高速ローアングルショット磁気共鳴画像

高速ローアングルショット磁気共鳴画像法（FLASH MRI ）は、磁気共鳴画像法の特殊なシーケンスです。これは、核磁気共鳴信号（空間符号化グラディエントエコーとして記録）の低フリップアングル高周波励起と短い繰り返し時間を組み合わせたグラディエントエコーシーケンスです。これは、定常自由歳差運動画像法の一般的な形式です。

MRI装置のメーカーによって、この検査法は異なる名称で呼ばれています。シーメンスはFLASH、ゼネラル・エレクトリックはSPGR（Spoiled Gradient Echo）、フィリップスはCE-FFE-T1（Contrast-Enhanced Fast Field Echo）またはT1-FFEという名称を使用しています。

一般的な FLASH 技術では、望ましいコントラストに応じて、横方向のコヒーレンスを破壊して T1 コントラストを生成するスポイル バージョン、横方向のコヒーレンスを定常信号に組み込み T1/T2 コントラストを提供する再フォーカス バージョン (繰り返しごとに一定位相)、および完全にバランスのとれたバージョン (繰り返しごとにゼロ位相) が提供されます。

物理的基礎

MRIの物理的基礎は、生体組織中の水プロトン（すなわち水素原子核）から得られる核磁気共鳴（NMR）信号の空間符号化です。MRIにおいては、完全な画像を再構成するために必要な、異なる空間符号化を持つ信号は、複数の信号を生成することによって取得する必要があります。通常は、複数の高周波励起を用いて繰り返し行われます。

一般的な FLASH 法は、NMR 信号 (空間エンコードされたグラジエント エコーとして記録) の低フリップ アングル無線周波数励起と基本シーケンスの高速繰り返しを組み合わせたグラジエント エコー シーケンスとして登場しました。繰り返し時間は通常、生体組織内のプロトンの一般的なT1緩和時間よりもはるかに短くなります。(i) 未使用の縦磁化を次の励起のために残す低フリップ アングル励起と、(ii) 残留縦磁化に影響を与える追加の無線周波数パルスを必要としないグラジエント エコーの取得、この組み合わせによってのみ、基本シーケンス間隔の高速繰り返しと、結果として得られる画像取得全体の速度が可能になります。[ 1 ] [ 2 ]実際、FLASH シーケンスでは、 T1飽和の影響に対応するためにこれまで含まれていた待機期間がすべて排除されました。 FLASH は、一般的なシーケンス間隔を、画像診断に最低限必要な間隔、つまりスライス選択の無線周波数パルスと勾配、位相エンコード勾配、およびデータ取得用のエコーを生成する (逆) 周波数エンコード勾配にまで短縮しました。

ラジアルデータサンプリングでは、位相エンコード勾配と周波数エンコード勾配が、データ空間でフーリエ線を回転させる2つの同時適用周波数エンコード勾配に置き換えられます。[ 1 ] [ 3 ]いずれの場合も、繰り返し時間は2～10ミリ秒と短いため、64～256回の繰り返しを使用すると、2次元画像の画像取得時間は約0.1～2.5秒になります。最近では、高度にアンダーサンプリングされたラジアルFLASH MRI取得と、正規化非線形反転による反復画像再構成を組み合わせることで、空間解像度1.5～2.0ミリメートルの画像に対して時間解像度20～30ミリ秒のリアルタイムMRIを実現しています。 [ 4 ]この方法により、心電図と同期せずに自由呼吸中に、鼓動する心臓をリアルタイムで視覚化できます。[ 5 ]

アプリケーション

アプリケーションには次のものが含まれます。

歴史

FLASH MRIは、1985年にドイツのゲッティンゲンにあるマックス・プランク生物物理化学研究所（Wayback Machineに2008年4月30日アーカイブ）において、イェンス・フラーム、アクセル・ハーゼ、W・ヘニッケ、K・D・メルボルト、D・マタエイによって発明されました（ドイツ特許出願P 35 04 734.8、1985年2月12日） 。この技術は、MRI測定時間を最大2桁短縮するという画期的な成果をもたらしました。

FLASHは急速に商業的に普及しました。RAREはそれよりも遅く、エコープラナーイメージング（EPI）は技術的な理由からさらに時間がかかりました。エコープラナーイメージングは​​1977年にマンスフィールドらによって提案され、同年にマンスフィールドとイアン・ピケットによって最初の粗い画像が公開されました。ロジャー・オーディッジは1981年に最初の動画を公開しました。その画期的な進歩は、シールド勾配の発明によってもたらされました。[ 9 ]

FLASH MRIシーケンスが画像診断に初めて導入されたことで、画質を著しく損なうことなく測定時間を大幅に短縮することが可能になりました。さらに、この測定原理は、全く新しい画像診断法の幅広い可能性をもたらしました。

2010年には、高度にアンダーサンプリングされたラジアルデータエンコーディングと反復画像再構成を備えた拡張FLASH法によって、時間分解能20ミリ秒（1秒の50分の1）のリアルタイムMRIが実現しました。 [ 4 ] [ 5 ]これらを総合すると、この最新の開発は、1985年以前のMRIの状況と比較して10,000倍の加速に相当します。全体として、FLASHは臨床MRIにおける画期的な進歩を示し、今日までのさらなる技術的および科学的発展を刺激しました。

参考文献

  1. ^ a b 04 734.8 DE 特許 35 04 734.8、J Frahm、A Haase、W Hänicke、KD Merboldt、D Matthaei、「Hochfrequenz-Impuls und Gradienten-Impuls-Verfahren zur Aufnahme von schnellen NMR-Tomogrammen unter Benutzung von」 Gradientenechos」、1986 年 8 月 14 日発行、1998 年 12 月 10 日発行 
  2. ^ Haase, A; Frahm, J; Matthaei, D; Hanicke, W; Merboldt, K.-D (1986). 「FLASHイメージング：低フリップ角パルスを用いた高速NMRイメージング」. Journal of Magnetic Resonance . 67 (2): 258– 266. Bibcode : 1986JMagR..67..258H . doi : 10.1016/0022-2364(86)90433-6 .
  3. ^ Zhang, Shuo; Block, Kai Tobias; Frahm, Jens (2010). 「リアルタイム磁気共鳴画像法：ラジアルFLASHを用いた進歩」. Journal of Magnetic Resonance Imaging . 31 (1): 101– 109. doi : 10.1002/jmri.21987 . hdl : 11858/00-001M-0000-0012- D667-0 . PMID 19938046. S2CID 17419027 .  
  4. ^ a bウエッカー、マーティン;張朔、ボイト、ディルク。カラウス、アレクサンダー。メルボルト、クラウス・ディートマール。フラーム、イェンス (2010)。 「解像度 20 ミリ秒のリアルタイム MRI」。生物医学における NMR。23 (8): 986–994 .土井: 10.1002/nbm.1585。hdl : 11858/00-001M-0000-0012-D4F9-7。PMID 20799371。S2CID 8268489。  
  5. ^ a b Zhang, Shuo; Uecker, Martin; Voit, Dirk; Merboldt, Klaus-Dietmar; Frahm, Jens (2010). 「高時間分解能でのリアルタイム心血管磁気共鳴：非線形逆再構成による放射状FLASH」 . Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance . 12 (1): 39. doi : 10.1186 / 1532-429X-12-39 . PMC 2911425. PMID 20615228 .  
  6. ^ Matthaei, Dieter; Frahm, Jens; Haase, Axel; Hanicke, Wolfgang (1985). 「高速磁気共鳴画像による局所生理機能の描写」. The Lancet . 326 (8460): 893. doi : 10.1016/S0140-6736(85)90158-8 . PMID 2864605. S2CID 12326347 .  
  7. ^ Frahm, Jens; Haase, Axel; Matthaei, Dieter (1986). 「FLASH法を用いた動的プロセスの迅速NMRイメージング」. Magnetic Resonance in Medicine . 3 (2): 321– 327. doi : 10.1002/mrm.1910030217 . PMID 3713496. S2CID 31028542 .  
  8. ^ Frahm, Jens; Haase, Axel; Matthaei, Dieter (1986). 「FLASH法を用いた高速3次元MRイメージング」. Journal of Computer Assisted Tomography . 10 (2): 363– 368. doi : 10.1097/00004728-198603000-00046 . PMID 3950172 . 
  9. ^ヨーロッパの観点から見た磁気共鳴画像法の短い歴史
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