第26回関西Gyro 2017.6.3 3D撮像の基礎kansaigyro.web.fc2.com/lecture26/basic26ueda.pdf1 第26回関西Gyro（2017.6.3） 3D撮像の基礎（TSEを中心に） Yu Ueda Philips

1

第26回関西Gyro（2017.6.3）

3D撮像の基礎

（TSEを中心に）

Yu UedaPhilips Electronics Japan

MR Application Specialist

3D-TSEの始まり・・・

MRCPや内耳などHeavy T2WIとして使用

T2W Drive:TE200msec MRCP:TE 500msec

撮像時間が長い motion artifact（echo spaceの延長）

Today’ｓ Topics

3D TSEの基礎

VISTAに関連したパラメータ

New Sequence -3D View-

Today’ｓ Topics

3D TSEの基礎



MS 3D

6mm

Thickness

2mm

Thickness

2mm

Thickness

2D vs. 3D

6

RF

Z

Y

X

Echo Echo

スライスエンコード

連続性が乏しい連続性が高い

RF

Z

Y

X

Y

Z

Y

X

Z

X

2D vs 3D

X

Y

RF

Z

Y

X

Z

3D

X

Y

RF

Z

Y

X

Z

3D

X

Y

RF

Z

Y

X

Z

3D

X

Y

RF

Z

Y

X

Z

3D

位相方向に充填

スライス方向に繰り返し充填

位相(p)

周波数(m)

スライス(s)

acquisition time(TSE factor x Echo Space)

TR

shot interval

1sl

3D TSE

RF

Z

Y

X

Echo

撮像時間＝ TR ×位相データ数×NSAex. TR：3000，位相数：20，NSA：１

3000×20×1＝ 60000ms

＝ 60秒＝ 1分

k=0

X

Y

2Dの撮像時間

RF

Z

Y

X

Echo

撮像時間＝ TR ×位相データ数×NSA × Slice枚数ex. TR：3000，位相数：20，NSA：１， Slice 100枚

3000×20×1×100＝ 6000000ms

＝ 6000秒＝ 100分


Y

X

Z

3Dの撮像時間

なぜ3DはSNRが高い？

X

Y

Z

X

Y

Z

2D 3D

Δz

3Dはvolume励起を行うため、多くの信号が得られる。

3Dの特徴

• 高SNR• スライス方向の連続性に優れる（スライス選択はスライスエンコードによって）• 任意の断面で再構成可能

• 撮像時間が長い• スライス方向の折り返しに注意• 2Dと比較すると、コントラストが弱い

Today’ｓ Topics

3D TSEの基礎



VISTAの概要

VISTA（Volume Isotropic Tse Acquisition）

• 等方性ボクセルを目的とした3Dのデータ収集

• T2WI、T1WI、PDWI、FLAIR、STIRやblack blood（BB）など様々なコントラストで使用

3D-TSEとVISTAの違い

3D nonselective ??

18090

RF

Gz

Gy

Gx

Signal

160 150 140

Echo space

3D volume selective R12 / R1.8～

3D-TSE

18090

RF

Gz

Gy

Gx

Signal

160 150 140

R12 / R1.8～

VISTA

3D volume selective

Echo space

18090

RF

Gz

Gy

Gx

Signal

160 150 140

R12 / R1.8～

VISTA

3D volume selective

Echo space

Echo spaceすなわちTEが短縮

3D non-selective : no 3D non-selective : yes

VISTA

VISTA

T2WI FLAIR T1WI

TEの調整が容易になり、様々なコントラストに対応

Echo space

TSE factorがより多く入るため、撮像時間の短縮とmotion artifact

の低減

TEeff

TEeff

実行TEを固定

3D non-selective：no

3D non-selective：yes

Echo space

TSE factorを固定

25

TE effを短く設定可能であるため、様々なコントラストを作成可能

TEeff

TEeff

3D non-selective：no

3D non-selective：yes

VISTAのパラメータ

TE調整の為の

パラメータ

3D Non-selectiveUltra shortHalfScanProfile order

その他のパラメータ

Refocusing controlFlow CompensationSlice oversamplingStartup echo

✔


TE調整の為の

パラメータ




✔✔

Ultra short

リフォーカシングパルスの照射時間を短縮

ESの短縮

TEや撮像時間の短縮、motion artifactの低減

Ultra short

Ultra short : no Ultra short : yes


TE調整の為の

パラメータ

3D Non-selectiveUltra shortHalf ScanProfile order



✔✔✔

Half scan

実測 data

算出 data

スキャン時間とTE短縮法

として開発

複素共役対称と呼ばれるk-空間の対称性を利用して、データを算出することが可能実測するデータを減らすことが出来る

k=0

Half scan

Half Scan + Rev. Linear

k=0k=0

Half Scan + Linear

• TEの短縮が可能• 撮像時間の短縮（TEを短縮した場合）• 画像はボケやすい

• TEは変わらない• 撮像時間の短縮（後半のデータ収集が減少）• 鮮鋭度が高い

Half scan

k=0

Full Scan + Linear

TEeff : 128 ｘ 5 = 640ms

-128

+127

k=0

Half Scan + Linear

-128

+127

half factor : 0.6

t t

TEeff : 26 ｘ 5 = 130ms

Echo Space

Half scan

k=0

Full Scan + Linear

TEeff : 128 ｘ 5 = 640ms

k=0

Half Scan + Rev. Linearhalf factor : 0.6

t t

TEeff : 128 ｘ 5 = 640ms

撮像時間 : 256 ｘ 5 = 1280ms 撮像時間 : 154 ｘ 5 = 770ms

-128

+127

-128

+127


TE調整の為のパラメータ

3D Non-selective

Ultra short

HalfScan

Profile order


Refocusing control

Flow Compensation

Slice oversampling

Startup echo

✔✔✔✔

3D k-space profile order

Inner Loop Contrast

Profile order Low-High

Turbo direction ‐

Half Scan No Yes

Linear

‐

Contrast

Rev-Linear

Inner Loop Contrast


Turbo direction Y

Half Scan No Yes

Linear

Z

Contrast

Rev-Linear

■～R1

■ R2～

Radial

Y

X

Z

Inner Loop Contrast


Turbo direction Y

Half Scan no

Inner-loop

Outer loop

Contrast enh.

Linear

Dyn / AngOuter Loop

Angio

Inner Loop＆Outer Loop

3DTSEのOuter Loop

はLinear固定！

Inner Loop Contrast


Turbo direction Y

Half Scan no

Y

Z

3D k-space profile order短いTEのコントラストを得るため（T1WI、PDWIに使用）

Inner Loop Contrast

Profile order Linear

Turbo direction Y

Half Scan no

Y

X

3D k-space profile order長いTEのコントラストを得るため（T2WI）シャープな画像を得るため（T1WI、PDWI）

Y

X

Z

Inner Loop Contrast

Profile order Linear

Turbo direction Z

Half Scan Yes

62.5%


実測 data

算出 data

k=0

Half Scan複素共役対称を利用。実測データを減少できる

K0までの時間を短縮

TE短縮可能

条件設定の注意点

１mm iso voxelに設定したはずが…

位相方向のマトリクスが下がっている？

VISTA（3D-TSE）撮像の注意点

位相数÷TSE factor＝割り切れない場合、余った分は収集しない

Turbo direction：Yの時、Scan percentageに注意が必要

Inner Loop Contrast


Turbo direction Radial

Half Scan No

X

Y

Z


k-space shutterにて約20%撮像時間短縮


Low-HighAsymmetr

icLinear

Rev-

Linear

Y

T1w

PDw

T1w

PDw

T2w

T2w T2w

RadialT1w

PDwT2w

――

• Half scanと組み合わせが可能であるため、TEの調整が容易

• Scan percentageの設定に注意

turbo direction : radial

• 空間分解能を低下させることなく、撮像時間の短縮が可能

• Motion artifactに強い• Half scanの併用は不可

turbo direction : Y


T1WIlow-high + Y or radial、asymmetric + Y

T2WIlinear + Y or radial、asymmetric + Y

PDWIlinear + Y or radial、asymmetric + Ylow-high + Y or radial


TE調整の為の

パラメータ




✔✔✔✔✔

Refocusing control（R10～）

RF pulse + Echo

（a）3D-TSEのRefocusing control angle（default設定）

90°

180°160° 160° 160° 160° 160° 160° 160°

RF pulse + Echo

（b）VISTA 1.5TのRefocusing control angle（設定値が60°）

90°

120° 60° 60° 60° 60° 60° 60° 60°

RF pulse + Echo90°

60° 60° 60°60°

（c）VISTA 3.0TのRefocusing control angle（設定値が60°）

Refocusing control（R10～）

RF pulse + Echo

（a）3D-TSEのRefocusing control angle（default設定）

90°

180°160° 160° 160° 160° 160° 160° 160°

RF pulse + Echo

（b）VISTA 1.5TのRefocusing control angle（設定値が60°）

90°

120° 60° 60° 60° 60° 60° 60° 60°

RFA↓

• SARの低減

• TR（撮像時間）の短縮

• T2コントラストの低下

• MT効果の低減

RFAを下げることによって、TEequivが短縮

equivalent TE ( TEequiv )

equivalent TE ( TEequiv )

TEeff

TEequiv

：k0までの時間：得られるコントラストの理論的TE

Effective TE vs Equivalent TE180° 120° 90°

30

°

TEeff: 110ms TEeff: 140ms TEeff: 240ms

TEeff: 100ms TEeff: 100ms TEeff: 100ms TEeff: 100ms

120° 90°30

°

頭部 2D-T2W

VISTAはBBに有用性が高い3D TSE RA40 3D TSE RA160

Refocusing angleが低いほど血液抑制効果は高い



3D Non-selective

Ultra short

HalfScan

Profile order


Refocusing control

Slice oversampling

Flow Compensation

Startup echo

✔✔✔

✔✔✔✔

Slice encode

54

RF

Z

Y

X

Echo Echo


連続性が乏しい連続性が高い

RF

Z

Y

X

Y

Z

Y

X

Z

X

2D 3D

3D-TFE（FFE）

Default :1.28

3D-TSE

Default :1.8

14%

14%

Overlap

Overlap

Slices × 28%

Slices（Z)

100

40%

40%

Overlap

Overlap

Slices × 80%

Slices（Z)

100

■R2.5~

Slice Over Sampling

Slice Over Sampling

Sagital

被写体が含まれていれば、slice方向のoversamplingは必要ない（Sense factorに関係）

Slice Over Sampling

phase

behaviour

0

- fMax

fMax

傾斜磁場

A B

耳の折り返りに注意！

Slice Over Sampling

default

Sagittal→Transverseの場合

折り返ってしまう

3D non-selective yesにて、Echo spaceが短縮可能。S/N向上

3D non-selective yesでは、必ずsensitizedを併用。

non-selectiveのため、広範囲

に励起されるため、不要な信号やflow artifactを傾斜磁場にてキャンセルする。

Flow Compensation：sensitized

G Gt

time

流速：速い

流速：遅い

90°

180°

Gy

Phase


静止組織

18090

RF

Gz

Gy

Gx

Signal

160 150




3D Non-selective

Ultra short

HalfScan

Profile order


Refocusing control

Slice oversampling

Flow Compensation

Startup echo

✔✔✔

✔✔✔✔ ✔

TSE factorによるblurring

k＝０

90°

180°

EchoのT2減衰（信号低下）によりK

空間上の信号強度が一定ではない

Blurring


90°

180°TSE factor=9

TSE factor=3

90°

180°

shot duration

shot duration


90°

180°TSE factor=9

TSE factor=3

90°

180°

shot duration

shot duration

TSE factor（shot duration）増加に伴い、影響増加

Startup echo

TEeff

TEeff

TSE Factor：9

TSE Factor：9

Linearの場合

Start up echo 2を追加

信号減衰

信号減衰

Startup echoによるblurringの違い 1.5T

Start up 0

TE4.6

Start up 2

TE14

Start up 1

TE9.8

Start up 3

TE19

固定パラメータLow-High

TSEFactor20

RFA 30°

TE shortest

Achieva 1.5T

Today’ｓ Topics

3D TSEの基礎



VISTA vs 3D View

Variable Flip angle Sweep

VISTA

Advanced（3T）3D View

VISTA

Simple（1.5T）

Advanced sweep

Constant RFAs

VISTA vs 3D View

k0 →Echo数

CSF

GM

WMk0 →Echo数

CSF

GM

WM

VISTA

Advanced（3T） 3D View

実効TEが同じであれば得られるコントラストは同等

SNRが約1.5倍に増加

Brain View（R3～）

3D View

MSK View（R5.1～）

各部位に応じて、RFAの最適化が行われている

3D Viewの選択項目

TI

180

白質灰白質CSF

90

90

T2 prepulse

180

TI

T2 Prep PulseによりT2値の差が大きくつけることが可能。TR5000以下で十分なコントラストが得られる。

Brain View FLAIR

Brain View FLAIRのTEequiv

Multi Slice FLAIR

Thickness 5mm

Brain View FLAIR

TRA収集 Thickness 4mm

Brain View FLAIRとMS FLAIRの比較

antiDRIVEとは？

MSK View

Today’ｓ Topics

3D TSEの基礎

パラメータ


‐ 高SNR、スライス方向への連続性良好‐ スライス方向の折り返しに注意

‐ 3D Non selective‐ Refocusing control

‐ Variable Flip Angle Sweep‐ SNR上昇とblurring改善

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