MRI原理教室⑧【GRE法の基礎】

みなさん、こんにちは！

今回はGRE法の基礎をご紹介します。

GRE法はSE法よりも複雑ですので、数回に分けて紹介できればと思っています。

それでは始めましょう！

GRE法〜シーケンスチャート〜

こちらがGRE法のシーケンスチャートです。ちなみにGREとはgradient echoの略です。

GRE法のシーケンスチャートの特徴は再収束パルスが無いことです。それによりSE法よりも撮像時間を短縮することが可能です。

では、再収束パルスがない状態でどのように位相を揃えて信号を収集するのでしょうか？

答えは傾斜磁場を再収束パルスの代わりとして利用します。

GRE法〜FIDの活用〜

どのように傾斜磁場を再収束パルスの代わりにするのかを説明します。

FIDに位相エンコードを付加する

GRE法では以前に紹介したFIDがポイントとなります。

FIDはT₂*減衰をしていきます。このFIDに、位置情報を付加（エンコード）します。

RFパルスはSE法の90°と異なり、それ以下の角度なのでα°と表記します。

読み取り傾斜磁場を印加して、位置情報を付加すると同時にGRE信号を生み出します。

FIDからGREになるまで

傾斜磁場をかけると、

位相が分散して信号が急激に消失します。
この状態では信号を得ることができません。

なので、反対の傾斜磁場を同じ強さで同じ時間印加します。

そうすると、位相が再収束して信号が復活します。
この状態では綺麗なピークを得ることができません。

それを解消するために、さらに傾斜磁場を印加し続けて、位相を分散させることで綺麗な山なりの信号となります。

これが再収束パルスの代わりに傾斜磁場を使用してGRE信号にする方法です。

残留横磁化とは？

GRE法はSE法と比べて再収束パルスが無いので、撮像時間を大幅に短縮することができました。

つまりTRとTRの間隔が短くなります。TR間隔が短くなる＝撮像時間も短くなるのですが、問題点があります。

それは横磁化が完全に消える前に、次の励起パルスが印加されることです。(TR<<T₂)

横磁化が完全に消えるまで待っていては、SE法と撮像時間が変わらないだけでなく、再収束パルスを印加していないので、磁場の不均一を除去していないT₂*減衰する信号、つまりS/Nが低いだけの画像になってしまいます。

それを解決する方法は以下の通りです。

スポイラー型GRE法(インコヒーレント)

スポイラー型GRE法では残留横磁化の位相を分散させることで、横磁化を消滅させます。

RFスポイラーでTR毎に励起パルスの位相を変え、グラディエントスポイラーで横磁化を消去します。

つまり、スポイラー型GRE法では信号収集後にスポイラーによって残留した横磁化を消去し、縦磁化のみを使用します。

グラディエントスポイラーを抜粋した図です。

信号収集後にグラディエントスポイラーを印加し横磁化を消去します。TRの間に回復した縦磁化のみが使用可能となりました。これを繰り返し行うのがスポイラー型GRE法です。

リワインダー型GRE法(コヒーレント)

コヒーレント型GRE法では信号を収集した後の残留横磁化を再利用します。

リワインダーグラディエントを印加して、横磁化を再収束します。スポイラー型GRE法では消去していましたが、コヒーレント型GRE法では残したままにします。

リワインダーグラディエントを抜粋した図です。

残留横磁化は時間と共に位相が分散して行きますが、逆方向に位相エンコードを印加（リワインダーグラディエント）する事で再度横磁化の位相を揃えます。

短いTRでこの作業を繰り返していくと、ある一定のところで横磁化と縦磁化が一定になります。これをSSFPと言います。

定常状態自由歳差運動(Steady State Free Precession：SSFP)とは

TR間隔を短くして励起パルスを繰り返し印加すると、縦磁化と横磁化が平衡状態（SSFP）となります。

短いTR間隔では縦磁化は回復しきらず、横磁化も減衰しきらず信号は一定となります。

つまり、横磁化と縦磁化の両方が同時に存在して安定した状態が持続しています。

SSFPでは、繰り返されるRFパルスによりGREとSEが生じます。
それぞれをFISP信号、PSIF信号と呼びます。

コヒーレント型GRE法では、このSSFPを上手に利用する必要があります。
しかも、なかなか理解するのも説明するのも難しいところです。笑

まとめ

GRE系シーケンスは説明が難しいですね。。

それではまとめましょう。

以上参考になれば幸いです。

それではまた!!

ラジブログ

放射線技師ブロガー

Twitter

都内の病院で診療放射線技師として活動するラジブログがお届けする『MRI』に特化した情報ブログ

試験対策やノウハウを提供しつつ、ライフハックや転職にも焦点を当てます

診療放射線技師や医療関係者がキャリアを発展させるための情報を提供できるように頑張ります
どうぞよろしくお願いします！