JPS6184549A - 核磁気共鳴を用いた検査装置 - Google Patents
核磁気共鳴を用いた検査装置Info
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- JPS6184549A JPS6184549A JP59206223A JP20622384A JPS6184549A JP S6184549 A JPS6184549 A JP S6184549A JP 59206223 A JP59206223 A JP 59206223A JP 20622384 A JP20622384 A JP 20622384A JP S6184549 A JPS6184549 A JP S6184549A
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- Japan
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- magnetic field
- gradient magnetic
- magnetic resonance
- plane
- nuclear magnetic
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
- G01R33/48—NMR imaging systems
- G01R33/54—Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は核磁気共鳴現象(NMR)を用いた検査装置、
特に生体中の水素やリンなどの核磁気共鳴信号を計潤し
、核の密度分布や緩和時間分布。
特に生体中の水素やリンなどの核磁気共鳴信号を計潤し
、核の密度分布や緩和時間分布。
ケミカルシフトなどを映像化する装置に係る。
従来、人体の頭部、後部などの内部構造を非破壊的に検
査する装置として、X線CTや超音波撮像装置が広く利
用されて来ている。近年、核磁気共鳴現象を用いて同様
の検査を行う試みが成功し。
査する装置として、X線CTや超音波撮像装置が広く利
用されて来ている。近年、核磁気共鳴現象を用いて同様
の検査を行う試みが成功し。
XMCTや超音波撮像装置では得られない情報を取得で
きることが明らかになって来た。核磁気共鳴現象を用い
た検査装置においては、検査物体からの信号を物体各部
に対応させて分離・識別する必要がある。その1つに、
検査物体に傾斜磁場を印加し、物体各部の置かれた静磁
場を異ならせ、これにより各部の共鳴周波数あるいは移
相量を異なおせることで位置の情報を得る方法がある。
きることが明らかになって来た。核磁気共鳴現象を用い
た検査装置においては、検査物体からの信号を物体各部
に対応させて分離・識別する必要がある。その1つに、
検査物体に傾斜磁場を印加し、物体各部の置かれた静磁
場を異ならせ、これにより各部の共鳴周波数あるいは移
相量を異なおせることで位置の情報を得る方法がある。
第1図はその原理を説明するための図である。
この方法はKumar らによりフーリエ・ズーグマト
グラフイ法(以下、単にFT法という)と名付けられて
おり、その基本原理については、Journal of
Magnetic Re5onance (IL 6
9(1975))に述べられている。
グラフイ法(以下、単にFT法という)と名付けられて
おり、その基本原理については、Journal of
Magnetic Re5onance (IL 6
9(1975))に述べられている。
さて、前記文献では3次元の場合を想定しているが、こ
こでは便宜上2次元に限定して話を進める。まずスライ
スは帯域制限した高周波磁場と傾斜磁場G、を同時に印
加して行う。続いて傾斜磁場G、を印加し、最後に傾斜
磁場G、を印加しながら信号を観測する。G、の印加時
間を各シーケンス毎に変化させ、観測した信号を2次元
フーリエ変換することにより、検査物体の2次元構造を
知ることができる。
こでは便宜上2次元に限定して話を進める。まずスライ
スは帯域制限した高周波磁場と傾斜磁場G、を同時に印
加して行う。続いて傾斜磁場G、を印加し、最後に傾斜
磁場G、を印加しながら信号を観測する。G、の印加時
間を各シーケンス毎に変化させ、観測した信号を2次元
フーリエ変換することにより、検査物体の2次元構造を
知ることができる。
ここで述べた方法以外にもEdalsteinらにより
提案されたスピンワープ法があるが、G、の印加方法が
異なるだけで、原理的にはフーリエ・ズーグマトグラフ
イ法と全く同じである。(Phys、 Mad。
提案されたスピンワープ法があるが、G、の印加方法が
異なるだけで、原理的にはフーリエ・ズーグマトグラフ
イ法と全く同じである。(Phys、 Mad。
Biol、 25.751(1980)参照のこと)と
ころでNMR検査装置の大きな特徴の1つは、従来のX
線CTでは横断面の撮像しか行なえなかったのに対して
、任意断面を撮像できることにあると言われている。こ
れを実現するには、傾斜磁場を各々独立に駆動するかわ
りに、撮像面の傾きに応じて、各成分に重み付けてて合
成した傾斜磁場を印加しなければならない。しかし、た
だ単に傾斜磁場発生部への入力を合成しただけでは所望
の磁場を発生できない。それは、傾斜磁場の立ち上がり
及び立ち下がり部分の波形を入力波形に応じて変化させ
ることは難しく、その波形は傾斜磁場発生部の特性によ
り決まっているからである。
ころでNMR検査装置の大きな特徴の1つは、従来のX
線CTでは横断面の撮像しか行なえなかったのに対して
、任意断面を撮像できることにあると言われている。こ
れを実現するには、傾斜磁場を各々独立に駆動するかわ
りに、撮像面の傾きに応じて、各成分に重み付けてて合
成した傾斜磁場を印加しなければならない。しかし、た
だ単に傾斜磁場発生部への入力を合成しただけでは所望
の磁場を発生できない。それは、傾斜磁場の立ち上がり
及び立ち下がり部分の波形を入力波形に応じて変化させ
ることは難しく、その波形は傾斜磁場発生部の特性によ
り決まっているからである。
換言すれば、傾斜磁場の過渡応答部分では入出力間が非
線形領域にあるため、外部から制御できない状態にある
。
線形領域にあるため、外部から制御できない状態にある
。
従って、各成分に重み付けして合成された傾斜磁場が、
入力波形とは異なった波形となり、画像を劣化させる原
因となっていた。
入力波形とは異なった波形となり、画像を劣化させる原
因となっていた。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、傾斜磁場のいずれにも直交しない平面を
検査する場合、各成分を重み付けして合成した磁場が、
入力波形にほぼ忠実に発生することを可能にした核磁気
共鳴を用いたイメージング装置を提供することにある。
するところは、傾斜磁場のいずれにも直交しない平面を
検査する場合、各成分を重み付けして合成した磁場が、
入力波形にほぼ忠実に発生することを可能にした核磁気
共鳴を用いたイメージング装置を提供することにある。
NMR検査装置では通常、直交する3組の傾斜磁場G、
、G、、G、が用いられる。ただし、各々G、=2H/
2X、G、==2H/2y、G、=2H/2zで定義さ
れており、Hは磁場強度を表わしている。さて、X+V
+1軸のいずれかに直交する平面を撮像する場合には、
a、、G、、G、は全く独立した役割を持っている。第
1図に示した例に即して言えば、G1はスライス選択用
jGllはフェーズ・エンコード用、そしてG、は信号
検出用という役割を持っている。従って、これらの傾斜
磁場を発生させる場合、各々の磁場単独でその役割が完
結するように、印加タイミングや振幅を設定すればよか
った。しかし、x、y、zのいずれにも直交しない平面
ヲ撮像する場合には、各成分に重みを付けて合成した磁
場を発生させなければならない。例えば、第2図の矢印
に直交する平面を撮像する場合、スライス選択時には の磁場を印加し、フェーズエンコード時にはの磁場を印
加し、さらに信号検出時にはの磁場を印加しなければな
らない。ここで、矢印はxz平面上にあってZ軸と角度
θをなし、G。
、G、、G、が用いられる。ただし、各々G、=2H/
2X、G、==2H/2y、G、=2H/2zで定義さ
れており、Hは磁場強度を表わしている。さて、X+V
+1軸のいずれかに直交する平面を撮像する場合には、
a、、G、、G、は全く独立した役割を持っている。第
1図に示した例に即して言えば、G1はスライス選択用
jGllはフェーズ・エンコード用、そしてG、は信号
検出用という役割を持っている。従って、これらの傾斜
磁場を発生させる場合、各々の磁場単独でその役割が完
結するように、印加タイミングや振幅を設定すればよか
った。しかし、x、y、zのいずれにも直交しない平面
ヲ撮像する場合には、各成分に重みを付けて合成した磁
場を発生させなければならない。例えば、第2図の矢印
に直交する平面を撮像する場合、スライス選択時には の磁場を印加し、フェーズエンコード時にはの磁場を印
加し、さらに信号検出時にはの磁場を印加しなければな
らない。ここで、矢印はxz平面上にあってZ軸と角度
θをなし、G。
は傾斜磁場の大きさを表わす。また1(はフェーズエン
コードする段階に応じて変化する。ここに示したのは、
撮像面がy#に平行な場合であるが、勿論任意の平面に
対しても同様の怒論が成立するゆいずれにしても、G=
、G、、G、のうちの少なくとも2つ以上を同時に印加
しなければならず、しかもその時撮像面の角度に応じて
、重み付けをしなければならないことが分かる。ところ
が、前述したように、傾斜磁場の立ち上がり及び立ち下
がり部分の波形は入力波形を正確には反映せず、出力に
誤差を生じる。これは各成分の入力波形旨合成する時に
、過渡応答の部分を無視したために生じたものである。
コードする段階に応じて変化する。ここに示したのは、
撮像面がy#に平行な場合であるが、勿論任意の平面に
対しても同様の怒論が成立するゆいずれにしても、G=
、G、、G、のうちの少なくとも2つ以上を同時に印加
しなければならず、しかもその時撮像面の角度に応じて
、重み付けをしなければならないことが分かる。ところ
が、前述したように、傾斜磁場の立ち上がり及び立ち下
がり部分の波形は入力波形を正確には反映せず、出力に
誤差を生じる。これは各成分の入力波形旨合成する時に
、過渡応答の部分を無視したために生じたものである。
そこでこれを解決するためには、複数の成分を合成する
場合に、スライド選択時を除いて、各成分が重なり合わ
ないように印加すればよいことを見い出した。すなわち
、NMRにおいては、フェーズ・エンコード用磁場ある
いは信号検出用磁場は、90°高周波磁場(rjと略す
)と180″ rfとの間あるいは180° rfと信
号のピークとの間に印加さえすれば、どこにあってもよ
いという性質を利用するのである。
場合に、スライド選択時を除いて、各成分が重なり合わ
ないように印加すればよいことを見い出した。すなわち
、NMRにおいては、フェーズ・エンコード用磁場ある
いは信号検出用磁場は、90°高周波磁場(rjと略す
)と180″ rfとの間あるいは180° rfと信
号のピークとの間に印加さえすれば、どこにあってもよ
いという性質を利用するのである。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。第3図は本発明の一実施例である検査装置の構成を示
すものである。
。第3図は本発明の一実施例である検査装置の構成を示
すものである。
制御装置1は各装置へ種々の命令を一定のタイミングで
出力する。高周波パルス発生器2の出力は増幅器3で増
幅され、コイル4を励振する6コイル4は同時に受信コ
イルを兼用しており、受信された信号成分は増幅器5を
通り、検波器6で検波後、信号処理装置7で画像に変換
される。高周波パルス発生器2の出力は、検波器6で直
角位相検波する時の基準信号としても用いられる。Z方
向およびそれに直角な方向の傾斜磁場の発生はそれぞれ
コイル8,9.10で行い、これらのコイルはそれぞれ
増幅器11,12.13により駆動される。静磁場の発
生はコイル14で8行い、コイル14は電源15により
駆動される。コイル9はコイル10とほぼ同じ形状をな
し、コイル10とはZ軸のまわりに90″回転させた関
係にあり、互いに直交する傾斜磁場を発生する。検査対
象である人体16はベット17上に置かれ、ベット17
は支持台18上を移動する。
出力する。高周波パルス発生器2の出力は増幅器3で増
幅され、コイル4を励振する6コイル4は同時に受信コ
イルを兼用しており、受信された信号成分は増幅器5を
通り、検波器6で検波後、信号処理装置7で画像に変換
される。高周波パルス発生器2の出力は、検波器6で直
角位相検波する時の基準信号としても用いられる。Z方
向およびそれに直角な方向の傾斜磁場の発生はそれぞれ
コイル8,9.10で行い、これらのコイルはそれぞれ
増幅器11,12.13により駆動される。静磁場の発
生はコイル14で8行い、コイル14は電源15により
駆動される。コイル9はコイル10とほぼ同じ形状をな
し、コイル10とはZ軸のまわりに90″回転させた関
係にあり、互いに直交する傾斜磁場を発生する。検査対
象である人体16はベット17上に置かれ、ベット17
は支持台18上を移動する。
第4図に撮像面を傾けない場合の高周波磁場H1,傾斜
磁場G、、G、、G、などの印加シーケンスの一例を示
す、第1図に示したのは原理図であり、実際のシーケン
スは第4図に近いものが用いられている。
磁場G、、G、、G、などの印加シーケンスの一例を示
す、第1図に示したのは原理図であり、実際のシーケン
スは第4図に近いものが用いられている。
さて、このシーケンスに対し、第2図に示すように撮像
面を傾けた場合を想定すると、第5図の点線で示すシー
ケンスが新しく追加され、それらの合成された磁場が最
終的に発生すべきものとなる。ところが、スライス選択
時を除くと1合成すべき磁場には非線形となる領域が含
まれるため、実際に発生する磁場は、両者の単なる和と
はならない。
面を傾けた場合を想定すると、第5図の点線で示すシー
ケンスが新しく追加され、それらの合成された磁場が最
終的に発生すべきものとなる。ところが、スライス選択
時を除くと1合成すべき磁場には非線形となる領域が含
まれるため、実際に発生する磁場は、両者の単なる和と
はならない。
第6図には本発明で用いる変形スピンワープに対するシ
ーケンスの一例を示す、撮像面を傾けるために新しく追
加パルスは、点線で示すように印加する。従来のパル、
すなわち、2方向と垂直な面を撮像する場合の各傾斜磁
場パルスG、、G。
ーケンスの一例を示す、撮像面を傾けるために新しく追
加パルスは、点線で示すように印加する。従来のパル、
すなわち、2方向と垂直な面を撮像する場合の各傾斜磁
場パルスG、、G。
(実線で示す)とは重ならない時間に傾斜した撮像面を
得るためのパルスが印加されるように設定しており、(
1)、(2)、(3)式で示す所望の合成磁場の発生が
可能となっている。
得るためのパルスが印加されるように設定しており、(
1)、(2)、(3)式で示す所望の合成磁場の発生が
可能となっている。
第7図には本発明の2番目の実施例を示すが。
フェーズエンコード磁場を180’ rfパルスの反
対側の区間に設定した点を除けば、第6図に示すシーケ
ンスと同じである。なお、変形スピンワープ法において
は、傾斜磁場の立ち上がりと立ち下がりが同じ波形なら
ば第6図および第7図のパルス19は必ずしも必要では
ないので、これを除いた場合でも本発明を適用できるの
は明らかである。また、第8図にはスライス選択時に印
加する磁場の極性を反転した磁場をその後に印加し、核
スピンの位相を揃える場合を示したが、極性を反転した
磁場を印加するかわりに、180@ rfパルスの後に
同極性の磁場を印加しても同様の効果が得られるので、
それに対するシーケンスを示す。
対側の区間に設定した点を除けば、第6図に示すシーケ
ンスと同じである。なお、変形スピンワープ法において
は、傾斜磁場の立ち上がりと立ち下がりが同じ波形なら
ば第6図および第7図のパルス19は必ずしも必要では
ないので、これを除いた場合でも本発明を適用できるの
は明らかである。また、第8図にはスライス選択時に印
加する磁場の極性を反転した磁場をその後に印加し、核
スピンの位相を揃える場合を示したが、極性を反転した
磁場を印加するかわりに、180@ rfパルスの後に
同極性の磁場を印加しても同様の効果が得られるので、
それに対するシーケンスを示す。
さらに、本発明の5番目の実施例として、第9図にこれ
まで示したような、y軸に平行な面を撮像するのとは異
なり、全ての軸に平行とはならない面に対するシーケン
スを示す。
まで示したような、y軸に平行な面を撮像するのとは異
なり、全ての軸に平行とはならない面に対するシーケン
スを示す。
図中でα、α′、α′はスライス選択用の傾斜磁場パル
スを示し、第4図の例のように2方向と垂直な面のスラ
イス選択では実線で示す傾斜磁場パルスのみ、すなわち
、スライス選択用にはZ方向傾斜磁場パルスβのみ印加
していたのに対し。
スを示し、第4図の例のように2方向と垂直な面のスラ
イス選択では実線で示す傾斜磁場パルスのみ、すなわち
、スライス選択用にはZ方向傾斜磁場パルスβのみ印加
していたのに対し。
本例ではこれに加えて、X方向、X方向の傾斜磁場パル
スα′、α′をもそれぞれ印加する必要がある。このと
き、 のように選ぶと、パルスα、α′、α′の合成により得
られる傾斜磁場の印加により行なわれるスライスとZ軸
に対してθ、X軸に対してTの角度をなす矢印(第10
図に示す)に直交した面となる。また、フェーズ・エン
コード用の傾斜磁場パルスとして、Z、X、 y方向に
それぞれ図中β。
スα′、α′をもそれぞれ印加する必要がある。このと
き、 のように選ぶと、パルスα、α′、α′の合成により得
られる傾斜磁場の印加により行なわれるスライスとZ軸
に対してθ、X軸に対してTの角度をなす矢印(第10
図に示す)に直交した面となる。また、フェーズ・エン
コード用の傾斜磁場パルスとして、Z、X、 y方向に
それぞれ図中β。
β′、β′のパルスを印加する。このβ、β′。
β′は次式を満足するように決めればよい。
勿論、(5)式ではβ、β′、β′に関して不定となる
が、それは表示する断層面のどの方向をフェーズエンコ
ード方向にとるかの条件が入っていないためである。
が、それは表示する断層面のどの方向をフェーズエンコ
ード方向にとるかの条件が入っていないためである。
゛この条件は例えばβ/β′の値で指定でき、この時、
式(5)の解は一意となる。さらに、信号検出用の傾斜
磁場パルスとしてZ、X、7方向にそれぞれ図中のパル
スγ、γ′、γ′を印加するにの大きさは を満足するように決めればよい。いずれにしても、本実
施例においても実線で示す傾斜磁場パルスと。
式(5)の解は一意となる。さらに、信号検出用の傾斜
磁場パルスとしてZ、X、7方向にそれぞれ図中のパル
スγ、γ′、γ′を印加するにの大きさは を満足するように決めればよい。いずれにしても、本実
施例においても実線で示す傾斜磁場パルスと。
点線で示す撮像面を傾けるために必要な追加磁場パルス
とは互いに重ならないようになっている。
とは互いに重ならないようになっている。
なお、X、y+ z411のいずれにも平行とはならな
い平面を撮像する場合、第9図に示したシーケンスに限
らず、第6図、第7図、第8図に示したシーケンスを第
9図のように拡張して用いても、本発明で述べた効果の
得られることは明らかである。
い平面を撮像する場合、第9図に示したシーケンスに限
らず、第6図、第7図、第8図に示したシーケンスを第
9図のように拡張して用いても、本発明で述べた効果の
得られることは明らかである。
以上示した実施例は、変形スピンワープに対する場合で
あるが、これに限らず、フーリエズーグマトグラフイ法
あるいは投影−再構成法にも適用可能なのはこれまでの
説明から明らかである。
あるが、これに限らず、フーリエズーグマトグラフイ法
あるいは投影−再構成法にも適用可能なのはこれまでの
説明から明らかである。
本発明によれば、核磁気共鳴を用いた検査装置において
、横断面や縦断面以外にも任意の断面を、傾斜磁場の立
ち上がり及び立ち下がりの影響を受けずに撮像できるた
め、高品質の断層像を得ることが可能となった。
、横断面や縦断面以外にも任意の断面を、傾斜磁場の立
ち上がり及び立ち下がりの影響を受けずに撮像できるた
め、高品質の断層像を得ることが可能となった。
画面の簡単な説明
図は従来法のパルスシーケンスを示す図、第6゜7.8
.9図は本発明で用いるパルスシーケンス第 3 口 第1ρ口 第4−■ ′yFI5 2 屹号 fI 乙 囚 第 7 図 M? 1!号 第 3 口
.9図は本発明で用いるパルスシーケンス第 3 口 第1ρ口 第4−■ ′yFI5 2 屹号 fI 乙 囚 第 7 図 M? 1!号 第 3 口
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、3次元直交座標系の各座標軸方向の傾斜磁場、前記
各座標軸の一の方向の静磁場および高周波磁場の各磁場
発生手段と、検査対象からの核磁気共鳴信号を検出する
信号検出手段と、上記検出信号の演算を行う演算手段と
からなる核磁気共鳴を用いた検査装置において、 前記各座標軸のいずれにも直交しない、平面を検査する
ために発生させる傾斜磁場の各成分が、前記磁場に直交
する平面を検査するときに印加する傾斜磁場の各成分と
重なり合わないように合成して印加されることを特徴と
する核磁気共鳴を用いた検査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59206223A JPS6184549A (ja) | 1984-10-03 | 1984-10-03 | 核磁気共鳴を用いた検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59206223A JPS6184549A (ja) | 1984-10-03 | 1984-10-03 | 核磁気共鳴を用いた検査装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6184549A true JPS6184549A (ja) | 1986-04-30 |
Family
ID=16519799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59206223A Pending JPS6184549A (ja) | 1984-10-03 | 1984-10-03 | 核磁気共鳴を用いた検査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6184549A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62231641A (ja) * | 1986-03-31 | 1987-10-12 | 株式会社島津製作所 | 撮像面可変型mri装置 |
| FR2602869A1 (fr) * | 1986-08-14 | 1988-02-19 | Thomson Cgr | Procede d'application des impulsions de gradient dans une experimentation d'imagerie au moyen d'une machine de resonance magnetique nucleaire |
| JPH01146534A (ja) * | 1987-12-02 | 1989-06-08 | Fuji Electric Co Ltd | 磁界制御方式による位置定義機能を有するmri装置 |
-
1984
- 1984-10-03 JP JP59206223A patent/JPS6184549A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62231641A (ja) * | 1986-03-31 | 1987-10-12 | 株式会社島津製作所 | 撮像面可変型mri装置 |
| FR2602869A1 (fr) * | 1986-08-14 | 1988-02-19 | Thomson Cgr | Procede d'application des impulsions de gradient dans une experimentation d'imagerie au moyen d'une machine de resonance magnetique nucleaire |
| WO1988001381A1 (fr) * | 1986-08-14 | 1988-02-25 | Thomson-Cgr | Procede d'application des impulsions de gradient dans une experimentation d'imagerie au moyen d'une machine de resonance magnetique nucleaire |
| JPH01500883A (ja) * | 1986-08-14 | 1989-03-30 | ジェネラル エレクトリック セージェーエール エス.アー. | 核磁気共鳴装置を使用する画像処理に勾配パルスを印加する方法 |
| JPH01146534A (ja) * | 1987-12-02 | 1989-06-08 | Fuji Electric Co Ltd | 磁界制御方式による位置定義機能を有するmri装置 |
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