「今からでも大丈夫シリーズ」 MR画像のコントラストを理...

「今からでも大丈夫シリーズ」

聖マリアンナ医科大学付属研究所

ブレスト＆イメージング先端医療センター付属クリニック

馬野 清次

第43回神奈川MRI技術研究会 令和元年11月8日

MR画像のコントラストを理解するT1W T2W IR…

コントラストの基本的な考え方

臨床における画像コントラスト

コントラストに影響を与える要因

外因的

磁場強度

磁場均一性

装置特性（ ハード・ソフト ）

撮像手法

撮像パラメータ（ TR・TE・TI・FA ）

etc…

内因的

プロトン密度

緩和時間（ T1・T2 ）

プロトンの動き（ 血流・灌流・拡散 ）

化学シフト

交差緩和

etc…

S ∝ N（H）（１- e-TR/T１）（e-TE/T2）

PD T1 T2

PDWI T1WI T2WI

Spin Echo

（１- 2e-TI/T１ ）

〔sinα / （1- cosα e-TR/T１）〕

＊T2 → T2*

GRE

IR

（FAの要素）

S ∝ N（H）（１- e-TR/T１）（e-TE/T2）

（IRの要素）

T2＊WI

FLAIR

TR

T2W

S ∝ N（H）（１- e-TR/T１）（e-TE/T2）

TE

long TR ・ long TE

TR

PDWTE

S ∝ N（H）（１- e-TR/T１）（e-TE/T2）

long TR ・ short TE

TR

T1WTE

S ∝ N（H）（１- e-TR/T１）（e-TE/T2）

short TR ・ short TE

TR

？TE

S ∝ N（H）（１- e-TR/T１）（e-TE/T2）

short TR ・ long TE

90 180 -90

echo

TE 100(ms)

TR(ms) 500 1000 2000 3000

T1W

T2W

PDW

TR l o n g

TEl o

n g

L o n

g

L o n g

T1：277T2：33

T1：2033T2：111

T1：779T2：75

T1：1348T2：64

T1：4092T2：2047

水

油

A

Ｂ C

TR(ms)

マルチエコー法にて撮像

500 1000 1500 2000 3000

25

50

75

100TE(ms)

0

400

800

1200

1600

25 50 75 100

油 水 A B C

0

400

800

1200

1600

25 50 75 100

油 水 A B C

Intensity

T1W PDW T2W

TR：3000msTR：500ms

TE（ms）

180

90

180echo

TI

Inversion Recovery

Fat

Water

STIR FLAIR

Fat

Water

Inversion Recovery

TR:3000msTE:50msTI:180ms

TR:10000msTE:120msTI:2700ms

TR:4000msTE:100ms

Inversion Recovery

T1T2

23441

40802047

TRTETI (ms)

300050

180

10000120

2700

(ms)

4000100

472462

SE GRE

フリップアングル 90° ＜90°

再収束パルス 有 無

磁化率効果 小 大

ＴＲ・ＴＥ 長 短

血管内信号 低 高

S / N 高 低

Gradient Echo

Gradient EchoT2*W T1W

TR 大 小

TE 大 小

FA 小 大

T2*WI逆位相同位相

3DT1W FS SSFP

TR 500 110 4.8 4.0

TE 18 2.3、4.6 2.4 2.0

FA 20 60 10 70

MS TR FID・SE・STE

コントラストの基本的な考え方

臨床における画像コントラスト

頸管上皮

頸部間質

外層筋層

Junctional zone子宮内膜

T2WI

0.1

0.060.07

0.09

0.08

0.05

water

oil

T1 T2

○ 3962 501

○ 1429 78

○ 1216 54

SPIO 0.1mmol/l 1046 58

SPIO 0.09mmol/l 1185 68

SPIO 0.08mmol/l 1323 78

SPIO 0.07mmol/l 1484 91

SPIO 0.06mmol/l 1552 101

SPIO 0.05mmol/l 1637 111

Water 4090 2046

oil 239 39

TR:3000-5000ms TE：80-120ms TSE factor：7-19

TE：100ms TSE factor：15

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0

100

200

300

400

500

600

700

Intensity CR0.1 0.08 CR

3000 50004000

TR

ms

TR

TE：100ms TSE factor：15

3000 4000 5000

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0.18

0

100

200

300

400

500

600

700

800

Intensity CR0.1 0.08 CR

80 100 120

TE

TR:4000ms TSE factor：15

ms

80 100 120

TE

TR:4000ms TSE factor：15

TR:4000ms TE：100ms

Intensity CR0.1 0.08 CR

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0

100

200

300

400

500

600

700

7 9 11 13 15 17 19

TSE factor

7（ES:25ms） 11（ES:16ms） 15（ES:13ms） 19（ES:11ms）

TSE factor

TR:4000ms TE：100ms

Intensity CR0.1 0.08 CR

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0

100

200

300

400

500

600

700

Linear（ES:12.5） Asymmetric（ES:12.5）Asymmetric（ES:7）

TR:4000ms TE：100ms TSE factor：15

K-order

Linear（ES:12.5） Asymmetric（ES:12.5） Asymmetric（ES:7）

TR:4000ms TE：100ms TSE factor：15

K-order

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0

100

200

300

400

500

600

700

800

Intensity CR0.1 0.08 CR

160 100

Refocusing angle

TR:4000ms TE：100ms TSE factor：15

160 100

Refocusing angle

TR:4000ms TE：100ms TSE factor：15

T1WI

ダイナミックＭＲＩにおいては造影剤静注後1－2分後の早期相の撮像が推奨される。乳がんは比較的血流に富む腫瘍で、造影剤静注後1－2分後にもっとも強い増強効果を示す。一方、乳腺組織は漸増性の増強効果を示す。このため、静注後1－2分後の早期相で腫瘍と乳腺組織間のコントラストは最大となり、腫瘍はもっとも良好に描出される。さらに遅い時相 (静注後2－3分後以降)でも描出されるが、腫瘍の増強効果が減弱したり、乳腺組織の増強効果が強くなってきたりするためコントラストは低下することが多く、腫瘍の辺縁や内部構造の評価が困難になったり、腫瘍を見逃したりする危険性が高くなる〔1-3〕。

ダイナミックＭＲＩの空間分解能については、大きさ5 mmの病変の検出が必要であり、撮像画像のvoxel の大きさはxyz方向全てで2.5mm以下が望ましいとされている〔1〕。スライス面内分解能については１X1mm以下が推奨される〔1,2〕。スライス厚については、ACRは 3 mm以下、EUSOBIは2.5 mm以下を推奨している〔1,2〕。3D-GREでは1-2mmのスライス厚の画像の撮像が可能であり、推奨される。3D－GREは撮像に時間がかかるのが難点であったが、TRの短い高速型の開発により撮像時間を大幅に短縮することが可能になり、パラレルイメージングを併用することで、両側乳房に対して高い空間分解能を保ちながら、撮像時間1-2分の時間分解能の撮像ができるようになっている。コントラストの向上のため脂肪抑制法の併用が勧められる。

高速型3D－GRE TR 5－10 / TE minimum－in phase / フリップ角 10－20°脂肪抑制ありslice厚 1-2 mm 撮像時間1－3分目的に合わせてFOV、断面を設定（例：病変を疑う部位の詳細画像）

乳がん発症ハイリスクグループに対する乳房ＭＲＩスクリーニングに関するガイドライン ver.1.2

日本乳癌検診学会

撮像時間

空間分解能

撮像条件

T1W FS Gd T1W FS Gd

2015.08 2018.04

DWI T2WI

Dy

2015.08

T2WI

DWI

Dy

2015.08 2018.04

〔 T1値：1.5T 〕

White matter ： 780

Breast ： 500

Fat ： 252

1313

238(oil)810

593 471

380

281207

〔 3D TFE 〕

TR : 5.2ms

TE : 2.4ms

TA : 10°

撮像条件

TR・TE・FA

TR TE FA

TR TE FA

T1コントラスト ：

SNR ：

撮像条件

10

5

0

0.2

0.1

0

0.2

0.1

0

10

5

0

FA（TR/TE：5.2/2.4）TR/TE （FA10）

○：SNR○：CR○：CNR

4.2/1.8 5.2/2.4 6.3/2.9 7.5/3.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0

TR・TE・FA

*BW変化有

TE

1.2 2.3 3.5

4.6 5.8 6.9

5.0 7.5 10.0

12.5 15.0 17.5

TR/TE：5.0/2.3ms

FA

TR/TE：5.0/2.3ms FA：10°

10 15 20

25 30 35

TFE factor

0:56 0:48 0:44

0:42 0:40 0:39

まとめ

コントラストの基本的な考え方

・ SE：シミュレーション・ファントムスキャン

・ IR、GRE

臨床における画像コントラスト

・ T2WI：子宮

・ T1WI：乳腺造影