磁化反転技術とは?

  磁化反転(MT – Magnetization Transfer)は.選択的な組織信号の抑制技術です。  原理:人体の水分子は.自由に動く水分子(自由水)と大きなタンパク質に結合した水分子(結合水)の2つの状態で存在し.我々はまた.水のこの2つの部分をそれぞれ自由プールと結合プールと呼んでいます。 結合水は高分子と結合しており.T2値は1ms以下(通常は数十マイクロ秒程度)であるため.従来のMRI技術では自由水の信号しか拾えず.結合水の信号は拾えないのである。  MTのプレサチュレーションパルスは.組織の共振中心周波数からずれたパルスで.その中心周波数は自由水の共振周波数から1000~2000Hz(通常は1200Hzだが.装置によっては勝手にある範囲に設定できる)ずれたものである。 MT飽和パルスの中心周波数からの偏差を一定範囲に設定できる機器もあります)。 このようなMT予備飽和パルスを組織に印加すると.結合水のみが励起飽和され.自由水はほとんど影響を受けない。 通常のMRIでは結合水は信号を発しないため.結合水の飽和はそれ自体では組織のMR信号に影響を与えない。 しかし,結合水中のプロトンは自由水中のプロトンと常に急速な化学交換を行っているため動的平衡状態にあり,飽和した結合水はMTパルスで得たエネルギーを自由水中のプロトンに伝達して自由水を飽和させ,実際のイメージングパルスを当てても信号を出さず,最終的に組織信号の減衰をもたらす。 この過程は.実際には飽和磁化状態が結合水から自由水へ移動することであり.そのため磁化移動または磁化転移と呼ばれる。  臨床応用:真のイメージングパルスに先立ってMT飽和パルスを組織に印加すると.脳や筋肉などの高分子構造に富む組織ではMT効果が顕著で.組織信号が著しく減衰するが.脳脊髄液.血液.骨髄.脂肪組織などの高分子をあまり含まない組織ではMT効果は弱く.組織信号はわずかに減衰するだけである。 つまり.組織のコントラストを高めることと.組織のタンパク質含有量やその変化を間接的に反映させることの両方に.MTの技術を利用することができるのである。  1.TOF MRAのコントラストを上げるために TOF MRAは血液の流入促進効果により.流れる血液と安静時組織のコントラストを作り出すため.背景となる組織信号の抑制が非常に重要である。 3次元TOF MRAでは.背景組織信号の抑制が不十分で.小径血管の表示には組織とのコントラストが不十分な場合が多く.血管を表示することができない。 MT法では.安静時組織の信号がより抑制され.血液の信号も最小限に減衰されるため.安静時組織と血液のコントラストが高まり.細い血管も鮮明に表示されるようになりました。 しかし,MTのプリパルスはTR間隔を一定時間占有する必要があり,MT法を適用する場合,TRを10~20ms延長する必要があり,それに伴いTAも延長される。  MT法は組織の信号を抑制することができるが,MRI造影剤は組織のT1値を短縮することができ,その短T1効果はMT法による組織信号の抑制とは無関係に自由水面に作用する。 MT法を適用した場合.強調された組織の信号は大きく減衰せず.強調されていない組織の信号は抑制され.両者のコントラストを高めることができた。 MT技術を適用した1回照射の脳強調スキャンは.MT技術を適用しない3回照射の脳強調スキャンに近い強調効果が得られることが分かっている。  MT法では,造影剤注入前に相対信号が増加して高く見える病変があり,MT法適用後の強調画像を評価する際に注意が必要である。 比較のため.エンハンススキャンの前にMT技術を適用したフラットスキャンを実施するのが最適である。  3.磁化移動速度の応用。 組織内の高分子タンパク質含有量の変化も.磁化移動法によって間接的に.あるいは半定量的に反映させることができる。 一般的な指標である磁化移動率(MTR):MTR=(M0-Ms)/M0*100%(M0は磁化移動なしの画像の信号強度.Msは磁化移動パルスを加えた後の画像の信号強度)この指標により.脳組織内の構造変化を客観的に反映させることができます。  MTRは現在.多発性硬化症(MS)やアルツハイマー病(AD)の研究に使用されています。 MTRは正常白質と比較してMS病変部では著しく低下し.正常白質では40%であるのに対し.平均25%程度である。 T2WIで正常な信号を示したMS患者の白質に関する研究でも.これらの白質脳でMTRの有意な減少が見られた。 AD初期患者を対象とした研究では.AD患者では海馬と海馬傍回の両方のMTRが対照群と比べて有意に低下していることがわかりました。