第25回関西GyroMeeting 心臓大血管の撮像に必要 …kansaigyro.web.fc2.com/lecture25/basic25_mochizuki.pdfCINE Perfusion WHCA LGE T2W BB mapping(T1,T2,T2*) 組織性状(浮腫・炎症)

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

7

FFE

k=0

TFE

k=0

TFEはshot化されている


連続してデータ収集

TFE

FFE

休憩しながらデータ収集も可能


Turbo Field Echo有用性

9

k=0 k=0

Shot Shot Shot Shot

同期撮像が可能

Turbo Field Echo有用性

10

TR

TR TR

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

12

RF pulse

Mz

RF times

Short TR(TR<100ms)

13

Mz

RF times


Short TR(TR<100ms)

14

Mz

RF times

RF pulse


Short TR(TR<100ms)残留横磁化がある

15

Mz

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

17

RF

Gz

Gy

Gx

Signal

α° α° α°

FID FID FID

Gradient Spoiling

SE

Gradient spoilingのみ使用。no

Gradient spoilingのみ使用。

T2*WMyelography


no

19

T1

RF

Gz

Gy

Gx

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。

T1


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

21

RF

Gz

Gy

Gx

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

5

10

15

20

25

30

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

stea

dy

sta

te s

ign

al

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

RF

Gx

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

R R

Non-selective180°pulse

R R


Slice selective180°pulse


R R



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)


R R



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

BB

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

TI

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

Resp

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

REST

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

FAT

Saturate Delay

SPAIRInversion Delay

SaturatePulse

SPAIR

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

0

心筋のNull point

R波

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°

180°

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°

180°

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)

Gate

Retrospective

同期の手法Cardiac synchronization


R R R

R波のピークを用いて、データ収集開始点を決定する。

TFE




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

R R

Trigger設定Cardiac synchronization

Trigger delay ： shortest ≒収縮期

TFE factor

=

R R

triggerdelay

Data acquisition


Trigger delay ： longest ≒拡張期

TFE factor

=


R R

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

R R

Rest period of RCA

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


Gate

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。

R R R

FFE

Gatedelay Gate Width

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

R

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。

R R R

FFE/TFE



Retrospective

Gate

“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

Documents

第25回関西GyroMeeting 心臓 大血管の撮像に 必要 …kansaigyro.web.fc2.com/lecture25/basic25_mochizuki.pdfCINE Perfusion WHCA LGE T2W BB mapping(T1,T2,T2*) 組織性状(浮腫・炎症)

第25回関西GyroMeeting 心臓大血管の撮像に必要 …kansaigyro.web.fc2.com/lecture25/basic25_mochizuki.pdfCINE Perfusion WHCA LGE T2W BB mapping(T1,T2,T2*) 組織性状(浮腫・炎症)