JPH03109040A - 磁気共鳴映像法 - Google Patents

磁気共鳴映像法

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JPH03109040A
JPH03109040A JP1243420A JP24342089A JPH03109040A JP H03109040 A JPH03109040 A JP H03109040A JP 1243420 A JP1243420 A JP 1243420A JP 24342089 A JP24342089 A JP 24342089A JP H03109040 A JPH03109040 A JP H03109040A
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JP
Japan
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magnetic resonance
signal
phase encoding
magnetic field
subject
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JP1243420A
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Takenobu Sakamoto
豪信 坂本
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、NMR(核磁気共鳴)、又はESR(電子
スピン共II)等を用いて被検体のスペクトルや断層像
を構成する磁気共鳴映像法に関し、特に被検体の位相エ
ンコード方向の動きによるアーチファクト(偽像)を抑
制した磁気共鳴映像法に間するものである。
[従来の技術] 従来より、静磁場中の被検体に対し、静磁場と垂直な高
周波磁場パルス(以下、RFパルスという)と、静磁場
と平行な直交3軸(x y z >の傾斜磁場とを印加
して、被検体から誘起される磁気共鳴信号に基づく画像
データを所定数取得して、フーリエ変換により被検体の
所望の断層面を映像化する磁気共鳴映像装置は良く知ら
れている。
第5図は一般的な磁気共鳴装置を示すブロック図であり
、図において、人体などの被検体(1)は、Z軸方向の
静磁場を発生する静磁場発生装置(2)内に診察台(3
)を介して配置されている。
被検体(1)に対してRFパルスA(高周波エネルギ)
を印加し且つ被検体(1)からの磁気共鳴信号(例えば
、NMR信号)Bを受信する高周波コイル(4)は、整
合装置(5)及び送受切換装置(6〉を介して送信機(
7)及び受信機(8)に接続されている。
被検体(1)に対して直交3軸方向の傾斜磁場G*。
G、及びG、を印加する傾斜磁場コイル(9)、(11
)及び(13)は、各傾斜磁場電源(10)、(1z)
及び(14)に接続されている。ここでは、X軸傾斜磁
場を周波数エンコード用の信号読み出し磁場GK、Y軸
傾斜磁場を位相エンコード量を与える位相エンコード磁
場G、、Z軸傾斜磁場を断層面指定用のスライス磁場G
8とする。
シーケンス制御装置(15)は、診察台(3)、送信f
i(7)、受信機(8)、各傾斜磁場電源(10)、 
(12)及び(14)を含む装置全体を所定のシーケン
スで制御する。受信機(8)及びシーケンス制御装置(
15)に接続された計算機(16)は、画像構成に必要
なパラメータ等を入力するための操作卓(17)を備え
ており、画像構成用の制御データを生成すると共に、演
算処理及び磁気共鳴信号Bの処理を行う、操作卓(1)
)には断層像表示用の画像表示装置(18)が接続され
ている。
次に、第6図のパルスシーケンス図を参照しながら、第
5図の装置を用いた従来の磁気共鳴映像法について説明
する。尚、第6図のパルスシーケンスは、第5図内の計
算機(16)にプログラムの一部として予め格納されて
おり、シーケンス制御装置(15)によって実行される
。又、ここでは、スピンエコー法により磁気共鳴信号B
を受信し、磁気共鳴信号Bに基づく画像データから2次
元フーリエ変換法を用いて断層像を構成する場合を示す
まず、被検体(1)を高周波コイル(4)並びに各傾斜
磁場コイル(9)、(11)及び(13)内に挿入し、
高周波コイル(4)及びZ軸傾斜磁場コイル(13)を
駆動し、選択性の周波数を有する高周波磁場パルス(R
Fパルス)^1及びスライス磁場0.1を被検体(13
)に印加する。このRFパルス^1は、フリップ角度が
通常90°であり、90°パルスと呼ばれる。これによ
り、被検体(1)内の所望の断層面内の核スピンに高周
波エネルギが供給され、RFパルス肩の中心(ピーク)
位置からスピンの位相が乱され始める。続いて、スライ
ス方向にスピンの位相を揃えるため、反極性のスライス
磁場0.2を印加する。
スライス磁場0.2のパルス面積は、9o0パルス^1
のピーク時点からのスライス磁場G、1のパルス面積(
斜線部)と一致する。
次に、Y軸傾斜磁場コイル(11)を駆動して位相エン
コード磁場G、を印加し、断層面内のY軸方向のスピン
の位相を乱す、続いて、フリップ角度が1800のRF
パルス八へを印加すると共にスライス磁場Gs3を印加
する。
最後に、X軸傾斜磁場コイル(9)を駆動して信号読み
出し磁場G、1を印加し、直後に、0.1と反極性の信
号読み出し磁場G、2を印加しながら、磁気共鳴信号(
スピンエコー信号)Bを受信する。磁気共鳴信号Bは、
高周波コイル(4)から、送受切換装置(6)及び受信
機(8)を介して計算機(16)内に取り込まれる。
この信号収集シーケンスにおいて、各信号読み出し磁場
G、1及びG、2の斜線部で示すパルス面積が一致した
時点、即ち、90°パルス^1のピーク時刻からエコー
時間TEだけ経過した時点で、磁気共鳴信号Bはピーク
値となる。又、磁気共鳴信号Bがピークとなるタイミン
グは、信号読み出し磁場G、及びRFパルスAの印加タ
イミングに依存し、180°パルス^2は、90°パル
ス^1のピーク時刻からエコー時間THの1/2だけ経
過した時点でピークとなるように印加される。
そして、画像データは、信号読み出し磁場Gp2の印加
中に、所定数のサンプリング点により磁気共鳴信号Bを
サンプリングすることにより収集される。
以上の信号収集シーケンスは、位相エンコード磁場Gp
のパルス面積に相当する位相エンコード量を所定のピッ
チ〈破線及び矢印参照)で順次変化させながら、所定画
素数N(例えば、258)に対応する回数く信号収集回
数)だけ繰り返される。従って、最終的に構成される断
層像の画素数がNXNの場合、1回の磁気共鳴信号Bに
対するサンプリング点はN個以上であり、又、磁気共鳴
信号Bの信号収集回数はN回である。
そして、N回の信号収集シーケンスを実行した後、計X
機(16)は、磁気共鳴信号Bに基づく画像データのパ
ルス列を2次元フーリエ変換して所望のマトリックスサ
イズNXNの断層像を再構成し、画像表示装置F (1
8)に表示する。
尚、第6図の撮像シーケンスはN回の繰り返しのうちの
1回分を示し、位相エンコード磁場Gpを変化させなが
ら、且つ、90”パルスA1の印加間隔が一定の時間と
なるように繰り返される。
[発明が解決しようとする問題点コ 従来の磁気共鳴映像法は以上のように、予め設定された
所定の位相エンコード量に対して所定の順番で撮像シー
ケンスを実行して〜)るので、被検体(1)が位相エン
コード方向に動いた場合、移動部分の位相変化量が不規
則となり、再構成された画像に位相エンコード方向のア
ーチファクトが発生して正確に診断することができない
という問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、被検体が位相エンコード方向に動いても、ア
ーチファクトを抑制して高画質の断層像を再構成できる
磁気共鳴映像法を得ることを目的とする。
[問題点を解決するための手段] この発明に係る磁気共鳴映像法は、信号収集シーケンス
毎に被検体の位相エンコード方向の動きに対するモニタ
用の磁気共鳴信号を収集するための位相エンコード磁場
を印加し、モニタ用の磁気共鳴信号に基づいて、位相エ
ンコード方向の基準スペクトルを算出すると共に信号収
集シーケンス毎の投影スペクトルを算出し、基準スペク
トルと各投影スペクトルとのズレに応答して位相エンコ
ード方向の信号収集条件を変化させ、画像再構成に使用
される磁気共鳴信号の位相変化量を一定に保つようにし
たものである。
し作用] この発明においては、被検体の位相エンコード方向の動
きに合わせて、信号収集条件即ち位相エンコード量又は
収集された磁気共鳴信号を補正することにより、画像再
構成に使用される磁気共鳴信号を、一定の位相変化量に
保つか、又は、最適の位相エンコード順番に再配置して
、被検体の位相エンコード方向の動きによる影響を抑制
し、断層像のアーチファクトを抑制する。
[実施例] 以下、スピンエコー法により磁気共鳴信号Bを受信(信
号収集)し、2次元フーリエ変換法により画像構成する
場合を例にとって、この発明の一実施例を図について説
明する。尚、この発明が適用される磁気共鳴装置は第5
図に示した通りであり、シーケンス制御装置(15)又
は計算機(16)内の一部のプログラム及びメモリを入
れ換えるか、新たなプログラムを追加すればよい。
第1図はこの発明の一実施例を説明するためのパルスシ
ーケンス図、第2図はこの発明の一実施例による信号収
集順序を示すフローチャート図である。
まず、被検体(1)にスライス磁場Gslを印加すると
共に、RFパルス^1を照射して信号収集したい断層面
を指定し、続いて、RFパルス^1の中心以降の斜線部
のスライス磁場Gslの効果を打ち消すように、反極性
のスライス磁場Gs2を印加してスライス方向の位相の
乱れを補正する。
次に、被検体(1)の位相エンコード方向の動きを測定
するため、一定強度の位相エンコード磁場G、2を信号
収集用磁場として印加する。
このとき、モニタ用の磁気共鳴信号B′が出現するまで
の位相エンコード磁場の時間積分値を零にするため、位
相エンコード磁場G、2の斜線部と同一のパルス面積を
有する反極性の位相エンコード磁場Gp1を、G、2の
前に予め印加する。又、モニタ用信号収集時の位相エン
コード磁場G、2の影響を打ち消すため、位相エンコー
ド磁場GP2の非斜線部と同一のパルス面積を有する反
極性の位相エンコード磁場Gp3を、Gp2の後に印加
する。更に、モニタ用の磁気共鳴信号B′を収集するた
めの受信周波数を、信号収集シーケンスによらず、一定
のRF周波数に切換えておく。
第1回目のシーケンスで受信されたモニタ用の磁気共鳴
信号B′は、被検体(1)の位相エンコード方向の基準
信号として計算機(16)に取り込まれ、複素フーリエ
変換される。この結果、被検体(1)の位相エンコード
方向に投影される周波数スペクトル即ち基準スペクトル
が算出される(ステップS1)。
次に、画像再構成用の磁気共鳴信号(スピンエコー信号
)Bを収集するために、180°パルス^2及びスライ
ス磁場Gs3を印加する。このときのRF周波数は、9
0°パルス^1の印加時と同一の周波数に切換えられて
おり、又、1809パルス^2のピーク時間は、磁気共
鳴信号Bの受信時が所望のスピンエコー時間TEとなる
ように、90°パルスA1のピークからTE/2だけ経
過後に設定されている。
続いて、信号読み出し磁場G、に対して垂直方向のスピ
ン位置を解読するための位相エンコード磁場GPを印加
した後、断層像構成用の信号読み出し磁場GR2を印加
する。このとき、90°パルス^1のピークからスピン
エコー時間TE経過後に磁気共鳴信号Bを発生させるな
め、信号読み出し磁場0.2の斜線部と同一のパルス面
積を有する反極性の信号読み出し磁場G、1を、G、2
の前に印加する。こうして、第1回目の信号収集が行わ
れ、磁気共鳴信号Bに基づく信号データが計算機(16
)に収集される(ステップS2)。
以下、同様に、第2回目以降の信号収集シーケンスが実
行されるが、n1liill目の各信号データBの収集
前に、信号収集用の位相エンコード磁場0.1〜Gp3
が印加され、モニタ用の磁気共鳴信号B′が収集される
(ステップS3)。
続いて、計算機(16)は、各モニタ用の磁気共鳴信号
B′をフーリエ変換して、信号酸IA毎の位相エンコー
ド方向の周波数スペクトル即ち投影スペクトルを算出す
る(ステップS4)。
そして、信号収集毎の投影スペクトルと基準スペクトル
とを比較して、基準スペクトルからの周波数ズレ及びス
ペクトル幅のズレを求め、これらの変化量を打ち消すた
めに最適な位相エンコード磁場G、を、位相エンコード
データとして算出する(ステップS5)。
こうして、被検体(1)の投影スペクトルの変化分を打
ち消すように算出された位相エンコード磁場G、の強度
又は印加時間は、位相エンコードデータとしてシーケン
ス制御装置(15)に転送される(ステップS6)。
これにより、n回目の信号収集で印加される位相エンコ
ード磁場Gpのパルス面積Pnは、最適に変化する。即
ち、n回目の収集信号で得られた投影スペクトルの周波
数帯域幅をFn、第1回目の収集信号で得られた基準ス
ペクトルの幅をF、とし、被検体(1)が動かなかった
場合の位相エンコード磁場Gpのパルス面積をPOとす
れば、n回目の位相エンコード磁場Gpのパルス面積P
nは、Pn=(F+/Fn)P。
となるように、強度又は印加時間が制御される。
ここで、基準スペクトルに対するn回目の投影スペクト
ルの幅の変化量(ズレ)をΔFnとすれば、ΔFn=F
n−F である、従って、補正後の位相エンコード磁場G。
のパルス面積Pnは、 Pn=[F +/(F ++ΔFn)]P。
と表わすことができる。
又は、周波数スペクトルの幅の変化分でなく周波数の変
化分に注目し、基準となる第1回目の磁気共鳴信号B′
の周波数をflとし、n回目の投影スペクトルの基準ス
ペクトルに対する周波数ズレを符号を含めてΔfnとす
れば、n回目の受信周波数fnは。
fn=f++Δfn である、従って、位相エンコード磁場G、のパルス面積
Pnが、 P n= [f l/ (f l十Δfn)]P。
となるように、位相エンコード磁場Gpの印加強度又は
印加時間を制御する。
この操作により、n回目の投影スペクトルの周波数ズレ
Δfn及びスペクトル幅ズレに応じて、位相エンコード
磁場のパルス面WtPnがiaに制−され、受信される
磁気共鳴信号Bの位相エンコード方向の位相変化量は一
定に保たれる。このとき、基準として9照する点は、被
検体(1)の動きのある部位のいずれか一端を選べばよ
い。
尚、磁気共鳴信号Bを収集するときの位相エンコード磁
4Gpを180°パルス^2の後に印加したが、モニタ
用の位相エンコード磁場Gp3の後であれば、180′
″パルス^2の前に第1図とは反極性で印加してもよい
シーケンス制御装置(15)は、計算機(16)から転
送されたデータに基づいて、位相エンコード磁場G2を
上記のように変化させ、同時に破線のように所定ピッチ
で変化させながら、n回目の磁気共鳴信号Bを信号デー
タとして収集する(ステップS7)。
この磁気共鳴信号Bは、上述のように位相エンコード方
向の位相変化量が一定に保たれている。
以下、ステップS3に戻り、位相エンコード磁場G、を
所定の回数だけ変化させながら、撮像を繰り返し、n=
1〜Nに相当する全データが収集されたことを判定した
時点で(ステップS8)、1枚の断層像に対応した撮像
シーケンスを終了する。
以上の撮像シーケンスによれば、被検体(1)の位相エ
ンコード方向の動きに合わせて、信号収集条件(位相エ
ンコード量)が補正されるので、画像再構成に使用され
る磁気共鳴信号Bの位相変化量が一定に保たれる。従っ
て、磁気共鳴信号Bに基づいて最終的に再構成される画
像は、被検体(1)の動きによるアーチファクトが抑制
され、高画質な断層像が得られる。
又、第5図の従来システムを用いて、ソフトウェアの変
更のみで実現できるので、特にコストアップを招くこと
もない。
尚、上記実施例では、信号収集時に一定の位相変化量を
与えるように、シーケンス制御装置(15)に対する制
御データ(信号収集条件)を変化させ、位相エンコード
磁場G、のパルス面積Pnを予め変化させたが、第3図
及び第4図に示すように、磁気共鳴信号Bを収集した後
にモニタ用の磁気共鳴信号B′を収集し、最終的な画像
再構成時に、信号収集条件として位相エンコード順序配
列を補正してもよい。
この場合、第3図及び第4図に参照されるように、まず
、通常の撮像シーケンスにより、n回目の磁気共鳴信号
Bを計算機(16)に収集したf& (ステップ511
)、モニタ信号収集用の位相エンコード磁場Gp6を印
加して、n回目の位相エンコード方向の被検体(1)の
動きをモニタした磁気共鳴信号B′を計算機(16)に
収集する(ステップ512)。
このとき、モニタ用の磁気共鳴信号B′が出現するまで
の位相エンコード磁場G、6を打ち消すために、G、6
の斜線部と同一のパルス面積を有する反極性の位相エン
コード磁場Gp5を予め印加する。
又、磁気共鳴信号Bの収集に印加された位相エンコード
磁場G、の影響を打ち消すために、G p5の前に位相
エンコード磁場G、4を更に印加する。この位相エンコ
ード磁場Gp4は、繰り返し毎GこGpと同様に破線の
ように変化される。
更に、信号読み出し磁場0.2の非斜線部を打ち消すた
めに、G夙2の非斜線部と同一パルス面禎且つ反極性の
信号読み出し磁場0.3をG、2の後に印加する。
これにより、磁気共鳴信号Bの収集時に印加される傾斜
磁場の影響を受けずに、位相エンコード方向の動きに対
するモニタ用の磁気共鳴信号B′を受信することができ
る。
これらステップSll及びS12を全データを収集する
まで昇り返しくステップ513) 、全データを収集し
た時点で、1回目に受信されたモニタ用の磁気共鳴信号
B′を計算機(16)でフーリエ変換し、位相エンコー
ド方向の基準スペクトルを算出する(ステップ514)
又、・同様に、n回目のモニタ用の磁気共鳴信号B′を
フーリエ変換して、n回目の各投影スペクトルを求め、
基準スペクトルからのズレを算出する(ステップ515
) 、そして、位相エンコード量の変化量のバラツキが
一定となるように、最小自乗法等で位相エンコード順序
を計算機(16)で再計算し、磁気共鳴信号Bの信号デ
ータの順序を並べ換える(ステップ516) 。
この結果、被検体(1)の位相エンコード方向の動きに
より、実際には磁気共鳴信号Bの位相エンコード量が変
化しても、全信号データを収集後に、被検体(1)の動
きに合わせて位相エンコード順序が再配置により補正さ
れる。従って、位相エンコード変化量が最小となり、断
層像のアーチファクトは抑制される。
最後に、位相エンコード順序補正後の磁気共鳴信号Bの
セットに対して2次元フーリエ変換を行い、断層像を再
構成して表示する(ステップ517) 。
尚、この実施例の場合、モニタ用の磁気共鳴信B′を収
集する前に、RFパルス(180°パルス)Aを予め印
加して、モニタ用の磁気共鳴信号B′をスピンエコー信
号として受信してもよい、このとき、180°パルス照
射後に印加される傾斜磁場の極性は、必要に応じて反転
される。
又、上記各実施例において、被検体(1)の基準となる
位置にマーカを配置し、マーカの位相エンコード方向に
対する位置変化を位相エンコード方向のスペクトルから
読み取り、位相エンコード磁場GPのパルス面積の制御
、又は信号データの並べ換えを実行してもよい。
又、撮像される断層面内で被検体(1)の動きをモニタ
する方法を示したが、断層面に隣接する部分の動きをモ
ニタしてもよい、この場合、被検体(1)の動きをモニ
タするためには、第1図の位相エンコード磁場Gp2ま
でのパルス波形を用い、断層面の磁気共鳴信号Bを収集
するためには、位相エンコード磁場Gp1〜Gp3の無
いパルス波形を用い、被検体(1)の動きに合わせて位
相エンコード磁場Gpのパルス面積を制御すればよい。
この方法によれば、断層面内のスピンがモニタ用の信号
収集シーケンスによって影響されることがないので、磁
気共鳴信号Bを更に効果的に収集することができる。
又、信号収集シーケンスを高速に実行するため、計算機
(16)として高速フーリエ変換が可能なアレープロセ
ッサを用い、且つ計算結果データの高速転送が可能なイ
ンタフェースを設けてもよい。
又、磁気共鳴信号Bがスピンエコー信号の場合を示した
が、1806バルス^2及びスライス磁場G、3を印加
せずに受信されるグラジェントフィールドエコー信号(
傾斜磁場エコー信号)、又は電子スピン共鳴信号などで
あっても良い。
又、2次元フーリエ変換法により画像構成する場合につ
いて説明したが、3次元フーリエ変換法の場合でも同等
の効果を奏する。
更に、磁気共鳴信号Bに基づいて断層像を構成する場合
を示したが、特定の磁気共鳴信号Bを収集してスペクト
ロスコピーを得る映像法の場合にも適用できる。
[発明の効果] 以上のようにこの発明によれば、信号収集シーケンス毎
に被検体の位相エンコード方向の動きに対するモニタ用
の磁気共鳴信号を収集するための位相エンコード磁場を
印加し、モニタ用の磁気共鳴信号に基づいて、位相エン
コード方向の基準スペクトルを算出すると共に信号収集
シーゲンス毎の投影スペクトルを算出し、基準スペクト
ルと各投影スペクトルとのズレに応答して位相エンコー
ド方向の信号収集条件を変化させ、これにより、被検体
の位相エンコード方向の動きに合わせて磁気共鳴信号の
位相変化量を一定に保つように制御するか、又は、位相
変化量のバラツキを最小にするようにしたので、位相エ
ンコード方向に被検体が動いてもアーチファクトを抑制
することができ、高画質の断層像を構成できる磁気共鳴
映像法が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を説明するためのパルスシ
ーケンス図、第2図はこの発明の一実施例による信号収
集順序を示すフローチャート図、第3図はこの発明の他
の実施例を説明するためのパルスシーケンス図、第4図
はこの発明の他の実施例による信号収集順序を示すフロ
ーチャー1・図、第5図は一般的な磁気共鳴装置を示す
ブロック図、第6図は従来の磁気共鳴映像法を説明する
ためのパルスシーケンス図である。 (1)・・・被検体     A・・RFパルスB・・
磁気共鳴信号 B′・・・モニタ用の磁気共鳴信号 G、・・・スライス磁場 G8・・・信号読み出し磁場 G、・・・位相エンコード磁場 G、1〜G、6・・モニタ用の位相エンコード磁場St
、S14・・・基準スペクトルを算出するステップS4
、S15・・・投影スペクトルを算出するステップS6
.S16・・・信号収集条件を変化させるステップ尚、
図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 被検体に対し、RFパルスと、断層面指定用のスライス
    磁場、位相エンコード量を与える位相エンコード磁場及
    び周波数エンコード用の信号読み出し磁場からなる傾斜
    磁場とを印加して、前記被検体から磁気共鳴信号を受信
    する信号収集シーケンスを、前記位相エンコード量を変
    化させながら複数回繰り返し、前記磁気共鳴信号に基づ
    く信号データをフーリエ変換することにより前記被検体
    の所望の断層像を構成する磁気共鳴映像法において、 前記信号収集シーケンス毎に前記被検体の位相エンコー
    ド方向の動きに対するモニタ用の磁気共鳴信号を収集す
    るための位相エンコード磁場を印加し、 前記モニタ用の磁気共鳴信号に基づいて、位相エンコー
    ド方向の基準スペクトルを算出すると共に、前記信号収
    集シーケンス毎の投影スペクトルを算出し、 前記基準スペクトルを前記各投影スペクトルとのズレの
    応答して前記位相エンコード方向の信号収集条件を変化
    させ、前記磁気共鳴信号の位相変化量を一定に保つよう
    にしたことを特徴とする磁気共鳴映像法。
JP1243420A 1989-09-21 1989-09-21 磁気共鳴映像法 Pending JPH03109040A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002034953A (ja) * 2000-06-29 2002-02-05 Siemens Ag 磁気共鳴装置の作動方法
JP2018023799A (ja) * 2012-09-19 2018-02-15 ケース ウェスタン リザーブ ユニバーシティCase Western Reserve University 核磁気共鳴(nmr)フィンガープリンティング
US10241174B2 (en) 2011-03-18 2019-03-26 Case Western Reserve University Nuclear magnetic resonance (NMR) fingerprinting
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