JP4651236B2 - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気共鳴イメージング装置（以下「MRI装置」という）用の静磁場発生装置に係り、特に、被検体を設置するための開口部の寸法を拡げることのできるMRI装置用静磁場発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
MRI装置は、磁場中に置かれた被検体の核磁気共鳴（以下、NMRという）現象から得られる信号を計測し演算処理することにより、被検体中の核スピンの密度分布、緩和時間分布等を断層像として画像表示するものであり、人体の各種の診断等に使用されている。
【０００３】
このNMR現象を用いて被検体を撮像するためには、空間的、時間的に一様な強度と方向を持った静磁場が必要である。具体的には、直径３００〜５００mm程度の空間に、０.０４〜２テスラ（T）程度の強度と数１０ppm程度以下の均一度を持った静磁場が要求される。静磁場を発生させるための静磁場発生装置は、永久磁石を用いたもの、超電導コイルを用いたもの、常伝導コイルを用いたものの３種類に大別できるが、超伝導コイル方式はきわめて安定した高磁場が得られることから近年MRI装置用の静磁場発生装置として実用化が進んでいる。
【０００４】
この超伝導コイルを用いたMRI装置用の静磁場発生装置において、磁場の発生効率を高くする、漏洩磁場を小さくする目的で、特開平２−２６１４２６号等の静磁場発生装置が提案されている。これは、超電導コイルを強磁性体からなるヨークの周囲に巻きつけるように配置するものであり、この構成により、被検体の体軸に垂直な静磁場の発生効率を向上させるとともに外部への漏洩磁場を減少させられる。
【０００５】
また、特表平２−５０１２７１公報に開示されているように、超電導コイルが発生する磁束の通路にヨークを、又計測空間に対向した面上にポールピースを配置すれば、磁場均一度を向上させられる。
【０００６】
更に、特開平７−２０４１７４公報では、比較的軽量な均一な静磁場発生装置を提供することを目的として、強磁性体から成るポールピースの辺縁部を中央部より厚く形成する方法が提案されていた。そして、磁場均一度を向上するためにポールピースを用いるMRI装置では、被検体を収容する空間を広く確保するために、RFコイルや傾斜磁場コイルをポールピースの凹部へ収納することが行われている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記したポールピースの凹部へRFコイルや傾斜磁場コイルを収納する従来技術においては、RFコイルや傾斜磁場コイルのケーブルおよびRFコイルや傾斜磁場コイルを冷却するための冷却器の冷却管が、ポールピース突起部を乗り越えて、通されていた。そして、その上にカバーを設けているため、開口部（被検者収容部）が狭くなるという問題点があった。（例として断面図を、永久磁石方式の場合を図９に、超電導磁石方式の場合を図１０に示す。）
【０００８】
本発明の目的は、MRI装置において、ポールピース突起部に切り欠きを設け、そこにRFコイルのケーブルや傾斜磁場コイルのケーブル更にはこれらのコイルの冷却用配管を通すことによって、開口部の寸法の大きなMRI装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、被検体が置かれる測定空間内に静磁場を発生するように配置された一対の静磁場発生源と、前記測定空間に高周波磁場および傾斜磁場の各磁場を所定のパルスシーケンスに従って印加するRFコイルおよび傾斜磁場コイルとを備えた磁気共鳴イメージング装置において、前記静磁場発生源は、辺縁部が他の部分よりも磁場方向について大きい厚さを有する強磁性体から成るポールピースを備え、前記ポールピースの辺縁部に切り欠きを設け、この切り欠き部の内部に前記ポールピースの凹部に収納されたRFコイル及び傾斜磁場コイルのケーブルを挿通させたことを特徴としている。
【００１０】
また、前記一対の静磁場発生源は強磁性体から成る柱状のヨークによって対向支持され、前記ポールピースの辺縁部に設けられた切り欠きが前記ヨークに近接した位置に形成されていることを特徴としている。
また、前記切り欠きが複数個であることを特徴としている。
また、前記切り欠きの深さが切り欠きの幅より大きいことを特徴としている。
また、前記ポールピースにカバーが設けられていて、前記切り欠きに相対して、カバーのポールピース側に切り欠きが設けられていることを特徴としている。
また、前記ポールピースに設けられたカバーは、強磁性体より成っていることを特徴としている。
【００１１】
また、被検体が置かれる測定空間内に静磁場を発生するように配置された一対の静磁場発生源と、前記測定空間に高周波磁場および傾斜磁場の各磁場を所定のパルスシーケンスに従って印加するRFコイルおよび傾斜磁場コイルとを備えた磁気共鳴イメージング装置において、前記静磁場発生源は、径方向がいくつかに分割された強磁性体から成るポールピースを備え、前記分割されたポールピースの間に渦電流抑制材が挟まれ、前記渦電流抑制材を挟む部分に、前記渦電流抑制材の代わりに収納されたRFコイルおよび傾斜磁場コイルのケーブルを挿通させたことを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第一の実施形態を図面により詳細に説明する。ただし、本実施形態では、静磁場発生源として超電導コイルを用いる場合について説明する。図１（a）は、本発明の第一の実施形態におけるMRI装置のガントリー部全体図、図１（b）はポールピース突起部の切り欠きの拡大図である。図１（a）において、１は上下の磁石を支持するヨークとこれらを連結・支持する１本のヨークより成る磁気回路、２は測定空間に高周波磁場および傾斜磁場を発生するRFコイルおよび傾斜磁場コイル、３は測定空間の磁場均一度を高めるためのポールピース、４はポールピース３の周縁に形成されたポールピース突起部、５は超電導コイルである。図１（b）において、６はポールピース突起部の切り欠き、７はRFコイルおよび傾斜磁場コイルより引き出されたケーブル、およびそれらの冷却構造部から引き出された冷却用配管類である。
【００１３】
本実施形態によれば、ケーブル、冷却管類４を切り欠き３に収納したので、ポールピースカバーの高さを低くすることができ、開口寸法を広げることができる。また、この切り欠き３を磁気回路のリターンパスをなすヨーク柱の近傍に設けたので、磁場の均一度への影響を最小限にすることができる。なお、図２は、図１におけるポールピース突起部の切り欠きの断面図であり、８はポールピースカバーである。
【００１４】
次に、本発明の第二の実施形態を図面により説明する。ただし、本実施形態では、２本のヨークを用いる場合について、説明する。図３は、本発明の第二の実施形態におけるMRI装置のガントリー部全体図である。ただし、図３においては、図１におけるRFコイルおよび傾斜磁場コイル、冷却用配管、ポールピース、超電導コイルは図を簡単にするために省略した。第二の実施形態では２本のヨークを用いているので、切り欠き３はそれに応じて２箇所ヨークに近い箇所に設けている。この場合、切り欠きが１箇所のみの場合と比較し、各々の切り欠き６は１箇所の場合より小さくて良いので、磁場の均一度への影響を小さくできる。
【００１５】
次に、本発明の第三の実施形態を図面により説明する。図４は、本発明の第三の実施形態におけるポールピース突起部の概観図である。本実施形態では、切り欠き６を３箇所設けたので、上記第２の実施形態よりも更に磁場の均一度への影響を小さくすることができる。
【００１６】
次に、本発明の第四の実施形態を図面により詳細に説明する。図５は、本発明の第四の実施形態におけるポールピース突起部の概観図である。本実施形態では、切り欠き６の幅よりも深さを長くし、ケーブル、冷却用配管類を縦に並べて配置したので、１つの切り欠きの面積を小さくできる。このことによって磁場の均一度への影響を更に小さくすることができる。
【００１７】
次に、本発明の第五の実施形態を図面により説明する。図６は、本発明の第五の実施形態におけるポールピース突起部の切り欠きの断面図である。図６において、８は切り欠きを有するポールピースカバー、９はポールピースカバーの切り欠きである。ここに、ポールピースカバー８はポールピース３と同じ材質を用いている。本実施形態では、ポールピースカバーに切り欠きを設けることによりポールピース突起部への切り欠きの深さを浅くできたので、磁場の均一度への影響を小さくすることができる。
【００１８】
次に、本発明の第六の実施形態を図面により説明する。図７は、本発明の第六の実施形態におけるポールピース突起部の概観図である。図７において、４aは複数個に分割されたポールピース突起部、７は縦に配置したケーブル、冷却管類、１０は渦電流抑制材である。本実施形態は、組立作業性の向上と、傾斜磁場コイルを駆動したときにポールピースに発生する渦電流を抑制するために、ポールピースを数個に分割したものである。この場合、分割した空隙に渦電流抑制材１０を挟み込むが、この空隙の一つ又は複数にケーブル、冷却用配管類を縦に並べれば、それらが渦電流抑制材の機能を発揮するので、渦電流抑制材の数を減らすことができる。
【００１９】
次に、本発明の第七の実施形態を図面により説明する。図８は、本発明の第七の実施形態におけるポールピース突起部の概観図である。図８において、１１は磁性体の蓋である。本実施形態のようにポールピースカバーの代わりに磁性体の蓋を設け、その蓋の上面をポールピース突起部の面と同一にすることによって、ポールピースの切り欠きによる磁場均一度への影響を補うことができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ポールピース突起部に切り欠きを設け、そこにのRFコイルや傾斜磁場コイルのケーブル、及びコイルの冷却用配管等を通したので、開口部の寸法を大きくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態におけるMRI装置のガントリー部全体図、及びポールピース突起部の切り欠きの拡大図。
【図２】図１におけるポールピース突起部の切り欠きの断面図。
【図３】本発明の第二の実施形態におけるMRI装置のガントリー部全体図。
【図４】本発明の第三の実施形態におけるポールピース突起部の斜視図。
【図５】本発明の第四の実施形態におけるポールピース突起部の斜視図。
【図６】本発明の第五の実施形態におけるポールピース突起部の切り欠きの断面図。
【図７】本発明の第六の実施形態におけるポールピース突起部の斜視図。
【図８】本発明の第七の実施形態におけるポールピース突起部の斜視図。
【図９】従来技術（永久磁石）の場合のポールピース突起部の断面図。
【図１０】従来技術（超電導磁石）の場合のポールピース突起部の断面図。
【符号の説明】
１…磁気回路
２…RFコイル及びGCコイル
３…ポールピース
４…ポールピース突起部
４a…分割したポールピース突起部
５…超電導コイル
６…ポールピース突起部の切り欠き
７…RFコイルおよび傾斜磁場コイルより引き出されたケーブル及び冷却用配管
８…ポールピースカバー
９…ポールピースカバーの切り欠き
１０…渦電流抑制材
１１…磁性体の蓋
１２…断熱材
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気共鳴イメージング装置（以下「MRI装置」という）用の静磁場発生装置に係り、特に、被検体を設置するための開口部の寸法を拡げることのできるMRI装置用静磁場発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
MRI装置は、磁場中に置かれた被検体の核磁気共鳴（以下、NMRという）現象から得られる信号を計測し演算処理することにより、被検体中の核スピンの密度分布、緩和時間分布等を断層像として画像表示するものであり、人体の各種の診断等に使用されている。
【０００３】
このNMR現象を用いて被検体を撮像するためには、空間的、時間的に一様な強度と方向を持った静磁場が必要である。具体的には、直径３００〜５００mm程度の空間に、０.０４〜２テスラ（T）程度の強度と数１０ppm程度以下の均一度を持った静磁場が要求される。静磁場を発生させるための静磁場発生装置は、永久磁石を用いたもの、超電導コイルを用いたもの、常伝導コイルを用いたものの３種類に大別できるが、超伝導コイル方式はきわめて安定した高磁場が得られることから近年MRI装置用の静磁場発生装置として実用化が進んでいる。
【０００４】
この超伝導コイルを用いたMRI装置用の静磁場発生装置において、磁場の発生効率を高くする、漏洩磁場を小さくする目的で、特開平２−２６１４２６号等の静磁場発生装置が提案されている。これは、超電導コイルを強磁性体からなるヨークの周囲に巻きつけるように配置するものであり、この構成により、被検体の体軸に垂直な静磁場の発生効率を向上させるとともに外部への漏洩磁場を減少させられる。
【０００５】
また、特表平２−５０１２７１公報に開示されているように、超電導コイルが発生する磁束の通路にヨークを、又計測空間に対向した面上にポールピースを配置すれば、磁場均一度を向上させられる。
【０００６】
更に、特開平７−２０４１７４公報では、比較的軽量な均一な静磁場発生装置を提供することを目的として、強磁性体から成るポールピースの辺縁部を中央部より厚く形成する方法が提案されていた。そして、磁場均一度を向上するためにポールピースを用いるMRI装置では、被検体を収容する空間を広く確保するために、RFコイルや傾斜磁場コイルをポールピースの凹部へ収納することが行われている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記したポールピースの凹部へRFコイルや傾斜磁場コイルを収納する従来技術においては、RFコイルや傾斜磁場コイルのケーブルおよびRFコイルや傾斜磁場コイルを冷却するための冷却器の冷却管が、ポールピース突起部を乗り越えて、通されていた。そして、その上にカバーを設けているため、開口部（被検者収容部）が狭くなるという問題点があった。（例として断面図を、永久磁石方式の場合を図９に、超電導磁石方式の場合を図１０に示す。）
【０００８】
本発明の目的は、MRI装置において、ポールピース突起部に切り欠きを設け、そこにRFコイルのケーブルや傾斜磁場コイルのケーブル更にはこれらのコイルの冷却用配管を通すことによって、開口部の寸法の大きなMRI装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、被検体が置かれる測定空間内に静磁場を発生するように配置された一対の静磁場発生源と、前記測定空間に高周波磁場および傾斜磁場の各磁場を所定のパルスシーケンスに従って印加するRFコイルおよび傾斜磁場コイルとを備えた磁気共鳴イメージング装置において、前記静磁場発生源は、辺縁部が他の部分よりも磁場方向について大きい厚さを有する強磁性体から成るポールピースを備え、前記ポールピースの辺縁部に切り欠きを設け、この切り欠き部の内部に前記ポールピースの凹部に収納されたRFコイル及び傾斜磁場コイルのケーブルを挿通させたことを特徴としている。
【００１０】
また、前記一対の静磁場発生源は強磁性体から成る柱状のヨークによって対向支持され、前記ポールピースの辺縁部に設けられた切り欠きが前記ヨークに近接した位置に形成されていることを特徴としている。
また、前記切り欠きが複数個であることを特徴としている。
また、前記切り欠きの深さが切り欠きの幅より大きいことを特徴としている。
また、前記ポールピースにカバーが設けられていて、前記切り欠きに相対して、カバーのポールピース側に切り欠きが設けられていることを特徴としている。
また、前記ポールピースに設けられたカバーは、強磁性体より成っていることを特徴としている。
【００１１】
また、被検体が置かれる測定空間内に静磁場を発生するように配置された一対の静磁場発生源と、前記測定空間に高周波磁場および傾斜磁場の各磁場を所定のパルスシーケンスに従って印加するRFコイルおよび傾斜磁場コイルとを備えた磁気共鳴イメージング装置において、前記静磁場発生源は、径方向がいくつかに分割された強磁性体から成るポールピースを備え、前記分割されたポールピースの間に渦電流抑制材が挟まれ、前記渦電流抑制材を挟む部分に、前記渦電流抑制材の代わりに収納されたRFコイルおよび傾斜磁場コイルのケーブルを挿通させたことを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第一の実施形態を図面により詳細に説明する。ただし、本実施形態では、静磁場発生源として超電導コイルを用いる場合について説明する。図１（a）は、本発明の第一の実施形態におけるMRI装置のガントリー部全体図、図１（b）はポールピース突起部の切り欠きの拡大図である。図１（a）において、１は上下の磁石を支持するヨークとこれらを連結・支持する１本のヨークより成る磁気回路、２は測定空間に高周波磁場および傾斜磁場を発生するRFコイルおよび傾斜磁場コイル、３は測定空間の磁場均一度を高めるためのポールピース、４はポールピース３の周縁に形成されたポールピース突起部、５は超電導コイルである。図１（b）において、６はポールピース突起部の切り欠き、７はRFコイルおよび傾斜磁場コイルより引き出されたケーブル、およびそれらの冷却構造部から引き出された冷却用配管類である。
【００１３】
本実施形態によれば、ケーブル、冷却管類４を切り欠き３に収納したので、ポールピースカバーの高さを低くすることができ、開口寸法を広げることができる。また、この切り欠き３を磁気回路のリターンパスをなすヨーク柱の近傍に設けたので、磁場の均一度への影響を最小限にすることができる。なお、図２は、図１におけるポールピース突起部の切り欠きの断面図であり、８はポールピースカバーである。
【００１４】
次に、本発明の第二の実施形態を図面により説明する。ただし、本実施形態では、２本のヨークを用いる場合について、説明する。図３は、本発明の第二の実施形態におけるMRI装置のガントリー部全体図である。ただし、図３においては、図１におけるRFコイルおよび傾斜磁場コイル、冷却用配管、ポールピース、超電導コイルは図を簡単にするために省略した。第二の実施形態では２本のヨークを用いているので、切り欠き３はそれに応じて２箇所ヨークに近い箇所に設けている。この場合、切り欠きが１箇所のみの場合と比較し、各々の切り欠き６は１箇所の場合より小さくて良いので、磁場の均一度への影響を小さくできる。
【００１５】
次に、本発明の第三の実施形態を図面により説明する。図４は、本発明の第三の実施形態におけるポールピース突起部の概観図である。本実施形態では、切り欠き６を３箇所設けたので、上記第２の実施形態よりも更に磁場の均一度への影響を小さくすることができる。
【００１６】
次に、本発明の第四の実施形態を図面により詳細に説明する。図５は、本発明の第四の実施形態におけるポールピース突起部の概観図である。本実施形態では、切り欠き６の幅よりも深さを長くし、ケーブル、冷却用配管類を縦に並べて配置したので、１つの切り欠きの面積を小さくできる。このことによって磁場の均一度への影響を更に小さくすることができる。
【００１７】
次に、本発明の第五の実施形態を図面により説明する。図６は、本発明の第五の実施形態におけるポールピース突起部の切り欠きの断面図である。図６において、８は切り欠きを有するポールピースカバー、９はポールピースカバーの切り欠きである。ここに、ポールピースカバー８はポールピース３と同じ材質を用いている。本実施形態では、ポールピースカバーに切り欠きを設けることによりポールピース突起部への切り欠きの深さを浅くできたので、磁場の均一度への影響を小さくすることができる。
【００１８】
次に、本発明の第六の実施形態を図面により説明する。図７は、本発明の第六の実施形態におけるポールピース突起部の概観図である。図７において、４aは複数個に分割されたポールピース突起部、７は縦に配置したケーブル、冷却管類、１０は渦電流抑制材である。本実施形態は、組立作業性の向上と、傾斜磁場コイルを駆動したときにポールピースに発生する渦電流を抑制するために、ポールピースを数個に分割したものである。この場合、分割した空隙に渦電流抑制材１０を挟み込むが、この空隙の一つ又は複数にケーブル、冷却用配管類を縦に並べれば、それらが渦電流抑制材の機能を発揮するので、渦電流抑制材の数を減らすことができる。
【００１９】
次に、本発明の第七の実施形態を図面により説明する。図８は、本発明の第七の実施形態におけるポールピース突起部の概観図である。図８において、１１は磁性体の蓋である。本実施形態のようにポールピースカバーの代わりに磁性体の蓋を設け、その蓋の上面をポールピース突起部の面と同一にすることによって、ポールピースの切り欠きによる磁場均一度への影響を補うことができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ポールピース突起部に切り欠きを設け、そこにのRFコイルや傾斜磁場コイルのケーブル、及びコイルの冷却用配管等を通したので、開口部の寸法を大きくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態におけるMRI装置のガントリー部全体図、及びポールピース突起部の切り欠きの拡大図。
【図２】図１におけるポールピース突起部の切り欠きの断面図。
【図３】本発明の第二の実施形態におけるMRI装置のガントリー部全体図。
【図４】本発明の第三の実施形態におけるポールピース突起部の斜視図。
【図５】本発明の第四の実施形態におけるポールピース突起部の斜視図。
【図６】本発明の第五の実施形態におけるポールピース突起部の切り欠きの断面図。
【図７】本発明の第六の実施形態におけるポールピース突起部の斜視図。
【図８】本発明の第七の実施形態におけるポールピース突起部の斜視図。
【図９】従来技術（永久磁石）の場合のポールピース突起部の断面図。
【図１０】従来技術（超電導磁石）の場合のポールピース突起部の断面図。
【符号の説明】
１…磁気回路
２…RFコイル及びGCコイル
３…ポールピース
４…ポールピース突起部
４a…分割したポールピース突起部
５…超電導コイル
６…ポールピース突起部の切り欠き
７…RFコイルおよび傾斜磁場コイルより引き出されたケーブル及び冷却用配管
８…ポールピースカバー
９…ポールピースカバーの切り欠き
１０…渦電流抑制材
１１…磁性体の蓋
１２…断熱材
Claims (7)
- 被検体が置かれる測定空間内に静磁場を発生するように配置された一対の静磁場発生源と、前記測定空間に高周波磁場および傾斜磁場の各磁場を所定のパルスシーケンスに従って印加するRFコイルおよび傾斜磁場コイルとを備えた磁気共鳴イメージング装置において、前記静磁場発生源は、辺縁部が他の部分よりも磁場方向について大きい厚さを有する強磁性体から成るポールピースを備え、前記ポールピースの辺縁部に切り欠きを設け、この切り欠き部の内部に前記ポールピースの凹部に収納されたRFコイル及び傾斜磁場コイルのケーブルを挿通させたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
- 前記一対の静磁場発生源は強磁性体から成る柱状のヨークによって対向支持され、前記ポールピースの辺縁部に設けられた切り欠きが前記ヨークに近接した位置に形成されていることを特徴とする請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
- 前記切り欠きが複数個であることを特徴とする請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
- 前記切り欠きの深さが切り欠きの幅より大きいことを特徴とする請求項１〜３記載の磁気共鳴イメージング装置。
- 前記ポールピースにカバーが設けられていて、前記切り欠きに相対して、カバーのポールピース側に切り欠きが設けられていることを特徴とする請求項１〜４記載の磁気共鳴イメージング装置。
- 前記ポールピースに設けられたカバーは、強磁性体より成っていることを特徴とする請求項１〜５記載の磁気共鳴イメージング装置用静磁場発生装置。
- 被検体が置かれる測定空間内に静磁場を発生するように配置された一対の静磁場発生源と、前記測定空間に高周波磁場および傾斜磁場の各磁場を所定のパルスシーケンスに従って印加するRFコイルおよび傾斜磁場コイルとを備えた磁気共鳴イメージング装置において、前記静磁場発生源は、径方向がいくつかに分割された強磁性体から成るポールピースを備え、前記分割されたポールピースの間に渦電流抑制材が挟まれ、前記渦電流抑制材を挟む部分に、前記渦電流抑制材の代わりに収納されたRFコイルおよび傾斜磁場コイルのケーブルを挿通させたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
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| JP2001240937A Expired - Fee Related JP4651236B2 (ja) | 2001-08-08 | 2001-08-08 | 磁気共鳴イメージング装置 |
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Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
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| JPH02119844A (ja) * | 1988-10-28 | 1990-05-07 | Hitachi Medical Corp | 核磁気共鳴断層装置の磁界発生装置 |
| JPH03210235A (ja) * | 1990-01-16 | 1991-09-13 | Hitachi Medical Corp | 磁気共鳴イメージング装置 |
| JPH05285118A (ja) * | 1992-04-06 | 1993-11-02 | Hitachi Medical Corp | 磁気共鳴イメージング装置 |
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2001
- 2001-08-08 JP JP2001240937A patent/JP4651236B2/ja not_active Expired - Fee Related
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