脳の磁気共鳴画像診断

脳の磁気共鳴画像診断は、電離放射線（X線）や放射性トレーサーを使用せずに、磁気共鳴画像診断（MRI）を用いて脳、脳幹、小脳の高画質な2次元または3次元画像を生成する。

人間の脳の最初の MR 画像は、1978 年にイアン・ロバート・ヤングとヒュー・クロウが率いるEMI 研究所の 2 つの研究グループによって取得されました。^{[ 1 ]} 1986 年に、ゼネラル・エレクトリックのチャールズ・L・デュムランとハワード・R・ハートがMR 血管造影を開発しました。^{[ 2 ]}デニス・ル・ビアンは最初の拡散画像を取得し、後に拡散 MRIのいくつかの側面を特許化しました。^{[ 3 ]} 1988 年に、アルノ・ヴィルリンガーと同僚は、磁化率造影剤が灌流 MRIに使用できることを実証しました。^{[ 4 ]} 1990 年に、AT&T ベル研究所の小川誠司は、dHb を含む酸素欠乏血液が磁場に引き寄せられることを認識し、機能的磁気共鳴画像法(fMRI)の基礎となる技術を発見しました。^{[ 5 ]}

1980年代初頭から1990年代初頭にかけて、映画『スター・ウォーズ エピソード6/ジェダイの帰還』にちなんで名付けられた「ジェダイ」ヘルメットが、高画質画像を得るために子供たちに着用されることがあった。ヘルメットの銅コイルは無線アンテナとして信号を検出するために使用され、「ジェダイ」協会は子供たちにヘルメットを着用して検査を怖がらないように促していた。MRIスキャナーの性能向上に伴い、これらのヘルメットは不要となった。

1990年代初頭、NIHで働いていたピーター・バッサーとル・ビアン、アーロン・フィラー、フランクリン・ハウらは拡散テンソル画像法（DTI）を開発した。^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}最初のDTI脳トラクトグラムは、米国特許5,560,360（1993年3月9日出願、1996年10月1日付与 - フィラー、ハウ、リチャーズ、ツルダ）の図17として米国で公開された。ジョセフ・ハジナル、ヤング、グレアム・ビダーは1992年に、 FLAIRパルスシーケンスを使用して正常な白質の高信号領域を示す方法を説明した。 ^{[ 10 ]}同年、ジョン・デトレ、アラン・P・コレツキーらは動脈スピンラベリングを開発した。^{[ 11 ]} 1997年、セントルイスのワシントン大学のユルゲン・R・ライヒェンバッハ、E・マーク・ハーケらは磁化率強調画像法を開発した。^{[ 12 ]}

3.0 Tでのヒト脳の最初の研究は1994 年に発表され^{[ 13 ]}、1998 年に 8 T での研究も発表されました^{[ 14 ]。}ヒト脳の研究は 9.4 T (2006 年) ^{[ 15 ]} 、 10.5 T (2019 年) ^{[ 16 ]} 、そして最大 11.7 T (2024 年) ^{[ 17 ]で行われています。}

ポール・ローターバーとピーター・マンスフィールド卿は、MRIに関する発見により、 2003年のノーベル生理学・医学賞を受賞した。

死後脳全体の最高空間分解能の記録は、マサチューセッツ総合病院による100ミクロンである。このデータは2019年10月30日にScientific Dataに掲載された。 ^{[ 18 ] [ 19 ]}

頭部のコンピュータ断層撮影に比べて脳のMRIの利点の1つは、組織のコントラストが優れていること^{[ 20 ]} 、そして脳幹を 観察する際にCTよりもアーチファクトが少ないことです。MRIは下垂体の画像化にも優れています^{[ 21 ]} 。ただし、初期の脳炎 を特定するのには効果が低い可能性があります^{[ 22 ]}。

脳震盪の場合、進行性の神経症状、局所的な神経学的所見、または検査で頭蓋骨骨折の懸念がない限り、MRIは避けるべきである。^{[ 23 ]}脳震盪の分析では、回復中に行われている病態生理学的メカニズムを観察するために、分数異方性、平均拡散率、脳血流量、およびグローバルコネクティビティの測定を行うことができる。^{[ 24 ]}

胎児の脳の分析では、MRIは超音波よりも脳回に関するより多くの情報を提供する。^{[ 25 ]}

MRIは脳膿瘍の検出に感度が高い。^{[ 26 ]}

神経系の画像診断には、さまざまな画像診断法やシーケンスが用いられる。

• T1強調画像（T1W画像）：脳脊髄液は暗く写ります。T1_{強調画像は、正常な解剖学的構造}を視覚化するのに役立ちます。
• T2強調画像（T2W）：脳脊髄液は明るく、脂肪（したがって白質）はT1_強調画像よりも暗く写ります。T2_{強調画像は病変}の可視化に役立ちます。 ^{[ 27 ]}
• 拡散強調画像（DWI）：DWIは、水分子の拡散を利用してMR画像にコントラストを生み出す。
• プロトン密度（PD）画像：脳脊髄液は比較的高いレベルのプロトンを含んでいるため、脳脊髄液は明るく見える。灰白質は白質よりも明るい。^{[ 28 ]}

• 流体減衰反転回復（FLAIR ）：脳室付近の白質プラークの評価に有用である。 ^{[ 29 ]}脱髄の特定に有用である。^{[ 30 ]}

脳と頭部のMRIは、動脈瘤、脳卒中、腫瘍、その他の脳損傷の特定など、複数の診断用途があります。^{[ 31 ]}パーキンソン病やアルツハイマー病などの多くの疾患では、MRIは他の疾患との鑑別診断に役立ちます。 ^{[ 32 ] [ 33 ]} MRIデータは、脳腫瘍を特定するために深層学習ネットワークとともに使用されています。^{[ 34 ]}

• ヒトコネクトームプロジェクト
• 神経画像診断の歴史

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  T1強調MRI画像における脳領域
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  造影剤を用いたT1強調画像（脳脊髄液は暗く写っている）（矢印は鎌状赤血球の髄膜腫を指している）
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  脳の正常な軸方向T2強調MR画像
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  脳表面のMRI画像。