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Susceptibility-Weighted Imaging:SWI. 3D FLASH 高い空間分解能 0.8x0.7x1.6 mm voxel 内の dephasing を最小限 大きな位相分散による信号低下を避け、位相差情報を検出するため. Rauscher A. Magn Reson Med. 2005 Jul;54(1):87-95. SWI の理解に虚数が必要? Nombre imaginaire. 虚成分 Im M sin f. 虚数 imaginary number 2 乗してマイナスになる数 虚数単位: i 2 乗して -1 になる数
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Susceptibility-Weighted Imaging:SWI • 3D FLASH • 高い空間分解能 • 0.8x0.7x1.6 mm • voxel内のdephasingを最小限 • 大きな位相分散による信号低下を避け、位相差情報を検出するため • Rauscher A. Magn Reson Med. 2005 Jul;54(1):87-95.
SWIの理解に虚数が必要?Nombre imaginaire 虚成分 Im M sinf • 虚数 imaginary number • 2乗してマイナスになる数 • 虚数単位:i • 2乗して-1になる数 • i =√ -1 • オイラーの等式 • eip + 1 = 0 横磁化 • Xy平面上の横磁化成分もベクトルとして考えることができる。 M f 実成分 Re M cos f • Re: 実成分 • Im: 虚成分 • M: 横磁化成分の絶対値 • f : 位相角
複素平面(ガウス平面、アルガン平面) 虚数の数直線(虚数軸) 虚成分 Im M sinf 横磁化 5+4i • Xy平面上の横磁化成分もベクトルとして考えることができる。 4i M M f f 実成分 Re M cos f - 5 5 実数の数直線(実数軸) • Re: 実成分 • Im: 虚成分 • M: 横磁化成分の絶対値 • f : 位相角 • Re: 実成分 • Im: 虚成分 • M: 複素数の絶対値 • f : 虚数の偏角 - 4i • 複素数=複数の要素をもった数 • ベクトル平面=複素平面
実チャネルと虚チャネル、実成分と虚成分 虚チャネル 虚成分Im M sinf 横磁化 M • 実数成分(cos)→同位相 • 虚数成分(sin)→直角位相 実チャネル f 実成分 Re M cos f • 信号強度と方向 • MR信号は位相差による実成分(real、同位相成分)と虚成分(imaginary、直交位相成分) からなる.実成分と虚成分は直交配列するquadrature型コイルを考えると理解しやすく,直交座標系として表現することができる . • Re: 実成分 • Im: 虚成分 • f : 位相角
実成分と虚成分,強度画像と位相画像 虚成分Im M sinf 横磁化(MR信号) • 強度画像 magnitude image M = √Re2 + Im2 • 位相画像 phase image tan f = Im / Re f = arctan [Im / Re] (-p/2<f<p/2) M f 実成分 Re M cos f • Re: 実成分 • Im: 虚成分 • M: 強度画像 • f : 位相角
実成分と虚成分,強度画像と位相画像 実数部分k-space 虚数部分k-space 虚成分Im M sinf MR信号 • SWIは強度画像と位相画像を用いる FT M 実数画像 虚数画像 f 実成分 Re M cos f 強度画像magnitude 位相画像phase • Re: 実成分 • Im: 虚成分 • M: 強度画像 • f : 位相角
撮像データからSWIまでの後処理,再構成までのステップ撮像データからSWIまでの後処理,再構成までのステップ Postprocessing of SWI • High-pass filter • 磁化率差以外の要因による背景の位相変化を除去 • 背景に含まれる低周波数成分の位相の乱れを取り除く。 • “Phase” mask • 位相差を強調するために、信号を落としたい位相の部分が0になるようなマスク画像を作成 • 位相画像上で位相が進んでいる(あるいは遅れている部分)を0、位相差のない部分は1にしたような画像 1.High-pass filter • Rauscher A.Magn Reson Med. 2005 Jul;54(1):87-95. realigned data 2.Phase mask image Phase image 3.multiplication 4.mIP Magnitude image SWI
位相マスク画像の掛け合わせ • 位相画像 ⇒ マスク ⇒ SWI • p<f< 00 <f masked< 1r=r magnitude*[fmasked ]n • SWIでは複数回掛け合わせ(n)により、磁化率変化による位相差を強調 • T2*WIに比較して10倍以上の鋭敏さがある. • 位相差 - p/2 と - p/4 • 位相マスク画像を4回掛け合わせるとすると • → r=r magnitude*[fmasked ]4 • 1 = - p/2 f1masked = 0.50 r=r1 magnitude*0.0625 • 2 = - p/4 f2masked = 0.25 r=r2 magnitude*0.0039 2:1 16:1
T2WI SWI SWIは磁化率に鋭敏 静脈 • 撮像voxelの1/4程度の大きさまで磁化率効果が描出される • 0.50mmのvoxelでは0.25mm径の静脈が描出できる • 大きさを過大評価 • Partial volume effect 静脈
撮像データからSWIまでの後処理,再構成までのステップ撮像データからSWIまでの後処理,再構成までのステップ Postprocessing of SWI • “Phase” mask multiplication • 位相マスク画像を強度画像(magnitude image)に複数回掛け合わせる(multiplication)ことで、画像のCNRを向上させる • Minimum intensity projection; mIP • 静脈を評価する場合には、ある程度のスライス厚情報をもって画像化すると有用なため,最小値投影法mIPによる再構成画像を作成 1.High-pass filter • Rauscher A. Magn Reson Med. 2005 Jul;54(1):87-95. realigned data 2.Phase mask image Phase image 3.multiplication 4.mIP Magnitude image SWI