キヤノンメディカルシステムズ社は2019年7月，新たな3T MRIとして，「Vantage Centurian」の国内販売を開始した。藤田医科大学病院では，2020年4月から本装置が稼働している。当院は本装置のほかに，「Vantage Titan 3T/SGO」「Vantage Galan 3T/ZGO」が，関連2病院ではそれぞれ，1.5T MRI「Vantage Orian/X Grade」が稼働しており，Deep Learning（DL）によるノイズ除去再構成技術“Advanced intelligent Clear-IQ Engine（AiCE）”やcompressed sensing技術“Compressed SPEEDER”が日常臨床で用いられている（Vantage Titan 3T/SGOを除く）。本講演では，これらの技術を中心に，ハイエンド3T MRIを支える形態診断および機能/代謝診断における新機能などについて概説する。

Vantage Centurianを支える技術

1．新しい撮像時間短縮技術

1）Compressed SPEEDER
MRIの撮像時間短縮技術の一つであるparallel imagingは，実信号に伴う計算を行うため可逆性はあるものの，高速化に限界がある。一方，compressed sensingは，真値を推定するため可逆性はないが，高速化についてはparallel imagingよりも優れている。新たに開発されたCompressed SPEEDERは，可逆性が高く画質を担保できるとともに高速化の上限を高くできる可能性がある^1）。これらの実現には，parallel imagingの影響やwavelet変換における閾値の低減，parallel imagingの性能の向上が求められる。したがって，Compressed SPEEDERでは，parallel imagingとcompressed sensingを組み合わせ，parallel imaging部分におけるエンコード依存性を低減するとともに，compressed sensingにおけるランダムノイズを低減している。併せてwavelet変換における閾値の低減を行うことで，高速イメージングでの画質劣化を防いでいる。
図1は左耳介部リンパ管奇形であるが，従来の“SPEEDER”（a）と比較し，Compressed SPEEDER（b）では画質が低下することなく，撮像時間を約半分に短縮している。Compressed SPEEDERは検査の効率化など，病院経営の観点からも優れた技術であり，当大学では積極的に臨床応用している。

図1　左耳介部リンパ管奇形
SPEEDER（a）とCompressed SPEEDER（b）の画像比較

2）Fast 3D mode
従来の3D収集（図2 a）は，k-spaceを1TRで1 slice encodeごとに信号収集するのに対し，Fast 3D modeの一つである“Multiple”（図2 b）では，1TRで2 slice encodeごとの信号収集を行うことで収集効率を2倍とし，撮像時間を半分に短縮できる。また，“Wheel”（図2 c）では，k-spaceセンターから高周波部に向かって wheel状に信号を収集する。この時，画質に影響しづらい外周部分の信号を収集しないことで，撮像時間の短縮化を図っている。このように，Fast 3D modeでは，compressed sensingを使用することなく撮像時間の短縮が可能である。

図2　Fast 3Dシーケンスの概要
（資料提供：キヤノンメディカルシステムズ株式会社）

図3は，膵多発囊胞性病変のMRCPであるが，呼吸同期で収集したSPEEDER（a）と比較し，Compressed SPEEDER（b）およびFast 3D Multiple（c）では息止め可能な撮像時間で従来と同等の画質が得られている。特に，Fast 3D Multipleは，Compressed SPEEDERよりも肝内胆管の末梢枝の描出が若干優れていることがわかる。

図3　膵多発囊胞性病変
SPEEDER（a）とCompressed SPEEDER（b），Fast 3D Multiple（c）の画像比較

2．画像再構成技術へのDLの応用：AiCE
AiCEは，ノイズに含まれる高周波成分のみを学習させることで，画像種を問わず画像ノイズの除去を可能としたdeep learningネットワークを用いて，low SNRの画像からhigh SNRの画像を作成する技術である^2），3）。AiCE使用前後の画像をサブトラクションすると，ノイズ成分のみが観察される。すなわち，AiCEは解剖学的構造に影響しないノイズ成分のみの除去が可能である。
当大学の植田らの研究では，AiCEはparallel imagingよりもCompressed SPEEDERとの相性が良く，両者を併用することで検査時間の効率を上げつつ，より良い診療を行うことが可能であることが示唆されている。
また，AiCEは，1.5TのVantage Orianでも使用可能である。図4は腰椎撮像における3Tと1.5Tの画質比較であるが，AiCEを適用することで1.5T装置でも3T装置と同等の画質が得られており，AiCEは1.5T装置においても有用な技術であると考える。

図4　腰椎椎間板ヘルニアにおけるAiCEによる1.5T MRIの分解能の向上

3．High Power Gradientを用いた高b値体幹部拡散強調画像
Vantage Centurianは，100mT/mのHigh Power Gradientシステムを搭載したことで，高b値の撮像においてもTEを短縮することができ，SNRの高い高分解能拡散強調画像（DWI）の撮像を可能としている。前立腺がんにおいては，b＝5000s/mm²でも良好な画像が得られており（図5），体幹部悪性腫瘍において診断能が向上する可能性が示唆されている。また，息止め下での全肝の高分解能DWIの撮像も可能であり，体幹部における新たな臨床応用の可能性を広げてくれるものと期待している。

図5　前立腺がんにおけるHigh Power Gradientによる高b値DWI

機能 / 代謝診断での新機能─3D CEST imaging

chemical exchange saturation transfer（CEST）imagingは，MRIを用いた新たな機能 / 代謝診断法である。その代表格がamid proton transfer weighted（APTw） imageであり，正常細胞，扁平上皮癌細胞，および腺癌細胞でMTR asymmetryに差があることをcell line levelで画像化できることが知られている^4）。そこで，われわれは，胸部腫瘍性疾患においてその臨床的有用性を模索してきた^5）。しかし，従来の撮像法は2Dであり，さらなる臨床応用のため，3D撮像法の開発が待たれていた。
キヤノンメディカルシステムズ社は，2D CEST imagingに加えて3D CEST imaging（W.I.P.）を開発し，Vantage CenturianとVantage Galan 3T/ZGOでの臨床応用を開始した。FASE法で収集を行う2D CEST imagingに対し，3D CEST imagingでは撮像時間や3D収集効率などを考慮し，世界に先駆けてFFE法による収集を採用している。
図6は転移性脳腫瘍であるが，3D CEST imagingでは撮像時間が延長するものの，全脳をカバーすることができる。撮像法の違いでCEST効果の描出に若干の違いはあるが，当大学の村山らの研究では，定量診断上，有意差はなく，2D CEST imagingと比して3D CEST imagingでは同等以上にCEST効果を評価できるとの結果が得られていることから，今後，中枢神経領域を中心に3D CEST imagingの臨床応用を推進したいと考えている。

図6　転移性脳腫瘍
CEST imagingにおける3Dおよび2D撮像法の画像比較

まとめ

われわれは，Vantage CenturianとVantage Galan 3T/ZGOにてCompressed SPEEDERを臨床活用し，時間・空間分解能の向上に役立てている。また，Fast 3D modeは，Compressed SPEEDERと異なる新たな高速撮像法であり，さまざまな臨床応用の可能性を有している。
AiCEは3T装置はもとより1.5T装置においても，さまざまな撮像法で画質改善が認められる。
Vantage CenturianとVantage Galan 3T/ZGOでは，High Power Gradientにより高b値DWIや，1回息止め下でのDWIが可能となり，体幹部への臨床応用の可能性を広げることができると考える。また，3D CEST imagingにより，MRIによる機能 / 代謝診断の臨床応用がさらに推進されることが期待される。

^{●参考文献
1）Feng, L., et al., J. Magn. Reson. Imaging, 45（4） : 966-987, 2017.
2）Kidoh, M., et al., Magn. Reson. Med. Sci., 2019 Sep 4. doi: 10.2463/mrms.mp.2019-0018.
3）Higaki, T., et al., Jpn. J. Radiol., 37（1） :73-80, 2019.
4）Togao, O., et al., PLoS One, 8（10）：e77019, 2013.
5）Ohno, Y., et al., Radiology, 279（2）：578-589, 2016.}

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