T1強調画像(T1WI)とは？MRIで白く(高信号に)写るものと意義、T2強調画像との違い

先に結論：T1強調画像(T1WI)とは・何がわかる？

• T1強調画像(T1WI)はMRIの基本の撮り方のひとつで、水(脳脊髄液・尿など)は黒く(低信号)、脂肪は白く(高信号)写ります。解剖の輪郭がわかりやすく、造影剤を使った検査は基本的にT1強調画像で評価します
• T1強調画像で白い(高信号)ときに考えるもの：脂肪(脂肪抑制で黒くなる)、亜急性期の出血(メトヘモグロビン)、蛋白濃度の高い液体、メラニン、造影剤による増強、一部の石灰化やマンガン沈着など
• なぜそう写るのか：MRIは、ラジオ波を止めたあとに信号が元へ戻る過程(緩和)を画像にします。T1が短い(縦方向の回復が速い)組織はT1強調画像で白く、T2が長い(横方向の減衰がゆっくり)組織はT2強調画像で白くなります。水はT1もT2も長いので、T1では黒く、T2では白くなります
• T2強調画像では反対に水が白く写るので、T1とT2の組み合わせで病変の正体を推定します
• 脂肪抑制T1強調画像は、T1で白いものが脂肪か(脂肪なら黒くなる)、出血などそれ以外かを見分けるため、また造影後の増強を見やすくするために撮ります(Delfaut 1999)

MRIにおけるT1強調像とその意義とは？

• どうしてT1強調像を撮影するのか
• T1強調像で何が分かるのか
• とくに高信号だった時にどういったことを考えなければならないのか

といったことについてみていきたいと思います。

T1強調像の特徴には以下のものがあります。

解剖構造の全体の輪郭を捉えることができる

一方で、T2強調像は解剖の具体的な中身をみていくもの。
たとえば、層構造や内膜、粘膜下層や粘膜の筋層といったものは主にT2強調像でみます。T1強調像は単独では内部の細かい構造の区別が苦手なので、メリットでありデメリットでもあります。

信号パターンから正体を探ることができる

これはT1強調像だけでなくT2強調像との組み合わせも大事ですが、信号パターンから今ある病変がどういったものなのか、その正体を探ることができます。

造影効果を評価することができる

造影するのは基本的にT1強調像であり、T2強調像などではやりません。
T1強調像の造影前と造影後で比べることによって、造影効果を評価することができます。

（まれにFLAIRで造影することもありますが、基本的に造影といえばT1強調像で造影します。）

そして、造影効果を認めた際にはそこに腫瘍や炎症などの存在が示唆されます。

 

とりあえず重要ポイントをまとめると

ということになります。

T1・T2緩和とは？なぜ水は黒く、脂肪は白く写るのか

MRIは、強い磁場の中でからだの水素の原子核(主に水と脂肪の中の水素)にラジオ波(RF)を当て、ラジオ波を止めたあとに元の状態へ戻る過程で出る信号を画像にします。この「戻る過程」を緩和と呼び、2種類あります(Pooley 2005)。

	T1緩和(縦緩和)	T2緩和(横緩和)
何が起こるか	縦方向の磁化が、元の大きさに回復していく	横方向の磁化が、向きがばらけて減衰していく
白く写る条件	T1が短い(回復が速い)組織は、次のラジオ波で大きな信号が出てT1強調画像で白い	T2が長い(減衰がゆっくり)組織は、信号が長く残ってT2強調画像で白い
強調画像の撮り方	繰り返し時間(TR)とエコー時間(TE)をどちらも短くする	TRとTEをどちらも長くする

TRとTEの設定を変えることで、同じ組織でもT1の違いが強く出る画像、T2の違いが強く出る画像を撮り分けています(Pooley 2005)。

水・脂肪・出血・造影剤はどう写るか

• 水(脳脊髄液・尿・胆汁・単純な嚢胞)：水分子は自由に速く動くため、周囲とエネルギーをやり取りしにくく、T1が長く(回復が遅く)、T1強調画像で黒く写ります。一方でT2も長いため、T2強調画像では白くなります
• 脂肪：脂肪の分子は水より動きが遅く、エネルギーをやり取りしやすいためT1が短く、T1強調画像で白く写ります
• 亜急性期の出血(メトヘモグロビン)・蛋白濃度の高い液体：T1を短くするため、T1強調画像で白くなります(上の血腫の表を参照)
• ガドリニウム造影剤：周囲の水の緩和を速める薬で(Nelson 1995)、造影された部分はT1強調画像で白くなります。造影前後のT1強調画像を比べることで、造影効果を評価できます

つまり、T1強調画像で白いものは「T1が短くなる理由がある組織」です。脂肪のほか、出血、蛋白濃度の高い液体、メラニン、造影剤などで、その理由が違います。脂肪抑制でその白さが消えるかどうかで、脂肪かどうかを確かめます。MRIの撮り方は頭部MRIの読み方でもまとめています。

ではここから具体例を見ていきましょう。

症例　60歳代男性、スクリーニング

中脳左背側のところに高信号を認めています。
T1強調像で高信号でまず考えることは、脂肪と出血。
その他、蛋白濃度の高い液体貯留といったものを考えます。また、ガドリニウム造影剤を繰り返し投与された患者では、単純T1強調像で歯状核や淡蒼球が高信号を示すことがあり(ガドリニウム沈着)、過去の造影回数も確認します。ガドリニウムの沈着は歯状核や淡蒼球で確認されており、一部の線状型造影剤で信号変化が大きいものの、環状型造影剤でも沈着はみられます。ただし現時点で、沈着による健康への悪影響は人でも動物でも示されていません。

脂肪抑制のT1強調像が撮影されました。

先ほど中脳左背側に認めていた高信号が消えています。
脂肪抑制で抑制されているので、先ほどの成分は脂肪であったということが分かります。
この部位に脂肪腫、あるいは奇形腫が形成されているということが推測されます。

 

脳出血においてもT1強調像で高信号を示します。
超急性期と急性期は示さずに、亜急性期(早期・後期)になるとメトヘモグロビンによりT1強調像で高信号を示します。一般に血腫の辺縁から高信号になり、時間とともに中心へ広がっていきます。

血腫の時期	ヘモグロビンの状態	T1強調像	T2強調像
超急性期	オキシヘモグロビン(赤血球内)	低〜等信号	高信号
急性期	デオキシヘモグロビン(赤血球内)	低〜等信号	低信号
亜急性期早期	メトヘモグロビン(赤血球内)	高信号	低信号
亜急性期後期	メトヘモグロビン(赤血球外)	高信号	高信号
慢性期	フェリチン・ヘモジデリン	―	低信号(辺縁)

(Bradley 1993をもとに作成。T2の低信号は磁場強度が高いほど、またグラディエントエコー法で強く出る)

T1強調像で高信号を見た場合、血腫とくに脳出血の場合では、超急性期・急性期ではなく少し時間が経った(亜急性期以降の)脳出血であるということが示唆されます。

症例　50歳代男性のT1強調像

左の被殻に粗大な高信号を認めています。
T1強調像で高信号なので脂肪や出血を疑います。
この方は発症14日目の被殻出血で、亜急性期に相当するので高信号を示しているということが分かります。

症例3　50歳代男性、肺癌

50歳代男性、肺癌の方です。
T1強調像と造影後のT1強調像を比べてみましょう。

T1強調像ではあまりはっきりしない（むしろ低信号で少し浮腫性変化を認めている）ですが、造影すると腫瘍が明確に現れています。
他にもいくつか腫瘍が見られ、多発脳転移の状態です。
このように造影効果を評価して、腫瘍がないかというようにチェックできるのがT1強調像です。

症例4　60歳代男性

60歳代男性、造影のT1強調像です。

左の後頭葉から側頭葉にかけて脳溝に沿った異常な造影効果を認めています。
左右差を見れば明らかですね。
髄膜炎と診断されました。

このように、炎症があっても造影されるので、このT1強調像での造影をみることによって脳腫瘍だけではなく炎症の有無も評価することができます。

T1強調像で高信号ならば、まずは脂肪や出血を疑うということですね。
その他、蛋白濃度の高い液体貯留というのもあります。

ただし頭部で脂肪を含む病変(脂肪腫・類皮嚢腫など)は少なく、体幹部では卵巣の成熟嚢胞性奇形腫が脂肪を含む代表的な病変です。

造影効果の有無というのを評価できるのがT1強調像です。
今回のように多発脳転移や髄膜炎があることが浮かび上がってくるというのが、T1強調像で造影効果を評価することのできることの意義ということになります。

 

T1強調画像とT2強調画像の違い(早見表)

組織	T1強調画像	T2強調画像
水(脳脊髄液・尿・胆汁・単純な嚢胞)	低信号(黒)	高信号(白)
脂肪	高信号(白)	高信号(白)(高速スピンエコー法)
筋肉	中間	低信号
骨皮質・空気	低信号	低信号
浮腫・多くの腫瘍や炎症	低信号	高信号
出血	時期によって変わる(上の表)
得意なこと	解剖の輪郭、脂肪・出血の検出、造影効果の評価	病変の検出、内部構造(層構造など)の評価

• 見分け方のコツ：脳脊髄液(脳室)や膀胱の尿が黒ければT1強調画像、白ければT2強調画像。

脂肪抑制T1強調画像とは？

• 脂肪の信号を消して撮るT1強調画像。目的は大きく2つで、①T1で白いものが脂肪かどうかを確かめる(組織の性状評価)、②造影後の画像で、まわりの脂肪に邪魔されずに増強効果を見ることである。目的と組織に含まれる脂肪の量によって方法を選ぶ(Delfaut 1999)。
• 主な方法は、脂肪の周波数だけを選んで消す脂肪飽和法(fat sat、CHESS)、反転回復法(STIRなど)、位相を使う方法(opposed-phase、Dixon法)など(Delfaut 1999; Del Grande 2014)。
• 脂肪飽和法は多量の脂肪を消し、造影後の画像を安定して撮るのに向くが、磁場の不均一に弱い。STIRなどの反転回復法は全体を均一に抑制できるが脂肪に特異的ではなく、T1の短い組織(出血など)の信号も下がりうる。opposed-phaseは少量の脂肪を含む病変を示すのに向く(Delfaut 1999)。
• 例：卵巣の嚢胞がT1で白いとき、脂肪抑制で黒くなれば成熟嚢胞性奇形腫、白いままなら内膜症性嚢胞などの出血性嚢胞を考える。ただし脂肪抑制T1で白い病変は内膜症性嚢胞以外にもあり、見誤りの原因になる(Ruaux 2024)。

T1強調画像でよくある疑問(Q&A)

Q. 「T1が短い」とはどういう意味ですか？
A. ラジオ波のあと、縦方向の磁化が元の大きさへ回復するまでの時間が短いという意味です。T1が短い組織は回復が速いため、T1強調画像で白く(高信号に)写ります(Pooley 2005)。脂肪や、亜急性期の出血、蛋白濃度の高い液体が代表です。

Q. TRとTEとは何ですか？
A. TRは次のラジオ波までの繰り返し時間、TEはラジオ波から信号を受け取るまでのエコー時間です。TRとTEをどちらも短くするとT1強調画像、どちらも長くするとT2強調画像になります(Pooley 2005)。

Q. T1WIとは何の略ですか？
A. T1-weighted image(T1強調画像)の略です。T2強調画像はT2WIと書きます。

Q. 脂肪抑制をしても白いままのときは何を考えますか？
A. 脂肪ではないので、亜急性期の出血(メトヘモグロビン)、蛋白濃度の高い液体、メラニンなどを考えます(Ginat 2012)。

あわせて読みたい：神経皮膚黒色症とは？症状とMRI所見(T1高信号)、頭部MRIの解剖

参考文献

1. Bradley WG Jr. MR appearance of hemorrhage in the brain. Radiology. 1993;189(1):15-26. PubMed
2. Cakirer S, Karaarslan E, Arslan A. Spontaneously T1-hyperintense lesions of the brain on MRI: a pictorial review. Curr Probl Diagn Radiol. 2003;32(5):194-217. PubMed
3. Kanda T, Ishii K, Kawaguchi H, et al. High signal intensity in the dentate nucleus and globus pallidus on unenhanced T1-weighted MR images: relationship with increasing cumulative dose of a gadolinium-based contrast material. Radiology. 2014;270(3):834-41. PubMed
4. Ginat DT, Meyers SP. Intracranial lesions with high signal intensity on T1-weighted MR images: differential diagnosis. Radiographics. 2012;32(2):499-516. PubMed
5. Gulani V, Calamante F, Shellock FG, et al. Gadolinium deposition in the brain: summary of evidence and recommendations. Lancet Neurol. 2017;16(7):564-570. PubMed
6. Delfaut EM, Beltran J, Johnson G, et al. Fat suppression in MR imaging: techniques and pitfalls. Radiographics. 1999;19(2):373-82. PubMed
7. Del Grande F, Santini F, Herzka DA, et al. Fat-suppression techniques for 3-T MR imaging of the musculoskeletal system. Radiographics. 2014;34(1):217-33. PubMed
8. Ruaux E, Nougaret S, Gavrel M, et al. Endometriosis MR mimickers: T1-hyperintense lesions. Insights Imaging. 2024;15(1):19. PubMed
9. Pooley RA. AAPM/RSNA physics tutorial for residents: fundamental physics of MR imaging. Radiographics. 2005;25(4):1087-99. PubMed
10. Nelson KL, Runge VM. Basic principles of MR contrast. Top Magn Reson Imaging. 1995;7(3):124-36. PubMed

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