脳神経領域におけるMRI技術の進歩は目覚ましく，MRIの重要性はますます大きくなっている。本稿では，近年急速に臨床応用が広まっているSpin Labeling techniqueについて，東芝独自の技術と併せて説明する。

■Arterial Spin Labeling法の原理

Arterial Spin Labeling（以下，ASL）法は，血液そのものをRFパルスを用いてラベリング，すなわち磁気的に標識した血液を内因性トレーサとして利用することにより，血管やPerfusion Weighted Imageを得る方法として，現在広く臨床応用され始めている。
ASL法には，さまざまな手法が提案されているが，一般的に血液をラベリングするためにインバージョンパルスが用いられ，ラベリングされたフローの寄与のないcontrol画像とラベリングされたフローの寄与のあるtag画像の2組の画像を収集し，差分することにより静止した組織信号をキャンセルし，イメージングする撮像領域内に流入するラベリングされたフロー成分のみの寄与による画像が得られる。ASL imagingでは，control/tagの差分値が，いわゆるトレーサ濃度に相当すると考えることができる。

■ASTAR法の原理

ASL法は，大別するとイメージングスライスを含まずに片側のみをtagする STAR（Signal Targeting with Alternating Radio frequency）系と，イメージングスライスに対称にtagするFAIR（Flow-sensitive Alternating Inversion Recovery）系が提案されているが，control/tagの各成分は異なるにせよ，一方向からのフローしかないとすれば，差分では両者とも同等の効果が得られると言われている。
当社が現在，製品化している“ASTAR法（signal targeting alternating radio frequency with asymmetric inversion slabs）”は，STAR系に属する方法である。図1に示すように，control画像とtag画像をそれぞれ収集し，頭部領域においては静脈信号の寄与を小さく，かつ静止組織由来の差分残差の影響の少ないASL imagingが可能な手法である^1）。
ASTAR法では，control画像において，オフレゾナンス位置の励起に起因するMT効果による静止組織の画像値への寄与をtag画像と同一にして，静止組織由来の差分残差の影響をより小さくすることができる。そのため，より鋭敏に撮像領域内に流入するラベリングされたフロー成分を反映した画像が得られる。

図1　3D-ASTAR ASL pulse sequence

■ASL imagingのモデル化

ASL imagingをモデル化する場合は，トレーサ量の流入出だけでなく，組織のT1緩和の影響を考慮する必要がある。そのため，ボクセル内を血液と組織成分を含めて均一とみなしたsingle-compartmentモデルではなく，より実際に近い two-compartmentモデルが使用される場合もある。しかし，測定や仮定するパラメータが多いことや，組織ごとのT1値をボクセルごとに測定することは困難であり，臨床応用としては現実的ではない。そこで，Buxtonらは，組織ごとのT1値の代わりに近似的に血液のT1値を用いても誤差はほとんどないことを示しており^2），現在多く用いられている。当社でも，Buxtonモデルを用いたASLのモデル化による定量化が可能であり，コンソール上で簡便に計算することができる（図2）。

図2　Buxtonモデルを用いたASLの定量化

■ASLの応用：CSF dynamics imaging

前述のASL法を応用し，血液ではなく脳脊髄液（以下，CSF）を内因性トレーサとすることで，自然な状態のCSF動態を可視化する手法として，東芝独自のTime-SLIP法を用いた“CSF dynamics imaging”がある^3）〜5）（図3）。髄液動態は，脳室に挿入されたチューブ内の観察や術中の髄液面の動きなどから，心拍動と呼吸に影響を受けていると言われている。CSF dynamics imagingを用いることにより，心拍や呼吸の影響で拍動する様子をありのまま，リアルタイムな動態として観察することが可能である^6）。
CSFに関しては，循環や生理についていまだ解明されていないことも多くあり，髄液生理の解明や，より詳細な病態把握が望まれている。CSF dynamics imagingは，脳脊髄液動態をありのまま観察することができることから，病態の理解に欠かせないと考えられる。今後さらに新たな知見や正常CSF動態の解明などが期待されている。

図3　CSF dynamics imagingの概念

以上，本稿ではSpin Labeling techniqueについて，東芝独自のASLアプリケーションASTAR法，CSF dynamics imagingについて紹介した。Spin Labeling techniqueは，単に造影剤を使用しないというメリットだけでなく，観察対象そのものを内因性トレーサとすることにより，より自然な状態での病態などの観察が可能になる。今後さまざまなアプリケーションの中で，重要な技術のひとつになると考えられる。

^{●参考文献
1）木村徳典 : Modified STAR using asymmetric inversion slabs（ASTAR）法による非侵襲血流イメージング. 日本磁気共鳴医学会誌， 20・8, 374〜385, 2000.
2）Buxton, R.B. : Quantifying CBF With Arterial Spin Labeling. J. Magn. Reson. Imaging, 22, 723〜726，2005.
3）Yamada, S., et al. : Visualization of cerebrospinal fluid movement with spin labeling at MR imaging ; Preliminary results in normal and pathophysiologic conditions. Radiology. 249・2, 644〜652, 2008.
4）山田晋也 : MRIを使用した脳脊髄液hydrodynamicsの観察―CSF bulk fl ow imaging, 現状と今後の展望. 脳. 神経外科, 37・11, 1053〜1064, 2009.
5）山田晋也 : 脳脊髄液の生理 ; 脳脊髄液のダイナミクス. 医学物理, 32・3, 148〜154, 2013.
6）Yamada, S., et al. : Influence of respiration on cerebrospinal fluid movement using magnetic resonance spin labeling. Fluids Barriers CNS, 10・1, 36, 2013.}