JPH1028681A - 磁気共鳴映像装置 - Google Patents
磁気共鳴映像装置Info
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- JPH1028681A JPH1028681A JP8187459A JP18745996A JPH1028681A JP H1028681 A JPH1028681 A JP H1028681A JP 8187459 A JP8187459 A JP 8187459A JP 18745996 A JP18745996 A JP 18745996A JP H1028681 A JPH1028681 A JP H1028681A
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Abstract
成するために複数の表面コイルを用いて複数の表面コイ
ル各々に対応する複数の画像を合成する際に必要とされ
る重み関数を、簡易にして高精度で算出することのでき
る磁気共鳴映像装置を提供することである。 【解決手段】被検体4に近接して分散配置された複数の
表面コイルを有する表面コイルセット8を介して検出さ
れた31PからのMR信号に基づいて複数の画像データを
再構成し、この複数の画像データを重み関数に従って重
み付け加算することにより31P化合物に関する比較的S
/Nの高い画像データを生成する磁気共鳴映像装置にお
いて、重み関数は一様コイル5を介して検出された、31
Pより高濃度の 1HからのMR信号と表面コイルセット
8を介して検出された 1HからのMR信号とに基づいて
算出される。
Description
散配置した複数の表面コイルから検出した磁気共鳴信号
(MR信号)に基づいて表面コイル毎に複数の画像デー
タ又はスペクトルデータを再構成し、複数の画像データ
又はスペクトルデータを合成することにより比較的S/
Nの高い画像データ又はスペクトルデータを生成するこ
との可能な磁気共鳴映像装置に関する。
ように、固有の磁気モーメントを持つ核の集団が一様な
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
手法であり、 1Hに関しては、静止あるいは遅い動きの
部位の撮像に対し、臨床的にも良質な画像を提供してい
る。
に対して撮像を可能にする高速イメージング(映像化時
間〜50ms)や、代謝機能診断を可能にする等の有益
性を有している 1H以外の核種(31P,19F,13C,23
Nなど)のイメージングにおいて、S/N(信号対ノイ
ズ比)の向上が重要な課題となっている。例えば、高速
イメージングの場合、リアルタイムスキャン時のフリッ
プ角低下にともなうS/Nの低下及び勾配磁場の増加に
ともなうS/Nの低下が挙げられ、31Pのイメージング
に関しては、31Pの人体内の存在濃度が 1Hの10-4程
度ときわめて少ないためによるS/Nの低下が挙げられ
る。
えば特公平4−42937号公報には、被検体の画像化
すべき所望の撮影領域に、複数個の表面コイルを配置
し、これら複数個の表面コイルを介して被検体からの磁
気共鳴信号をそれぞれ検出し、検出された磁気共鳴信号
について表面コイル毎に複数の画像データを再構成す
る。
関数に従って重み付け加算することにより被検体の所望
領域全体に関する比較的高S/Nの1フレームの画像デ
ータを生成する技術が開示されている。
的な高周波磁場分布の相違に基づいて決定されることが
開示されている。このような重み関数の決定は本来的で
あり高精度ではあるが非常に面倒であるという欠点があ
った。
−212330号公報には、被検体の周囲を取り囲むよ
うに配置され、撮影領域内の高周波磁場の磁場分布が略
均一で、撮影領域内の受信感度が略均一な特性を有する
一様コイルを介して検出した磁気共鳴信号に基づいて再
構成された画像データと、表面コイルを介して検出した
磁気共鳴信号に基づいて再構成された画像データとの比
から求めることにより、上記重み関数に近似的な重み関
数を簡易に求める(推定する)ことが開示されている。
31P,19F,13C,23Nなど)の人体の標準的濃度が非
常に低いので、磁気共鳴信号のS/Nが非常に低く、し
たがって重み関数の精度が非常に低下してしまう又は重
み関数を決定できないという不具合があった。これは、
特にスペクトロスコピック画像のような場合には顕著で
ある。
的高いS/Nの画像を生成するために複数の表面コイル
を用いて複数の表面コイル各々に対応する複数の画像を
合成する際に必要とされる重み関数を、簡易にして高精
度で算出することのできる磁気共鳴映像装置を提供する
ことである。
影領域内に置かれた被検体に近接して分散配置された複
数の表面コイルを有する表面コイルセットを介して検出
された第1の化合物からの磁気共鳴信号に基づいて、複
数のデータを前記表面コイル毎に再構成し、前記複数の
データを重み関数に従って重み付け加算することにより
前記第1の化合物に関するデータを生成する磁気共鳴映
像装置において、前記重み関数は、前記撮影領域内の高
周波磁場分布が比較的均一な特性を有する一様コイルを
介して検出された、前記第1の化合物より存在量の多い
第2の化合物からの磁気共鳴信号と、前記表面コイルセ
ットを介して検出された前記第2の化合物からの磁気共
鳴信号とに基づいて算出されることを特徴とする。
置かれた被検体に近接して分散配置された複数の表面コ
イルを有する表面コイルセットを介して検出された第1
の化合物からの磁気共鳴信号に基づいて、複数のデータ
を前記表面コイル毎に再構成し、前記複数のデータを重
み関数に従って重み付け加算することにより前記第1の
化合物に関するデータを生成する磁気共鳴映像装置にお
いて、前記重み関数は、前記撮影領域内の高周波磁場分
布が比較的均一な特性を有する一様コイルを介して検出
された、前記第1の化合物より存在量の多い第2の化合
物からの磁気共鳴信号と、前記表面コイルセットとは別
の表面コイルセットを介して検出された前記第2の化合
物からの磁気共鳴信号とに基づいて算出されることを特
徴とする。
徴とする。前記別の表面コイルセットは、前記表面コイ
ルセットと表面コイルの数、コイルパターン形状、表面
コイルの配置が略同一である。前記前記重み関数は、前
記一様コイルを介して検出された前記第2の化合物から
の磁気共鳴信号に基づいて再構成された画像データと、
前記表面コイルセット又は前記別の表面コイルセットを
介して検出された前記第2の化合物からの磁気共鳴信号
に基づいて表面コイル毎に再構成された複数の画像デー
タ各々のとの画素値の比率の空間的分布である。
測対象としての第1の化合物より存在濃度の高い第2の
化合物からの磁気共鳴信号を用いて求められる。したが
って、重み関数を高精度で取得することができ、複数の
表面コイル各々に対応する画像の合成画像のS/Nが向
上する。
装置の好ましい実施形態を、図面を参照して説明する。
なお、以下の説明では、観測対象の第1の化合物と、第
1の化合物より人体の存在濃度が高い重み関数計算のた
めの対象としての第2の化合物とが取り扱われる。第1
の化合物としては、例えば、31Pを含む化合物、13Cを
含む化合物、水や脂肪以外の 1Hを含む化合物が考えら
れるが、勿論、他の核種を含む化合物であってもよい。
また、第2の化合物としては、例えば、 1Hを含む化合
物が考えられるが、勿論、他の核種を含む化合物であっ
てもよい。なお、ここでは、第1の化合物として31P化
合物、第2の化合物として水を一例として説明するもの
とする。
のブロック図を示している。静磁場磁石1は、少なくと
も撮影領域内に一様な静磁場を形成する。なお、説明の
便宜上、撮影領域の中心を原点として、静磁場と平行に
Z軸が規定された直交3軸の座標系(X,Y,Z)を定
義する。撮影時には、被検体4は寝台15に載置された
状態で撮影領域内に置かれる。
内に磁場強度がX,Y,Z方向に沿って線形に変化する
勾配磁場Gx,Gy,Gzを個々に形成することができ
るように、X,Y,Z各々に対応する3組のコイルを有
している。駆動回路3は、シーケンスコントローラ12
からの制御信号にしたがって、勾配磁場コイル2の3組
のコイルに個々に駆動電流を供給できるように構成され
ている。
高周波磁場分布が比較的均一で、撮影領域内の受信感度
が略均一な特性を有しており、例えば鞍型コイル、スロ
ッテド・チューブ・レゾネータ型コイル、分布定数型コ
イルなどが採用される。
31Pと 1Hとを選択的に励起でき、且つ、31Pからの磁
気共鳴信号と 1Hからの磁気共鳴信号とを選択的に受信
できるように、31Pの共鳴周波数と 1Hの共鳴周波数と
に選択的に同調した二重同調方式が採用されている。
器7を介して送信部6に接続され、受信時には、送受信
切替器7を介して受信部9に接続される。被検体4内の
対象化合物の31Pや 1Hのスピンを励起して横磁化成分
を発生させ、また必要に応じてスピン位相の進み遅れを
反転させるために、送信部6は、シーケンスコントロー
ラ12からの制御信号にしたがって、31Pの共鳴周波数
と 1Hの共鳴周波数の高周波パルスを発生し、一様コイ
ル5はこの高周波パルスを受けて高周波磁場を撮影領域
内に発生する。
セット8は、図2に示すように、一様コイル5の内側で
あって、被検体4に近接してその周囲に分散配置された
複数、ここでは6つの表面コイル8a〜8fを有する。
表面コイル8a〜8fは、被検体の画像化すべき所望の
撮影領域において、近場の受信感度が一様コイル5のそ
れより高く、遠くなるほど低下するという性質を有して
いる。表面コイル8a〜8fとしては、31Pの共鳴周波
数と 1Hの共鳴周波数とに選択的に同調できる二重同調
方式が採用されている。
ット8の6つの表面コイル8a〜8fそれぞれが検出し
た磁気共鳴信号を個別に取り込み、処理できるように、
図3に示すように、プリアンプ21,21a〜21f、
検波回路(DET)22,22a〜22f、ローパスフ
ィルタ(LPF)23,23a〜23fのシリーズがコ
イル(5,8a〜8f)毎に個々に設けられている。
ーラ12の制御下で受信部9から入力された磁気共鳴信
号を収集し、A/D変換した後、内部メモリに格納し、
必要に応じて計算機11に供給する。
され、データ収集部10から入力された 1Hからの磁気
共鳴信号に基づいて、 1Hに関するスペクトロスコピッ
ク画像データ(又はスペクトルデータ)を、一様コイル
5と表面コイル8a〜8fのコイル毎に個々に再構成す
る。
する水 1H化合物に関するスペクトロスコピック画像デ
ータと、表面コイル8a〜8fのコイル毎に個々に再構
成した水に関する6種のスペクトロスコピック画像デー
タ各々とに基づいて、表面コイル8a〜8fそれぞれに
対応する重み関数を計算する。
ら入力された31P化合物からの磁気共鳴信号に基づい
て、31P化合物に関するスペクトロスコピック画像デー
タを、表面コイル8a〜8fのコイル毎に個々に再構成
する。
8fのコイル毎に個々に再構成した31P化合物に関する
スペクトロスコピック画像データを、表面コイル8a〜
8fそれぞれに対応する重み関数に従って重み付け加算
して、31P化合物に関する比較的S/Nの高い1フレー
ムのスペクトロスコピック画像データを合成する。
タは、画像ディスプレイ14に表示される。次の本実施
形態の作用を説明する。ここで、対応する表面コイル8
a〜8fの異なる31P化合物に関する空間3次元の6フ
レームのスペクロトロスコピック画像を重み関数kL(n
x,ny,nz) にしたがって重み付け加算して合成したとき
のS/Nを(1)式に示す。
物の濃度、ωは化学シフトを示している。また、Lは6
つの表面コイル8a〜8fを識別するコイル番号を表
し、1≦L≦6の整数である。スペクロトロスコピック
画像の空間マトリックスを(nx,ny,nz)で表し
ている。また、<NL >は表面コイル8a〜8f各々の
ノイズの標準偏差、B1L(nx,ny,nz)は表面コ
イル8a〜8f各々の磁場分布を表している。kL(nx,n
y,nz) は、表面コイル8a〜8f各々に対応する重み係
数の空間的分布(重み関数)を表している。
を無視している。また各表面コイル間のノイズの相関は
無視しているが、実際の場合でもノイズの相関をほとん
ど無視しても良いことが、特願平2−47814号公報
で指摘されている。
クセル体積内の積分がなくなり、最適な重み関数kL(n
x,ny,nz) が表面コイル8a〜8f各々の磁場分布B1L
に比例したものであることは周知の通りである。感度補
正も、ΣB1L2 でわり算すればよい。ボクセルが大き
く、ボクセル内のB Lやρの分布が無視できない場合、
(1)式を最大にするkL(nx,ny,nz) を(2)式に示
す。
L(nx,ny,nz) を算出するのは非常に困難であり、また、
31Pの濃度が低くS/Nが非常に低いので、本実施形態
では、観測対象の31P化合物より人体の存在濃度が高く
S/Nのよい水を、重み関数kL(nx,ny,nz) を求めるた
めの対象として、一様コイル5を介して検出された 1H
からの磁気共鳴信号と、表面コイルセット8a〜8fを
介して検出された 1Hからの磁気共鳴信号とに基づい
て、近似的な重み関数kL'(nx,ny,nz)を算出することを
特徴の1つとしている。
ャートを示している。まず、ステップS1で、水を対象
として重み関数kL'(nx,ny,nz)を推定する。その後に、
比較的S/Nの高い31P化合物のスペクロトロスコピッ
ク画像をステップS1で推定した重み関数kL'(nx,ny,n
z)を用いて生成するためのステップS2が行われる。
て、一様コイル5から高周波磁場が発生され、被検体4
内の 1Hが励起される。次に、サブステップS12で励
起された水 1H化合物からの磁気共鳴信号(MR信号)
が、一様コイル5と、表面コイルセット8とで受信され
る。
り、一様コイル5の受信信号に基づいて水 1H化合物に
関するスペクロトロスコピック画像I1H 0 homo (nx,n
y,nz)が再構成され(図5参照)、また表面コイルセッ
ト8の表面コイル8a〜8fの受信信号各々に基づいて
水 1H化合物に関する6フレームのスペクロトロスコピ
ック画像I1H L inhomo (nx,ny,nz)が再構成される(図
6参照)。
ピック画像I1H 0 homo (nx,ny,nz)は(5)式、表面コ
イル8a〜8f各々に対応するスペクロトロスコピック
画像I1H L inhomo (nx,ny,nz)は(4)式により近似的
に表すことができる。
機11により、表面コイル8a〜8fそれぞれに対応す
る重み関数kL'(nx,ny,nz)が、計算される。重み関数k
L'(nx,ny,nz)は、次の(6)式で表される。
式を適用して、重み関数kL'(nx,ny,nz)は、一様コイル
5に対応するスペクロトロスコピック画像I1H 0 homo
(nx,ny,nz)に対する表面コイル8a〜8f各々のスペク
ロトロスコピック画像I1H L inhomo (nx,ny,nz)の比率
の空間分布 kL'(nx,ny,nz)=I1H L inhomo (nx,ny,nz)/I1H 0
homo (nx,ny,nz) として近似的に計算される。
するI1H 0 homo (nx,ny,nz)の画素データの空間的変化
の一例を示しており、図7(b)に図6(a)のA−B
線分に関するI1H 1 inhomo (nx,ny,nz)の画素データの
空間的変化の一例を示しており、図7(c)に当該A−
B線分に関する両画像間の画素データの比の空間変化を
示しているので参照されたい。
れると、ステップS2が実行される。まず、サブステッ
プS21では、一様コイル5から高周波磁場が発生さ
れ、被検体4の撮影領域内の31P化合物が励起される。
次に、サブステップS22で、励起された31P化合物か
らの磁気共鳴信号(MR信号)が、表面コイルセット8
で受信される。なお、このパルスシーケンスで得られな
いデータのボクセルサイズと、重み関数算出のために 1
H化合物を対象として行われたパルスシーケンスで得ら
れるデータのボクセルサイズとは同一であることが望ま
しい。
り、表面コイルセット8の表面コイル8a〜8fの受信
信号各々に基づいて、31P化合物に関する6フレームの
スペクロトロスコピック画像I31P L inhomo(nx,ny,nz)
が再構成される(図8参照)。
関する6フレームのスペクロトロスコピック画像I31P
L inhomo(nx,ny,nz)が、各々対応する重み関数kL'(nx,
ny,nz)で重み付けられ加算され、31P化合物に関する比
較的S/Nの高い1フレームのスペクロトロスコピック
画像I31P inhomo(nx,ny,nz)が I31P inhomo(nx,ny,nz) = k1'(nx,ny,nz)×I31P 1 inhomo(nx,ny,nz) +k2'(nx,ny,nz)×I31P 2 inhomo(nx,ny,nz) ・ ・ ・ +k6'(nx,ny,nz)×I31P 6 inhomo(nx,ny,nz) により合成される(図9参照)。さらに感度補正後得ら
れる31P化合物に関するスペクロトロスコピック画像I
31P inhomo(nx,ny,nz)は、(7)式で表される。
は若干異なるものの、 1H化合物の空間密度分布ρと、
31P化合物の空間密度分布ρ´とは比較的相似的であ
り、 1H化合物を対象として求めた重み関数を、31Pの
画像の合成に適用することが実際上可能である。ちなみ
に、ρとρ´がそれそれボクセル内に均一に分布してい
れば、(7)式のρ´はρに置き換えることができる。
算出のための核種の組み合わせには、種々の場合が考え
られる。後者で最も使いやすいのは水の 1Hである。例
えば、観測対象核種が脳内の31P化合物、13C化合物、
または水や脂肪以外の 1H化合物の場合、水の 1Hを励
起して観測対象核種と同じボクセルサイズで水の 1Hか
らデータ収集を行い、表面コイルセット8で得られた画
像と一様コイル5で得られた画像との比から重み関数を
算出する。
抑圧をしたデータ収集をし、脳室の影響を抑える場合に
は、シーケンスの繰り返し時間を短くしたT1強調法を
用いればよい。場合によっては、S/Nが非常に低い13
C化合物を観測するため、それよりもS/Nがよい 1H
化合物のデータを重み関数算出に用いることも有り得
る。その際の 1H化合物としてはN−アセチルアスパラ
ギン酸(NAA)やコリン等が上げられる。この時核種
が異なると、磁気共鳴周波数の違いにより生体内の高周
波磁場の分布に差が生じることに注意が必要である。実
際には、2T程度までの磁場強度であればその影響は少
ない。
と観測対象核種の共鳴周波数とが相違することから、上
述では、一様コイル5と表面コイルセット8とを二重同
調方式を採用しているが、勿論、重み関数算出用の核種
の共鳴周波数に同調する一様コイルと表面コイルセット
の第1のペアと、観測対象核種の共鳴周波数に同調する
一様コイルと表面コイルセットの第2のペアとを別々に
設けてもよく、この場合、第1、第2のペア各々の表面
コイルセットのコイル数、コイルパターン形状、表面コ
イル配置が同じとされる。
けでなく、単に局所スペクトルを得るためにも使用でき
る。その場合、各表面コイルと一様コイルの生データの
時間原点における振幅比及び位相差、またはフーリエ変
換後のスペクトルデータの振幅比及び位相差から重み値
が算出される。
行っても良い。スペクトロスコピック画像の場合は、そ
れそれの表面コイルに対して空間的に得られた重み関数
を逆フーリエ変換して生データと畳み込み積分を行い、
1つの画像データにしてからフーリエ変換することによ
り、合成されたスペクトロスコピック画像を得られる。
は、観測対象としての第1の化合物より存在濃度の高い
第2の化合物からの磁気共鳴信号を用いて求められる。
したがって、重み関数を高精度で取得することができ、
複数の表面コイル各々に対応する画像の合成画像のS/
Nが向上する。本発明は、上述した実施形態に限定され
ること無く、種々変形して実施可能である。
としての第1の化合物より存在濃度の高い第2の化合物
からの磁気共鳴信号を用いて求められる。したがって、
重み関数を高精度で取得することができ、複数の表面コ
イル各々に対応する画像の合成画像のS/Nが向上す
る。
構成を示すブロック図。
横断面図。
ルに対応する画像を示す図。
ルセットの表面コイル各々に対応する6フレームの画像
を示す図。
ルセットの表面コイル各々に対応する6フレームの画像
を示す図。
示す図。
Claims (5)
- 【請求項1】 静磁場中の撮影領域内に置かれた被検体
に近接して分散配置された複数の表面コイルを有する表
面コイルセットを介して検出された第1の化合物からの
磁気共鳴信号に基づいて、複数のデータを前記表面コイ
ル毎に再構成し、前記複数のデータを重み関数に従って
重み付け加算することにより前記第1の化合物に関する
データを生成する磁気共鳴映像装置において、 前記重み関数は、前記撮影領域内の高周波磁場分布が比
較的均一な特性を有する一様コイルを介して検出され
た、前記第1の化合物より存在量の多い第2の化合物か
らの磁気共鳴信号と、前記表面コイルセットを介して検
出された前記第2の化合物からの磁気共鳴信号とに基づ
いて算出されることを特徴とする磁気共鳴映像装置。 - 【請求項2】 静磁場中の撮影領域内に置かれた被検体
に近接して分散配置された複数の表面コイルを有する表
面コイルセットを介して検出された第1の化合物からの
磁気共鳴信号に基づいて、複数のデータを前記表面コイ
ル毎に再構成し、前記複数のデータを重み関数に従って
重み付け加算することにより前記第1の化合物に関する
データを生成する磁気共鳴映像装置において、 前記重み関数は、前記撮影領域内の高周波磁場分布が比
較的均一な特性を有する一様コイルを介して検出され
た、前記第1の化合物より存在量の多い第2の化合物か
らの磁気共鳴信号と、前記表面コイルセットとは別の表
面コイルセットを介して検出された前記第2の化合物か
らの磁気共鳴信号とに基づいて算出されることを特徴と
する磁気共鳴映像装置。 - 【請求項3】 前記第2の化合物は、 1Hを含むことを
特徴とする請求項1又は2記載の磁気共鳴映像装置。 - 【請求項4】 前記別の表面コイルセットは、前記表面
コイルセットと表面コイルの数、コイルパターン形状、
表面コイルの配置が略同一であることを特徴とする請求
項2記載の磁気共鳴映像装置。 - 【請求項5】 前記前記重み関数は、前記一様コイルを
介して検出された前記第2の化合物からの磁気共鳴信号
に基づいて再構成された画像データと、前記表面コイル
セット又は前記別の表面コイルセットを介して検出され
た前記第2の化合物からの磁気共鳴信号に基づいて表面
コイル毎に再構成された複数の画像データ各々のとの画
素値の比率の空間的分布であることを特徴とする請求項
1又は2記載の磁気共鳴映像装置。
Priority Applications (1)
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JP18745996A JP3665425B2 (ja) | 1996-07-17 | 1996-07-17 | 磁気共鳴映像装置 |
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JP18745996A JP3665425B2 (ja) | 1996-07-17 | 1996-07-17 | 磁気共鳴映像装置 |
Publications (2)
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JPH1028681A true JPH1028681A (ja) | 1998-02-03 |
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JP (1) | JP3665425B2 (ja) |
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CN117179737A (zh) * | 2023-11-06 | 2023-12-08 | 哈尔滨医科大学 | 多核素同步一体化磁共振成像核素定量系统及其使用方法 |
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JP3665425B2 (ja) | 2005-06-29 |
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