第24回 長野県MR研究会Ⅱ フィリップスエレクトロニクスジャパン マーケティング本部 MR Product Specialist 儀間清昭 3.0T MRI : 肝臓ダイナミック Liver (oncology) imaging pre contrast arterial e-THRIVE 3D T1W FFE + SPAIR TR/TE 3.3 / 1.6 ms 1.0 x 1.6 x 1.5 mm SENSE 160 slices, 22 sec / bh Excellent detail with eTHRIVE isotropic imaging venous portal venous Courtesy: Nebraska Medical Center, Omaha, NE, USA 3.0T MRI : 腹部撮像の課題 B1（RFパルス）磁場の不均一 MultiTransmit Technology により解消 1. Quadrature 送信（2ch）の利点と限界 ・ バードケージコイル送信 ・ クアドラチャー送信 2. MultiTransmitの原理 ・ 被写体毎のRFの最適化 ・ SARの低減 3. MultiTransmitの臨床的有用性 マルチコイル励起（Quadratureコイル励起） 0°位相のパルス 90°位相のパルス マルチコイル励起（Quadratureコイル励起） 0°位相のパルス 90°位相のパルス マルチコイル励起（Quadratureコイル励起） 0°位相のパルス 90°位相のパルス マルチコイル励起（Quadratureコイル励起） 0°位相のパルス 90°位相のパルス マルチコイル励起（Quadratureコイル励起） 0°位相のパルス 90°位相のパルス マルチコイル励起（Quadratureコイル励起） 0°位相のパルス 90°位相のパルス マルチコイル励起（Quadratureコイル励起） 0°位相のパルス 90°位相のパルス マルチコイル励起（Quadratureコイル励起） 0°位相のパルス 90°位相のパルス マルチコイル励起（Quadratureコイル励起） 0°位相のパルス 90°位相のパルス マルチコイル励起（Quadratureコイル励起） 0°位相のパルス 90°位相のパルス マルチコイル励起（Quadratureコイル励起） 0°位相のパルス 90°位相のパルス マルチコイル励起（Quadratureコイル励起） 0°位相のパルス 90°位相のパルス マルチコイル励起（Quadratureコイル励起） 0°位相のパルス 90°位相のパルス マルチコイル励起（Quadratureコイル励起） 0°位相のパルス 90°位相のパルス マルチコイル励起（Quadratureコイル励起） 0°位相のパルス 90°位相のパルス マルチコイル励起（Quadratureコイル励起） 0°位相のパルス 90°位相のパルス 与えるRF波をより効率よく励起に使える。 Quadratureコイル： バードケージ型 0°位相の電流 90°位相の電流 *実際にはすべての ロッドに交流電流が流れています。 Quadratureコイル： バードケージ型 0°位相の電流 90°位相の電流 *実際にはすべての ロッドに交流電流が流れています。 Quadratureコイル： バードケージ型 0°位相の電流 90°位相の電流 *実際にはすべての ロッドに交流電流が流れています。 Quadratureコイル： バードケージ型 0°位相の電流 90°位相の電流 *実際にはすべての ロッドに交流電流が流れています。 Quadratureコイル： バードケージ型 0°位相の電流 90°位相の電流 *実際にはすべての ロッドに交流電流が流れています。 Quadratureコイル： バードケージ型 0°位相の電流 90°位相の電流 *実際にはすべての ロッドに交流電流が流れています。 Quadratureコイル： バードケージ型 0°位相の電流 90°位相の電流 *実際にはすべての ロッドに交流電流が流れています。 Quadratureコイル： バードケージ型 0°位相の電流 90°位相の電流 *実際にはすべての ロッドに交流電流が流れています。 Quadratureコイル： バードケージ型 0°位相の電流 90°位相の電流 *実際にはすべての ロッドに交流電流が流れています。 Quadratureコイル： バードケージ型 0°位相の電流 90°位相の電流 *実際にはすべての ロッドに交流電流が流れています。 Quadratureコイル： バードケージ型 0°位相の電流 90°位相の電流 *実際にはすべての ロッドに交流電流が流れています。 Quadratureコイル： バードケージ型 0°位相の電流 90°位相の電流 *実際にはすべての ロッドに交流電流が流れています。 Quadratureコイル： バードケージ型 0°位相の電流 90°位相の電流 *実際にはすべての ロッドに交流電流が流れています。 Quadratureコイル： バードケージ型 0°位相の電流 90°位相の電流 *実際にはすべての ロッドに交流電流が流れています。 Quadratureコイル： バードケージ型 0°位相の電流 90°位相の電流 *実際にはすべての ロッドに交流電流が流れています。 Quadratureコイル： バードケージ型 0°位相の電流 90°位相の電流 *実際にはすべての ロッドに交流電流が流れています。 Quadratureコイル： バードケージ型 0°位相の電流 90°位相の電流 *実際にはすべての ロッドに交流電流が流れています。 The Classical Birdcage Coil A Sin0 t Port 0 A Sin 0 t 2 Port 1 Linear modes Port 1 Port 0 Quadrature (CP) mode Principal Scientist, Paul R. Harvey, March 30, 2009, XJB351-04698 RF送信技術 ： バードケージコイルによる送信分布 給電点 ＝ ＝ ＝ ＝ ＝ ＝ ＝ ＝ ＝ RF送信技術 ： バードケージコイルによる送信分布 給電点 ＝ ＝ ＝ ＝ ＝ ＝ ＝ ＝ RF送信技術 ： バードケージコイルによる送信分布 給電点 ＝ ＝ ＝ ＝ ＝ ＝ ＝ ＝ RF送信技術 ： バードケージコイルによる送信分布 給電点 ＝ ＝ ＝ ＝ ＝ ＝ ＝ ＝ RF送信技術 ： バードケージコイルによる送信分布 RFアンプ RF送信技術 ： バードケージコイルによる送信分布 RFアンプ RF送信技術 ： バードケージコイルによる送信分布 RFアンプ 3.0Tの本質的な問題：Dielectric shading Standard Birdcage Coil B = μH 3.0Tの本質的な問題：Dielectric shading Standard Birdcage Coil B = μH 3.0Tの本質的な問題：Dielectric shading Standard Birdcage Coil B = μH Standard Birdcage Coil B = μH Basic B1,B0 field - Principle - 磁場強度別の水中（人体）における電波の波長 1.0T : λH20 = 79cm 42MHz 1.5T : λH20 = 52cm 64MHz 3.0T : λH20 = 26cm 128MHz 7.0T : λH20 = 11cm 298MHz Reference : Schick, F. Euro Radiol 2005 何か問題は？ Basic B1,B0 field - 誘電効果- 入射波と反射波の二つより、生成される波を定常波と呼ぶ Standing wave 入射波 反射波 定常波：Standing wave Standing wave（3.0T : 128MHz） Standing waveの方が振幅が大きくなり、 信号ムラが生じやすい Basic B1,B0 field - 誘電効果- Standing wave Standing waveの方が振幅が大きくなり、 信号ムラが生じやすい 3.0Tの本質的な問題の現在の対策 Body Tuned CLEAR RF Smart Body tuned CLEAR無し Point！ リファレンススキャン CLEAR無し Body tuned CLEAR有り リファレンススキャン CLEAR有り 不自然な信号低下領域を 自動的に検出し、その領域 の信号をフラットにするアル ゴリズムを用いて均一なリ ファレンス情報を取得。 電気伝導率を考慮した実験 C. Collins et al, J. Magn. Res. Imaging, 21:192-196 (2005) • 対象の伝導率が高いと、反射波の発生が少ない • “誘電共鳴”の影響は、支配的ではない 複数素子を用いたRF送信の影響 C. Collins et al, J. Magn. Res. Imaging, 21:192-196 (2005) • 複数素子からRF送信を行うと、誘電共鳴と同様の現象が生じる 1. Quadrature 送信（2ch）の利点と限界 ・ バードケージコイル送信 ・ クアドラチャー送信 2. MultiTransmitの原理 ・ 被写体毎のRFの最適化 ・ SARの低減 3. MultiTransmitの臨床的有用性 複数ポートによるRF送信 人体が入った場合 ⇒ 干渉が生じる ⇒ RF送信位相の最適化 Coil A Coil B • 2つの波の合成により、場所による波の振幅の変化が生じる 複数ポートによるRF送信 人体が入った場合 ⇒ 干渉が生じる ⇒ RF送信位相の最適化 Coil A • Coil Bから送信する波の位相を変更。 • 対象物の中心での振幅の低下がなくなる。 Coil B 3.0Tの本質的な問題 ： Standing Wave Standard Birdcage Coil MultiTransmit Birdcage Coil 位相 Optimized RF : 振幅 wave form 3.0Tの本質的な問題 ： Standing Wave Standard Birdcage Coil MultiTransmit Birdcage Coil 位相 Optimized RF : 振幅 wave form 3.0Tの本質的な問題 ： Standing Wave Pre SCAN Pre SCAN MultiTransmitはRFをカスタマイズする。 How does it work? ● 任意のRF送信制御を行い、患者毎・検査毎に発生するスピン 励起ムラを補正した撮像を行える。 Patient 1 RF send RF receive 本撮像 プレScan Conventional transmit Parallel receive MultiTransmit Parallel receive Image Signal patient 1 patient 1 MultiTransmitはRFをカスタマイズする。 How does it work? ● 任意のRF送信制御を行い、患者毎・検査毎に発生するスピン 励起ムラを補正した撮像を行える。 Patient 2 RF send RF receive プレScan 本撮像 Single transmit Parallel receive MultiTransmit Parallel receive Image Signal patient 1 patient 2 patient 1 patient 2 MultiTransmitによる撮像の安定性 … even in the most challenging ascitis patients 3.0T MRIのSAR SAR : Specific Absorption Rate [ W/kg ] SAR ∝ σ・γ2・B0 2・α2・D σ : 電気伝導率，γ : 球体モデルの半径，B0 : 静磁場強度，α: Flip Angle，D: Duty cycle 1.5Tよりも4倍上昇 RF-SMART ： FDTD Simulation ■ Advantage - none ■ Disadvantage - TR :↑= Package :↑= Scan time :↑ - FA :↓（Balanced sequence :↓） - Refocusing angle :↓（TSE sequence） - B1 : ↓ - Local SAR :↑ RF-SMART ： Smart body coil design 最適化していないコイル Volume of RF exposure for a Traditional (long) body coil Imaging volume Medical Systems In this case, a large fraction of the body coil just contributes thermal noise, SAR and eats power! RF-SMART ： Smart body coil design 最適化されているコイル Volume of RF exposure for a Optimized (short) body coil Imaging volume Medical Systems In this case, the FOV and effective volume are more optimal, requires lower power and yields better SNR! RF-SMART ： Smart body coil design SAR vs. coil length – long body coil • chest centered • equal B1 • duty cycle Long coil Medical Systems Average SAR % Peak SAR % 100 100 RF-SMART ： Smart body coil design SAR vs. coil length – short body coil • chest centered • equal B1 • duty cycle Short coil Medical Systems Average SAR % Peak SAR % 82 91 RF-SMART ： B1 Amplitude B1 mode TR 180° 90° 180° echo RF, echo TE B1 mode amplitude : 12μT B1 mode amplitude : 9μT 90° echo RF-SMART ： B1 Amplitude B1 mode B1 mode amplitude : 12μT TR 180° 90° 180° echo 90° echo RF, echo TE B1 mode amplitude : 9μT TR 180° 180° echo 90° RF, echo TE 90° echo MultiTransmit Patient-adaptive RF management Single Transmit: RFは固定値を使用 • Local SAR の上昇（ホットスポットの出現） • 3.0Tでは撮像時間が延長 Local SAR Limiting Speed Max SAR Single transmit MultiTransmit Patient-adaptive RF management MultiTransmit : RFを患者毎に最適化 • RFの最適化によりRFの均一性が向上 • Local SARの低減により撮像時間が短縮 Local SAR Limiting Speed Max SAR Max SAR SAR not limiting, allowing more speed Single transmit MultiTransmit provides more speed MultiTransmit 3.0Tを本質から解決する技術：MultiTransmit MultiTransmit with patient-adaptive RF Management 3.0Tにおける問題点 MultiTransmit 改善点 Standing Wave Local SAR limited scans 患者毎にRFパルス の最適化 RFパルス最適化による ホットスポット消失 Local SARの低減 Image Uniformity Consistency Speed 1. Quadrature 送信（2ch）の利点と限界 ・ バードケージコイル送信 ・ クアドラチャー送信 2. MultiTransmitの原理 ・ 被写体毎のRFの最適化 ・ SARの低減 3. MultiTransmitの臨床的有用性 MultiTransmitとは ■MultiTransmitとは プリスキャンでRF分布を確認し患者毎に最適化する技術 ■臨床的メリット 1. T1Wコントラストが向上 2. 腹部・乳房領域で画質の向上 3. Balancedシーケンスのルーチン化（MRA, MRCP） 4. 撮像時間の短縮 patient-adaptive MultiTransmit technology Up to 40% more speed Enhanced Uniformity Enhanced Consistency patient-adaptive MultiTransmit technology スキャン時間短縮：SARに関連したパラメータ制限の緩和 TR:580ms TR:440ms Conventional MultiTransmit Conventional MultiTransmit 3 min 21 2 min 33 4 min 25 2 min 33 patient-adaptive MultiTransmit technology MultiTransmit Uniformity – Liver – Challenging ascitis patients Standard (well known shading from fluids) Enhanced uniformity: From undiagnostic to diagnostic MultiTransmit T2W TSE Ssh, 1.2 x 1.4 x 7mm, 25 slices, 14 sec Courtesy: Bonn University Hospital Breast T1W/FFE uniformity & contrast Standard Enhanced Uniformity & Contrast MultiTransmit MultiTransmitはRFパルスの最適化により、 均一性だけでなくコントラストの改善をもたらす Breast T2W/SPIR , eTHRIVE uniformity & contrast Standard MultiTransmit T2W/TSE/SPAIR T2W/TSE/SPAIR eTHRIVE eTHRIVE patient-adaptive MultiTransmit technology Translation to MR – no two patients alike Only MR that adapts the RF to each patient Courtesy: Bonn University Hospital, Germany MultiTransmitと被写体毎のRFの調節 僅かな不均一 少し不均一 大きな不均一 Conventional MultiTransmit Fetal Imaging SSh/T2W/TSE Standard MultiTransmit Courtesy: University of Vermont, USA Breast Imaging Slight consistency improvement Medium consistency improvement Large consistency improvement Enhanced Consistency Conventional MultiTransmit Courtesy: Bonn University Hospital SmartExam Breast* Intelligence beyond planning • Assists in Exam Preparation beyond planning – Automated segmentation of Breast contour and Thorax wall based on SmartSurvey – Automated breast volume based local shimming • Assists in Planning, scanning and processing the ExamCard 自動プランニング • Designed for consistency and robustness in image quality also in 自動シミング case of silicon implants 自動スキャン 自動プロセッシング（後処理） 91 Johns Hopkins Hospital, 3.0T: “We use image based shimming on every patient now!” * Available on 3.0T TX, Works-in-Progress MultiTransmit+SmartExam Breastによる撮像の安定性 MultiTransmitとは ■MultiTransmitとは プリスキャンでRF分布を確認し患者毎に最適化する技術 ■臨床的メリット 1. T1Wコントラストが向上 2. 腹部・乳房領域で画質の向上 3. Balancedシーケンスのルーチン化（MRA, MRCP） 4. 撮像時間の短縮 1. Quadrature 送信（2ch）の利点と限界 ・ バードケージコイル送信 ・ クアドラチャー送信 2. MultiTransmitの原理 ・ 被写体毎のRFの最適化 ・ SARの低減 3. MultiTransmitの臨床的有用性 第24回 長野県MR研究会Ⅱ ご清聴ありがとうございました。
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