シネフェーズコントラスト法による中脳水道髄液流の分析 : Maxwell term phase errors校正の新手法とフーリエ解析の有効性 <原著>

Analysis of Cerebrospinal Fluid Flow in the Aqueduct using Cine Phase-Contrast Imaging : Efficacy of a New Technique to Correct the Maxwell Term Phase Errors and Fourier Analysis

Suzuki Takayuki

広島大学医学雑誌

Medical journal of Hiroshima Universtiy

[PISSN] 0018-2087

[NCID] AN00213202

Cerebrospinal fluid (CSF) flow through the aqueduct was studied using cine phase-contrast (Cine-PC) imaging. To increase the precision of velocity measurements, the author employed 'opposite directional flow-encoding (ODFE) technique' which could eliminate the influence of the Maxwell term phase errors on ROI analyses of velocity images. Various experiments using a flow-phantom proved that the ODFE technique could estimate low flow rates (around 7 ml/min) with great accuracy (absolute percentage error=3.49±1.78%). In clinical study, CSF flow were analyzed in 8 healthy volunteers (Norm) and 27 patients consist of 6 with unclassifiable ventricular dilatation (VD), 8 with idiopathic normal pressure hydrocephalus (INPH), 6 with symptomatic normal pressure hydrocephalus (SNPH), and 7 with brain atrophy (AT). For each case, time-velocity curve was generated using Fourier fitting of 16 time-velocity data obtained by Cine-PC imaging with the ODFE technique, and three flow-related parameters (AFR : absolute flow rate, LFI : low frequency index, and HFI : high frequency index) were derived and were compared between disease groups. The AFR was remarkably higher in INPH and SNPH groups than other groups. The LFI was significantly higher in VD group than in Norm, SNPH and AT groups, and was significantly lower in SNPH group than in Norm, INPH and AT groups. The HFI was significantly higher in VD and AT groups than in Norm, INPH and SNPH groups. In conclusion, the analysis of CSF flow through aqueduct using Cine-PC imaging with the ODFE technique is useful for us to make differential diagnosis of the disease with ventricular dilatation.

磁気共鳴画像におけるフェーズコントラスト(PC)法を応用した中脳水道髄液流の分析は古くより行われているが, Maxwell fieldsに起因するvelocity imageのバックグラウンドに対処した研究報告はみられず, 従来法の精度や再現性は満足できるものとは言えない。筆者らはMaxwell fieldsの影響を相殺する方法としてOpposite directional flow-encoding technique(ODFE法)を提案してきたが, 今回は基礎実験として本法の低流量測定における有効性をファントム実験により検証した後, 正常(Norm)群8例, 脳室拡大(VD)群6例, 特発性正常圧水頭症(INPH)群8例, 症候性正常圧水頭症(SNPH)群6例, 脳萎縮(AT)群7例を対象にODFE法を併用したPC法で中脳水道髄液流速データを収集し, それらをフーリエ解析により分析した。結果は以下の如くである。(1)ファントム実験の結果, ODFE法を併用したPC法によれば, 低流量を高い精度と再現性で測定できることが判明した。(2)ODFE法を併用したシネPC法とフーリエ解析によって得た中脳水道髄液流の時間速度曲線の評価にはabsolute flow rate(AFR), low frequency index(LFI), high frequency index(HFI)の3つのフローパラメータを用いたが, それらの値は関心領域(ROI)の面積に影響されず, ODFE法の妥当性とフローパラメータの普遍性が確認された。(3)INPH群とSNPH群ではAFRが著しい高値を示し, それらの診断に有用なパラメータであることが示された。一方SNPH群のLFIはNorm群やINPH群よりも有意に低値を示し, INPHとSNPHの髄液動態の差が示された。(4)VD群ではLFIおよびHFIのいずれもがNorm群のそれらよりも有意に高く, 中脳水道を通過する髄液流の平滑さが何らかの原因で妨げられていることが推察された。(5)AT群のHFIはNorm群よりも有意に高値を示し, 脳実質の硬化と動脈硬化に基づく高周波振動の混入がその原因と推察された。またATとINPHとの鑑別はAFRとHFIから容易と考えられた。

中脳水道髄液流

シネフェーズコントラスト法

Maxwell term phase errors

Opposite directional flow-encoding technique

フーリエ解析

Medical sciences [ 490 ]

jpn

広島大学医学出版会

[Created] 2006-03-21

[ISSN] 0018-2087

[NCID] AN00213202