JP2003265437A - 磁気共鳴イメージングのための傾斜コイル - Google Patents
磁気共鳴イメージングのための傾斜コイルInfo
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- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
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- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
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- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
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- 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
- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
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- G01R33/385—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using gradient magnetic field coils
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 MRIS装置のX傾斜コイルまたはY傾斜コ
イルとして用いられるコイル構造体を提供する。 【解決手段】 このコイル構造体は、1個またはさらに
多数個の連結された巻線20、22を有する。これらの
巻線のおのおのは、選定された電流分布を生ずるように
配置される。これらの巻線の電流分布の少なくともいく
つかは隣接しておりそして実質的に同じではない。これ
らの電流分布が重ね合わされた時、要求された電流分布
が形成される。
イルとして用いられるコイル構造体を提供する。 【解決手段】 このコイル構造体は、1個またはさらに
多数個の連結された巻線20、22を有する。これらの
巻線のおのおのは、選定された電流分布を生ずるように
配置される。これらの巻線の電流分布の少なくともいく
つかは隣接しておりそして実質的に同じではない。これ
らの電流分布が重ね合わされた時、要求された電流分布
が形成される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は磁気コイル構造体に
関する。さらに詳細に言えば、本発明は磁気共鳴イメー
ジング・アンド・スペクトロスコピイ(MRIS(Magne
tic Resonance Imaging and Spectroscopy))に用いら
れる傾斜コイル構造体に関する。
関する。さらに詳細に言えば、本発明は磁気共鳴イメー
ジング・アンド・スペクトロスコピイ(MRIS(Magne
tic Resonance Imaging and Spectroscopy))に用いら
れる傾斜コイル構造体に関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】磁気共鳴イメージング
・アンド・スペクトロスコピイ(MRIS)システム
は、通常は中心軸を共有する複数個のコイルを備えてい
る。これらの同心コイルは、その中に患者が入ることが
できる領域の周りに配置される。これらのコイルは最も
外側の直流コイルと、内側のRFコイル構成体と、傾斜
コイル組立体とを有する。この最も外側の直流コイル
は、一定の強い磁界を提供するのに用いられる。内側の
RFコイル構成体は、直流コイルの内側で中心軸を共有
するように配置される。傾斜コイル組立体は、内側のR
Fコイル構成体と外側の直流コイルとの間に配置され
る。傾斜コイル組立体は、時間と共に変動する可聴周波
数の磁界を発生するように配置され、それにより患者の
原子核の応答周波数が磁界内におけるその位置に応じて
変化することが引き起こされる。
・アンド・スペクトロスコピイ(MRIS)システム
は、通常は中心軸を共有する複数個のコイルを備えてい
る。これらの同心コイルは、その中に患者が入ることが
できる領域の周りに配置される。これらのコイルは最も
外側の直流コイルと、内側のRFコイル構成体と、傾斜
コイル組立体とを有する。この最も外側の直流コイル
は、一定の強い磁界を提供するのに用いられる。内側の
RFコイル構成体は、直流コイルの内側で中心軸を共有
するように配置される。傾斜コイル組立体は、内側のR
Fコイル構成体と外側の直流コイルとの間に配置され
る。傾斜コイル組立体は、時間と共に変動する可聴周波
数の磁界を発生するように配置され、それにより患者の
原子核の応答周波数が磁界内におけるその位置に応じて
変化することが引き起こされる。
【0003】傾斜コイル組立体は、通常は、X傾斜コイ
ル、Y傾斜コイルおよびZ傾斜コイルと呼ばれる3個の
コイルの組で構成される。導線を一定のパターンでもっ
て円筒の表面の上に巻くことによって、遮蔽されていな
い傾斜コイルを形成することができる。けれども通常
は、これらのコイルのおのおのは、この傾斜コイルを取
り囲むまた別の円筒の上に巻かれたまた別のパターンの
導線によって遮蔽される。この場合には、第1の円筒の
上のコイルは内側コイルまたは1次コイルと呼ばれ、そ
して第2の円筒の上のコイルは外側コイルまたは2次コ
イルまたは遮蔽コイルと呼ばれる。
ル、Y傾斜コイルおよびZ傾斜コイルと呼ばれる3個の
コイルの組で構成される。導線を一定のパターンでもっ
て円筒の表面の上に巻くことによって、遮蔽されていな
い傾斜コイルを形成することができる。けれども通常
は、これらのコイルのおのおのは、この傾斜コイルを取
り囲むまた別の円筒の上に巻かれたまた別のパターンの
導線によって遮蔽される。この場合には、第1の円筒の
上のコイルは内側コイルまたは1次コイルと呼ばれ、そ
して第2の円筒の上のコイルは外側コイルまたは2次コ
イルまたは遮蔽コイルと呼ばれる。
【0004】円筒の形状の磁石の中の従来のX内側傾斜
コイルおよびY内側傾斜コイルは、おのおのが角度に関
して 180度より少し小さい範囲に広がっている4個の鞍
型の巻線を有するのが典型的な場合である。これらは、
図1に示されているように、1つの円筒の両側に対称的
な対として取り付けられる。これらの鞍型巻線は、それ
らの中を電流が流れる時、この円筒の中心における磁界
の軸方向の成分の中に横方向の傾斜が生ずるように連結
される。図1は、鞍型コイルのおのおのの中を流れる電
流の相対的な向きを示した図である。
コイルおよびY内側傾斜コイルは、おのおのが角度に関
して 180度より少し小さい範囲に広がっている4個の鞍
型の巻線を有するのが典型的な場合である。これらは、
図1に示されているように、1つの円筒の両側に対称的
な対として取り付けられる。これらの鞍型巻線は、それ
らの中を電流が流れる時、この円筒の中心における磁界
の軸方向の成分の中に横方向の傾斜が生ずるように連結
される。図1は、鞍型コイルのおのおのの中を流れる電
流の相対的な向きを示した図である。
【0005】これらの遮蔽コイルは大きな円筒の上に取
り付けられ、そして内側傾斜コイルのまわりに対称的に
配置された4個の鞍型コイルのまた別の組を有すること
ができる。これらの遮蔽コイルにより、傾斜コイルから
まわりの金属の構造体の中に磁界が漏洩するのが少なく
なる。このことは、金属の構造体の中に渦電流が誘起さ
れるのを最小にする。このような傾斜は、能動的に遮蔽
された傾斜として知られている。
り付けられ、そして内側傾斜コイルのまわりに対称的に
配置された4個の鞍型コイルのまた別の組を有すること
ができる。これらの遮蔽コイルにより、傾斜コイルから
まわりの金属の構造体の中に磁界が漏洩するのが少なく
なる。このことは、金属の構造体の中に渦電流が誘起さ
れるのを最小にする。このような傾斜は、能動的に遮蔽
された傾斜として知られている。
【0006】X傾斜コイルおよびY傾斜コイルを設計す
るには、実際上の制約がいくつもある。患者の収容条件
を改善するために、または小さな寸法の頭部傾斜コイル
の場合において患者の肩を収容するために、これらのコ
イルの長さが制限されることがある。コイルの周囲の各
部分におけるコイル構造体の全体の厚さについて、また
制限がある場合がある。例えば、コイルが長さの制約の
下で設計される時、その結果として生ずる鞍型のパター
ンは、その端部において約90度の扇形の領域にわたって
非常に大きな電流密度を有する。このコイルの特性、す
なわち達成可能なピーク傾斜強度およびRMS傾斜強度
は、利用可能な半径方向のスペースの中に取り込むこと
ができる導電体の量によって制限され、そしてまた用い
られる冷却装置の効率によっても制限される。
るには、実際上の制約がいくつもある。患者の収容条件
を改善するために、または小さな寸法の頭部傾斜コイル
の場合において患者の肩を収容するために、これらのコ
イルの長さが制限されることがある。コイルの周囲の各
部分におけるコイル構造体の全体の厚さについて、また
制限がある場合がある。例えば、コイルが長さの制約の
下で設計される時、その結果として生ずる鞍型のパター
ンは、その端部において約90度の扇形の領域にわたって
非常に大きな電流密度を有する。このコイルの特性、す
なわち達成可能なピーク傾斜強度およびRMS傾斜強度
は、利用可能な半径方向のスペースの中に取り込むこと
ができる導電体の量によって制限され、そしてまた用い
られる冷却装置の効率によっても制限される。
【0007】コイルの特性を改善するために周知であり
そして通常に用いられる1つの方法は、実質的に同じ巻
線の付加層を重ね合わせて多重層の構造体を形成する方
法である。けれども、もしコイルの半径方向の厚さがい
ずれかの点において制限されるならば、この方法は一定
の厚さを越えて用いることはできない。
そして通常に用いられる1つの方法は、実質的に同じ巻
線の付加層を重ね合わせて多重層の構造体を形成する方
法である。けれども、もしコイルの半径方向の厚さがい
ずれかの点において制限されるならば、この方法は一定
の厚さを越えて用いることはできない。
【0008】MRIS装置では、コイルの周囲の一定の
位置において、他の位置よりも半径方向にさらに多くの
スペースが利用可能である場合がある。1つの例は、頭
部傾斜コイルである。この場合には、物体を支えるのに
用いられるている現存する装置のために、物体の下に制
限されたスペースを持っている。この現存する装置とし
ては、ベッド支持梁およびその他の素子が含まれる。他
の位置では、唯一の制約は患者を取り囲む円筒である。
本発明は、一定の領域の中に利用可能である余分のスペ
ースを利用して、これらの領域の中にさらに多くの導電
体を付加することができるコイル構造体を提案する。そ
してこのコイル構造体により、コイルの特性を改善する
ことができる。
位置において、他の位置よりも半径方向にさらに多くの
スペースが利用可能である場合がある。1つの例は、頭
部傾斜コイルである。この場合には、物体を支えるのに
用いられるている現存する装置のために、物体の下に制
限されたスペースを持っている。この現存する装置とし
ては、ベッド支持梁およびその他の素子が含まれる。他
の位置では、唯一の制約は患者を取り囲む円筒である。
本発明は、一定の領域の中に利用可能である余分のスペ
ースを利用して、これらの領域の中にさらに多くの導電
体を付加することができるコイル構造体を提案する。そ
してこのコイル構造体により、コイルの特性を改善する
ことができる。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明により、MRIS
装置のX傾斜コイルまたはY傾斜コイルとして用いられ
るコイル構造体が得られる。このコイル構造体は2個ま
たはさらに多数個の連結された巻線を有し、そしてこれ
らの巻線のおのおのは選定された電流分布を生ずるよう
に配置される。ここで、これらの電流分布の少なくとも
いくつかは隣接しそして実質的に同じではなく、そして
前記電流分布が重ね合わされた時に要求されたコイル電
流分布を形成する。
装置のX傾斜コイルまたはY傾斜コイルとして用いられ
るコイル構造体が得られる。このコイル構造体は2個ま
たはさらに多数個の連結された巻線を有し、そしてこれ
らの巻線のおのおのは選定された電流分布を生ずるよう
に配置される。ここで、これらの電流分布の少なくとも
いくつかは隣接しそして実質的に同じではなく、そして
前記電流分布が重ね合わされた時に要求されたコイル電
流分布を形成する。
【0010】これらのコイルは1組の鞍型コイルを有す
ることができる。1つのコイルの角度に関する広がりは
1個または複数個の他のコイルの角度に関する広がりよ
りも大きいことができる。
ることができる。1つのコイルの角度に関する広がりは
1個または複数個の他のコイルの角度に関する広がりよ
りも大きいことができる。
【0011】このコイル構造体は、MRIS装置のX傾
斜コイルまたはY傾斜コイルを有することができる。そ
れに付加してまたはそれに代えて、このコイル構造体は
MRIS装置の遮蔽コイルを有することができる。
斜コイルまたはY傾斜コイルを有することができる。そ
れに付加してまたはそれに代えて、このコイル構造体は
MRIS装置の遮蔽コイルを有することができる。
【0012】本発明のコイル構造体により、1つの傾斜
コイルを2個またはさらに多数個の異なるコイルでもっ
て形成することができる。ここでこれらの異なるコイル
は、それらを収容するのために利用可能であるスペース
に従って設計することができる。
コイルを2個またはさらに多数個の異なるコイルでもっ
て形成することができる。ここでこれらの異なるコイル
は、それらを収容するのために利用可能であるスペース
に従って設計することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】例示の目的のためだけに示された
添付図面を参照して、下記において本発明を説明する。
添付図面を参照して、下記において本発明を説明する。
【0014】説明される実施例は、円筒形の傾斜コイル
を用いている。本発明は、横磁界磁気共鳴イメージング
・システムのための平坦な傾斜コイルに応用可能であ
る。本発明の応用はこのコイルに限定されるものではな
く、このようなコイルを含む広い範囲のまた別の形状の
コイルに対しても応用することが可能であることを理解
しなければない。
を用いている。本発明は、横磁界磁気共鳴イメージング
・システムのための平坦な傾斜コイルに応用可能であ
る。本発明の応用はこのコイルに限定されるものではな
く、このようなコイルを含む広い範囲のまた別の形状の
コイルに対しても応用することが可能であることを理解
しなければない。
【0015】図2に示されたMRIS装置は、検査され
るべき患者がその中に配置される空洞10を備えてい
る。この空洞は、中心軸を共有する多数個のコイル構造
体によって取り囲まれている。これらのコイル構造体
は、外側直流コイル12を有している。外側直流コイル
12は通常は超電導コイルであり、そして主静磁界を提
供するために配置されている。主コイルの内側には傾斜
コイル14が配置され、そしてこの傾斜コイルの内側に
RFコイル16が取り付けられる。MRISを実行する
ためにこれらのコイルを付勢する方法は全体的には当業
者にとって周知であり、したがってここでは説明するこ
とはしない。それは、これらのコイルを付勢する方法は
本発明を理解するためには必ずしも必要ではないからで
ある。
るべき患者がその中に配置される空洞10を備えてい
る。この空洞は、中心軸を共有する多数個のコイル構造
体によって取り囲まれている。これらのコイル構造体
は、外側直流コイル12を有している。外側直流コイル
12は通常は超電導コイルであり、そして主静磁界を提
供するために配置されている。主コイルの内側には傾斜
コイル14が配置され、そしてこの傾斜コイルの内側に
RFコイル16が取り付けられる。MRISを実行する
ためにこれらのコイルを付勢する方法は全体的には当業
者にとって周知であり、したがってここでは説明するこ
とはしない。それは、これらのコイルを付勢する方法は
本発明を理解するためには必ずしも必要ではないからで
ある。
【0016】本発明の実施例は、傾斜コイルの構造に関
している。単一の組の鞍型コイルの電流分布を用いる代
わりに、本発明は、重ね合わせられた時に要求された傾
斜電流分布を生ずるように配列された2個またはさらに
多数個の実質的に同じでないまたは大幅に異なる組の鞍
型コイルを備えることを提案している。このことは図3
に示されている。図3aは要求された電流分布を示した
図であって、この図から分かるように、一定の領域の中
に非常に大きな電流密度を有している。このことは、従
来の鞍型コイル構成体でもって達成することは困難であ
る。本発明による提案は、鞍型コイルの多数個の層また
は巻線によってこのことを達成することである。これら
の中の1つ20は図3bに示されているように約180度
の角度の範囲にわたり、そして他の層または巻線22は
図3cに示されているように典型的にはおよそ120度の
小さな角度の範囲にわっている。コイルをこのように構
成することにより、半径方向に付加的なスペースが存在
する場合、図3に示されたコイルの1つを収容すること
ができるように、一方その他の場所において、すなわち
180度の鞍型コイルの端部において厚さが増大しないよ
うに、それらを設計することができる。図3は全部で4
個の鞍型コイルの中の2個を示した図であり、そしてこ
れらの鞍型コイルが広げられそして平面的に示されてい
ることが分かるであろう。図3bと図3cとの両方のピ
ーク電流密度は、図3aのピーク電流密度よりも低いこ
とに注目されたい。このことは、180度の鞍型コイルの
端部の厚さを増大することを必要としないで、半径方向
の付加的なスペースを利用することができることを意味
する。
している。単一の組の鞍型コイルの電流分布を用いる代
わりに、本発明は、重ね合わせられた時に要求された傾
斜電流分布を生ずるように配列された2個またはさらに
多数個の実質的に同じでないまたは大幅に異なる組の鞍
型コイルを備えることを提案している。このことは図3
に示されている。図3aは要求された電流分布を示した
図であって、この図から分かるように、一定の領域の中
に非常に大きな電流密度を有している。このことは、従
来の鞍型コイル構成体でもって達成することは困難であ
る。本発明による提案は、鞍型コイルの多数個の層また
は巻線によってこのことを達成することである。これら
の中の1つ20は図3bに示されているように約180度
の角度の範囲にわたり、そして他の層または巻線22は
図3cに示されているように典型的にはおよそ120度の
小さな角度の範囲にわっている。コイルをこのように構
成することにより、半径方向に付加的なスペースが存在
する場合、図3に示されたコイルの1つを収容すること
ができるように、一方その他の場所において、すなわち
180度の鞍型コイルの端部において厚さが増大しないよ
うに、それらを設計することができる。図3は全部で4
個の鞍型コイルの中の2個を示した図であり、そしてこ
れらの鞍型コイルが広げられそして平面的に示されてい
ることが分かるであろう。図3bと図3cとの両方のピ
ーク電流密度は、図3aのピーク電流密度よりも低いこ
とに注目されたい。このことは、180度の鞍型コイルの
端部の厚さを増大することを必要としないで、半径方向
の付加的なスペースを利用することができることを意味
する。
【0017】図3で説明した構成体では、これらの層ま
たは巻線は角度に関して異なる広がりを有することによ
って実質的に同じではない。実質的に同一でないことは
他の空間配置によっても達成することができる場合があ
ると考えられる。
たは巻線は角度に関して異なる広がりを有することによ
って実質的に同じではない。実質的に同一でないことは
他の空間配置によっても達成することができる場合があ
ると考えられる。
【0018】異なる鞍型コイルの間で電流を分配する方
法を達成するのには、大きな自由度が存在することが分
かるであろう。もし異なる層の異なる半径による小さな
効果を無視するならば、電流の分布はポテンシャル関数
V(φ,z)の流線によって表すことができる。シート
電流密度 はV(φ,z)から下記の式によって得ることができ
る。
法を達成するのには、大きな自由度が存在することが分
かるであろう。もし異なる層の異なる半径による小さな
効果を無視するならば、電流の分布はポテンシャル関数
V(φ,z)の流線によって表すことができる。シート
電流密度 はV(φ,z)から下記の式によって得ることができ
る。
【0019】
【数1】
【0020】X傾斜に対しては、次の形式のV(φ,
z)を考えると便利である。
z)を考えると便利である。
【0021】
【数2】
【0022】(他の形式も可能である。sin(φ)変調の
選択は傾斜の中に好ましくない不純なものを最小にす
る。)
選択は傾斜の中に好ましくない不純なものを最小にす
る。)
【0023】本発明を実施する1つの可能な方法は、−
π≦φ≦πの範囲内で下記の基準を満たす2つのポテン
シャルV1(φ,z)およびV2(φ,z)でV(φ,
z)を置き換えることであろう。
π≦φ≦πの範囲内で下記の基準を満たす2つのポテン
シャルV1(φ,z)およびV2(φ,z)でV(φ,
z)を置き換えることであろう。
【0024】
【数3】
【0025】
【数4】
【0026】V1(φ,z)とV2(φ,z)とを加算す
ることによって、オリジナルのポテンシャルV(φ,
z)を再び構成することができる。
ることによって、オリジナルのポテンシャルV(φ,
z)を再び構成することができる。
【0027】けれども、これらの層の間に電流を分配す
るのには無数の異なる方法があり、そして選定された方
法は特定の実施に応じて変化するであろう。
るのには無数の異なる方法があり、そして選定された方
法は特定の実施に応じて変化するであろう。
【0028】もし第2の鞍型コイルが90度またはそれ以
下の範囲にわたるならば、その場合には本発明はX傾斜
とY傾斜との両方に応用することができ、そして両者の
特性を増強することができ、一方、4個の層を用いなけ
ればならない場合よりむしろ3個の層のみを用いること
ができる。
下の範囲にわたるならば、その場合には本発明はX傾斜
とY傾斜との両方に応用することができ、そして両者の
特性を増強することができ、一方、4個の層を用いなけ
ればならない場合よりむしろ3個の層のみを用いること
ができる。
【0029】(典型的にはコイルの2つの対向する主軸
に沿った)重要な領域の中で薄く、しかし至るところで
薄いコイルよりも大きなピーク強度とr.m.s.電流運
搬容量とを有する傾斜コイルを、本発明により設計する
ことが可能になる。
に沿った)重要な領域の中で薄く、しかし至るところで
薄いコイルよりも大きなピーク強度とr.m.s.電流運
搬容量とを有する傾斜コイルを、本発明により設計する
ことが可能になる。
【図1】MRIS装置のための従来のX傾斜構成体また
はY傾斜構成体の概要図。
はY傾斜構成体の概要図。
【図2】MRIS装置に用いられる中心軸が共通のコイ
ルの概要図。
ルの概要図。
【図3】aは本発明によるコイル構造体を示した図。b
は本発明によるコイル構造体を示した図。cは本発明に
よるコイル構造体を示した図。
は本発明によるコイル構造体を示した図。cは本発明に
よるコイル構造体を示した図。
12 外側直流コイル
14 傾斜コイル
16 RFコイル
Claims (7)
- 【請求項1】 MRIS装置のX傾斜コイルまたはY傾
斜コイルとして用いられるコイル構造体であって、前記
X傾斜コイルまたはY傾斜コイルは2個またはさらに多
数個の連結された巻線を有し、前記巻線のおのおのが選
定された電流分布を生ずるように配置され、前記電流分
布の少なくともいくつかは隣接しておりそして実質的に
同一ではなく、そして前記電流分布が重ね合わされた時
に要求されたコイル電流分布が形成されるコイル構造
体。 - 【請求項2】 請求項1記載のコイル構造体において、
前記コイルが1組の鞍型コイルであるコイル構造体。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載されたコ
イル構造体において、1つのコイルの角度に関する広が
りが1個または複数個の他のコイルの角度に関する広が
りよりも大きいコイル構造体。 - 【請求項4】 請求項1から請求項3までのいずれかに
よる傾斜コイル構造体において、前記構造体がMRIS
装置のX1次コイルまたはY1次コイルを有する傾斜コ
イル構造体。 - 【請求項5】 請求項1から請求項3までのいずれかに
よる傾斜コイル構造体において、前記構造体がMRIS
装置のX遮蔽コイルまたはY遮蔽コイルを有する傾斜コ
イル構造体。 - 【請求項6】 前記X1次傾斜コイルまたはY1次傾斜
コイルの一方または両方が請求項1から請求項3までの
いずれかによるコイル構造体を有するMRIS装置。 - 【請求項7】 請求項6記載のMRIS装置において、
前記X遮蔽傾斜コイルまたはY遮蔽傾斜コイルの一方ま
たは両方が請求項1から請求項3までのいずれかによる
コイル構造体を有するMRIS装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB0204023.6 | 2002-02-20 | ||
GBGB0204023.6A GB0204023D0 (en) | 2002-02-20 | 2002-02-20 | Gradient coil structure for magnetic resonance imaging |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003265437A true JP2003265437A (ja) | 2003-09-24 |
Family
ID=9931450
Family Applications (1)
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