高分解能5T DWIにおけるスライス選択グラディエント変調と化学シフトエンコーディングを用いたロバストな脂肪抑制

科学分野:

• 磁気共鳴画像法（MRI）
• 生体医工学
• 放射線学

背景:

• 化学シフトエンコーディング（Dixon）は、3テスラ（3T）でのマルチショットEPI拡散強調画像（ms-EPI DWI）において効果的に脂肪を抑制します。
• 5テスラ（5T）では、脂肪のオフ共鳴周波数の増加によりスライス位置のずれが生じ、標準的なDixon法では同時脂肪抑制が無効になります。
• SPAIR（Spectral Attenuated Inversion Recovery）などの既存の脂肪抑制技術は、5Tでのms-EPI DWIにおいて限界を示します。

研究 の 目的:

• 5T ms-EPI DWIにおける脂肪抑制を強化するために、スライス選択グラディエント変調（SSGM）とDixonを組み合わせた新しい2段階戦略を開発および評価すること。
• 脂肪のオフ共鳴周波数の増加による5Tでの標準Dixon法の限界を克服すること。
• 5T ms-EPI DWIの画質と診断ポテンシャルを向上させること。

主な方法:

• 2段階戦略を実施しました。1) 特定の脂肪ピーク（メチル/メチレン）を励起するが再集束しないようにスライス選択グラディエント変調（SSGM）を使用しました。
• 残りのオレフィン系脂肪ピークを分離するために、構造化低ランク正則化を用いた共同水/脂肪分離アルゴゴリズムを備えたDixon法を使用しました。
• この方法は、脚、頭頸部、前立腺の画像でin vivo評価されました。

主要な成果:

• SSGMとDixonを組み合わせた戦略は、Dixon単独法とは異なり、5Tでの同時脂肪抑制を達成しました。SSGMはSPAIRと比較してメチル/メチレン脂肪抑制に優れ、その後のDixon法により残存するオレフィン系脂肪が除去されました。高分解能（1.6mm等方性）および高b値（2800 s/mm²）の前立腺画像を含む、テストされたすべての解剖学的構造で全体的な画質が向上しました。

結論:

• 提案されたSSGMとDixonの2段階戦略は、5T ms-EPI DWIにおける脂肪抑制を大幅に強化します。
• この改善された脂肪抑制は、5T MRIを用いた全身疾患スクリーニングと診断を進歩させる可能性があります。
• この方法は、視野縮小取得を含む様々な画像シナリオに適用可能です。