MRI原理教室⑨：DWIと拡散強調画像の基礎

こんにちは、放射線技師のラジブログです

今回はMRI原理教室の第9回として、DWI（拡散強調画像）について学びます

DWIは現代のMRIにおいて欠かせない技術です

しっかり理解していきましょう

それでは始めましょう！

ブラウン運動

DWIを見ていく前にブラウン運動を確認しましょう

MRIでは血液や髄液などの流体以外は制止した状態だと仮定して撮像が行われています

しかし、実際には体内の水分は絶え間なく動いており、MRIの画像に影響を及ぼしています

液体は熱エネルギーにより動いており、これをブラウン運動と呼びます

ブラウン運動で良く使われる例えが、インクと水です

コップの中の水に一滴のインクを垂らすと、水が動いていなくても、やがてインクは均一に混ざっていきます

この原因はブラウン運動（水の熱運動）によるものです

ブラウン運動の方向はランダムであり、温度が高いほど、液体の粘稠度が低いほど大きくなります

DWI（diffusion weighted image：拡散強調画像）

拡散強調画像（DWI）は、この水分子の動き（ブラウン運動）を観測しています

実際のDWIの画像を確認しましょう

画像の赤丸の部分は脳梗塞の部位で、拡散が制限されているため、DWIで高信号を呈しています

それ以外の比較的低信号の組織は拡散が制限されていない正常組織です

拡散が制限される理由としては、超急性期脳梗塞の場合は細胞性浮腫により、悪性腫瘍の場合は細胞密度が高いために、細胞外液が動きにくい状態と説明されています

DWIは拡散が制限されているモノを強調していると覚えてください

拡散強調画像という名前ですが、実際は逆ですね

DWIのパルスシーケンス

実際のパルスシーケンスを確認していきましょう

DWIではEPI法を使用します

EPI（echo planar imaging）法

EPIは、励起パルス後に周波数エンコード傾斜磁場（読み取り傾斜磁場）を高速に連続反転して、反転ごとに信号（k空間の1行分）を取得し、1回の励起パルスでk空間のすべての行の信号を取得するパルスシーケンスです

一筆書きとも言われています

EPIをDWIのシーケンスにする

EPIにはFID-EPIとSE-EPIがあります

励起パルス後のFIDからエコー信号を取得する方法がFID-EPIもしくはGRE-EPIと呼ばれています

これは各信号のピークがT₂*減衰するので、最後の方の信号が極端に弱くなってしまいます

SE-EPIでは励起パルス後に再収束パルスを印加する事でSE信号を取得します

SE信号なので各信号のピークはT₂減衰します

なので、DWIでは基本的にSE型のEPIを使用します

これだけでは拡散は強調されないので、180パルスの両側に、MPG（motion probing gradient）と呼ばれる傾斜磁場を追加します

これがDWIのパルスシーケンスです

どのように拡散を観察するのか

正常部位の拡散

まずは拡散が制限されていない正常部位から見ていきます

MPGの目的は、「位相をわざとずらす」ことです

MPGがない場合だと、いつも通り180°再収束パルスにより位相が揃い高信号になります

MPGを印加することでスピンの位相はずれます

そして逆方向のMPGを印加するとずれた位相は元の位置に戻ります（180°パルスがあるため同じ方向にMPGを印加します）

しかし、水分子のように絶え間なく動く場合、1回目のMPGと2回目のMPGの間に異なる場所に移動しているため、完全には元の位置に戻れず信号が低下してしまいます

拡散による位相ずれは180パルスでも戻らないので、拡散大きいほど信号低下します

拡散強調画像ではMPGにより、その信号低下が強調されます

病変部位の拡散

拡散が制限されている部位では水分子の動きが鈍く、1回目と2回目のMPGの間に遠くに行けないため、ほぼ同じ位置に戻ることができるので強い信号が得られます

b値とは？

拡散強調画像には、強調する度合いを示すb値というものがあります

これはdiffusionコントラストの強調度を表すもので、特に重要なのは傾斜磁場強度とMPGの時間と間隔です

b値を上げていくと、拡散しやすい組織ほど信号が低下します

T₂ shine through

DWIはT₂WIにDiffusionコントラストを付加した画像です

そのためT₂WIで高信号の部分があるとDWIで高信号になってしまうことがあります

これをT₂ shine throughといいます

b=1000で高信号を見たら、b=0だけでなくADCも確認する必要があります

見かけの拡散係数（ADC：apparent diffusion coefficient）

見かけの拡散係数のことをADCと呼びます

拡散が制限されている組織はADCで低信号になり、制限されていない正常な組織はADCで高信号に表示されます

DWIではADC mapを作成するために2つ以上のb値を用いて撮像しており、小さい方のb値を0（T2WI）と扱うことでT2の影響を除去することが可能です

そのため、T2 shine throughを疑うときはADC mapが有用です

まとめ

以上参考になれば嬉しいです。

それではまた!!