MRIノート-非造影MRA原理(日本語)

SIEMENS Healthineers 磁気共鳴診断装置 MAGNETOM Family MRI ノート - 非造影 MRA 原理 [ 対象装置 ] MAGNETOM Family [ バージョン ] 全バージョン このマニュアルには一般的な操作手順を記載しています。装置をご使用になる際の参考資料としてお使いください。 詳細は、装置付属のマニュアルをご確認ください。 PEPconnect ドイツ本社が提供する医療従事者のためのオンライン教育プラットフォームです。どなたでも無料で 学習コンテンツなどをご利用いただくことができ、院内でのスタッフ教育などにもご活用いただけます。 下記 URLまたは QRコードより各モダリティの PEPconnect 学習コンテンツをまとめた便利な QR コード集 にアクセスいただけます。 https://pep.siemens-info.com/ja-jp/pepconnect teamplay Fleet システムを総合的に管理するウェブベースのサービス専用ポータルサイトです。 ご施設で稼働している Siemens Healthineers 装置のパフォーマンスやさまざまなサービス情報に、 24 時間 365 日、場所を選ばずにアクセスできます。 fleet.siemens-healthineers.com/ Copyright © Siemens Healthcare K.K. Siemens Healthcare K.K. All rights reserved Customer Service Div., Application Dept. 文書番号 : CS-APP-MR_220002 Page 1 Unrestricted 目次 1 はじめに 3 2 非造影 MRA 撮像方法の原理 4 - 2.1 TOF(Time Of Flight)法の原理 6 2.2 NATIVE（Non-contrast mrA of arTeries and VEins）- SPACE 法の原理 9 2.3 True FISP 法の原理 11 2.4 NATIVE-TrueFISP 法の原理 13 2.5 QISS 法 14 2.5.1 QISS とは 14 2.5.2 撮像原理 16 3 変更履歴と問い合わせ先 19 Copyright © Siemens Healthcare K.K. Siemens Healthcare K.K. All rights reserved Customer Service Div., Application Dept. 文書番号 : CS-APP-MR_220002 Page 2 Unrestricted 1 はじめに 皆様からカスタマーケアセンターお問い合わせいただいた内容の中から、特にご質 問の多い項目をご紹介します。皆様のお役に立ちますと幸いです。 なお、本稿内に示す画像例は対象者に掲載をご承諾いただいた画像を使用していま す。 Copyright © Siemens Healthcare K.K. Siemens Healthcare K.K. All rights reserved Customer Service Div., Application Dept. 文書番号 : CS-APP-MR_220002 Page 3 Unrestricted 2 非造影 MRA 撮像方法の原理 MRI による血管の描出は、造影剤を用いた撮像と非造影による撮像に分けられま す。それぞれの撮像の利点と欠点を以下にまとめます。 EROHEURE X 124MIL (NSF) . 非造影による撮像では血管を高信号で描出する（Bright blood）と、低信号で描出す る（Dark blood）に分けることができます。 Bright blood (3 5) Dark blood (((ES) > Time Of Flight > double IR > Phase Contrast > SPACE > NATIVE > etc ... > True FISP Copyright © Siemens Healthcare K.K. Siemens Healthcare K.K. All rights reserved Customer Service Div., Application Dept. 文書番号 : CS-APP-MR_220002 Page 4 Unrestricted 非造影 MRA の撮像方法は撮像シーケンス、2D / 3D、ECG 同期 / 呼吸同期など多く の選択肢があるため、どの方法で撮像するべきかという問い合わせを非常に多く頂 きます。はじめに、非造影で血管を描出する Time Of Flight（TOF）法ならびに Phase Contrast（PC）法、True FISP 法の原理を説明します。 1.TOF O2D ECG HIS / O3D 2.PC O2D ECG HIS / O3D 3. True FISP O2D 03D ECG DESU / 4. Dark Blood O2D ECG DESU / O3D 5.NATIVE 03D ECG or Pulse[-]tta5y Copyright © Siemens Healthcare K.K. Siemens Healthcare K.K. All rights reserved Customer Service Div., Application Dept. 文書番号 : CS-APP-MR_220002 Page 5 Unrestricted 2.1 TOF(Time Of Flight)法の原理 TOF 法は血液の流れを利用した撮像方法です。静止している組織は RF パルスを短 時間に連続的に受けるため、縦磁化が飽和して低信号となります。一方、流入する 血液の縦磁化は RF パルスの影響を受けておらず縦磁化は未飽和となり高信号にな ります。これを in-flow 効果と呼びます。 TR << T, Ibiza//=spins As = v . TR Mitanti val spins S slice Fig.1 TOF 法の原理 TOF 法は頭部や頸部、下肢等の様々な部位で利用されています。TOF 法で良好な画 像を得るためには in-flow 効果を得ることが重要です。そのためには、撮像部位 （血管の走行や流速）に適応したパラメータとポジショニングが重要となります。 励起範囲が厚い（スラブが厚い）場合 in-flow 効果を得にくくなります。厚いスラ ブでは血液が面内を通過するのに時間が掛かり、血液信号も飽和するためです。ま た、3D 撮像では血液信号がスラブ内で変化してしまいます。 XX Fig.2 スラブの厚みによる in-flow 効果の違い Copyright © Siemens Healthcare K.K. Siemens Healthcare K.K. All rights reserved Customer Service Div., Application Dept. 文書番号 : CS-APP-MR_220002 Page 6 Unrestricted 3D TOF 撮像ではスラブ内の信号変化が均一になるように、スラブ内での FA（Flip Angle）を変化させていく手法があり、TONE（Tilted Optimized Non-saturated Excitation ）と呼ばれます。流出側の血液信号は飽和して流入側よりも縦磁化が小 さいため、流出側の FA を高くして横磁化を大きくします。これによりスラブ内で の血液信号の飽和を補正することができます。 B +20 A: B=1:2 0 A -20 FA 26 20 13 HEEL YFA AUFA TONE Fig.3 TONE の原理 設定した FA はスラブ中心の値を表します。また、TONE ramp は流入側と流出側の FA 比を表しています。設定%が高い方が流入側と流出側の FA 差は小さくなりま す。 Common Inline Composing TONE ramp 70 Flow direction F>>H Flip angle 20 deg MTC O Measurements 1 3D centric reordering TONE ramp 70 20 100 Routine Contrast Resolution Geometry System Physio Angio Sequence Fig.4 TONE の設定 Copyright © Siemens Healthcare K.K. Siemens Healthcare K.K. All rights reserved Customer Service Div., Application Dept. 文書番号 : CS-APP-MR_220002 Page 7 Unrestricted Routine Contrast Resolution Geometry System Physio Inline Sequence Dynamic Subtraction Cardiac MIP Composing Dynamic Mode Standard Measurements Multiple Series Each Measurement MTC Flow Direction F>> H TONE Ramp 70 % Flip Angle 20 + deg Fig.5 TONE の設定 (XA バージョン) 例えば設定 FA を 20°として、TONE ramp を 60%とした場合、流入側の FA は 15°と なり、流出側の FA は 25°となります。以下の式で計算が可能です。 例）設定 Flip angle＝α°、TONE ramp(％)／100＝R とすると flip 1 （入口） ＝α（2R /（1 + R）） flip 2（ 出口） ＝α（2 / （1 + R）） Flip Angle=25º 3D Volume Flip Angle=20º Flip Angle=15º Flow Fig.6 TONE 例：60%（FA20°） Copyright © Siemens Healthcare K.K. Siemens Healthcare K.K. All rights reserved Customer Service Div., Application Dept. 文書番号 : CS-APP-MR_220002 Page 8 Unrestricted 2.2 NATIVE（Non-contrast mrA of arTeries and VEins）- SPACE 法の原理 ※NATIVE（Non-contrast mrA of arTeries and VEins） NATIVE True FISP は syngo VC15、VB17、VD11 以降のオプションです。 Spin Echo 系のシーケンスである SPACE は、速い血流では Flow Void して低信号とな ります。動脈血は拍動しており、拍動のタイミング（peak flow）で撮像した場合、 流速が速いため、動脈血は Flow Void により低信号となります。一方、拍動の影響 が少なく血流が遅い時相（min flow）で撮像すると動脈血が描出されます。静脈血 は拍動の影響が少なく定常流なため、どのタイミングにても描出されます。動脈の 血流が遅い時相から拍動のタイミングの画像をサブトラクション処理して動脈のみ を描出します。 ECG Trigger min flow peak flow = min flow Fig.6 NATIVE 法の原理 peak flow NATIVE 法では 2 つのタイミングの違う画像をサブトラクションするため、撮像タ イミングが重要な検査です。目的の撮像タイミングで撮像するためには k-space の中心を撮像タイミングに合わせる必要があります。これは MRI の画像コントラ ストは k-space 中心で決まるためです。 Copyright © Siemens Healthcare K.K. Siemens Healthcare K.K. All rights reserved Customer Service Div., Application Dept. 文書番号 : CS-APP-MR_220002 Page 9 Unrestricted 例えば min flow に撮像タイミングを合わせるためには delay time を変化させ、撮像 開始時間を調整することで、k-space 中心と min flow のタイミングが一致するよう に設定します。 min flow ------ delay delay timer daBel k-space 0 Fig.7 撮像タイミング Copyright © Siemens Healthcare K.K. Siemens Healthcare K.K. All rights reserved Customer Service Div., Application Dept. 文書番号 : CS-APP-MR_220002 Page 10 Unrestricted 2.3 True FISP 法の原理 True FISP シーケンスは、位相エンコード方向、周波数エンコード方向、スライスエ ンコード方向の 3 方向ともにリワインダーグラディエントが印加されています。こ れにより、グラディエント 3 軸すべてにおいて TR 内でのグラディエントの積分値 が 0 になります。また、TE、TR を非常に短くし RF を短時間に連続して照射するこ とで、組織の T2 より十分に短い場合に、スピンが平衡状態（Steady-State）に達 し、T2*/T1 コントラストになります。 TR Gslice Gread ADC Gphase Fig.8 True FISP シーケンス True FISP シーケンスでは、FID 信号と SE 信号、STE 信号が得られ、これらの信号を 位相がずれないように収集して画像化します。 FID |' (Free Induction Decay) SE STE (Stimulated Echo) Fig.9 生成される各信号 Copyright © Siemens Healthcare K.K. Siemens Healthcare K.K. All rights reserved Customer Service Div., Application Dept. 文書番号 : CS-APP-MR_220002 Page 11 Unrestricted T2 の長い組織は、RF によって発生した信号が多数のエコーに寄与します。したが って T2 の長い血液を含む水成分が高信号となります。 Fig.10 エコー信号 Copyright © Siemens Healthcare K.K. Siemens Healthcare K.K. All rights reserved Customer Service Div., Application Dept. 文書番号 : CS-APP-MR_220002 Page 12 Unrestricted 2.4 NATIVE-TrueFISP 法の原理 ※NATIVE（Non-contrast mrA of arTeries and VEins） NATIVE True FISP は syngo VC15、VB17、VD11 以降のオプションです。 NATIVE True FISP は k-space をセグメンテーションした Segmented True FISP を使用し て、血液等の水成分を高信号に描出します。さらに Inversion Recovery Pulse（以 下：IR Pulse）を任意の領域に設定することにより、背景や静脈等の信号を抑制 し、目的血管を選択的に高信号に描出できます。NATIVE True FISP では IR Pulse を 4 本まで追加することができます。 腎動脈撮像では、データ収集前にあらかじめ撮像領域に対して IR Pulse を印加しま す（Fig.1 左図の青領域）。Inversion Time（以下：TI）経過後に IR Pulse と同じ領域 を Segmented True FISP にて撮像します。この TI の間に IR Pulse の影響を受けていな い動脈血が撮像面内に流入し、腎動脈が高信号に描出されます（Fig.1 右図）。動脈 以外の背景信号は IR Pulse の影響で信号が低下します（Fig. 2）。 * **** 撮像領域に IR Pulse t TI = 0 TI = 1300 程度 を印加する Fig. 11 NATIVE True FISP 腎動脈撮像の原理 Fig. 12 NATIVE True FISP の元画像（左）と MIP 画像（右） Copyright © Siemens Healthcare K.K. Siemens Healthcare K.K. All rights reserved Customer Service Div., Application Dept. 文書番号 : CS-APP-MR_220002 Page 13 Unrestricted 2.5 QISS 法 2.5.1 QISS とは QISS - Quiescent Interval Single Shot SIEMENS Healthineers Original publication QISS Mogut Reson Med. 2010 April : 63(4): 951-958. doi: 10.1002/mrmn.22287. Quiescent-Interval Single-Shot Unenhanced Magnetic Resonance Angiography of Peripheral Vascular Disease: Technical Quiescent Interval Single Shot Considerations and Clinical Feasibility Robert R. Edelman1.", John J. Sheehan1, Eugene Dunkle1, Nancy Schindler2, James Carr3, and loannis Koktzoglou Department of Radiology, NorthShore University HealthSystem, Evanston, Illinois, USA 7 Department of Surgery, NorthShore University HealthSystem, Evanston, Illinois, USA 3 Northwestern Radiology and the Feinberg School of Medicine, Northwestern University, Chicago, Illinois, USA Unrestricted @ Siemens Healthcare K.K ., 2019 SIEMENS Healthineers' QISS (Quiescent Interval Single Shot) *l MRAO)- >X/->>VE11ALLE Ooption CE MRA OISS Unrestricted D Siemens Healthcare K.K ., 2016 Page 6 APG_CS_SHKK/170016 QISS（Quiescent Interval Single Shot）法は、非造影 MRA の撮像シーケンスで、一般 的に末梢動脈疾患を持つ患者の下肢動脈血管検査等で使用されます。QISS は他シー ケンスと比較し、撮像時間を短く設定できることが特徴で、下肢全長を 15 分〜20 分で撮像することが可能です。尚、QISS はバージョン VE11A 以降の option になり ます。 Copyright © Siemens Healthcare K.K. Siemens Healthcare K.K. All rights reserved Customer Service Div., Application Dept. 文書番号 : CS-APP-MR_220002 Page 14 Unrestricted SIEMENS Healthineers' 1Toft NATIVE SPACE ZIEL 12 0 09 (#]15-205)PRE) 2) Set-n-Go Protocol2AVVOL EM Tof NATIVE QISS Unrestricted D Siemens Healthcare K.K./ 2016 Page 7 APG_CS_SHKK/170016 QISS の利点は下記の通りです。 ①Tof や NATIVE SPACE と比較して撮像時間が短く、約 15-20 分程度で全下肢の撮像 が可能です。 ②Set-n-Go Protocol を用いたプロトコルで、操作を簡便に行えます。 ③サブトラクションを必要としないため，検査中の体動の影響を受けづらい特徴が あります。 Copyright © Siemens Healthcare K.K. Siemens Healthcare K.K. All rights reserved Customer Service Div., Application Dept. 文書番号 : CS-APP-MR_220002 Page 15 Unrestricted 2.5.2 撮像原理 SIEMENS QISSORIS SULLE Healthineers' > DEmolTOBEAT >> (DEDE]##Segment TrueFISP or Flash>>-5>X) C > 1552|JU. Inflow0883]>50 > 100OR-RMC. 1slice0)(single shot) Unrestricted D Siemens Healthcare K.K ., 2016 Page 8 APG_CS_SHKK/170016 QISS は心臓血管向けの BEAT シーケンス（心電図同期併用Segment TrueFISP or Flash シーケンス）を使用します。背景抑制のパルスにより背景信号を抑制し、Inflow 効 果により血液信号を高コントラストに描出します。また、1 回の R-R 間隔で、1slice の全データを取得(single shot)するため、撮像時間は RR 間隔 x slice 枚数で決定され ます。 SIEMENS .. Healthineers' 1) ECG Signal Arterial Flow Fat sat Sequence rueFISP ......................... Saturation of venous inflow Saturation of imaging slice Quiescent interval Signal acquisition Unrestricted O Siemens Healthcare K.K ., 2016 Page 9 APG_C5_SHKK/170016 ①心電図同期を用いて動脈の拍動タイミングを捉えます。 非同期で撮像すると、Inflow 効果の影響がスライスごとに異なり血液信号にムラが 生じてしまうため、心電図同期を用いて撮像します。 Copyright © Siemens Healthcare K.K. Siemens Healthcare K.K. All rights reserved Customer Service Div., Application Dept. 文書番号 : CS-APP-MR_220002 Page 16 Unrestricted SIEMENS Healthineers' ECG Signal ES3125Tracking SaturationEpbaUd Arterial Flow Fat sat Sequence TrueFisp ............ Saturation of venous inflow Saturation of Quiescent imaging slice interval Signal acquisition 2 Unrestricted D Siemens Healthcare K.K ., 2016 Page 10 APG_CS_SHKK/170016 ②R 波をトリガーとして、動脈が拍動する前に、静脈信号を抑制するための Tracking Saturation をスライス下段に印加します。これによりスライス面内に流入す る静脈信号を抑制します。 SIEMENS. Healthineers OXIEX51Zipy(ESaturation Recovery ECG Signal Arterial Flow Fat sat Sequence TrueFISP ........... Saturation of venous inflow Saturation of imaging slice Quiescent Signal interval acquisition 3 Unrestricted D Siemens Healthcare K.K ., 2016 Page 11 APG_CS_SHKK/170016 ③次にスライス面内に Saturation Recovery パルスを印加し、背景信号を抑制しま す。 Saturation Recovery パルスを使用することで、背景信号と流入する血液信号のコン トラストが向上します。 Copyright © Siemens Healthcare K.K. Siemens Healthcare K.K. All rights reserved Customer Service Div., Application Dept. 文書番号 : CS-APP-MR_220002 Page 17 Unrestricted SIEMENS Healthineers' ECG Signal Arterial Flow Fat sat Sequence TrueFISP ................................... ................................... Saturation of venous inflow Saturation of Quiescent Signal imaging slice acquisition Unrestricted D Siemens Healthcare K.K ., 2016 age 12 APG_CS_SHKK/170016 ④面内の動脈血が拍動によって入れ替わった後、血液の位相分散の少ない拡張期で データ収集します。データ収集は 1RR で 1slice ずつ single shot で収集します。 ①から④の流れを RR ごとに繰り返して各スライスを撮像します。 Copyright © Siemens Healthcare K.K. Siemens Healthcare K.K. All rights reserved Customer Service Div., Application Dept. 文書番号 : CS-APP-MR_220002 Page 18 Unrestricted 3 変更履歴と問い合わせ先 日付 変更内容 2021/11/11 作成 2023/02/10 タイトル変更 ご使用法にご不明な点などございましたら、弊社アプリケーションスタッフまでお 問い合わせ下さいますよう、お願い申し上げます。 フリーコール：0120-041-387 メールアドレス：mr-appli.jp.func@siemens-healthineers.com この文書の内容を無断で複写及び転載することを禁じます。 シーメンスヘルスケア株式会社 ※「QR コード」は、株式会社デンソーウェーブの商標または登録商標です。 Copyright © Siemens Healthcare K.K. Siemens Healthcare K.K. All rights reserved Customer Service Div., Application Dept. 文書番号 : CS-APP-MR_220002 Page 19 Unrestricted