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臨床診断総論
画像診断（３）
磁気共鳴画像
Magnetic Resonance Imaging: MRI
その１
放射線科井田正博
X線CT とMRI 比較
X線 CT
► 空間分解能が高い
► 時間分解能が高い
► 救急対応
► Ｘ線被曝
MRI
► 濃度分解能が高い
► あらゆる撮像断面が選
択可能
► Ｘ線被曝がない
► 造影剤の副作用は稀
► 横断像が基本
 再構成で冠状断、矢状断
► 時間がかかる
► 静磁場内の制限
 ＲＦパルス照射→熱発生
光源
レンズ
フィルム
►
カメラ
 光源
 光の反射
 内視鏡、人間の眼
光源
レンズ
フィルム
X線発生源
フィルム
►
カメラ
 光源光源（可視光）
 光の反射
 内視鏡、人間の眼
►
X線（CT)
 X線の透過性
 CTは多方向からの
データを再構成
光源
レンズ
フィルム
X線発生源
►
 光源光源（可視光）
 光の反射
 内視鏡、人間の眼
►
►
アンテナ
RF波受信
X線（CT)
 X線の透過性
 CTは多方向からの
データを再構成
フィルム
RF波送信
カメラ
MRI
 静磁場内
 体内にラジオ波（RF波）
を送信
 体内からラジオ波（RF
波）を受信
光源
レンズ
フィルム
X線発生源
►
 光源光源（可視光）
 光の反射
 内視鏡、人間の眼
►
►
超音波
反射
MRI
 静磁場内
 体内にラジオ波（RF波）
を送信
 体内からラジオ波（RF
波）を受信
アンテナ
RF波受信
X線（CT)
 X線の透過性
 CTは多方向からの
データを再構成
フィルム
RF波送信
カメラ
►
超音波
 探触子から超音波送信
 体内の音響インピーダ
ンス差に反射
 探触子で超音波受信
光源
レンズ
フィルム
X線発生源
►
 光源（可視光）
 光の反射
 内視鏡、人間の眼
►
►
超音波
反射
MRI
 静磁場内
 体内にラジオ波（RF波）
を送信
 体内からラジオ波（RF
波）を受信
アンテナ
RF波受信
X線（CT)
 X線の透過性
 CTは多方向からの
データを再構成
フィルム
RF波送信
カメラ
►
超音波
 探触子から超音波送信
 体内の音響インピーダ
ンス差に反射
 探触子で超音波受信
光源
レンズ
フィルム
X線発生源
►
 光源（可視光）
 光の反射
 内視鏡、人間の眼
►
電磁波
►
超音波
反射
MRI
 静磁場内
 体内にラジオ波（RF波）
を送信
 体内からラジオ波（RF
波）を受信
アンテナ
RF波受信
X線（CT)
 X線の透過性
 CTは多方向からの
データを再構成
フィルム
RF波送信
カメラ
►
超音波
 探触子から超音波送信
 体内の音響インピーダ
ンス差に反射
 探触子で超音波受信
電磁波
►
►
►
γ線、X線、可視光線、マイクロ波、ラジオ波
光速で伝播する c = 3 x 108 m/秒
電場Eと磁場Bからなる
1. 電場→電気的成分
2. 磁場→磁気的成分
y = r sin wt
光源
レンズ
フィルム
X線発生源
►
 光源（可視光）
 光の反射
 内視鏡、人間の眼
►
電磁波
►
超音波
反射
MRI
 静磁場内
 体内にラジオ波（RF波）
を送信
 体内からラジオ波（RF
波）を受信
アンテナ
RF波受信
X線（CT)
 X線の透過性
 CTは多方向からの
データを再構成
フィルム
RF波送信
カメラ
►
超音波
 探触子から超音波送信
 体内の音響インピーダ
ンス差に反射
 探触子で超音波受信
光源
►
電磁波の周波数帯域
 光源（可視光）
 光の反射
 内視鏡、人間の眼
周波数 Energy 波長
m レンズ
フィルム
10-16
Hz
eV
γ線
X線発生源
X線
1024
1010
1018
紫外線
1017
104
10-10
フィルム
103
10-9
1015
RF波送信
1014
可視光線
赤外線
101
100
10-7
電磁波
10
-6
マイクロ波
1012
MRI
108
10-2
10-4
アンテナ
10-6
100
ラジオ波
106
10-8
超音波
106
10-8RF波受信
102
超音波
周波数に比例反射
►
X線（CT)
 X線の透過性
 CTは多方向からの
データを再構成
►
MRI
 静磁場内
 体内にラジオ波（RF波）
を送信
 体内からラジオ波（RF
波）を受信
102
► 電磁波のエネルギーは
カメラ
►
超音波
 探触子から超音波送信
 体内の音響インピーダ
ンス差に反射
 探触子で超音波受信
電磁波の周波数帯域
MRではラジオ波帯域
►

周波数
“RFパルス” radio
frequency
► MRIの扱う周波数帯域
は可視光線よりも低い
► ラジオ波(RF)の領域
 FMラジオやテレビ程度
► エネルギーも低い
MHz
FM radio
88-100
MRI
3-100
Television 64
AM radio
0.54 – 1.6
電磁波
►
電場Eと磁場Bからなる
1. 電場→電気的成分
2. 磁場→磁気的成分
y = r sin wt





正弦波
電場と磁場は直交
同一の周波数
90°の位相のずれ
伝播因子は電場と磁場に直交
MRIが対象とする核種
水素原子

タンパク
1.
脂肪
OH H H
H
H - C – C – C – C – OH
H2 0
2.
水
OH H H
H
3.
O
H 20
H
H 20
水素原子
►
高分子化合物
H
►
プロトン、スピン
水
 自由水
 結合水
蛋白
脂肪
骨、石灰化、空気
 骨皮質は無信号
 骨髄は血球や脂肪成分
の信号を反映
水素原子
► 陽子プロトン
► 電子
原子核
電子
e-
 水素原子の周りを電子
が回転（スピン）している
► MRIでは測定対象とな
る水素原子のことを
 プロトン
 スピンと呼ぶ
水素原子
原子核
+
電子
e►
水素原子核の周り
を電子が回転して
いる
水素原子
スピンする荷電粒子
原子核
+
電子
e►
水素原子核の周り
を電子が回転して
いる
スピンする
荷電粒子
►
►
水素原子核の周りを
電子が回転している
スピンする荷電粒子
と考える
水素原子
スピンする荷電粒子は磁場を形成
磁気モー
メント
原子核
+
電子
e►
水素原子核の周り
を電子が回転して
いる
スピンする
荷電粒子
►
►
スピンする
荷電粒子
水素原子核の周りを
電子が回転している
スピンする荷電粒子
と考える
►
スピンする荷電
粒子は磁場を形
成する。
水素原子
スピンする荷電粒子→磁場を形成
磁気モー
メント
磁気モー
メント
N
l
スピンする
荷電粒子
►
スピンする荷電
粒子は磁場を形
成する。
スピンする
荷電粒子
►
►
スピンする荷電
粒子は磁場を形
成する。
双極子モーメント
 S極からN極
水素原子
スピンする荷電粒子→磁場を形成
磁気モー
メント
磁気モー
メント
N
m
l
スピンする
荷電粒子
►
スピンする荷電
粒子は磁場を形
成する。
N
l
スピンする
荷電粒子
►
►
スピンする荷電
粒子は磁場を形
成する。
双極子モーメント
 S極からN極
-m
►
►
プロトンは棒磁石と
考えられる
磁気双極子
一対の磁気量(m, -m)
磁性の基本単位
光源
レンズ
フィルム
X線発生源
►
 光源
 光の反射
 内視鏡、人間の眼
►
►
超音波
反射
MRI
 静磁場内
 体内にラジオ波（RF波）
を送信
 体内からラジオ波（RF
波）を受信
アンテナ
RF波受信
X線（CT)
 X線の透過性
 CTは多方向からの
データを再構成
フィルム
RF波送信
カメラ
►
超音波
 探触子から超音波送信
 体内の音響インピーダ
ンス差に反射
 探触子で超音波受信