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新潟大・歯・西山
15分で分かる(?)MRI ●○● 古典力学的説明※ ○●○
MRI原理へのいざない Part 2
1個のプロトンから15分単位で理解できる(?) 基本的な信号強度
Part 2 信号の取り出し方について
※学部学生・研修医用の資料
※T2減衰については、Part 2でもPart. 1での簡略化したモデルで扱っています。とりあえずT1, T2とTR, TEとの関係を、ざっくりと理解することを目標にしています。
※T1とT2は組織のパラメータで、TRとTEは撮影装置のパラメータ(機械で調整する値)になります。エックス線検査がラジオならMRIはテレビに相当します。ラジオは選局
(周波数相当)と音量(電流・時間相当)の調整のみですが、テレビの場合、それ以外に、少なくとも画面の縦(TR相当)と横(TE相当)の大きさに関する設定が必要です。
2009/10/30 初版
2017/12/21 第12.7版
講義ノート
http://www5.dent.niigata-u.ac.jp/~nisiyama/MRI-Lecture-Note.pdf
http://www5.dent.niigata-u.ac.jp/~nisiyama/MRI-15-min-p2.pdf
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Part 1~4へのリンク
• Part 1:プロトン密度、T1、T2と信号強度 (学部学生必須) http://www5.dent.niigata-u.ac.jp/~nisiyama/MRI-15-min.pdf
• 補遺・任意断面の撮影・その1 --- 位置情報なければ0次元(点) • 補遺・MRIの安全性に関連した項目
• Part 2:信号の取り出し方について (学部学生・研修医用) http://www5.dent.niigata-u.ac.jp/~nisiyama/MRI-15-min-p2.pdf
• 補遺:TE時間後の信号の取得方法(SE、GRE、UTE etc.) • 補遺:各種撮影法について(含・脂肪抑制法の原理) • 補遺・任意断面の撮影・その2 --- 平面内での位置情報
• Part 3:巨視的磁化ベクトルでの説明 (教科書的記述、研修医・大学院生用) http://www5.dent.niigata-u.ac.jp/~nisiyama/MRI-15-min-p3.pdf
• 補遺:T1緩和とT2緩和の背景 --- 理論式と生体系との整合性
• 補遺:NMR/MRIの核種について
• Part 4:「流れ」を見る。 (大学院生用) http://www5.dent.niigata-u.ac.jp/~nisiyama/MRI-15-min-p4.pdf
新潟大・歯・西山
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新潟大・歯・西山
Part 2. 次の15分
信号の取り出し方とTR,TEについて
TR,TEとは?
TR:繰り返し時間(Repetition Time) 90度パルスの繰り返し間隔
TE:エコー時間(Echo Time) 直前の90度パルスから信号を取り出すまでの時間
※ここでは、スピンエコー法(SE法)を基本に記述していますが、各種撮影法に共通の項目となり、グラデュエントエコー(フィールドエコー)法(GRE、FE法)や、UTE(超短TE)という手法を理解する上でも重要な項目となっています。
※エコー信号という概念以外での信号取得までの時間に、TE(エコー時間)という用語が多用されているので、注意が必要です。
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新潟大・歯・西山
準備体操は入念に繰り返すこと・・・
• 「90度パルスを1回のみ」では十分な信号を得ることはできない。
• 「90度パルスを複数回繰り返す」ことが必要。
• 「90度パルスを繰り返す間隔」を繰り返し時間(TR = Repetition Time)という。
• TRが無限大だとT1 緩和(縦緩和)が終了し、磁気モーメントは元のレベルまで戻るが、TR
が短いと緩和は途中の状態となる。
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90度パルス後の縦緩和(T1緩和)とTR
新潟大・歯・西山
1
1
1
1
1
1 1
TTR
Tt
ePDTRSI
TRt
ePDtSI
のときの信号強度は
TRが無限大だと縦緩和(T1緩和)が終了し、磁気モーメントは元のレベルまで戻るが、TRが短いと緩和は途中の状態となる。
T1緩和
90度パルス
からの時間(t1)
PD
信号強度(SI)
TR
1
1
1
1
1 1
TTR
Tt
e
TRt
e
のとき
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新潟大・歯・西山
完全に緩和したときに戻るレベル:PD
TRで繰り返し90度パルスを与えたときに戻るレベル
90度パルスを繰り返し与えると・・・
TR TR
PD
11 TTRePDTRSI
TR
1
111
TtePDtSI
特定断面の画像を得るためにも
繰り返し信号を得る必要がある
※簡略化したモデルで考えている限りでは、このように一定レベルに戻ることは説明できない。
横緩和の成分を考えに入れると、夜も眠れなくなってしまいかねない。Part. 3で補遺を追加予定。
信号
強度
(SI)
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信号は水平面からしか取れない
• 90度パルスを与えて、縦方向の成分(PDやT1)を水平に倒すことで、FID信号(電磁波)として信号を受信することができる。
• 90度パルスから時間が経てば、横緩和(T2
緩和)にて信号が減衰する。
• 90度パルスから信号を受信するまでの時間をエコー時間(TE = Echo Time)という。
• TEが短いと、ほぼ縦方向の成分(PDやT1)の信号強度を得ることができる。
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新潟大・歯・西山
90度パルス後のT2緩和(横緩和)とTE
90度パルス
からの時間 90度パルス
からの時間
どの時点で
信号を得るのか?
TE(Echo time)
T2減衰
T2減衰の影響(ほとんど)無し
PDないしT1の値(に近い)
T2減衰の影響あり
T2減衰の影響強く
信号が弱い
90度回転
した図
90度パルス
信号
強度
(SI)
縦方向の
ベクトル成分
PDやT1
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組織間コントラストを得る
• 組織によって、T1値とT2値が異なる。
• 90度パルス後、信号強度は指数関数的に変化する。
• これらの関係に対し、TRとTEを調整することで、適切な組織間コントラストを得る。
新潟大・歯・西山
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新潟大・歯・西山
1
1
1
1
1
1 1
TTR
Tt
ePDTRSI
TRt
ePDtSI
のときの信号強度は
PD
TR
T1緩和時間の短い組織(緩和速度が速い)
T1緩和時間の長い組織(緩和速度が遅い)
信号強度
(SI)
90度パルス
からの時間(t1)
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新潟大・歯・西山
T2緩和時間の短い組織(緩和速度が速い)
T2緩和時間の長い組織(緩和速度が遅い)
PD
TE
PD
TE
2
2
2
22
TTE
Tt
ePDTESI
TEt
ePDtSI
のときの信号強度は
90度回転
信号強度
(SI)
信号強度
(SI)
90度パルス
からの時間
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新潟大・歯・西山
T1の回復の早さ
=
T1緩和速度
T2の回復の早さ
=
T2緩和速度
緩和早い 緩和遅い
緩和早い 信号強い
信号強い
信号弱い
信号弱い
緩和速度と信号強度の関係 縦緩和(T1緩和)は再度90度倒して信号を得る
減衰
方向
減衰
方向
緩和遅い
信号
強度
信号
強度
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新潟大・歯・西山
プロトン密度情報の取り出し方
①90度パルスを印加後、②直後の(非常に短いTE時間後)のFID信号を受信することで、単位体積当たりのプロトンの密度情報を知ることができる。 ③繰り返し信号を得るには、磁気モーメントが元に戻るまで十分に長い時間(非常に長いTR
時間後)待って、①90度パルスを印加する。
①90度パルス
②90度パルス直後のFID信号を得る。
③長いTR時間
元に戻る
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新潟大・歯・西山
T2減衰状態の取り出し方
①90度パルスを印加後、② 適度な長さのTE時間後の③FID信号を受信することで、横方向の緩和状態(T2緩和)を知ることができる。④繰り返し信号を得るには、磁気モーメントが元に戻るまで十分に長い時間(非常に長いTR時間後)待って、①90度パルスを印加する。
減衰
①90度パルス
2
22 Tt
ePDtSI
2TTEePDTESI
TE
②TE時間後 ③TE時間後、適度にT2
減衰した信号を受信
④長いTR時間
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①90度パルス
新潟大・歯・西山
T1減衰状態の取り出し方
②TR時間後
減衰
方向
③2回目以降
の90度パルス ④90度パルス直後のFID信号を得る。
①90度パルスを印加後、 ②TR時間経過した段階で、③再度90度パルスを印加し、④直後の(非常に短いTE時間後)のFID信号を受信することで、縦方向の緩和状態(T1緩和)を知ることができる。
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新潟大・歯・西山
スピンエコー法での
信号強度の基本・まとめ プロトン密度強調画像での信号強度(SI) ≒ プロトン密度
90度パルス
短いTE
信号取りだし
長いTR
プロトンの状態が(ほぼ)回復する程度の長いTR。信号取り出しまでの時間(TE)は短く。
90度パルス
① ①へ
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新潟大・歯・西山
スピンエコー法での
信号強度の基本・まとめ T2強調画像での信号強度(SI) ≒ プロトン密度 × T2緩和状態
T2緩和状態はTEで決定される。(TRは長く) 最小:0、最大:1
長いTE
信号取りだし
緩和方向
長いTR
90度パルス
①へ ①
90度パルス
TE
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新潟大・歯・西山
スピンエコー法での
信号強度の基本・まとめ T1強調画像での信号強度(SI) ≒ プロトン密度 × T1緩和状態
T1緩和状態はTRで決定される。(TEは短く) 最小:0、最大:1
90度
パルス
短いTR
短い
TE
緩和
方向
信号
取りだし
短いTR
90度
パルス
②へ
②
①
90度パルス
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新潟大・歯・西山
TR,TEと各種強調画像との関係
(SE系)
T1強調画像 PD強調画像
T2強調画像
TR
(msec)
TE
(msec)
500程度 2000~4000程度
~20程度
100程度
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新潟大・歯・西山
CTとMRIの対比 左側下顎骨骨髄炎・骨周囲炎(成人男子)
T2強調画像(脂肪抑制併用) T1強調画像
CT 軟組織条件 CT 硬組織条件
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新潟大・歯・西山
Synovial (osteo)chondromatosisの例 滑液の貯留ないし含水量の多い軟組織(T2WI高信号)内に
多数の軟骨・石灰化物(T2WI低信号)
脂肪抑制併用のT2WI
矢状断画像
脂肪抑制併用のT2WI
冠状断画像
水分の少ない領域 水分の多い領域
内部に水分の乏しい領域
水分の少ない領域
水分の多い領域
内部に水分の乏しい領域
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新潟大・歯・西山
SE系列でも高速撮影では
T2強調画像で脂肪信号が高くなる 脳脊髄液の信号強度に注意!!
Fast SE, T2WI (脂肪抑制併用)
Fast SE, T2WI(脂肪抑制なし)
Fast SE, T1WI
Fast SE, PDWI
LPM
TM
MM
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新潟大・歯・西山
補遺:TE時間後の信号の取得方法 (SE、GRE、UTE etc.)
• 電磁波(180°パルス)を使用する方法 • スピンエコー法(SE)
• 静的な局所磁場の影響を消去する方法で、歪みにくい。
• 比較的、検査時間が長くなる。
• 傾斜磁場(高速反転)を使用する方法 • グラデュエントエコー法(GRE法)、フィールドエコー法(FE法)。
• 比較的、検査時間が短い。
• 静的な局所磁場の影響を受け、歪みやすい。
• FID減衰に直接フーリェ変換を使用する方法(等) • 超短TE法(UTE法;Ultrashort-TE)
• 含水量の非常に少ない組織(歯・骨の水)を画像化する。
• 周囲に信号強度の強い組織があると判別できない。(マルチエコーによる差分等が必要)
※エコー信号としては取得できない場合でも、TE相当の時間については、TEという用語を用いているようです。
とりあえずSE法に
ついて理解すること!!
後は画像を見ながら、現場で身につけた方がいい。
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新潟大・歯・西山
• スピンエコー系 --- SE
• SE, fast SE(turbo SE), IR
• グラディエントエコー系 --- GRE ( FE )
• スポイラーパルスをかけないもの(横磁化を残す)
• FID収集;GRASS (FISP)、 エコー信号収集;SSFP
(PSIF)、FID+エコー信号収集;FIESTA、特殊;CISS
• 基本的にT2を強調(本当はT2/T1等複雑)。
• スポイラーパルスをかけるもの(横磁化を消す)
• SPGR (FLASH), fast SPGR (turbo FLASH)
• 基本的にT1およびPDを強調。
補遺:各種撮影法について 概念を抑える程度に! 学部学生は個々のシーケンスまでは不要
IR: Inversion Recovery GRASS: Gradient Recalled
Acquisition in the Steady State
FISP: Fast Image with Steady-state
Precession
FIESTA: Fast Imaging Employing
STeady-state Acquisition
SSFP: Steady-State
Free Precession
SPGR:SPoiled GRass
FLASH:Fast Low Angle Shot CISS:Constructive Interference in
Steady State, (FISP+PSIF+α)
PSIF: time reversed FISP
SE: Spin Echo
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新潟大・歯・西山
• SE (spin echo)
• 典型的・基礎的な撮影方法。
• 分かりやすいので信号強度の説明に用いられる。
• FSE (fast SE)、TSE (turbo SE)
• SEでT2強調画像を得ようとすると、10分以上必要
• 1回のTR内にて多数のエコーを収集することで、短時間にてT2強調画像を得ようとするもの。
• 通常のSE法と比較して、J-couplingと呼ばれる現象等にて、脂肪信号が上昇するので注意!!
• 現在、撮影の中心的な位置を占めている。
スピンエコー系(1)
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新潟大・歯・西山
• SE (spin echo)
• シングル・エコー; 90°⇒ -180°
• 一回のTR中に、エコーを一つ
• マルチ・エコー; 90°⇒ -180°× (2 or 4)
• 一回のTR中に、エコーを2つないし4つ
• FSE (fast SE)、TSE (turbo SE)
• 一回のTR中に、複数エコー; 90°⇒ -180°× n
• IR (inversion recovery); 180°⇒ SEへ
• STIR(脂肪抑制)、FLAIR(水抑制)
スピンエコー系(2)
STIR: Short TI Inversion Recovery FLAIR: FLuid-Attenuated Inversion Recovery
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スピンエコー系(3) MRIでの脂肪抑制撮像法について
難しいので、完全に理解できなくてもいい。
大きく2種類あって、利点・欠点があることをおおよそ理解しておく。
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共鳴周波数の差を利用する方法
CHESS法
• 水に含まれる水素の原子核(プロトン)の共鳴周波数と、脂肪に含まれる水素の原子核(プロトン)の共鳴周波数の差(ppmオーダー)を利用する。
• 化学シフト選択法(周波数選択方式) • CHESS法(Chemical Shift Selective法)
• 脂肪の共鳴周波数を含む飽和パルスを照射することで、脂肪信号を消す方法
• その他、二項パルス法、GRE(Gradient Echo)におけるIn-phaseとOut-of-phaseならびにDixon法等
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静磁場 ± 双極子・双極子相互作用 あるプロトン(磁気双極子:Bp)からの距離(r)と静磁場(B0)からの角度(θ)に依存する
磁力(Bq)の内、静磁場方向の磁場成分:B1 = Bq×(3cos2θ-1)と静磁場との和:B0+B1が
最終的に隣接するプロトンへのラーモア歳差運動に寄与する磁場強度となる。
新潟大・歯・西山
B0
B1=2×Bq
θ = 0°
B1=-1×Bq
θ = 90°
B1=0
θ ≒ 55°
Magic Angle(魔法角) θ ≒ ±55°
3cos2θ-1 = 0となる線
B1 = Bq×(3cos2θ-1)
Bp
Bq
Bq
Bq
Bq
55°
55°
※詳しくはpart.3の「補遺・Magic
Angle効果」を参照してください。
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水と脂肪におけるプロトンの
ラーモア歳差運動の周波数の違い
B0-α
ラーモアの歳差運動: ω0=γB0 磁場強度に比例して磁気モーメントが首振り運動する。
γ:磁気回転比、プロトンの場合42.58MHz/T
周囲の核等による磁場にて、逆向きの磁場が発生する。
水の場合と比較し、脂肪では分子が大きく、逆向きの磁場が強くなるため、磁場強度の差が僅かに異なる。ω0αとω0βの差は約3.5ppm(42.58MHzでは150Hz程度)
ラーモアの歳差運動:ω0α
スピン
N
B0-β ラーモアの歳差運動:ω0β
スピン
N
α β
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水に含まれる水素原子核(プロトン)の中心周波数
脂肪に含まれる水素原子核(プロトン)の中心周波数
脂肪のプロトンに合致した共鳴周波数を与えて、予め、脂肪からの信号が出ないように処理をする。※
ω0β ω0α
約3.5ppm
※具体的には、SE法の前に、ω0βを中心とした共鳴周波数の90度パルスを照射し、脂肪のプロトンを90度倒す。
次に水平面内の脂肪のプロトンを拡散させるように傾斜磁場をかける。
その直後にω0αを中心とした共鳴周波数に対し、SE法の90度パルスを照射し、通法通りに撮影する。
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T1緩和時間の差を利用する方法(1) STIR
• 反転回復法(IR;Inversion Recovery)の一種、STIR(Short-TI Inversion Recovery)を使う。
• SE(Spin Echo)法
• 「水平に倒し(90度パルス)、水平面内で反転させる(180度パルス)」
• IR(Inversion Recovery)法
• まず垂直に反転させ(180度パルス)
• 一定時間(TI: Inversion Time)後にスピンエコー法を行う
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T1緩和時間の差を利用する方法(2) STIR
• 180度倒した後、脂肪信号がゼロになるNull
Pointで、「水平に倒し(90度パルス)、水平面内で反転させる(180度パルス)」(SE相当)
TI後に続く90度パルスから始まる
SE相当の処理で得られる信号強度
IR (Inversion Recovery)の縦磁化回復過程
水
脂肪信号の
Null Point
脂肪
=0
※脂肪は高分子なので縦緩和が早く、
Null Pointは他の組織よりも短い。
水を含む組織の回復曲線
脂肪の回復曲線
水を含む組織の回復曲線
脂肪の回復曲線
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T1緩和時間の差を利用する方法(3) STIR
IR (Inversion Recovery)
の縦磁化回復過程
脂肪信号の
Null Point
※脂肪は高分子なので縦緩和が早く、
Null Pointは他の組織よりも短い。
+PD
-PD
180度パルス
0
詳細:抑制したい組織のT1値の約70%
の値をTI(Inversion Time)に設定する。
例:1.5Tでの脂肪抑制ではT1は220msecなので、TIを150msecにする。
脂肪
水を含む組織
7.01
693.012log1
2
1log
1
1exp1
2
1
T
TTt
T
t
T
t
e
e
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T1緩和時間の差を利用する方法(4) STIR
TI後に続く90度パルスから始まる
SE相当の処理で得られる水の信号強度
TI時間後、脂肪の信号はゼロ
+PD
-PD
0
TI後、SE(Spin Echo)法の90度パルス → 180度パルス
TI (Inversion Time)
=
上下反転していても、90度たおせば、同じ信号
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MRIの脂肪抑制法
Fat Suppression法 • 「脂肪抑制あり」の利点
• 脂肪信号に埋もれて判別しにくい病変を明瞭化する。
• 利点・欠点 • 撮影方法の種類に依存した問題点がある。
• CHESS法 • 磁場強度の不均一性に弱い。
• 磁場中心から離れた場所で空気の近傍(オトガイ下等)にて、脂肪抑制が不十分となる。
• 高磁場で有用。
• STIR • 磁場強度の不均一性に強い。
• 低磁場で有用。
• 脂肪のTI時間と同等の病的組織からの信号が失われる。
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T1WI T2WI 脂肪抑制(CHESS)併用
T1WI 造影後 T1WI 造影後、脂肪抑制(CHESS)併用
舌内部の脂肪が高信号で造影されている部位が判り難い
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CHESS法の限界・欠点
オトガイ部近傍の脂肪信号が消え残っている。
後頸部の皮膚の脂肪信号が消え残っている。
最新鋭の機器にて、IDEALという手法で撮像した画像。
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STIRとCHESSの違い
脂肪抑制の均一性も異なるが
軟組織のコントラストが微妙に異なる
STIR CHESS
※両者は断面の角度が若干異なるため、解剖学的な対比はできません。
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CHESS法って・・・
この範囲の白駒消したい・・・
倒して、引っ掻き回せば何とかなるかも・・・
こんな感じ・・・
https://www.youtube.com/watch?v=tYbakPhoGdM
https://jp.sputniknews.com/sport/20150717589723/
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新潟大・歯・西山
• スピンエコー系 • TR間隔で90°パルスを使用する
• 十分な縦磁化の回復を待つ必要あり
• 時間がかかる
• 磁場の不均一性による影響が小
• グラディエントエコー系 • TR間隔で小フリップ角(α<90°)を使用する
• 縦磁化成分が最初から十分残っている
• 短時間で撮影できる(反転に変動磁場をもちいる)
• 磁場の不均一性による影響が大(T2*で画像化) • ただし、TEを短くすることで、影響を抑えることができる。
α
信号として受信される
xy平面
z軸
SE系とGRE系 (1)
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新潟大・歯・西山
SE系とGRE系 (2)
磁化ベクトルの反転
撮像時間
局所磁場の影響
基本的な式
スピンエコー系列
電磁波180度パルス
相対的に長い
小さい簡単
理解しやすい
グラディエントエコー系列
磁場変動磁場(傾斜磁場)
相対的に短い
大きい複雑
理解しにくい
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新潟大・歯・西山
メタルアーチファクト(矯正用ブラケットの例) 貴金属、チタンではほとんど生じませんが、非磁性体の合金であっても、
組成に強磁性体(Co,Ni等)を含む場合に強いアーチファクトが生じます。
グラデュエントエコー法で影響が強く、スピンエコー法では影響が弱くなります。
グラデュエントエコー(フィールドエコー)法 スピンエコー法
信号欠損(signal void)
位置のズレ、信号強度の変化
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新潟大・歯・西山
CT硬組織表示 CT軟組織表示
MRI、T1WI チタンプレートの例
MRIでのアーチファクトが少ない。
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新潟大・歯・西山
補遺・任意断面の撮影・その2 平面内での位置情報
2次元フーリエ変換の意味を理解する。
TRとTEのタイミングで与えられる傾斜磁場の役割。
スライス面選択(1次元)+2次元平面内の位置
=3次元位置情報
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新潟大・歯・西山
スライス面内での
2次元位置情報の付与
位相エンコード
y
軸方向の傾斜磁場
周波数エンコード x軸方向の傾斜磁場
α相当
β
相当
4).ある時刻(t)での信号強度(SI)を三角関数で表すと、
SI(α,β) = A×expi(αt+β)
= A×(cos (αt+β)+i×sin(αt+β) ) となり、波と強度の関係になる。これをフーリエ変換(逆フーリエ変換に相当)すると、位置と強度の関係に戻る。SI(x,y)=F(SI(α,β))
β
α
ω0=γB0
B0
2).スライス選択後、巨視的磁化ベク
トルの歳差運動の位相と周波数を傾斜磁場にて修飾して信号を受信する。
下から見た回転
3).スライス内のデータに対し、倒れたスピンからの信号を受信するときに、回転する磁化ベクトルの位相(スタートポイント;β)と、回転周波数(回転速度;α)とを変えることで、2次元平面の座標系にマッピングする。
1).z軸方向の傾斜磁場によるスライス選択
磁場強度B0の断面(「その1」参照)
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新潟大・歯・西山
β相当
位相方向の
傾斜磁場
α相当
周波数方向の
傾斜磁場
平面内で直交する2軸
信号の
取り出し
傾斜磁場と信号受信(概略図) TR毎に位相方向の傾斜磁場強度を変えながら繰り返す
β相当:たとえば、-127から+127まで256段階の傾斜磁場をTR毎に変えて与える。256段階であれば、一段階ごとのβの角度差は360度/256に設定。
α相当:信号を受信して
いる間中、傾斜磁場をかけ続ける。
※周波数方向の傾斜磁場強度によって受信すべき中心周波数(B0)に幅が生じる。
このため、バンド幅と呼ばれる一定の周波数帯域の信号を受信することになる。
※実際にはスライス選択用の傾斜磁場と同時に用いられる。また、傾斜磁場の前後に、補正用の傾斜磁場を付与することになる。
時間軸
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新潟大・歯・西山
① TR時間ごとに短時間の傾斜磁場を使って、位相をずらす(波のスタートポイントをずらしていく)。すなわち、位相エンコード(β)を変えていく。
• TR間隔での動きの影響を受けやすい
② 1回のエコー収集時に、傾斜磁場を与えつづけることで、回転速度(周波数)の異なるデータを得る。すなわち、周波数エンコード(α)を与えながらデータ収集する。
• 短時間の収集なので動きの影響を受けにくい
③ SI(x,y)→SI(α,β)=exp[(αt+β)i]としてデータ収集。K空間と呼ばれる。
④ SI(α,β) → SI(x,y)として画像に変換。
β1
β1
β1
β1
β2
β2
β2
β2
β3
β3
β3
β3
β4
β4
β4
β4
α1
β1
α2
β1
α3
β1
α4
β1
α1
β2
α2
β2
α3
β2
α4
β2
α1
β3
α2
β3
α3
β3
α4
β3
α1
β4
α2
β4
α3
β4
α4
β4
x1
y1
x2
y1
x3
y1
x4
y1
x1
y2
x2
y2
x3
y2
x4
y2
x1
y3
x2
y3
x3
y3
x4
y3
x1
y4
x2
y4
x3
y4
x4
y4
x
y
α
β
α
β
exp[(t+βk)i]
② エコー信号
収集中に一定の傾斜磁場を与え続ける
① 傾斜磁場をTR間隔で変化
①xy平面全体がβの値に
よって行単位のデータに圧縮される
③ 各行が α
の値によって、各列に配分される。
exp[(αjt+βk)i]
④ 2次元フーリエ変換
SI(x,y) SI(α,β) 位置→信号強度 k空間:周波数・位相→信号強度
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新潟大・歯・西山
位相エンコード方向の
モーションアーチファクトの例 頸動脈(および椎骨動脈など)の拍動によるアーチファクト。
動脈の拍動部分から信号の強弱の斑紋様パターンが位相エンコード方向に分布している。
SE系列、T1強調・ダイナミック造影(15秒間隔、3フェーズ目)
周波数
エンコード
方向
位相
エンコード
方向
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Part 1~4へのリンク
• Part 1:プロトン密度、T1、T2と信号強度 (学部学生必須) http://www5.dent.niigata-u.ac.jp/~nisiyama/MRI-15-min.pdf
• 補遺・任意断面の撮影・その1 --- 位置情報なければ0次元(点) • 補遺・MRIの安全性に関連した項目
• Part 2:信号の取り出し方について (学部学生・研修医用) http://www5.dent.niigata-u.ac.jp/~nisiyama/MRI-15-min-p2.pdf
• 補遺:TE時間後の信号の取得方法(SE、GRE、UTE etc.) • 補遺:各種撮影法について(含・脂肪抑制法の原理) • 補遺・任意断面の撮影・その2 --- 平面内での位置情報
• Part 3:巨視的磁化ベクトルでの説明 (教科書的記述、研修医・大学院生用) http://www5.dent.niigata-u.ac.jp/~nisiyama/MRI-15-min-p3.pdf
• 補遺:T1緩和とT2緩和の背景 --- 理論式と生体系との整合性
• 補遺:NMR/MRIの核種について
• Part 4:「流れ」を見る。 (大学院生用) http://www5.dent.niigata-u.ac.jp/~nisiyama/MRI-15-min-p4.pdf
新潟大・歯・西山
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新潟大・歯・西山
参考資料
• MRIの基本 パワーテキスト第2版―基礎理論から最新撮像法まで、 Ray H. Hashemi (原著), Christopher J. Lisanti (原著), William G.,Jr. Bradley (原著),メディカル・サイエンス・インターナショナル、6,500円(税別)
• MRI「超」講義―Q&Aで学ぶ原理と臨床応用、 Allen D. Elster (原著), Jonathan H. Burdette (原著)、メディカル・サイエンス・インターナショナル、5,800円(税別)
• MR撮像技術学、日本放射線技術学会(監修)、オーム社、4,900円(税別)
• MRIデータブック、MEDICAL VIEW、6,000円(税別) • NMRハンドブック 、Ray Freeman (著)、共立出版、8,400円
• パルスおよびフーリェ変換NMR―理論および方法への入門 (現代科学)、Thomas C. Farrar (著), Edwin D. Becker (著)、吉岡書店
• 生体系の水、上平 恒 、 逢坂 昭 (著) 、講談社
• 細胞の中の水、パスカル マントレ (著), 辻 繁, 落合 正宏, 中西 節子, 大岡 忠一 (翻訳) 、東京大学出版会、5,200円(税別)