Contents Phase? Phase-contrast? Phase-contrast MRA Phase-contrast flow analysis 2

相 位 對 比 磁 振 影 像 技 術 Phase-Contrast MRI (PC MRI) 彭 旭 霞 助 理 教 授 國 立 清 華 大 學 生 醫 工 程 與 環 境 科 學 系 1

Contents Phase? Phase-contrast? Phase-contrast MRA Phase-contrast flow analysis 2

相 位 對 比 影 像 相 位 對 比 影 像 : 常 用 來 看 會 動 的 應 用 - 血 管 造 影 (phase-contrast MRA) - 流 速 分 析 (flow analysis) 2D flow measurement, time-resolved 3D flow, TPM 3

先 看 一 眼 相 位 對 比 影 像 的 應 用 主 動 脈 (aorta): aortic flow 4

先 看 一 眼 相 位 對 比 影 像 的 應 用 3D Particle Traces 5

相 角 (phase) 是 什 麼? z 相 角 x M y 人 體 磁 鐵 激 發 後, 偏 離 y 軸 的 角 度 6

為 什 麼 會 出 現 相 角? 偏 離 共 振 頻 率 (off-resonance) - 均 勻 主 磁 場 (Bo) 受 到 改 變 - = B (Larmor equation) 造 成 相 角 的 因 素? 很 多 外 加 梯 度 (gradient) 磁 場 : 就 可 以 造 成 局 部 磁 場 改 變 7

磁 場 影 響 旋 進 頻 率 => 造 成 相 角 變 化 z 感 受 磁 場 小 旋 進 較 慢 y x M 感 受 磁 場 大 旋 進 較 快 8

x 梯 度 y Bo z x 磁 場 隨 人 體 的 左 右 方 向 (x 方 向 ) 變 化 9

轉 個 方 向 來 看 Bo 磁 場 強 度 隨 人 體 的 左 右 方 向 (x 方 向 ) 而 變 化 10

不 同 位 置 => 感 受 不 同 旋 進 頻 率 => 造 成 不 同 相 角 感 受 磁 場 小 旋 進 較 慢 感 受 磁 場 大 旋 進 較 快 11

Bipolar gradient 只 要 不 在 磁 鐵 正 中 心 位 置 的 氫 核 都 會 累 積 相 角 x 梯 度 線 圈 Gx 相 角 累 積 ( 與 位 置 有 關 ) t x 梯 度 線 圈 Gx 相 角 累 積 ( 與 位 置 有 關 )?? 12 t

如 果 再 加 上 反 向 x 梯 度 (2) (1) Bo 一 正 一 反 => 似 乎 等 於 沒 開 梯 度 13

相 角 累 積 = 0 (1) (2) (1) (2) (2) (1) (1) (1) (2) (2) 14

如 果 再 加 反 向 梯 度... (1) (2) x 梯 度 線 圈 Gx t 相 角 累 積 ( 與 位 置 有 關 ) 相 角 = 0 ( 任 何 位 置 ) 15

注 意 : 相 角 累 積 = 0 的 前 提 => 靜 態 組 織 x 梯 度 線 圈 Gx t 相 角 累 積 ( 與 位 置 有 關 ) 相 角 = 0 ( 任 何 位 置 ) 正 反 梯 度 時 間 內, 氫 原 子 核 位 置 不 改 變 16

若 為 流 動 的 組 織 t 血 管 血 液 Bo 血 管 血 液 對 於 血 液 而 言 : 流 動 + 梯 度 => 共 振 頻 率 一 直 改 變 => 相 角 不 為 0 17

簡 化 的 數 學 式 = t = B t = G x x t = G x v x t t = G x v x t 2 =... 相 角 與 流 速 成 正 比 18

整 理 : 什 麼 是 相 位 對 比 影 像 加 上 bipolar gradient 之 後 - 靜 止 組 織 => 氫 核 相 角 = 0 - 流 動 組 織 => 氫 核 相 角 與 流 速 成 正 比 相 位 影 像 => 反 映 速 度 流 動 方 向 亦 可 得 知 - 正 相 角 = 正 向 流 速 - 負 相 角 = 反 向 流 速 19

Bipolar Gradient 造 成 相 角 與 流 速 成 正 比 t 血 管 血 液 Bo 血 管 血 液 對 於 血 液 而 言 : 流 動 + 梯 度 => 共 振 頻 率 一 直 改 變 => 相 角 不 為 0 20

Bipolar Gradients 速 度 (V x ) 可 由 相 角 (φ) 反 推 求 得 - 梯 度 強 度 (G x ) 及 時 間 (t) 均 已 知 φ = r G x V x t 2 流 速 編 碼 梯 度 (Venc) - Velocity encoding gradients 21

相 角 => 偏 離 共 振 頻 率 影 響 相 位 角 的 因 素 各 種 影 響 共 振 頻 率 的 都 會 影 響 相 角 - 渦 電 流 (eddy current) - 梯 度 開 啟 關 閉 的 時 間 不 準 確 - 主 磁 場 受 磁 化 率 干 擾... 若 只 想 知 道 由 於 梯 度 強 度 (G x ) 和 血 流 速 度 (V x ) 所 造 成 的 相 角 差 ( 才 能 推 得 血 流 速 度 ) 希 望 可 以 去 除 其 他 原 因 造 成 的 相 角 差 22

去 除 其 他 影 響 相 位 的 因 素 w/o bipolar gradient with bipolar gradient RF Gx Gz Gy t t t t 加 梯 度 後 - 加 梯 度 前 = 速 度 影 像 23

相 角 是 什 麼? 如 何 求 得? z 相 角 y x M 實 際 上 M 的 x 分 量 與 y 分 量 均 可 測 得 24

相 角 的 空 間 分 佈 圖? tan ( 相 角 ) = x 分 量 / y 分 量 x & y 兩 個 分 量 皆 可 取 得 - 實 數 影 像 & 虛 數 影 像 - 相 除 後 取 tan -1 函 數 即 得 25

先 看 一 眼 長 什 麼 樣? 胸 腔 影 像 ascending aorta superior vena cava descending aorta 振 幅 影 像 (magnitude) 相 位 影 像 (phase) 26

Contents Phase? Phase-contrast? Phase-contrast MRA Phase-contrast flow analysis 27

相 位 影 像 之 應 用 應 用 : - 血 管 造 影 : phase contrast MR angiography (PC MRA) - 流 速 定 量 分 析 : phase contrast flow analysis (PC flow analysis) 28

相 位 影 像 之 特 性 具 有 方 向 性 背 景 部 份 亂 七 八 糟 Venc 與 phase aliasing 的 關 係 29

胸 腔 經 過 bipolar gradient 的 影 像 ascending aorta superior vena cava descending aorta 振 幅 影 像 (magnitude) 相 位 影 像 (phase) 30

如 果 要 投 影 做 MRA 以 電 腦 計 算 MIP 任 何 角 度 皆 可 做 投 影 31

經 過 S/I bipolar gradient 的 影 像 最 小 亮 度 投 影 : ascending aorta 最 大 亮 度 投 影 : descending aorta superior vena cava 相 位 影 像 (phase) 相 位 對 比 血 管 攝 影 32

流 速 編 碼 梯 度 的 方 向 三 個 方 向 梯 度 線 圈 (x, y, z) 開 一 個 梯 度, 只 得 到 該 方 向 的 流 速 可 做 選 擇 性 的 流 速 分 析 整 體 流 速 : 重 複 三 次 ( 不 同 方 向 ) 及 一 次 參 考 影 像 33

不 同 方 向 的 流 速 編 碼 RF Gx Gz Gy t t t t 加 梯 度 後 (3 次 ) - 未 加 梯 度 (1 次 ) = 含 有 速 度 影 像 資 訊 34

不 同 方 向 的 流 速 編 碼 R-L A-P S-I 35

V 2 = V x2 + V y2 + V z 2 GE Signa 1.5 Tesla 3D SPGR (FLASH) 20 slices TR/TE = 35/9.1 flip angle = 20 1.5 mm slice 真 正 的 流 速 ( 向 量 ) 必 須 包 含 三 個 分 量 36

Phase contrast MRI: MRA Bipolar 前 後 之 影 像 相 減 => 速 度 影 像 利 用 MIP => 重 建 血 管 影 像 R-L A-P S-I V 2 = V x2 + V y2 + V z 2 37

相 位 影 像 之 特 性 具 有 方 向 性 背 景 部 份 亂 七 八 糟 Venc 與 phase aliasing 的 關 係 38

胸 腔 經 過 bipolar gradient 的 影 像 ascending aorta superior vena cava descending aorta 振 幅 影 像 (magnitude) 相 位 影 像 (phase) ( 其 實 是 phase difference) 39

回 顧 : 從 FRE 到 TOF MRA 利 用 亮 血 流 假 影 做 血 管 攝 影 40

Maximum Intensity Projection 原 理 以 電 腦 計 算 任 何 角 度 皆 可 做 投 影 41

背 景 這 麼 亂, 怎 麼 做 投 影? ascending aorta superior vena cava descending aorta 普 通 影 像 (magnitude) 相 位 影 像 (phase) 42

相 位 影 像 的 背 景 部 份 看 起 來 很 像 超 高 雜 訊 原 因 : 沒 有 信 號 的 部 份 無 法 求 相 角 一 點 點 雜 訊 就 使 相 角 計 算 變 化 極 大 解 決 之 道 : 利 用 原 始 影 像 作 mask 43

背 景 部 份 相 位 極 亂 的 原 因 =? 連 信 號 都 沒 了 怎 麼 計 算 相 角? 0/0 =? 44

背 景 部 份 相 位 極 亂 的 原 因 ~ 80 0 ~ -150 0 信 號 極 低 => 雜 訊 對 相 角 的 影 響 相 當 大 => 黑 黑 白 白 芝 麻 點 45

相 位 影 像 超 亂 雜 訊 部 分 大 都 來 自 背 景 ascending aorta superior vena cava descending aorta 振 幅 影 像 低 信 號 區 域 在 相 位 影 像 就 亂 七 八 糟 46

Mask 抑 制 背 景 相 位 既 然 是 因 為 信 號 小 ( 振 幅 ) 的 區 域 造 成 => 想 辦 法 相 乘 做 成 mask 有 效 抑 制 背 景 相 位 所 得 影 像 亮 度 與 信 號 強 度 和 速 度 的 乘 積 成 正 比 47

胸 腔 經 過 bipolar gradient 的 影 像 經 過 mask 後 的 影 像 48

相 位 影 像 之 特 性 具 有 方 向 性 背 景 部 份 亂 七 八 糟 Venc 與 phase aliasing 的 關 係 49

Venc 與 Phase Aliasing 流 速 與 相 角 成 正 比 流 速 可 以 很 快 角 度 卻 永 遠 只 有 360 0 的 範 圍 ( 而 且 還 要 分 給 正 負 流 速 ) - +180 0 ~ -180 0 之 間 超 出 之 後 便 無 法 分 辨 - +190 0 or -170 0??? 50

操 場 賽 跑 誰 快 誰 慢? 1 2 3 51

Venc: 可 分 析 到 的 流 速 範 圍 180 0 : 正 向 最 大 流 速 -180 0 : 反 向 最 大 流 速 不 論 梯 度 如 何 變 角 度 永 遠 只 有 360 0 的 範 圍 52

流 速 超 出 上 限 之 後 的 結 果 正 向 血 流 : 白 色 靜 止 組 織 : 灰 色 到 底 這 個 血 流 是 哪 一 種? 負 向 血 流 : 黑 色 53

簡 化 的 數 學 式 = t = B t = G x x t = G x v x t t = G x v x t 2 =... 相 角 與 流 速 成 正 比 => 錯 誤 的 相 角 會 計 算 出 錯 誤 的 流 速 54

Phase Aliasing 現 象 腿 部 橫 切 面 (magnitude) 腿 部 橫 切 面 (phase) 55

流 速 編 碼 的 範 圍 同 一 種 bipolar 梯 度 之 下, 流 速 編 碼 只 能 到 達 +180 0 ~ -180 0 之 間 稱 為 Venc (velocity encoded) 值 - 也 就 是 當 時 180 0 相 角 所 代 表 的 流 速 56

Venc 值 的 適 當 選 取 Venc = 該 梯 度 下 所 能 求 的 最 大 流 速 例 : Venc = 50 cm/s, 可 正 確 算 出 +/- 50 cm/s 之 內 的 流 速 調 Venc => 等 於 調 bipolar 梯 度 Bipolar 梯 度 是 產 生 相 角 的 主 因 某 一 流 速 之 下, 梯 度 開 愈 強 的 sequence => 相 角 愈? Ans: 大 硬 體 梯 度 愈 強,Venc 可 以 愈 小 ( 所 能 量 到 的 最 大 流 速 範 圍 愈 小 ) 重 要 : 根 據 流 速 範 圍 選 取 最 適 當 Venc 值 57

簡 化 的 數 學 式 = t = B t = G x x t = G x v x t t = G x t 2 v x 相 角 與 流 速 的 正 比 程 度 => 與 梯 度 值 有 關 58

根 據 預 期 流 速 範 圍 選 Venc 預 期 最 快 流 速, 再 加 一 些 - 因 為 病 人 流 速 或 許 會 些 許 變 動 - 而 且 要 注 意 laminar flow Venc 太 高 : 慢 血 流 看 不 清 楚 (velocity-sensitivity 不 足 ) Venc 太 低 : phase aliasing! 59

不 同 Venc 的 比 較 Venc = 10 cm/sec Venc = 30 cm/sec Venc = 70 cm/sec 60

Phase Aliasing 的 特 性 原 因 : 流 速 超 出 Venc - 旁 邊 亦 應 有 頗 高 流 速 - 白 到 黑 ( 或 黑 到 白 ) 的 突 然 改 變 若 是 白 灰 黑 漸 進 改 變 : 應 是 正 常 流 向 改 變 61

Flow Reversal in Aorta Mid-diastole, Venc = 150 cm/s 62

Phase Aliasing : Descending Aorta Systole, Venc = 80 cm/s; dao: phase aliasing 63

相 位 流 速 影 像 的 Artifacts 像 素 內 流 速 一 致, 就 可 做 流 速 影 像 像 素 內 流 速 不 一 致 低 信 號 Intravoxel phase dispersion 因 直 接 使 用 相 角, 程 度 比 TOF 嚴 重 64

回 憶 一 下 像 素 內 如 果 流 速 一 致 流 動 + 梯 度 ~ 相 角 流 速 如 果 不 一 致, 相 位 角 所 反 映 的 流 速 就 不 精 確 了 65

解 決 方 法 高 解 析 度 : 減 低 像 素 體 積, 使 像 素 內 流 速 儘 可 能 一 致 縮 短 TE, 使 失 相 程 度 降 低 配 合 flow compensation=> 這 是 什 麼? 66

先 看 一 眼 : Gradient Moment Rephasing RF Gs t t Gp t Gr t No GMR With GMR 67

Intra-Voxel Dephasing 像 素 內 的 信 號 損 失 流 速 不 均, 甚 至 有 亂 流 在 有 梯 度 開 啟 時 產 生 失 相 發 生 在 同 一 像 素 內 => 低 信 號 68

流 速 不 均 看 似 血 管 狹 窄 laminar flow 同 一 血 管 中 可 看 到 不 同 程 度 的 FRE 69

Turbulent Flow ( 擾 流 ) ECA ICA Cerebral P Cerebral S Cerebellar CCA BA S Cerebellar Carotid Artery Basilar Artery 70

失 相 引 起 的 Pseudo Stenosis MRA XRA 71

看 似 stenosis 的 原 因 梯 度 = 磁 場 隨 位 置 不 同 流 動 --> 磁 場 一 直 變 化 --> 累 積 相 角 流 速 不 一 = 相 角 不 同 --> 低 信 號 Pseudo-stenosis 72

偽 陽 性 (False Positive) 但 是 又 不 能 全 部 當 作 正 常 原 本 可 能 便 具 有 stenosis 此 時 會 因 為 擾 流 而 更 顯 得 血 管 狹 窄 Over-estimate of stenosis 73

Over-Estimated Stenosis 失 相 引 起 的 信 號 損 失 看 似 大 範 圍 stenosis 74

切 面 方 向 也 是 Pseudo-Stenosis 因 素 之 一 Proximal anterior tibial artery branch 變 窄? 75

那 Aneurysm 呢? 血 管 變 寬 處 可 能 流 速 變 慢 亦 可 能 有 漩 渦 流 (vortex) 信 號 低 --> 被 當 做 靜 止 組 織 Under-estimate of aneurysm 76

Under-Estimate of Aneurysm 渦 流 處 的 信 號 損 失 看 似 不 屬 於 血 管 TOF MRA 另 一 主 要 缺 點 77

解 決 之 道 : 血 流 補 償 Flow Compensation (GE) GMR (Siemens), MAST (Picker) 變 化 梯 度 形 狀, 使 得 流 速 不 同 的 水 分 子 仍 然 可 以 具 有 相 同 的 相 角 78

Gradient Moment Rephasing RF Gs t t Gp t Gr t No GMR With GMR 79

血 管 Gradient Moment Rephasing 血 液 t Gs t1 t2 t3 t Mobile spin Stationary spin t1 t2 t3 Phase (t1) Phase (t2) Phase (t3) 80

像 素 內 失 相 與 補 償 No flow comp With flow comp 81

Contents Phase? Phase-contrast? Phase-contrast MRA Phase-contrast flow analysis 82

Phase Contrast 的 應 用 除 了 MRA 之 外, 可 做 流 速 分 析 TOF : 信 號 增 強 與 inflow 有 關 PC : 相 角 與 流 速 成 正 比! Venc 可 調 極 慢 速 流 動 的 分 析 83

一 些 流 速 分 析 的 例 子 Intracranial flow CSF flow dynamics Renal artery Portal vein... 84

相 位 對 比 影 像 相 位 對 比 影 像 : 常 用 來 看 會 動 的 應 用 - 血 管 造 影 - 流 速 分 析 : 2D flow measurement, time-resolved 3D flow, TPM 85

相 位 對 比 的 應 用 既 然 相 角 正 比 於 流 速, 相 位 影 像 就 等 於 速 度 分 佈 圖? TOF : 信 號 增 強 與 inflow 有 關 PC : 相 角 與 流 速 成 正 比! 86

原 理 和 PC MRA 完 全 一 樣 只 是 不 作 multi-slice 或 MIP 投 影 也 不 需 要 mask 通 常 是 對 特 定 位 置 分 析 可 作 CINE 動 態 流 速 量 測 87

影 像 擷 取 之 選 項 通 常 需 合 併 flow compensation 避 免 失 相 造 成 signal loss 強 信 號 有 利 於 明 確 定 義 相 角 Gd 通 常 可 以 幫 忙 88

Bipolar Gradient 併 於 Flow Comp 之 中 RF t Gs Gp 改 變 波 形 = 加 入 flow encoding t t Gr t 避 免 signal loss 89

影 像 擷 取 之 選 項 選 擇 與 血 管 垂 直 的 切 面 MR 相 位 流 速 分 析 通 常 只 對 切 面 方 向 做 flow encoding 原 因 待 會 兒 詳 述 90

影 像 擷 取 之 選 項 選 擇 與 血 管 垂 直 的 切 面 -MR 相 位 流 速 分 析 通 常 只 對 切 面 方 向 做 flow encoding Proximal left middle cerebral artery 91

影 像 擷 取 之 選 項 CINE 動 態 流 速 分 析 的 心 跳 同 步 方 式 Prospective ECG triggering Retrospective ECG gating 後 者 較 好, 數 值 量 測 差 異 不 大 92

Prospective ECG Triggering 長 的 R-R interval 短 的 R-R interval sampled lost 數 據 擷 取 必 須 提 早 結 束 以 配 合 心 跳 變 異 93

Retrospective ECG Gating 長 的 R-R interval 短 的 R-R interval All sampled with same phase encoding 連 續 取 數 據 事 後 根 據 ECG 重 新 排 列 94

流 速 分 析 的 精 確 度 Partial volume 造 成 流 速 的 overestimation Flow-Related Enhancement Eddy current 亦 可 引 起 誤 差 95

Partial Volume 造 成 流 速 高 估 的 原 因 測 得 信 號 (>> /2) 測 得 信 號 (~ /2) 流 動 液 體 ( ) 被 FRE 放 大 的 流 動 液 體 ( ) 靜 止 組 織 (0 0 ) 靜 止 組 織 (0 0 ) 理 想 的 partial volume 狀 況 實 際 發 生 的 狀 況 FRE 使 得 有 流 動 的 信 號 被 過 份 強 調 96

避 免 Partial Volume 誤 差 提 高 解 析 度 ( 受 限 於 SNR) 切 面 儘 可 能 垂 直 於 血 管 廠 商 不 提 供 in-plane 流 速 分 析 (?) In-plane PC 只 作 visualization 97

分 析 注 意 事 項 絕 對 不 用 masked 影 像 Phase aliasing 絕 對 要 避 免 Flow rate 的 精 確 度 高 於 velocity 以 靜 止 組 織 的 phase 作 為 參 考 值 Reproducibility assessment 98

Masked 影 像 的 信 號 並 不 與 速 度 成 正 比 經 過 mask 後 的 影 像 99

分 析 注 意 事 項 絕 對 不 用 masked 影 像 Phase aliasing 絕 對 要 避 免 Flow rate 的 精 確 度 高 於 velocity 以 靜 止 組 織 的 phase 作 為 參 考 值 Reproducibility assessment 100

避 免 Phase Aliasing 沒 有 人 會 故 意 去 圈 選 aliasing 區 域 流 速 分 析 經 常 是 針 對 pulsatile flow 例 如 一 個 心 跳 週 期 內 的 變 化 先 選 一 張, 再 自 動 分 析 其 他 frame? 101

Phase Aliasing 造 成 的 極 大 誤 差 Aliasing 區 域 ROI 平 均 值 注 意 : 若 只 有 小 部 分 產 生 aliasing 則 不 易 察 覺 102

分 析 注 意 事 項 絕 對 不 用 masked 影 像 Phase aliasing 絕 對 要 避 免 Flow rate 的 精 確 度 高 於 velocity 以 靜 止 組 織 的 phase 作 為 參 考 值 Reproducibility assessment 103

Flow 與 Velocity 速 度 量 測 值 大 致 準 確 但 是 受 到 ROI 圈 選 的 影 響 很 大 Flow 指 的 是 單 位 時 間 流 過 的 體 積 ROI 圈 到 靜 止 組 織 比 較 不 受 影 響 104

Flow velocity Flow velocity: 較 易 受 ROI 是 否 圈 選 到 靜 止 組 織 影 響 以 Flow Rate 定 量 較 不 受 ROI 圈 選 影 響 105

分 析 注 意 事 項 絕 對 不 用 masked 影 像 Phase aliasing 絕 對 要 避 免 Flow rate 的 精 確 度 高 於 velocity 以 靜 止 組 織 的 phase 作 為 參 考 值 Reproducibility assessment 106

以 靜 止 組 織 作 參 考 值 靜 止 組 織 的 phase 應 該 已 經 等 於 零 了, 為 什 麼 還 要 扣 除? 因 為 實 際 上 靜 止 組 織 的 phase 就 是 不 會 等 於 零 107

去 除 其 他 影 響 相 位 的 因 素 RF Gx Gz Gy t t t t 加 梯 度 後 加 梯 度 前 = 速 度 影 像 108

但 即 使 如 此 梯 度 開 與 關 之 間 的 不 一 致 性 仍 可 造 成 誤 差 典 型 的 例 子 : Eddy current 開 梯 度 有 渦 電 流, 不 開 就 沒 有 109

Eddy Current 的 影 響 RF Gx Gz Gy t t t t 加 梯 度 後 - 加 梯 度 前 = 純 速 度 影 像?? 110

如 果 您 要 採 購 儀 器 對 相 位 對 比 而 言,shielded gradient coils 便 相 形 重 要 不 管 買 了 沒 有, 也 要 記 得 用 靜 止 組 織 的 相 角 做 修 正 111

z 梯 度 ( 還 記 得 嗎?) y Bo z x Maxwell pair 112

渦 電 流 的 產 生 梯 度 線 圈 磁 力 線 z 梯 度 線 圈 磁 力 線 外 漏 引 起 外 部 金 屬 感 應 產 生 電 流 113

Eddy Current 的 影 響 RF Gx Gz Gy t t t t 加 梯 度 後 - 加 梯 度 前 = 純 速 度 影 像?? 114

Shielded Gradient 磁 力 線 範 圍 控 制 梯 度 線 圈 磁 力 線 z 梯 度 線 圈 特 殊 屏 蔽 限 制 磁 力 線 範 圍 減 低 渦 電 流 115

如 果 您 不 要 採 購 儀 器 對 相 位 對 比 而 言,shielded gradient coils 便 相 形 重 要 不 管 買 了 沒 有, 也 要 記 得 用 靜 止 組 織 的 相 角 做 修 正 116

Eddy Current 使 靜 止 組 織 phase 不 為 零 magnitude phase 而 且 甚 至 還 每 個 區 域 都 不 同 117

以 靜 止 組 織 的 Phase 作 為 Reference 以 求 得 相 對 於 靜 止 組 織 的 流 速 118

refer to phase of static tissue: background phase correction Before After 119

分 析 注 意 事 項 絕 對 不 用 masked 影 像 Phase aliasing 絕 對 要 避 免 Flow rate 的 精 確 度 高 於 velocity 以 靜 止 組 織 的 phase 作 為 參 考 值 Reproducibility assessment 120

MR 流 速 分 析 受 到 的 影 像 參 數 影 響 例 Flip angle 的 影 響 (internal carotid artery) 121

MR 流 速 分 析 受 到 的 影 像 參 數 影 響 例 Matrix size 的 影 響 (cerebral aqueduct) 122

速 度 量 測 的 可 重 複 性 檢 驗 123

PC Flow Analysis 的 缺 失 通 常 是 做 cardiac cycle 之 內 不 同 cardiac phase 間 流 速 的 變 化 時 間 解 析 度 要 求 高, 就 沒 辦 法 作 multislice 了 ( 除 非 做 多 次 ) 124

一 些 流 速 分 析 的 例 子 Intracranial flow CSF flow dynamics Renal artery Portal vein... 125

例 : Flow Quantification in Chest SVC flow cardiac phase Flow profile of superior vena cava 126

MR Phase Contrast 流 速 分 析 的 例 子 Cardiac phases Ascending 與 descending aorta 127

MR Phase Contrast 流 速 分 析 的 例 子 頸 動 脈 與 椎 動 脈 128

例 : CSF Flow Dynamics Flow profile in aqueduct of Sylvius 129

相 位 對 比 影 像 相 位 對 比 影 像 : 常 用 來 看 會 動 的 應 用 - 血 管 造 影 - 流 速 分 析 : 2D flow measurement, time-resolved 3D flow, TPM 130

3D MR Velocity Mapping Slice no. 1~20, 25 cardiac frames Vx, Vy, Vz 速 度 場 左 - 右 (Vy) 頭 - 腳 (Vz) 前 - 後 (Vx) 131

3D MR Velocity Mapping Slice no. 1~20, 25 cardiac frames Vx, Vy, Vz 速 度 場 三 維 空 間 Vx, Vy, Vz 速 度 場 左 - 右 (Vy) 頭 - 腳 (Vz) 前 - 後 (Vx) 132

CV MRI: 血 流 mild AAA ( 升 主 動 脈 瘤 ) 3D Particle Traces 133

CV MRI: 血 流 mild AAA 78ms 134ms 190ms 升 主 動 脈 外 圍 : 局 部 區 域 高 速 血 流 渦 流 (vortical flow): 低 效 能 的 心 輸 出 量 134

取 像 格 式 : 2D MR Velocity Mapping ECG synchronized data acquisition 2D time resolved imaging (breath-hold) Anatomy & function 135

取 像 格 式 : 3D MR Velocity Mapping 3D spatial (magnitude) and functional (velocities) coverage 136

資 料 格 式 : 怎 麼 從 phase 計 算 出 velocity? un-wrap: 避 免 velocity aliasing range of signal intensity of phase: 0(min.)~4095(max.) - 每 台 機 器 設 定 可 能 不 同 Venc=100 cm/sec: measure -100~+100 cm/sec ex. Signal intensity (phase image) = 500; velocity=? 137

資 料 格 式 : 怎 麼 從 phase 計 算 出 velocity? un-wrap: 避 免 velocity aliasing range of signal intensity of phase: 0(min.)~4095(max.) - 每 台 機 器 設 定 可 能 不 同 Venc=100 cm/sec: measure -100~+100 cm/sec ex. Signal intensity (phase image) = 500; velocity=? (500-4096/2)/(4096/2)x100= -75.6 cm/sec 138

相 位 對 比 影 像 相 位 對 比 影 像 : 常 用 來 看 會 動 的 應 用 - 血 管 造 影 - 流 速 分 析 : 2D flow measurement, time-resolved 3D flow, TPM 139

Tissue Phase Mapping (TPM) Visualization of 3D Myocardial Velocities 3 x 24-segement model including epi- / endocardial motion Radial & circumferential motion : vector graphs Long-axis motion : color coding 140

TPM: Average Cardiac Motion Gender Differences: 30 male / 30 female subjects 141

TPM: Average Cardiac Motion Age Related Differences: N=21 N=20 N=19 142

High Resolution TPM Normal Volunteer Study 60 normal volunteers, 3 age groups: group 1: < 40 years (n= 21, 11 men, 10 women) group 2: 40-60 years (n= 20, 9 men, 11 women) group 3: > 60 years (n= 19, 10 men, 9 women) MR Imaging - Tissue Phase Mapping 1.5 T System (Sonata, Siemens, Germany) Spatial resolution = 2.6 (1.3 recon.) x 1.3 mm Venc in-plane / long-axis = 15 cm/s / 25 cm/s Temporal resolution = 13.8 ms 3 short axis slices (base, mid, apex),8 mm Navigator respiration gating, ~ 5min scan time / slice 143

High resolution TPM Data Analysis - Global Myocardial Velocities Semiautomatic segmentation of LV, bulk motion correction Radial, circumferential, & long axis velocity components peak velocity, time-to-peak (TTP) 144