JPH04208132A - 磁気共鳴映像装置 - Google Patents

磁気共鳴映像装置

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JPH04208132A
JPH04208132A JP2340380A JP34038090A JPH04208132A JP H04208132 A JPH04208132 A JP H04208132A JP 2340380 A JP2340380 A JP 2340380A JP 34038090 A JP34038090 A JP 34038090A JP H04208132 A JPH04208132 A JP H04208132A
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省一 金山
Shigehide Kuhara
重英 久原
Kozo Sato
幸三 佐藤
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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】 「発明の1」的] (産業上の利用分野) 本発明は磁気共鳴映像装置に係り、特に静磁場の磁場均
一性を調整するために被検体内の磁場強度分布を高速に
測定する機能を持つ磁気共鳴映像装置に関する。
(従来の技術) 磁気共鳴映像法はよく知られているように、固有の磁気
モーメントを持つ核スピンの集団が一様な静磁場中に置
かれたときに、特定の周波数で回転する高周波磁場のエ
ネルギーを共鳴的に吸収する現象を利用して、物質の化
学的及び物理的な微視的情報を映像化する手法である。
この磁気共鳴映像法においては、歪みのない画像を?8
るため、さらにスペクトロスコピックイメージング法に
おいては周波数分解能の高いスペクトルを得るために、
静磁場の磁場分布に不均一性のないことか要求される。
特に、エコープラナ−法等の高速イメージングや生体中
の1)(,31pなどのスペクトルを観測するスペクト
ロスコピックイメージング法においては、百万分の−(
ppm)以」−の高い磁場均一性か要求される。静磁場
の磁場強度分布は、被検体の有する帯磁率や形状によっ
ても影響を受ける。そのため、静磁場中に被検体が入っ
た状態で被検体内の磁場強度分布を測定し、磁場均一性
を調整することが要求されている。
磁場強度分布の測定法として、従来より化学シフトイメ
ージング法(A、A、Maudsley el al。
’Rapid Measu「ement of Mag
netic Field Disl−+1bulion
 Using Nuclear M8gnetic R
e5onance’、 Siement R/D Re
port vol、 8. pp326−331 (1
979)参照)や、スピンエコー法のエコー時間を変え
て2回撮影して得られた2枚の位相画像から磁場強度分
布を求める位相法(特開昭61−180130号公報)
が提案されている。化学シフトイメージング法は測定時
間が長くなるという問題点を有している。また、位相方
法はそれぞれ照射及び検出コイルの感度ムラによる誤差
、あるいは装置固有の不完全性に基づく位相誤差の影響
を受けないという利点があるものの、磁場強度性布の測
定のために複数のパルスシーケンスを実行しなければな
らず、やはり測定に時間がかかるという問題を有してい
る。また、被検体内にイメージング対象の核スピンの化
学シフトにより異なる磁気共鳴周波数を有する物質が混
在している場合(例えば生体内のプロトン画像をiすよ
うとする時の水と脂肪)には、正確な磁場強度分布を得
ることができない。
(発明が解決しようとする課題) このように従来の磁場強度分布のalll定法では、い
ずれも測定に時間がかかるため、検査時間が長くなり被
検体に与える苦痛も大きくなるという問題や、被検体内
のイメージング対象の核スピンの化学シフトの影響で正
確な磁場強度分布を得ることができないという問題があ
った。
本発明は、迅速かつ正確に被検体内の磁場強度分布を測
定して磁場均一性を調整し、歪みのない良好な画像や、
周波数分解能の高いスペクトルを得ることができる磁気
共鳴映像装置を提供することを目的とする。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 上記の課題を解決するため、本発明に係る磁気共鳴映像
装置は、対応する画素間に磁場強度分布を反映した位相
差を有する2枚の位相画像データを1回のスキャンで収
集し、それに基づいて磁場強度分布を求めるようにした
ことを骨子としている。
すなわち、本発明の一つの態様によれば一様な静磁場中
に置かれた被検体に高周波磁場と勾配磁場を所定のパル
スシーケンスに従って印加し、被検体からの磁気共鳴信
号を検出して映像化する磁気共鳴映像装置において、高
周波磁場として90°パルスを印加すると共にスライス
用勾配磁場を印加して所定のスライス面を励起すること
により発生される自由誘導減衰信号に基づく第1のエコ
ー信号を取得した1埼、90゜パルス及びスライス用勾
配磁場の印加に続いて高周波磁場として180°パルス
を印加することにより、第2のエコー信号を取得し、こ
れら第1及び第2のエコー信号から第1及び第2の位相
画像データをそれぞれ生成し、これら第1及び第2の位
相画像データから被検体内の磁場強度分布を演算する。
この場合、90°パルスと180°パルスの印加までの
時間間隔と、180°パルスから第2のエコー信号の中
心までの時間間隔を等しくし、第1および第2の位相画
像データから磁場強度分布を演算する際の時間ファクタ
とし、て、90°パルスの中心から第1のエコー信号の
中心までの時間間隔を利用することができる。
本発明の他の態様によれば、パルス状の高周波磁場とス
ライス用勾配磁場を印加して所定のスライス面を励起し
た後、読み出し用勾配磁場を正負交互にスイッチングす
ることにより、自由誘導減衰信号に基づく第1及び第2
のエコー信号を取iすし、これら第1及び第2のエコー
(+j号から、被検体内の磁場強度分布を演算するため
の第1及び第2の位相画像データを生成する。
この場合、読み出し用勾配磁場のスイッチングにより3
つのエコー信号を発生させ、読み出し用勾配磁場が正あ
るいは負のいずれか一方のとき生成される2つのエコー
信号を第1及び第2のエコー信号として、位相画像デー
タの生成に用いてもよい。
これらの場合、第1及び第2の位相画像データから磁場
強度分布を演算する際の時間ファクタとしては、第1及
び第2のエコー信号″の中心の時間間隔を利用すること
かできる。
一方、イメージング対象の核種の核スピンが被検体中に
おいて化学シフトにより段数の磁気共鳴周波数を有して
いる場合には、rめ所定の磁気共鳴周波数以外の磁気共
鳴周波数を何している核スピンからの磁気共鳴信号を抑
制するか、または特にイメージング対象の核スピンが被
検体中において化学シフトにより2つの磁気共鳴周波数
を有している場合には、2枚の位相画像データから磁場
強度分布を演算する際の時間ファクタが、イメージング
対象の核スピンの2つの磁気共鳴周波数の位相差が36
0°となる時−7= 間となるようにパルスシーケンスを制御することによっ
て、イメージング対象の核スピンの化学シフトの影響で
正確な磁場強度分布を得ることができないという問題を
解決し、正確な磁場強度分布を得る。
また、本発明の実施に際しては、上述した磁場強度分布
測定をスライス面を変えて複数回実行することにより、
3次元の磁場強度分布を求め、その3次元磁場強度分布
情報から、磁場強度分布を均一にするための各磁場均一
性調整用コイルに印加する電流補正値を求め、各磁場均
一性調整用コイルに印加する電流を制御する。
各磁場均一性調整用コイルに印加する電流補正値を求め
る際には、被検体内の所定の領域のみの3次元磁場強度
分布情報を用いることが望ましい。
(作用) 本発明により、迅速かつ正確に被検体内の磁場強度分布
測定が可能となる。こうして測定された磁場強度分布の
情報を利用して磁場均一性を調整することにより、被検
体内の磁場均一性が向」ニする。
(実施例) 第1図は、本発明の一実施例に係る磁気共鳴診断装置の
構成を示すブロック図である。同図において、静磁場磁
石1、磁場均一性調整コイル3及び勾配磁場生成コイル
5はそれぞれ励磁用電源2、磁場均一性調整コイル用電
源4及び勾配磁場生成コイル用電源6によって駆動され
る。これにより被検体7には一様な静磁場とそれと同一
方向で互いに直交する3力向に線形傾斜磁場分布を持つ
勾配磁場か印加される。送化部1−Oから高周波信号が
プローブ9に送られ、被検体7に高周波磁場か印加され
る。プローブ9は送受信両用でも、あるいは送受借料々
に設けてもよい。プローブ9で受信された磁気共鳴信号
は受信部]1で直交位相検波された後、データ収集部1
3に転送され、ここでA/D変換されることによって画
像再構成に必要なデータが収集される。データ収集部1
3で収集されたデータは、電子計算機14に送られる。
以上の励磁用電源2、磁場均一性調整コイル用電源4、
勾配磁場生成コイル用電源6、送信部10、受信部11
及びデータ収集部13は、全てシステムコントローラ1
2によって制御されている。システムコントローラ12
及び電子計算機14はコンソール15により制御されて
おり、電子計算機14ではデータ収集部]3から送られ
た磁気共鳴信号データに基づいてフーリエ変換を含む画
像再構成処理を行い、画像データを得る。得られた画像
データが画像デイスプレィ16に入力され、画像か表示
される。
本発明における披検体7内のスライス面内の画像データ
を収集するためのパルスシーケンス及び磁場強度分布測
定のためのパルスシーケンスは、システムコントローラ
12によって制御される。
以下、本発明による磁場強度分布測定子段の実施例を説
明する。
第2図〜第5図に本発明における磁場強度分布測定のた
めのパルスシーケンスをボす。なお、第2図〜第5図に
おいて、RFは高周波磁場、G s、  G r、  
G eはスライス用、読み出し用および位相エンコード
用の各勾配磁場、signalは磁気共鳴映像信号をそ
れぞれ示す。Gsは彼検体7内の所望の断面(スライス
面)を励起するための勾配磁場、Grは磁気共鳴映像信
号を読み出すための勾配磁場、Geは位置情報を磁気共
鳴信号の位相情報にエンコードするための勾配磁場であ
る。
第2図に示す第1の実施例においては、まず高周波磁場
として90°パルスを印加すると同時にスライス用勾配
磁場Gsを印加し、て所定のスライス面を励起すること
によって、このスライス面からFID(自由誘導減衰)
イ菖すを発生させる。この後、読み出し用勾配磁場Gr
と位相エンコード用勾配磁場Geを印加することにより
、FID信冒に基づく第1のエコー(H冒(echol
で示される)を発生させ、このエコー信号echo 1
をA/D変換して第1の画像再構成に必要なデータを収
集する(データ収集1)。
このようなシーケンスて往Iられるエコーイ凸−J(」
、フィールドエコー信号と呼ばれる。
次に、90°パルスより時間を後に高周波磁場として1
80°パルスを印加し、さらに時間を経過後に読み出し
用勾配磁場Grを印加することにより、磁気共鳴信号と
し、て第2のエコー信号(echo2で示される)を取
得l7、このエコー信号echo2をA/D変換して第
2の画像書(14成に必要なデータを収集する(データ
収集11)。
このような900パルスに続いて1800パルスを印加
するシーケンスにより得られるエコー信号は、スピンエ
コー信号と呼ばれる。
この一連のパルスシーケンスにおいては、第2図に示さ
れるように、900パルスの印加から180°パルスの
印加まての時間間隔と、180°パルスからスピンエコ
ー信号の中心までの時間間隔を等1〜く、tとする。収
集された第1及び第2の画像再構成に必要なデータをそ
れぞれ適当な前処理を施した後、複素フーリエ変換する
ことによって第1及び第2の画像データを生成する。次
に、得られた第1及び第2の画像データの各画素の実数
成分と虚数成分から、第1及び第2の位相画像データを
それぞれ生成する。
次に、第1−及び第2の位相画像データ間の各画素毎の
位相差を求めるとともに、これらニー〕の位相画像デー
タの時間間隔を第2図に示した90’パルスの中心から
、フィ−ルドエコー信号echolの中心までの時間間
隔ΔTとして、各画素毎の位相差を周波数に換算し、史
に各画素毎の周波数を磁場強度分布に換算する。ここで
、第1および第2の位相画像データから磁場強度分布を
演算する際の時間ファクタとして用いられる時間間隔へ
Tは、予想される磁場不均一性の最大値をΔHmaxと
した場合、 1γ・ΔHmax ・△T1くπ  ・・・(1)(γ
:対象とする核スピンの磁気回転比)となるように選択
する。
このようにり、て、−回のスキャン、つまり−連のパル
スシーケンスによって磁場不均一性を91測することが
できる。
第3図に、第2の実施例にお1ブる磁場強度分布測定の
ためのパルスシーケンスを示す。上述した第1の実施例
においては、第1の画像データを生成する場合と第2の
画像データを生成する場合とで読み出(、用勾配磁場G
rの方向と位相エンコード用勾配磁場Geの方向が18
0゜パルスの印加によって反転するため、前記の前処理
あるいは複素フーリエ変換後に、第1の画像データと第
2の画像データの方向を揃えな1うれはならない。これ
に対し、第2の実施例においては、読み出し用勾配磁場
Grの方向と位相エンコード用勾配磁場Geの方向が一
致するように、第1のデータ収集時と第2のデータ収集
時とて、読み出し用勾配磁場Grの印加)J向と位相エ
ンコード用勾配磁場Gcの印加方向を共に反転させる。
この様なパルスシーケンスを用いることによって、第1
の画像データと第2の画像データの方向を揃える特別な
処理が不要になる。
第4図に、第3の実施例における磁場強度分布測定のた
めのパルスシーケンスを示す。この実施例では高周波磁
場として適当なフリップ角のα0パルスを印加すると同
時にスライス用勾配磁場Gsを印加することにより、所
定のスライス面を励起し、FID信シツを発生させる。
続いて読み出【7用勾配磁場Grと位相エンコード用勾
配磁場Geを印加することにより第1のエコー化W、e
cho1を取得し、これをA/D変換して第1の画像再
構成に必要なデータを収集する(データ収集I)。次に
、読み出し用勾配磁場Grを反転させて印加することに
より第2のエコー信号echo 2を取得し、これをA
/D変換して第2の画像再構成に必要なデータを収集す
る(データ収集I+)。この場合、第1および第2のエ
コー信号echo 1 、 echo 2はいずれもフ
ィールドエコー信号である。
以後、第1−の実施例と同様の演算により、収集した第
1及び第2のデータから第1及び第2の位相画像データ
を求め、これらの位相画像データから磁場強度分布を求
める。この時、第1および第2の位相画像データから磁
場強度分布を演算する際の時間ファクタと1、て用いら
れる時間間隔へTとしては、画像再構成に必要な第1及
び第2のデータとして収集される2つのフィールドエコ
ー信号(echol、、 echo2)の中心の時間間
隔を用いる。この実施例の場合も、第1の実施例と同様
に式(1)を満たすように八Tを選択する。
第5図に、第4の実施例における磁場強度分布測定のた
めのパルスシーケンスを示す。第4図に示した実施例に
おいては、読み出し用勾配磁場Grの反転印加によって
、第1の画像データを生成する場合と第2の画像データ
を生成する場合とで、読み出し、用勾配磁場Grの方向
が反転するため、前記の前処理あるいは複素フーリエ変
換後に第1の画像データと第2の画像データの方向を揃
えなけれはならない。
そこで、第5図に示す実施例では第1の画像データと第
2の画像データとで読め出し用勾配磁場Grの方向が一
致するように、第3の実施例と同様にしてエコー信号e
chol  (フィールドエコー信号)を取得して画像
再構成に必要な第1のデータを収集した後、読み出し用
勾配6絃場Grを2回正負に反転させることにより、読
み出し用勾配磁場Grの印加方向か第1の画像再構成に
必要なデータを収集した時と逆り向および同方向の時に
生成される2つのエコー(E−号(フィールドエコー信
号) echo2.  echo3のうち、同方向のエ
コー化!:echo3をA/D変換して、第2の画像再
構成に必要な第2のデータを収集する。すなわち、この
ように読み出し用勾配磁場Geのスイッチングにより、
3−〕のエコー信号echo 1〜3を発生させると共
に、読み出し用勾配磁場Grか止あるい(J負のいずれ
か一方の極性のときに生成される2つのエコー信シje
chol、 echo3を第1−及び第2のエコー化5
じと17でデータ収集する。
この様なパルスシーケンスを用いることによって、第1
の画像データと第2の画像データの方向を揃える特別な
処理が不要になる。
以上第1〜第4の実施例で説明した磁場強度分布測定に
おいて、被検体内の対象とする核スピンが化学シフトに
より異なる磁気共鳴周波数を何する物質が混在している
場合(例えは生体内のプロトンに注目したときの水と脂
肪)には、正確な磁場強度分布を得ることができない。
このように被検体が化学シフトなどにより複数の磁気共
鳴周波数を有する物質の場合には、予め測定を行う前に
被検体内の化学シフト等により所定の磁気共鳴周波数以
外で磁気共鳴を生ずる各スピンを飽和させるようなパル
スシーケンスを付加して実行する。
このようなパルスシーケンスの具体的な例としてはCH
ESS法(A、 Haste el al、 ” H−
NMRChemical 5hift Selecti
ve(CHESS)1maging″。
Phys、 Me+I、 Biol、 vol、 30
. pp34]−344(1985)参照)、1−1パ
ルス法(C,L、Dumoulin’A Method
 1otChen+1calづhi自づelectiv
e ImBing’、Magn。
Re5o、 Med、 vol、 2. pp583−
585 (1985)参照)、1−3−3−1パルス法
(P、 1. Bore’、1+ New Metho
dfot  Water 5uppression  
in  the  Prolon  NMR3pect
ra of Aqueous  5olilions’
、 lJIagn、Re5o。
vol、 54. pp539−542 (1983)
参照)どいった幾つかの方法が提案されており、場合に
応じて適当な方法を用いれば良い。また、対象とする核
スピンが被検体中において化学シフトにより2つの磁気
共鳴周波数を角シている場合には、l1ij記所定のパ
ルスシーケンスにおいて2枚の位相画像データから磁場
強度分布を演算する際の時間ファクタ八Tが ΔωC#△T=2π      ・・・(2)(ΔωC
は対象とする核スピンの化学シフトに伴う2つの磁気共
鳴周波数の角周波数差)となるように、前記所定のパル
スシーケンスを制御すれはよい。
ここで、(2)式によって決定されるΔTが(1)式の
条件を満足しない場合には、まず初めに上述した化学シ
フト抑制法を併用し、(1)式を−19= 満足する八Tにて磁場分布を計測し調整する。
そして、磁場均一性が(2)式を満足する状態になった
ところで、(2)式を満たすΔTにて磁場分布の計測、
調整を再実行すればよい。これらの方法により、被検体
内の対象とする核スピンの化学シフトの影響を受けるこ
となく、11:確な磁場強度分布を得ることが可能とな
る。
上述したような方法により、被検体に前記所定のパルス
シーケンスを印加して得られる磁場強度分布をスライス
面を変えて反数回実行し、3次元の磁場強度分布を求め
る。そして、その3次元磁場強度分布情報から磁場強度
分布を均一にするための、各磁場均一性調整用コイル3
に印加する電流補正値を最小自乗法などの方法を用いて
求め、その補正値に従ってシステムコントローラ12に
より磁場均一性調整用コイル用電源4を調整し、各磁場
均一性調整用コイル3に印加する電流を制御することに
より、被検体内の磁場を均一にする。この場合、画像化
あるいは検査領域が局所に限定される場合には、磁場強
度分布情報のうち所定の領域の情報のみを用いて、磁場
強度分布を均一にするための、各磁場均一性調整用コイ
ル3に印加する電流補正値を求め、それに従って各磁場
均一性調整用コイル3に印加する電流を制御する。
」二連した本発明によれば、高速に被検体内の磁場強度
分布を計測し、磁場均一性を向上させることができるた
め、静磁場中に被検体を置いた時、あるいは静磁場中で
被検体の位置を動かした場合等において、所定の検査に
先駆けて実行することができる。
なお、本発明は要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実
施することが可能である。
[発明の効果] 本発明によれば、迅速かつ1確に被検体内の磁場強度分
布を測定することができる。従って、この測定結果に基
ついて磁場均一性を調整することにより、被検体内の磁
場均一性を向上させ、歪みのない良好な画像や周波数分
解能の高いスペクトルを得ることが可能となり、疾病の
診断に有用な画像情報を正確かつ迅速にiすることかで
きる。また、検査時間が短縮されることにより、被検体
に与える苦痛も少なくなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る磁気共鳴映像装置の構
成を示すブロック図、第2図、第3図、第4図及び第5
図はそれぞれ本発明の実施例における磁場強度分布測定
のためのパルスンーケンスを示す図である。 1・・・静磁場磁石、2・・・励磁用電源、3・・・磁
場均一性調整コイル、4・・・磁場均一性調整コイル用
電源、5・・・勾配磁場生成コイル、6・・・勾配磁場
生成コイル用電源、7・・・被検体、8・・寝台、9・
・・プローブ、10・・・送信部、11・・・受信部、
]2・・システムコントローラ、13・・・データ収集
部、]4・・・電子旧算機、15・・・コンソール、1
6・・画像デイスプレィ。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第2図 一一一杏一寸 データ収集I データ収集■ 第4図 第3図 データ収集I データ収集■ 第5図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一様な静磁場中に置かれた被検体に高周波磁場と
    勾配磁場を所定のパルスシーケンスに従って印加し、被
    検体からの磁気共鳴信号を検出して映像化する磁気共鳴
    映像装置において、前記高周波磁場として90°パルス
    を印加すると共にスライス用勾配磁場を印加して所定の
    スライス面を励起することにより発生される自由誘導減
    衰信号に基づく第1のエコー信号を取得する手段と、 前記90°パルス及びスライス用勾配磁場の印加に続い
    て前記高周波磁場として180°パルスを印加すること
    により、第2のエコー信号を取得する手段と、 前記第1及び第2のエコー信号から第1及び第2の位相
    画像データを生成する位相画像データ生成手段と、 前記第1及び第2の位相画像データから被検体内の磁場
    強度分布を演算する演算手段と を具備することを特徴とする磁気共鳴映像装置。
  2. (2)一様な静磁場中に置かれた被検体に高周波磁場と
    勾配磁場を所定のパルスシーケンスに従って印加し、被
    検体からの磁気共鳴信号を検出して映像化する磁気共鳴
    映像装置において、パルス状の高周波磁場とスライス用
    勾配磁場を印加して所定のスライス面を励起した後、読
    み出し用勾配磁場を正負交互にスイッチングすることに
    より、自由誘導減衰信号に基づく第1及び第2のエコー
    信号データを取得する手段と、前記第1及び第2のフィ
    ールドエコー信号から第1及び第2の位相画像データを
    生成する位相画像データ生成手段と、 前記第1及び第2の位相画像データから被検体内の磁場
    強度分布を演算する演算手段と を具備することを特徴とする磁気共鳴映像装置。
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Cited By (5)

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