MRIにおける肺実質信号強度：共通のパルスシーケンスにおける可逆的と不可逆的な横弛緩効果に関する教育的願望を伴う技術レビュー

肺実質は、プロトンMRIを使用して画像を撮影するのに挑戦しています。大きな空域は、他の臓器と比較して、多くの信号生成プロトンを〜l/5にします。空気/組織の磁気感受性の違いは、肺全体の強い磁場勾配と、他の臓器よりもはるかに広い頻度分布につながります。このような分布は、診断に役立つ肺微小構造の側面を明らかにする可能性のある実験的および理論的分析の対象となっています。現在のイメージングの実践との最も差し迫った関連性は、一般的に典型的なイメージングフィールド強度で1 ms以下の短いT2*値の観点から一般的に議論される迅速な信号減衰を引き起こすことです。ここでは、陽子肺スペクトルを説明し、解釈する以前の研究の簡単なレビューを提供します。次に、これらの広範な頻度分布を迅速な信号の減衰にリンクしますが、必ずしもT2*値を定義するために使用される指数関数的な減衰は必ずしもありません。これらの減衰が観察された信号強度と、腐敗した勾配やスピンエコーシーケンスを含む最も顕著な胴体イメージングシーケンスに関連する空間マッピング機能にどのように影響するかを調べます。シングルショット高速スピンエコー（SSFSE）シーケンスとバランスの取れた定常状態自由歳差運動（BSSFP）シーケンスシグナル強度に対する広範な頻度分布の効果における複数のエコー信号崩壊に対する不完全な再焦点パルスの影響も提供されます。理論分析は、可逆的で不可逆的な横弛緩プロセスの効果を明示的に分離するという概念に基づいているため、現代のイメージングの実践における肺信号強度の挙動を推定するためのやや斬新で一般的なフレームワークを提供します。

Lung parenchyma is challenging to image with proton MRI. The large air space results in ~l/5th as many signal-generating protons compared to other organs. Air/tissue magnetic susceptibility differences lead to strong magnetic field gradients throughout the lungs and to broad frequency distributions, much broader than within other organs. Such distributions have been the subject of experimental and theoretical analyses which may reveal aspects of lung microarchitecture useful for diagnosis. Their most immediate relevance to current imaging practice is to cause rapid signal decays, commonly discussed in terms of short T2* values of 1 ms or lower at typical imaging field strengths. Herein we provide a brief review of previous studies describing and interpreting proton lung spectra. We then link these broad frequency distributions to rapid signal decays, though not necessarily the exponential decays generally used to define T2* values. We examine how these decays influence observed signal intensities and spatial mapping features associated with the most prominent torso imaging sequences, including spoiled gradient and spin echo sequences. Effects of imperfect refocusing pulses on the multiple echo signal decays in single shot fast spin echo (SSFSE) sequences and effects of broad frequency distributions on balanced steady state free precession (bSSFP) sequence signal intensities are also provided. The theoretical analyses are based on the concept of explicitly separating the effects of reversible and irreversible transverse relaxation processes, thus providing a somewhat novel and more general framework from which to estimate lung signal intensity behavior in modern imaging practice.