Magic angle effect(マジックアングル効果)とは？MRIで腱が高信号になる理由と見分け方

先に結論：magic angle effectは腱が光って見える見かけの所見

• magic angle effectは、腱や軟骨の線維が静磁場に対して約55°の向きになると、TEの短い撮像(T1・プロトン密度・GRE)で高信号に見えてしまうMRIのアーチファクトです
• 腱の損傷と間違えないことが大切で、T2強調像(TEが長い)では消えることで見分けます。肩の棘上筋腱、足首の腓骨筋腱などで起こりやすいです
• 骨軟部MRIでは、ほかに金属アーチファクト(信号の欠損・ゆがみ・脂肪抑制の失敗)と化学シフトアーチファクト(脂肪と水の境目の白黒の帯)もよく出会います。どれも病変と取り違えないことが大切です(Hargreaves 2011、Graves 2013)

Magic angle effect

• MRIにおけるアーチファクト。
• 静磁場から55°の角度を有する構造が高信号を示す。
• T1WI、プロトン密度強調像、GRE sequence(T2*WIなど)などTEが短い撮像法で生じる。
• T2WIでは出ないので病変と紛らわしい場合はT2WIでも観察する。ウシとヒトの腱を静磁場に対して55°に置いた実験では、TEを長くするほど信号は下がり、TEが37 msを超えると0°に置いた腱と同じ信号まで低下してmagic angle effectが見られなくなった。この閾値は撮像装置の磁場強度(1.0T・1.5T)を変えても同じであった。
• 肩関節MRIでは上方腱板や関節唇後上方で見られこれらの損傷と間違えないように注意が必要。

magic angle effectが起こるしくみと出やすい場所

• 腱・靱帯・関節軟骨・半月板などは、コラーゲン線維が一方向にそろって並ぶため、通常はT2緩和が非常に速く、MRIで黒く(低信号に)写る。
• 線維の向きが静磁場に対して約55°(54.7°)になると、この速い緩和が弱まり、TEの短い撮像で信号が上がって見える。
• 出やすい場所：肩の棘上筋腱(大結節付着部の手前)と関節唇の後上方、足関節の腓骨筋腱(くるぶしの周りで曲がる部分)、膝の外側半月板の後角(斜めに上がる部分)、手関節の腱など(Erickson 1991、Peterfy 1994、Sasaki 2002)。

見分け方

• TEの長いT2強調像(脂肪抑制T2など)では高信号が消えるため、T2強調像でも高信号なら真の病変(腱症・断裂)を考える。
• 腱の太さ・形が正常で、周囲に液体貯留や浮腫がなければアーチファクトの可能性が高い。
• 撮影時の手足の位置を変えると信号変化が消えることもある。

症例　手関節の痛み(MRI)

引用：Radiopaedia(Magic angle effect – MRI artifact)

手関節の痛みで撮影したMRIのT1強調像です。斜めに走る長母指屈筋腱の一部が、本来の黒(低信号)より明るく見えています。TEの短い撮像で起こるmagic angle effectによる見かけの高信号です。

引用：Radiopaedia(Magic angle effect – MRI artifact)

同じ症例のT2強調脂肪抑制像(TEの長い撮像)です。同じ腱は黒い(低信号)ままで、T1強調像で見えた高信号はみられません。

マジックアングルアーチファクトの対策

対策	報告されている効果
TEの長い撮像を加える	腓骨筋腱でアーチファクトが見られた部位は、PD脂肪抑制像の72か所中17か所(短腓骨筋腱)に対しT2脂肪抑制像では2か所(Ieong 2019)
手足の向きを変える	外側半月板では脚を外転すると信号が52〜80%低下(Peterfy 1994)。腓骨筋腱は腹臥位・足関節底屈で減少(Horn 2015)

骨軟部MRIで出会うほかのアーチファクト(金属・化学シフト)

アーチファクト	見え方	見分け方・減らし方
金属アーチファクト	人工関節・スクリューなどの周りで信号の欠損、形のゆがみ、脂肪抑制がかからない部分ができる(Hargreaves 2011)	金属の材質・向き・磁場の強さ・撮像法などで程度が変わる(Lee 2007)。VAT・SEMAC・MAVRICなどの専用の撮像法もある(Dillenseger 2016)
化学シフトアーチファクト	脂肪と水の共鳴周波数がわずかに違うため、脂肪と水の境目で画像がずれ、片側が白く・反対側が黒く縁取られる	周波数エンコード方向にだけ出るのが特徴。脂肪抑制像では目立たなくなる(Graves 2013)

間違えやすいポイント

• 金属の近くでは脂肪抑制がうまくかからず、残った脂肪の信号が浮腫や炎症のように白く見えることがあります(Hargreaves 2011)
• 皮下の軟部腫瘤128例を調べた報告では、化学シフトアーチファクトが39.1%にみられましたが、良性・悪性の区別には役立たなかったとされています(Saifuddin 2020)

Q. 「魔法角(マジック角)」とは？
A. magic angleの訳語で、線維と静磁場のなす角が約55°になる角度のことです。この角度で起こる見かけの高信号を魔法角アーチファクト(magic angle effect)と呼びます。

Q. どのくらいの頻度で見られますか？
A. 肩のMRIで棘上筋腱に損傷のない164人を調べた報告では、8人にみられました(Madden 2006)。肢位や撮像法で頻度は変わります。

参考文献

1. Erickson SJ, Cox IH, Hyde JS, et al. Effect of tendon orientation on MR imaging signal intensity: a manifestation of the “magic angle” phenomenon. Radiology. 1991;181(2):389-92. PubMed
2. Peh WC, Chan JH. The magic angle phenomenon in tendons: effect of varying the MR echo time. Br J Radiol. 1998;71(841):31-6. PubMed
3. Bydder M, Rahal A, Fullerton GD, et al. The magic angle effect: a source of artifact, determinant of image contrast, and technique for imaging. J Magn Reson Imaging. 2007;25(2):290-300. PubMed
4. Peterfy CG, Janzen DL, Tirman PF, et al. “Magic-angle” phenomenon: a cause of increased signal in the normal lateral meniscus on short-TE MR images of the knee. AJR Am J Roentgenol. 1994;163(1):149-54. PubMed
5. Sasaki T, Yodono H, Prado GL, et al. Increased signal intensity in the normal glenoid labrum in MR imaging: diagnostic pitfalls caused by the magic-angle effect. Magn Reson Med Sci. 2002;1(3):149-56. PubMed
6. Madden ME. The magic-angle effect of the supraspinatus tendon. Radiol Technol. 2006;77(5):357-65. PubMed
7. Ieong E, Rafferty M, Khanna M, et al. Use of Fat-Suppressed T2-Weighted MRI Images to Reduce the Magic Angle Effect in Peroneal Tendons. Foot Ankle Spec. 2019;12(6):513-517. PubMed
8. Horn DB, Meyers S, Astor W. True Pathologic Abnormality versus Artifact Foot Position and Magic Angle Artifact in the Peroneal Tendons with 3T Imaging. J Am Podiatr Med Assoc. 2015;105(5):443-50. PubMed
9. Hargreaves BA, Worters PW, Pauly KB, et al. Metal-induced artifacts in MRI. AJR Am J Roentgenol. 2011;197(3):547-55. PubMed
10. Lee MJ, Kim S, Lee SA, et al. Overcoming artifacts from metallic orthopedic implants at high-field-strength MR imaging and multi-detector CT. Radiographics. 2007;27(3):791-803. PubMed
11. Dillenseger JP, Molière S, Choquet P, et al. An illustrative review to understand and manage metal-induced artifacts in musculoskeletal MRI: a primer and updates. Skeletal Radiol. 2016;45(5):677-88. PubMed
12. Graves MJ, Mitchell DG. Body MRI artifacts in clinical practice: a physicist’s and radiologist’s perspective. J Magn Reson Imaging. 2013;38(2):269-87. PubMed
13. Saifuddin A, Siddiqui S, Pressney I, et al. The incidence and diagnostic relevance of chemical shift artefact in the magnetic resonance imaging characterisation of superficial soft tissue masses. Br J Radiol. 2020;93(1108):20190828. PubMed

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