心臓MRIMotion Control

大阪急性期・総合医療センター

西山大輔

心臓MRI

・長い検査時間・手技が煩雑・患者依存性が高い (呼吸、心拍)

長所

短所

・一度の検査で多くの情報が得られる(心機能、心形態、心筋性状、流速、etc)・高分解能、高コントラスト

本日の内容

・CINE

・T2W-BB

・LGE

安定した心臓MRI検査

MotionControl

使用装置

・Philips Intera Achieva 1.5T R3.2.3・32ch cardiac coil・自作ファントム (Gd製剤+Iodine製剤+生理食塩水)・Image J

・Balanced-TFE (retrospective)・心筋形態、心機能を評価

ED volume ES volume Ejection Fraction Stroke volume Cardiac output Cardiac index

ED wall massWall motionWall thicknessWall thickening

(VED) (VES) (EF) (SV) (CO) (CI) etc

CINE

Transeverse Vertical LAx Horizontal LAx

2ch view 4ch view Short Ax

CINE当院ルーチン

Breath Hold

Sinus Rhythm

・Free Breath

・Cardiac Synchronization

CINE

Free Breath

NSA

Belt Technique

加算回数を増やすことによりmotion artifactを平均化

横隔膜の動きそのものを抑える

NSA 1 NSA 2 NSA 3 NSA 4

NSA 1 + Belt NSA 2 + Belt NSA 3 + Belt NSA 4 + Belt

Free Breath Free Breath + belt

Belt Technique

肋骨下縁～腸骨稜の間肝臓の動きを抑える

NSA 33 slice

59.4 (sec)

NSA 33 slice

59.4 (sec)

NSA 221 slice

252.4 (sec)

Clinical image (Free Breath)

Cardiac Synchronization

retrospective TFE

gate FFE

trigger TFE

retrospective gate trigger

Cardiac Synchronization

Retrospective (TFE)・R-R間におけるデータを全て収集し再構成→心時相を全て観察できる・不整脈が多いとスキャンがabort

gate (FFE)・R波検知後の設定範囲のデータを使用し再構成・Gatedelay,width範囲外のデータを認識できない→R波前後のデータ欠損・全てのデータを収集するまでスキャンはabortしない

trigger (TFE)・R波毎にパルスを打ちデータ収集→gate同様delayがあるためR波前後のデータ欠損→１時相目は移行期の信号が多い為フラッシュアーチファクトが発生

retrospective gate trigger

15.0 (sec) 27.3 (sec) 24.0 (sec)

Cardiac Synchronization

retrospective TFE

gate FFE

trigger TFE

Cardiac Synchronization

・撮像時の許容するHRの範囲を決定

R-R window

Ex.

60-(60×20/100)～60+(60×10/100)

R-R window1 : 設定HRに対し早くなったHRの範囲R-R window2 : 設定HRに対し遅くなったHRの範囲

HR48～66の心拍データで画像を構成

設定HR 60

ArrhythmiaHR40～80 (bpm)

Clinical image (Arrythmia)

設定HR 65

52～7239～78

HR範囲

Scan aborted

retrospective VS gate

retrospective gate

18sec / 3slice 21sec / 1slice

R-R window 30/30 R-R window 10/20

NSAを増加させFree Breathで撮像腹帯を使用 (肝臓を持ち上げるイメージで)

CINE

息止め困難

不整脈

retrospectiveでの撮像が困難→心拍をよく観察しHR,R-R windowの設定gateは撮像時間の延長&息止め回数増加→スループットの低下

T2W-BB

・Double(Triple)IR-T2W TSE・心筋の炎症、浮腫、リスク領域を評価

T2WI BB LGE

Stunnedmyocadium

High Low

Subendocardialinfraction

HighSubendocardial

High

Transmuralinfraction

HighTransmural

High

Microvascularobstraction

Iso~Low Low

・TR (beat)・Trigger delay・Shot duration

T2W BB

TR (beat)・MR信号を得るために使用する励起RFパルスの間隔・心電同期では心拍に依存する (TR=beat×RR間隔)

HR (bpm) 2 beat (ms) 3 beat (ms)

60 2000 3000

80 1500 2250

100 1200 1800

120 1000 1500

T2WI=LongTR

Breath hold

各TRにおける正常心筋と浮腫心筋のコントラスト

正常心筋phantom

浮腫心筋phantom

T1value (ms) 978 1373

T2value (ms) 61 84

TR (beat)

1 2 3 4

750 1500 2250 3000

6.8 13.5 20.3 27.0

beat

TR (ms)

Scan time(sec)

＊HR 80 (bpm)

TR (beat)

HR 91 TR 3beat HR 83 TR 3beat

Trigger delay

Trigger delay

HR 60TR 2beatdelay shortest

HR 90TR 3beatdelay shortest

916.9 (ms)

750 (ms)

RR=1000 (ms)

RR=667 (ms)

delay

delay manual longest

Trigger delay

HR (bpm)R-R (ms)

601000

70857

80750

90667

beat 2 2 2 3 2 3

Tiggerdelay(ms)

shortest 916.9 853.7798

(=48)963

(=213)750

(=83)917

(=250)

longest1900

(=900)1479

(=621)1275

(=525)1988

(=488)1117

(=450)1750

(=417)

Trigger delay

TR (beat) 3

TE (ms) 70

Half scan 0.8

profile order linear

echo space (ms) 5.1

shot duration (ms) 152

tigger delay (ms)530

(longest)

scan time (sec) 16.8

HR 75R-R 800 (ms)

Shot duration

・TR間におけるデータ収集時間

Shot duration = TSEfactor× TSEes

Shot duration

Shot duration 100 (ms) Shot duration 120 (ms) Shot duration 150 (ms)

Shot duration 180 (ms) Shot duration 210 (ms) Shot duration 240 (ms)

＊HR 80 (bpm)

Half scan併用不可＝撮像時間増加

撮像時間増加

T2コントラスト低下実効TE ↓

asymmetric

Shot duration短縮

Half scan yes → no

T2コントラスト低下

Half scan

without Half scan

k-0

k-min

k-maxEx.act.TE (ms)

100TSE factor

9profile order

linearHalf scan 0.666 Half scan 0.666

+rev.linear

+ rev.linear987654321

987654321

123456789

987654321

without Half scan + linear Half scan 0.8 + linear Half scan 0.6 + linear

Half scan 0.6 + rev.linearHalf scan 0.8 + rev.linearasymmetric (es:shortest)

shot 124 (ms)BH 22.0 (sec)

shot 153 (ms)BH 18.0 (sec)

shot 252 (ms)BH 14.0 (sec)

shot 104 (ms)BH 22.0 (sec)

shot 104 (ms)BH 18.0 (sec)

shot 104 (ms)BH 14.0 (sec)

TE 89 (ms)TE 70 (ms)TE 70 (ms)

TE 70 (ms)TE 70 (ms) TE 70 (ms)

＊HR 80 (bpm)

after

3

72

0.8

rev.linear

3.5

106

580(longest)

16.8

before

TR (beat) 3

TE (ms) 70

Half scan 0.8

profile order linear

echo space (ms) 5.1

shot duration (ms) 152

trigger delay (ms)530

(longest)

scan time (sec) 16.8HR 75

R-R 800 (ms)

患者の心拍に応じて異なるbeat数を調節しTR>1800 (ms)になるように

T2W-BB

心筋の動きの少ない拡張中期を狙うHR>70ではdelay=longestがbetter

TR (beat)

Shot duration

Trigger delay

delayが適切で心筋が欠けた際はHalf scan + rev.linearでShotを短く＊条件により実効TEの延長有り

LGE

・3D IR-T1W TFE・心筋疾患の鑑別、予後予測

(Late Gadolinium Enhancement)

・Look LockerによるTI決定→適切なTI設定が必須＊コントラスト反転の可能性・造影剤のWash outを考慮→経時的なコントラストの変化＊速やかに撮像

MI DCM

心Amiloydosis心Sarcoidosis

LGE

・心拍による信号の変化

・不整脈対策

myoblood

scar

各心拍における信号変化 (Look Locker)

各心拍における信号変化 (LGE)

各心拍におけるCNR

HR (bpm) TI (ms)

60 280

80 240

100 200

120 180

各TIはLook Locker上でのmyo/Null+40 (ms)を設定

各心拍における信号変化

IRパルスの間隔が短い→縦磁化の回復が不十分→CNRの低下

高心拍通常心拍

各心拍における信号変化

shortest=1 beat↓

2 beatに変更SCMRによる心臓MRI（CMR）標準化プロトコールより引用http://www.scmr.jp/mri/index.html

myoblood

scar

各心拍における信号変化 (Look Locker)

各心拍における信号変化 (LGE)

shot interval(beat)

HR (bpm)

TI (ms)

1

60 280

80 240

100 200

120 180

2

60 320

80 300

100 260

120 240

各TIはLook Locker上でのmyo/Null+40 (ms)を設定

各shot intervalにおけるmyo-scarのCNR

各心拍における信号変化

IRパルスの間隔が広がる→縦磁化が十分に回復→CNRの上昇

shot interval = 1 beat shot interval = 2 beat

RMI SR HR 90～95 (bpm)

1 (beat)SENSE 2.0

TFE factor 24

Look Locker LGE

scan time12.6 (sec)

2 (beat)SENSE 2.0

TFE factor 24

scan time22.8 (sec)

beat数による撮像時間 (LGE)

HR (bpm)scan time (sec)

1 (beat) 2 (beat)

60 20.0 38.0

80 15.0 28.5

100 12.6 22.8

120 10.5 20.0

SENSE factor&TFE factorを変更

1beatから2beatに変更→撮像時間は2倍

息止め困難

＊Scan%の変動に注意＊shot durationの延長

mid wall fibrosis?

no sign

PSIR

no sign

1 (beat)SENSE 2.0

TFE factor 24shot 118.2 (ms)

scan time12.6 (sec)

2 (beat)SENSE 2.3

TFE factor 31shot 147.6 (ms)

scan time15.6 (sec)

DCM SR HR 85～90 (bpm)

280 (ms)240 (ms)200 (ms) 320 (ms) 360 (ms)

Shot duration 100 (ms)+30～40 (ms)

Shot duration＆TI設定

null

TI=280 (ms) TI=320 (ms)

Shot duration 150 (ms)

280 (ms)240 (ms)200 (ms) 320 (ms) 360 (ms)

+50～60 (ms)

Shot duration＆TI設定

TI=280 (ms) TI=340 (ms)

null

LGE 心拍による信号の変化

高HR→Nullは短縮（T1値が長い組織ほど影響大）信号低下による影響で正常心筋の同定困難

Look Locker

LGE

高HR→縦磁化の回復が不十分→CNRの低下高HRでは2beat撮像をこの際、Look Lockerも2beatで撮像（Nullが変化）2beat撮像では撮像時間の延長→SENSE factor & TFE factorで微調整→shot延長時のTIはNullから長めに設定

LGEにおける大敵多くの心筋疾患に伴う症状

心房期外収縮 (APC)心室期外収縮 (VPC)発作性上室性頻拍 (PSVT)心房頻拍 (AT)心房粗動 (AFL)心房細動 (AF) etc

TI設定困難撮像時間の延長アーチファクト

不整脈対策

不整脈対策

RR間隔がバラバラ→縦磁化の大きさ、位相が毎回異なるLook LockerによるNullの決定が不可能、motion artifact+++

通常心拍 不整脈

不整脈対策

RTを併用することでパルス間隔が広がり縦磁化が十分に回復motion artifactの低減+造影コントラストの改善

不整脈+RT不整脈

Look Locker (BH)

DCMArrythmia HR 80～100 (bpm)

BH→RT

LGE (BH)

TI=250 (ms) TI=280 (ms) TI=400 (ms)

LGE (RT)

＊TIは決め打ち

TI=350 (ms)TI=450 (ms)

TIは長めに設定400～450 (ms)

短いTI設定コントラスト反転の可能性大

TI設定不良例

RT同期不良例

①RT trigger→②R波 trigger→③データ収集呼吸が早いとデータ収集時の呼吸位相がずれやすい＊軽い吸気→深い呼気になるよう呼吸指示を

①

②

③

①

②

③

TI delay

○ ×○

TI delay

Navigator

Navigatorを使用して撮像する際はRT同様に呼吸→R波の順でトリガーのかかるtrigger&trackで

RT Navi trigger&track Navi gate&track

RT 頻脈時

RRinterval

TI delay

shotduration

RR内に撮像できないと認識↓

conflict

×

RT 頻脈時

RRinterval

TI delay

shotduration

HRを低く入力 (RR間隔を広く)↓

conflictを回避

○

LGE 不整脈対策

LGE

不整脈症例はRT撮像Look Lockerは不要 (TIは決め打ち)400～450(ms)程度にTIを長めに設定

→ 評価困難TIは過大評価淡い造影効果内膜下病変

呼吸指示により成功率を上げるNaviを使用する際はtrigger＆trackに設定頻脈が強くconflictした際は低めのHRを入力

Limitation