ＭＲＩ：１．５Ｔと３．０Ｔの違いとは？

最近では、３ＴのＭＲＩ装置を使用する施設も多くなり、以前に比べてだいぶ定着してきました。ただ、少しＭＲＩについて勉強してみると３．０Ｔへの漠然とした思いは以下のようなものです。

 

➀１．５Ｔに比べて３．０Ｔは２倍の磁場だからＳ／Ｎが良い。

➁頭部の専用機では？！

➂ＳＡＲの制限がうるさくなる

➃ＭＲＡが綺麗

 

などなど、様々ですが明確に理解するのは難しいと思われます。そこで今回は、１．５Ｔに比べて３．０Ｔのメリットとデメリットについて簡単にまとめてみたいと思います。

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メリットとは？

３．０Ｔのメリットとして挙げられる内容は、静磁場強度と共鳴周波数が１．５Ｔに比べて２倍になっていることによる、付加価値のようなものが大きいです。

 

では、その例を以下に挙げたいと思います。

メリット➀：ＳＮＲが２倍

これは、一番大きなメリットとして有名かもしれません。

 

ＳＮＲとは信号とノイズの比を表したもので、数値が上がるほど画像に占める信号の割合が増え、ノイズによる劣化が抑えられています。つまり、ＳＮＲが良いということは高画質な画像を得ることができるのです。

 

では、なぜ３．０ＴはＳＮＲが良いのでしょうか。

 

それは、何といっても静磁場強度が高いの一言につきます！！

 

ＳＮＲとは、静磁場強度（Ｂ₀）に比例する関係にあります。よって、人体への無視することができれば単純に高磁場な装置であればあるほど、良好な画質を得ることができるのです。

 

現在、病院など臨床現場で使用されているのは３．０Ｔまでですが、研究用としては７．０Ｔまであるそうです。

 

さらに、３．０Ｔでは高画質画像を得る他に、これまで１．５Ｔで良好な画像を撮影しようと時間をかけていた画像であっても、元々ＳＮＲが高い３．０Ｔでは同質の画像であれば短時間で撮影することも可能になるのです。

メリット➁：磁化率の違いに敏感

単純に１．５Ｔに比べ３．０Ｔの磁場環境下では、物質は磁石化しやすい環境であるといえます。これを感受率で表現すると、磁場の二乗に比例して大きくなります。

 

その効果は、BOLD効果を高めfunctional MRIに有利に働いたり、感受率の差を強調して画像化する磁化率強調画像（Ｔ２*画像）にも有効に働きます。

メリット➂：Chemical Shift２倍

３．０Ｔでは、１．５Ｔ時に比べ、組織の共鳴周波数が２倍になっています。共鳴周波数は、磁場強度に比例する関係にあるのです。

 

その関係を表にすると・・・

 

この違いがにより、組織間の歳差運動の周波数の違いが大きくなり、周波数分解能が向上します。

 

どういうことか。

 

その例として良くあげられるのが、水と脂肪です。元々、水と脂肪の歳差運動の周波数は３．５ｐｐｍずれており、それ分だけ水が速く回転しています。

 

これは、磁場環境下ではさらに変化し、

 

●１．０Ｔの場合・・・

４２．６ＭＨｚ×３．５ｐｐｍ＝１５０Ｈｚ

●１．５Ｔの場合・・・

６３．９ＭＨｚ×３．５ｐｐｍ＝２２０Ｈｚ

●３．０Ｔの場合・・・

１２８ＭＨｚ×３．５ｐｐｍ＝４４０Ｈｚ

 

となり、水と脂肪の周波数差は磁場強度とともに大きくなり、組織同士を区分けしやすくなるのです。（周波数分解能の向上）これにより、脂肪の中心周波数にsaturation Plusを印加しやすくなり、より選択的な脂肪抑制が可能になります。

 

ちなみに、１．５Ｔでは水と脂肪の周波数ピークが近いために脂肪のみ抑制したくても水の一部にも抑制が入ってしまっていたのです。

 

また、ケミカルシフトが原因となるアーチファクトは倍の威力となって画像に出現するので、注意が必要です。

メリット➃：Ｔ１延長

そもそもＴ１値とは組織の歳差周波数がラーモア周波数に近いほど、エネルギーの交換効率がよくＴ１値が短くなります。

 

そのラーモア周波数は磁場強度に比例する関係を持っているため、磁場強度を上げるほどラーモア周波数も上がってしまい、組織の歳差周波数からも離れてしまい、エネルギーの交換効率が悪くなってしまうのです。

 

結果、Ｔ１値が延長するということになります。Ｔ１ 値が延長するため､造影剤による効果が高くなること｡

 

またＭＲＡにて脳実質の信号が１．５Ｔに比べ低下するので､ＳＮＲとIn-Flow効果の向上に相まって血管の描出能が向上します。

 

その差は歴然であり、１．５Ｔでは見えなかった細かい血管も描出することが出来るようになっています。

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デメリットとは？

メリットの反面、磁場強度が上がることでデメリットとなることもあります。

 

その中には、メリットとして挙げられたものの、時としてデメリットとして出現するようです。

デメリット➀：ＳＡＲが４倍

ＳＡＲとは生体の単位体重あたりの吸収電力（Ｗ／Ｋｇ）のことです。

 

簡単に考えるとならば、電磁波を当てられると、人の体は温まる性質を持っています。
いわば、電子レンジのようなものです。

 

なので、電磁波を人体に照射できる許容範囲が決まっております。
JIS Z 4951(IEC 60601-2-33)

 

ＳＡＲの式は

ＳＡＲ∝σｒ²Ｂ₀²α²

の関係があります。

 

ＳＡＲは静磁場強度（Ｂ₀）の２乗に比例することになり、１．５Ｔに比べると３．０Ｔでは４倍にもなるのです。

 

さらに、フリップアングル（α）の２乗にも比例するため、１８０パルスを多く当てる撮影では、装置に制限がかかり、撮影がストップすることもあるようです。

 

対策としては、フリップアングルの弱くする、室温を下げるなどなどあり、装置によってもＳＡＲ低減策があるようです。

デメリット➁：磁化率の違いに敏感

メリットにも磁化率の違いですが、反面デメリットにもなります。高磁場下では、物質の磁石化がされやすい環境です。

 

そのため、より磁石化されやすい金属の影響を１．５Ｔ時以上に受けることになります。特に、頭部撮影では義歯が影響がでることもあるようです。

 

さらに、磁化率の違いは、実質と空気の境目でも起こりやすい性質を持ちます。

 

よって、副鼻腔部分や拡散強調画像のような磁場の不均一による影響が出やすい環境や撮影では実質の一部が黒く抜けるといった画像が出力されることがあります。

デメリット➂：Ｂ₀／Ｂ₁不均一

磁場が高くなるほど、装置内の磁場を均一に保つことが困難になります。

 

これは、ＭＲＩ装置内に人が入っていない時ですらそうであるのに、人が入るとより不均一になりやすくなってしまうのです。

 

頭部のような小さく静磁場を乱しにくく、かつ照射する電磁波を均一にしやすい環境であれば、撮影には問題がでることはありません。

 

ただ、腹部など、半径が大きい場合や水など電磁波が届きにくい環境では均一な励起ができず､画像の一部が描出不能となることもあります。

 

この理由から、３．０Ｔの多くは頭部撮影では大きな効果を発揮しますが、その反面で体幹部の撮影では１．５Ｔに劣ることがあります。装置によっては、改善されていることがあるので、一概には言えませんが・・・。

 

デメリット➃：Ｔ１の延長によりＴ１コントラストがつきにくい

メリットでいいましたが、３．０ＴではＴ１値が延長します。そのことにより、１．５Ｔと同様の撮影条件では診断に有用なコントラストが得られないことがあるようです。

 

一部ではＴ１ ＦＬＡＩＲを撮影するなど、対策を講じているようです。