Yu Ueda
Philips Electronics Japan IS Business Group
MR Application Specialist
第23回関西Gyromeeting
Today’ｓ Topics
FFEの原理
T2*WIとm-FFE
Today’ｓ Topics
FFEの原理
T2*WIとm-FFE
Spin echo (SE) Gx RF Gz Gy 90 Refocusing pulseを用いる 180 SE信号（2つのRFパルスで生成）
Fast field echo (FFE) Gx RF Gz Gy α Refocusing pulseを使用しない FID信号（1つのRFパルスで生成）
①撮像時間の短縮
②局所磁場の不均一
①撮像時間の短縮
②局所磁場の不均一
90° 180° 90° 180° α° α° α° TR TR SE FFE TRが短縮できる 撮像時間短縮 撮像時間 = TR × 位相エンコード × NSA ①撮像時間短縮
①撮像時間短縮
T1W（Dual Echo) T1W Wats
①撮像時間の短縮
②局所磁場の不均一
外部磁場の不均一に弱い 外部磁場の不均一に鋭敏 磁化率アーチファクト T2* Bold venography Perfusion Functional MRI 鉄沈着 : 短所 長所 ②局所磁場の不均一
SEとFFEの違い
T2WI (SE) T2*WI (FFE)
T2 decay (SE信号) T2* decay (FID信号)
SE FFE
FFEではどのようにエコーを 再収束させているか？
RF Gz Gy Gx Signal θ α° FFEの横磁化の挙動
RF Gz Gy Gx Signal θ α° ＋ － faster slower FFEの横磁化の挙動
RF Gz Gy Gx Signal θ α° ＋ － faster slower FFEの横磁化の挙動
RF Gz Gy Gx Signal θ α° ＋ － faster slower FFEの横磁化の挙動
RF Gz Gy Gx Signal θ α° ＋ － faster slower FFEの横磁化の挙動
RF Gz Gy Gx Signal θ α° ＋ － faster slower FFEの横磁化の挙動
RF Gz Gy Gx Signal θ α° ＋ － faster slower FFEの横磁化の挙動
RF Gz Gy Gx Signal θ α° ＋ － faster slower FFEの横磁化の挙動
RF Gz Gy Gx Signal θ α° ＋ － faster slower FFEの横磁化の挙動
RF Gz Gy Gx Signal θ α° ＋ － faster slower FFEの横磁化の挙動
RF Gz Gy Gx Signal θ α° ＋ － faster slower FFEの横磁化の挙動
RF Gz Gy Gx Signal θ α° ＋ － faster slower FFEの横磁化の挙動
RF Gz Gy Gx Signal θ α° ＋ － faster slower FFEの横磁化の挙動
RF Gz Gy Gx Signal θ α° ＋ － faster slower FFEの横磁化の挙動
RF Gz Gy Gx Signal θ α° 傾斜磁場を反転させる ことにより位相をそろえる FFEの横磁化の挙動
なぜ部分フリップ角（α°）を 用いるのか？
TRが短いため、90°RFパルスでは信号強度が 最大にならないため
TRとFlip angleの関係 α＝90° 長いTR α α α α α α α α 縦磁化 回復 α＝90° 短いTR 縦磁化 減少
TRとFlip angleの関係 α＝90° 長いTR α α α α α α α α 縦磁化 回復 α＜90° 短いTR 縦磁化 回復
TRとFlip angleの関係 COSα ＝ exp T1 －TR 組織の信号強度を最も強くするαは、 組織固有のT1値とTRによって決定される。 α α α α α＜90° 短いTR 縦磁化 回復
Ernst角 90 120 150 180 0 30 60 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.0 TR/T =0.1 TR/T =0.2 TR/T =0.9 I I I flip angle Relative signal strength 長いTR 縦磁化が十分回復 α＝90で信号大 短いTR 縦磁化の回復小 α＝30で信号大 COSα ＝ exp T1 －TR
フィールドエコー法 非定常状態 残留横磁化は0 定常状態 残留横磁化が残る （縦磁化が全て回復しないため） TR < 100 Short TR 100 < TR LongTR FFE FFEのコントラストのコントラスト
フィールドエコー法 非定常状態 残留横磁化は0 定常状態 残留横磁化が残る TR < 100 Short TR 100 < TR LongTR FFE FFEのコントラストのコントラスト
Long TR
37
RF pulse
Mz
Long TR
RF pulse
38
Mz
Long TR
RF pulse
39
Mz
Long TR
RF pulse
40
Mz
Long TR
RF pulse
41
Mz
Long TR
42
Mz
Long TR
43
Mz
Long TR
44
Mz
Long TR
45
Mz
Long TR
RF pulse
46
Mz
Long TR
RF pulse
47
Mz
Long TR
RF pulse
48
Mz
Long TR
RF pulse
49
Mz
Long TR
RF pulse
50
Mz
Long TR
51
Mz
Long TR
52
Mz
Long TR
53
Mz
Long TR
54
Mz
Long TR
55
Mz
RF times
Long TR 56 T1W FFE T2*W FFE TR 大 100-250 大 300-800 TE 小 1-15 大 9-30 FA 大 60-90 小 15-30 Long TR(TR>100)→主にMS法
Long TR (TR=500ms)
short TE ： 4.6 ms
FA：10 FA：30 FA：50
FA：70 FA：90 FAを大きくすると
TEを延長、FAを小さくすると T2*コントラストが強くなる
Long TR (TR=500ms)
FA：10 FA：30 FA：50
FA：70 FA：90
フィールドエコー法 非定常状態 残留横磁化は0 定常状態 残留横磁化が残る （縦磁化が全て回復しないため） TR < 100 Short TR 100 < TR LongTR FFE FFEのコントラストのコントラスト
Short TR
RF pulse
60
Mz
Short TR
RF pulse
61
Mz
Short TR
62
Mz
RF times
Short TR
RF pulse
63
Mz
Short TR
RF pulse
64
Mz
Short TR
65
Mz
Short TR
66
Mz
Short TR
67
Mz
RF times
Short TR
68
Mz
RF times
Short TR
69
Mz
RF times
Short TR
70
Mz
RF times
Short TR
71
Mz
RF times
Short TR
72
Mz
Short TR
73
Mz
Short TR 74 Mz RF times RF pulse 縦磁化が回復する前に 次のパルスが来てしまう 縦磁化が定常状態になる
Short TR Short TR (TR<100)→主に3D法 T1W T1-FFE T2*W FFE TR 大 10-80 大 20-100 TE 小 2-10 大 9-30 FA 小 10-50 小 10-40
Short TR (TR=50ms)
FA：10 FA：30 FA：50
FA：70 FA：90
short TE ： 4.6 ms
FAを大きくすると
Short TR (TR=50ms)
FA：10 FA：30 FA：50
FA：70 FA：90 TEを延長、FAを小さくすると
T2*コントラストが強くなる
もっとコントラストを強調したい！
Contrast enhancement・・？
79
残留横磁化の影響を考慮
No：FID (+SE)収集, gradient spoil
T1：FID収集, gradient spoil + RF spoil T2：SE収集, gradient spoil
Short TR
80
RF pulse
Mz
Short TR
81
RF pulse
Mz
Short TR
82
RF pulse
Mz
Short TR
83
Mz
Short TR 84 Mz RF times RF pulse 残留横磁化がある
Short TR 85 Mz RF times RF pulse 残留横磁化がある
Short TR 86 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
Contrast enhancement：no no Gradient spoilingのみ使用。 87 RF Gz Gy Gx Signal α° α° α°
FID FID FID
Gradient Spoiling
Contrast enhancement：no
T2*W
Dual Echo Myelography
Contrast enhancement：T1
89
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
Contrast enhancement：T1
CE-MRA
Bold venography Inflow-MRA
Dynamic
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。
非コヒーレント型 （スポイル型） コヒーレント型 Gradient Spoiling Gradient spoiling RF Spoiling Time Inverted Readout Gradient No Spoiling FFE T1-FFE T2-FFE Balanced -FFE FID（＋SE） FID＋SE FID SE FID＋SE＋STE MS 2D 3D TFE 2D 3D TFE 2D 3D TFE 2D 3D TFE FFEシーケンスのバリエーション
Today’ｓ Topics
FFEの原理
T2*WIとm-FFE
T2WとT2*W
T2WI T2*WI
T2 decay (SE信号) T2* decay (FID信号)
T2*Wを強めるには？
T2*WI MS FFE no In-phase 18.42 20 Userdefined 500 2.000 Contrast Scan mode technique contrast enhancement TE （ms） Flip angle TR （ms）
Water fat shift
①MS法でTRが長いため、contrast enhancementはno
3D-T2*WI 3D FFE no In-phase 18.42 20 Userdefined 25 2.000 Contrast Scan mode technique contrast enhancement TE （ms） Flip angle TR （ms）
Water fat shift
①3D法でTRが短いが、横磁化を用いるためcontrast enhancementはno ②T2*Wコントラスト向上のためFAは小さく、TEは長く設定
T2*WIの用途 出血の確認 Flow void の改善 関節唇、半月板 損傷の確認
multiple-FFE (m-FFE)
Long TE SNR劣化
T2*コントラスト 上昇
Echo1 Echo2 Echo3
m-FFE
Echo1 Echo2 Echo3
TEの調整
①2番目以降のTEはエコースペース（delta TEと表記）で調整 ②エコースペースはWFSと周波数マトリクスでサンプリング
Flyback 読み取り傾斜磁場の極性を統一するパラメータ + -α° Echo1 Echo2 Echo3 α°
Echo1 Echo2 Echo3
+ -Echo spacing Echo spacing Flyback：no Echo spaceを最短にすること が可能 Flyback：yes 負の極性にflyback傾斜磁場 が入り信号収集は常に正の 極性の傾斜磁場で収集可能 最短のecho spaceは延長 位相シフト 位相シフト
Flyback
Flyback
Flyback：No Flyback：Yes Flyback：No+脂肪抑制
Flybackを使用すると、ケミカルシフトの出る方向が統一され、 合算画像のボケが生じる
脂肪抑制では、脂肪のシフトが無視できるため Flyback無しでも撮像可能
Today’ｓ Topics
FFEの原理
T2*WIとm-FFE
PRESTO (Principles of echo-shifting with a train of observations) ＦＩＤ RF Echo ＦＩＤ RF Echo ＦＩＤ RF Echo TR 位相 位相 ＦＩＤ RF ＦＩＤ RF Echo ＦＩＤ RF Echo ＴＥ TR ＴＥ T2*WI PRESTO ①TRよりもTEを長く設定可能（shifted echoの使用） ②BOLD効果の強調 ③撮像時間の延長を抑えることが可能
BOLD venography 脳組織 O2 Oxy-Hb ： 反磁性体 磁化率効果を持たない Deoxy-Hb ： 常磁性体 磁化率効果を持つ ヘモグロビンが酸素と結合しているかどうか 動脈 静脈
Bold venography
T2*WI PRESTO
3D撮像のため、空間分解能の向上 TEを長く設定し、磁化率をより強調
Bold venography
画像提供 : 森の木脳神経外科病院様 （長崎県）
T2WI T2WI
SWIp
SWI SWI MinIP Phase image
SWIp = T2* + 位相情報
位相情報＝ピクセル内の平均位相シフト量 ＝組織の局所的な磁化率を反映
SWIの画像処理
位相マスク処理を行い、位相情報を強調
SWIp SWIp ・マルチエコーデー タ収集が可能 ・マスク処理後の Phase image評価可 能 ・SENSE併用可能 短時間で3D Whole Brainの撮像が可能 Conventional T2* 2-3min 3D HR T2* Long TE SWIp （～5min） Phase
Multi-echo収集
Single eho SWI SWIp
Multi-echo flow compensation
Multi-echo flow compensation なし
Multi-echo flow compensation あり
動脈信号が明瞭に描出
出血と石灰化の鑑別
各手法の比較 T2*WI PRESTO （BOLD Venography） SWIp 出血/石灰化の検出 ○ ○ ○ 出血/石灰化の鑑別 Phase image × × ○ Flow compensation （動脈の高信号化） × × ○ Venography × ○ ○
Today’ｓ Topics
FFEの原理
T2*WIとm-FFE
