23 28 33 38 43 48 TR(ms) TR 18 23 28 33 38 43 撮像時間 3:08 3:59 4:50 5:42 6:33 7:24 4
TE の変化による描出 (3D TOF) Ramp pulse(-) 4.8ms 6.9ms 9.1ms FA16 Short TE MRA FA20 In Phase Out of Phase Routine TR32 TE6.8 100Slice 5:38 Short TR28 TE3.8 60Slice 2:58 青森市民病院提供 Excelart Pianissimo AG Ver.5.50( 東芝 ) 可変フリップ角法 (Ramp( Pulse): 頭部 Ramp Pulse (-) Ramp Pulse (+) MOTSA 法 (3D TOF) 1slab 2slab 3slab MT パルス : 頭部 (3D TOF) MT (-) MT (+) 流速の変化 (3D TOF) Ramp pulse(-) Ramp pulse(+) 16cm/s 16cm/s 300 信号値の比較 250 200 なし あり 45 CNRの比較 40 35 47cm/s 47cm/s SI 150 CNR 30 25 100 20 50 0 血流部 脳 15 10 なし あり 94cm/s 94cm/s 5
FA の変化による描出 (2D TOF) 20 60 2D-TOF 30 70 40 80 50 FA の変化による描出 (2D TOF) FA の変化 : 頚部 (2D TOF) 20 50 80 SI 350 300 250 200 150 100 信号値の変化 スライスに平行な流れ 10 20 30 40 50 60 70 80 90 FA CNR 16 14 12 10 8 6 4 2 0 CNR の比較 スライスに平行な流れ 10 20 30 40 50 60 70 80 90 FA TR の変化による描出 (2D TOF) 23ms 35ms TR の変化による描出 (2D TOF) 信号値の変化 25ms 30ms 40ms SI 400 350 300 250 200 150 スライスに平行な流れ 20 25 30 35 40 45 TR(ms) TR 23 25 30 35 40 撮像時間 1:33 1:41 2:01 2:20 2:40 6
TR の変化 : 頚部 (2D TOF) 23ms 40ms TE の変化による描出 (2D TOF) 4.8ms 6.9ms 9.1ms In Phase Out of Phase 流速の変化 (2D TOF) 187cm/s 94cm/s 47cm/s 部位別の検討 28cm/s 16cm/s 青森市民病院提供 Excelart Vantage XGV PPP( 東芝 ) 頭部 1(FA16 と FA20 ) FA16 FA20 年齢 :28 歳性別 : 女性 頭部 2(FA16 と FA20 ) FA16 FA20 年齢 :83 歳性別 : 男性 7
頚部 (2D と 3D) 2D TOF 3D TOF MIP MIP 年齢 :67 歳性別 : 男性 鎖骨下動脈 (3D TOF 5 スラブ ) FOV から離す MIP MIP S sat: 各スラブ上に移動 L sat R sat TR20ms/ TE4.4ms /FA50 / Th2.0mm /5:13 原画像 原画像 TR25ms/ TE6.9ms /FA20 / Th2.4mm /5:47 8ch NV Array Coil TR34ms/TE3.4ms/ FA20 鎖骨下動脈 (3D TOF 5 スラブ ) 腎動脈 (2D TOF) FOV に近づける S sat: ここに固定 R sat L sat 手動撮像開始 終了 1~2 秒もかかってしまう 8ch NV Array Coil TR37ms/TE6.9ms/ FA20 8ch Body Array Coil TR minimum/te minimum/fa40 同期なし 腎動脈 (2D TOF) 手動呼吸同期 I SAT(+) 年齢 :81 歳性別 : 男性 手動呼吸同期 腎動脈 (2D TOF) 複数回の息止め I SAT(+) CE(3D) 1slice/2s 28 5slice/13s 7 1slab/10s 1 TR15.8ms/TE4.0ms/FA40 /Th3mm TR21ms/TE5.3ms /FA40 TR30ms/TE6.9ms /FA40 8
腎動脈の前飽和パルスの位置 腎動脈の前飽和パルスの位置 I sat だけ 静脈に垂直 I sat だけ 静脈に垂直 スライス面 I sat 前飽和パルス R sat I SAT(+) L sat TR33ms/TE6.9ms/FA40 骨盤部動脈 ( 心電同期の有無 :2D) 骨盤部静脈 ( 呼吸補正の有無 :2D) 同期なし 心電同期 呼吸補正なし 呼吸補正あり Body Coil Body Coil TR13.5ms/TE2.6ms/FA40 /Th4mm TR40ms/TE6.9ms/FA50 /Th5mm 下肢静脈 : ポジショニング 伸展 膝を曲げた楽な体位 伸展 下肢静脈 : ポジショニング 膝を曲げた楽な体位 9
その他描出向上の工夫 ( 学会発表より ) 1)Signa 甲子園全国大会 (GE Signa User s meeting): 2006.12.1, 佐藤兼也, MOTSA 3D-TOF における血管欠損の改善法内容血管描出には個人差があり 流速を把握することが重要となるため 2D- PC を VENC60 と 100 で撮像 (20 秒程度 ) し 視覚的に流速を判断する方法 流速を変化させた (10,40,60,100cm/s) ときのフリップ角 (10,15,20,25,30,35,40 ) と信号強度の関係を求め その結果から 流速が速い場合 (VENC100) は FA25 遅い場合 (VENC60) は FA15 として撮像を行なう これにより 頭部 MOTSA 3D-TOF における描出が改善された 2) 日本放射線技術学会 :2007.25-27, 高野直,2D-TOF 法を用いた下肢 MR Venography における Flip Angle (FA) を変化させたときの下肢深部静脈描出能の検討内容 FA を変化させ (10 30 50 70 90 ) 膝窩静脈 下腿部深部静脈の信号強度比 血流速度を測定し MIP 画像にて視覚評価を行なった 膝窩静脈では血流速度は約 10cm/s FA が大きくするに従い 信号強度比 描出能ともに向上 下腿部深部静脈では血流速度は 4cm/s FA50 前後で信号強度比一定 描出能は 30 と 50 のもので高くなった 3) 日本磁気共鳴医学会 :2006.9.14-16, 宮崎研一, 非造影下肢静脈撮像の検討内容仰臥位と腹臥位での深部静脈描出の比較と 読み取り器具 ( ベローズ ) を使用しないでも呼吸補正 (RC) が行なわれるかの比較 腹臥位の方がより静脈が描出された また ベローズを巻いて RC を機能させた場合とベローズを腹部に巻かず RC を機能させた場合では差がなかった まとめ 2D 及び 3D TOF 法における実験により FA TR TE 可変フリップ角法 MOTSA MT そして流速について基本的特性を確認することができた パラメータの設定のほかに 前飽和パルスの配置やポジショニングが血管描出に影響を与えるため 部位ごとに工夫が必要 臨床に役立つ画像を提供するには TOF 法の撮像原理やそれに伴う技術や効果を理解することが重要 参考文献 1)Ray H. Hashemi, William G. Bradlry, Jr. Christopher J. Lisanti ( 荒木力監訳 ) :MRI の基本パワーテキスト第 2 版.pp.306-338,(2004). 2) 大田浩右監修 : わかりやすい MR アンギオグラフィ. 村上裕二他 ( 編 ).pp.7- pp24,(1991). 3)Allen D. Elster, Jonathan H Burdette ( 荒木力監訳 ):MRI 超 講義第 2 版. pp.153-177,(2003). 4) 日本放射線技術学会監修 :MR 撮像技術学. 笠井俊文, 土井司 ( 編 ). pp.70-85,(2005). 5)GE Yokogawa Medical System( 編 ):GE today In Technology MR 総集編,Vol.01-11,102-105,(2004). 6) 土橋俊男 :MR Angiography(MRA): 日本放射線技術学会雑誌,Vol.59 No.9,1112-1122,(2003). 7) 土橋俊男, 新田武史, 松村善雄 :3D-TOF の応用 鎖骨下動脈の臨床応用. Rad Fan,Vol.4 No.5,31-33,(2006). 8) 藤田功他 :2D-TOF の応用 下肢静脈撮影 : Rad Fan,Vol.4 No.5,34-37,( 2006). 10