KR0166142B1 - 확산 감광성 이미지화 방법 및 자기 공명 이미지화 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이미지 픽업 시간을 단축시킴으로써 신체 움직으로 인한 아티팩트를 억제할 수 있는 확산 감광성 이미지화 방법 및 장치를 제공한다.
분석 부분에 회전을 야기하기 위해 분석 부분에 90°의 RF 펄스 R90을 가하고, 회전을 반전시키기 위해 TE/2의 시간 길이의 만료시에 180°의 RF 펄스 R180을 가하며, 에코가 이미지화되고, 에코 중심 다음의 이미지가 샘플링된다. 이 경우에, 리드아웃축 Gx 및 워프축 Gy 의 변화경사도 H1 및 H2 가 k-공간 S 의 중심에서 끝으로 구형태로 연장하는 구형궤적을 형성하도록 EF 펄스가 인가된다. RF 펄스 R180 의 인가 전후에, 확산 감광화를 위한 강한 MP 변화경사도 G1 및 G2 가 한 쪽의 변화경사도축에 가해진다. MR(자기 공명) 데이터의 위상은 k-공간 중심에서의 MR 데이터의 위상 또는 k-공간 중심 부근에서의 MR 데이터의 평균 위상을 기초로 수정된다.
Description
제1도는 본 발명의 일실시예에 따른 MRI 장치의 블록도.
제2도는 제 1도에 도시된 MRI 장치의 확산 감광성 이미지화 처리의 흐름도.
제3도는 본 발명의 확산 감광성 이미지화 방법에 사용된 펄스 시퀀스를 도시하는 도면.
제4도는 제 3도에 도시된 펄스 시퀀스에 대응하는 구형궤적에 대한 도면.
제5도는 제 3도에 도시된 펄스 시퀀스를 수회 실시함으로써 얻은 구형궤적에 대한 도면.
제6도는 종래의 MRI 장치의 확산 감광성 이미지화 처리의 흐름도.
제7도는 종래의 확산 감광성 이미지화 방법에 사용된 펄스 시퀀스를 도시하는 도면.
제8도는 제 6도에 도시된 펄스 시퀀스에 대응하는 구형궤적에 대한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 자석 어셈 블리 2 : 메인 자장 전원
3 : 경사 자장 구동회로 4 : RF 전력 증폭기
5 : 프리증폭시 6 : 디스플레이 장치
7 : 컴퓨터 8 : 시퀀스 메모리회로
9 : 게이트 변조회로 10 : RF 발진회로
11 : A/D 변환기 12 : 위상 검출기
13 : 조작 패널
본 발명은 전반적으로는 확산 감광성 이미지화 방법 및 MRI(자기 공명 이미지화) 장치에 관한 것으로, 특히 검사받는 환자의 움직임이나 호흡으로 인한 아티팩트를 제거시킴으로써 안정한 확산 감광 이미지를 발생하기 위한 확산 감광성 이미지화 방법 및 MRI 장치에 관한 것이다.
제 6도는 종래의 MRI장치를 기반으로 하는 확산 감광성 이미지화 처리의 일례에 대한 흐름도이다.
단계 B1에서, 조작자는 분석될 부분 및 위상 인코딩의 반복 횟수 N을 설정한다.
단계 B2에서, IVIM(Intra-Voxel Incorporated Motion : 인트라복셀 불연속 동작) 방식이 적용된 스핀 에코 방식(spin-echo scheme)에 의거한 펄스 시퀀스가 조작자에 의해 지정된 분석 부분에 대해 형성된다.
제 7도는 IVIM 방식을 적용한 스핀 에코 방식을 기초로 한 펄스 시퀀스의 일례가 도시되어 있다.
이 펄스 시퀀스에 있어, 90°의 RF 펄스 R90 이 분석 부분에 가해짐으로써, 분석 부분에 회전이 생성되고, 회전의 방향을 반전시키기 위해 TE/2의 시간 길이의 만료시에 180°의 RF 펄스 R180 이 가해지며, 에코가 이미지화되고, 이 이미지가 샘플링된다. RF 펄스 R180의 인가 전후에 확산 감광을 위한 강한 MP변화경사도(Motion Probing Gradient) G1 및 G2가 한 쪽의 경사축에 가해진다.
S1 및 S2 는 슬라이스 선택 변화경사도이고, RD는 리드아웃 변화경사도이며, PH 는 위상 인코딩 변화경사도이고, TE는 에코 시간이다.
IVIM 방식이 적용된 스핀 에코 방식에 의거한 펄스 시퀀스는 예를 들어 일본국 특개평 6-121781 에 개시되어 있다.
제 6 도의 단계 B3에서, 전술된 펄스 시퀀스는 위상 인코딩 변화경사도 PH가 변화하는 동안 제 8 도에 도시된 바와 같이 k-공간 S 상의 라인 L1,…,Ln을 따라 NMR(Nuclear Magnetic Resonance : 핵 자기 공명) 정보를 포함한 로우(row)데이타(이후 MR 데이터로 지칭 함)를 순차적으로 구하기 위해 위상 인코딩을 n회 반복한다.
단계 V10에서, k-공간 S 상의 MR 데이타에 대해 2 차원 퓨리에 변환이 실행되고, 분석 부분의 확산 감광 이미지가 형성된다.
단계 V11에서, 이러한 결과의 확산 감광 이미지가 디스플레이된다.
전술한 종래의 확산 감광 이미지화 방법은 n회의 위상 인코딩 횟수로 전술한 펄스 시퀀스(제 7 도)를 반복한다. 일반적으로 채택되는 n회의 위상 인코딩 횟수는 128∼256 의 값이고, 이 경우에 이미지 픽업 시간은 2∼4분이 소요된다.
그러나, 2∼4 분의 픽업 시간은 너무 길며, 환자의 신체 움직임(예를 들어, 호흡)으로 인한 아티팩트가 발생할수 있다. n회의 위상 인코딩 횟수는 ky방향(제 7 도)에서의 k-공간 S의 해상도에 직접적으로 관계하며, 따라서 이미지 픽업 시간을 단축시키기 위해 이 값이 감소된다면 이 결과의 해상도는 k-공간 S 의 kx 방향(샘플링 주파수로부터 결정됨)에서의 해상도와 부합하지 않아 화질이 저하된다는 새로운 문제점이 발생할 것이다.
이에 따라, 본 발명의 목적은 화질을 저하시키지 않고 이미지 픽업 시간을 단축시킴으로써 환자의 신체 움직으로 인한 아티팩트를 억제시킬 수 있는 확산 감광성 이미지화 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 목적은 IVIM 방식이 적용된 펄스 시퀀스를 이용하여 확산정보를 포함한 MR 데이터를 수집함으로써 확산 감광 이미지를 발생하기 위한 확산 감광성 이미지화 방법을 제공하는 것으로, 적합한 에코 중심의 선택을 위해 k-공간의 중심에서의 MR 데이터가 수집되고, 적합한 에코 중심 다음의 선택을 위해 k-공간의 중심에서 끝으로 구형태로 연장하는 구형궤적을 따라 MR 데이터가 순차적으로 수집된다.
본 발명의 제 2 목적은 IVIM 방식이 적용된 펄스 시퀀스를 이용하여 확산 정보를 포함한 MR 데이터를 수집함으로써 확산 감광 이미지를 발생하기 위한 확산 감광성 이미지화 방법을 제공하는 것으로, 적합한 에코 중심의 선택을 위해 k-공간의 중심에서의 MR 데이터가 수집되고, 적합한 에코 중심 다음의 선택을 위해 k-공간의 중심에서 끝으로 구형태로 연장하는 구형궤적을 따라 MR 데이터가 순차적으로 수집되며, MR 데이터의 위상은 k-공간의 중심에서의 MR 데이터의 위상 또는 k-공간 중심 부근에서의 MR 데이터의 평균 위상을 기초로 수정된다.
본 발명의 제 3 목적은 IVIM 방식이 적용된 펄스 시퀀스를 이용하여 확산 정보를 포함한 MR 데이터를 수집함으로써 확산 감광 이미지를 발생하기 위한 확산 감광성 이미지화 장치를 제공하는 것으로, 이 장치는 적합한 에코 중심의 선택을 위해 k-공간의 중심에서의 MR 데이터를 수집하고 적합한 에코 중심 다음의 선택을 위해 k-공간의 중심에서 끝으로 구형태로 연장하는 구형궤적을 따라 MR 데이터를 순차적으로 수집하기 위한 구형 스캐닝 수단을 포함한다.
본 발명의 제 4 목적은 IVIM 방식이 적용된 펄스 시퀀스를 이용하여 확산 정보를 포함한 MR 데이터를 수집한으로써 확산 감광 이미지를 발생하기 위한 확산 감광성 이미지화 장치를 제공하는 것으로, 이 장치는 적합한 에코 중심의 선택을 위해 k-공간의 중심에서의 MR 데이터를 수집하고 적합한 에코 중심 다음의 선택을 위해 k-공간의 중심에서 끝까지 구형태로 연장하는 구형궤적을 따라 MR 데이터를 순차적으로 수집하기 위한 구형 스캐닝 수단 및 k-공간의 중심에서의 MR 데이터의 위상 또는 k-공간 중심 부근에서의 MR 데이터의 평균 위상을 기초로 MR 데이터의 위상을 수정하기 위한 위상 수정 수단을 포함한다.
제 1 목적의 확산 감광성 이미지화 방법 및 제 3 목적의 확산 이미지화 장치에 있어, 확산 정보를 포함한 MR 데이터가 IVIM 방식이 적용된 펄스 시퀀스의 사용에 의해 수집되며, 이 경우에 k-공간의 중심에서의 MR 데이터가 적합한 에코 중심의 선택을 위해 수집되고, 적합한 에코 중심의 다음의 선택을 위해 k-공간 중심에서 k-공간 끝으로 구형태로 연장하는 구형궤적을 따라 MR 데이터가 순차적으로 수집된다.
k-공간 상의 구형궤적을 따라 MR 데이터를 수집함으로써, 종래의 방법 및 장치에 비해 한 번에 샘플링 횟루를 4∼16 배 증가시킬 수 있다. 따라서, 실행 횟수를 감소시킬수 있어 종래 방법 및 장치에 비해 펄스 시퀀스의 반복 횟수를 1/4 또는 1/16로 감소시킬수 있다. 예를 들어, 128∼256 의 범위에 있던 종래의 n회의 위상 인코딩 횟수를 본 발명에 따라 8∼64회로 단축시킬수 있다. 그 결과, 예를 들어 종래의 2∼4분의 이미지 픽업 시간을 본 발명에 따라 7.5초 내지 1 분으로 단축시킬수 있어 움직임 아티팩트를 억제시킬수 있다. k-공간상의 MR 데이터의 위치 분포가 고르기 때문에 화질이 저하되지 않는다.
제 2 목적의 확산 감광성 이미지화 방법 및 제 4목적의 확산 감광성 이미지화 장치에 있어, 확산 정보를 포함한 MR 데이터가 IVIM 방식이 적용된 펄스 시퀀스의 사용에 의해 수집되며, 이 경우 k-공간의 중심에서의 MR 데이터가 적합한 에코 중심의 선택을 위해 수집되고, 적합한 에코 중심의 다음의 선택을 위해 k-공간 중심에서 k-공간 끝으로 구형태로 연장하는 구형궤적을 따라 MR 데이터가 순차적으로 수집된다. 그 후 MR 데이터의 위상은 k-공간의 중심에서의 MR 데이터의 위상 또는 k-공간의 중심 부근의 평균 위상을 기초로 수정된다.
k-공간 상의 구형궤적을 따라 MR 데이터를 수집함으로써 전술한 바와 같이 움직임 아티팩트를 제거할 수 있다 하더라도, MR 데이터의 위상 시프트로 인한 부득이한 아티팩트가 나타난다. 신체 움직임으로 인한 영향은 위상이 개개의 펄스 시퀀스중에 공통이 되어야만 하는 k-공간의 중심에서 MR 데이터의 위상이 일치하도록 MR 데이터를 수정함으로써 더욱 감소시킬 수 있다.
s/n 비가 양호한 경우에는 k-공간의 중심에서의 MR 데이터의 위상을 사용하는 것이 바람직하며, s/n 비가 양호하지 않은 경우에는 k-공간의 중심 부근의 MR 데이터의 평균 위상을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명은 예시된 실시예를 참고로 더 상세히 설명되며, 본 발명이 이러한 실시예로만 한정되는 것은 아니다.
제 1 도는 본 발명의 실시예에 따른 MRI 장치의 블록도이다.
MRI 장치(100)의 자석 어셈블리(1)는 시료를 내부에 삽입하기 위한 보어부(홀)를 포함한다. 이 보어부 둘레에는 일정 스태틱 자장을 시료에 가하는 스태틱 자장 코일, 변화경사도 자장을 발생하는 변화경사도 자장 코일(이 변화경사도 자장 코일은 슬라이스축, 주파수축 및 위상축 상의 코일을 포함한다), 시료의 원자핵에 대한 회전을 유도하기 위해 RF 펄스를 발생하는 트랜스미션 코일, 및 시료로부터 NMR 신호를 검출하는 리셉션 코일이 배치되어 상기 보어부를 둘러싸고 있다. 상기 스태틱 자장 코일, 변화경사도 자장 코일, 트랜스미션 코일 및 리셉션 코일은 각각 메인 자장 전원(2), 변화경사도 자장 구동회로(3), RF전력 증폭기(4) 및 프리증폭기 (5)에 접속된다.
컴퓨터(7)로 부터의 명령에 의해 동작하는 시퀀스 메모리회로(8)는 자석 어셈블리(1)에서의 변화경사도 자장 코일이 변화경사도 자장을 발생하도록 기억된 펄스 시퀀스에 따라 변화경사도 자장 구동회로(3)를 동작시키고, RF 발진회로(10)의 고주파 출력 신호를 규정 시간 및 규정 포락(prescrived envelope)을 갖는 펄스 신호로 변조시키도록 게이트 변조회로(9)를 동작시키며, 이 결과의 RF 펄스를 RF 전력 증폭기(4)에 인가하고, RF 펄스를 전송하기 위해 이 증폭된 펄스를 자석 어셈블리(1)의 트랜스미션 코일에 인가한다.
프리증폭기(5)는 자석 어셈블리(1)의 리셉션 코일에 의해 검출된 시료로 부터의 NMR 신호를 증폭하여 이 출력을 위상 검출기 (12)에 전송한다. 위상 검출기(12)는 기준 신호로서 RF 발진회로(10)의 출력을 수신하고 프리증폭기(5)로부터의 NMR신호에 대한 위상 검출을 실행하며 이 결과를 A/D 변환기(11)에 전송한다. A/D 변환기(11)는 위상 검출된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 컴퓨터(7)로 전송한다.
컴퓨터(7)는 A/D 변환기(11)에 의해 전송된 디지털 신호에 대한 이미지 재형성 처리를 실행하여 목적 이미지(목적 부분의 양자 밀도 이미지)를 생성한다. 이 목적 이미지는 디스플레이 장치(6) 상에 디스플레이된다.
컴퓨터(7)는 조작 패널(13)에 입력되는 정보의 수신을 포함한 전체 제어를 실행한다.
본 발명에 포함되는 구형 스캐닝 수단 및 위상 수정 수단은 MRI 장치(100)의 함수에 따라 실행된다.
제 2 도는 본 발명에 따른 확산 감광성 이미지화 처리를 흐름도이다.
단계 V1에서, 조작자는 실행 횟수 M 및 분석될 부분을 설정한다.
단계 V2에서, IVIM 방식이 적용된 스핀 에코 방식에 의거한 펄스 시퀀스가 조작자에 의해 지정된 분석 부분에 대해 생성된다. 리드아웃 변화경사도 및 워프 변화경사도(warp gradient)의 경우에 k-공간의 중심에서 끝으로 구형태로 연장하는 구형궤적이 형성된다.
제 3 도는 IVIM 방식이 적용된 스핀 에코 방식에 의거한 펄스 시퀀스의 일례가 도시되어 있다.
이 펄스 시퀀스에서, 분석 부분내에 회전을 발생시키기 위해 90°의 RF 펄스 R90 이 분석 부분에 가해지며, 이 회전을 반전시키기 위해 TE/2 시간 길이의 만료시에 180°의 RF 펄스 R180 이 가해지고, 에코가 형성되며, 에코 중심 다음의 이미지가 샘플링된다. 이 경우에, 리드아웃축 Gx 및 워프축 Gy 의 변화경사도 H1 및 H2 로 하여금 제 4 도에 도시된 바와 같이 k-공간의 중심에서 끝으로 구형태로 연장하는 구형궤적 Ёψ을 형성하도록 RF 펄스가 인가된다. RF 펄스 R180의 인가 전후에, 확산 감광화를 위한 강한 MP 변화 경사도 G1 및 G2 가 한쪽의 변화 경사도축에 인가된다. 슬라이스축 Gz 상의 S1 및 S2 는 슬라이스 선택 변화경사도이다.
제 2 도의 단계 V3에서, 구형궤적 α 의 위치를 변화시켜면서 m=1 내지 m=M 의 실행 횟수로 전술된 시퀀스가 M 회 반복되며, k-공간 상의 MR 데이터 Sm(kx,ky)가 수집된다.
제 5 도에는 M을 4로 설정하여 m=1,2,3,4의 실행 동안의 구형궤적이 도시되어 있다. MR 데이터 Sm(kx,ky)는 이러한 실행횟수를 갖는 구형궤적에 따른 위치에서의 MR 데이터이다.
단계 V4에서, 위상 수정 카운터 m 은 1 로 개시된다.
단게 V5에서, k-공간의 중심에서의 MR 데이터 Sm(0,0)의 위상 θm은 다음 식으로 계산된다.
단계 V6에서, m 회의 실행 동안 구형궤적에 따른 위치에서의 MR 데이터 Sm(kx,ky)의 위상은 다음 식으로 계산된다.
단계 V7 및 V8에서, 모든 MR 데이타 Sm(kx,ky)의 위상을 수정하기 위해 전술된 단계 V5 및 V6 이 m=2∼M 회 반복된다.
단계 V9에서, k-공간 상의 격자점에 대한 MR 데이터는 위상 수정된 MR 데이터 Sm(kx,ky)의 보간에 의해 계산된다.
단계 V10에서, k-공간의 격자점 상의 MR 데이터에 대해 2 차원 퓨리에 변환이 실행되며, 분석 부분에 대한 확산 감광성 이미지가 생성된다.
단계 V11에서, 이 결과의 확산 감광성 이미지가 디스플레이된다.
단계 V5 및 V6 의 위상 수정의 기초를 설명하면 다음과 같다.
실질 공간 위치(x,y)에서의 신호 소스 ρ(x,y)의 경우, 모든 신호 소스의 움직임이 R(t) 로만 표현된다면 MR 데이터 Sm(kx,ky)는 다음 식으로 표현된다.
여기서 γ 는 자기 회전율이다.
값 θm 은 신체 움직임이 발생한 경우의 MP 변화경사도 G1 및 G2 에서의 위상 시프트를 나타낸다. 신체 움직임이 없고 G1=G2 인 경우 θm 은 제로이다.
k-공간의 중심 즉 (kx,ky)=(0,0)에서 다음 식이 구해진다.
즉, k-공간의 중심에서의 MR 데이터 Sm(0,0)의 위상 argSm(0,0)는 신체 움직임으로 인한 위상 시프트 θm 에 의해 좌우된다.
따라서, arg{Sm(0,0)}으로부터 θm을 구하고 MR 데이터 Sm(kx,ky)에 대한 역회전 θm을 제공함으로써 신체 움직임으로 인해 야기된 위상 시프트 θm를 상쇄할 수 있다.
본 발명에 의거한 확산 감광성 이미지화 방법 및 MRI 장치에 따라, MR 데이터는 k-공간 상의 구형궤적에 따라 수집되며, 한 번의 실행으로 샘플링 횟수를 증가시켜 종래의 방법 및 장치에 비해 실행 횟수를 경감시킬 수 있다.
결과적으로, 이미지 픽업 시간을 단축시켜 움직임 아티팩트를 억제할 수 있다. 더욱이, 환자에게 지워지는 시간 및 부담이 경감된다. k-공간 상에 MR 데이터의 위치가 균일하게 분포되어 있기 때문에 화질이 저하되지 않는다.
더욱이, 신체 움직임으로 인한 영향이 존재하는 경우에도 이러한 영향은 MR 데이터의 위상 시프트를 통해 제거될 수 있다.
Claims (4)
- IVIM 방식이 적용된 펄스 시퀀스를 이용하여 확산 정보를 포함한 MR 데이터를 수집함으로써 확산 감광 이미지를 발생하기 위한 감광성 이미지화 방법에 있어서, 적합한 에코 중심의 선택을 위해 k-공간의 중심에서의 MR 데이터가 수집되고, 적합한 에코 중심 다음의 선택을 위해 k-공간의 중심에서 끝으로 구형태로 연장하는 구형궤적을 따라 MR 데이터가 순차적으로 수집되는 것을 특징으로 하는 확산 감광성 이미지화 방법.
- IVIM 방식이 적용된 펄스 시퀀스를 이용하여 확산 정보를 포함한 MR 데이터를 수집함으로써 확산 감광 이미지를 발행하기 위한 확산 감광성 이미지화 방법에 있어서, 적합한 에코 중심의 선택을 위해 k-공간의 중심에서의 MR 데이터가 수집되고, 적합한 에코 중심 다음의 선택을 위해 k-공간의 중심에서 끝으로 구형태로 연장하는 구형궤적을 따라 MR 데이터가 순차적으로 수집되며, 상기 MR 데이터의 위상은 k-공간의 중심에서의 MR 데이터의 위상 또는 k-공간 중심 부근에서의 MR 데이터의 평균 위상을 기초로 수정되는 것을 특징으로 하는 확산 감광성 이미지화 방법.
- IVIM 방식이 적용된 펄스 시퀀스를 이용하여 확산 정보를 포함한 MR 데이터를 수집함으로써 확산 감광 이미지를 발생하기 위한 확산 감광성 이미지화 장치에 있어서, 적합한 에코 중심의 선택을 위해 k-공간의 중심에서의 MR 데이터를 수집하고 적합한 에코 중심 다음의 선택을 위해 k-공간의 중심에서 끝으로 구형태로 연장하는 구형궤적을 따라 MR 데이터를 순차적으로 수집하기 위한 구형 스캐닝 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 확산 감광성 이미지화 장치.
- IVIM 방식이 적용된 펄스 시퀀스를 이용하여 확산 정보를 포함한 MR 데이터를 수집함으로써 확산 감광 이미지를 발생하기 위한 확산 감광성 이미지화 장치에 있어서, 적합한 에코 중심의 선택을 위해 k-공간의 중심에서의 MR 데이터를 수집하고 적합한 에코 중심 다음의 선택을 위해 k-공간의 중심에서 끝으로 구형태로 연장하는 구형궤적을 따라 MR 데이터를 순차적으로 수집하기 위한 구형 스캐닝 수단과; k-공간의 중심에서의 MR 데이터의 위상 또는 k-공간 중심 부근에서의 MR 데이터의 평균 위상을 기초로 MR 데이터의 위상을 수정하기 위한 위상 수정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 확산 감광성 이미지화 장치.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1019950049780A KR0166142B1 (ko) | 1995-12-14 | 1995-12-14 | 확산 감광성 이미지화 방법 및 자기 공명 이미지화 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1019950049780A KR0166142B1 (ko) | 1995-12-14 | 1995-12-14 | 확산 감광성 이미지화 방법 및 자기 공명 이미지화 장치 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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KR970032757A KR970032757A (ko) | 1997-07-22 |
KR0166142B1 true KR0166142B1 (ko) | 1999-01-15 |
Family
ID=19440009
Family Applications (1)
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KR1019950049780A KR0166142B1 (ko) | 1995-12-14 | 1995-12-14 | 확산 감광성 이미지화 방법 및 자기 공명 이미지화 장치 |
Country Status (1)
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KR (1) | KR0166142B1 (ko) |
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-
1995
- 1995-12-14 KR KR1019950049780A patent/KR0166142B1/ko not_active IP Right Cessation
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Publication number | Publication date |
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KR970032757A (ko) | 1997-07-22 |
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