脂肪抑制とは｜MRIで脂肪を黒くする理由とSTIRとの違い

脂肪抑制とは、MRIで脂肪の信号だけを消して黒くする撮り方です。水や造影剤の白さは残るので、白い脂肪に埋もれていた病変が浮かび上がります。画像の名前の「FS」「STIR」で迷ったことのある研修医・技師の方へ、脂肪を黒くする理由と、2つの消し方の違い・使い分けを、研修医のハジメくんと整理します。

目的から読む: 脂肪抑制とは / むくみ・炎症を探す / 造影T1と脂肪抑制 / T1で白いのは脂肪？ / 脂肪だけ消せるしくみ / STIRとの違い / 使い分け

脂肪抑制とは: 脂肪の信号だけを消して黒くする撮り方

脂肪抑制(fat suppression、画像の名前では「FS」「fat sat」など)は、脂肪の信号だけを消して黒くし、水の白さは残す撮り方です。T2強調像に付ければ「脂肪抑制T2強調像」、造影T1強調像に付ければ「脂肪抑制造影T1強調像」になります。

同じ高さのおなかをくらべると、脂肪抑制T2強調像では皮下脂肪とおなかの中の脂肪が黒くなり、胆のうや肝のう胞の水は白いままです。脂肪を消しても、水の白さは変わりません。

脂肪抑制T2・STIRで、むくみや炎症を探す

炎症やむくみ(浮腫)は水が増えた所なので、T2強調像で白くなります。脂肪抑制T2強調像やSTIRではまわりの脂肪が黒くなるので、水の増えた所が白く目立ちます。

T2強調像では骨髄の脂肪も白いため、骨髄のむくみが紛れます。STIRや脂肪抑制T2強調像では骨髄の脂肪が黒くなり、むくみのある骨だけが白く見えます(Del Grande 2014)。背骨の新しい骨折と古い骨折をこの見え方で分ける実例は、脊椎圧迫骨折の画像診断｜新しい骨折と古い骨折の見分け方(MRI・STIR)で症例と合わせて見られます。

造影T1強調像に脂肪抑制をかける理由

造影剤(ガドリニウム)で染まった所も、脂肪も、T1強調像ではどちらも白いためです。脂肪抑制をかけて脂肪を黒くすると、造影された病変だけが白く残ります(Delfaut 1999)。

眼窩・頭頸部・骨盤・骨と軟部など、脂肪の多い場所の造影T1強調像には、脂肪抑制をかけることが多いです。目のうしろの脂肪の中にある視神経や筋肉の病変は、脂肪抑制がないと染まりがわかりにくくなります。

T1強調像で白いのは脂肪？ 脂肪抑制で確かめる

T1強調像で白いものは、脂肪だけではありません。脂肪抑制をかけて黒くなれば脂肪、白いまま残れば脂肪以外(出血・たんぱく質の濃い液体など)です。

T1強調像で白く写るもの(代表例)と、脂肪抑制での見え方

T1強調像で白いもの	脂肪抑制をかけると
脂肪(皮下脂肪・骨髄・脂肪をふくむ病変)	黒くなる
少したった出血(亜急性期の血腫)	白いまま残る
たんぱく質の濃い液体	白いまま残る
ガドリニウム造影剤で染まった所	白いまま残る
メラニン(まれ)	白いまま残る

たとえば卵巣では、脂肪をふくむ奇形腫は脂肪抑制で黒くなり、出血のたまった内膜症性のう胞(チョコレートのう胞)は白いまま残ることが、見分ける手がかりになります。ただし脂肪が少しだけ混ざった病変は、脂肪抑制では消えにくいことがあります。少量の脂肪は、水と脂肪の信号を打ち消し合わせて撮る方法(opposed-phase、化学シフト画像)のほうが見つけやすいとされます(Delfaut 1999)。T1強調像で白く写るものは、T1強調画像(T1WI)とはにもまとめています。

どうして脂肪だけを消せるのか: 水と脂肪の周波数のわずかな差

水と脂肪は、MRIの中で返してくる電波の周波数(声の高さ)がほんの少し違います。脂肪の周波数にだけ合わせた電波を先に当てて脂肪の信号を出なくしておき、そのあとで普通に撮ると、脂肪だけが黒くなります。この方法を周波数選択的(化学シフト選択的)脂肪抑制といいます(Delfaut 1999)。

水と脂肪の周波数の差は約3.5ppmで、1.5テスラの装置ではおよそ220Hz、3テスラではおよそ440Hzにあたります(Delfaut 1999、Del Grande 2014)。とてもわずかな差を狙って消しているので、磁場が少しでもゆがむと、狙いがずれます。

脂肪抑制の「むら」: 体の端や金属のそばで脂肪が消え残る

周波数で消す方法は磁場のゆがみに弱いので、体の端・首・金属や空気のそばでは、脂肪がまだらに白く消え残ることがあります(Delfaut 1999)。消え残った脂肪を病変と見まちがえないことが大切です。

むらかどうかは、場所(体の端・金属や空気のそば)と、ほかの撮り方でも白いかで考えます。STIRなどむらの出にくい画像でも白ければ、病変を考えます。金属などで起こるMRIの偽像は、画像のアーチファクトまとめで病気とまちがえやすい例と合わせて見られます。

STIRとの違い: タイミングで脂肪を消す方法

STIR(スター、short TI inversion recovery)は、周波数ではなく脂肪の信号が0になるタイミングで撮って脂肪を消す方法です。磁場のゆがみに強く、広い範囲でむらの少ない脂肪抑制ができます(Delfaut 1999)。

STIRは、元にもどる速さ(T1)が脂肪と同じくらい速いものを、まとめて暗くします。造影剤で染まった所はT1が短くなって脂肪に近づくため、STIRでは暗くなることがあります。そのため造影のあとは、周波数で消す方法を使います(Delfaut 1999)。

周波数で消す方法とSTIRのくらべ(代表的な違い)

	周波数で消す方法(FS・fat sat)	STIR
何を使って消すか	水と脂肪の周波数の差(約3.5ppm)	脂肪の信号が0になるタイミング
脂肪だけを消すか	脂肪にしぼって消す	脂肪と同じくらいT1の短いものも暗くなる
むら(磁場のゆがみ)	出やすい(体の端・金属のそば)	出にくい
造影のあと	使える	使わない
よく使う場面	造影T1強調像、脂肪抑制T2強調像	骨髄のむくみ、首・手足など広い範囲、金属のそば

このほか、水と脂肪を少しずらして撮り、計算で水だけの画像と脂肪だけの画像に分けるDixon(ディクソン)法もあります(Del Grande 2014)。Dixon法はまた別の回でくわしく見ます。

脂肪抑制の使い分け: 何を見たいかで選ぶ

使い分けは「何を白く目立たせたいか」で決めます。むくみ・炎症なら脂肪抑制T2強調像かSTIR、造影された病変なら脂肪抑制造影T1強調像、T1で白いものの正体なら脂肪抑制T1強調像とくらべます。

脂肪抑制の選び方

何を白く目立たせたい？	選ぶ画像	見方・使い分け
むくみ・炎症	脂肪抑制T2強調像 または STIR	金属のそば・広い範囲ならSTIRを検討
造影された病変	脂肪抑制造影T1強調像	周波数で消す方法を使う。STIRは使わない
T1で白いものの正体	脂肪抑制T1強調像とくらべる	消えれば脂肪、残れば脂肪以外

体の端・金属のそばで白く残った脂肪は、まず「むら」を疑い、ほかの撮り方とくらべる。

脂肪抑制T2強調像とSTIRは、どちらも水が白く脂肪が黒い画像なので、読むときの見方は同じです。部位ごとにどの撮り方を組み合わせるかは、MRIの基本シーケンスを部位別にでまとめています。

よくある勘違い

参考文献

1. Delfaut EM, Beltran J, Johnson G, et al. Fat suppression in MR imaging: techniques and pitfalls. Radiographics. 1999;19(2):373-382. PubMed
2. 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):217-233. PubMed
3. Bitar R, Leung G, Perng R, et al. MR pulse sequences: what every radiologist wants to know but is afraid to ask. Radiographics. 2006;26(2):513-537. PubMed

症例画像は各図の引用元のとおりです。