1 / 28

画像法の原理 (6) 拡散画像 3

第 32 回 MR 基礎講座　 ( 関西） 2010.7.31 京都国際会館. 画像法の原理 (6) 拡散画像 3. 荏原病院放射線科 井田正博. 拡散画像の MR 信号 拡散係数を求める. MR 信号. SI = N(H) ・ (1 - e -TR/T1 ) ・ e -TE/T2 ・ e -bD. プロトン密度. T1緩和 縦緩和 縦磁化の回復. T2緩和 横緩和. 拡散. S(h) = S (0) ・ e –bD log S (h) = log S (0) + (-bD)

nili
Télécharger la présentation

画像法の原理 (6) 拡散画像 3

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 第32回MR基礎講座　(関西） 2010.7.31 京都国際会館 画像法の原理(6)拡散画像3 荏原病院放射線科 井田正博

  2. 拡散画像のMR信号拡散係数を求める MR 信号 SI =N(H)・ (1 - e -TR/T1) ・ e -TE/T2・ e -bD プロトン密度 T1緩和 縦緩和 縦磁化の回復 T2緩和 横緩和 拡散 S(h) = S (0)・ e –bD log S (h) = log S (0) + (-bD) log [ S (h) / S (0) ] = - bD D ≒ADC= log [S (h) / S (0) ] / -b

  3. D = - ln [ S(h) / S(0) ] / b bD = - ln [ S(h) / S(0) ] bD = - ln S(h) + ln S(0) ln S(h) = -bD + ln S(0) Dは傾き D= - [ ln S(h) - S(0) ] / b b=0のときはT2WIの信号強度　 ln S(h) = ln S(0) bが増大すると信号強度は低下する． ln S(h) = -bD + lnS(0)拡散係数Dは傾き ln SI T2WI ln S(h) = -bD + lnS(0) 1000 b-value

  4. 異なるbの2点の信号強度はがわかれば，Dが計算できる．異なるbの2点の信号強度はがわかれば，Dが計算できる． D = - ln [ S(h) / S(0) ] / b bD = - ln [ S(h) / S(0) ] bD = - ln S(h) + ln S(0) ln S(h) = -bD + ln S(0) Dは傾き D= - [ ln S(h) - S(0) ] / b b=0のときはT2WIの信号強度 bが増大すると信号強度は低下する． Sh = S0 e-bD ADC：2点の信号から計算 ln SI = -bD + lnS0 1000 b-value

  5. みかけの拡散係数 Apparent Diffusion Coefficient：ADC • 異なるMPGを印加した画像の信号比から D = - ln [ S(h) / S (l) ] / bh-bl • S(h): 高いb値のMPG印加．S(l): 低いb値 • b = 1000，0 を測定する． D = - ln [ S(1000) / S (0) ] / 1000

  6. 異なる2点の信号強度はがわかれば，Dが計算できる．異なる2点の信号強度はがわかれば，Dが計算できる． 正確に測定するなら，3点以上計測し，回帰直線を求める． D = - ln [ S(h) / S(0) ] / b ADC：2点の信号から計算 ln SI = -bD + lnS0 ln SI = -bD + lnS0 b-value b=0-50 b=1000-1200

  7. 拡散にもさまざまな成分があるBi-exponential diffusion • ln Sh = -bD + lnS0 • 実測すると直線関係にならない • 拡散にもさまざまな成分がある． • first components (Df) • slow components (Ds) • S = K1 exp (-bDs) + K2 exp (Df) • Bi-exponential diffusion • Multi-exponential diffusion Signal intensity

  8. 拡散にもさまざまな成分があるBi-exponential diffusion ln Sh = -bD + lnS0 実測すると直線関係にならない 拡散にもさまざまな成分がある． first components (Df) slow components (Ds) S = K1 exp (-bDs) + K2 exp (Df) Bi-exponential diffusion Multi-exponential diffusion Signal intensity b値

  9. 拡散にもさまざまな成分があるBi-exponential diffusion ln Sh = -bD + lnS0 実測すると直線関係にならない 拡散にもさまざまな成分がある． first components (Df) slow components (Ds) S = K1 exp (-bDs) + K2 exp (Df) Bi-exponential diffusion Multi-exponential diffusion Signal intensity D1 D2

  10. 拡散にもさまざまな成分があるBi-exponential diffusion • ln Sh = -bD + lnS0 • 実測すると直線関係にならない • 拡散にもさまざまな成分がある． • first components (Df) • slow components (Ds) • S = K1 exp (-bDs) + K2 exp (Df) • Bi-exponential diffusion • Multi-exponential diffusion Signal intensity

  11. ln Sh = -bD + lnS0 脳梗塞超急性期 T2WI : 等信号 DWI : 高信号 ADC : 低下 T2WI等信号 0 1000 脳梗塞亜急性期 T2WI : 高信号 DWI : 高信号 ADC : 上昇 脳梗塞慢性期 T2WI : 高信号 DWI : 低信号 ADC : 上昇 T2WI高信号 0 1000 0 1000 b-value T2WI信号 0 1000

  12. 脳梗塞亜急性期 T2WI : 高信号 DWI : 高信号 ADC : Pseudonormalization～上昇 T2WI高信号 0 1000 T2 Shine through • 拡散低下ではなく、T2延長が原因で、DWI高信号になる状態 • 脳梗塞発症後2-3日まはADC低下を反映する。T2の影響は少ない。 • 発症6日以降はT2延長（T2ＷＩ高信号）が反映される　(T2 Shine through) • DWIで高信号でも、T2WIで高信号ならば必ずADCを評価する。 • Burdette JB, AJR 171:791-795 1998

  13. T2WI高信号 Posterior Reversible Encephalopathy Sx 血管性浮腫 細胞外液増量 拡散上昇 T2延長 超急性期梗塞 0 1000 血管性浮腫 T2WI : 高信号 DWI : 高信号 ADC : 上昇 細胞性浮腫 細胞外液腔狭小化 拡散低下 T2変化なし

  14. 自由拡散 細胞外 脳脊髄液腔、膀胱、嚢胞性腫瘤 拡散を制限する構造がない 粘稠度に比例 制限拡散 細胞内（小器官） 拡散を制限する隔壁 自由拡散と制限拡散

  15. 拡散異方性Diffusion anisotrophy • 中枢神経では方向の揃った有髄神経線維軸索により，拡散方向に制限がある． • 有髄神経に平行方向の拡散が大きい

  16. MPGを印加した軸上の拡散が測定される y z x y z x MPG MPG MPG MPG MPG MPG 90deg 180deg Echo RF pulse z : slice p : phase r : read 静磁場方向 z MPGを印加した方向の拡散現象のみ測定される

  17. 拡散異方性神経線維（軸策）と髄鞘に平行な方向に大きな拡散拡散異方性神経線維（軸策）と髄鞘に平行な方向に大きな拡散 直交方向にMPGを印加 軸策と髄鞘 • 直交方向 • 小さな拡散が測定される • 神経線維が高信号 • 平1．0行方向 • 大きな拡散成分が測定される。 • 神経線維が低信号

  18. 拡散異方性神経線維（軸策）と髄鞘に平行な方向に大きな拡散拡散異方性神経線維（軸策）と髄鞘に平行な方向に大きな拡散 直交方向にMPGを印加 軸策と髄鞘 • 直交方向 • 小さな拡散が測定される • 神経線維が高信号 • 平行方向 • 大きな拡散成分が測定される。 • 神経線維が低信号 平行方向にMPGを印加

  19. 軸策と髄鞘 拡散異方性: 神経線維（軸策）と髄鞘に平行に大きな拡散 軸策と髄鞘 Dg2 • 平行方向に印加 • 移動量Dg1は大きく，MPGによる信号低下は大きい． • 相対的に周囲脳実質よりも低信号 Dg1 脳梁膨大部 • 直交方向に印加 • 移動量Dg2は小さく，MPGによる信号低下は小さい． • 相対的に高信号

  20. z l1 l2 x y l3 拡散異方性と拡散テンソル xz • 拡散テンソルDの固有値 eigenvector l1 > l2 > l3 • ADC = ( l1+ l2 + l3 ) / 3 = (Dxx+Dyy+Dzz) / 3 yz xy 軸策と髄鞘

  21. z l1 l2 x y l3 拡散テンソル画像　Fiber tracking

  22. 髄鞘崩壊、軸策壊死→拡散異方性の低下 脱髄、軸策壊死 正常な軸策と髄鞘 • 神経線維に沿った • 拡散異方性 • 拡散異方性の消失

  23. 画像法の原理(6)拡散画像 • 今日から拡散画像を勉強する方へ • 拡散とは • 拡散を測定する • 位相、勾配磁場 • b値 • 自由拡散と制限拡散 • ADCを求める • Multi-exponential • 拡散テンソル • 拡散画像の画質改善 • 結語

  24. TE/ b = 83/ 1000 Matrix head coil iPAT 2 / Ave. 3 TE/ b = 54/ 1000 w/o iPAT iPAT and 3-T; 磁化率変化の影響を最小限に Optic nerve Trio 3-T Vision 1.5-T Avanto 1.5-T • TE/ b = 76/ 1000 • 32-matrix head coil • iPAT 4 / Ave. 5 • Single-shot EPI によるＤＷＩでは磁化率変化による頭蓋底への画像のゆがみが常に問題となる • 強い傾斜磁場．3Tesla におけるＳＮＲの向上、高空間分解能化、parallel imaging技術により これらの問題は改善される

  25. 拡散画像とParallel imaging • 磁化率susceptibilityの影響の低減 • Single-shot EPI • k空間のsampling数の低下→sampling時間の短縮 • 位相エンコード方向の位相シフトの集積が低減する． sampling 時間 磁化率による位相シフト f1> f2 f2 f1

  26. 高磁場装置とコイルエレメント数の増加 ３Ｔ装置と32チャネルコイル • 信号雑音比の向上 • 高分解能化 • 撮像時間の短縮 Parallel imaging • 展開精度 • Reduction factorの増加 • SARの低減 • 撮像時間短縮

  27. 拡散はプロトン密度　T1緩和　T2緩和とは独立したparameter荒木力著　拡散MRI　秀潤社拡散はプロトン密度　T1緩和　T2緩和とは独立したparameter荒木力著　拡散MRI　秀潤社 MR 信号 SI =N(H)・ (1 - e -TR/T1) ・ e -TE/T2・ e -bD プロトン密度 T1緩和 縦緩和 縦磁化の回復スピン‐格子 緩和 T2緩和 横緩和 横磁化減衰 スピン‐スピン相互作用 拡散 mm単位 水素原子核間距離 →nm単位 • 拡散はプロトン密度　T1緩和　T2緩和とは独立したparameter • 組織成分や組織構築といった微細な物理環境を反映する．

  28. 結語　：　拡散画像 • b: b値 • D： 拡散係数 MR 信号 SI =N(H)・ ・ e -TE/T2・ e -bD プロトン密度 T2緩和 拡散 • ADC画像 • 拡散はプロトン密度　T1緩和　T2緩和とは独立したparameter • 組織成分や組織構築といった微細な物理環境を反映 • 全例（脳、躯幹、腫瘤性病変）に拡散画像を施行する意義あり T2強調画像(b=0) 拡散強調画像DWI

More Related