ホーム inNavi Suite 東芝メディカルシステムズ Seminar Report3テスラ装置による心臓MRI 〜より早く質の高い検査を目指して〜　横山　健一　杏林大学医学部放射線医学教室講師

JRC2012 合同企画 産学連携セミナー1
3テスラMRIの新たなポテンシャル

JRC2012（第71回日本医学放射線学会総会，第68回日本放射線技術学会総会学術大会，第103回日本医学物理学会学術大会）が，4月12日（木）〜15日（日）の4日間，パシフィコ横浜で開催された。13日に行われた東芝メディカルシステムズ（株）共催の合同企画産学連携セミナーでは，東京女子医科大学画像診断学・核医学講座教授の坂井修二氏が司会を務め，杏林大学医学部放射線医学教室講師の横山健一氏と，東京女子医科大学画像診断学・核医学講座准教授の田嶋　強氏が講演した。

3テスラ装置による心臓MRI 〜より早く質の高い検査を目指して〜

横山　健一（杏林大学医学部放射線医学教室講師）

2010年9月に東芝メディカルシステムズの3T MRI「Vantage Titan 3T（以下，Titan 3T）」を導入してから1年半が経過した。本講演では，Titan 3Tによる心臓MRIの臨床を中心に，3T装置による心臓MRIの利点と欠点を述べるとともに，新しく開発された技術・機能についても解説する。

■Vantage Titan 3Tの特徴

Titan 3Tの特徴の1つがOpen boreシステムである。従来，60cmであった開口横径が71cmに拡大し，体格の大きな患者や閉所恐怖症の患者でも，快適な検査ができるようになっている。
心臓MRIに直接関係する最も重要な機能が，Multi-phase Transmissionである。RFパルス送信の位相と振幅を最適化して均一なRF励起を得る機能で，2chのRFアンプ，4ポートの給電ポイントという仕組みが同装置の特徴の1つである。
また，心電図同期については，3Tのために工夫された技術や，機能を搭載している。3T装置では，有線心電図同期を行うとノイズが混入してしまうため，それを回避するために無線心電図同期を採用した。また，トリガー波形を増幅，あるいはT波を除去（T Wave Suppression）する機能を搭載し，確実な同期撮影が可能となっている。

■心臓領域における3T MRIの利点と欠点

1.5Tと比較した場合の3Tの利点としては，SNRの高さ，組織のT1緩和時間の延長が挙げられる。組織のT1緩和時間延長については，特にタギングMRIなどで有用性を発揮する。一方，欠点としては，B₀（静磁場）やB₁（RF磁場）の不均一，susceptibility artifactによる信号欠損が挙げられる。また，SARが制約されることから，心臓MRIで用いるSSFP法が利用しづらいことが以前から指摘されている。
シネMRI（SSFP法）を例に見ると，3TではSNRやCNRが高いと言われているが，実際には撮像条件の制限があり，必ずしもそうとは言えない。banding artifactが目立つことも指摘されていた。また，SARの制限から，長いTRと低いフリップ角（FA）を使用せざるを得ず，SNRとCNRの低下による不十分な血液コントラストや，B₀，B₁不均一によるアーチファクトが課題であった。しかし，この点については，Multi-phase TransmissionによりSARの制限が緩和され，短いTRや高いFAが使用可能になることから，解決が期待される。
それでも，臨床例ではbanding artifactが目立つケースも出てくる。その解決方法の1つとして，中心周波数をシフトさせる方法があり，Titan 3Tには，“f₀ prep”機能が搭載されている（図1）。これは，一連の中心周波数の画像を一度に撮像して最もアーチファクトの少ないものを選び，その中心周波数でシネMRIを撮像することで，よりアーチファクトが目立たない画像を得ることができる。

図1　f₀ prep機能
一連の中心周波数（f₀）の画像を一度に撮像し，最もアーチファクトの少ないものを選択する。

■Multi-phase Transmissionの画質への効果

シネMRIにおけるMulti-phase Transmissionの画質への効果を検討した。
Multi-phase Transmissionのon/offを切り替えた画像を比較すると，onの方が画質の向上が認められる（図2）。B₁マップの比較でもonの方が均一性が高く，指定FAに対して，どの割合で倒れたかを正規化したヒストグラムからも，onの方が1へと収束し，より均一であることが見てとれる（図3）。
また，ボランティア14例のシネ画像について心筋と心内腔間のCNRも測定したところ，onの方が有意に優れており，Multi-phase Transmissionが画質改善に効果があることが確認できた。

図2　Multi-phase Transmission on/offの比較

図3　図2の症例におけるB1値のばらつき評価（ヒストグラム） Multi-phase transmission onで，より分布の幅が狭まり，「１」へ収束している。

■位置決めアシスト機能“CardioLine”

今春，当院との共同開発により，心臓検査で基準となる6断面（垂直長軸，水平長軸，左室短軸，三腔，二腔，四腔）を自動設定する，世界初の位置決めアシスト機能“CardioLine”が新たに発表された。原理としては，まず心電図同期のSSFP法で，1回の息止め下に，約20秒程度でマルチスライス横断像を撮像し，アイソトロピックなデータに変換する。そして，心臓の複数の特徴部位の統計的なパターンを認識する事例ベースの部位推定技術により，高精度に自動で断面の位置決めを行う（図4）。例えば，シネ画像の撮像においては，従来は断面ごとに位置決めと撮像を繰り返す必要があったが，CardioLineにより一度の撮像で位置決めが可能となる。位置決め用のデータを収集後，2秒程度で6断面が表示される（図5）。微調整も容易にでき，位置決めを確定すると，自動でシネ画像の撮像が始まる。
シネ画像の撮像時間について，当施設で心臓MRI検査に最も熟練している診療放射線技師が，従来のマニュアル法とCardioLineを用いた場合とで比較したところ，マニュアル法では10分半ほどかかったのに対し，CardioLineは6分半で完了した。CardioLineにより，撮像時間の短縮が可能となり，検査効率の大幅な向上が期待できる。

図4　CardioLineの原理イメージ

図5　CardioLineの画面
自動で位置決めされた6断面が表示される。

■CardioLineの精度評価

40例の心疾患症例を対象に，2名の放射線科医の合議による断面設定と，CardioLineによる断面設定について，角度とポジショニングの誤差を測定した。その結果，角度誤差は二腔では約11°と目立ったが，ほかの断面は4〜7°程度であった。また，ポジショニングの誤差は，最も目立つのが短軸像の心基部で5mm程度であり，ほかは1〜3mm程度であった。
心臓MRIのエキスパートが別個に断面設定をした際の，観察者間の角度誤差が5〜10°との報告もあることから，CardioLineによる断面設定の誤差は，十分に許容範囲内であると考えることができる。

■まとめ

3T装置による心臓MRIは，Multi-phase Transmissionなどの機能により，RF（B₁）の不均一といった問題が解消され，高いSNRなどの特徴を生かした良好な画質が得られるようになっている。また，CardioLineやf0 prepなどの機能により，より速く質の高い検査を行うことが可能となっている。
3T本来の特徴をさらに生かし，常に安定した画像が得られるように，今後も新たなシーケンス開発やプロトコールの最適化が必要だと考える。