第25回関西gyromeeting 心臓大血管の撮像に必要...

Tomohiro Mochizuki

Philips Electronics JapanMR Application Specialist

第25回関西GyroMeeting

心臓/大血管の撮像に必要なテクニック

Cardiac MRI評価モジュール

CINE Perfusion

LGEWHCA

T2W BB

mapping(T1,T2,T2*)

組織性状(浮腫・炎症)

組織性状定量

虚血

梗塞・線維化

左室・弁の機能

冠動脈形態

画像提供：三重大学医学部附属病院様

Cardiac MRI撮像テクニック

Sequence PrepulseCardiac

SynchResp

Navigator

CINE BTFE ---retrospective

(gate)BH

(Free breath)

T2W BB TSEBB pulse

STIR or SPIRtrigger

BHgate & track

PerfusionBTFE(1.5T)

T1-TFE(3.0T)saturate trigger BH

LGE T1-TFEInvert(SPIR)

triggerBH

trigger

WHCABTFE(1.5T)

TFE(3.0T)

T2prepSPIR

trigger gate & track

Sequence

Prepulse

Cardiac synchronization

FFE / TFEcontrast enhancement

Today’s main topics心臓/大血管の撮像に必要なテクニック

Trigger / gate / retrospective

BB pulse / TFE prepulse / T2prep

SynchResp

Navigator

(gate)BH

(Free breath)

T2W BB TSEBB pulse

STIR or SPIRtrigger

BHgate & track

PerfusionBTFE(1.5T)

triggerBH

trigger

WHCABTFE(1.5T)

TFE(3.0T)

T2prepSPIR

FFEとTFEの違い

Balanced / T1のコントロール(contrast enhancement)

FFE = Fast Filed Echo

TFE = Turbo Filed Echo

“Turbo”の意味合いFFEとTFE

TFEはshot化されている

連続してデータ収集

休憩しながらデータ収集も可能

Turbo Field Echo有用性

k=0 k=0

Shot Shot Shot Shot

同期撮像が可能

Turbo Field Echo有用性

FFE+SPIR

TFE+SPIR

SPIR,SPAIRやREST等のPrepulse使用時の時間延長が短く抑えられる

Contrast enhancementFFE/TFEにおけるコントラストのコントロール

残留横磁化の扱いを決定

noT1T2balanced

FFE法における磁化の動きshort TRの影響

RF pulse

RF times

Short TR(TR<100ms)

RF times

Short TR(TR<100ms)

RF times

RF pulse

Short TR(TR<100ms)残留横磁化がある

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

残留横磁化があるShort TR(TR<100ms)

Stimulated echoSpin Echo FID

Short TR(TR<100ms)

残留横磁化の扱いcontrast enhancement

Signal

α° α° α°

FID FID FID

Gradient Spoiling

Gradient spoilingのみ使用。no

Gradient spoilingのみ使用。

T2*WMyelography

Signal

α° α° α°

Gradient Spoiling

RF Spoiling

FID FID FID

特にShort TRの際にRF spoiling+Gradient spoilingで残留横磁化をスポイル。

CE-MRA、Inflow-MRAGd, EOB DynamicT1W

特にShort TRの際にRF spoiling+Gradient spoilingで残留横磁化をスポイル。

balanced

Signal

α° -α° α°

FID FID FID

SE SESTE

特にspoilingを行わず、FID,SE,STEを収集。

対称な傾斜磁場による高いFlow compensation効果

balanced

Sin(a)・Rho1+T1/T2+(1-T1/T2)・Cos(a)

Signal =12

Rho・T2T1

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

flip angle

Arterial bloodFatNiCl2Olive oil

a：Flip angle Rho：組織スピン密度

T1≒T2の物質の方が高信号となる

血管描出に優れたシーケンス

特にspoilingを行わず、FID,SE,STEを収集。

Non-Contrast MRAMRCPAWHCAetc…

balanced 特にspoilingを行わず、FID,SE,STEを収集。

Balanced FFE/TFEcontrast enhancement

原理 :

利点 :

欠点 :

対象部位 :

・短いTRにより発生するFID,SE,STEを収集・T2/T1のコントラストと高いFlow comp効果により、血液を高信号に描出

・高コントラスト、高SNR、高速撮像が可能・造影効果を得ることも可能

・胸部、腹部、骨盤、上肢、下肢

・高いSAR・Banding artifact・動静脈の分離は困難

まとめContrast enhancement

Sequence

CINE BTFE

T2W BB TSE

PerfusionBTFE(1.5T)

T1-TFE(3.0T)

LGE T1-TFE

WHCABTFE(1.5T)

TFE(3.0T)

高いコントラスト

高い時間分解能

Sequence

CINE BTFE

T2W BB TSE

PerfusionBTFE(1.5T)

T1-TFE(3.0T)

LGE T1-TFE

WHCABTFE(1.5T)

TFE(3.0T)

高いS/N

T2/T1による造影コントラスト

(1.5T)

充分なS/N

(3.0T)

Banding artifactを考慮

Sequence

CINE BTFE

T2W BB TSE

PerfusionBTFE(1.5T)

T1-TFE(3.0T)

LGE T1-TFE

WHCABTFE(1.5T)

TFE(3.0T)

T1強調による造影コントラスト

Sequence

CINE BTFE

T2W BB TSE

PerfusionBTFE(1.5T)

T1-TFE(3.0T)

LGE T1-TFE

WHCABTFE(1.5T)

TFE(3.0T)

高いS/N

高いコントラスト

(1.5T)

高いSARを考慮

(3.0T)

Banding artifactを考慮

Sequence

Prepulse

Prepulse定義

AcquisitionPrepulse

90°180°

Acquisitionの前に印加するパルス

RESTSPIR,SPAIRIR(STIR,FLAIR) etc…

SynchResp

Navigator

(gate)BH

(Free breath)

T2W BB TSEBB pulse

STIR or SPIRtrigger

BHgate & track

PerfusionBTFE(1.5T)

triggerBH

trigger

WHCABTFE(1.5T)

TFE(3.0T)

T2prepSPIR

frontal view

Lateral view

T1W脂肪抑制

T2W脂肪抑制

頸動脈プラークの性状評価は確立されている。

Black blood法頚動脈におけるplaque image

画像提供：倉敷中央病院様

BB pulseBlack blood法の原理

Non-selective180°pulse

Slice selective180°pulse

血液のNull Point血液縦磁化回復曲線

静止組織の縦磁化曲線

BB inversion delay

90°180°

Fat suppression（STIR,SPIR)

血液のNull Point血液縦磁化回復曲線

静止組織の縦磁化曲線

BB inversion delay

90°180°

Fat suppression（STIR,SPIR)

Inversion delay= T1blood×( ln2 - ln[1+exp(-TR/T1blood)])

BB Delay：Defaultは入力心拍数によって自動計算

◆TR=TR（beats）×R-R interval timeの平均 ◆T1blood=1200ms（1.5Tの場合）

目的スライスより厚く設定

幅広く180°pulseを印加すると心内腔の多くの血液も反転し、スライス励起時にNull Pointでない血液が含まれ、内膜下の高信号領域が発生

Thickness：5mmBB pulse:8mm

Thickness：5mmBB pulse:20mm

BB pulse thicknessBlack blood効果の変化

SynchResp

Navigator

(gate)BH

(Free breath)

T2W BB TSEBB pulse

STIR or SPIRtrigger

BHgate & track

PerfusionBTFE(1.5T)

triggerBH

trigger

WHCABTFE(1.5T)

TFE(3.0T)

T2prepSPIR

Invert

Saturate

TFE prepulseコントラストのコントロール

Saturate = 90° (With Trigger)Invert=180°

Saturate=120°

心筋Perfusionで利用

Black Blood (With Trigger)

TFE prepulseコントラストのコントロール

T1コントラストの向上

特定組織の信号抑制

T1FFE T1TFE + saturate T1TFE + invert

TFE prepulseによりT1コントラストが向上

頭部3D T1-TFETFE prepulseの利用

腎動脈(b-TRANCE)TFE prepulseの利用

Invert（volume selective)

Back ground

Invert pulseにより背景信号を抑制し、流入する動脈血を描出

REST 3D BTFE

データ収集

下肢動脈(BASS-TRANCE)TFE prepulseの利用

Saturate pulseにより背景信号を抑制し、流入する動脈血を描出

データ収集

RESTSPAIR 2D BTFE

RR Saturate pulse(slice selective)

Prepulse delay:100ms

Trigger delay

Velocity0

呼吸同期併用T1-TFETFE prepulseの利用

eTHRIVEを呼吸同期に変更すると・・・

Shot Shot

長いshot intervalにより縦磁化が回復し、T1コントラストが低下

呼吸同期併用T1-TFETFE prepulseの利用

Saturate Delay

SPAIRInversion Delay

SaturatePulse

TFE PrepulseによりT1コントラストを強調

心筋PerfusionTFE prepulseの利用

Saturate = 90° (With Trigger)

Saturate pulseによりT1コントラスト向上

Invert=180°

Invert pulseにより正常心筋の信号を抑制造影(T1)コントラスト向上

心筋遅延造影TFE prepulseの利用

正常心筋

T1TFE + Invert

心筋遅延造影TFE prepulseの利用

心筋のNull point

180°Inversion pulse

TI 200ms 240ms 260ms 280ms 300ms 360ms

Look Lockerにより正常心筋のNull Pointを検索

SynchResp

Navigator

(gate)BH

(Free breath)

T2W BB TSEBB pulse

STIR or SPIRtrigger

BHgate & track

PerfusionBTFE(1.5T)

triggerBH

trigger

WHCABTFE(1.5T)

TFE(3.0T)

T2prepSPIR

90° -90°

心筋血液

静脈、心筋のようなT2値の短い

組織の信号を抑制するパルス

T2prep pulse原理

with T2prepwithout T2prep

T2prep pulse心筋と静脈の抑制

Echo time

90° -90°

心筋血液

T2prep pulseecho timeとrefocusing pulses

T2prep pulseecho timeによる変化

echo time:80ms

echo time:90msecho time:70ms echo time:80ms

echo timeの延長によりT2強調効果を強く得られる

without T2Prep

T2prep pulseecho timeによる変化

画像提供：北福島医療センター様

echo time:150ms echo time:300ms

echo timeの延長によりT2強調効果を強く得られる

Sequence

Prepulse

Trigger(Prospective)

Retrospective

同期の手法Cardiac synchronization

R波のピークを用いて、データ収集開始点を決定する。

Perfusion LGE WHCA

R-R間隔内における、あるタイミングのデータを収集

T2W BB

目的組織の動きが少ない状態で撮像

triggerdelay

Data acquisition

Trigger設定Cardiac synchronization

Trigger delay ： shortest ≒収縮期

TFE factor

triggerdelay

Data acquisition

Trigger delay ： longest ≒拡張期

TFE factor

左室volume curve

壁運動が大きい壁運動が少ない

心筋の動きが少ない拡張中期以降で収集

Trigger delayによる変化Cardiac synchronization

Trigger delay : shortest Trigger delay : longest

T1W black blood

Acquisition duration : 385ms Acquisition duration : 150ms

Acquisition duration(TFE factor)による変化Cardiac synchronization

M2D Balanced TFE

Acquisitiondurationの短縮により動きの影響を軽減

Trigger設定(Coronary)Cardiac synchronization

Rest period of RCA

RCAの静止時間に合わせてtrigger delayやTFE factorを設定

R波のピークを用いて、データ収集開始点を決定し、R-Rの一部のデータのみで再構成する。

Gatedelay Gate Width

Width内のデータのみを使用して再構成

Gate設定Cardiac synchronization

Velocity

T2FS_TRAM2D/GS Inflow MRA

Gate WidthGatedelay

Retrospective

連続的にデータ収集し、一つのR-R間隔中に特定のkプロファイルのデータが繰り返し収集される。

FFE/TFE

Retrospective

“Retrospective”R波前後のデータを収集！

“Trigger”と“Gate”R波前後のデータを収集できない

Retrospective

Retrospective設定Cardiac synchronization

Retrospective

連続的にデータ収集し、一つのR-R間隔中に特定のkプロファイルのデータが繰り返し収集される。

R波付近を含めたデータを必要とするCINE撮像に使用

CINE 4D PCA

Acquisition

(18 phases,

7 heart-beats)

◆ Retrospective CINE (18 Phases)の場合

Rescaling

to average

RR interval

t=RRt=0

Acquisition

(18 phases,

7 heart-beats)

t=RRt=0

Rescaling

to average

RR interval

Acquisition

(18 phases,

7 heart-beats)

t=RRt=0

Rescaling

to average

RR interval

Acquisition

(18 phases,

7 heart-beats)

t=RRt=0

Rescaling

to average

RR interval

Acquisition

(18 phases,

7 heart-beats)

t=RRt=0Reconstruction

(24 Phases;

Phase%=75%)

Rescaling

to average

RR interval

Acquisition

(18 phases,

7 heart-beats)

t=RRt=0Reconstruction

(24 Phases;

Phase%=75%)

Rescaling

to average

RR interval

Acquisition

(18 phases,

7 heart-beats)

CINE(Retrospective)の問題点Cardiac synchronization

不整脈除去機能によりscanがstopする変更前変更後

RetrospectiveTFE

Gate FFE

TriggerTFE

Gate設定への変更により定常状態を保つことでアーチファクトの影響なくスキャン可能

CINE(Retrospective)の問題点Cardiac synchronization

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