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こちらから - 磁気共鳴懇話会
可 不 転 載 転 可 不 載 載 不 可 不 転 載 可 転 熊本大学大学院 生命科学研究部 医用画像分野 藤原 康博 可 転 載 不 Arterial Spin Labelingを用いた血流評価 （撮像技術から臨床応用まで） 不 転 載 転 載 不 2. 灌流画像とは何か？ 可 可 不 載 可 5. 今後の展望 可 不 4. 臨床応用 転 載 転 3. Arterial Spin Labeling (ASL）の撮像技術 可 転 1. 脳血流の重要性 載 不 本日の内容 不 転 載 転 載 不 2. 灌流画像とは何か？ 可 可 不 載 可 5. 今後の展望 可 不 4. 臨床応用 転 載 転 3. Arterial Spin Labeling (ASL）の撮像技術 可 転 1. 脳血流の重要性 載 不 本日の内容 転 不 可 25% 30μmol/100g/min 転 載 可 転 可 載 不 グルコース消費量 載 不 20% 3.5ml/100g/min 可 可 不 酸素消費量 転 載 転 載 不 脳の循環代謝 エネルギーの供給は血流に依存 不 転 載 不 可 不 転 載 転 脳全体で， 1分間に800mLの血液を消費 （60mL/100g/分） 可 可 16% 載 不 可 不 転 載 心拍出量の16％ 転 載 可 脳の血流量 常に多くの血液を必要としている． 転 可 可 可 不 転 転 載 脳灌流圧 = 脳動脈圧 ー 脳静脈圧 可 載 不 可 脳血流量 ＝ 脳灌流圧 ̶̶̶̶̶̶ 脳血管抵抗 載 不 転 載 転 不 載 不 脳血流を規定する因子 脳血管抵抗 ＝（8 x 血液粘度 x 血管の長さ）/（π x 血管半径） 転 可 転 載 脳灌流圧 不 転 可 可 たとえば， 脳動脈が閉塞すると 載 不 可 可 脳血流量 ＝ 脳灌流圧 ̶̶̶̶̶̶ 脳血管抵抗 載 不 転 載 転 不 載 不 脳血流を規定する因子 梗塞 虚血 載 不 可 転 不 利用可能な酸素量が減少（虚血）． 神経細胞の電気的な活動は休止 転 載 梗塞（コア） 組織は酸素の取り込みを増やし，利用す る酸素量を正常に保つ（代謝予備能）． 可 ペナンブラ （∼20%） 可 （血管予備能）． 転 載 可 乏血 （∼40%） 転 可 血管が拡張して，血流を正常に保つ 不 不 載 転 正常 （∼60%） 載 不 脳灌流圧の低下（虚血） 酸素不足により，脳細胞自体を維持す るエネルギーを産生できない． ペナンブラ 梗塞 可 乏血 可 転 不 可 載 不 正常 不 転 載 載 不 転 可 転 転 載 可 載 不 虚血の区分 不 転 載 転 載 不 2. 灌流画像とは何か？ 可 可 不 載 可 5. 今後の展望 可 不 4. 臨床応用 転 載 転 3. Arterial Spin Labeling (ASL）の撮像技術 可 転 1. 脳血流の重要性 載 不 本日の内容 載 不 転 可 可 不 細静脈 転 載 転 毛細血管床 細動脈 可 載 不 可 転 載 転 不 可 不 載 脳血流 （灌流・Perfusion） 組織の毛細血管レベルでの微小な血流動態のこと 転 可 不 転 載 細静脈 可 載 不 細動脈 転 毛細血管床 可 載 不 可 転 載 転 不 載 可 不 脳血流画像 （灌流画像・Perfusion Image） 微小な血流動態の情報を含んだ画像のこと 転 載 不 脳組織を流れる血液の流量 可 不 血液が局所の脳組織を通過するた めに必要な時間の平均 転 載 平均通過時間 転 脳組織内の血液量の指標 載 不 可 脳血液量 可 可 不 脳血流量 可 転 載 転 載 不 脳の循環動態の情報 （血行力学性パラメータ） 低い 高い 中程度 短い ○ 検査時間 長い 汎用性 X ▲ X ▲ 可 転 低い コスト 転 X 空間分解能 可 載 不 X 酸素代謝 ▲ 転 載 定量解析 可 SPECT 載 不 PET MRI検査 不 転 載 転 核医学検査 可 不 可 不 載 脳血流評価法の比較 ○ 転 可 可 不 載 載 不 転 載 可 転 MRIでのスタンダード 不 2. Arterial Spin Labeling (ASL) 転 載 近年，急速に臨床に普及し始めた． 可 可 転 1. Dynamic Susceptibility Contrast (DSC) 載 不 不 MRIによる灌流画像の撮像法 血液のスピン （造影剤） （水） 1.5分 3∼5分 やや複雑 可 脳血液量 脳血流量 平均通過時間 可 定量化 低い 不 高い 転 S/N 容易（単純） 転 載 可 載 不 転 Gd-DTPA 撮像時間 パラメータ ASL 載 不 トレーサー 可 不 DSC 転 載 転 載 可 不 MRIによる灌流画像の撮像法 脳血流量 不 360 340 320 0 20 40 60 転 可 不 380 可 載 不 400 時間 局所の磁化率の変化を測定 転 載 420 可 載 不 可 転 転 載 転 不 載 可 Dynamic Susceptibility Contrast (DSC) 不 転 可 不 載 不 転 載 造影剤が不要 可 不 トレーサの持続時間は，血液のT1値に依存． 転 載 載 不 原理的にS/Nが低い 転 可 腎不全の患者，小児，健常者にも適用可能 経過観察の目的で，繰り返し検査が可能 可 転 載 可 ASLの特徴 高磁場装置（3.0T）が推奨． 可 可 不 転 不 載 載 不 Perfusion Weighted Image 不 転 載 可 転 MR angiography 可 転 載 トレーサとして 利用する技術 可 転 血液のスピンの磁化を反転させて， 載 不 ASLを利用した画像 不 転 載 転 載 不 2. 灌流画像とは何か？ 可 可 不 載 可 5. 今後の展望 可 不 4. 臨床応用 転 載 転 3. Arterial Spin Labeling (ASL）の撮像技術 可 転 1. 脳血流の重要性 載 不 本日の内容 不 転 可 不 転 載 ３つのセクションに分かれる． 載 不 1. ラベリング 1.5∼2.0s PLD 信号収集 転 載 ラベリング 可 転 載 不 可 3. 信号収集 不 2. 待ち時間（Post Label Delay: PLD） 可 転 載 可 ASLの撮像法 1.5∼2.0s 時間 不 不 転 可 載 可 PLD 可 不 転 載 ラベリング 載 不 転 可 転 転 載 可 載 不 ラベリングについて 信号収集 時間 不 転 可 不 可 転 載 不 3. pseudo-continuous ASL 可 載 不 可 2. pulsed ASL 転 1. continuous ASL 載 不 転 載 流入する血液のスピンの磁化を反転する技術 転 載 可 ラベリング 効率が良いため，今後の主流に Dai W et al. MRM 60;2008 転 載 不 可 可 撮像領域 可 不 転 載 転 ラベル面 位置の決定方法 可 載 不 可 転 載 転 不 載 不 ラベリングの位置 1. AC-PCラインより85mm下端 2. 撮像領域の下縁の直下 転 可 不 載 不 転 転 載 スピン 血流 可 可 GZ平均 = 1mT/m 可 載 不 B1平均 = 1.5μT 可 転 載 転 不 RF・傾斜磁場を連続的に印加し，磁化を反転 載 不 ラベリング方法 ラベルが撮像範囲に移動 可 不 転 載 不 転 不 可 載 可 載 不 転 可 転 転 載 可 載 不 ラベリング 不 転 不 可 載 可 PLD 可 不 転 載 ラベリング 載 不 転 可 転 転 載 可 載 不 PLDについて 信号収集 時間 転 可 転 載 不 可 載 不 転 可 載 不 可 転 載 転 不 載 可 不 ラベリング終了時の信号 まだ，毛細血管床に到達していない． 毛細血管床に到達するのを待つ． 可 不 転 載 不 転 不 可 載 可 載 不 転 可 転 転 載 可 載 不 PLD 1.5s 載 不 不 2.0s 可 2.0s 転 載 成人患者 可 可 健常者 70y > 1.8s 転 健常者 < 70y 載 不 転 2.0s 小児 可 新生児 転 載 転 不 載 可 不 至適PLD 1.5∼2.0s が推奨されている． Alsop DC et al. MRM 2015;73 ラベリング PLD 信号収集 可 不 転 載 到達時間 不 不 転 可 載 可 載 不 転 可 転 転 載 信号 可 載 不 経時的な信号変化 時間 不 転 不 可 載 可 PLD 可 不 転 載 ラベリング 載 不 転 可 転 転 載 可 載 不 信号収集について 信号収集 時間 不 転 可 載 不 転 載 高速に 可 転 必要条件 不 載 信号収集 可 不 転 載 転 従来は，2D EPIが主流． 可 載 不 可 各スライスの収集タイミングを同一に． 最近は，3D FSE法や3D GRASE（セグメント収集） 転 可 載 不 multi-shot spiral readout 512 point x 8 arm 不 可 転 スライス厚 4-8mm 転 載 k空間 3D FSE kx 面内分解能 3-4mm 可 載 不 可 転 載 ky 不 転 載 可 不 信号収集方法の例（GEの場合） 不 転 可 可 不 転 載 転 載 不 得られる信号中で 灌流による信号は，「１％」 載 不 ラベル画像 可 可 転 載 転 不 載 可 後処理 可 可 不 灌流強調画像 転 載 転 ラベル画像 可 載 不 差分 載 不 転 載 可 ラベリングしない画像 （コントロール画像） 転 可 不 不 転 載 後処理（差分画像） 転 可 転 載 不 可 不 載 載 不 可 不 転 載 可 転 しかし，生理学的な動きなどによるノイズは残る． 可 転 差分することで，灌流以外の信号は，なくなるはず． 載 不 背景信号の抑制 これらのノイズを減らしたい ! 不 転 可 可 不 載 載 不 可 可 収集 不 ラベリング 180 RF 転 載 180 RF 転 180 RF 可 90 RF 転 載 さまざまなT1値をもつ組織の信号がnullに近くなる タイミングで収集 転 静止組織に90 ，180 パルスを付加 載 不 背景信号の抑制 転 可 可 転 載 不 可 載 不 転 可 載 不 可 転 載 転 不 載 不 健常者の画像例 ３∼５分程度で歪みなく， 高いS/Nの灌流強調画像が得られる． 不 転 可 可 不 載 転 載 載 不 可 T1緩和 不 転 組織 可 可 血流 （ラベルされたスピン） 転 載 転 簡単なモデルを利用して，脳血流量の定量化ができる． 載 不 定量化 [ml/100g/min] 不 転 載 転 載 不 2. 灌流画像とは何か？ 可 可 不 載 可 5. 今後の展望 可 不 4. 臨床応用 転 載 転 3. Arterial Spin Labeling (ASL）の撮像技術 可 転 1. 脳血流の重要性 載 不 本日の内容 不 転 可 2. 脳腫瘍 可 不 転 3. よく遭遇するアーチファクト 可 載 不 可 載 不 1. 脳血管障害 転 載 転 載 転 不 載 可 臨床応用 不 転 可 2. 脳腫瘍 可 不 転 3. よく遭遇するアーチファクト 可 載 不 可 載 不 1. 脳血管障害 転 載 転 載 転 不 載 可 臨床応用 不 血流なし （閉塞） 転 可 不 ASL 左中大脳動脈領域 一部 高信号 （コア） 可 載 不 転 DWI 転 載 左内頸動脈 MRA 可 載 不 可 転 載 転 不 載 可 急性期脳梗塞 左中大脳動脈領域 全域 低信号 （ペナンブラ） 可 不 ASL 転 載 左内頸動脈 血流あり （再開通） 転 可 載 不 MRA 可 載 不 可 転 転 載 転 不 可 不 載 急性期脳梗塞 （血栓溶解療法後） 左中大脳動脈領域 ほぼ全域 高信号 （灌流あり） 転 1週間後 転 載 不 可 載 不 翌日 転 可 載 不 可 術後 転 載 術前 不 転 ステント留置 可 可 不 右内頚動脈狭窄症 載 術前 治療後の血流評価に有用 可 1.5s 転 可 不 左STA-MCA PLD = 1.0s バイパス後 ASL 転 載 転 可 載 不 不 転 載 転 MRA 載 不 可 可 不 載 もやもや病 （治療後の経過観察） 2.5s 転 可 載 不 転 載 転 不 載 可 不 脳動静脈奇形 転 載 転 可 可 載 不 2.5s 不 PLD 1.5s MRA 塞栓術後 ナイダスを描出 可 ASL 塞栓によりナイダスへの血流が減少，鬱滞を反映 不 転 可 2. 脳腫瘍 可 不 転 3. よく遭遇するアーチファクト 可 載 不 可 載 不 1. 脳血管障害 転 載 転 載 転 不 載 可 臨床応用 不 転 可 可 不 転 載 載 載 不 異常の拾い上げ 可 転 2. 腫瘍の局在，進展範囲の確定 可 不 転 載 鑑別 3. 腫瘍の組織型，悪性度の推定，他の疾患との 可 転 1. 腫瘍の存在診断 載 不 脳腫瘍の画像診断の役割 不 可 15% 下垂体腺腫 24% 不 11% 可 載 不 可 神経鞘腫 2% 3% 28% 神経膠腫 転 載 頭蓋咽頭腫 17% 髄膜腫 載 不 血管芽腫 転 転 載 その他 可 転 不 載 可 転 原発性脳腫瘍の分類と発生頻度（成人） 転 可 血流量 載 不 可 少ない きわめて悪性 やや多い 不 悪性 転 載 可 膠芽腫 転 退形成性 星細胞腫 悪性度 比較的良性∼ やや悪性 可 Ⅳ 転 載 びまん性 星細胞腫 Ⅱ Ⅲ 不 載 転 WHO 分類 載 不 可 不 悪性度（WHOの分類） 悪性度が高いほど，血流は増加 多い 転 可 不 転 載 ASL 可 載 不 T2WI 可 載 不 可 転 転 載 転 不 載 可 不 髄膜腫 見逃されやすい場所でも，拾い上げが可能 不 転 載 可 転 塞栓術の効果判定が可能 可 載 不 可 不 転 載 可 塞栓後 ASL 転 可 不 C.E. T1WI 載 転 塞栓前 載 不 髄膜腫 不 転 可 不 ASL 転 載 C.E. T1WI 可 載 不 転 T2WI 可 載 不 可 転 載 転 不 載 可 三叉神経鞘腫 血流の多い髄膜腫との鑑別に役立つ 不 転 可 可 不 転 ASL 転 載 C.E.T1WI 可 可 載 不 T2WI 血流量 載 不 BBBの破綻 転 載 転 不 載 可 膠芽腫 悪性度の評価に利用できる C.E.T1WI 転 可 不 転 載 転 載 不 可 可 不 可 載 不 可 転 載 転 載 不 びまん性星細胞腫 （gradeⅡ） 術後経過観察 ASL 不 転 載 1. 脳血管障害 転 載 不 2. 脳腫瘍 可 不 転 載 可 臨床応用 可 転 転 載 B. 受信コイル感度によるエラー 不 A. ラベリング不良によるエラー 可 載 不 可 3. よく遭遇するアーチファクト C. ラベルの到達時間によるエラー 不 転 可 不 可 載 不 転 転 載 ラベル付近に義歯などがある場合， 可 載 不 可 転 載 転 不 載 可 ラベリング位置の磁場不均一 ラベル位置を末梢（頭頂側）に移動させる． DWI ASL 可 不 転 載 不 転 不 可 載 可 載 不 転 可 転 転 載 可 載 不 ラベリング位置の磁場不均一 転 可 不 可 載 不 ラベル位置を変更 転 載 転 ラベルが不十分？ 可 載 不 可 転 載 転 不 載 可 不 右内頚動脈狭窄症 ステント留置後 可 不 転 載 不 載 不 転 可 可 載 不 転 可 転 転 載 可 載 不 左内頚動脈狭窄症 ステント 可 不 転 載 不 転 不 可 載 可 載 不 転 可 転 転 載 可 載 不 不 転 可 転 載 不 可 載 不 転 可 載 不 可 転 載 転 不 載 可 血管の走行角度によるラベリング不良 ラベル面に一致して血管が平行に 走行している場合には，ラベルされない． 転 可 転 載 不 可 載 不 転 可 載 不 可 転 載 転 不 可 不 載 左内頸静脈の逆流 動脈だけがラベルされるわけではない． 不 可 可 不 転 載 不 転 載 CBF map 不 PDWI 転 載 コイル感度の影響を受けやすい 可 可 ASL 可 載 転 載 不 転 コイル感度の不均一性によるエラー CBF mapで評価 転 可 転 載 不 可 載 不 転 可 載 不 可 転 載 転 不 載 可 不 Borderzone (watershed) sign 85歳, PLD=1.5s Alsop DC et al. MRM 2015;73 転 可 可 不 載 載 不 転 載 可 不 転 載 可 転 ASLで局所または全体的な信号上昇や低下がある場合， 可 転 他の形態画像などで全く異常が見られない． 載 不 不 よく遭遇するアーチファクト 技術的なエラーがないか，再確認する． 載 不 転 載 不 2. 灌流画像とは何か？ 可 可 不 転 載 載 可 5. 今後の展望 可 不 4. 臨床応用 転 載 転 3. Arterial Spin Labeling (ASL）の撮像技術 可 転 1. 脳血流の重要性 載 不 本日の内容 転 可 可 転 載 不 これまでの形態情報 ＋ 生理学的（脳血流）情報 載 不 診断的なエビデンスの確立 可 認知症，気分障害，統合失調症 アルツハイマー病の早期発見 ! 可 不 可 例えば， 転 載 転 脳血管障害や脳腫瘍だけでなく精神・神経疾患にも利用 載 不 転 載 不 さらなる臨床への普及 転 可 不 転 載 腎細胞癌 可 載 不 転 T2WI 可 載 不 可 転 載 転 不 可 不 載 体幹部への応用 （clear cell carcinoma） 不 転 可 不 転 載 可 おわりに 転 載 ASLによる脳血流画像は，形態画像と組み合わ 不 PWI 可 載 不 DWI 転 T2WI 画像を解釈する必要がある． 転 載 技術的な問題もあるため，撮像原理を理解し， 可 載 不 可 T1WI せることによって，病態の把握（診断）に役立つ． 可 不 転 載 不 可 不 転 載 可 載 不 転 可 不 載 転 転 載 可 Thank you for your attention !