MR撮影法で用いられる用語解説 (作成中)
脳機能計測関連
fMRI
脳機能イメージング:磁気共鳴機能画像法(fMRI; functional magnetic resonance imaging)は、神経活 動に起因するMRI画像の変化を解析することにより、運動や認知機能を非侵襲的に計 測する方法である。医療技術やコミュニケーション技術に応用することを目指し、脳 機能をより正確に計測するための計測技術の開発を行うとともに、言語機能や運動機 能を中心とした高次脳機能の研究を進めている。
d-fMRI 脳機能動態解析法:時間情報を持つfMRIの方法。従来法では測定時間中の平均的脳活動を計測していたが、動態解析法では、課題施行中に脳活動が刻々と変化する様子が可視化できる。それぞれの脳領域の活動の類似性を推定したり、体動アーチファクトを高精度に除去するなど、脳機能イメージングの高精度化を実現する。また、脳波や脳磁計など、他の時間情報を持つ脳機能計測法との融合解析の高度化も期待される。
rt-fMRI
即時解析
nf-fMRI
rs-fMRI
DTI
b. 磁気共鳴分光法(magnetic resonance spectroscopy; MRS): MR信号を化学構造に基づく共鳴周波数の違いにより化学シフト方向に展開する分光法である。上述の画像化技術と組合わせると(磁気共鳴分光画像法; MRSI)、スペクトルに反映される生体物質の空間分布を表示できる。13C などの安定同位体による標識化合物を用いて、動態計測を行なうこともできる。
c. 拡散強調画像法(diffusion weighted imaging): MR信号に水分子の熱力学的運動状態を反映させる方法である。ある拡散速度を持つスピン由来の信号に対して感度が高くなるように、一組の反対方向の傾斜磁場の切り替えを加えることにより得られる。
d. MR透視(シネMRI): 連続撮影した画像を動画として構成する方法で、心筋の動態を観測したり、開放型MR装置を用いて小手術や処置を行なう場合の生体内透視に使用される。
e. 磁気共鳴血管撮影法(magnetic resonance angiography; MRA):比較的太い血管の描出や心機能の計測に応用される、血流を画像化する手法。血流によるMR信号の位相変化を利用する位相コントラスト法(phase contrast MRA)と,血管内に流入するプロトンのスピンが相対的に不飽和になるために血管由来の信号が高信号に描出される飛程時間法(time of flight MRA)がある。
5.7.4 磁気共鳴機能画像法(fMRI)と超高速撮影法
磁気共鳴機能画像法(fMRI)は、MR画像を用いて主に脳機能を計測する手法を意味する。fMRIにはBOLD(blood oxygen level dependency)法とAST(arterial spin tagging)法の2つの方法があるが、前者が主流である。BOLD 法は、神経細胞の活動に伴い毛細血管や細静脈で常磁性体であるデオキシ・ヘモグロビン量が変化し、磁化率の変化が生じるため、見かけの横緩和時間(T2*)が変化し信号強度の変動となって現れることを利用して、ある脳活動と関連する信号変化を検出する。AST法では神経活動に伴う血液の流速変化を検出する。
fMRI では、被検者に運動・認知機能を調べるための課題を実行させながら、T2*に敏感なグラディエントエコー法(gradient recalled echo法)に超高速撮像のためのEPI法(echo planar imaging)か、その変法であるスパイラル法(spiral imaging)を組合わせた撮像法を用いて連続撮影を行なう。EPI法(図5.7.6)では、エコー信号が発生する時期に、断層面のx、yそれぞれの方向に、高速で方向転換する傾斜磁場を加えることにより、1回の励起で1枚の画像を生成するために必要な空間周波数領域のサンプリングを行なう。EPI法を用いて fMRIを行なうためには、1)1.5T以上の静磁場、2)超高速撮影が可能な性能;1回の励起により1画像が撮影(single shot)が可能な傾斜磁場性能(100mT/m/msec <)、傾斜磁場の渦電流を抑制するアクティブシールド、および高速レシーバー(16-bit、〜1MHz)、3)充分な静磁場の均一性を確保するシム調整機構、4)数千画像が保存可能なデータベース、などの性能が必要となる。
スパイラル法(図5.7.7)は空間周波数領域において、低周波数領域を重点的にサンプリングするように傾斜磁場が操作され、空間周波数領域の2次元方向に対して螺旋状にサンプリングを行う。データ収集後、それぞれのデータ収集点を格子状の空間周波数座標に変換した上で、2次元フーリエ変換を行い画像を生成する。被検者の体動によるデ−タの劣化に強く、空間的な画像の歪みが少ない、傾斜磁場装置への負荷が少ない、原理的にコントラスト変化に対してより感度が高い、などの利点がある。
被検者が課題を実行中に、連続撮影を行なって得られた画像データは、個々のピクセルの信号強度変化と課題実行との因果関係をANOVAなどを用いて統計的に評価し、有意の相関が認められた部位が脳機能マップに表示される(図5.7.8)。解剖画像に重ね合わせたり、ボリュームレンダリングによる3次元表示も行われる。
被検者に認知・運動課題を行わせるために、視聴覚提示装置や応答記録装置が必要となる(図5.7.9)。MRI装置内で使用するためには非磁性の材料を用い、撮影室内の回路には電磁シールドを施すか、光ファイバによる信号伝送を行うなどの対策が必要である。
臨床検査関連
手法 概要
MRI
MRA
MRS 生体内代謝イメージング:磁気共鳴分光法(MRS; magnetic resonance spectroscopy)は、生体内の化学物質の 動態(代謝)を非侵襲的に計測する方法である。他の方法に比べて測定感度は低いが、 生体内の代謝動態を3次元的な画像として可視化できる。
MRIVR
その他の方法
手法 概要
MREG
MRMS MRマイクロイメージング:磁気共鳴画像法(MRI)を用いて、組織や細胞の立体的な形態や構築を組織を高分解能で画像計測する手法をMR microimagingという
MRT