回長野県MR研究会Ⅱ2010/03/13 · Standing wave（3.0T : 128MHz）...

第24回長野県MR研究会Ⅱ

フィリップスエレクトロニクスジャパン

マーケティング本部

MR Product Specialist

儀間清昭

Excellent detail

with eTHRIVE

isotropic imaging

Courtesy: Nebraska Medical Center, Omaha, NE, USA

e-THRIVE

3D T1W FFE + SPAIR

TR/TE 3.3 / 1.6 ms

1.0 x 1.6 x 1.5 mm

SENSE

160 slices, 22 sec / bh

Liver (oncology) imaging

pre contrast arterial

venous portal venous

3.0T MRI : 肝臓ダイナミック

3.0T MRI : 腹部撮像の課題B1（RFパルス）磁場の不均一

MultiTransmit Technology により解消

1. Quadrature 送信（2ch）の利点と限界

・バードケージコイル送信

・クアドラチャー送信

2. MultiTransmitの原理

・被写体毎のRFの最適化

・ SARの低減

3. MultiTransmitの臨床的有用性

0°位相のパルス


マルチコイル励起（Quadratureコイル励起）



マルチコイル励起（Quadratureコイル励起）

与えるRF波をより効率よく励起に使える。

0°位相の電流

90°位相の電流

*実際にはすべてのロッドに交流電流が流れています。

Quadratureコイル：バードケージ型

Principal Scientist, Paul R. Harvey, March 30, 2009, XJB351-04698

The Classical Birdcage Coil

tSinA 0

20

tSinA

Linear modes Quadrature (CP) mode

Port 0

Port 1

Port 0Port 1

＝＝＝＝＝＝＝＝＝

RF送信技術：バードケージコイルによる送信分布

給電点

＝＝＝＝＝＝＝＝

給電点


RFアンプ


B = μH

Standard Birdcage Coil

3.0Tの本質的な問題：Dielectric shading

B = μH


B = μH


3.0Tの本質的な問題：Dielectric shading

1.0T : λH20 = 79cm

1.5T : λH20 = 52cm

3.0T : λH20 = 26cm

7.0T : λH20 = 11cm

Reference : Schick, F. Euro Radiol 2005

64MHz

128MHz

42MHz

298MHz

磁場強度別の水中（人体）における電波の波長

何か問題は？

Basic B1,B0 field - Principle -

Standing wave（3.0T : 128MHz）

入射波と反射波の二つより、生成される波を定常波と呼ぶ

入射波

反射波

定常波：Standing wave

Standing waveの方が振幅が大きくなり、信号ムラが生じやすい

Standing wave

-誘電効果-Basic B1,B0 field

Standing wave

Standing waveの方が振幅が大きくなり、信号ムラが生じやすい

-誘電効果-Basic B1,B0 field

CLEAR無しリファレンススキャン

CLEAR有りリファレンススキャン

RF Smart

Point！

不自然な信号低下領域を

自動的に検出し、その領域

の信号をフラットにするアル

ゴリズムを用いて均一なリ

ファレンス情報を取得。

Body tuned CLEAR無し

Body tuned CLEAR有り

3.0Tの本質的な問題の現在の対策Body Tuned CLEAR

電気伝導率を考慮した実験

• 対象の伝導率が高いと、反射波の発生が少ない

• “誘電共鳴”の影響は、支配的ではない

C. Collins et al, J. Magn. Res. Imaging, 21:192-196 (2005)

C. Collins et al, J. Magn. Res. Imaging, 21:192-196 (2005)

複数素子を用いたRF送信の影響

• 複数素子からRF送信を行うと、誘電共鳴と同様の現象が生じる






・ SARの低減


• 2つの波の合成により、場所による波の振幅の変化が生じる

Coil A Coil B

人体が入った場合 ⇒ 干渉が生じる ⇒ RF送信位相の最適化

複数ポートによるRF送信

• Coil Bから送信する波の位相を変更。

• 対象物の中心での振幅の低下がなくなる。

Coil A Coil B

人体が入った場合 ⇒ 干渉が生じる ⇒ RF送信位相の最適化

複数ポートによるRF送信

Optimized RF : 位相振幅wave form

Standard Birdcage Coil MultiTransmit Birdcage Coil

3.0Tの本質的な問題： Standing Wave

Pre SCAN Pre SCAN

3.0Tの本質的な問題： Standing Wave

MultiTransmitはRFをカスタマイズする。How does it work?

Conventional transmit

Parallel receive

MultiTransmit

Parallel receive

RF send

RF receive

Image

Signal

Patient 1

patient 1 patient 1

●任意のRF送信制御を行い、患者毎・検査毎に発生するスピン

励起ムラを補正した撮像を行える。

プレScan 本撮像

MultiTransmitはRFをカスタマイズする。How does it work?

Single transmit

Parallel receive

MultiTransmit

Parallel receive

RF send

RF receive

Patient 2

Image

Signal

patient 1 patient 2 patient 1 patient 2

●任意のRF送信制御を行い、患者毎・検査毎に発生するスピン

励起ムラを補正した撮像を行える。

プレScan 本撮像

MultiTransmitによる撮像の安定性

… even in the most challenging ascitis patients

SAR ∝ σ・γ2・B02・α2・D

σ : 電気伝導率，γ : 球体モデルの半径，B0 : 静磁場強度，α: Flip Angle，D: Duty cycle

1.5Tよりも4倍上昇

SAR : Specific Absorption Rate [ W/kg ]

3.0T MRIのSAR

■ Advantage

■ Disadvantage

- none

- TR :↑= Package :↑= Scan time :↑

- FA :↓（Balanced sequence :↓）- Refocusing angle :↓（TSE sequence）- B1 : ↓

- Local SAR :↑

RF-SMART ： FDTD Simulation

Medical Systems

RF-SMART ： Smart body coil design

Volume of RF exposure for a

Traditional (long) body coil

Imaging volume

In this case, a large fraction of the body coil just contributes

thermal noise, SAR and eats power!

最適化していないコイル

Medical Systems

Volume of RF exposure for a

Optimized (short) body coil

Imaging volume

In this case, the FOV and effective volume are more optimal,

requires lower power and yields better SNR!

最適化されているコイル


Medical Systems

Average SAR

%

100

Peak SAR

%

100

• chest centered

• equal B1• duty cycle

Long coil

SAR vs. coil length – long body coil


Medical Systems

• chest centered

• equal B1• duty cycle

Short coil

Average SAR

%

82

Peak SAR

%

91

SAR vs. coil length – short body coil


90°

180°

RF, echo

echo 90°180°

echo

B1 mode amplitude : 12μT

B1 mode amplitude : 9μT

TR

TE

B1 mode

RF-SMART ： B1 Amplitude

90°

180°

RF, echo

echo 90°

180°

echo

90°

180°

RF, echo

echo 90°180°

echo

TR

TE

TE

TR

B1 mode

amplitude : 12μT

B1 mode

amplitude : 9μT

B1 mode

RF-SMART ： B1 Amplitude

MultiTransmitPatient-adaptive RF management

Max SAR

Local

SAR

Limiting

Speed

Single transmit

Single Transmit: RFは固定値を使用

• Local SAR の上昇（ホットスポットの出現）

• 3.0Tでは撮像時間が延長

Max SAR

Local

SAR

Limiting

Speed

Single transmit

Max SARSAR not limiting,

allowing more

speed

MultiTransmit

MultiTransmit provides more speed

MultiTransmit : RFを患者毎に最適化

• RFの最適化によりRFの均一性が向上

• Local SARの低減により撮像時間が短縮

MultiTransmitPatient-adaptive RF management

3.0Tにおける問題点

MultiTransmitwith patient-adaptive RF Management

Image Uniformity

ConsistencySpeed

患者毎にRFパルスの最適化

RFパルス最適化によるホットスポット消失

Local SARの低減

Local SAR

limited scansStanding Wave

3.0Tを本質から解決する技術：MultiTransmit

改善点

MultiTransmit






・ SARの低減


MultiTransmitとは

■MultiTransmitとは

プリスキャンでRF分布を確認し患者毎に最適化する技術

■臨床的メリット

1. T1Wコントラストが向上

2. 腹部・乳房領域で画質の向上

3. Balancedシーケンスのルーチン化（MRA, MRCP）

4. 撮像時間の短縮

patient-adaptive MultiTransmit technology

Up to 40%

more speed

Enhanced

Uniformity

Enhanced

Consistency

スキャン時間短縮：SARに関連したパラメータ制限の緩和

Conventional

3 min 21MultiTransmit

2 min 33Conventional

4 min 25MultiTransmit

2 min 33

TR:580ms TR:440ms

MultiTransmitUniformity – Liver – Challenging ascitis patients

Standard(well known shading from fluids)

MultiTransmit

Enhanced uniformity:

From undiagnostic

to diagnostic

T2W TSE Ssh, 1.2 x 1.4 x 7mm, 25 slices, 14 sec

Courtesy: Bonn University Hospital

Enhanced

Uniformity & Contrast

Breast T1W/FFEuniformity & contrast

Standard MultiTransmit

MultiTransmitはRFパルスの最適化により、均一性だけでなくコントラストの改善をもたらす

Breast T2W/SPIR , eTHRIVEuniformity & contrast


T2W/TSE/SPAIR T2W/TSE/SPAIR

eTHRIVE eTHRIVE

Translation to MR – no two patients alikeOnly MR that adapts the RF to each patient

Conventional MultiTransmit

僅かな不均一

少し不均一

大きな不均一

Courtesy: Bonn University Hospital, Germany

MultiTransmitと被写体毎のRFの調節

Courtesy: University of Vermont, USA

Fetal Imaging


SSh/T2W/TSE

Breast Imaging

Conventional MultiTransmitEnhanced

Consistency

Slight consistency

improvement

Medium consistency

improvement

Large consistency

improvement

Courtesy: Bonn University Hospital

91

SmartExam Breast*Intelligence beyond planning

• Assists in Exam Preparation beyond planning

– Automated segmentation of Breast contour and

Thorax wall based on SmartSurvey

– Automated breast volume based local shimming

• Assists in Planning, scanning and processing the ExamCard

• Designed for consistency and robustness in image quality also in

case of silicon implants

Johns Hopkins Hospital, 3.0T:

“We use image based shimming on every patient now!”

* Available on 3.0T TX, Works-in-Progress

自動プランニング

自動シミング

自動スキャン

自動プロセッシング（後処理）

MultiTransmit+SmartExam Breastによる撮像の安定性

MultiTransmitとは

■MultiTransmitとは

プリスキャンでRF分布を確認し患者毎に最適化する技術

■臨床的メリット

1. T1Wコントラストが向上

2. 腹部・乳房領域で画質の向上

3. Balancedシーケンスのルーチン化（MRA, MRCP）

4. 撮像時間の短縮






・ SARの低減


第24回長野県MR研究会Ⅱ

ご清聴ありがとうございました。

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