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臨床技術

3 T MRI における Time-spatial Labeling Inversion Pulse (Time-SLIP)法を用いた脳脊髄液動態撮像の条件検討 ―1.5 T MRI と比較した 3 T MRI の有用性― 1

1

小笹雅也 谷畑誠司 1 2 江島光弘 篠原麻衣子 論文受付 2013 年 10 月 1 日 論文受理 2014 年 10 月 27 日 Code No. 261

緒

1

1

吉田彩子 竹山 守 3 4 山本貴雄 阿部香代子

1

東京女子医科大学病院中央放射線部

2

東芝メディカルシステムズ株式会社営業本部 MRI 営業部アプリケーション担当

3

東芝メディカルシステムズ株式会社営業本部 MRI 営業部営業技術担当

4

東京女子医科大学病院画像診断・核医学科

椎穿刺によって脊髄腔内に投与して観察する脳槽シン

言

1)

Cerebrospinalfluid(CSF)の動態を調べるための検査

チグラフィ やヨード造影剤を使用した computed to-

法として，外因性トレーサである放射性同位元素を腰

mography(CT)cisternography(脳槽造影) が従来から

2)

Optimal Imaging Parameters and the Advantage of Cerebrospinal Fluid Flow Image Using Time-spatial Labeling Inversion Pulse at 3 Tesla Magnetic Resonance Imaging: Comparison of Image Quality for 1.5 Tesla Magnetic Resonance Imaging 1＊

1

1

1

1

Masaya Ozasa, Seiji Yahata, Ayako Yoshida, Mamoru Takeyama, Mitsuhiro Eshima, 2 3 4 Maiko Shinohara, Takao Yamamoto, and Kayoko Abe 1

Department of Radiological Services, Tokyo Women’s Medical University Hospital Applications Group, MRI Sales Department, Sales Division, Toshiba Medical Systems Corporation 3 Sales Engineer Group, MRI Sales Department, Sales Division, Toshiba Medical Systems Corporation 4 Department of Diagnostic Imaging and Nuclear Medicine, Tokyo Women’s Medical University Hospital 2

Received October 1, 2013; Revision accepted October 27, 2014 Code No. 261

Summary Cerebrospinal fluid (CSF) imaging by time-spatial labeling inversion pulse (Time-SLIP) technique is labeled by CSF with a selective inversion recovery (IR) pulse as internal tracer, thus making it possible to visualize CSF dynamics non-invasively. The purpose of this study was to clarify labeled CSF signals during various black blood time to inversion (BBTI) values at 3 tesla (T) and 1.5 T magnetic resonance imaging (MRI) and to determine appropriate CSF imaging parameters at 3 T MRI in 10 healthy volunteers. To calculate optimal BBTI values, ROIs were set in untagged cerebral parenchyma and CSF on the image of the CSF flow from the aqueduct to the fourth ventricle in 1.5 T and 3 T MRI. Visual evaluation of CSF flow also was assessed with changes of matrix and echo time (TE) at 3 T MRI. The mean BBTI value at null point of untagged CSF in 3 T MRI was longer than that of 1.5 T. The MR conditions of the highest visual evaluation were FOV, 14 cm  14 cm; Matrix, 192  192; and TE, 117 ms. CSF imaging using Time-SLIP at 3 T MRI is expected visualization of CSF flow and clarification of CSF dynamics in more detail by setting the optimal conditions because 3 T MRI has the advantage of high contrast and high signalto-noise ratio. Key words: cerebrospinal fluid (CSF) flow, time-spatial labeling inversion pulse (Time-SLIP), selective IR pulse (tag), three tesla magnetic resonance imaging (3 T MRI), black blood time to inversion (BBTI) *Proceeding author

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用 い ら れ て い る．更 に，magnetic resonance imaging (MRI)の登場によって phase contrast(PC)法を用いて， 流体の位相差を利用した CSF の動態の画像化もしく は定量化が可能となり，非侵襲的な検査法として研究 3)

が行われるようになった ．しかし，これまでのとこ ろ，いずれの方法も診断的有用性のある手法としては 確立されてはいない． そこで山田らは，MRI を用いて，従来の PC 法とは 異なる time-spatial labeling inversion pulse(Time-SLIP) 4)

法と呼ばれる撮像手法 を用いた CSF の動態観察を 行う方法を考案した．Time-SLIP 法とは，反転パルス を利用して生体内における流体の動態を画像化する手 法であり，CSF の動態を観察する場合，非選択的 inversion recovery(IR)パルスによって背景信号を抑制し たのち，観察目的とする CSF の上流側に tag pulse と 呼ばれる反転パルスを印加し，tag pulse の外に反転さ れて流出した CSF をデータ収集する．データ収集す

Fig. 1

A tag pulse setting method for labeling CSF.

るタイミングは，black blood time to inversion(BBTI)値 によって変えることができ，繰り返し撮像を行うこと 1-2 使用機器

ができる． 一方，本邦ではこの数年間で，高磁場 MRI である 3

使用した MRI は東芝メディカルシステムズ株式会 TM

tesla(T)MRI が普及するようになったため，今後は臨

社製 Vantage Titan3T(3 T MRI), EXCELART Vantage

床現場でも高 signal-to-noise ratio(SNR)という 3 T MRI

powered by Atlas(1.5 T MRI).

の特徴を生かした CSF の動態診断が行われるように

受信用コイルは Atlas SPEEDER 16ch Head Coil(3 T

なることが期待される．しかし，現在までに 1.5 T

MRI), Atlas SPEEDER 14ch Head Coil (1.5 T MRI)を使

MRI を用いた Time-SLIP 法による CSF 動態観察に関

用した．

5, 6)

する報告

は散見するが，3 T MRI に関する報告はな

い．われわれは，今回提案する 3 T MRI を用いた CSF

1-3

tag 位置の設定方法

の動態撮像手法の有用性を確認するために，3 T MRI

撮像断面は中脳水道を含む矢状断とし，中脳水道か

と 1.5 T MRI を用いて得られた BBTI 値の異なる CSF

ら第四脳室への CSF の動態観察を行うことを目的と

の画像との画質の比較を行った．更に，3 T MRI で

して，tag pulse 厚は第三脳室を十分含み，かつ中脳水

CSF の動態観察を行うための至適撮像条件について

道と第四脳室の境界部までを適正に含む範囲とする

検討を行った．

30 mm に設定した．

1．方

1-4 検討方法および撮像条件

法

1-1 撮像対象 本研究に際し十分にインフォームドコンセントを行

1-4-1

1.5 T MRI，3 T MRI それぞれにおける BBTI 値 の違いによる信号変化

い，了承が得られた健常ボランティア 10 名(平均 25.0

tag 外脳実質，tag 外背景 CSF の経時的な信号変化を

7.8 歳，男女比 6:4)を対象に，Time-SLIP 法による

調べるため BBTI 値を初期値 1000 ms から終了値 5800

CSF の動態の描出を評価した．また，撮像した画像

ms とし，200 ms 間隔(25 ポイント測定)で変化させ撮

データの使用および取扱いに関しては非連結匿名化を

像を行った．

行い，個人情報保護に努めた．なお，対象となった健

1.5 T MRI，3 T MRI それぞれ目的部位に tag を設定

常ボランティアについては，当施設の倫理委員会の承

し，tag 外脳実質として橋(a)，tag 外背景 CSF として

認を得ている．

大槽(b)に円形 region of interest(ROI)を設定し，BBTI 値を変化させたときの信号値の測定を行った(Fig. 1)． 使用した撮像条件を Table 1 に示す．

日本放射線技術学会雑誌

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Table 1

1-4-2

Sequence parameters for performing CSF Time-SLIP at 3 T and 1.5 T MRI, respectively Sequence

3 T MRI

1.5 T MRI

TR (ms) TE (ms) Matrix (phase×read out) FOV (cm) BBTI (ms) Gating method Gate interval (time/min) Total acquisition time (min)

12000-13000 80 224×224 23×23 1000-5800 Peripheral pulse gating 60-70 3.5

12000-13000 80 256×224 26×23 1000-5800 Peripheral pulse gating 60-70 3.5

3 T MRI における至適条件の検討

つである Mann-Whitney’s U test にて統計学的検定を行

3 T MRI における至適条件の検討のため，echo time

い，危険率 5％未満を有意差ありと判定した．統計処

(TE)を 3 段階(91 ms，117 ms，156 ms)，また，matrix

理にはエクセル統計 2010 を使用した．なお，各評価

[phase encode(PE)read out(RO)]を 3 段階(224224，

者には本研究の評価結果が論文として公表される旨の

192192，160160)にそれぞれ変化させ CSF の動態描

承諾を得ている．

出の違いについて検討を行った．また，得られた結果 は Mann-Whitney’s U test を用いて統計学的検定を行っ

2．結

た．スライス厚は，中脳水道を十分含む範囲とするた

2-1

め 5 mm とし，field of view(FOV)は詳細な CSF の動態 観察を行うため，使用装置の最小 FOV である 1414 cm を使用した．なお，FOV を最小にするため，echo spacing を 5 ms より 6.5 ms に延長した． 1-4-3 視覚評価方法および統計学的検定

果

1.5 T MRI，3 T MRI それぞれにおける BBTI 値の 違いによる信号変化

1.5 T MRI における tag 外脳実質と tag 外背景 CSF の信号変化を示す(Fig. 2)． 健常ボランティア 10 名において，tag 外背景 CSF の信号値は多少の変動を認めるものの最初の測定ポイ

本研究における観察者評価に対し，同意を得られた

ントである BBTI 値 1000 ms から信号が低下し，2520

放射線科専門医 1 名，診療放射線技師(MRI 経験年数

ms で最も低信号となった．それ以降，信号は最終測

10 年以上)4 名が，中脳水道から第四脳室へ向かう

定ポイントである 5800 ms まで増加した．tag 外脳実

CSF の描出について動画にて観察を行った．スコア

質の信号値に関しては静止組織の T1 緩和に伴う信号

リングについては Cohen の 5-point image quality scor-

強度を示した．tag 外脳実質の信号値が tag 外背景

7)

ing system を用いて評価を行った．

CSF の信号値より上回っている範囲は 1700∼4320 ms となった．同様に 3 T MRI における tag 外脳実質と

〈判定基準〉 1：全く見えない．

tag 外背景 CSF の信号変化を示す(Fig. 3)． tag 外背景 CSF の信号は，最初の測定ポイントであ

2：画質不良，詳細を評価するのに不適．

る BBTI 値 1000 ms から低下し，2660 ms で最も低信

3：画質不良を認めるが評価ができる．

号となった．それ以降，1.5 T MRI の場合と同様に，信

4：良好な画質であり，信頼できる画像評価ができる．

号は最終測定ポイントである 5800 ms まで増加した．

5：良好な画質であり，信頼度の高い画像評価ができる．

tag 外脳実質の信号値に関しても 1.5 T MRI 同様，静止 組織の T1 緩和に伴う信号強度となった．tag 外脳実質

5 名の評価者は個別で行い，観察条件(観察環境や観 察時間など)を制限せずに行った．画像のウインドウ

の信号値が tag 外背景 CSF の信号値より上回ってい る範囲は 1880∼4340 ms となった．

レベル，ウインドウ幅は評価者が任意に設定して評価 した．評価ポイントは，tag 下端より第四脳室へ向か

2-2

3 T MRI における至適条件の検討

う CSF の末梢信号の描出能とした．5 名の評価者が

結果 2-1 を参考に BBTI 値 1400∼4600 ms(200 ms 間

それぞれの画像に点数をつけ，最終データは 5 名の評

隔，17 ポイント測定)で撮像し，TE を 3 段階変化させ

価者全員のスコアの平均値標準偏差で表した．ま

CSF の描出について検討を行った．視覚評価におい

た，得られたデータはノンパラメトリック検定法の一

て TE 117 ms の評価が最も高く，統計学的にも TE 91

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Fig. 2

Effects of signal intensity of untagged CSF and brainstem during various TIs at 1.5 T MRI.

Fig. 3

Effects of signal intensity of untagged CSF and brainstem during various TIs at 3 T MRI.

ms と TE 117 ms の評価では p