MRI入門Part5 頭部 Magnetic Resonance Angiograhpykanamri.umin.ne.jp/31-2.pdf31th Kanagawa MRI Technical Meeting 2015.11.20(fri) Yokohama City University Medical Center 公立大学法人

31th Kanagawa MRI Technical Meeting

Yokohama City University Medical Center 2015.11.20(fri)

公立大学法人横浜市立大学附属市民総合医療センター放射線部

出川輝浩

企画１今からでも大丈夫！！

MRI入門Part5 頭部 Magnetic Resonance Angiograhpy

1



Agenda

2

Phase Contrast？

PC法の原理

PC法のパラメーター


Yokohama City University Medical Center 2015.11.20(fri) 3

What is the

Phase Contrast?



□ TOF法スライス内もしくはslab内への未励起な血液の流入効果を利用した手法である. □ PC法傾斜磁場内を動いているスピンの位相がshift することを利用する手法である．

土橋俊男 ,MR Angiography(MRA)、日本放射線技術学会雑誌 2003,9(59)



血管の位相静止部の位相

PC法によるMRAの原理イメージ図

ー＝ 0 ー =

信号量



位相（phase)って何？

周期的な運動をするものが一周期の内のどの位置（角度）にいるかを示す量(rad)

位相 0

位相 π/2

位相 π

位相 3π/2

位相 0

位相 π/2

位相 3π/2

、π

〔等速円運動〕〔単振動〕



位相がズレる？

回転速度（角周波数〔rad/sec〕）が異なる。

位相 0

位相 π/2

位相 π

位相 3π/2

位相 0

位相 π/2

位相 3π/2

、π

速く回る

遅く回る

〔等速円運動〕〔単振動〕



位相がshift？

回転速度（角周波数〔rad/sec〕）が進む。

Δφ ＝ γ・Gx・v・T2

2 位相シフト

磁気回転比磁場勾配流速時間

要点は・磁場勾配に比例し・時間の二乗に比例する。

条件・磁場勾配が存在する事・流れている事

磁場勾配（Gx）が存在する時に、Gx方向に流れると位相がシフトする

スピン位相効果（spin phase effect）

〈 PC法で大事な原理〉



4

丸

10

6

imagine TILT



Gx

時間Tの間、進む距離が異なる


2 位相シフト




位相shiftはT(印可時間)の二乗に比例する


2 位相シフト


T(印可時間)

Φ(位相シフト

)

T

KT2

2T

4KT2

=K

3T

9KT2

しかも、位相shiftは時間的に積算される。

1 T 1 T １ T



動きの量が位相shift量


2 位相シフト


静止部の位相

＝ 0

静脈の位相

=

動脈の位相

=



The principle of

Phase contrast

method



□ 血液の位相がshiftする事を利用 □ ２組の傾斜磁場を各軸に印可し、強度を調整

□ データ間のサブトラクションにより血流情報を得る

PC-MRAの概要



pulse sequence

diagram



Gp

Gr

. RF

TR

静止組織傾斜磁場A

傾斜磁場A 傾斜磁場B

傾斜磁場B

Gs

B

B

echo

BPGによって、静止組織が受ける位相変化



Gp

Gr

. RF

TR

Gs

B

B

BPGによって、血流が受ける位相変化

echo

血管傾斜磁場A

傾斜磁場A 傾斜磁場B

傾斜磁場B



静止組織

傾斜磁場A

傾斜磁場A

血管

傾斜磁場A

傾斜磁場A

傾斜磁場B

傾斜磁場B

傾斜磁場B

傾斜磁場B



血管の位相静止部の位相

PC法によるMRAの原理イメージ図

ー＝ 0 ー =

信号量



What is the

bipolar gradient

?



BPG : bipolar gradient(双極傾斜磁場)

Gp

Gr

. RF

TR

Gs A

A

echo

位相シフトの変化量を生み出すための正・負のローブが同じ１対の傾斜磁場



１方向の流れを検出するために、１対のBPG

A

A

B

B Slice

① ②

Read C

C

D

D

③ ④

Phase E

E

F

F

⑤ ⑥



6回のencodeは、TOFに比べてTAが非常に長くなる

Slice Read Phase

1st Sequence + 0 0

2nd Sequence − 0 0

3rd Sequence 0 + 0

4th Sequence 0 − 0

5th Sequence 0 0 +

6th Sequence 0 0 −

Slice(R L) Read(A P) Phase(S I) Combine



4回のencodeで、4倍の撮像時間に抑える

Slice Read Phase

1st Sequence + − −

2nd Sequence − + −

3rd Sequence − − +

4th Sequence − − −

Slice

Read ０

Phase ０

1st Sequence 4th Sequence Slice方向の情報ー＝



TA短縮（6倍→4倍）

□ BPGは4回法 □ Parallel Imagingの併用 □ Partial Fourier □ RFの最適化

→PC法が臨床で利用しやすくなってきた



What is the

Velocity Encoding

?



□ VENC : velocity encoding〔cm/sec〕速度エンコーディング □ VENCは値が小さい程、傾斜磁場が強く印可される □ 傾斜磁場の強度を変える事により、目的血流の速さに対応



VENCを設定するとGxとTが決まる

BPG

BPG

t

T

Gx

印加時間

傾斜磁場強度

速い血流

=

信号量

VENC値:高い BPG面積:小さい

遅い血流

=

信号量

VENC値:低い BPG面積:大きい



PC-MRAの信号強度

Sa

Sb

Φ

S = Sa - Sb

= 2 S×sinΦ

S 0°

π /2

-π /2

±π sinΦを考えると

□ Sin (0) = 0 □ Sin (π /2) = 1 □ Sin (π ) = 0 □ Sin (-π /2) = -1

S

Φ

0°

90°

180°

-90°



Φ（角度）はV（流速）に比例する

流れる速度によってベクトルの向きSaが変わるので、Φも変わる。

Sa

Φ 0°

90°

-90°

±180° 0°

-90°

BPG

BPG

t

T

Gx

印加時間

傾斜磁場強度

BPGの GxとTを調整して

Vを0〜±πに割り当てる

±180°

Φ = Π = VENC値

Φ

速度が速いとVがマイナスになってしまう。

Φ

90°

Φ = Π /2 = VENC値(max)



VENC=125cm/secと設定すると効率が良い

VENC値： 125cm/sec

SI : 0

62.5cm/sec SI：100%

(max)

31.3cm/sec SI：70%

100cm/sec SI：70%

0°

90°

±180°

45° 135°

VENCは対象血管の推定最大流速の25%増しに設定する事が望ましいとされている. 決定版 MRI完全解説 . 秀潤社 . 著者：荒木力

対象血管が最大100cm/secで流れているとすると、



栓流

血流は様々な速度成分の集合体

実際には存在しない

層流

層流

層流

遅い層流

速い層流

理想的な流れ

層流

乱流

渦流

太い大動脈

乱流

分岐部、狭窄部

動脈瘤辺縁部、狭窄部



VENCの設定

PC-MRAを使いこなすには、あらかじめ目的とする血管の最大流速を推定して、VENCを設定する事が重要

0°

90°

±180°

45° 135°



Parameters of

Phase contrast

method

34



□ VENC □ FA

□ Direction

3D PC-MRA

Inhance 3D Velocity



VENC

10cm/sec 40cm/sec 70cm/sec 100cm/sec



FA

FA 5deg FA 15deg FA 25deg FA 30deg

VENC 10cm/sec



FA

FA 5deg FA 15deg FA 25deg FA 30deg

VENC 60cm/sec



Direction Ax Cor Sag

1mm isovoxel(ZIP2) VENC : 60cm/sec



3D-Phase Contrast-MRAの要点

□ Bipolar Gradientを使用

□ BPGは静止部に対して、印可方向の血管に位相シフト（位相ズレ）を生じさせる

□ 位相シフト量は、BPGの強さ血流速度に依存

□ Vencの設定により、流速に対応した血管描出が可能

□ 流速の評価、流れの方向も評価可能



長所と短所

長所 ○目的とする血管の描出 ○流速、方向の定量 ○断面に平行に流れる血流も描出可 ○空間分解能が高い ○強度画像と位相画像が得られる ○バックグランンド抑制が高い

短所 ●撮像時間が長い ●患者の動きに影響を受けやすい ●血管描出能がVENCに依存する ●乱流などの影響を受けやすい ●目的以外の血管も描出される



Agenda

42

☑ Phase Contrast？

☑ PC法の原理

☑ PC法のパラメーター

位相shift

VENC , BPG

VENC , FA , Direction



参考資料

○ MR Angiography(MRA)、土橋俊男 , 日本放射線技術学会雑誌2003,9(59)

○ 決定版 MRI完全解説 . 秀潤社 . ：荒木力

○ 心から納得・理解できる MRI原理とMRS 医療科学社、今西好正

MRI入門Part5 頭部 Magnetic Resonance Angiograhpykanamri.umin.ne.jp/31-2.pdf31th Kanagawa MRI Technical Meeting 2015.11.20(fri) Yokohama City University Medical Center 公立大学法人

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