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第3回医用画像データマネージメント研究会 20170313 slideshare
- 1. + 第3回医用画像データマネージメント研究会 MRイメージングを知ろう！ 〜MR画像を知り、業務に活かす〜 2017/3/15 （水） 小林達明 ACE：DM分科会, 医用画像データマネージメント研究会 Magnetic Resonance imaging 核磁気共鳴イメージング 磁気を利用して画像を作る検査方法
- 2. + （仮）今後の予定 第1回：イメージングスタディと医用画像（イメージングCROの役割、 FDAも少しだけ） 第2回：CTイメージングを知ろう！（原理・画像の取得・画像） 第3回：MRイメージングを知ろう！（原理・画像の取得・画像） 第4回：PETイメージングを知ろう！（原理・画像の取得・画像） 第5回：DICOMデータを知ろう！（匿名化と盲検化をやってみよう） 第6回：イメージングシステムを構築してみよう！ 第7回：エクセルでRECIST体験！ 第8回：イメージングCRF設計と実装を体験しよう！ 2 © Visionary Imaging Services, Inc.
- 3. + • 初歩的な基礎医学 • 画像解剖の知識 •初歩的な画像診断の知識 • 画像検査技術 • 画像処理技術 • 医療ITスキル（DICOM etc…） • 治験のスキル（GCP etc…） モダリティ？ 部位？ 造影？ スライス厚？ 再構成？ 画像アーチファクト？ ソフトウェア？ 質の高いイメージングスタディを実施するた めに、医用画像がわかる人材が必要とされて います。 医用画像の品質を確認できるスキル 3 © Visionary Imaging Services, Inc. この研究会の中で、当事者として 考える機会を作れたらと思います。
- 4. + イメージングスタディの課題 放射線医学の固有の複雑さ • 面内空間分解能が一貫していること • ボクセルノイズが安定していること •再構成FOVが一貫していること • 再構成スライス厚が一貫していること（体積評価の場合は、 2.5mm以下であること） • スライス間隔が0以下であること • 再構成方法はFiltered Back-Projectionであること • 再構成関数が一貫していること • 上記項目がDICOMヘッダーあるいは目視で確認できる CT画像品質確認の例； どうプロセスの信頼性を担保するか？？ 4 © Visionary Imaging Services, Inc. 今回の勉強会がこのようなスキルを 自分のものにするためのきっかけになる と嬉しいです。
- 5. + 本日の流れ 18:20 開場 18:30 開始挨拶（本日の流れ） 18:35 MRイメージングを知ろう！ 19:00 ハンズオン ソフトウェア環境を整える MR画像を表示する（T1w,T2w etc） 脳血管MRA3D画像処理 19:45 振り返り 19:50 アンケート・片付け・解散 20:00 退室 自由な発言、参加者との交流など、皆 さんで楽しみながら知識を深めましょ う。 © Visionary Imaging Services, Inc.
- 6.
- 7. + MRIの原理は簡単で す。 © Visionary ImagingServices, Inc. 1. 人がMRIの中に入る 2. MRIから人にラジオ波を送る 3. ラジオ波を切ると、人の体からラジオ波が 返ってくる 4. この返ってきたラジオ波を再構成してMRI画 像を得る
- 8. + 広義のバイオメディカルイメージング いろんな技術があります。MRはどこにあたるでしょ う？ CT 臓器スケール（マクロ） 細胞スケール分子/原子スケール Anatomical PET/SPECT 原子イメージング 機能的MRI Functional ダイナミック画像 光画像 病理画像 DNAイメージング トラクトグラフィ マイクロ-CT プロテイン イメージング 細胞イメージング © Visionary Imaging Services, Inc.
- 9. + 医用画像は物理的な原理を利用して生成 されています。MRはどこでしょう。 上記の電磁波（媒質なしでも伝播）とは別に、音波（媒質ありで伝播）も利用されています。 PET/SP ECT レントゲン CT 光イメージングMRI γ線 © Visionary Imaging Services, Inc.
- 10. + 最近の医療/研究用MRI装置 強い静磁場強度 高速撮像 多様な画像の種類 など。 17 3.0T/1.5T 0.3T
- 11. + MRI装置の外観 © Visionary ImagingServices, Inc. 1. このような形のものは、液体ヘリウ ムを使って装置内の導線（コイル） を冷却し、金属抵抗をなくして、電 流を流すことで、超伝導状態を作っ ています。 2. その磁場は非常に強力で、一般的に は1.5T〜3.0 Tesla程あります。 3. 検査時間はCTに比べて長いことが多 いです。およそ、1検査20分〜30分 くらいです。 4. 検査時はラジオ波を発生させるため、 ビービー、ガガガ、ポポポなど、 色々な音がなります。 18 磁場が漏れないように部屋もシールドをします。
- 12. + MRIが作る磁場は静磁場といい、結構強 い磁場です。 © VisionaryImaging Services, Inc.19 リフティングマグネット 0.3〜6.0T 入院ベッドを引き合わせてしまった事故 MRIの静磁場強度：1.5 or 3.0T
- 13. + 歴史は最強の学問である 〜MRの歴史〜 1930年代後半に、核磁気共鳴現 象が発見されました。 1970年代になり、核磁気共鳴を 利用して水分子を画像化すること に成功しました。 MRIとこれに関連する技術の開発 に貢献した科学者に少なくとも8 つのノーベル賞が授与されていま す。 核磁気共鳴 原子核が、特別な周波数から エネルギーを受け取り、この 周波数がなくなると、受け 取ったエネルギーを放出する 現象 © Visionary Imaging Services, Inc. 一定の磁場の中：静磁場 原子核
- 14. + 初歩的なMRI画像の原理 画像の取得から構成まで © Visionary ImagingServices, Inc.21 ※本資料では、MRIの安全性や機械的な原理は極力省略して解説します。
- 15. + 再び、 MRIの原理は簡単で す。 © Visionary ImagingServices, Inc. 1. 人がMRIの中に入る 2. MRIから人にラジオ波を送る 3. ラジオ波を切ると、人の体からラジオ波が 返ってくる 4. この返ってきたラジオ波を再構成してMRI画 像を得る
- 16. + まずは、ここからお 話を進めさせていた だきます。 © Visionary ImagingServices, Inc. 1. 人がMRIの中に入る 2. MRIから人にラジオ波を送る 3. ラジオ波を切ると、人の体からラジオ波が 返ってくる 4. この返ってきたラジオ波を再構成してMRI画 像を得る 患者がMRIの中に入 ると、どのようなこ とが体に起こってい るのでしょうか？
- 17. + 人の体の65%は水でできています （年齢によって異なりますが、一般的に。） © Visionary ImagingServices, Inc.24 体の中には満遍 なく水分があり ます。 水は、H（水素原子）2個とO（酸素 原子）1個が結合してできている分子 H2 H H O この水素原子に着目 原 子 核 電 子 11 電 子 水素の原子核は、陽子 を一つだけ持っている 原 子 核 の 中 身 を 覗 い て み る と 今日はこの陽子（プロトンと も呼びます）に注目します。 陽 子 陽電荷
- 18. + 陽子（プロトン）の周りを電子が回っていま す。「電子が回る」つまりそこには電流があ ります。 © VisionaryImaging Services, Inc.25 電 子 陽 子 電流 力 フレミング左の法則 ここで、フレミングの法則を 思い出します。
- 19. + 電流があるところには、磁力があり、そこに は磁場ができています。 © VisionaryImaging Services, Inc.26 電 子 陽 子 電流と磁場は切り離せない関係です。 逆に、磁場があるところには電流があります。 電流 力 フレミング左の法則
- 20. + この電子の回転による電流と磁場とで、陽子 は一つの磁石のように振舞っています。 © VisionaryImaging Services, Inc.27 電 子 陽 子 電子がくるくる回ることで、陽子もコイルの ような磁場を持つと考えられています。 電流 磁場 右ねじの法則
- 21. + この陽子（プロトン）は、地球の自転のよう に、回転軸を持って回転しています。 © VisionaryImaging Services, Inc.28 北極（N） 南極（S） 電 子 陽 子 陽子 （N） （S） 回転軸 回転軸 この回転を、 歳差運動と呼びます。 水素の原子
- 22. + この陽子（プロトン）は、普段は環境に身を 任せ、のらりくらり、自由奔放にいろんな向 きを向いて、回転しています。 © VisionaryImaging Services, Inc. 29 陽子 （N） （S） 体内水素原子の 陽子の回転軸
- 23. + この陽子（プロトン）が一定の磁場の中に置 かれると、その磁場の向きに合わせて回り出 します。 © VisionaryImaging Services, Inc.30 N S 陽 子 陽子 （N） （S）
- 24. + 一定の磁場（外部磁場）の中では、陽子はす ごく早いスピードで回ります。 © VisionaryImaging Services, Inc.31 N S 陽 子 • このスピードは、外部磁 場の強さによって変わり ます。 • 例えば、プロトンの場合 は、およそ42.6MHz/Tで す。つまり、外部磁場が 1Teslaの時、1秒間に 4257万回転します。 外 部 磁 場
- 25. + 回転するスピードは、正確に測るこ とができます。 1秒間に回転する数＝磁気回転比✖️外部磁場強度 © Visionary ImagingServices, Inc.32 Ω0＝γB0 オメガゼロ＝ガンマ✖️ビーゼロ （つまり、周波数） • 磁気回転比は、物質により異なっています。 • 水素の場合は、この値が42.6MHz/Teslaとわかっていま す。1.5Tでは64MHz、3.0Tでは128MHzになります。 ラーモア方程式です。
- 26. + 一度、MRIの構成を簡単に見ておきま しょう。 © VisionaryImaging Services, Inc.33 クライオスタット（超電導 コイルを液体ヘリウムで冷 却する装置） 傾斜磁場コイル ラジオ波受信コイル パッシブシム（磁場を抑制）
- 27. + 人がMRIの中に入ると、水素の陽子が、 MRIの磁場に平行または逆平行に並ぶよ うになります。 © VisionaryImaging Services, Inc.34 N S 体内の 水素原子の陽子 全て上向きに ならないのは、 ゼーマン効果 があるからで す。 安定側（エネル ギー低い） 非安定側（エネ ルギー高い） 平行 逆平行 ※実際にはこの ように綺麗に別 れず、バラけて 存在しています。
- 28. + 次に、MRIから人にラ ジオ波を送るときのこ とをお話しさせていた だきます。 © Visionary ImagingServices, Inc. 1. 人がMRIの中に入る 2. MRIから人にラジオ波を送る 3. ラジオ波を切ると、人の体からラジオ波が 返ってくる 4. この返ってきたラジオ波を再構成してMRI画 像を得る 患者がMRIに入った後、 ラジオ波を送ります。 ラジオ波とは、無線放 送で使われる周波数域 の電磁波です。
- 29. + ラジオ波についておさらいです。 ラジオ波=電磁波：空間の電場と磁場の変化によって形成され る波（波動） ©Visionary Imaging Services, Inc.36 磁場 電場 波長 波長 周波数とは、1秒間に、何回 この波長の波のセットが来 るか？（単位：Hz） 振幅：信号強度です
- 30. + ラジオ波についておさらいです。 MRIでは、この磁場の波を周期性のある正弦波として捉えます。 正弦波の周期のずれを、位相と言います。 © Visionary Imaging Services, Inc.37 磁場 位相！”θ” この例では、90度、位相がずれています。 θ 矢印が一回転すると、 1波長できる。 波形を円の図で示すと、 よーい、ドン！の位置が違うと理解してください。
- 31. + ラジオ波の目的は、静 磁場の中で回転してい る陽子にエネルギーを 送ることです。 ラジオ波でエネルギー を送る？少しピンとき ません。 © Visionary ImagingServices, Inc. N S ※実際にはこの ように綺麗に別 れず、バラけて 存在しています。
- 32. + 音叉でこの現象を見て見ま す。 仮に、2つの音叉が同じイ 音だとすると、エネルギー を受け取れるのです。 これを、共鳴といいます。 共鳴は音叉だけでなく、陽 子にも起こります © Visionary ImagingServices, Inc. 一定の磁場の中：静磁場 原子核 陽 子
- 33. + この共鳴を利用して信号を得ます。 © VisionaryImaging Services, Inc.40 N S 陽 子 外 部 磁 場 1秒間に回転する数（周波数）＝ 磁気回転比✖️外部磁場強度 陽子の周波数はもうわかって います。
- 34. + 陽子と同じ周波数のラジオ波を送って、 エネルギーを送ることができます。 © VisionaryImaging Services, Inc.41 N S 陽 子 外 部 磁 場 陽子と同じ周波数を持つラジオ波を 特別に作ってあげれば、陽子にエネ ルギーを送ることができるようにな ります。 同じ周波数！ ここでいう特別なラジオ波とは、陽子 が一番大きなラジオ波を返してくれる ようにアレンジしたラジオ波です。
- 35. + この特別なラジオ波 を陽子に当てると、 © Visionary ImagingServices, Inc. N S ※実際にはこの ように綺麗に別 れず、バラけて 存在しています。
- 36. + 低いエネルギー側の陽 子がパワーアップして、 逆向きになります。 ここでいう特別なラジオ波と は、陽子が一番大きなラジオ 波を返してくれるようにアレ ンジしたラジオ波です。 © Visionary ImagingServices, Inc. N S パワーアップ して逆向きに 磁 場 の 向 き 静磁場の向きに 沿っているためエ ネルギーは低い 静磁場とは逆向きで あるため、エネル ギーは高い
- 37. + そしてラジオ波を切る と、陽子は指数関数的 にエネルギーを放出し ながら元に戻ってきま す。 MRIは、このエネル ギー（つまりラジオ 波）を、受信して画像 を作ります。 © Visionary ImagingServices, Inc. N S パワーアップした分の エネルギーを放出して 元に戻る。
- 38. + ラジオ波は棒磁石の回転で 説明できます。 棒磁石の回転は、陽子の回 転を例えています。（陽子 は磁石の役割をしており、 回転している）。 陽子は一つの磁石です。 この磁石からラジオ波が出 てくるということは、陽子 が作り出している磁場が変 化しているということ。 磁場が変化するときは、電 流が流れるということ、初 めにお話ししました。 © Visionary ImagingServices, Inc. e- ラジオ波は、この磁場の変 化そのものです。 N S 導線の前で棒磁石をクルクル回すと、 電流が流れます。これは、導線の電荷 が、磁場の変化を捉えているためです。 同じ役割 陽 子 e-
- 39. + MRIは、陽子から返ってく るラジオ波を特殊なアンテ ナ（受信コイル）で電流と して受信します。 © Visionary ImagingServices, Inc. N S e- MRIは、受信用の コイルをアンテナ のように使って、 電流として信号を キャッチ。 ラジオ波がく ると、電流が 流れる
- 40. + 受信コイルには色々な種類 のものがあります。 頭用、表在用、体用、四肢 用、全身用、乳房用、脊椎 用、などなど。 技師や医師が、検査によっ て最適なコイルを選択しま す。 © Visionary ImagingServices, Inc. N S 膝関節検査の 例
- 41. + 最後の肝の部分です。 © Visionary ImagingServices, Inc. 1. 人がMRIの中に入る 2. MRIから人にラジオ波を送る 3. ラジオ波を切ると、人の体からラジオ波が 返ってくる 4. この返ってきたラジオ波を再構成してMRI画 像を得る ラジオ波からなぜ画 像ができるのでしょ うか？
- 42. + 画像を作るにはいくつ かのステップを踏んで いく必要があります。 スライス位置を決める スライス内の周波数を符号化 する スライス内の位相を符号化す る 二次元フーリエ変換を行う まずは、スライスから見て いきましょう。スライスと は、画像となる”面”そのも のを意味します。 © Visionary Imaging Services, Inc. ？ ？ ？ ？
- 43. + MRIはスライス位置をどのように決 めるのか？ MRIは静磁場を綺麗に歪ませ、傾斜をつけることで、 意図的に空間の磁場強度をずらすことができます。 © VisionaryImaging Services, Inc.50 MRIを横から見ている状態 NS ボア：MRIの筒の中 例えば、1.5Tの装置では、 1.5Tの均一な静磁場
- 44. + 傾斜をつける磁場を、傾斜磁場と呼びます。 MRIはこの傾斜磁場を使って空間の位置を把 握します。 © VisionaryImaging Services, Inc.51 NS 傾斜磁場 およそ、0.001Tesla/mほどの磁場強度の差を作ることができま す。 1.5T 1.499T 1.501T MRIを横から見ている状態 1m 1m
- 45. + MRIは、傾斜磁場を3次元空間XYZ方向 にそれぞれ作ることができます。 © VisionaryImaging Services, Inc.52 1.5T 1.499T 1.501T Z X Y 1m 1m MRIを横から見ている状態
- 46. + この傾斜磁場を使って、筒（ボア）の中 の空間のスライス面を認識することがで きます。 © VisionaryImaging Services, Inc.53 Z(奥行き) X(左右) Y(前後) 平行移動 左右に傾斜 前後に傾斜
- 47. + スライスは選択できて も、そのスライスの中 のピクセルになる情報 はどうやって取得する のでしょうか？ スライス位置を決める スライス内の周波数を符号化 する スライス内の位相を符号化す る 二次元フーリエ変換を行う この方法を見ていきます。 © Visionary Imaging Services, Inc. ？ ？ ？ ？
- 48. + 画像はピクセル（またはボクセル） で構成されます。 傾斜磁場でスライス面を選択できるようにしても、面の位置情 報がわかっているだけで、具体的なピクセルの値を得られませ ん。 © VisionaryImaging Services, Inc.55 ？ ❌ この一つ一つのピクセルの信号を得るには、 どうしたらいいでしょうか？？
- 49. + その答えは、面内の行と列の符号化 （エンコーディング）です。 ラジオ波（周波数）の特性を生かした仕掛けで位置を把 握します。 © VisionaryImaging Services, Inc.56 周波数エンコーディング 位 相 エ ン コ ー デ ィ ン グ 縦横逆 もOK 同じ面を見ています。 得たい画像
- 50. + 周波数エンコーディングとは、その名の通り、列（ま たは行）ごとにそれぞれ異なる周波数を持たせるため の傾斜磁場をかけることを言います。 © VisionaryImaging Services, Inc.57 周波数エンコーディング傾斜磁場 スライスが選択されている状態 では、面から出てくるラジオ波 がどこから来ているのかわから ない。 列（または行）ごとに異なる磁場強 度を作り出し、各列（または行）に 固有の周波数を持たせる。 Y軸 X軸 Ω＝γB
- 51. + 周波数エンコーディングだけでは、列の位置 がわかるだけで、行の情報がわかりません。 © VisionaryImaging Services, Inc.58 周波数エンコーディング傾斜磁場 Y軸 X軸 ？ ？ ？
- 52. + 位相エンコーディングは、周波数エンコード方向に直行する傾斜 磁場をかけることを言います。 © VisionaryImaging Services, Inc.59 位 相 エ ン コ ー デ ィ ン グ 傾 斜 磁 場 • この位相エンコーディングは、マトリクス数の行（または列）の数だけかけ ます（例えば、256✖️256の場合は、256回）。 • 位相のズレがない状態から、徐々に180度まで位相を変化させるように傾斜 磁場（Gφ）をかけることで、縦方向の”位置情報”と”ピクセルの信号強度に なる周波数”を作り出すことができます。 一 個 ず つ 、 面 全 体 に 傾 斜 磁 場 を か け る Y軸 X軸 Y軸 X軸 この例では、行数（Y軸）の256回繰 り返す 256 256 Gφ
- 53. + 位相エンコーディングをすることで、面の中心を基準にして、陽 子の回転のばらけ具合（位相の違い）で上下（あるいは左右） の”位置”を識別できます。 © VisionaryImaging Services, Inc.60 Y軸 X軸 0（中心） 横 か ら 見 る と +1 -1 0 0 Y軸 中心 +1 -1 0 Gφ1 • 磁場が強いと、回転は早くなり、位相のズレが大きい • 磁場が弱いと、回転はそれに比べて遅くなり、位相のズレは小さい Gφ1の例 傾斜磁場は面全体にかかる Gφの強さ +1 -1 0 0 Y軸 中心 ・・・ ・・・ Gφ1 256個あ ります Gφ
- 54. + 1回の位相エンコーディングだけでは二 次元画像のコントラストを作れない。 １回の位相エンコードだけでも、エコーを周波数方向に256に分解す ることはできる。位相方向の位置も認識できている。 しかし、この場合、位相は1つなので、位相方向のピクセルからくる 周波数の位相のばらけ具合がわからない。この位相のばらけ具合が、 ピクセル値になる。 もっというと、位相方向の周波数を取り出すために必要な三角関数計 算は、位相のばらけ具合がわかっていないと解けない。 位相方向に隣り合うピクセル間のコントラストを最大にするのはこの ピクセル間で180度の位相差を作らないといけない。 そのために、位相の違うエンコーディングを256回行い、隣り合うピ クセル間の位相差を180度にして、すべてのピクセルのからくる周波 数の位相のばらけ具合を三角関数で解読できるようにしている（フー リエ変換できるようにしている）。 © Visionary Imaging Services, Inc.61
- 55. + ここまでの流れをプロセスで見てみます。 © VisionaryImaging Services, Inc.62 • 実際には、スライス選択、位相エンコーディング、周波数エン コーディングの順に傾斜磁場をかけます。 1.499 T 1.501 T 一 個 ず つ 、 面 全 体 に 傾 斜 磁 場 を か け る Y軸 X軸 Gφ 周波数エンコーディング傾斜磁場 X軸 Y軸 Gφ Gγ 位相エンコーディング傾斜磁場スライス選択傾斜磁場
- 56. + ラジオ波はこのプロセスの中で発生させています。 © VisionaryImaging Services, Inc.63 • スライス選択傾斜磁場と同時に、その傾斜磁場にあわせた特別なラ ジオ波を発生させます。 • 陽子から返ってくるラジオ波（エコーと呼ばれます）は周波数エン コーディングで収集します。 1.499 T 1.501 T 一 個 ず つ 、 面 全 体 に 傾 斜 磁 場 を か け る Y軸 X軸 Gφ 周波数エンコーディング傾斜磁場 Y軸 Gφ Gγ 位相エンコーディング傾斜磁場スライス選択傾斜磁場 e- 傾斜磁場固有の 特別なラジオ波 体から返ってくる ラジオ波
- 57. + このエコー収集プロセスは位相エンコード分繰り返さ れます。 © VisionaryImaging Services, Inc.64 1.499 T 1.501 T 一 個 ず つ 、 面 全 体 に 傾 斜 磁 場 を か け る Y軸 X軸 Gφ 周波数エンコーディング傾斜磁場 Y軸 Gφ Gγ 位相エンコーディング傾斜磁場スライス選択傾斜磁場 e- ここだけが 256回変わる 同一スライス面 同じ傾斜磁場
- 58. + そして、（この例では）256回エコーが収集さ れ、このエコーを規則的に並べます。 これがMRIの生データです。 © VisionaryImaging Services, Inc.65 0 -128 +128 全部で 256個 基準（Gφなし） Gφをかけない時と比べ て180度周波数の位相が ズレている。 ・ ・ ・ ・ ・ ・ 得られるエコーを位相のズレの大きさごとに並べます Gφをかけない時と比べ て180度周波数の位相が ズレている。 ・ ・ ・ ・ ・ ・ エコー収集時間
- 59. + この位相を180度ずれたところまで収集 するのは訳があります。 2✖️3の単純なピクセルの例で見ていきます。 ©Visionary Imaging Services, Inc.66 A C E B D F 2 3 位相 方向 周波数方向
- 60. + この位相を180度ずらすまで収集するの は訳があります。 位相方向の数だけ、傾斜磁場をかけ、６ピクセル全体から2つのエ コーを得ます。 ©Visionary Imaging Services, Inc.67 A C E B D F Gsl Gφ Gγ Gsl Gφ Gγ 位相のズレなし 「0度」 位相のズレ 「180度」 上下間で位相が180度異なる ようにします。 エコー１ エコー2 1 2
- 61. + この位相を180度ずらすまで収集するの は訳があります。 得られたエコーは2つだけです。 ©Visionary Imaging Services, Inc.68 A C E B D F
- 62. + この位相を180度ずらすまで収集するの は訳があります。 片方のエコーに着目して見ましょう。 ©Visionary Imaging Services, Inc.69 A C E B D F
- 63. + エコーは、周波数/位相エンコード方向の列の 周波数が足し合わせられている状態です。 © VisionaryImaging Services, Inc.70 • このエコーを周波数分解して、周波数、位相方向 ごとに周波数を得ます。 まずは、周波数エンコード方向に分解 A C E B D F 周波数エンコード方向 A+B C+D E+F
- 64. + 周波数を分解する＝フーリエ変換です。 © VisionaryImaging Services, Inc.71 • フーリエ変換は、エコー（ラジオ波）の中に足し 合わされている周波数成分を分解します。 周波数を分解 A+B C+D E+F フーリエ変換 です。
- 65. + 一旦、整理します。 © VisionaryImaging Services, Inc.72 • 周波数分解されて得られた周波数方向のラジオ波 は、位相方向のラジオ波を持っており、位相方向 それぞれの周波数が足し合わされた状態になって います。 周波数エンコード 方向に分解 A C E B D F A+B C+D E+F 周波数エンコード方向
- 66. + もう一方のエコーを見て見ましょう。 © VisionaryImaging Services, Inc.73 A C E B D F • こちらは、上段の位置とは180度位相が異なるよう に傾斜磁場（Gφ）をかけて取得されたものです。
- 67. + こちらも、周波数方向にラジオ波を分解 できます。 © VisionaryImaging Services, Inc.74 • 先ほどとの違いは、上段との位相差が180度あるこ とです。 • この位相差によって、それぞれの周波数は減算さ れた状態になっています。 周波数エンコード 方向に分解 A-B C-D E-F A C E B D F 周波数エンコード方向
- 68. + これまでに分解した周波数同士を足し合わせ ると、位相方向のそれぞれの周波数がわかり ます。 © VisionaryImaging Services, Inc.75 • この簡単なモデルの場合は、位相が180度違う周波数エン コード方向のラジオ波2つを足し合わせることで、位相方向の 周波数の振幅がわかります。この振幅がピクセル値になりま す。 周波数エンコード方向 に分解 A+B C+D E+F 周波数エンコード 方向に分解 A-B C-D E-F (A+B)+(A-B)=2A！ 実際には計算はもっと複雑で、 位相方向の周波数の分解のため に再度フーリエ変換を使います。
- 69. + 話をMRIの生データに戻します。 © VisionaryImaging Services, Inc.76 0 -128 +128 全部で 256個 基準（Gφなし） Gφをかけない時と比べ て180度周波数の位相が ズレている。 ・ ・ ・ ・ ・ ・ 位相方向に隣り合うピクセル間で180度の位相のズレを作る Gφをかけない時と比べ て180度周波数の位相が ズレている。 ・ ・ ・ ・ ・ ・ 収集時間 • 位相エンコーディング傾斜磁場は位相方向に隣り合うピク セル位置同士で180度ずれた周波数を収集するために、この ようなステップを作っています。
- 70. + この生データは、K-Spaceと呼ばれます。 © VisionaryImaging Services, Inc.77 ・ ・ ・ ・ ・ ・ 収集時間 収集時間 GφGφ K-Space 0 -128 +128
- 71. + このK-Spaceを、二次元フーリエ変換す ることで、MRI画像ができます © VisionaryImaging Services, Inc.78 収集時間 Gφ K-Space 二次元フーリエ変換
- 72. + 横と縦で計2回フーリエ変換（FT）するため、2次元 フーリエ変換と呼ばれています。 © VisionaryImaging Services, Inc.79 収集時間 Gφ フーリエ変換 A C E B D F 周波数エンコード傾斜磁場方向 位 相 エ ン コ ー ド 傾 斜 磁 場 方 向 （本当は256✖️256ピクセルです！） フーリエ変換 １回目のFTで得られるこれらの周波数 は、256の位相の異なる周波数成分を 含んでいるので、もう一度周波数分解 します。
- 73. + 補足です。 これまでの説明はスピンエコー法と呼ばれる基本的 な原理を対象にしてお話しました。 現在は2次元だけでなく3次元でエコーを取得する方 法や、高速に撮像する方法、脂肪だけ、水だけを抑 制する方法などもあります。 Gsl-Gφ-Gγのかけ方によって、画像の種類は変わり ます。（詳細は成書をご参照ください） © Visionary Imaging Services, Inc.80
- 74.
- 75. + 脳 脳出血 脳動脈瘤 脳梗塞 脳腫瘍 下垂体 脳神経経路描出 などに主に利用されます。 © Visionary ImagingServices, Inc. Imaging Tutorial: Differential Diagnosis of Bright Lesions on Diffusion-weighted MR Images. RadioGraphics, January 2003, Volume 23, Issue 1. 脳梗塞 脳出血 脳腫瘍（膠芽腫）
- 76. + 視神経 聴神経腫瘍スクリーニングなどもよく 利用されます。 © Visionary ImagingServices, Inc. Extensive subclinical sinusitis leading to Moraxella osloensis meningitis:Sep 21;6:39-42. eCollection 2016. 正常例
- 77. + 胸部 乳房 縦隔腫瘍 など © Visionary ImagingServices, Inc. Breast MR Imaging Artifacts: How to Recognize and Fix Them. RadioGraphics, October 2007.Volume 27, Issue suppl_1
- 78. + 心臓 冠動脈狭窄など 心筋虚血（狭心症） 心筋梗塞 Cardiac Physiology forRadiologists: Review of Relevant Physiology for Interpretation of Cardiac MR Imaging and CT. RadioGraphics. September-October 2015. Volume 35, Issue 5. Acute Myocardial Infarction: Serial Cardiac MR Imaging Shows a Decrease in Delayed Enhancement of the Myocardium during the 1st Week after Reperfusion. Radiology. January 2010. Volume 254, Issue 1. CTとMRIの比較
- 79. + 肝・胆・膵 がん 脂肪肝 胆石 膵炎 など © Visionary ImagingServices, Inc. A,B：正常な膵臓 C,D：慢性膵炎 T1w-water stimulation MR Imaging of the Pancreas: A Pictorial Tour. RadioGraphics. January 2002. Volume 22, Issue 1.
- 80. + 脊椎 脊柱管狭窄症 圧迫骨折 などなど © Visionary ImagingServices, Inc. TA el Gammal, CE Crews：MR myelography of the cervical spine. RadioGraphics, Jan 1996, Vol. 16: 77–88
- 81. + 泌尿器 腎がん 尿管（MRU） 膀胱がん 前立腺肥大（MRIが多くなってきまし た） など © Visionary ImagingServices, Inc. MR Urography: Techniques and Clinical Applications. RadioGraphics. January-February 2008. Volume 28, Issue 1 MR Imaging of Treated Prostate Cancer. Radiology. January 2012. Volume 262, Issue 1 造影MRU 前立腺MRI
- 82. + がん早期発見 メタ検索 全身MRI PET-MR © Visionary ImagingServices, Inc. Whole-Body MR Imaging: Musculoskeletal Applications. Radiology. May 2016. Volume 279, Issue 2 Diffusion-weighted and PET/MR Imaging after Radiation Therapy for Malignant Head and Neck Tumors. RadioGraphics. September-October 2015. Volume 35, Issue 5 SPECTDWI PET-DWI
- 83. + ハンズオン • ImageJを起動する • MRI画像を表示する （T2w,T1w,T2FS） •脳血管MRA3D画像表示 • イメージングCRFを作成する • メタデータの表示 90 © Visionary Imaging Services, Inc. Start Conduct Follow Data Management
- 84. + ImageJを起動してみましょう。 まずは、ImageJを起動しましょう。 © VisionaryImaging Services, Inc.91
- 85. + まずは基本の2D画像から見て いきます。 今日は、T1w,T2wだけご紹介します。 © VisionaryImaging Services, Inc.92
- 86. + T1w画像を表示してみましょう。 サンプル画像をスタックでロードします。 File> Import > Image Sequence… データは、Dog-Brain > 1.Sag_T1_FSE_3 © Visionary Imaging Services, Inc.93 • MRIは水を構成する水素原子（の陽子） からの信号を捉えています。 • 水分が多いところはどのように見え るでしょうか？ • 脂肪はどのように見えるでしょう か？ スライス送りしてみてください。 • 十字キー or • ウィンドウ下のバー
- 87. + T2w画像を表示してみましょう。 サンプル画像をスタックでロードします。 File> Import > Image Sequence… データは、Dog-Brain > 2.Sag_T2_FSE_2 © Visionary Imaging Services, Inc.94 • MRIは水を構成する水素原子（の陽子） からの信号を捉えています。 • 水分が多いところはどのように見え るでしょうか？ • 脂肪はどのように見えるでしょう か？ スライス送りしてみてください。 • 十字キー or • ウィンドウ下のバー 白：信号強い
- 88. + T1wとT2wの違い © VisionaryImaging Services, Inc.95 • T1強調画像とT2強調画像の違いは、MRIからラジオ波をかけてエコーを得 て、再度エコーを得るまで時間（繰り返し時間）が違います。 • T1wは繰り返し時間を短く、T2wは繰り返し時間を長くしています。 信号強度 ラジオ波をかけてからの時間 元の状態に戻 りやすいもの とそうでない ものがありま す。 ここで信号 を取得 脳（白質/灰白質） 脳脊髄液 繰り返し時間
- 89. + 造影T1w画像を表示してみましょう。 サンプル画像をスタックでロードします。 File> Import > Image Sequence… データは、Dog-Brain > 3.Ax_T1_FSE_+C_7 © Visionary Imaging Services, Inc.96 • MRIは水を構成する水素原子（の陽子） からの信号を捉えています。 • 水分が多いところはどのように見え るでしょうか？ • 脂肪はどのように見えるでしょう か？ • その他、信号が強くなっている部分 があります。どこでしょうか。 白：信号強い
- 90. + ガドリニウム造影剤の効果 © VisionaryImaging Services, Inc.97 • ガドリニウム造影剤は、血流から組織に分布することで、分布した領域の 磁化を強めます。つまり、強い信号をより早く取得できるようになります。 • T1w画像で撮像します。 信号強度 ラジオ波をかけてからの時間 元の状態に戻 りやすいもの とそうでない ものがありま す。 ここで信号 を取得 繰り返し時間 信号が弱い ものを引き 上げる効果
- 91. + 3D画像に挑戦してみましょう。 © Visionary ImagingServices, Inc.98
- 92. + 3D画像を表示してみましょう1 まず、3D画像にしたい画像をスタックで読み込みます。 ここでは、ImageJのMRIサンプルデータを利用します。 File > Openから、Felix > SUB_MRA_55を選択します。 © Visionary Imaging Services, Inc.99
- 93. + 実際に利用される3D画像を見て みましょう。 3D画像は、一定の角度でキャプチャされる ことが多いです。 2D画像の表示と同じ手順で、サンプルを開 きます。 >Matrix © Visionary Imaging Services, Inc.100
- 94. + 余裕がある人は 静磁場強度を調べてみましょう。 位相エンコード数はいくつでしょうか？ スライス厚はいくつでしょうか？ © Visionary Imaging Services, Inc.101 メタデータを確認してみましょう 再度、Dog-Brain > 1.Sag_T1_FSE_3を開きます。 Image > Show Info… 高速2次元フーリエ変換で、K-Spaceを確認してみましょう Dog-Brain > 1.Sag_T1_FSE_3の中の一枚だけ画像を開きます。 Process > FFT > FFT 得られた画像をもう一度FFTしてください
- 95. + 本日を振り返って 本日の振り返り MRの歴史と原理 実際のMRI検査 ハンズオン ソフトウェア環境を整える MRI画像を表示する（2D、3D） （余裕があれば）イメージングCRF項 目を確認する メタデータの表示 © Visionary Imaging Services, Inc. • MRIの取り扱い？ これからも治験の中でどのよ うに取り扱うか、考えていき ましょう。