ASL撮像の基礎kansaigyro.web.fc2.com/lecture30/basic30amo.pdf①設定したPLDと、撮像面へのATT（Arterial Arrival time)の乖離を無視...

Kota Amo

Philips JapanMR Application Specialist

ASL撮像の基礎

第30回関西Gyro Meeting

ASLとは?

ASL SequenceLabelingAcquisitionBackground SuppressionPost Label Delay

TipsCAS後のプラン小児のpCASL撮像撮像時間短縮ASL-MRA

ContentsASL撮像の基礎

Perfusion の画像診断画像診断診断装置標識物質(トレーサー)

核医学 PET・SPECT 放射性同位元素

X線 CT 非イオン性造影剤

磁気共鳴 MRI(DCE・DSC) ガドリニウム造影剤

MRI(ASL) 血液(動脈血)

内因性の標識物質ASL（pCASL）造影DSC

OverviewArterial spin labeling

ASLの原理Arterial Spin Labeling

normal (control) imaging

normal blood signal

inverted (labeled) blood signal

labeled (perfusion weighted) imaging

脳に流入する血液のスピンを磁化的にラベリングし血液そのものをトレーサーとして灌流を評価する手法

Labelcontrol

脳実質からの信号＋

灌流による信号低下

脳実質からの信号灌流による信号上昇


ΔM=1%未満(GM:～0.9%, WM:～0.15%)

観察するPerfusion信号が小さいため、

SNRが低い


ΔM：灌流による信号変化

control Label

Dynamic加算背景信号抑制（ノイズやアーチファクト除去）

pCASL 3D pCASLSTAR

Multi phase ASL4D TRANCE(CINEMA)

ASLの種類Arterial Spin Labeling

小血管コラテラール

毛細血管主要血管

Philips ASL ApproachArterial Spin Labeling

主要血管、小血管、コラテラール、毛細血管すべての血流状態を検出するアプローチを有する




毛細血管血流（灌流）をターゲット

STAR, pCASL, 3D pCASL




主要血管から毛細血管まで血流動態をターゲット

Multi phase ASL




主要血管の血流をターゲット

4D TRANCE(CINEMA)

ASLとは?




LabelingWET Acquisition

Post Label Delay

Background Suppression

Arterial Spin Labelingシーケンス概要




STAR

pCASL

RF照射によって、

動脈血のプロトンに磁化ラベリングを施す

STAR

一回のパルス状のRFを照射することによって、磁化を反転

pCASL (pseudo CASL)

連続的にRFを照射することによって、流れる動脈血プロトンの磁化のみを反転

- Flow-driven adiabatic inversion

Labelingの手法STAR/pCASL

arterial blood

Labeling Slab

STARLabelingの手法

EPI readout

labeling

10~20ms程度

arterial blood

小さなRFを断続的に印加し、持続的に血液をラベリングする

pCASL (pseudo CASL)Labelingの手法

EPI readoutlabeling

flow-driven adiabatic inversion

1~2s程度

各手法の特徴Labelingの手法

STAR

・SARが低いため、搭載しやすい

・ラベルの印加時間が短いため、Multi phaseで撮像可能

・SNR低い

pCASL・ラベルの印加時間が長いため、

SNRが高い

・SARが高め

特徴問題点

pCASL: R5.1.2~

pCASLSTAR

高いSNR



pCASL 3D pCASL

Multi phase ASL 4D TRANCE(CINEMA)STAR

・STAR (PASL)

・pCASL

Labelingの問題点Labelingの手法

STAR

・SARが低いため搭載しやすい

・ラベルの印加時間が短いため、Multi phaseで撮像可能

・SNR低い

pCASL・ラベルの印加時間が長いため、

SNRが高い

・SARが高め（STAR）

特徴問題点

・MT効果による灌流の過大評価

pCASL: R5.1.2~

撮像断面においては、ラベリングのためのRFパルスが

off-resonanceとなり、MT効果を生じさせる

On resonance

Off resonance

Off resonance

On resonance

MT効果Labelingの問題点

Labelcontrol

ΔM

灌流による信号低下＋

MT効果による信号低下

⇒過大評価

MT効果Labelingの問題点

MT効果による信号低下

Labeling RFControl RF

LabelControl

180°反転

360°一回転

180° 180° 180°

=

同一のRFパワー

+

MT効果への対策STARの場合

control画像にも、同等のMT効果をもたらすRFを照射する

12

12

1

Labeling RFControl RF

LabelControl

EPI readoutlabeling

delay time

EPI readoutlabeling

delay time

control画像にも、同等のMT効果をもたらすRFを照射する

MT効果への対策(pCASL)pCASLの場合

90°, -90°を繰り返し印加しラベリングされない




2D FFE-EPI

3D GraSE

ラベリングされた血液が

脳実質に到達した後、信号収集

AcquisitionSingle phase vs. Multi phase

SinglePhaseSTAR: 2D FFE-EPIpCASL: 2D FFE-EPI

MultiPhase (Look-Loker)STAR: 2D FFE-EPI (low FA)

AcquisitionSingle phase vs. Multi phase

SinglePhaseSTAR: 2D FFE-EPIpCASL: 2D FFE-EPI

MultiPhase (Look-Loker)STAR: 2D FFE-EPI (low FA)

Mz (Labeled blood)

SNRを最大化するため高いFAを使用

Mz (Labeled blood)

低いFAを使用(Look-Locker)

Acquisition2D vs. 3D(Single phase)

STAR: 2D FFE-EPIpCASL: 2D FFE-EPI

3D pCASL: 3D GraSER5.3~

Acquisition2D vs. 3D : Single phase

STAR: 2D FFE-EPIpCASL: 2D FFE-EPI

3D pCASL: 3D GraSE

2D EPISingle-shot

3D GraSEMulti-shot

・磁化率の影響を低減

・全脳を同一の収集タイミング

(2DMSではスライス毎にタイミング異なる)

Co

ntr

ol

Lab

el

Dynamics (2-8)Dyn1=

M0 (2x)

ml/100g/min

3D pCASLNormarized

①設定したPLDと、撮像面へのATT（Arterial Arrival time)の乖離を無視

②血液のT1値を使用→組織流入後の磁化交換を無視

③ラベル効率 α も各個人毎に影響→血流速度、血管の蛇行、Stent等のMetal素材の有無

3D pCASLNormalizedの問題点

①

②③




WET pulse


・２つの背景信号抑制

WET(Water Suppression Enhanced through T1 effects)

• 撮像範囲内の静止組織の縦磁化を飽和させる

－Labelingパルスの前にpre-sat pulseを照射

WET pulse

RF

Gz

a b g d

Ogg et al. Journal of Magnetic Resonance Series B 1994; 104: 1

最適化されたFAと間隔の4つのRFパルスから構成される

B1不均一の影響を受けず均一に飽和させる技術

他部位での応用例）・3.0Tでの心筋perfusion

・MSDE composite pulse

.

Background suppressionpCASL Only

acq

acq

Mz (Brain tissue)

label label

label

Mz (brain tissue)

・2D pCASL: 2-pulse BGS

・3D pCASL: 4-pulse BGS




Post Label Delay

ラベリングされた血液が

脳実質に到達するまでの待ち時間

ASLのパラメータPost label Delay

・STAR ・pCASL

Post Label Delay

理想的なPLD設定

PLD>ATT(Arterial Transit time)

Post Label Delay

・Too Early:No perfusion anywhere

・Early:動脈のみが高信号（ラベルされたスピンの大半が動脈内にある）

・Late:静脈のみが高信号（レベルされたスピンの大半が静脈内にある）

※Storke: collateralを介した血流は灌流遅延する⇒「遅延灌流」を「無灌流」と評価する可能性

Post Label Delay

・Early:動脈のみが高信号（ラベルされたスピンの大半が動脈内にある）

・Late:静脈のみが高信号（レベルされたスピンの大半が静脈内にある）

Vascular artifact（ATA）

Look Locker法の応用により複数のdelayを一度に撮像可能

Multi-phase ASLPost Label Delayに対するアプローチ

・・・

labeling pulse

Phase interval

Label delay

Duration

M0

-M0

Blo

od

z m

ag

ne

tization

time

Multi-phase ASLPost Label Delayに対するアプローチ

4D TRANCE(CINEMA)Non-CE Dynamic MRA

CoronalSagittal TransverseCourtesy: Erasme, Brussels, Belgium

・非造影の4DMRA(全脳)・200msの時間分解能と高空間分解能(1mm iso)

4D TRANCE(CINEMA)Regional labeling

任意の角度でLabeling slabを印加することが可能-選択した血管領域の血流評価

• Inflow MRA• 0.5 x 0.8 x 1.0 mm• 7:05 min

• Axial 4D-TRANCE• (cumulation of all phases)• 1.4 x 1.4 x 1.4 mm• 201 msec per dynamic

VA

Rt-ICA Lt-ICA




Label Distance

Labeling pulseと撮像断面間の距離

ASLのパラメータLabel gap/ Label distance

・STAR ・pCASL

Label GapSTAR(PASL)

・STAR

Labeling slab端からImaging volume端までの距離基本的に20～30mmが目安

Label DistancepCASL

・pCASL

Labeling pulse中心からImaging volume中心までの距離

Labeling pulseと血管位置が重要

Sagittal PCA

・サイフォン部（血管屈曲部）は必ず除外して設定する。・主幹動脈に可能な限り垂直に設定する（ラベル効率の最大化）・血管走行確認にため、PCA surveyを使用することをお勧めします。

Label DistancepCASL

同一ボランティア同一PLD

Ingenia3T

・Labelingがサイフォン部にかかると急激にSNRが低下する

Label DistancepCASL

LD : 70 mm LD : 110 mmLD : 90 mm LD : 130 mm

同一ボランティア同一PLD

Ingenia3T

・Labelingがサイフォン部にかかると急激にSNRが低下する

Label DistancepCASL

ASLとは?




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Sagittal PCA

ラベル内にステントが入らないようラベル厚(label thickness)を薄くする。Default130mm→80mm程度に変更する。それによってSNRが低下するのでスライス厚を6mm→8mm程度に厚くする。

・STAR

CAS後患者へASLを撮像したいのですが、、

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Sagittal PCA

ステント留置後のASLでは、pCASLをお勧めします。ラベル位置にステントがあると正しく磁化されないため、ラベルの距離(label distance)を調整し、ステント留置部より上部に設定する。

・pCASL

CAS後患者へASLを撮像したいのですが、、

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Sagittal PCA

小児(3y未満)のpCASL撮像では、、、

Scanが走らない！！！

小児でpCASLを撮像したいのですが、、

※3.0T

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小児撮像の場合、Head coilに体幹部が入ってしまうため、全身SARの制限が適応される。

pCASLはSARが高いためコンフリクト！！

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Sagittal PCA

①RF Shim>adaptive (Multitransmit “on”)②TR8000ms程度まで延長③よりSARの低いSTARで撮像


25

① ② ③

58

.+.

.+.

.+.

- =- =- =

- =

Control Label Perfusion

SNRを担保するため、Subtraction画像をDynamic数分加算平均している

Philips original pCASL

4:58

撮像時間を短縮したいのですが、、

59

Dyn scans:30 NSA:1

Scan time: 04:58Dyn scans:15 NSA:1

Scan time: 02:34

撮像時間を短縮したいのですが、、

SNRは低下するので、分解能↓ スライス厚↑ 等で対応してください！

Multi phase ASLからASL-MRAを作成しましょう！！

4DTRANCE未購入ですが、Dynamic MRAが撮像したい


・保存場所Philips >Brain >Perfusion > ASL MultiPhase

Matrix scan = 192;

reconstruction = 256;

Scan percentage (%) = 90.1041641;

SENSE = "yes";

P reduction (AP) = 3;

P os factor = 1;

slices = 6;

slice thickness (mm) = 10;

slice gap = "user defined";

gap (mm) = 0;

"multishot";

EPI factor = 5;

TE = "shortest";

Flip angle (deg) = 30;

Halfscan = "no";

Water-fat shift = "minimum";

Multiphase ASL = "yes";

device = "Internal";

defined phases = 30;

phase interval = "longest";

Cycle duration (ms) = 2500;

NSA = 1;

dyn scans = 5;

Arterial Spin labeling = "STAR";

label thickness (mm) = 200;

label gap (mm) = 25;

label delay (ms) = 100;

Total scan duration = "04:50.0";

Act. TR/TE (ms) = "79 / 6.5";

Phase interval (ms) = 78.709259;

Act. WFS (pix) / BW (Hz) ="2.577 / 168.6";


・変更条件 ※3.0T

EPI ghost

No

EPI ghostが気になる場合は、Multishot FFE-EPIからFFEへ変更撮像時間はdyna scans等で調整


FFE-EPI FFE


FFE-EPI vs. FFE

ASLとは?




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ASL撮像の基礎kansaigyro.web.fc2.com/lecture30/basic30amo.pdf①設定したPLDと、撮像面へのATT（Arterial Arrival time)の乖離を無視...

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