第16回関西Gyro Meeting

Philips Electronics Japan

MR Application Specialist

Tomohiro Mochizuki

Principle of MRI

スキャン方法に関するパラメーター

Spin Echo法のパラメーター

Fast Field Echo法のパラメーター

アーチファクトに関わるパラメーター

ＤＷＩのパラメーター

4

Scan mode

2D

3D

M2D

MS

SE

IR

MIX

FFE

technique

5

1sliceのみ

Scan mode

2D

Volume励起

スライス間の連続性に優れる

3D

X

Y

RF

Z

Y

X

Z

6

シーケンシャル法

Scan mode

M2D

マルチスライス法 MS

1slice

TR

5slice

dead time

1slice

TR

5slice

7

SE

IR

MIX

FFE

technique

SE

technique

RF

Gz

Gy

Gx

Signal

90° 180°

90° 180°

Spin echo法

IR

technique

RF

Gz

Gy

Gx

Signal

90° 180°

90° 180° 180° 180°

Inversion Recovery法 (FLAIRやSTIRに使用)

10

FFE

technique

10

RF

Gz

Gy

Gx

Signal

α° α°

TR Fast Field Echo法 (Gradient echo法)

12

TE

TR

shortest

user defined

shortest

user defined

range (R2より)

A

B

TE

A

B

TR

縦磁化 横磁化

TR TE

T1W

T2W

PDW

Short

Long

Long

Short

Short

Long

TR TE

400～700

1000～6000

3000～6000

8～15

10～30

80～140

(msec)

(msec)

14

TE

TR

shortest

user defined

shortest

user defined

range (R2より)

TR

TE

15

TE

shortest

user defined

装置の取り得る最短値

ユーザーの任意設定

16

TR

shortest

user defined

装置の取り得る最短値

ユーザーの任意設定

range (R2より)

MS法において使用

上限値と下限値を設定

TR = 4000

Slice 1

Slice 4

Slice 5

TR = 3685

Slice 1

Slice 2

Slice 3

Slice 4

Slice 5

Slice 2

Slice 3

余りの時間

余りの時間を短縮します

TR=4000

TR=shortest

TR=shortest

TR = 3685

Slice 1

Slice 2

Slice 3

Slice 4

Slice 5

TR = 1988

Slice 1

Slice 2

Slice 3

Slice 4

Slice 5

TR = 3600

Slice 1

Slice 2

Slice 3

Slice 4

Slice 5

TR = 1988

Slice 1

Slice 2

Slice 3

Slice 4

Slice 5User definedで 入力します

User defined→コントラストは心配ないが、

時間が延びることがある。

Shortest→時間の延長は抑えられるが、

コントラストに注意が必要。

Range→設定した範囲の中で時間が最短に

なるTRを選択してくれる。

21

①TSE factor

②profile order

③startup echoes

④ultrashort

⑤Refocusing control

22

①TSE factor

②profile order

23

①TSE factor

②profile order

TR TSE factor(ETL)

励起パルス毎に収集するプロファイル数。

k-spaceのプロファイルが収集される順序。

①TSE factor

TR TSE factor(ETL)

励起パルス毎に収集するプロファイル数。

・撮像時間

・MT効果

・SAR

・echo space

・ブラーリング

【TSE factorの影響】

①TSE factor

TR TSE factor(ETL)

励起パルス毎に収集するプロファイル数。

・撮像時間

【TSE factorの影響】

TSE factorが多くなるほど撮像時間は短縮

①TSE factor

TR TSE factor(ETL)

励起パルス毎に収集するプロファイル数。

・MT効果

【TSE factorの影響】

自由水のプロトン

180°パルス 脂肪

巨大分子に結合しているプロトン

影響を受けず、 相対的に信号上昇

巨大分子に結合しているプロトンが飽和し、信号低下

自由水のプロトンが交換され、自由水のプロトンの信号も低下

MT交換

軟部組織のコントラスト低下の大きな要因

TSE factor(ETL)：7 TSE factor(ETL)：15

Echo space：12.5 Echo space：12.5

MTC

TSE factorが少ない方がMT効果による

コントラスト低下は少ない

SE TSE

TSE factorが少ない方がMT効果による

コントラスト低下は少ない

①TSE factor

TR TSE factor(ETL)

励起パルス毎に収集するプロファイル数。

・SAR

【TSE factorの影響】

①TSE factor

TR TSE factor(ETL)

励起パルス毎に収集するプロファイル数。

・SAR∝Duty cycle・f02・B1

2・r2

磁場強度の二乗に比例

フリップ角の二乗に比例

一定時間内のRFパルスの数に比例

TRの延長や

Packageの増加

【TSE factorの影響】

①TSE factor

TR TSE factor(ETL)

励起パルス毎に収集するプロファイル数。

・echo space

・ブラーリング

【TSE factorの影響】

Profile orderとの関連

②profile order

linear

centric order。

sequential order。

asymmetric (R2より)

Echo space を任意に入力。

low-high

②profile order

low-high

k=0

10 20 30 40 50 60 70

20 30 40 50 60 70

・TSE factor(ETL)の最初が

TEとなる

・TEの値がEcho spaceと

なる

10ms 20ms 30ms 40ms 50ms 60ms 70ms

Echo space = 10ms 設定TE:10

ｋ＝０

90°

180°

Blurring 後半部EchoのT2減衰（信号低下）による信号差から来るボケ

②profile order

low-high Blurringに注意が必要

②profile order

low-high Blurringに注意が必要

TSE factorは5までに抑える

90°

180° TSE factor=7

TSE factor=3

90°

180°

②profile order

linear

・TSE factor(ETL)の中心が

TEとなる

・TSE factor(ETL)と設定TE

によりEcho spaceが自動的

に決まる 20

40

60

80

100

120

140

k=0

20ms 40ms 60ms 80ms 100ms 120ms 140ms

Echo space = 20ms 設定TE:80

②profile order

Asymmetric (R2より)

k=0

・TSE factor(ETL)のどこでも

TEとなる

・任意のEcho spaceを入力

可能

14.5ms 29ms 43.5ms 58ms 72.5ms 87ms 101.5ms

Echo space = 14.5ms 設定TE:80

TSE factor (ETL)： 9 Echo Space ： 9.2

TSE factor(ETL) ： 9 Echo Space ： 22

TSE factor(ETL)：7 TSE factor(ETL)：7

Echo space：12.5 Echo space：25

J-coupling

Echo spaceが短いとJ-couplingが阻害され、T2コントラストが低下

Echo space 12.2 Echo space 8.5 Echo space 22

Echo spaceが短いとmotionアーチファクトは抑えられる

③startup echoes

各励起パルスの後に入るダミーパルス

TEeff

TEeff

Echo Spaceを 小さくするには？

③startup echoes

Echo spaceを狭くするため

Start up echoをいれる

TEeff

TEeff

Echo Spaceが 小さくなる！

③startup echoes

④ultrashort

・TSEにおいて180度RFパルスの照射時間を短縮する技術。

・これによりEcho spaceを縮めることができる。

④ultrashort

90°

RF

TE：40 , TSEfactor：8

④ultrashort

90°

RF

RF

90°

TE：40 , TSEfactor：8

④ultrashort

ultrashort

90°

RF

RF

90°

TE：40 , TSEfactor：8

④ultrashort

ultrashort

通常

t t

ultrashort ④ultrashort

51

⑤Refocusing control

52

⑤Refocusing control

・MT効果の低減

・水信号の低下

・ SARの低減

・Flow voidの増加

Refocusing pulse

Refocusing pulseの角度を任意に設定。

RF pulse + Echo

（a）Refocusing control angle=default

90°

180° 160° 160° 160° 160° 160° 160° 160°

RF pulse + Echo

（b）1.5TのRefocusing control angle （設定値が60°の場合）

90°

120° 60° 60° 60° 60° 60° 60° 60°

RF pulse + Echo

（c） 3.0TのRefocusing control angle （設定値が60°の場合）

90°

60° 60° 60° 60°

⑤Refocusing control

100° 120° 140° 160°

MT効果低減

⑤Refocusing control

RA160

RA120

RA140

RA100

Refocusing angleが小さいほど水信号は低下

Refocusing control=no

Refocusing angle = 110

SAR：3.3 SAR：1.0

Refocusing angleが小さいほどSARは低減

3D TSE RA40 3D TSE RA160

Refocusing angleは、小さいほどBlack blood効果が得られる

RA160 RA120

Refocusing angleが小さいほどFlow voidが増加

T2FS_TRA T2 TSE

MS

SE

TSE

13

Linear

100

90

yes

130

shortest

maximum

Contrast

Scan mode

technique

Fast Imaging mode

TSE factor

profile order

TE （ms） Flip angle

Refocusing control

angle

TR （ms） Water fat shift

少ないTSE factorと、Refocusing angleの設定により、

MT効果低減によるコントラストの向上。 【狙い】

T2FS_TRA T1 TSE

MS

SE

TSE

3

low_high

10

90

500

maximum

Contrast

Scan mode

technique

Fast Imaging mode

TSE factor

profile order

TE （ms） Flip angle

TR （ms） Water fat shift

・ブラーリングを避けるため、少ないTSE factorの設定。

【狙い】

T2FS_TRA T2 TSE tra

MS

SE

TSE

32

linear

yes

yes

120

90

no

shortest

maximum

Contrast

Scan mode

technique

Fast Imaging mode

TSE factor

profile order

DRIVE

ultrashort

TE （ms） Flip angle

Refocusing control

TR （ms） Water fat shift

・Echo spaceを縮めるために多いTSE factorを設定。

・flow voidを極力避けるためにRefocusing controlは

設定しない。 【狙い】

63

TE

Flip angle

TR

64

RF pulse

Mz

RF times

Short TR

65

RF pulse

Mz

RF times

Short TR

66

RF pulse

Mz

RF times

Short TR

67

Mz

RF times

Long TR Mz

Short TR

Long TR

Short TR

68

T1W

MS-FFE

T2*

MS-FFE

TR 大

100-250

大

300-800

TE 小

1-15

大

9-30

FA 大

60-90

小

15-30

LongTR(TR>100) 主にMS法

69

T1W

T1-FFE

T2*

3D-FFE

TR 大

10-80

大

20-100

TE 小

2-10

大

9-30

FA 小

10-50

小

10-40

ShortTR(TR<100) 主に3D法

70

Contrast enhancement

no

T1

T2

balanced

残留横磁化の影響を考慮。

71

Mz

RF times

RF pulse Short TR

残留横磁化がある

72

Mz

RF times

RF pulse 残留横磁化がある Short TR

73

Mz

RF times

RF pulse Short TR

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

Contrast enhancement

no Gradient spoilingのみ使用。

74

RF

Gz

Gy

Gx

Signal

α° α° α°

FID FID FID

Gradient

Spoiling

SE

T2*W

Dual Echo

Myelography

Contrast enhancement

no Gradient spoilingのみ使用。

76

Contrast enhancement

T1 特にShort TRの際にRF spoiling+Gradient spoilingで

残留横磁化をスポイルする。

RF

Gz

Gy

Gx

Signal

α° α° α°

Gradient

Spoiling

RF Spoiling

FID FID FID

CE-MRA、Inflow-MRA

Gd, EOB Dynamic

T1W

Venous Bold

Contrast enhancement

T1 特にShort TRの際にRF spoiling+Gradient spoilingで

残留横磁化をスポイルする。

3D/FFE/Wats

3D/T1FFE/Wats

軟骨と関節液両方を高信号に描出。

軟骨のみ高信号に描出。

TR/TE/FA ： 20/7.8/50

TR/TE/FA ： 20/7.8/25

Contrast enhancement

balanced 特にspoilingを行わず、FID,SE,STEを収集。

79

RF

Gz

Gy

Gx

Signal

α° -α° α°

FID FID FID

SE SE

STE

Non-Contrast MRA

IAC

MRCPA

WHCA

Contrast enhancement

balanced 特にspoilingを行わず、FID,SE,STEを収集。

MS

FFE

no

2

out-phase

2.3

in-phase

4.61

75

shortest

0.37

Contrast

Scan mode

technique

contrast enhancement

Echoes

TE first :

（ms） second :

（ms） Flip angle

TR （ms） Water fat shift

DUAL FFE BH

・MS法でTRが長いため、contrast enhancementはno。

・T1Wコントラスト向上のためFAは大きく設定。 【狙い】

T2FS_TRA

MS

FFE

no

In-phase

18.42

20

shortest

2.000

Contrast

Scan mode

technique

contrast enhancement

TE

（ms） Flip angle

TR

Water fat shift

T2 FFE

・MS法でTRが長いため、contrast enhancementはno。

・T2*Wコントラスト向上のためFAは小さく、TEは長く設定。 【狙い】

T2FS_TRA T1 3D FFE

3D

FFE

T1

in-phase

4.6

25

22

1.000

Contrast

Scan mode

technique

Contrast enhancement

TE

（ms） Flip angle

TR （ms） Water fat shift

・3D法でTRが短いため、contrast enhancementはT1。

・T1Wコントラスト向上のためFAはS/Nが保たれる範囲で大きく設定。 【狙い】

84

Fast Imaging mode

85

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

87

k=0 k=0

Shot Shot Shot Shot

同期撮像が可能

88

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

89

TFE factor

shot interval

TFE prepulse

TFE factor

TR

TFE factor

各ショットで収集される位相エンコード数。

TFEはTRが短いため、FAが小さく、

T1Wコントラストがつきづらい

Shot

4.6

4.6

4.6

4.6

4.6

4.6

4.6

k=0 K-space

91

TR

TI or TS delay

Shot interval

TFE prepulse イメージコントラストの向上のために打たれるプリパルス。

Shot interval 同じスライスあるいはボリューム内に打たれる各ショットの

間隔。

TFE prepulse イメージコントラストの向上のために打たれるプリパルス。

Saturate

Invert 180°

120°

93

T1FFE T1TFE + saturate T1TFE + invert

TFE prepulse イメージコントラストの向上のために打たれるプリパルス。

・TRが短い

・FAが小さい

・shot間隔が空く

T1Wコントラストが

つきづらい

TFE prepulse イメージコントラストの向上のために打たれるプリパルス。

腹部T1W呼吸同期設定

・TRが短い

・FAが小さい

・shot間隔が空く

T1Wコントラストが

つきづらい

TFE prepulse イメージコントラストの向上のために打たれるプリパルス。

腹部T1W呼吸同期設定

プリパルス使用によりコントラスト向上。

300 500 700 900 100

TFE prepulse イメージコントラストの向上のために打たれるプリパルス。

腹部T1W呼吸同期設定 Delay timeによるコントラスト変化。

97

TR

TI or TS delay

Shot interval

Shot interval 同じスライスあるいはボリューム内に打たれる各ショットの

間隔。

・縦磁化回復の変化によるコントラストへの影響

・inflow効果

1000ms 2000ms 3000ms

Shot interval 同じスライスあるいはボリューム内に打たれる各ショットの

間隔。

inflow効果による描出能の変化

T2FS_TRA

3D

FFE

T1

TFE

multishot

260

2800

Linear

Y

In-phase 4.6

10

shortest

Invert

1100

Contrast

Scan mode

technique

Contrast enhancement

Fast Imaging Mode

Shot mode

TFE factor

shot interval

profile order

turbo direction

TE

Flip angle

TR

TFE prepulse

delay

3D T1 TFE

・T1Wコントラスト向上のためprepulseを使用。

・shot intervalの確保でS/Nも維持。 【狙い】

B-Trance

3D

FFE

balanced

TFE

64

shortest

linear

Shortest (4.2)

85

Shortest (8.5)

ProSet

invert

yes

1200

Contrast

Scan mode

technique

Contrast enhancement

Fast Imaging mode

TFE factor

shot interval

profile order

TE （ms） Flip angle

TR （ms） Fat suppression

TFE prepulse

slice selection

delay

・スライス選択のprepulseで背景信号の抑制と

inflow利用。 【狙い】

T2FS_TRA

3D

FFE

balanced

TFE

multi shot

40

2000

low_high

radial

shortest

80

shortest

minimum

fat sup.

120

Contrast

Scan mode

technique

Contrast enhancement

Fast Imaging mode

shot mode

TFE factor

shot interval

profile order

turbo direction

TE （ms） Flip angle

TR （ms） Water fat shift

SAPIR

inversion delay （,ms）

B TFE MRV

103

Water-fat shift

Shim

Water-fat shift 水信号に対する脂肪信号のずれをピクセル数で調整。

WFS(pixels)＝ 水と脂肪の周波数の差（3.4ppm）

BW（Hz/pixel）

217.3Hz（1.5T） 脂肪が低い周波数方向にズレる

脂肪

水

周波数方向

無信号

Metal Artifact

BW : 199.6Hz (WFS 1.075)

BW : 445.2Hz (WFS 0.500)

Water-fat shift 水信号に対する脂肪信号のずれをピクセル数で調整。

WFS(pixels)＝ 水と脂肪の周波数の差（3.4ppm）

BW（Hz/pixel）

Water-fat shift

106

水信号に対する脂肪信号のずれをピクセル数で調整。

S/N比を重視する場合に選択。信号のずれは大きい 。

S/N比は低いが、信号のずれを最小限に抑える。

メタルやモーションアーチファクトを最小限に抑える。

User defined : 自由に設定

Minimum

Maximum

User defined

Shim

default

auto

volume

Shim

auto

Stackを表すボリューム全体でshimmingが行われる。

Multi stack の場合は、各stackに対して

個別にauto shimmingを適用。

→SpineのTRA撮像で、スキャン前の

プリパレーションが長いのはこのため！！

Stack範囲全体でshimming

Shim

Default

水抑制法または脂肪抑制法（SPIR、SPAIR、ProSet）および

balanced FFE/TFEの際にauto shimmingを自動的に実行。

他の種類のスキャンでは、shimmingは行わない。

→SpineのTRA撮像で、脂肪抑制やbalanced FFE/TFE

でなければ shimmingを行わないため、

スキャン前のプリパレーションの短縮が可能。

（※リリースにより若干の違いあり）

stack数とは関係なく、ユーザーが設定したボリューム領域でshimmingを行う。

Volume shimが有効な撮像シーケンス

・Fat suppression（SPIR,SPAIR,Proset） ・Balancedシーケンス

・T2*W etc…

Volume Shim範囲

volume

Shim

112

DWI mode

gradient overplus

direction

nr of b-factors

b-factor order

max b-factor

average high b

水素原子の緩和の差を画像化

水分子の微小な拡散の差を画像化

T2W T1W FLAIR

DWI

＞

正常細胞 浮腫細胞

114

gradient overplus

115

gradient overplus

適切な拡散が得られるように、傾斜磁場システムで可能な最大の振幅とスリューレートを使用。

TEの短縮により、SNRが向上。

b=0および等方拡散強調イメージ（b1000I等）のみが作成

される。

ＭＰＧ

神経と平行に

ＭＰＧをかけると

神経と垂直に

ＭＰＧをかけると

拡散↑ 信号↓ 拡散↓ 信号↑

ＭＰＧ

拡散↓

ＭＰＧ

slice

phase

measurement

Ｐ

３

等方性

（isotropic）

Ｍ Ｓ ＋ ＋

RF

M

P

S

MPG MPG

S

P

M

90ｰ 180ｰ echo

MPG MPG

MPG MPG

Gradient overplus no

S

P

M

S

P

M

S

P

M

S

P

M

S

P

M

S

P

M

３軸の合成ベクトルでＭＰＧを印加する

ＴＥの短縮

Gradient overplus yes

120

direction

121

direction

M

周波数方向に印加

MPGが印加される方向を選択。

P

位相方向に印加

S

スライス方向に印加

122

direction MPGが印加される方向を選択。

神経走行に直行する一方向のみを選択することで

Neurographyとして利用。

ＭＰＧ

拡散↓ 信号↑ 拡散↓ P方向にのみMPGを印加

123

nr of b-factors

b-factor order

max b-factor

124

nr of b-factors

b-factor order

max b-factor

選択した最大b値まで、昇順に等間隔にb値を選択。

最大b値の決定。

ascending

ユーザーの任意設定。

user defined

使用するb値の数。

125

average high b

126

average high b

高いb-factorでの加算回数を増やす。

ｂ値の設定に伴うＳＮＲ低下を

加算回数を増やしてカバーする！

ｂ値↑ ＳＮＲ↓

ｂ＝０ 加算回数通り

ｂ＝５００以上 加算回数×２回加算

ｂ＝１０００以上 加算回数×３回加算

Average high b = yes にすると

Principle of MRI

スキャン方法に関するパラメーター

Spin Echo法のパラメーター

Fast Field Echo法のパラメーター

アーチファクトに関わるパラメーター

ＤＷＩのパラメーター

Thank you for your attention!!