JP2008229182A - 画像診断装置 - Google Patents

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三男 高木
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Abstract

【課題】医用画像の撮像条件の設定を適切に行うことを可能とするように操作者を支援する。
【解決手段】主制御部10gは、被検体200の撮像のために設定された撮像条件に基づいて、当該撮像により得られる画像における複数種類のアーチファクトのそれぞれの発生状況を予測する。そして主制御部10gは表示部10eを使用して、予測した発生状況を、対応するアーチファクトの種類を区別可能に表示する。
【選択図】図1

Description

本発明は、被検体に関する医用診断用の画像を撮像する、例えば磁気共鳴撮像装置などの医用診断装置に関する。
磁気共鳴撮像(MRI)においては、その原理上様々なアーチファクトが撮像した医用診断用の画像(以下、医用画像と称する)に発生する場合がある。
このようなアーチファクトを抑制するための種々の工夫が考えられている。例えば特許文献1では、呼吸のような周期的な動きからのアーチファクトを抑制するする技術が提案されている。しかしながら、これらの従来考えられた工夫によって全てのアーチファクトを完全に無くすことは困難である。
そこで通常は、操作者が、撮像された医用画像を見て、診断に影響のある状態でアーチファクトが発生している場合には、使用するシーケンスや使用するRFコイル等の撮像条件を変更して、撮像し直す作業を行っている。
なお、操作者による撮像条件の設定を支援するための技術として、ケミカルシフトアーチファクトを予測して表示することが特許文献2により知られている。
特開平10−277008号公報 特開2001−321354
上述のように従来は、アーチファクトの発生状況によっては医用画像を撮像し直すことが必要となっており、被検者の拘束時間が長くなるとともに、検査スループットが悪化してしまう。
また、アーチファクトは多種多様であり同時に複数発生する場合も多いので、診断に影響のあるアーチファクトの原因を判定し、それを抑圧するような適切な撮像条件を設定するためには、操作者の熟練を要する。
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、医用画像の撮像条件の設定を適切に行うことを可能とするように操作者を支援できる画像診断装置を提供することにある。
本発明の第1の態様による画像診断装置は、被検体の撮像のために設定された撮像条件に基づいて、前記撮像により得られる画像における複数種類のアーチファクトのそれぞれの発生状況を予測する予測手段と、予測された前記発生状況を、対応するアーチファクトの種類を区別可能に表示する表示手段とを備える。
本発明の第2の態様による画像診断装置は、被検体の撮像のために設定された撮像条件に基づいて、前記撮像により得られる画像におけるアーチファクトの発生状況を予測する予測手段と、予測された前記発生状況を、発生場所が前記画像における所定領域内であるか否かを区別可能に表示する表示手段とを備える。
本発明の第3の態様による画像診断装置は、被検体の撮像のために設定された撮像条件に基づいて、前記撮像により得られる画像における複数種類のアーチファクトのそれぞれの発生状況を予測する予測手段と、予測された前記発生状況に基づいて対応するアーチファクトを軽減するための処置を行う手段とを備える。
本発明によれば、医用画像の撮像条件の設定を適切に行うことを可能とするように操作者を支援可能となる。
以下、図面を参照して本発明の画像診断装置の実施形態としての磁気共鳴撮像装置(MRI装置)について説明する。
図1は本実施形態に係るMRI装置100の構成を示す図である。このMRI装置100は、静磁場磁石ユニット1、傾斜磁場コイル2、傾斜磁場電源3、寝台4、寝台制御部5、送信用RFコイル6、送信部7、受信用RFコイル8、受信部9および計算機システム10を具備する。
静磁場磁石ユニット1は、中空の円筒形をなし、内部の空間に一様な静磁場を発生する。この静磁場磁石ユニット1は、静磁場磁石11と補正コイル12とを含む。静磁場磁石11は、例えば永久磁石または超伝導磁石等が使用される。補正コイル12は、複数のコイルが組み合わされている。補正コイル12は、静磁場磁石11が発生する静磁場の均一性を補正するための補正磁場を発生する。
傾斜磁場コイル2は、中空の円筒形をなし、静磁場磁石ユニット1の内側に配置される。傾斜磁場コイル2は、互いに直交するX,Y,Zの各軸に対応する3つのコイルが組み合わされている。傾斜磁場コイル2は、上記の3つのコイルが傾斜磁場電源3から個別に電流供給を受けて、磁場強度がX,Y,Zの各軸に沿って変化する傾斜磁場を発生する。なお、Z軸方向は、例えば静磁場と同方向とする。X,Y,Z各軸の傾斜磁場は、例えば、スライス選択用傾斜磁場Gs、位相エンコード用傾斜磁場Geおよびリードアウト用傾斜磁場Grのそれぞれとして任意に使用される。スライス選択用傾斜磁場Gsは、任意に撮影断面を決めるために利用される。位相エンコード用傾斜磁場Geは、空間的位置に応じて磁気共鳴信号の位相を変化させるために利用される。リードアウト用傾斜磁場Grは、空間的位置に応じて磁気共鳴信号の周波数を変化させるために利用される。
被検体200は、寝台4が有する天板41に載置された状態で傾斜磁場コイル2の空洞(撮影口)内に挿入される。天板41は寝台制御部5により駆動され、その長手方向および上下方向に移動する。通常、この長手方向が静磁場磁石ユニット1の中心軸と平行になるように寝台4が設置される。
送信用RFコイル6は、傾斜磁場コイル2の内側に配置される。送信用RFコイル6は、送信部7から高周波パルスの供給を受けて、高周波磁場を発生する。
送信部7は、ラーモア周波数に対応する高周波パルスを送信用RFコイル6に送信する。
受信用RFコイル8は、傾斜磁場コイル2の内側に配置される。受信用RFコイル8は、上記の高周波磁場の影響により被検体から放射される磁気共鳴信号を受信する。受信用RFコイル8からの出力信号は、受信部9に入力される。
受信部9は、受信用RFコイル8からの出力信号に基づいて磁気共鳴信号データを生成する。
計算機システム10は、インタフェース部10a、データ収集部10b、再構成部10c、記憶部10d、表示部10e、入力部10fおよび主制御部10gを有している。
インタフェース部10aには、傾斜磁場電源3、寝台制御部5、送信部7、受信用RFコイル8および受信部9等が接続される。インタフェース部10aは、これらの接続された各部と計算機システム10との間で授受される信号の入出力を行う。
データ収集部10bは、受信部9から出力されるデジタル信号をインタフェース部10aを介して収集する。データ収集部10bは、収集したデジタル信号、すなわち磁気共鳴信号データを、記憶部10dに格納する。データ収集部10bは、静磁場の補正量を算出するためのデータを収集するべきときには、主制御部10gの制御の下に、ROIの内側に関する磁気共鳴信号データを収集する。かくして、データ収集部10bは、主制御部10gとともに収集手段を構成する。
再構成部10cは、記憶部10dに記憶された磁気共鳴信号データに対して、後処理、すなわちフーリエ変換等の再構成を実行し、被検体200内の所望核スピンのスペクトラムデータあるいは画像データを求める。
記憶部10dは、磁気共鳴信号データと、スペクトラムデータあるいは画像データとを、患者毎に記憶する。
表示部10eは、スペクトラムデータあるいは画像データ等の各種の情報を主制御部10gの制御の下に表示する。表示部10eとしては、液晶表示器などの表示デバイスを利用可能である。
入力部10fは、オペレータからの各種指令や情報入力を受け付ける。入力部10fとしては、マウスやトラックボールなどのポインティングデバイス、モード切替スイッチ等の選択デバイス、あるいはキーボード等の入力デバイスを適宜に備える。
主制御部10gは、図示していないCPUやメモリ等を有しており、MRI装置100の上記の各部を総括的に制御する。また主制御部10gは、MRI装置100における周知の動作を制御する機能に加えて、この実施形態に特有の次のような機能を備える。上記の機能の1つは、被検体200の撮像のために設定された撮像条件に基づいて、その撮像条件での撮像により得られる画像における複数種類のアーチファクトのそれぞれの発生状況を予測する。上記の機能の1つは、上記の予測した発生状況を、対応するアーチファクトの種類と発生場所が画像における所定領域内であるか否かとを区別可能に表す予測画像を表示部10eに表示させる。さらに上記の機能のもう1つは、上記の予測画像に発生状況が表示されたアーチファクトの1つが操作者により選択されたことに応じて、当該アーチファクトを軽減する方法を操作者に案内するための案内画像を表示部10eに表示させる。
次に以上のように構成されたMRI装置100の動作について説明する。
図2は被検体200についての医用画像を撮像する際の主制御部10gの処理手順を示すフローチャートである。
ステップSa1において主制御部10gは、傾斜磁場電源3、寝台制御部5、送信部7、受信部9、データ収集部10bおよび再構成部10cなどの撮像に関係する各部を動作させ、パイロット撮像を行う。このパイロット撮像は、例えば被検体200の全体を含む領域などのように、医用画像の撮像を行う本撮像領域を含み、かつ本撮像領域よりも大きな領域を対象として行う。主制御部10gは、このパイロット撮像により得られるパイロット画像を記憶部10dに記憶させておく。
ステップSa2において主制御部10gは、入力部10fを用いた操作者による指示に基づいて本撮像のための撮像条件を設定する。
ステップSa3乃至ステップSa6の処理ループにおいて主制御部10gは、変数Nを1から予測対象数まで1つづつ増加させながら、ステップSa4およびステップSa5の処理を繰り返す。なお予測対象数とは、発生状況の予測を行う対象となるアーチファクトの種類の数である。
ステップSa4において主制御部10gは、N番目のアーチファクトの発生状況を、ステップSa2で設定した撮像条件に基づいて予測する。各種のアーチファクトの発生状況は、例えば次のようにして予測することができる。
折り返しアーチファクトは、FOV(field of view)外の信号がFOV内に折り返してくるもので、パイロット撮像において収集された情報に基づいてFOVと被検体の画像とからアーチファクトの発生状況を計算することができる。
呼吸による体動アーチファクトは、高速スキャンによる何枚かの画像を得て、その変位量と位相エンコードの方向とによりアーチファクトを計算することができる。
パラレルイメージングによるアーチファクトは、パラレルイメージング係数(倍速)や、受信コイルの感度分布等の条件から、ジオメトリファクタを計算することによりアーチファクトを計算することができる。
ステップSa5において主制御部10gは、ステップSa4で予測した発生状況に基づいて、N番目のアーチファクトを被検体内アーチファクトまたは被検体外アーチファクトに分類する。ここで主制御部10gは、医用画像において被検体が描出される領域の内側に生じるアーチファクトを被検体内アーチファクトとし、当該領域の外側に生じるアーチファクトを被検体外アーチファクトとする。N番目のアーチファクトが、上記領域の内外のそれぞれに生じる場合には、主制御部10gはそれぞれを別々に被検体内アーチファクトまたは被検体外アーチファクトに分類する。なお被検体が描出される領域は、例えばパイロット撮像の際に収集された信号強度の差(信号強度の分布)から求めることができる。
かくして、ステップSa3乃至ステップSa6の処理ループが完了したとき、予測対象となっている全ての種類のアーチファクトについての発生状況がそれぞれ予測され、かつ各アーチファクトが被検体内アーチファクトまたは被検体外アーチファクトに分類される。なお、予測対象とするアーチファクトの種類は、MRI装置100で発生し得る全てのアーチファクトとしても良いし、そのようなアーチファクトのうちの一部のみとしても良い、MRI装置100で発生し得るアーチファクトのうちで操作者により予測対象として選択されたアーチファクトとしても良い。
ステップSa7において主制御部10gは、アーチファクト分布画像を生成する。このアーチファクト分布画像は、本撮像領域のどの位置にどの種類のアーチファクトが生じるかを表す。アーチファクト分布画像は、アーチファクトの種類毎に表示色を異ならせるなどして、生じるアーチファクトの種類を区別可能とする。またアーチファクト分布画像は、被検体内アーチファクトと被検体外アーチファクトとでも表示形態を異ならせるなどして、それらを区別可能とする。主制御部10gは、このアーチファクト分布画像を記憶部10dに記憶させておく。
ステップSa8において主制御部10gは、撮像前表示がONに設定されているか否かを確認する。この設定は、アーチファクト発生状況を本撮像前に表示するか否かの設定であり、入力部10fを用いた操作者による指示に応じて主制御部10gが図2に示すのとは別の処理によりON/OFF設定しておく。
撮像前表示がONに設定されているならば、主制御部10gはステップSa8からステップSa9へ進む。ステップSa9において主制御部10gは、ステップSa7にて生成したアーチファクト分布画像をステップSa1にて得られたパイロット画像に合成した画像を表示部10eに表示させる。
図3はアーチファクト分布画像をパイロット画像に合成した画像の一例を示す図である。
図3における符号21は、パイロット画像にて描出された被検体200を示す。符号22および23は、アーチファクト分布画像に表されたアーチファクトの発生状況を示す画像を示す。画像22に対応するアーチファクトと画像23に対応するアーチファクトとは、互いに異なる種類であり、画像22および画像23はそれぞれの種類に応じた互いに異なる色で表される。また、画像22に対応するアーチファクトは被検体内アーチファクトに、画像23に対応するアーチファクトは被検体外アーチファクトにそれぞれ分類されており、画像22および画像23はそれぞれに応じた互いに異なる表示形態で表される。
次にステップSa10において主制御部10gは、操作者による指示がなされるのを待ち受ける。そして、操作者が、例えば図3に示すようにポインタ24を位置合わせするなどしていずれかのアーチファクトを選択した上で案内を指示する操作を入力部10fにて行うと、これに応じて主制御部10gはステップSa10からステップSa11へ進む。そしてステップSa11において主制御部10gは、上記のように選択されたアーチファクトの軽減方法を表す案内画像を表示部10eに表示させる。案内画像は例えば、「折り返しアーチファクトです。折り返し防止機能の使用、エンコードチェンジ、サチュレーションパルスの印加、あるいは受信コイルのエレメント選択などにより低減できる可能性があります。」、「パラレルイメージングによるアーチファクトです、パラレルイメージング係数(倍速)の低下、折り返し防止機能の使用、エンコードチェンジ、サチュレーションパルスの印加、受信コイルのエレメント選択などにより低減できる可能性が有ります。」といった文字メッセージを表す画像とすることができる。
なお、受信コイルのエレメント選択が有効なアーチファクトに関しては、受信コイルのエレメント選択の助けとなるように、各チャンネルやコイル毎の信号を使用者に分かるように例えば色分けにより表した例えば図4に示すような画像をさらに表示すると有用である。
ステップSa11を終えたら主制御部10gは、ステップSa10に戻る。
操作者が撮像条件の変更を指示する操作を入力部10fにて行うと、これに応じて主制御部10gはステップSa10からステップSa2に戻る。
一方、操作者が撮像を指示する操作を入力部10fにて行うと、これに応じて主制御部10gはステップSa10からステップSa12へ進む。なお、撮像前表示がOFFに設定されていたならば、主制御部10gはステップSa8からステップSa12へ進む。ステップSa12において主制御部10gは、傾斜磁場電源3、寝台制御部5、送信部7、受信部9、データ収集部10bおよび再構成部10cなどの撮像に関係する各部を動作させ、その時点で設定されていた撮像条件での本撮像を行う。主制御部10gは、この本撮像により得られる医用画像を記憶部10dに記憶させておく。
ステップSa13において主制御部10gは、撮像後表示がONに設定されているか否かを確認する。この設定は、アーチファクト発生状況を本撮像後に表示するか否かの設定であり、入力部10fを用いた操作者による指示に応じて主制御部10gが図2に示すのとは別の処理によりON/OFF設定しておく。
撮像後表示がONに設定されているならば、主制御部10gはステップSa13からステップSa14へ進む。ステップSa14において主制御部10gは、ステップSa7にて生成したアーチファクト分布画像をステップSa12にて得られた医用画像に合成した画像を表示部10eに表示させる。
次にステップSa15において主制御部10gは、操作者による指示がなされるのを待ち受ける。そして、操作者が、例えばポインタ24を位置合わせするなどしていずれかのアーチファクトを選択した上で案内を指示する操作を入力部10fにて行うと、これに応じて主制御部10gはステップSa15からステップSa16へ進む。そしてステップSa16において主制御部10gは、上記のように選択されたアーチファクトの軽減方法を表す案内画像を表示部10eに表示させる。この処理の詳細は、ステップSa11と同様で良い。
ステップSa16を終えたら主制御部10gは、ステップSa15に戻る。
操作者が撮像条件の変更を指示する操作を入力部10fにて行うと、これに応じて主制御部10gはステップSa15からステップSa2に戻る。
一方、操作者が終了を指示する操作を入力部10fにて行うと、これに応じて主制御部10gは図2に示す処理を終了する。
以上のように本実施形態によれば、操作者は撮像前表示をONに設定しておけば、アーチファクトの発生状況を本撮像の実施前に認識することができる。これにより、発生するアーチファクトが医用診断に影響するものであるか否かを操作者が本撮像前に的確に認識することができ、必要ならば本撮像の撮像条件を事前に変更することができる。そしてこのように撮像条件を適切に設定することにより、本撮像を繰り返し行うことを防ぎ、被検者の拘束時間の短縮と、検査スループットの向上とを図ることができる。
また、撮像後表示をONに設定しておけば、実際に医用画像に発生したアーチファクトが医用診断に影響するものであるか否かを操作者が確認することができる。そして必要ならば、本撮像の撮像条件を適切に設定し直した上で、本撮像をやり直すことができる。また医師がアーチファクトの発生状況を本撮像により得られた医用画像上にて認識することができる。これにより、医師はアーチファクトの影響を考慮した画像診断を行うことができ、アーチファクトに起因した誤診を防ぐことができる。
そして本実施形態によれば、操作者や医師は、複数種類のアーチファクトのいずれがどのように発生するかを認識することが可能であるので、そのアーチファクトの低減方法を判断し易い。また、医用診断に影響の小さなアーチファクトを容認し、影響の大きなアーチファクトのみの低減を図るように撮像条件の変更を行ったり、影響の大きなアーチファクトのみに注意して医用診断を行うなどして作業の効率化を図ることができる。
また本実施形態によれば、操作者や医師は、被検体内アーチファクトと被検体外アーチファクトとを容易に区別することができる。従って、被検体外アーチファクトを容認し、被検体内アーチファクトのみの低減を図るように撮像条件の変更を行ったり、被検体内アーチファクトのみに注意して医用診断を行うなどして作業の効率化を図ることができる。
また本実施形態によれば、選択されたアーチファクトの低減方法を表示するので、熟練度が不足した操作者であっても適切な撮像条件の設定を容易に行うことが可能である。
また本実施形態によれば、撮像条件が変更された場合には、その変更後の撮像条件に基づいてアーチファクトの発生状況の予測をやり直すので、変更後の撮像条件下でのアーチファクトの発生状況を操作者や医師に適切に認識させることができる。
また本実施形態によれば、受信コイルのエレメント選択が有効なアーチファクトに関しては、図4に示すような画像を表示するので、適切なエレメント選択を容易に行うことが可能である。
この実施形態は、次のような種々の変形実施が可能である。
アーチファクト分布画像は、パイロット画像や医用画像に合成せずに、単独で、あるいはパイロット画像や医用画像以外の画像に合成して表示しても良い。
アーチファクト分布画像は、本撮像領域のどの位置にどの種類のアーチファクトが生じるかと、発生するアーチファクトが被検体内アーチファクトと被検体外アーチファクトとのいずれであるかとのいずれか一方のみを表す画像としても良い。
被検体外アーチファクトについては、アーチファクト画像に表さないようにしても良い。
被検体内アーチファクトと被検体外アーチファクトとの区別に代えて、操作者により指定された関心領域内に生じるアーチファクトと当該関心領域の外に生じるアーチファクトとに区別しても良い。
アーチファクトを軽減する方法の提示は、例えば音声メッセージの出力などのように表示以外により行っても良い。
本発明の画像診断装置は、X線CT装置や超音波診断装置などのMRI装置以外のモダリティにも適用が可能である。
ステップSa4にて予測したアーチファクトの発生状況に応じて、アーチファクトを低減するための処置を自動的に行う手段を備えても良い。この手段は、例えば主制御部10gの一機能として実現することができる。また上記の処置は、スキャン条件の自動変更や、受信コイルのエレメントの選択変更などが考えられる。
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
本発明の一実施形態に係るMRI装置100の構成を示す図。 医用画像を撮像する際の図1中の主制御部10gの処理手順を示すフローチャート。 アーチファクト分布画像をパイロット画像に合成した画像の一例を示す図。 各チャンネルやコイル毎の信号を使用者に分かるように色分けにより表した画像の一例を示す図。
符号の説明
1…静磁場磁石ユニット、2…傾斜磁場コイル、3…傾斜磁場電源、4…寝台、5…寝台制御部、6…送信用RFコイル、7…送信部、8…受信用RFコイル、9…受信部、10…計算機システム、10a…インタフェース部、10b…データ収集部、10c…再構成部、10d…記憶部、10e…表示部、10f…入力部、10g…主制御部、100…磁気共鳴撮像装置(MRI装置)、200…被検体。

Claims (12)

  1. 被検体の撮像のために設定された撮像条件に基づいて、前記撮像により得られる画像における複数種類のアーチファクトのそれぞれの発生状況を予測する予測手段と、
    予測された前記発生状況を、対応するアーチファクトの種類を区別可能に表示する表示手段とを具備したことを特徴とする画像診断装置。
  2. 前記表示手段により前記発生状況が表示されたアーチファクトの1つが操作者により選択されたことに応じて、当該アーチファクトを軽減する方法を前記操作者に提示する手段をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の画像診断装置。
  3. 被検体の撮像のために設定された撮像条件に基づいて、前記撮像により得られる画像におけるアーチファクトの発生状況を予測する予測手段と、
    予測された前記発生状況を、発生場所が前記画像における所定領域内であるか否かを区別可能に表示する表示手段とを具備したことを特徴とする画像診断装置。
  4. 前記所定領域内で発生するアーチファクトを軽減する方法を操作者に提示する手段をさらに備えることを特徴とする請求項3に記載の画像診断装置。
  5. 前記表示手段は、前記画像中で前記被検体が描出される領域を前記所定領域とすることを特徴とする請求項4に記載の画像診断装置。
  6. 前記表示手段は、操作者により前記画像中に指定された領域を前記所定領域とすることを特徴とする請求項4に記載の画像診断装置。
  7. 前記表示手段は、前記アーチファクトの発生状況の表示を前記撮像の後に行うことを特徴とする請求項1または請求項4に記載の画像診断装置。
  8. 前記表示手段は、前記撮像により得られる画像に前記アーチファクトの発生状況を表す画像を合成して表示することで前記アーチファクトの発生状況を表示することを特徴とする請求項7に記載の画像診断装置。
  9. 前記表示手段は、前記アーチファクトの発生状況の表示を前記撮像の前に行うことを特徴とする請求項1または請求項4に記載の画像診断装置。
  10. 前記表示手段は、前記撮像に先立って行われる予備撮像により得られる画像に前記アーチファクトの発生状況を表す画像を合成して表示することで前記アーチファクトの発生状況を表示することを特徴とする請求項9に記載の画像診断装置。
  11. 静磁場を発生する手段と、
    前記静磁場の中に配置された前記被検体に高周波磁場および勾配磁場を印加する手段と、
    前記被検体からの磁気共鳴信号を収集する手段と、
    収集された前記磁気共鳴信号に基づいて前記被検体の画像を再構成する手段とをさらに具備したことを特徴とする請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の画像診断装置。
  12. 被検体の撮像のために設定された撮像条件に基づいて、前記撮像により得られる画像における複数種類のアーチファクトのそれぞれの発生状況を予測する予測手段と、
    予測された前記発生状況に基づいて対応するアーチファクトを軽減するための処置を行う手段とを具備したことを特徴とする画像診断装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011115561A (ja) * 2009-11-05 2011-06-16 Toshiba Corp 磁気共鳴イメージング装置
JP2018533410A (ja) * 2015-11-13 2018-11-15 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. ユーザインターフェースを有する磁気共鳴検査システム

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