第23回関西Gyromeeting T2*強調画像の基礎と最新...

Yu UedaPhilips Electronics Japan

IS Business Group

MR Application Specialist

第23回関西Gyromeeting

T2*強調画像の基礎と最新技術

Today’ｓ Topics

FFEの原理

T2*WIとm-FFE

Bold Venography（PRESTOとSWIp）

Spin echo (SE)

Gx

RF

Gz

Gy

90

Refocusing pulseを用いる180

SE信号（2つのRFパルスで生成）

Fast field echo (FFE)

Gx

RF

Gz

Gy

α

Refocusing pulseを使用しない

FID信号（1つのRFパルスで生成）

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・・・

90°

180°

90°

180°

α° α° α°

TR

TR

SE

FFE

TRが短縮できる

撮像時間短縮撮像時間 = TR ×位相エンコード × NSA

①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

①撮像時間の短縮


Refocusing pulseを使用しないと・・・

外部磁場の不均一に弱い外部磁場の不均一に鋭敏

磁化率アーチファクトT2*Bold venography

PerfusionFunctional MRI

鉄沈着:

短所長所


SEとFFEの違い

T2WI (SE) T2*WI (FFE)

T2 decay (SE信号)

T2* decay (FID信号)

SE FFE

磁化率アーチファクト

FFEではどのようにエコーを再収束させているか？

RF

Gz

Gy

Gx

Signal

θ

α°

FFEの横磁化の挙動

RF

Gz

Gy

Gx

Signal

θ

α°

＋

－faster

slower


RF

Gz

Gy

Gx

Signal

θ

α°

＋

－

faster

slower


RF

Gz

Gy

Gx

Signal

θ

α°

＋

－faster slower


RF

Gz

Gy

Gx

Signal

θ

α°

＋

－

faster

slower


RF

Gz

Gy

Gx

Signal

θ

α°

＋

－faster

slower


RF

Gz

Gy

Gx

Signal

θ

α°

＋

－

faster

slower


RF

Gz

Gy

Gx

Signal

θ

α°

＋

－faster

slower


RF

Gz

Gy

Gx

Signal

θ

α°

＋

－

fasterslower


RF

Gz

Gy

Gx

Signal

θ

α°

＋

－

faster

slower


RF

Gz

Gy

Gx

Signal

θ

α°

＋

－faster

slower


RF

Gz

Gy

Gx

Signal

θ

α°

傾斜磁場を反転させることにより位相をそろえる


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

α α α α

縦磁化回復

α＝90°短いTR

縦磁化減少


α＝90°長いTR

α α α α

α α α α

縦磁化回復

α＜90°短いTR

縦磁化回復


COSα ＝ expT1

－TR

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。

α α α αα＜90°短いTR

縦磁化回復

Ernst角

90 1801501200 30 60

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.0

TR/T =0.1

TR/T =0.2

TR/T =0.9

I

I

I

flip angle

Relativesignalstrength

長いTR縦磁化が十分回復α＝90で信号大

短いTR縦磁化の回復小α＝30で信号大

COSα ＝ expT1

－TR

フィールドエコー法

非定常状態残留横磁化は0

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）

TR < 100Short TR LongTR100 < TR

FFE のコントラストFFEのコントラスト

Long TR

37

RF pulse

Mz

RF times

Long TRRF pulse

38

Mz

RF times

Long TRRF pulse

39

Mz

RF times

Long TRRF pulse

40

Mz

RF times

Long TRRF pulse

41

Mz

RF times

Long TR

42

Mz

RF times

Long TR

43

Mz

RF times

Long TR

44

Mz

RF times

Long TR

45

Mz

RF times

Long TRRF pulse

46

Mz

RF times

Long TRRF pulse

47

Mz

RF times

Long TRRF pulse

48

Mz

RF times

Long TRRF pulse

49

Mz

RF times

Long TRRF pulse

50

Mz

RF times

Long TR

51

Mz

RF times

Long TR

52

Mz

RF times

Long TR

53

Mz

RF times

Long TR

54

Mz

RF times

Long TR

55

Mz

RF times

縦磁化は回復

Long TR

56

T1W

FFE

T2*W

FFE

TR 大

100-250

大

300-800

TE 小

1-15

大

9-30

FA 大

60-90

小

15-30

Long TR(TR>100)→主にMS法

Long TR (TR=500ms)

short TE ： 4.6 ms

FA：10 FA：30 FA：50

FA：70 FA：90

FAを大きくするとT1コントラストが強くなる

TEを延長、FAを小さくすると

T2*コントラストが強くなる

Long TR (TR=500ms)

FA：10 FA：30 FA：50

FA：70 FA：90

long TE ： 23 ms




（縦磁化が全て回復しないため）



Short TRRF pulse

60

Mz

RF times

Short TRRF pulse

61

Mz

RF times

Short TR

62

Mz

RF times

RF pulse

Short TRRF pulse

63

Mz

RF times

Short TRRF pulse

64

Mz

RF times

Short TR

65

Mz

RF times

Short TR

66

Mz

RF times

Short TR

67

Mz

RF times

RF pulse

Short TR

68

Mz

RF times

RF pulse

Short TR

69

Mz

RF times

RF pulse

Short TR

70

Mz

RF times

RF pulse

Short TR

71

Mz

RF times

RF pulse

Short TR

72

Mz

RF times

Short TR

73

Mz

RF times

Short TR

74

Mz

RF times

RF pulse

縦磁化が回復する前に次のパルスが来てしまう

縦磁化が定常状態になる

Short TR

Short TR (TR<100)→主に3D法

T1W

T1-FFE

T2*W

FFE

TR 大

10-80

大

20-100

TE 小

2-10

大

9-30

FA 小

10-50

小

10-40

Short TR (TR=50ms)

FA：10 FA：30 FA：50

FA：70 FA：90

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

Short TR (TR=50ms)

FA：10 FA：30 FA：50

FA：70 FA：90

TEを延長、FAを小さくすると

T2*コントラストが強くなる

long TE ： 23 ms

もっとコントラストを強調したい！

Contrast enhancementを設定

Contrast enhancement・・？

79

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

Short TR

80

RF pulse

Mz

RF times

Short TR

81

RF pulse

Mz

RF times

Short TR

82

RF pulse

Mz

RF times

Short TR

83

Mz

RF times

Short TR

84

Mz

RF times

RF pulse

残留横磁化がある

Short TR

85

Mz

RF times

RF pulse


Short TR

86

Mz

RF times

RF pulse

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


Contrast enhancement：no

no Gradient spoilingのみ使用。

87

RF

Gz

Gy

Gx

Signal

α° α° α°

FID FID FID

Gradient

Spoiling

SE

Contrast enhancement：no

T2*W

Dual Echo

Myelography

no Gradient spoilingのみ使用。

Contrast enhancement：T1

89

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

Gz

Gy

Gx

Signal

α° α° α°

Gradient

Spoiling

RF Spoiling

FID FID FID

Contrast enhancement：T1

CE-MRA

Bold venography

Inflow-MRA

Dynamic

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。

T1

非コヒーレント型（スポイル型）

コヒーレント型

Gradient Spoiling

Gradient spoilingRF Spoiling

Time Inverted Readout Gradient

No Spoiling

FFE

T1-FFE

T2-FFE

Balanced

-FFE

FID（＋SE）

FID＋SE

FID

SE

FID＋SE＋STE

MS2D3DTFE

2D3DTFE

2D3DTFE

2D3DTFE

FFEシーケンスのバリエーション

Today’ｓ Topics

FFEの原理

T2*WIとm-FFE


T2WとT2*W

T2WI T2*WI

T2 decay (SE信号)

T2* decay (FID信号)

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

MS

FFE

no

In-phase

18.42

20

Userdefined

500

2.000

Contrast

Scan mode

technique

contrast enhancement

TE

（ms）Flip angle

TR

（ms）Water fat shift

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

3D

FFE

no

In-phase

18.42

20

Userdefined

25

2.000

Contrast

Scan mode

technique

contrast enhancement

TE

（ms）Flip angle

TR

（ms）Water fat shift

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)

Long TE

SNR劣化

T2*コントラスト上昇

Echo1 Echo2 Echo3

R2.5～使用可能

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

+

-

α°

Echo1

Echo2

Echo3

α°

Echo1 Echo2 Echo3

+

-

Echo spacing

Echo spacing

Flyback：no

Echo spaceを最短にすること

が可能

Flyback：yes

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

最短のecho spaceは延長

位相シフト

位相シフト

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


PRESTO (Principles of echo-shifting with a train of observations)

ＦＩＤ

RFEcho

ＦＩＤ

RFEcho

ＦＩＤ

RFEcho

TR

位相

位相

ＦＩＤ

RF

ＦＩＤ

RFEcho

ＦＩＤ

RFEcho

ＴＥ

TR

ＴＥ

T2*WI

PRESTO

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

脳組織

O2

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

ヘモグロビンが酸素と結合しているかどうか

動脈静脈

PRESTO

Bold venography

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

TE : 15ms～ TE : 40ms～

Bold venography

画像提供 : 森の木脳神経外科病院様（長崎県）

T2WI T2WI

FLAIR PRESTO

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

位相マスク処理を行い、位相情報を強調

J Magn Reso Imaging 2015; 42: 23-41

SWIp

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

Conventional T2*2-3min

3D HR T2*Long TE

SWIp（～5min）

Phase

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

Multi-echo flow compensation

なしMulti-echo flow compensation

あり

動脈信号が明瞭に描出

動静脈の分離が可能

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


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