asl撮像の基礎kansaigyro.web.fc2.com/lecture30/basic30amo.pdf①設定したpldと、撮像面へのatt(arterial...
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Kota Amo
Philips JapanMR Application Specialist
ASL撮像の基礎
第30回関西Gyro Meeting
ASLとは?
ASL SequenceLabelingAcquisitionBackground SuppressionPost Label Delay
TipsCAS後のプラン小児のpCASL撮像撮像時間短縮ASL-MRA
ContentsASL撮像の基礎
Perfusion の画像診断画像診断 診断装置 標識物質(トレーサー)
核医学 PET・SPECT 放射性同位元素
X線 CT 非イオン性造影剤
磁気共鳴 MRI(DCE・DSC) ガドリニウム造影剤
MRI(ASL) 血液(動脈血)
内因性の標識物質ASL(pCASL)造影DSC
OverviewArterial spin labeling
ASLの原理Arterial Spin Labeling
normal (control) imaging
normal blood signal
inverted (labeled) blood signal
labeled (perfusion weighted) imaging
脳に流入する血液のスピンを磁化的にラベリングし血液そのものをトレーサーとして灌流を評価する手法
Labelcontrol
脳実質からの信号+
灌流による信号低下
脳実質からの信号 灌流による信号上昇
ASLの原理Arterial Spin Labeling
ΔM=1%未満(GM:~0.9%, WM:~0.15%)
観察するPerfusion信号が小さいため、
SNRが低い
ASLの原理Arterial Spin Labeling
ΔM:灌流による信号変化
control Label
Dynamic加算背景信号抑制(ノイズやアーチファクト除去)
pCASL 3D pCASLSTAR
Multi phase ASL4D TRANCE(CINEMA)
ASLの種類Arterial Spin Labeling
小血管コラテラール
毛細血管主要血管
Philips ASL ApproachArterial Spin Labeling
主要血管、小血管、コラテラール、毛細血管すべての血流状態を検出するアプローチを有する
小血管コラテラール
毛細血管主要血管
Philips ASL ApproachArterial Spin Labeling
毛細血管血流(灌流)をターゲット
STAR, pCASL, 3D pCASL
小血管コラテラール
毛細血管主要血管
Philips ASL ApproachArterial Spin Labeling
主要血管から毛細血管まで血流動態をターゲット
Multi phase ASL
小血管コラテラール
毛細血管主要血管
Philips ASL ApproachArterial Spin Labeling
主要血管の血流をターゲット
4D TRANCE(CINEMA)
ASLとは?
ASL SequenceLabelingAcquisitionBackground SuppressionPost Label Delay
TipsCAS後のプラン小児のpCASL撮像撮像時間短縮ASL-MRA
ContentsASL撮像の基礎
LabelingWET Acquisition
Post Label Delay
Background Suppression
Arterial Spin Labelingシーケンス概要
LabelingWET Acquisition
Background Suppression
Arterial Spin Labelingシーケンス概要
STAR
pCASL
RF照射によって、
動脈血のプロトンに磁化ラベリングを施す
STAR
一回のパルス状のRFを照射することによって、磁化を反転
pCASL (pseudo CASL)
連続的にRFを照射することによって、流れる動脈血プロトンの磁化のみを反転
- Flow-driven adiabatic inversion
Labelingの手法STAR/pCASL
arterial blood
Labeling Slab
STARLabelingの手法
EPI readout
labeling
10~20ms程度
arterial blood
小さなRFを断続的に印加し、持続的に血液をラベリングする
pCASL (pseudo CASL)Labelingの手法
EPI readoutlabeling
flow-driven adiabatic inversion
1~2s程度
各手法の特徴Labelingの手法
STAR
・SARが低いため、搭載しやすい
・ラベルの印加時間が短いため、Multi phaseで撮像可能
・SNR低い
pCASL・ラベルの印加時間が長いため、
SNRが高い
・SARが高め
特徴 問題点
pCASL: R5.1.2~
pCASLSTAR
高いSNR
各手法の特徴Labelingの手法
各手法の特徴Labelingの手法
pCASL 3D pCASL
Multi phase ASL 4D TRANCE(CINEMA)STAR
・STAR (PASL)
・pCASL
Labelingの問題点Labelingの手法
STAR
・SARが低いため搭載しやすい
・ラベルの印加時間が短いため、Multi phaseで撮像可能
・SNR低い
pCASL・ラベルの印加時間が長いため、
SNRが高い
・SARが高め(STAR)
特徴 問題点
・MT効果による灌流の過大評価
pCASL: R5.1.2~
撮像断面においては、ラベリングのためのRFパルスが
off-resonanceとなり、MT効果を生じさせる
On resonance
Off resonance
Off resonance
On resonance
MT効果Labelingの問題点
Labelcontrol
ΔM
灌流による信号低下+
MT効果による信号低下
⇒過大評価
MT効果Labelingの問題点
MT効果による信号低下
Labeling RFControl RF
LabelControl
180°反転
360°一回転
180° 180° 180°
=
同一のRFパワー
+
MT効果への対策STARの場合
control画像にも、同等のMT効果をもたらすRFを照射する
12
12
1
Labeling RFControl RF
LabelControl
EPI readoutlabeling
delay time
EPI readoutlabeling
delay time
control画像にも、同等のMT効果をもたらすRFを照射する
MT効果への対策(pCASL)pCASLの場合
90°, -90°を繰り返し印加しラベリングされない
LabelingWET Acquisition
Background Suppression
Arterial Spin Labelingシーケンス概要
2D FFE-EPI
3D GraSE
ラベリングされた血液が
脳実質に到達した後、信号収集
AcquisitionSingle phase vs. Multi phase
SinglePhaseSTAR: 2D FFE-EPIpCASL: 2D FFE-EPI
MultiPhase (Look-Loker)STAR: 2D FFE-EPI (low FA)
AcquisitionSingle phase vs. Multi phase
SinglePhaseSTAR: 2D FFE-EPIpCASL: 2D FFE-EPI
MultiPhase (Look-Loker)STAR: 2D FFE-EPI (low FA)
Mz (Labeled blood)
SNRを最大化するため高いFAを使用
Mz (Labeled blood)
低いFAを使用(Look-Locker)
Acquisition2D vs. 3D(Single phase)
STAR: 2D FFE-EPIpCASL: 2D FFE-EPI
3D pCASL: 3D GraSER5.3~
Acquisition2D vs. 3D : Single phase
STAR: 2D FFE-EPIpCASL: 2D FFE-EPI
3D pCASL: 3D GraSE
2D EPISingle-shot
3D GraSEMulti-shot
・磁化率の影響を低減
・全脳を同一の収集タイミング
(2DMSではスライス毎にタイミング異なる)
Co
ntr
ol
Lab
el
Dynamics (2-8)Dyn1=
M0 (2x)
ml/100g/min
3D pCASLNormarized
①設定したPLDと、撮像面へのATT(Arterial Arrival time)の乖離を無視
②血液のT1値を使用→組織流入後の磁化交換を無視
③ラベル効率 α も各個人毎に影響→血流速度、血管の蛇行、Stent等のMetal素材の有無
3D pCASLNormalizedの問題点
①
②③
LabelingWET Acquisition
Background Suppression
Arterial Spin Labelingシーケンス概要
WET pulse
Background Suppression
・2つの背景信号抑制
WET(Water Suppression Enhanced through T1 effects)
• 撮像範囲内の静止組織の縦磁化を飽和させる
-Labelingパルスの前にpre-sat pulseを照射
WET pulse
RF
Gz
a b g d
Ogg et al. Journal of Magnetic Resonance Series B 1994; 104: 1
最適化されたFAと間隔の4つのRFパルスから構成される
B1不均一の影響を受けず均一に飽和させる技術
他部位での応用例)・3.0Tでの心筋perfusion
・MSDE composite pulse
.
Background suppressionpCASL Only
acq
acq
Mz (Brain tissue)
label label
label
Mz (brain tissue)
・2D pCASL: 2-pulse BGS
・3D pCASL: 4-pulse BGS
LabelingWET Acquisition
Background Suppression
Arterial Spin Labelingシーケンス概要
Post Label Delay
ラベリングされた血液が
脳実質に到達するまでの待ち時間
ASLのパラメータPost label Delay
・STAR ・pCASL
Post Label Delay
理想的なPLD設定
PLD>ATT(Arterial Transit time)
Post Label Delay
・Too Early:No perfusion anywhere
・Early:動脈のみが高信号(ラベルされたスピンの大半が動脈内にある)
・Late:静脈のみが高信号(レベルされたスピンの大半が静脈内にある)
※Storke: collateralを介した血流は灌流遅延する⇒「遅延灌流」を「無灌流」と評価する可能性
Post Label Delay
・Early:動脈のみが高信号(ラベルされたスピンの大半が動脈内にある)
・Late:静脈のみが高信号(レベルされたスピンの大半が静脈内にある)
Vascular artifact(ATA)
Look Locker法の応用により複数のdelayを一度に撮像可能
Multi-phase ASLPost Label Delayに対するアプローチ
・・・
labeling pulse
Phase interval
Label delay
Duration
M0
-M0
Blo
od
z m
ag
ne
tization
time
Multi-phase ASLPost Label Delayに対するアプローチ
4D TRANCE(CINEMA)Non-CE Dynamic MRA
CoronalSagittal TransverseCourtesy: Erasme, Brussels, Belgium
・非造影の4DMRA(全脳)・200msの時間分解能と高空間分解能(1mm iso)
4D TRANCE(CINEMA)Regional labeling
任意の角度でLabeling slabを印加することが可能-選択した血管領域の血流評価
• Inflow MRA• 0.5 x 0.8 x 1.0 mm• 7:05 min
• Axial 4D-TRANCE• (cumulation of all phases)• 1.4 x 1.4 x 1.4 mm• 201 msec per dynamic
VA
Rt-ICA Lt-ICA
LabelingWET Acquisition
Background Suppression
Arterial Spin Labelingシーケンス概要
Label Distance
Labeling pulseと撮像断面間の距離
ASLのパラメータLabel gap/ Label distance
・STAR ・pCASL
Label GapSTAR(PASL)
・STAR
Labeling slab端からImaging volume端までの距離基本的に20~30mmが目安
Label DistancepCASL
・pCASL
Labeling pulse中心からImaging volume中心までの距離
Labeling pulseと血管位置が重要
Sagittal PCA
・サイフォン部(血管屈曲部)は必ず除外して設定する。・主幹動脈に可能な限り垂直に設定する(ラベル効率の最大化)・血管走行確認にため、PCA surveyを使用することをお勧めします。
Label DistancepCASL
同一ボランティア同一PLD
Ingenia3T
・Labelingがサイフォン部にかかると急激にSNRが低下する
Label DistancepCASL
LD : 70 mm LD : 110 mmLD : 90 mm LD : 130 mm
同一ボランティア同一PLD
Ingenia3T
・Labelingがサイフォン部にかかると急激にSNRが低下する
Label DistancepCASL
ASLとは?
ASL SequenceLabelingAcquisitionBackground SuppressionPost Label Delay
TipsCAS後のプラン小児のpCASL撮像撮像時間短縮ASL-MRA
ContentsASL撮像の基礎
53
Sagittal PCA
ラベル内にステントが入らないようラベル厚(label thickness)を薄くする。Default130mm→80mm程度に変更する。それによってSNRが低下するのでスライス厚を6mm→8mm程度に厚くする。
・STAR
CAS後患者へASLを撮像したいのですが、、
54
Sagittal PCA
ステント留置後のASLでは、pCASLをお勧めします。ラベル位置にステントがあると正しく磁化されないため、ラベルの距離(label distance)を調整し、ステント留置部より上部に設定する。
・pCASL
CAS後患者へASLを撮像したいのですが、、
55
Sagittal PCA
小児(3y未満)のpCASL撮像では、、、
Scanが走らない!!!
小児でpCASLを撮像したいのですが、、
※3.0T
56
小児でpCASLを撮像したいのですが、、
小児撮像の場合、Head coilに体幹部が入ってしまうため、全身SARの制限が適応される。
pCASLはSARが高いためコンフリクト!!
57
Sagittal PCA
①RF Shim>adaptive (Multitransmit “on”)②TR8000ms程度まで延長③よりSARの低いSTARで撮像
小児でpCASLを撮像したいのですが、、
25
① ② ③
58
.+.
.+.
.+.
- =- =- =
- =
Control Label Perfusion
SNRを担保するため、Subtraction画像をDynamic数分加算平均している
Philips original pCASL
4:58
撮像時間を短縮したいのですが、、
59
Dyn scans:30 NSA:1
Scan time: 04:58Dyn scans:15 NSA:1
Scan time: 02:34
撮像時間を短縮したいのですが、、
SNRは低下するので、分解能↓ スライス厚↑ 等で対応してください!
Multi phase ASLからASL-MRAを作成しましょう!!
4DTRANCE未購入ですが、Dynamic MRAが撮像したい
4DTRANCE未購入ですが、Dynamic MRAが撮像したい
・ 保存場所Philips >Brain >Perfusion > ASL MultiPhase
Matrix scan = 192;
reconstruction = 256;
Scan percentage (%) = 90.1041641;
SENSE = "yes";
P reduction (AP) = 3;
P os factor = 1;
slices = 6;
slice thickness (mm) = 10;
slice gap = "user defined";
gap (mm) = 0;
"multishot";
EPI factor = 5;
TE = "shortest";
Flip angle (deg) = 30;
Halfscan = "no";
Water-fat shift = "minimum";
Multiphase ASL = "yes";
device = "Internal";
defined phases = 30;
phase interval = "longest";
Cycle duration (ms) = 2500;
NSA = 1;
dyn scans = 5;
Arterial Spin labeling = "STAR";
label thickness (mm) = 200;
label gap (mm) = 25;
label delay (ms) = 100;
Total scan duration = "04:50.0";
Act. TR/TE (ms) = "79 / 6.5";
Phase interval (ms) = 78.709259;
Act. WFS (pix) / BW (Hz) ="2.577 / 168.6";
4DTRANCE未購入ですが、Dynamic MRAが撮像したい
・ 変更条件 ※3.0T
EPI ghost
No
EPI ghostが気になる場合は、Multishot FFE-EPIからFFEへ変更撮像時間はdyna scans等で調整
4DTRANCE未購入ですが、Dynamic MRAが撮像したい
FFE-EPI FFE
4DTRANCE未購入ですが、Dynamic MRAが撮像したい
FFE-EPI vs. FFE
ASLとは?
ASL SequenceLabelingAcquisitionBackground SuppressionPost Label Delay
TipsCAS後のプラン小児のpCASL撮像撮像時間短縮ASL-MRA
ContentsASL撮像の基礎
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