PowerPoint プレゼンテーション

(1)

Tomohiro Mochizuki

Philips Electronics Japan MR Application Specialist

金属アーチファクトへの対策

(2)

撮像パラメータによる対策

磁性体とアーチファクトの出現

- 金属アーチファクトへの対策 -

事例紹介

※MRI検査の安全が確保されていることを前提としています シーケンスの選択 SE , TSEにおける対策 FFE , TFEにおける対策 脂肪抑制法の選択 DWIにおけるアイデア 最新情報

(3)

(4)

反磁性体

磁化率<0 外部磁場に対して反対方向に磁化される。

常磁性体

磁化率>0 外部磁場中で弱く磁化する。外部磁場がない時には磁化を持たない。

強磁性体

磁化率>1 外部磁場により強く磁化される。外部磁場が除かれても磁化が残る。磁化率：外部磁場中における物質の磁化されやすさを示す物性値

(5)

反磁性体

磁化率<0 外部磁場に対して反対方向に磁化される。

常磁性体

磁化率>0 外部磁場中で弱く磁化する。外部磁場がない時には磁化を持たない。

強磁性体

磁化率>1 外部磁場により強く磁化される。外部磁場が除かれても磁化が残る。

非磁性体

(6)

反磁性体

磁化率<0 外部磁場に対して反対方向に磁化される。 H₂O, Au,Cu, Ag等

常磁性体

磁化率>0 外部磁場中で弱く磁化する。外部磁場がない時には磁化を持たない。 Pt, Al,Ti,O₂,Gd造影剤等

強磁性体

磁化率>1 外部磁場により強く磁化される。外部磁場が除かれても磁化が残る。

Fe, Co, Ni等

磁化率アーチファクト

(7)

金属部に渦電流が発生し、信号欠損となる

磁場がゆがめられる

(8)

傾斜磁場を印加し、周波数を位置情報の一つとして利用している周波数方向へ位置ズレ（歪み）が起きる磁性体の影響位置周波数

(9)

傾斜磁場を印加し、周波数を位置情報の一つとして利用している周波数方向へ位置ズレ（歪み）が起きる磁性体の影響位置周波数

(10)

α° FID Gradientの反転でRefocus FID 遅速速 磁場不均一の影響により Rephase出来ない 遅

(11)

α° FID Gradientの反転でRefocus FID 遅速速 磁場不均一の影響により Rephase出来ない 遅

(12)

12 128MHz 129MHz 127MHz 傾斜磁場を印加し、周波数によりスライス選択を行っている

(13)

13 128MHz 129MHz 127MHz 傾斜磁場を印加し、周波数によりスライス選択を行っている 129MHz 129MHz Chemical shift Susceptibility 磁化率によりスライス方向に位置ズレを起こす

(14)

14 128MHz 129MHz 127MHz 129MHz 129MHz Chemical shift Susceptibility 磁化率によりスライス方向に位置ズレを起こす

(15)

撮像パラメータによる対策

磁性体とアーチファクトの出現

- 金属アーチファクトへの対策 -

事例紹介

(16)

SE法 FFE法

SE法と比較し、FFE法ではアーチファクトが顕著

(17)

SE法 FFE法

(18)

18 RF Gz Gy Gx Signal 90° 180° 90° 180°

Refocusing Pulseにより

外部磁場の不均一の影響をなくす

SE

(19)

19 RF Gz Gy Gx Signal α° α°

Refocusing Pulseを使わず、

傾斜磁場の反転で位相をそろえる

外部磁場の不均一の影響を

受けやすい！

FFE

(20)

撮像パラメータによる対策

磁性体とアーチファクトの出現

- 金属アーチファクトへの対策 -

事例紹介

(21)

Matrix scan , slice thickness Water-fat shift

Refocusing pulse angle Phase direction

Fat shift direction

～SE , TSEにおける対策～

T1W

T2W

PDW

etc…

(22)

Matrix scan , slice thickness

Water-fat shift

Fat shift direction

～SE , TSEにおける対策～

T1W

T2W

PDW

etc…

(23)

64 128 192 256

Matrix scanの増加に伴いアーチファクトが減少

(24)

128 512 1024

引用：Mi-Fung Lee, MD et. al. RadioGraphics 2007; 27:791-803

(25)

例)磁性体により周波数が40Hzズレていた場合

Band width:20Hz/pixel Band width:20Hz/pixel

周波数方向 2pixel分の歪み 2pixel分の歪み Matrix scan 2倍に変更

同じ2pixel分の歪みでも距離としては半分

(26)

⊿Φ＝磁化率による位相変化

γ＝核磁気回転比

Gi＝生体内にできる局所的な磁場の変化

⊿r ＝画素の大きさ（voxel or pixel size）

TE＝Echo Time

(27)

7mm _4mm _1mm

引用：Mi-Fung Lee, MD et. al. RadioGraphics 2007; 27:791-803

(28)

Matrix scan , slice thickness

Water-fat shift

Fat shift direction

～SE , TSEにおける対策～

T1W

T2W

PDW

etc…

(29)

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

(30)

water-fat shiftの低下に伴いアーチファクトは減少

1.0 0.75 0.5 0.25

(31)

1.0 0.5

(32)

例)磁性体により周波数が40Hzズレていた場合

Band width:20Hz/pixel Band width:40Hz/pixel (WFSを1/2に変更)

周波数方向

(33)

アナログ信号

時間

⊿Ts : サンプリング間隔

サンプリング時間

(34)

アナログ信号

時間 ⊿Ts : サンプリング間隔

Band Width

(Ny : 周波数マトリクス)

サンプリング時間

周波数マトリクス

＝

Ny×⊿Ts

Ny

＝

⊿Ts

1 ＝

(35)

WFSが小さい

BWが広い

WFSが大きい

BWが狭い

位相変化が

出にくい

位相変化が

出やすい

短い

_{時間で信号を収集}

長い

_{時間で信号を収集}

BW = 周波数マトリクス サンプリング時間

(36)

Refocusing pulse angle

Phase direction Fat shift direction

～SE , TSEにおける対策～

T1W

T2W

PDW

etc…

(37)

・ SARを低減

・撮像時間の短縮 (TRの短縮)

・ MT効果の低減

Refocusing pulse

Refocusing pulseのangleを任意に設定可能

(38)

80 120 160(default) 180

ファントム：ゼリー内にホッチキスの芯を留置

(39)

Refocusing angleの増加に伴いアーチファクトが減少

80° 180°

3.0TはSAR抑制のためlow angleとするケースが多い

ので特に注意！

(40)

Refocusing pulse angle

Phase direction

Fat shift direction

～SE , TSEにおける対策～

T1W

T2W

PDW

etc…

(41)

位相方向の選択によりアーチファクトの方向が変化

RL FH

(42)

RL FH

(43)

Fat shift direction

～SE , TSEにおける対策～

T1W

T2W

PDW

etc…

(44)

磁化率アーチファクトが出る方向変更可能！

fat shift direction=P

fat shift direction=A

前方にShift

後方にShift

読み取り傾斜磁場の極性によりchemical shiftの方向を決定する

(45)

H(Head) F(Feet)

fat shift directionによりアーチファクトの方向が変化

(46)

H(Head) F(Feet)

(47)

Fat shift direction

～SE , TSEにおける対策～

T1W

T2W

PDW

etc…

(48)

最大許容B1送信磁場を決定高いB1 低いB1 RF pulse RF pulse 高いB1 低いB1 最短TE 短い長い TR 長い短い送信バンド幅広い狭い SAR 高い低い

B1 mode

(49)

user defined(8) default(13.5)※3.0T

B1 modeを高くした方が遊走アーチファクトが減少

(50)

Fat shift direction

～SE , TSEにおける対策～

→

voxel sizeを小さくする

→

小さくする

→

高くする

→

目的部位の位置を考慮

→

目的部位の位置を考慮

T1W

T2W

PDW

etc… B1 mode

_→

_{高くする(default)}

(51)

撮像パラメータによる対策

磁性体とアーチファクトの出現

- 金属アーチファクトへの対策 -

事例紹介

(52)

Phase direction Fat shift direction B1 mode

～FFE , TFEにおける対策～

TE

T2*W

MRA

etc… Partial echo

(53)

～FFE , TFEにおける対策～

TE

→

voxel sizeを小さくする

→

小さくする

→

目的部位の位置を考慮

→

目的部位の位置を考慮

T2*W

MRA

etc… Partial echo

→

高くする(default)

(54)

～FFE , TFEにおける対策～

TE

→ voxel sizeを小さくする

→ 小さくする

→ 目的部位の位置を考慮

T2*W

MRA

etc… Partial echo

→ 高くする(default)

(55)

TEの短縮によりアーチファクトが減少

18.4ms 13.8ms 9.2ms 4.6ms

(56)

Multi echoで収集した信号をCumulateし、SNRとコントラストの向上を図る + + ₌ Axial Cervical Spine imaging Multi-echo FFE

mFFE

(R2.5～)

(57)

短いTEの元画像も観察可能

Cumulate後のアーチファクトは平均化

9.2ms 13.8ms 18.4ms cumulated image

mFFE

(R2.5～)

(58)

9.2ms 13.8ms 18.4ms cumulated image

短いTEの元画像も観察可能

(59)

FFE 13.8ms mFFE cumulated image

(9.2-13.8-18.4)

(60)

～FFE , TFEにおける対策～

TE

→ voxel sizeを小さくする

→ 小さくする

→ 目的部位の位置を考慮

T2*W

MRA

etc… Partial echo

→ 高くする(default)

(61)

リードアウト方向のデータの約半分を収集する方法。 k-space内の対称性を利用し、測定されたデータからmatrixの もう半分が複製される。 位相方向 k-space 周波数方向

用途

・FFE法におけるTEの短縮 ・固定TEにおけるmatrixの増加 ・TSE法におけるFull flow comp

の適用

partial echo

(62)

Partial echoの有無によりアーチファクトが変化

no yes

オランダ推奨のT2FFEにはpartial echoが設定されて

いるケースがあるので注意！

(63)

～FFE , TFEにおける対策～

TE

→

voxel sizeを小さくする

→

小さくする

→

目的部位の位置を考慮

→

目的部位の位置を考慮

T2*W

MRA

etc… Partial echo

→

高くする(default)

→

不要であれば外す

可能であれば短くする

T2*WはmFFEを使用

(64)

撮像パラメータによる対策

磁性体とアーチファクトの出現

- 金属アーチファクトへの対策 -

事例紹介

(65)

STIR

SPIR

SPAIR

WATS

Non-selective Fat-selective Fat-selective Water-selective Pulse Type 180°IR 100～110°IR 180°IR binominal RF 11, 121, 1331 Characteristics 磁化率の影響受けにくい 造影後は不適，SNRは低い SNRが低下しない 一般的な周波数選択的脂肪抑制 B1の影響受けにくい 撮像時間の延長 TRの延長少ない，TEの延長有り Thicknessに制限有り（5mm以上） 3DFFEや腹部息止めに有用 Frequency Selectivity

(66)

STIRの使用により均一な脂肪抑制が可能

(67)

Fat-selective 180°IR 180° RF 100° Fat-selective 100°IR RF non selective 180°IR 180° RF

STIR

SPIR

SPAIR

(68)

STIR SPAIR

T2W脂肪抑制としては

STIRが有用

(69)

mDIXON TSE • Achieva 3.0T TX • T2 Coronal • 400 mm FOV • 0.8 x 1.0 x 3.0 mm • 3:12 min

Courtesy: St Jan Hospital, Brugges, Belgium

Water

In-Phase Out-of-Phase

Fat

(70)

S

_IP

= W + F

S

_OP

=|W - F|

① ② W：水の信号値 F：脂肪の信号値 ①+②より

S

_IP

+S

_OP

=2W

①-②より

S

_IP

-S

_OP

=2F

S_IP：In-phaseの信号値 S_OP：out-phaseの信号値脂肪水脂肪水

(71)

mDixon TSEの方が良好な脂肪抑制が可能

mDixon TSEはT1Wでも使用可能

SPAIR mDixon TSE

(72)

撮像パラメータによる対策

磁性体とアーチファクトの出現

- 金属アーチファクトへの対策 -

事例紹介

(73)

EPI DWI Single-shot TSE DWI

磁化率変化によるartifactの少ないDWIを取得！

(74)

RF/Echo Gdiff 90° Refocusing pulse

Tips

・phase errorを防ぐため、single-shotシーケンス・blurring低減を目的に、よりsharpなRF pulse波形を使用・blurring低減を目的に、SENSE併用によるTSE factorの低下 R5.1.7より使用可能

(75)

T2W _{T1W + Gd}

DWI-EPI DWI-TSE

Glioma post ope

？

(76)

Gyro Cup2014九州ブロック予選エントリー演題(熊本機能病院小林様)

体内インプラントに有効な

GRASE法を用いたＤＷＩ

放射線部小林健一郎・江口紀子・林泰宏森木俊秀・高石朋毅寿量会熊本機能病院画像診断センター放射線科中山善晴

(77)

ＧＲＡＳＥＤＷＩの提案

GRASE(gradient ad spin echo)

• TSEとEPIを組み合わせたシーケンス。

• 各TSEスピンエコー信号を中心として、複数の傾斜磁場エコーが作成される。

これは、EPIで行うように、リードアウト傾斜磁場の極性を切り替えることで行われる。特徴：TSEより高速、TSEよりエコー間隔が長いためSARが小さく、脂肪抑制効果が高い。

位相エラーと関連アーチファクトが、EPIの場合よりも低減する。 RF GSS GPE GFE 信号 GRASE法でDWI撮影を行うことで一般的なEPI DWIより歪みや関連アーチファクトを抑えることが可能と考えた。 Gyro Cup2014九州ブロック予選エントリー演題(熊本機能病院小林様)

(78)

T2W T2W T2W EPI EPI EPI GRASE GRASE GRASE EPI ADC EPI ADC EPI ADC GRASE ADC GRASE ADC GRASE ADC 症例画像①：ＴＫＡ後の皮下血腫

GARSE IR 撮影条件 FOV：180 RFOV：70% Matrix Scan：96 slices:25 slicethickness:4mm

scan mode/technique : MS/IR profile order: linear EPI factor : 17 TE/TR : shortest gradient overplus : yes b-factors : 700 average high b: yes NSA: 4 SCAN TIME : 4.01.7 SAR/whole body<22%

(79)

GRASE GRASE GRASE EPI EPI EPI T2W T2W T2W 症例画像③：マグネット式入歯有の頭部ＭＲＩ GRASE GRASE GRASE EPI IR EPI IR EPI IR STIR STIR STIR 症例画像④：左TKA後のMRI EPIでは著明にアーチファクトが影響しているが GRASEでは側頭・頭頂部の診断が可能膝関節内側の嚢胞性病変と思われるものが STIRと同様の場所にGRASEで確認できる。 Gyro Cup2014九州ブロック予選エントリー演題(熊本機能病院小林様)

(80)

GRASE DWIの設定パラメータ • 脂肪抑制はSTIRを使用 • TR・TEは「shortest」 • 「EPI factor」は15前後で実効TEが最小値となるところを設定 • SNRを上げるため、Matrix Scanは小さく、スライス厚は厚く。

• 「gradient over plus」と「average high b」ともに「YES」とする。 Sequence(Achieva 3.0T) FOV/RFOV 250/70 Matrix scan/recon 96/192 Scan percentage(%) 80 Slice thickness(mm)/ Slices 6/30

Slice orientation TRA

Fold-over direction AP

Scan mode/technique MS/IR

Fast imaging mode GRASE

Shot mode/profile order Single-shot/linear

EPI factor 15 TR/TE shortest/shortest0 IR delay(ms) 160 b-factors 1000 NSA 4 Scan time 4分～5分 Gyro Cup2014九州ブロック予選エントリー演題(熊本機能病院小林様)

(81)

撮像パラメータによる対策

磁性体とアーチファクトの出現

- 金属アーチファクトへの対策 -

事例紹介

(82)

O-MAR*

Distortion-free imaging

Imaging near metal: clinical needs and challenges

Knee • High BW STIR • Ingenia 1.5T Pelvis • High BW T1W • Ingenia 3.0T Clinical Needs • Post-surgery follow up (Inflammation, tumor, …) • High soft tissue contrast

MR Challenges

• Signal loss • Distortions • Fat-suppression

2

* Pending 510(k), not available for sale in the U.S.A.

(83)

O-MAR*

Distortion-free imaging

O-MAR* : Designed for improved visualization of soft tissue near metal implants Pelvis • O-MAR*2_T1W • 1.0 x 1.4 x 3.0 mm • 6:51 min • Ingenia 3.0T Knee • O-MAR*2_STIR • 0.6 x 0.8 x 2.5mm • 6:24 min • Ingenia 1.5T Spine • O-MAR*2 _T1W • Ingenia 3.0T Features

• In-plane & through plane correction using SEMAC and VAT technology • Compatible with

dS SENSE

2 2

* Pending 510(k), not available for sale in the U.S.A.

(84)

撮像パラメータによる対策

磁性体とアーチファクトの出現

- 金属アーチファクトへの対策 -

事例紹介

(85)

(86)

腹部撮像をしたら、T1Wで信号がおかしい・・・

(87)

鉄剤飲用後3時間 T1W-FFE COR T2W-TSE COR

(88)

TE:2.3, WFS:0.35 TE:2.3, WFS:1.35 TE:6.9, WFS:1.35

鉄剤飲用後3時間 T1W-FFE

(89)

(90)

Survey Ref

STIR SAG SAG T2W SAG SAG T1W SAG SAG C-Spine T2W TRA TRA T1W TRA TRA 頸椎の撮像で・・・

(91)

T1W SAG SAG C-Spine

T2W TRA TRA Survey

Ref

STIR SAG SAG T2W SAG SAG

T1W TRA TRA

(92)

Survey Ref

STIR SAG SAG C-Spine T2W SAG SAG T1W SAG SAG T2W TRA TRA T1W TRA TRA ピップエレキバンを外してもらい再度Surveyを撮像・・・ Survey T2W SAG SAG T1W SAG SAG T2W TRA TRA T1W TRA TRA STIR SAG SAG

(93)

Survey Ref

STIR SAG SAG C-Spine T2W SAG SAG T1W SAG SAG T2W TRA TRA T1W TRA TRA ピップエレキバンを外してもらい再度Surveyを撮像・・・ Survey T2W SAG SAG T1W SAG SAG T2W TRA TRA T1W TRA TRA STIR SAG SAG

(94)

Survey Ref

STIR SAG SAG C-Spine T2W SAG SAG T1W SAG SAG T2W TRA TRA T1W TRA TRA アーチファクトがないことを確認し、STIRを撮像・・・ Survey T2W SAG SAG T1W SAG SAG T2W TRA TRA T1W TRA TRA STIR SAG SAG

(95)

Survey Ref

STIR SAG SAG C-Spine T2W SAG SAG T1W SAG SAG T2W TRA TRA T1W TRA TRA Survey T2W SAG SAG T1W SAG SAG T2W TRA TRA T1W TRA TRA STIR SAG SAG

(96)

Survey Ref

STIR SAG SAG C-Spine T2W SAG SAG T1W SAG SAG T2W TRA TRA T1W TRA TRA Survey T2W SAG SAG T1W SAG SAG T2W TRA TRA T1W TRA TRA

(97)

CLEAR

(Constant LEvel AppeaRance) コイルの感度補正技術。 Reference scanより作成した感度マップを基に、感度補正を行う。 Reference scanは内蔵型のQuadratureコイルにて、実際に撮像対 象がどこまでの範囲にあるのかを確認し、サーフェイスコイルによってそれぞれのエレメントにおける感度領域を把握。この２つの 情報を元に感度マップを作成。

（a） Q-Body coil （b） SENSE-Body coil （c） CLEAR

1element 2element

(98)

(99)

顎を上げるだけで撮像可能なケースがある！

(100)

撮像パラメータによる対策

磁性体とアーチファクトの出現

- 金属アーチファクトへの対策 -

実際にあった事例

(101)