もう一度見直そう！tseの基礎kansaigyro.web.fc2.com/lecture22/basic22ueda.pdftse factor...

第22回関西GyroMeeting

基礎講演

もう一度見直そう！TSEの基礎

Yu UedaPhilips Electronics JapanMR Application2015-06-20

Today’ｓ Topics

Turbo spin echo（TSE）

Profile order

RF pulse

180°pulse

傾斜磁場

Gx

Gｚ

Gy

TE/2 TE/2

TE:エコー時間

TR:繰返し時間

90°pulse Echo 90°pulse

Spin echo（SE）法のシーケンスチャート

90°pulse

90°pulseを印加

→横磁化発生印加を切る

→位相分散開始

横磁化の挙動

180°pulseを印加→磁化の反転

印加を切る→再収束開始

位相が揃う→信号が発生

180°pulse Echo

SE法の撮像時間

TR

スキャン時間が長い

例えば・・・T2WIにおいて

TR=4000ms、位相エンコード数＝256、NSA＝1とすると

Scan Time＝4000×256×1=1024000ms=17分

SE法は1TRで1つのエコー信号を取得する

Scan Time = TR × 位相マトリクス（エコー）数 × NSA

SE法

TR

Scan Time = TR × Phase 数 × NSA

利用することはできないか？

TSE法

撮像時間の短縮が可能

Scan Time = TR × Phase 数 × NSA

TSE factor

1TR内で複数の信号を受信するのがTSE法

TSE factor（ETL）TR

TSE法の画質に与える影響

Mixed TE

MT効果

J-coupling

• コントラスト

• Blurring

TSE法

様々なTEで収集した信号が混在

しても大丈夫か？

k空間の埋め方が重要

90°

180° k=0TE1

TE2TE3

TE4TE5

k空間

TR

データ空間 k空間

デジタルサンプリング

k空間

k-space

低周波成分コントラスト

高周波成分鮮鋭度

画像の元になるデータ（raw data）の二次元配列

k0

k空間

低周波成分のみ画像再構成すると・・・k-space MR image

コントラストを決定

高周波のエコー信号がないので、blurringが生じる

k空間

k-space

高周波成分のみ画像再構成すると・・・MR Image

鮮鋭度を決定

k空間の中心に複数のTEが存在するとコントラストが統一されない

k空間の中心の信号がコントラストを決定

k=0

90°

180°

k空間

エコーを同一TEごとにまとめる

k-spaceを分割し、それぞれには同一のTE成分のみを充填する

90°

180°

コントラストが安定する

k空間のsegmentation

TSE factor増加に伴い、コントラスト低下

Mixed TEによるコントラスト低下(平均化)

TSE factor=3

k＝０k＝０

TSE factor=9

Mixed TE

SE法 TSE法TR:500ms、TE:15ms TR：500ms、TE:15ms

Low-High TSE factor：3

Mixed TEによるコントラスト低下


Mixed TE

MT効果

J-coupling


• Blurring

MTC（Magnetization Transfer Contrast）

90°

180°

#1

26

自由水

180°パルス＃1

脂肪

周波数

巨大分子に結合しているプロトン

26

自由水

脂肪

周波数

90°

180°

#2



180°パルス＃2

27

自由水

脂肪


周波数

90°

180°

#3


影響を受けないため、相対的に信号強度が上昇

軟部組織のコントラスト低下の大きな要因

180°パルス＃3

1sl

2sl

3sl

Slice(S)

位相方向

周波数方向

MSにおけるMT効果

1sl

2sl

3sl

TR

1 slice目

RFパルス

周波数

1sl

2sl

3sl

Slice(S)

MSにおけるMT効果

1sl

2sl

3sl

TR

周波数方向

位相方向

1 slice目

RFパルス

周波数2 slice目

RFパルス

MSにおけるMT効果同WW／WL

19slice, 1package1slice, 1package

MT効果の対策

• 隣接スライスにおけるoff resonanceのRFパルスの影響を少なくする

packageに分ける

• RFパルスの照射量を低下させる

TSE factor Flip Angle Refocusing angle（R10以降）

Packageとは？

1sl

2sl

3sl

4sl

5sl

6sl

TR

Packageとは？

1sl

2sl

3sl

4sl

5sl

6sl

例：2 packageTR

TR

1package

2package

励起スライス

励起スライス

励起スライス

励起スライス

励起スライス

励起スライス

励起スライス

励起スライス

励起スライス

Packageに分ける

MT効果の対策 -Package-

隣接スライスにおけるRFパルスがoff-resonanceとして作用しにくい

MT効果の低減

19slice1package

19slice2package

MT効果の対策 -Package-同WW／WL

MT効果の対策

• 隣接スライスにおけるoff resonanceのRFパルスの影響を少なくする

packageに分ける

• RFパルスの照射量を低下させる

TSE factor Flip Angle Refocusing angle（R10以降）

TSE factor：7 TSE factor：15

MT効果の対策 –TSE factor-

※Echo spaceは同じ

（a） 1.5TのRefocusing control angle （Simple mode）

90°

120°60° 60° 60° 60° 60° 60° 60°

（b） 3.0TのRefocusing control angle （Advanced mode）

90° 60° 60° 60°60°

Refocusing control angle（RFA）R10～

RFA↓

設定RFA：60°

設定RFA2

90°＋

設定RFA：60°

• MT効果の低減

• SARの低減

• TR（撮像時間）の短縮

• T2コントラストの低下

100°120°140°160°

MT効果の対策 -RFA-

Refocusing control angle

RFAが低いほど、MT効果低減

（a） 1.5TのRefocusing control angle （Simple mode）

90°

120°60° 60° 60° 60° 60° 60° 60°

（b） 3.0TのRefocusing control angle （Advanced mode）

90° 60° 60° 60°60°

R10～

• MT効果の低減

• SARの低減

• TR（撮像時間）の短縮

• T2コントラストの低下

RFA↓

設定RFA：60°

設定RFA2

90°＋

設定RFA：60°

Refocusing control angle（RFA）

Low Refocusing Angleによるコントラストへの影響

0

1

-1

0

1

-1

0

1

-1

0

1

-10 90-90 0 90-90 0 90-90 0 90-90

Mz Mz Mz Mz

Mxy(f)

z

y

x

z

y

x

z

y

x

z

y

x

Mxy(f) Mxy(f) Mxy(f)

180° 120° 90° 30°

RFAが低いほど、T2コントラスト低下（TE100固定）

Low Refocusing Angleによるコントラストへの影響

RFA：180° RFA：160° RFA：120°RFA：140°

RFA：100° RFA：80° RFA：60° RFA：40°


Mixed TE

MT効果

J-coupling


• Blurring

電子雲の歪により生じる2つの核スピンの相互作用

TE＝25～100msecでJ結合したプロトン間のdephase効果が最大

TSE → 短い間隔で180°パルスが照射される

J-couplingによるdephase効果を阻害

J-couplingとは？

脂肪のT2値短縮（脂肪信号低下）

J-coupling

TSE法では・・・

Echo spaceを縮めると脂肪の信号上昇

90°

180°

Echo space

90°

180°

TR

～～

echo space得られる信号と信号の間隔

Echo space

Echo space：9.2msEcho space：22ms

Echo spaceの短縮（J-coupling）

echo spaceが短いことによる

メリットもあります

echo spaceは長い方が良いのか？

Echo Spaceが短縮すると・・・

動きに対して強くなる

（motionアーチファクト、flowアーチファクト低減）

Echo space＝カメラに例えるなら・・・

アーチファクト対策

shutter speed

Echo space 12.2 Echo space 8.5Echo space 22

Flow artifactの低減


Mixed TE

MT効果

J-coupling


• Blurring

k＝０

90°

180°

EchoのT2減衰（信号低下）によりK空間上の信号強度が一定ではない

Blurring

TSE factorによるBlurring


90°

180°TSE factor=9

TSE factor=3

90°

180°

shot duration

shot duration


90°

180°TSE factor=9

TSE factor=3

90°

180°

shot duration

shot duration

TSE factor（shot duration）増加に伴い、影響増加


TSE factor：3

TE：15ms

TSE factor：9

Profile orderによっても変わります

BlurringはTSE factor（shot duration）のみが

関係するのか？

Today’ｓ Topics


Profile order

k-spaceの充填方法を決めるパラメータ

・linear

・low-high

・asymmetric

Profile order

Linear25ms 50ms 75ms 100ms 125ms 150ms 175ms

Echo space = 25ms

設定TE:100

• k-spaceの中心に設定TE充填

Linear(sequential)

k0

• 設定TEとTSE factorで、echo space決定

• Blurringの影響が少ない

• T2WI、T1WI、PDWIで使用可能

Low-high10ms 20ms 30ms 40ms 50ms 60ms 70ms

Echo space = 10ms

• k-spaceの中心に最初のEchoが充填

Low-High(centric)

k0

設定TE:10

• 設定TEがecho space

• 高いSNRを取得可能

• 条件次第で、Blurringの影響

が強い

• T1WI、PDWIで使用可能

TSE factor：7（奇数）

Low-high10ms 20ms 30ms 40ms 50ms 60ms

Echo space = 10ms

k0

設定TE:10

TSE factor：6（偶数）

• Low-highの場合、TSE factor

が奇数と偶数で充填方法が異なる

• 奇数に比べて、偶数ではよりk空間のsegment化が行われる

Low-High(centric)

Low-high

Echo spaceとTSE factor（shot duration）の設定によっては、blurringの影響が増大する

90°

180°

Echo space：8、TSE factor=3

90°

180°

Echo space：15、TSE factor=5

TSEfactor：3

TSEfactor：5

TSEfactor：7

TSEfactor：9

T1WI：TR=500ms、TE=15ms、FA=90ms

Low-high

Blurring小大

Asymmetric15ms 30ms 45ms 60ms 75ms 90ms 105ms

Echo space = 15ms

設定TE:90

・TE、TSE factor、echo spaceをそれぞれ直接入力することが可能

k0

Asymmetric

・segment数が多いため、ややコントラストが劣る

・motion artifact対策を行いやすい

・T2WI、T1WI、PDWIで使用可能

TE

TE

linear

asymmetric

TE

low-High

effective TE

effective TE

Asymmetricの実行TE

effective TE

effective TE

effective TE

linear

asymmetric

low-High


TE

TE

TE

Asymmetric10ms 20ms 30ms 40ms 50ms 60ms

Echo space = 10ms

k0

設定TE:10

Low-highと同じK空間の充填方法

Echo spaceとTSE factor（shot duration）の設定によっては、blurringの影響に注意

Asymmetric

effective TE

effective TE

effective TE

linear

asymmetric

low-High


TE

TE

TE


Echo space = 15ms

設定TE:60

k0

Asymmetric

呼吸停止下の撮像では、後半の呼吸が乱れてもmotion artifactの影響を抑えることが可能

前半に低周波領域、後半に高周波領域を充填する

effective TE

effective TE

effective TE

linear

asymmetric

low-High


TE

TE

TE


Echo space = 15ms

設定TE:105

k0

Asymmetric

高周波領域に高いエコーを重点するため、高鮮鋭度の画像取得

k空間の充填はhigh-low

Profile orderの使い分け

T1W image

・S/Nを優先する場合⇒low-high

・シャープさを優先する場合⇒linear

例）TE:15ms TSE factor:5

Echo space = 5ms

設定TE:15ms

Echo space = 15ms

設定TE:15ms

Profile orderの使い分けPDW image

・S/Nを優先する場合⇒low-high

・シャープさを優先する場合⇒linear


Echo space = 5ms

設定TE:15ms

設定TE:15ms

・撮像時間優先の場合(TSE factorを増やす場合)⇒asymmetric

Echo space = 5ms

設定TE:15ms

Profile orderの使い分けT2W image

・コントラストと空間分解能を優先する場合⇒linear

・motion artifact対策を優先する場合⇒asymmetric


Echo space = 25ms

設定TE:100ms

Echo space = 20ms

設定TE:100ms

本日のまとめ


Profile order

撮像時間短縮を実現コントラスト：Mixed TE、MT効果、J-coupling Blurring

low-high：T1WI・PDWIで使用SNR↑、ESとTSE factor次第で、blurringが生じる

Linear：T2WI・T1WI・PDWIで使用Blurring↓

Asymmetic：T2WIとPDWIで使用artifactを制御しやすいが、設定TEに注意

もう一度見直そう！tseの基礎kansaigyro.web.fc2.com/lecture22/basic22ueda.pdftse factor...

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