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31th Kanagawa MRI Technical Meeting

Yokohama City University Medical Center 2015.11.20(fri)

公立大学法人横浜市立大学附属市民総合医療センター放射線部

出川輝浩

企画１今からでも大丈夫！！

MRI入門Part5 頭部 Magnetic Resonance Angiograhpy

1



Agenda

2

Phase Contrast？

PC法の原理

PC法のパラメーター


Yokohama City University Medical Center 2015.11.20(fri) 3

What is the

Phase Contrast?



□ TOF法スライス内もしくはslab内への未励起な血液の流入効果を利用した手法である. □ PC法傾斜磁場内を動いているスピンの位相がshift することを利用する手法である．

土橋俊男 ,MR Angiography(MRA)、日本放射線技術学会雑誌 2003,9(59)



血管の位相静止部の位相

PC法によるMRAの原理イメージ図

ー＝ 0 ー =

信号量



位相（phase)って何？

周期的な運動をするものが一周期の内のどの位置（角度）にいるかを示す量(rad)

位相 0

位相 π/2

位相 π

位相 3π/2

位相 0

位相 π/2

位相 3π/2

、π

〔等速円運動〕〔単振動〕



位相がズレる？

回転速度（角周波数〔rad/sec〕）が異なる。

位相 0

位相 π/2

位相 π

位相 3π/2

位相 0

位相 π/2

位相 3π/2

、π

速く回る

遅く回る

〔等速円運動〕〔単振動〕



位相がshift？

回転速度（角周波数〔rad/sec〕）が進む。

Δφ ＝ γ・Gx・v・T2

2 位相シフト

磁気回転比磁場勾配流速時間

要点は・磁場勾配に比例し・時間の二乗に比例する。

条件・磁場勾配が存在する事・流れている事

磁場勾配（Gx）が存在する時に、Gx方向に流れると位相がシフトする

スピン位相効果（spin phase effect）

〈 PC法で大事な原理〉



4

丸

10

6

imagine TILT



Gx

時間Tの間、進む距離が異なる


2 位相シフト




位相shiftはT(印可時間)の二乗に比例する


2 位相シフト


T(印可時間)

Φ(位相シフト

)

T

KT2

2T

4KT2

=K

3T

9KT2

しかも、位相shiftは時間的に積算される。

1 T 1 T １ T



動きの量が位相shift量


2 位相シフト


静止部の位相

＝ 0

静脈の位相

=

動脈の位相

=



The principle of

Phase contrast

method



□ 血液の位相がshiftする事を利用 □ ２組の傾斜磁場を各軸に印可し、強度を調整

□ データ間のサブトラクションにより血流情報を得る

PC-MRAの概要



pulse sequence

diagram



Gp

Gr

. RF

TR

静止組織傾斜磁場A

傾斜磁場A 傾斜磁場B

傾斜磁場B

Gs

B

B

echo

BPGによって、静止組織が受ける位相変化



Gp

Gr

. RF

TR

Gs

B

B

BPGによって、血流が受ける位相変化

echo

血管傾斜磁場A

傾斜磁場A 傾斜磁場B

傾斜磁場B



静止組織

傾斜磁場A

傾斜磁場A

血管

傾斜磁場A

傾斜磁場A

傾斜磁場B

傾斜磁場B

傾斜磁場B

傾斜磁場B



血管の位相静止部の位相

PC法によるMRAの原理イメージ図

ー＝ 0 ー =

信号量



What is the

bipolar gradient

?



BPG : bipolar gradient(双極傾斜磁場)

Gp

Gr

. RF

TR

Gs A

A

echo

位相シフトの変化量を生み出すための正・負のローブが同じ１対の傾斜磁場



１方向の流れを検出するために、１対のBPG

A

A

B

B Slice

① ②

Read C

C

D

D

③ ④

Phase E

E

F

F

⑤ ⑥



6回のencodeは、TOFに比べてTAが非常に長くなる

Slice Read Phase

1st Sequence + 0 0

2nd Sequence − 0 0

3rd Sequence 0 + 0

4th Sequence 0 − 0

5th Sequence 0 0 +

6th Sequence 0 0 −

Slice(R L) Read(A P) Phase(S I) Combine



4回のencodeで、4倍の撮像時間に抑える

Slice Read Phase

1st Sequence + − −

2nd Sequence − + −

3rd Sequence − − +

4th Sequence − − −

Slice

Read ０

Phase ０

1st Sequence 4th Sequence Slice方向の情報ー＝



TA短縮（6倍→4倍）

□ BPGは4回法 □ Parallel Imagingの併用 □ Partial Fourier □ RFの最適化

→PC法が臨床で利用しやすくなってきた



What is the

Velocity Encoding

?



□ VENC : velocity encoding〔cm/sec〕速度エンコーディング □ VENCは値が小さい程、傾斜磁場が強く印可される □ 傾斜磁場の強度を変える事により、目的血流の速さに対応



VENCを設定するとGxとTが決まる

BPG

BPG

t

T

Gx

印加時間

傾斜磁場強度

速い血流

=

信号量

VENC値:高い BPG面積:小さい

遅い血流

=

信号量

VENC値:低い BPG面積:大きい



PC-MRAの信号強度

Sa

Sb

Φ

S = Sa - Sb

= 2 S×sinΦ

S 0°

π /2

-π /2

±π sinΦを考えると

□ Sin (0) = 0 □ Sin (π /2) = 1 □ Sin (π ) = 0 □ Sin (-π /2) = -1

S

Φ

0°

90°

180°

-90°



Φ（角度）はV（流速）に比例する

流れる速度によってベクトルの向きSaが変わるので、Φも変わる。

Sa

Φ 0°

90°

-90°

±180° 0°

-90°

BPG

BPG

t

T

Gx

印加時間

傾斜磁場強度

BPGの GxとTを調整して

Vを0〜±πに割り当てる

±180°

Φ = Π = VENC値

Φ

速度が速いとVがマイナスになってしまう。

Φ

90°

Φ = Π /2 = VENC値(max)



VENC=125cm/secと設定すると効率が良い

VENC値： 125cm/sec

SI : 0

62.5cm/sec SI：100%

(max)

31.3cm/sec SI：70%

100cm/sec SI：70%

0°

90°

±180°

45° 135°

VENCは対象血管の推定最大流速の25%増しに設定する事が望ましいとされている. 決定版 MRI完全解説 . 秀潤社 . 著者：荒木力

対象血管が最大100cm/secで流れているとすると、



栓流

血流は様々な速度成分の集合体

実際には存在しない

層流

層流

層流

遅い層流

速い層流

理想的な流れ

層流

乱流

渦流

太い大動脈

乱流

分岐部、狭窄部

動脈瘤辺縁部、狭窄部



VENCの設定

PC-MRAを使いこなすには、あらかじめ目的とする血管の最大流速を推定して、VENCを設定する事が重要

0°

90°

±180°

45° 135°



Parameters of

Phase contrast

method

34



□ VENC □ FA

□ Direction

3D PC-MRA

Inhance 3D Velocity



VENC

10cm/sec 40cm/sec 70cm/sec 100cm/sec



FA

FA 5deg FA 15deg FA 25deg FA 30deg

VENC 10cm/sec



FA

FA 5deg FA 15deg FA 25deg FA 30deg

VENC 60cm/sec



Direction Ax Cor Sag

1mm isovoxel(ZIP2) VENC : 60cm/sec



3D-Phase Contrast-MRAの要点

□ Bipolar Gradientを使用

□ BPGは静止部に対して、印可方向の血管に位相シフト（位相ズレ）を生じさせる

□ 位相シフト量は、BPGの強さ血流速度に依存

□ Vencの設定により、流速に対応した血管描出が可能

□ 流速の評価、流れの方向も評価可能



長所と短所

長所 ○目的とする血管の描出 ○流速、方向の定量 ○断面に平行に流れる血流も描出可 ○空間分解能が高い ○強度画像と位相画像が得られる ○バックグランンド抑制が高い

短所 ●撮像時間が長い ●患者の動きに影響を受けやすい ●血管描出能がVENCに依存する ●乱流などの影響を受けやすい ●目的以外の血管も描出される



Agenda

42

☑ Phase Contrast？

☑ PC法の原理

☑ PC法のパラメーター

位相shift

VENC , BPG

VENC , FA , Direction



参考資料

○ MR Angiography(MRA)、土橋俊男 , 日本放射線技術学会雑誌2003,9(59)

○ 決定版 MRI完全解説 . 秀潤社 . ：荒木力

○ 心から納得・理解できる MRI原理とMRS 医療科学社、今西好正

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