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(5)撮像法の種類と特徴
• プロトン密度のイメージング(Mo)
• 緩和時間のイメージン(T1,T2,T2*)• 高速イメージング(T1,T2,T2*)• 血流イメージング(T1)• 拡散イメージング(D)
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MRI
組織形状 【1H*echo*T1(T2)*2次元*FT*通常】血流 【1H*FID*T1*2次元*FT*高速】灌流・拡散 【1H*echo*D*2次元*FT*高速】経時的動作 【1H*FID*T1(T2)*2次元*FT*超高速】刺激応答 【1H*FID*T2**2次元*FT*超高速】エネルギー代謝 【31P*FID*PD*1次元】
元素 信号 測定量 次元 時間
1H13C19F23Na31P
・
** * * *FIDecho
PDT1T2T2*Dδ
撮像時間通常高速
フ|リェ変換
=
2次元3次元4次元
MRS0次元1次元
再構成
3
プロトン密度のイメージング(Mo)
4
プロトン密度に近い画像
画像濃度
TE = 8msec
理想的な測定点
現実:TEを最小にして撮像(TE=0での撮像は不可能)
TE0 8
5
緩和時間のイメージン(T1,T2,T2*)
6
IR法(反転回復法) T1強調イメージング
180゜パルス 90゜パルス 180゜パルス
位相エンコード
周波数エンコード
エコー信号TI TE/2 TE/2TE
TR
信号
Gr
Gp
Gs
RF
磁気モーメントの挙動は?
TI:反転時間TE:エコー時間TR:繰り返し時間
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縦緩和時間(T1)と画像のコントラスト
-100
-50
0
50
100
0 500 1000 1500 2000 2500
反転時間 TI
画像
濃度
0
10
20
30
40
50
60
70
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
反転時間 TI
|画
像濃
度差
|
組織A(T1=300msec,含水率=50)組織B(T1=1000msec,含水率=100)
A B
A B
脂肪領域を描出しない(脂肪抑制)
FLAIR(fluid attenuated inversion recovery):IR法で信号のnull pointで撮像することにより当該成分を描出させない手法
STIR(Short TI Inversion Recovery):IR法を使用してT1が短い脂肪組織の信号を抑制する方法
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信号の観測Signal
スライス選択
励起RF
Gs
Gr
位相エンコード
180゜ パルス90゜パルス
TE
TR
(TE/2) (TE/2)
スピンエコー
Gp
周波数エンコード
SE(スピンエコー)法 T2強調イメージング
180゜パルス
磁気モーメントの挙動は?
TE:エコー時間TR:繰り返し時間
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TR = 2748msec
T2 Weighted MRI of a Rat Head(Spin Echo)
TE = 8msec TE = 34msec TE = 59msec TE = 84msec
TE
T2:短い
T2:長い
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横緩和(T2)とコントラスト
画像濃度
横緩和(T2)
時間
エコー時間 TE
A B
AB
サンプリング
A B A B 反転
TE可変=>T2強調
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静注後約60分
GRE TR/TE/FA=243/9.2/30FOV=400×300TH=6.0 NEX=1 256×230
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高速イメージング(T1,T2,T2*,D)
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高速化の方策
TEの短縮 繰返し数の減少TRの短縮 同時並列データ収集
基本形:SE法、IR法
パラレルイメージング
複数の検出コイルによる同時計測
EPISpiral ScanSingleshot-SE
1回のRFパルスによる励起で2次元撮像
TR間隔で多数のエコー信号を観測
FSERAREBURST GRASE
GRE, FLASHFISP, SSFPFFE, FASTCE-FASTsnapshot-FLASHMP-RAGE
180゜パルスを用いずにグラジエントエコーを観測
with/withoutハーフフーリェ(Half Fourier) データ収集:1/2キーホールイメージング(Keyhole Imaging)ゼロフィリング(Zero Filling)k空間分割(Segmented Imaging)
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RF
G s
G p
G r
TE
TR
α
信号
信号の観測
選択励起
スライス選択
位相エンコード
周波数エンコード
グラジエントエコー
GRE法(グラジエントエコー法)
TE,TRの短縮
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TE,TRの短縮
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EPI(エコープレーナ)法
信号Signal
スライス選択
励起RF
Gp
Gs
Gr
位相エンコード
90゜パルス
TR
周波数エンコード
N個のエコー
N回の傾斜磁場の変化
(k空間におけるデータ収集軌跡)繰返し数の減少
17スパイラルイメージング
信号の観測
エンコード2
Signal
スライス選択
励起RF
G1
Gs
G2
エンコード1
90゜パルス
TR
0
-255
255
-255 0 255
繰返し数の減少k空間におけるデータ収集奇跡
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胸部(健常者)
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血流イメージング(T1)
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MRA (MR Angiography)
信号の強度あるいは位相変化を観測
緩和による信号減衰乱流によるスピンのdephasing
V =l / TmV =l / Tm
飛行時間法(Time of Flight)
l
選択励起面 撮像面
血流(速度V)
信号を観測するまでの時間Tm
SE観測系:信号強度=l・(1-V・TR/l-V・TE/2L)
SE観測系:信号強度=l・(1-V・TR/l-V・TE/2L)
流入出法(In/out of flow)
血流(速度V)
L
Gb
tb
-Gb
位相法(Phase Contrast)
血流(速度V)
スピンの位相ΔΦ=-γGb・V・tb2スピンの位相ΔΦ=-γGb・V・tb
2
VENC(傾斜磁場)
速度エンコーディング(VENC :Velocity Encoding)
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血流イメージングのためのパルスシーケンス (PC法)
Signal
Slice Selection
RF
Gs
Gr
Phase Encoding
180゜ RF pulse90゜RF pulse
TE
TR
(TE/2) (TE/2)
Spin Echo
Gp
MPG MPG
Frequency Encoding
Signal Acquisition
位相コントラスト法
velocity encoding流速エンコーディング
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Flow Imaging層流:高精度計測可能(流量、流)
乱流:不可能(磁気モーメントが不整)
ラット心内血流
心臓
パイプ管内の層流
血流イメージング:MRA[Magnetic Resonalce Angiography]血流イメージング:MRA[Magnetic Resonalce Angiography]
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拡散イメージング(D)
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Δ
MPG MPG180゜pulseGM GM
δ δ
time
Motion Probing Gradient (MPG) に対するスピンの位相変化
)δ(Δδ(Gγ 22M
2 3/),,
)exp(0
−=
−•=
••• zyxb
DbII
phase D=0D>0
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MPG(Motion Probing Gradient)による信号の変化
time
DA
B
MPG applied
A
BImag
e In
tens
ity
T2 Relaxation Diffusion & T2 Relaxation
T2 Weighted Image
Diffusion Weighted Image
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拡散イメージングのためのパルスシーケンス (SE-DWI)
Signal
Slice Selection
RF
Gs
Gr
Phase Encoding
180゜ RF pulse90゜RF pulse
TE
TR
(TE/2) (TE/2)
Spin Echo
Gp
MPG MPG
Δ
Frequency Encoding
Signal Acquisition
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A Pulse Sequence for Two-Dimensional Echo Planar Diffusion Weighted MR Imaging (EPI-DWI)
t
Gs
Gp
Gr
RFSlice Selection
Frequency Encoding
TE/2
TR
90゜RF pulse180゜RF pulse
Δ
Phase Encoding
Signal
MPG MPG
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流れの可視化(MR Angiography)拡散・灌流の可視化(Diffusion & Perfusion Imaging)
流れ 非等方拡散 等方拡散
層流 灌流拡散(熱・濃度、ほか)分子・イオンの運動 自己拡散
生体系に多い高い拡散速度は多岐
D11 D12 D13D21 D22 D23D31 D32 D33
GMXGMyGMz
MxMyMz
= k・γ
MRA
WDI