磁気共鳴とは

I.
普及と実用化が進む3.0T装置 /> 
 
 
 2000年のRSNA機器展示会でMR開発のホットトピックの一つとして紹介された3.0T装置は.2001年に発売された。
現在までに頭部用以外に腹部用など3台の3.0T装置がFDAより臨床応用の認可を受けています。
11月末までに全世界で46台(すべてGE社製)が受注・設置されています。/> 
 
 
3.0T用の磁石は.全身汎用(3社とも)と頭部専用(シーメンス)があり.全身汎用磁石は一般に長く(例えばシーメンスは2.0m).フィリップスはわずか5.5トンの短い1.57mの磁石タイプを開発中である。 /> 
 
 
これまで3.0T装置では.信号取得にボディコイルを適用しており.表面専用コイルはまだ存在しない。
しかし.GEが出展した装置を例にとると.ボディコイルを適用した3.0T装置で得られる画像はすでに優れたS/N比と解像度を有しており.1.5T装置の画質を大きく上回っていることがわかる。 />第二に.次世代MR装置開発のコンセプトとして.7.0T装置の開発が始まっていることである。 /> 
 
 GEは7.0T装置の開発を発表しているが.7.0T磁石はすでに工業生産が可能であり.既存の試作機の勾配磁場強度は50mT/m.SR200
63cm
ID有効遮蔽.100mT/m.SR500
38cm
ID有効遮蔽で可動勾配が達成可能である。
70-300MHZの8チャンネルシステムにアップグレード可能な2チャンネルRFシステム.32チャンネルにアップグレード可能な8チャンネル500MHZレシーバーシステムを有する。
現時点では,7.0T装置の長所・短所や開発見通し,市場動向はまだ具体的に評価できていない。 />第三に.オープンマグネットの開発動向である。 /> 
 
 
 2000年のRSNAで中磁場超電導MR装置が紹介されて以来.その装置を持つ数社が自社装置を販売しているが(GE0.7T;
Philips0.6T;
HitaChi0.7T;
Siemens1.0T),
市場動向は期待したほどではないようである。
低磁場開放型装置の市場は良くなっており.超電導装置(東芝.GE)も0.35Tで使用できるようになっている。
高磁場装置や中磁場装置の技術が低磁場オープン装置に移行しつつあり.低磁場装置の機能や画質が向上し.性能/価格比が最も良いMR装置の主流となっている。
また.GEが設計したような0.5Tデュアルマグネットのオープン型装置の市場も残っており.中小企業でも同様の機種を展示しているところもある。 /> 
 
 
 一部の企業は.フィリップスの1.5T(旧マルコニ製品)の磁石の長さが140cmしかないなど.短い磁石タイプ(コンパクト)の装置で「オープン」のコンセプトを更新し.さらに短くすれば.実用的にはCTスキャンのフレームの幅に近い.異なる磁場強度の特殊な磁石を搭載しています。
これらの磁石は.さらに短くすれば.CTスキャンの枠の幅と同じになり.実用的な意味では「オープン」タイプの装置にも属します。 />第四に.中盤の機器の開発動向である。 /> 
 
 
 
MR装置市場では.従来型(非オープン型)の0.5Tが市場から撤退している。
3.0T装置の普及が進む中で.1.5T装置のほぼ全ての機能を持ち.性能と価格のバランスが良い1.0T
MR装置は.将来的に3.0T以上の電界強度装置に置き換わると予想されます。 />V.
MR専用装置 /> 
 
 
 
上記のシーメンス社が開発した3.OTの頭部専用機以外にも.関節.心臓.血管(特に四肢血管)などの専用MR装置が各社から市販されるようになり.その多くは.他の中小企業が独自に開発した小型の専用MR装置である。
これにより.患者を立位で撮影したり.伏臥位で撮影したりすることが可能となり.特に部位によっては機能的な位置づけを表示するのに有効である。 />VI.
ノイズ対策 /> 
 
 
 
マグネットの設計において.ノイズの低減は各メーカー共通の課題であった。
磁石に真空層を作り.渦電流を低減し.緩衝材を適用することで.ほとんどのデバイスのノイズレベルを従来の40%程度に低減することが可能である。 />傾斜磁界とスイッチングレート /> 
 
 
 
勾配磁場とスイッチング速度の改善は.各社.各タイプのMR装置が許容される条件の範囲内で常に改善を続けている方向性の一つである。
勾配磁場とスイッチング速度は.2つの勾配コイルによって決定され.小型コイルは勾配磁場/スイッチング速度が40mT/m.150mT/m/ms.大型コイルは勾配磁場/スイッチング速度が23mT/m.80mT/m/msである。
は自動的に大型コイルに切り替わる。
3.シーメンス社製OT装置ヘッド専用機の傾斜磁場/スイッチングレートは68mT/m.180mT/m/msに達することができる。 />VIII.コイル /> 
 
 
 
今年初めて.RF信号の最適化を視野に入れた8チャンネルのRFコイル(GE社製)のアレイが登場した。
また.各社は.集積化したフリーコンビネーションコイル(フィリップス)など.表面コイルの設計を更新している。
コイル開発を専門とする中小企業も.全身用フレキシブルアレイコイルや小関節用特殊コイルなど.さまざまなMR装置に対応できる特殊なコイルを展示している。
従来.フェイズドアレイは「位相配列」と訳されていましたが.MRI(および超音波)の分野では.位相や位相制御の意味合いはなく.複数の収集コイルを適切に配置して収集信号を最適化することを指すので.「アレイ」と訳した方がよいでしょう。
“coil
“の方がより意味がある。 />SENSE(Sensitivity
Encodingtechnique)技術が人気 /> 
 
 
 
SENSE技術は.ASSET(array
spatial
sensitivilty
encoding
technique)とも呼ばれ.局所勾配磁場を高くしてK空間のサンプリング位置の距離を長くし.K空間でのサンプリング密度を下げ.空間分解能を減衰させずに.特殊な再構成アルゴリズムで小さな視野(FOV)内に再構成することで.取得した
小さなFOV内で空間分解能を維持したまま撮影時間を短縮する高速撮像技術です。
昨年のRSNAで新技術として紹介されて以来.現在ではほぼ全てのメーカーの製品で採用されている(GE社のASSETなど名称は異なる)。
SENSE技術を最初に適用したフィリップスは.0.23Tから3.0Tまでの全機種に搭載し.最大50層/12~15秒の撮影速度を実現している。 /> 
 
 
 
当初は
SENSE
により撮影時間を半減させたが.最新技術により撮影時間は
4
倍になり.さらに
9
倍になる見込みである。
また.SENSEテクノロジーは検査中のノイズを低減します。 />X.
機能拡張 />(i)プロスペクティブ取得・処理方式 /> 
 
 
 
程度の差はあるが.特にネットワーク技術との互換性を促進するために.従来の手動による撮影プログラムの設定や後処理に代わり.将来を見据えた撮影・処理方法を採用する企業が出始めている。
例えばシーメンスの設計では.患者がMR室に到着すると.まずオンラインの臨床データに基づいて検査プロトコルが設定され.次に装置が自動的に撮影パラメータを設定し.撮影を再構成し.臨床医の診断またはインテリジェント診断に基づいて自動的にレポートを作成します。
これにより.ワークフロー全体が大幅に短縮され.操作の最適化・簡略化が可能となります。 />(ii)
コンピュータ支援によるスキャンパラメータとシーケンスの設定 /> 
 
 
 
操作を容易にし.最良の画像結果を得るために.一部の装置にはスキャン支援システムが搭載されており.スキャンパラメータとシーケンスを自動的に設定し.操作者が設定した不適切なスキャンパラメータに対して異議を唱え.変更を提案することができる。また.メニュー形式で操作者と対話しながら操作できる装置もあり.操作者が選択した撮影目的をクリックすると.装置がスキャンプロトコルを設定する。
これは.熟練度の低いオペレーターが検査の質を確保するために有効な方法であることは間違いない。 />(iii)
磁気共鳴分光法(MRS) /> 
 
 
 
MRSの主な開発は.現在も1.5Tと3.0Tの装置で使われている3D
MRS(GE社).操作者の習熟度に応じてランダムに切り替わり.未習熟者には自動設定.熟練者にはパラメータ変更の提案を行う自動MRS(シーメンス).さらに.3OT装置では水素プロトンMRSに加えて幅広い核分光能力が開発されたことである。
水素プロトンMRSに加え.OTシステムでは様々な核分光が開発されており.31P,
3He,
7Li,
13C,
19F,
129Xe,
23Naスペクトルなどが既に利用可能である。
以前から実施されていたマルチボクセルMRSは.高磁場装置で広く利用できるようになった。 />(iv)
拡散テンソル画像 /> 
 
 
 
拡散テンソル画像は.画像構造内の水の拡散特性の異方性を克服するために.撮影方向を増加(6~55方向)させた画像法であり.現在主に脳白質束の画像化に利用されている。
撮影方向と解像度の増加により.白質束の3次元画像が得られるようになり.ソフトウェアも市販されている。 />(v)
機能的MRI(fMRI) /> 
 
 
 
fMRIは高磁場装置で普及し.最近の進歩としては.マルチレイヤー表示による脳機能イメージング.リアルタイム表示によるfMRI.3次元再構成によるfMRI等がある。
fMRIを1.0T装置まで拡大した企業もある。
機能的イメージングに対応する設備やソフトウェアも高度化している。
開発中の機能としては.リアルタイムの動き検出・補正(軌道誘導型動き補正).インピーダンス設備と組み合わせたコイル(分解能とカバー率の向上).画像融合(拡散テンソル画像やMRAと).K空間スパイラル収集技術(時間分解能の向上と帯磁率アーティファクトの軽減)などがある。 />(vi)
その他の機能の拡充 /> 
 
 
 
MR心筋灌流画像(ストレス灌流画像含む)が普及し.一部メーカーで1.0T装置に拡張された。K空間スパイラル撮影によるMRAは冠動脈の表示に優れ.3D再構成が可能。MRAは従来の10~20秒からサブ秒完了に進化し.透視表示にも使用可能.2D-3D表示がランダムに切り替え可能であるほどである。-「パーシャルイメージフリーズ」技術は.横隔膜ナビゲーションゲート下で特定の動く臓器を静止表示する技術である。
特に.心臓や冠動脈の可視化に適している。 /> 
 
 
 
日立は.レーザー治療(主に媒介する人体治療技術)において.温度によって生じる位相差を利用して局所温度をモニターし.レーザー治療過程を制御するシステムを開発しました。
これまでオフラインで処理されていた心機能解析は.オンラインで機能や形態を迅速に評価し.ダイナミックに表示することが実現可能になっている。 />(vii)
推進(prope11er)技術 /> 
 
 
 
Periodically
Rotated
Overlapping
Parallel
Lines
with
Enhanced
Reconstructionの頭文字をとったものである。
この技術は.非協力的な患者のためにあらかじめ設定された動き補正を提供し.一貫したK空間サンプリングや多方向(横方向.回転方向)の動き補正により画質を向上させるものである。 />(viii)
一体型インラインデザイン /> 
 
 
 
CT
+
CアームX線装置.MR
+
PETの一体型に続き.今年はMR
+
大型Cアーム血管装置の一体型を導入し.血管装置をMR装置と同室に配置することで.同一患者に対して両検査・処分を連続的に行うことが可能となる。 />XI.
次世代のMRI開発ダイナミクス />(i)
スパイラルMRI /> 
 
 
 
新しいタイプの撮影が想定される。
検査では.CTスキャンと同様の自動ベッドフィードが可能であり.取得した情報は1.5Tの試作機で2分半以内に全身コロナル5層を表示できるほどの高速撮像が可能である。 />(ii)
アレイコイル /> 
 
 
 
信号の取得を最適化するための重要なコンポーネントであり.従来は技術的・コスト的な制約から.1つのコイルに2~4~8チャンネルを設定するのが一般的であった。
特に大規模な全身撮影のためのアレイコイルの新開発により.8~128チャンネルの設置が可能となった。 />(iii)
心筋の遅延浸潤イメージング。 
 
 />