CN103209712A - 使用磁性粒子成像的结肠筛查 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于通过使用磁性粒子成像的结肠筛查的方法，包括步骤：(a)生成成像磁场，其具有的磁场强度空间分布使得结肠中的检查区域由具有较低磁场强度的第一结肠子区域和具有较高磁场强度的第二结肠子区域组成，在第一结肠子区域中，预先递送给结肠的磁性粒子的磁化不饱和，在第二结肠子区域中，所述磁性粒子的磁化是饱和的；(b)改变检查区域中的两个子区域的空间位置，使得所述粒子的磁化局部改变；(c)采集取决于检查区域中受该改变影响的磁化的信号；并且(d)评估所述信号以获得关于信号在检查区域中的空间分布的信息。结肠中的检查区域优选包括结肠的一部分或者一段，并且可以在该结肠部分或者结肠段中在整个蠕动循环期间执行步骤(a)至(c)。本发明还涉及用于采集数据的相应方法、磁性粒子在经由磁性粒子成像的结肠筛查中的用途、用于体内诊断使用的包含磁性粒子的食料或液体、以及用于为通过使用磁性粒子成像的结肠筛查而准备患者的方法。

Description

使用磁性粒子成像的结肠筛查
技术领域
本发明涉及用于通过使用磁性粒子成像的结肠筛查的方法，包括步骤：(a)生成成像磁场，其具有的磁场强度空间分布使得结肠中的检查区域由具有较低磁场强度的第一结肠子区域和具有较高磁场强度的第二结肠子区域组成，在第一结肠子区域中，预先递送给结肠的磁性粒子的磁化不饱和，在第二结肠子区域中，所述磁性粒子的磁化是饱和的；(b)改变检查区域中的两个子区域的空间位置，使得所述粒子的磁化局部改变；(c)采集取决于检查区域中受该改变影响的磁化的信号；并且(d)评估所述信号以获得关于信号在检查区域中的空间分布的信息。结肠中的检查区域优选包括结肠的一部分或者一段，并且可以在该结肠部分或者结肠段中在整个蠕动循环期间执行步骤(a)至(c)。本发明还涉及用于采集数据的相应方法、磁性粒子在经由磁性粒子成像的结肠筛查中的用途、用于体内诊断使用的包含磁性粒子的食料或液体、以及用于为通过使用磁性粒子成像的结肠筛查准备患者的方法。
背景技术
磁性粒子成像(MPI)是一种断层成像技术，其依赖磁性粒子磁化曲线的非线性和粒子磁化在某个磁场强度处饱和(Gleich等，2005，Nature，435，1214-1217)的事实。在医疗环境中，MPI使用施予身体的磁性粒子的磁特性测量粒子浓度。因为身体不包含MPI可见的自然发生的磁性物质，所以不存在背景信号。在摄取之后，MPI粒子表现为图像中的明亮信号，可以从中计算出粒子浓度。通过将高空间分辨率与短图像采集时间进行结合，MPI还可以采集随着磁性粒子移动捕获动态浓度改变。这允许MPI扫描器在单单个扫描中执行范围广泛的功能测试。
传统地，结肠筛查方法基于内窥镜结肠镜检查，即，采用穿过肛门的软管上的CCD摄像机或者光纤光学摄像机检查结肠和小肠远部。该技术允许对所检查区域的视觉诊断，并且给予病变的活检和/或移除的机会。然而，内窥镜结肠镜检查尤其带来胃肠道穿孔的严重风险，其可能是威胁生命的并且需要立即进行大手术修复。
可替换的无创技术是虚拟结肠镜检查或者计算机断层摄影(CT)结肠成像。CT结肠成像是一种采用通过计算机处理创建的断层摄影术的医学成像方法。使用数字几何处理从围绕旋转轴拍摄的大批二维X射线图像中生成对象内部的三维图像。在该过程期间，典型地，患者置于检查台的仰卧位中。随后，将薄管插入直肠内，使得可以经由管子泵入空气以便给结肠充气从而更好观察。随后，检查台移动经过扫描器以产生一系列沿着结肠长度的二维横截面，同时要求患者屏住他/她的呼吸以避免图像失真。虽然CT结肠成像仅承受大大减小的胃肠穿孔的风险(主要是由于气体膨胀)，但是该方法承受辐射暴露的严重风险。认为来自CT结肠成像的辐射剂量等同于几百次胸透X射线。因此，假定由于CT结肠成像辐射发展成实体瘤的风险远远高于结肠镜检查穿孔的风险。
此外，内窥镜结肠镜检查以及CT结肠成像需要肠清洁法，典型地，其包括仅低纤维或者清液体饮食一至三天，其后，在筛查之前的日子里，给予泻药和大量液体。该过程导致患者严重不适，并且大大减少了他们的顺从性。
文档WO2009/074952公开了用于影响和/或检测活动区域中的磁性粒子的装置和方法。本申请的目标是提供用于组合的热疗处置和磁性粒子成像(MPI)的增强的装置和更有效的方法。
文档WO2008/078242公开了用于影响和/或检测活动区域中的磁性粒子的类似装置和方法。本申请的目标是改善磁场生成器件的质量和/或磁场检测器件的质量。
Weizenecker等，2009，Phys.Med.Biol，54(L1-L10)公开了体内磁性粒子成像的三维实时。文档指示了在20.4x12x16.8mm3的3D视场实现的21.5ms的时间分辨率，并且具有足够解决所有听力室（hear chamber）的空间分辨率。
US2006/0241391公开了用于病理检测的方法和系统，例如，利用MRI技术检测胃肠道中的癌症。
内窥镜结肠镜检查以及CT结肠成像的另一种可替换方法是磁共振(MR)结肠成像，其基于磁共振成像(MRI)技术，即，使用磁场以使身体中磁性粒子原子的磁化一致化，并且相应采用射频场系统地改变该磁化的一致化，其使得原子核产生可以通过扫描器检测到的旋转磁场。然而，在MRI方法中，用于体内外成像的阈值使得来自主组织的背景信号是决定性的限制因素，因此限制了本方法的分辨能力。此外，MR结肠镜检查仍然需要肠清洁或者至少包括了经由肛管施予诸如钡的造影剂的结肠腔膨胀(Lauenstein等，2001，American Journal of Roentgenology，177，823-827)，其仍然必需对于患者而言高度的不愉快。
因此，存在对可替换的结肠成像方法的需求，其具有提高的患者接受度，同时允许高分辨率结肠筛查。
发明内容
本发明解决该需求，并且提供器件和方法，其允许通过使用磁性粒子成像的技术进行结肠筛查。具体地说，通过用于结肠筛查的方法实现上述目标，包括步骤：
(a)生成成像磁场，其具有的磁场强度空间分布使得结肠中的检查区域由具有较低磁场强度的第一结肠子区域和具有较高磁场强度的第二结肠子区域组成，在第一结肠子区域中，预先递送给结肠的磁性粒子的磁化不饱和，在第二结肠子区域中，所述磁性粒子的磁化是饱和的；
(b)改变检查区域中的两个子区域的空间位置，使得所述粒子的磁化局部改变；
(c)采集取决于检查区域中受该改变影响的磁化的信号；并且
(d)评估所述信号以获得关于信号在检查区域中的空间分布的信息。
该方法提供了若干优点：由于除了磁性粒子，无须将医疗设备或者仪器引入身体内，所以它本质上是无创的。此外，磁性粒子成像更高的时间分辨率允许沿着肠检查区域的信号分段检测和补偿肠蠕动的可能性。因此，方法不需要任何肠清洁法或者结肠腔膨胀，而是完全依赖于磁性粒子在肠中的存在，例如，其可以与食物或者液体一起口服施予。
在另一方面中，本发明涉及用于收集数据的方法，包括步骤：
(a)生成成像磁场，其具有的磁场强度空间分布使得结肠中的检查区域由具有较低磁场强度的第一结肠子区域和具有较高磁场强度的第二结肠子区域组成，在第一结肠子区域中，预先递送给结肠的磁性粒子的磁化不饱和，在第二结肠子区域中，所述磁性粒子的磁化是饱和的；
(b)改变检查区域中的两个子区域的空间位置，使得所述粒子的磁化局部改变；并且
(c)采集取决于检查区域中受该改变影响的磁化的信号。
在本发明的优选实施例中，改变子区域的空间位置的步骤包括产生空间和时间变化的磁场。
在本发明的另一个优选实施例中，结肠中的检查区域包括结肠的一部分或一段。
在本发明的另一个优选实施例中，可以在所述结肠部分或者结肠段中在整个蠕动循环期间执行如上所述的步骤(a)至(c)。随后，可以将检查区域重新分配给结肠的不同部分或段。在特定优选实施例中，可以将检查区域重新分配给结肠的邻近部分或段。
在本发明的另一个优选实施例中，如上所述用于结肠筛查的方法可以包含评估步骤，其包括基于所采集的信号对所有结肠检查部分的可视化重建。
在本发明的另一个优选实施例中，将磁性粒子预先递送给结肠。该预先递送优选可以是经由特别是与食料或者液体一起或者在食料或者液体内口服摄取的预先递送。
在另一方面中，本发明涉及磁性粒子在经由磁性粒子成像的结肠筛查中的用途。
在本发明的优选实施例中，所述在结肠筛查中的用途包括：在结肠的一部分或者一段中在整个蠕动循环期间检查所述结肠部分或结肠段，之后将检查区域重新分配给结肠的不同部分或者段。在本发明的特定优选实施例中，所述检查区域的重新分配是将检查区域重新分配给结肠的邻近部分或者段。
在另一方面中，本发明涉及用于在体内诊断中使用的包含磁性粒子的食料或者液体。
在另一方面中，本发明涉及用于为通过使用磁性粒子成像的结肠筛查而准备患者的方法，包括施予包含磁性粒子的食料或者液体。
在本发明的优选实施例中，所述结肠筛查或者诊断使用是对于结肠癌疾病、结肠炎症、息肉、胃肠未闭或通过（transit）、或者结肠粘膜缺损的筛查。
在本发明的另一个优选实施例中，将在筛查之前的1至5天开始食料或者液体的所述摄取或者施予。
在本发明的特定优选实施例中，所述磁性粒子是包覆的并且/或者抗胃的氧化铁粒子。可替换地，所述磁性粒子可以是或者具有包含氧化铁粒子的壳结构。在另一个特定优选实施例中，所述壳结构是包含氧化铁粒子的非磁性壳结构。
在本发明的另一个特定优选实施例中，所述包覆的氧化铁粒子是包覆有聚合物或者包覆有乳胶的。在另一个特定优选实施例中，所述壳结构包括包覆有聚合物或者包覆有乳胶的氧化铁粒子。在另一个特定优选实施例中，所述壳形结构包括聚合物包覆或者乳胶包覆的氧化铁粒子。另一个优选是包含包覆有聚合物或者包覆有乳胶的氧化铁粒子的分散体（dispersion）的壳结构。
附图说明
图1示出了MPI的基本成像原理。发送信号包括取决于时间的、优选正弦均匀的电磁场。磁性粒子以磁化的改变对发送信号做出反应。可以根据Langevin理论(Chikazumi S，1964，Physics of Magnetism，John-Wiley，New York)描述磁化的变化，并且可以将磁化的改变检测为接收线圈中的感应电压。由于磁化的改变是非线性现象，所以接收信号包含发送信号中所包含的频率谐波。对于粒子不饱和的低场强区域，该情况是存在的。
图2描述了粒子已经饱和的较高场强的情况。由于发送信号导致的任何场强改变仅导致磁化的微小变化。因此，可能检测不到谐波，并且所得到的接收信号仅包含发送信号的基频。
图3示出了磁性粒子成像扫描器的可能实施例。两个磁体产生具有低场强区域(在数学上称为无场点)和较高场强区域的场结构。还可以通过麦克斯韦结构的线圈(相反电流)实现该场结构。当存在发送信号时，在低场强区域中出现在图1中所描述的情况，并且在其它更高场强的区域中出现图2的情况。以这种方式，可以将对磁性粒子浓度的确定限制于低场强区域，并且可能告诉信号源于何处，实现‘空间编码’。将患者置于磁体之间，并且可以确定磁性粒子的浓度。通过在检查区域上移动低场强区域，可以为患者的感兴趣区域确定磁性粒子的浓度，在该情况下，患者的感兴趣区域是结肠。
图4示出了包括聚焦场线圈的MPI扫描器设置。
具体实施方式
发明者已经开发了允许通过使用磁性粒子成像技术进行结肠筛查的器件和方法。
虽然关于特定实施例描述了本发明，但是不将该说明解释为限制意义。
在详细描述本发明的示例性实施例之前，给出对于理解本发明至关重要的定义。
如在该说明书和所附权利要求中所使用的，除非上下文中清楚规定，否则单数形式“一”和“一个”还分别包括复数。
在本发明的上下文中，术语“大约”和“大致”指示精确度区间，本领域的技术人员将理解该精确度区间仍然确保正在讨论的特征的技术效果。该术语典型地指示偏离所指示的数值±20%、优选±15%、更优选±10%、并且甚至更加优选±5%。
应该理解，术语“包括”不是限制性的。为了本发明的目的，将术语“由……组成”视为术语“包括”的优选实施例。如果在下文中，定义了一组包括至少某个数目的实施例，这就意味着也包含优选仅由这些实施例组成的组。
此外，在说明书和权利要求中使用术语“第一”、“第二”、“第三”或者“(a)”、“(b)”、“(c)”、“(d)”等用于区分相似的要素，并且不一定用于描述顺序或者时间次序。应该理解，在适当的环境下，如此使用的术语是可互换的，并且在这里所描述的本发明的实施例能够以与在这里所描述或者所说明的其它次序操作。
在术语“第一”、“第二”、“第三”或者“(a)”、“(b)”、“(c)”、“(d)”等涉及方法或使用的步骤的情况下，除非在申请中如上文或者下文所述指出，否则在步骤之间不存在时间或者时间间隔连贯性，即可以同时执行这些步骤，或者在这些步骤之间可能存在秒、分、小时、日、周、月、或者乃至年的时间间隔。
应该理解，由于方法、协议、试剂等可能变化，所以本发明不限制于在这里所描述的特定方法、协议、试剂等。还应该理解，在这里所使用的术语仅仅是为了描述特定实施例的目的，并且不是旨在限制本发明的范围，仅通过所附权利要求限制本发明的范围。除非定义，否则，在这里使用的所有技术和科学术语具有与本领域的普通技术人员通常所理解的意义相同的意义。
如上所述，在一方面中，本发明涉及用于结肠筛查的方法，包括步骤：
(a)生成成像磁场，其具有的磁场强度空间分布使得结肠中的检查区域由具有较低磁场强度的第一结肠子区域和具有较高磁场强度的第二结肠子区域组成，在第一结肠子区域中，预先递送给结肠的磁性粒子的磁化不饱和，在第二结肠子区域中，所述磁性粒子的磁化是饱和的；
(b)改变检查区域中的两个子区域的空间位置，使得所述粒子的磁化局部改变；
(c)采集取决于检查区域中受该改变影响的磁化的信号；并且
(d)评估所述信号以获得关于信号在检查区域中的空间分布的信息。
如在这里所使用的术语“结肠筛查”是指人或者动物身体的结肠和/或邻近部分的检查。如在这里所使用的，术语“结肠和/或邻近部分”是指结肠和在其附近的胃肠道部分。在某些实施例中，可以对整个胃肠道或者结肠之外的包括诸如胃、小肠、十二指肠、空肠、回肠、盲肠、阑尾或者其细分部分的其它部分执行筛查。检查区域还可以包括如上所述的胃肠道部分的任何组合。优选结肠检查。
如在这里所使用的术语“筛查”是指经由对检查区域中结构、要素和/或所述结构或要素的修改的复制进行分析或者视觉检查，以及所获得的信息与控制或者标准值、图像、或者信息的比较。筛查优选针对异常结构、要素、区域和/或病理状况的识别以及/或者它们随着时间的变化。这种异常结构、要素、区域和/或病理状况的例子是检查区域中的生长、不正常的功能条件等。优选可以在体内执行检查。可替换地，本发明还设想了病理检查。检查优选是无创的，或者基本上是无创的。在具体实施例中，可以包括一个或多个有创步骤。
在步骤(a)中，可以生成空间不均匀磁场。在典型实施例中，检查区域的第一子区域中的磁场强度可能很弱以至于磁性粒子的磁化与外部磁场或多或少地显著不同。因此，磁化可能不饱和。第一子区域可以具有不同的形态或者形状，可以是连续的或者不连续的。它优选是诸如斑状或者点状区域的空间连续区域，具有诸如矩形、梯形、长方体、圆形、管状、三角形等的典型几何形状的线或者区域。在另一个典型实施例中，为了使磁性粒子保持在饱和磁化的状态中，第二子区域中的磁场强度可以足够高，其中，第二子区域优选是在第一子区域之外的检查区域。
如在这里所使用的术语“饱和”是指几乎所有粒子的磁化基本上都朝向外部磁场的方向。在该状态中，与第一子区域中的磁化相比，磁场强度的增大优选不会有助于磁化的任何显著增大。
在方法中使用的合适的磁性粒子是可以以充分小的磁场达到饱和的那些粒子。典型情况下，为了达到该标准，磁性粒子具有最小的尺寸或者最小偶极矩。因此，如在这里所使用的术语“磁性粒子”意味着可以磁化的粒子。合适的磁性粒子优选可以具有与体素大小相比较小的尺寸，通过根据本发明的方法确定该体素的磁化。另外，粒子的磁化优选应该在磁场的最低可能场强处到达饱和。
为此所需的场强越低，空间分辨能力就越高，或者在检查区域中所产生的(外部)磁场就可能越弱。另外，磁性粒子优选可以具有最高的可能偶极矩或者高饱和感应，使得磁化的改变产生最大的可能输出信号。在特定优选实施例中，磁性粒子不应该是有毒的。
在所述检查区域中的磁性粒子可以以足够高的浓度存在于，即被预先递送到区域中，以便允许以上述为特点的过程。
在优选实施例中，术语“检查区域”是指结肠和/或邻近部分。另外或者可替换地，胃肠道的其它部分也可以是检查区域。这些部分的例子是胃、小肠、十二指肠、空肠、回肠、盲肠、阑尾或者其细分部分。检查区域还可以包括整个胃肠道或者如上所述胃肠道部分的任何组合。
术语“预先递送”意味着已经经由任何合适的器件给检查区域提供了、安置了或者分配了磁性粒子，检查区域特别是结肠，但是另外或者可替换地，是诸如胃、小肠、十二指肠、空肠、回肠、或大肠、盲肠、阑尾或者其细分部分等的胃肠道的更多区域。例如，可以经口摄取、灌肠或者诸如经由外科手术直接放置等将磁性粒子提供、安置或者分配给所述胃肠道区域。预先递送的粒子可以以均匀浓度即基本上相等的浓度存在于胃肠道上、优选是结肠上、更优选是结肠的检查区域上。可替换地，预先递送的磁性粒子可以以非均匀浓度存在于胃肠道上、优选是结肠上、更优选是结肠的检查区域上。例如，预先递送的磁性粒子可以示出在以下不同方向中的浓度梯度：例如，在胃肠道，特别在结肠的轴线方向（即管状结构的方向）、或者在诸如从管状结构的中心到外表部分的径向方向中。此外，预先递送的磁性粒子可以示出浓度由于以下所引起的局部改变：胃肠道内部诸如突出物、折叠、褶皱等的结构或者由于胃肠道诸如水或液体内容、食物或摄取食物类型的内容。优选的是高浓度均匀。
在步骤(b)中，可以改变如上所定义的两个子区域在检查区域中的空间位置。该变化优选可以导致预先递送的磁性粒子的磁化局部改变的状态。具体地说，通过改变两个子区域在检查区域中的空间位置，可以改变检查区域中的整体磁化。在一些实施例中，可以通过相对于患者或者检查区域移动用于产生磁场的磁体或者磁线圈、或者通过相对于所述磁体或者磁线圈移动患者或者检查区域来改变两个子区域在检查区域中的空间位置。
因此，可以测量检查区域中的磁化以及/或者与所述磁化直接相关的物理参数，即可以采集信号，该信号取决于检查区域中受子区域空间位置改变影响的磁化(步骤(c))。优选可以通过尽可能快速地改变两个子区域的空间位置获得信号。可以使用用于在检查区域中生成磁场的线圈采集信号。优选使用至少一个独立线圈。
随后，可以使用这些数据，即表征区域中磁化的信号，得到关于预先递送的磁性粒子在诸如结肠或者邻近结构的检查区域中的空间分布的信息。可以因此收集这些信号，根据合适的算法进行数学变换，任选地受到统计学评价，并且最后在一幅或多幅检查区域图像中进行可视化。例如，从授权的教材中，尤其是涉及MPI或者CT方法的特定出版物中，例如“Bildgebende Systeme für die medizinische Diagnostik”，Heinz Morneburg(Hrsg.)，3.Auflage，Publicis MCD Verlag，Erlangen，1995或者“DigitaleBildverarbeitung”，Bernd 
Figure BDA00003172325400101
5.Ausgabe，Springer Verlag，Berlin，Heidelberg，New York，2002，对于本领域的技术人员将是得知实现方式和细节。
在另一方面中，本发明涉及用于收集数据的方法，包括步骤：
(a)生成成像磁场，其具有的磁场强度空间分布使得结肠中的检查区域由具有较低磁场强度的第一结肠子区域和具有较高磁场强度的第二结肠子区域组成，在第一结肠子区域中，预先递送给结肠的磁性粒子的磁化不饱和，在第二结肠子区域中，所述磁性粒子的磁化是饱和的；
(b)改变检查区域中的两个子区域的空间位置，使得所述粒子的磁化局部改变；以及
(c)采集取决于检查区域中受该改变影响的磁化的信号；并且
步骤(a)至(c)对应于本文中以上用于结肠筛查的方法的上下文中所定义的步骤(a)至(c)。可以根据对于本领域中的技术人员已知的任何合适的方法采集诸如在步骤(c)中所提到的信号的数据。可以将数据直接保存在合适介质上，或者以排序的方式在诸如合适的数据库中储存。在本发明的特定实施例中，如上所述用于收集数据的方法可以是用于收集关于结肠或者邻近部分和/或胃肠道的其它部分的异常结构、要素、区域和/或病理状况，以及/或者它们随着时间的改变的数据。在另一个实施例中，可以将数据采集的方法与诸如采用可视化算法的方法的数据分析的方法，和/或确定数据质量或可用性的统计分析方法组合。此外，可以将数据采集方法与随后的数据变换、数据可视化和/或数据比较方法组合。
在用于结肠筛查的方法或者用于收集数据的方法的优选实施例中，改变子区域的空间位置的步骤可以包括生成空间和时间变化的磁场。因此，为了改变两个子区域在检查区域中的空间位置或者改变第一子区域中的磁场强度，例如，可以生成被安置了并且/或者随着时间变化的磁场。如果通过使用随着时间变化的磁场实现子区域空间位置的改变，那么这可能在线圈中感应类似周期性的信号。
在本发明的某些实施例中，由于随着时间变化的磁场作用于检查区域上的第一频带，并且对从线圈所接收的信号中的包含比第一频带更高频率分量的第二频带进行评估，以获得关于磁性粒子空间分布的信息，所以可以避免本发明由于在检查区域中生成的信号与随着时间变化的磁场同时有效所造成的在信号采集中的潜在困难。这利用了这样的事实：仅可以通过由于磁化特性曲线的非线性造成的检查区域中磁化的改变来创建第二频带的频率分量。当随着时间变化的磁场具有正弦周期性表现时，第一频带可以仅由单一频率分量即正弦基波振荡组成。作为比较，除了该基波振荡之外，第二频带可以包含诸如正弦基波振荡的例如谐波的更高谐波，其优选用于评估。
用于在本发明中用于结肠筛查的方法或者用于收集数据的方法的优选装置的特征在于，用于生成磁场的器件包括用于生成磁梯度场的梯度线圈装置，其在检查区域的第一子区域中反转其方向并且显示过零。当梯度线圈装置例如包括两个位于检查区域任一侧上运载相反流的相同绕组(麦克斯韦线圈)时，该磁场在绕组轴上的点处为零，并且在该点两侧以相反极性几乎线性增大。仅在位于该零场点周围的区域中这些粒子之处磁化是不饱和的。对于该区域之外的粒子，磁化是饱和状态。因此，为装置提供这样的器件：其生成随着时间变化并且叠加在磁梯度场上的磁场以便在检查区域中移动两个子区域。因此，可以通过随着时间变化的磁场在检查区域内围绕零场点，即第一子区域，移动梯度线圈装置生成的区域。因此，采用该磁场适当的随着时间变化和方向，可能可以在整个检查区域中移动零场点。
可以通过合适的线圈装置检测由零场点的移动造成的磁化改变。用于检测在检查区域中生成的信号的线圈可以是已经用于在检查区域中生成磁场的线圈。在另一个实施例中，由于单独的线圈可能与产生随着时间变化的磁场的线圈装置解耦，所以可以为接收使用单独的线圈。另外，采用一个线圈尤其是采用若干个线圈可以实现改善的信噪比。
零场点在检查区域中的位置改变越快，即叠加在磁梯度场上的随着时间变化的磁场改变越快，在线圈装置中所感应的信号的振幅就越大。具体地说，优选装置包括生成第一磁场和叠加在磁梯度场上的至少第二磁场的器件，其中，第一磁场以高振幅缓慢移动，并且第二磁场以低振幅快速移动。这优选通过两个线圈装置生成了具有不同速度和不同振幅的两个磁场。
在用于结肠筛查的方法或者用于收集数据的方法的另一实施例中，场改变可能非常快(例如，>20kHz)，导致它们位于人类的听力极限之上。在另一个实施例中，一般可以将检查区域中的两个磁场彼此垂直对齐。这可以使得零场点在二维区域内运动。通过包括与两个磁场垂直对齐的分量的另一个磁场可以将此进一步扩展到三维区域。
在另一个实施例中，设想了具有在线圈装置下游的滤波器的装置，其抑制通过线圈装置所感应的信号中第一频带中的信号分量，并且允许第二频带中的信号分量通过，第二频带包含比第一频率分量更高的频率分量。因此，磁化特性曲线在磁化从非饱和改变到饱和状态的区域中可以是非线性的。因此，可以在感应随着时间变化的非线性区域中生成随着时间的正弦磁场。
在本发明用于结肠筛查的方法或者用于收集数据的方法的另一个实施例中，当施加具有大约10mT/μ0或者更小强度的外部磁场时，磁性粒子可以变成饱和的。更大的饱和场强度也适合于根据本发明的方法。
另一些合适的磁场强度是大约10mT/μ0或者更小。还可能在1mT/μ0或者更小、或者大约0.1mT/μ0或者更小的区域场强中实现好的测量结果。例如，采用大约10mT/μ0或者更小、大约1mT/μ0或者更小或者大约0.1mT/μ0或者更小的磁场，可以以高精确度和分辨率确定浓度数据、温度、压力或者pH值。
在另一个实施例中，磁场强度可以适合于将要检查的患者或者胃肠道部分的各个特定参数，例如，患者的尺寸、体重、年龄、性别、要检查区域的大小、其生理状况、所施予或者存在于检查区域中的磁性粒子的数量或者浓度等。技术人员可以根据来自相应技术领域的已知数据或者信息确定这些参数并且可以设置相应的值。可以在检查之前执行该过程，或者在检查期间动态执行该过程，或者在检查的步骤或者循环期间或之间动态执行该过程。在另一个实施例中，设想使用固定或者不变的参数。
在本发明用于结肠筛查的方法或者用于收集数据的方法的另一个实施例中，变化磁场的场强可以是成像磁场场强的至少两倍、优选是成像磁场场强的三倍。本质上可以使变化磁场的场强取决于磁性粒子的大小和性质。适当的计算方案对于本领域的技术人员将是已知的，或者可以从诸如Chikazumi S，1964，Physics of Magnetism，John-Wiley，New York的授权文本或者出版物中得到。
在特定优选的实施例中，应该将变化磁场的场强和频率设置为足够高的值以防止磁性粒子聚合或聚集，并且同时将变化磁场的场强和频率设置为足够低的值以防止损害检查对象或者受检查患者中的病变。此外，应该将变化磁场的场强和频率设置为防止变化磁场加热生物体和/或受检查组织或组织区域的值。在优选实施例中，变化磁场因此应该具有小于500瓦的功率输入，优选是小于300瓦。这些值是在大约10秒上的平均值。因此，实际峰值可以更高。在特定优选的实施例中，变化磁场的场强可以小于10mT/μ0。
在另一个实施例中，可以以间歇脉冲施加变化磁场，使得平均功率输入小于300至500瓦。例如，当施加具有100kHz处20mT/μ0的连续波时，患者将仍然低于加热限制。可以施加比那更高的振幅，但是那么仅在短脉冲中施加。
在本发明的另一个实施例中，变化磁场的频率可以是任何合适的值，例如，在大约0.5和1.5MHz之间、优选在大约0.7和1.3MHz之间。
在另一个实施例中，变化磁场的频率和/或能量输入可以适于受检查患者或者胃肠道部分的各个特定参数，例如，患者的尺寸、体重、年龄、性别、要检查区域的大小、其生理状况、所给予或者存在于检查区域中的磁性粒子的数量或者浓度等。技术人员可以根据来自相应技术领域的已知数据或者信息确定这些参数并且可以设置相应的值。可以在检查之前执行该过程，或者在检查期间动态执行该过程，或者在检查的步骤或者循环期间或之间动态执行该过程。在另一个实施例中，还设想采用固定或者不变的参数。
在本发明用于结肠筛查的方法或者用于收集数据的方法的另一个优选实施例中，结肠中的检查区域包括结肠的一部分或者一段。如在这里所使用的术语“结肠的一部分或者一段”是指整个结肠的一部分或者一段。优选是可以采用以允许对区域详细可视化或者收集相应数据的适当高的分辨率分析结肠的一部分或者一段。要检查的结肠的一部分或者一段的精确尺寸可以取决于所使用的磁性粒子的类型、大小或者包覆，在所述段中的磁性粒子的浓度，所使用的磁场，变化磁场的场强，功率输入，要检查的患者的尺寸和/或生理机能，患者的蠕动以及/或者更多参数。因此，可以根据这些参数或者本领域的技术人员已知的其它合适的参数将检查区域设置为特定值。在另一个实施例中，可以在检查期间例如以缩小或者放大的方式改变或者变化检查区域的大小，或者它可以保持固定。结肠的一部分或一段的优选检查区域的例子是大约10cmⅹ10cm的区域。进一步设想的是具有更小或者更大尺寸的区域，例如，大约5cmⅹ5cm、15cmⅹ15cm、20cmⅹ20cm、10cmⅹ5cm、10cmⅹ15cm、15cmⅹ5cm、20cmⅹ10cm、20cmⅹ5cm、20cmⅹ15cm或者任何其它合适尺寸的区域。
在本发明的另一个可选实施例中，检查区域还可以是胃肠道的其它部分的一部分或者一段。例如，检查区域可以包括胃的一部分或者一段、小肠、十二指肠、空肠、回肠、盲肠、阑尾或者细分部分，或者在适用情况下，这些段之间或这些段和结肠之间的过渡区域。因此，胃肠道或者其细分部分的一部分或一段的优选检查区域是大约10cmⅹ10cm的区域。进一步设想的是具有更小或者更大尺寸的胃肠道或者其细分部分的区域，例如，大约5cmⅹ5cm、15cmⅹ15cm、20cmⅹ20cm、10cmⅹ5cm、10cmⅹ15cm、15cmⅹ5cm、20cmⅹ10cm、20cmⅹ5cm、20cmⅹ15cm或者任何其它合适大小的区域。
在另一个实施例中，检查区域可以重叠，例如可以彼此重叠。重叠可以是大约小于1%至大约90%或者更多之间的重叠。优选是在邻近区域之间大约20-50%的重叠。可替代地，在检查区域之间可以不存在重叠。
在本发明的另一个实施例中，结肠或者胃肠道的检查区域或者选择段可以适于患者的各个特定参数或者要检查的胃肠道部分的参数，例如，患者的尺寸、体重、年龄、性别、要检查区域的大小、其生理状况、所施予或者存在于检查区域中的磁性粒子的数量或者浓度等。技术人员可以根据来自相应技术领域的已知数据或者信息确定这些参数并且可以设置相应的值。可以在检查之前执行该过程，或者在检查期间动态执行该过程，或者在检查的步骤或者循环期间或之间动态执行该过程。在另一个实施例中，设想使用固定或者不变的参数。
在本发明的另一个优选实施例中，可以在结肠部分或者结肠段中在整个蠕动循环期间执行在这里如上所定义的用于结肠筛查的方法或者用于收集数据的方法的步骤：生成具有磁场强度空间分布的成像磁场(a)；改变两个子区域在检查区域中的空间位置(b)；并且采集取决于受该改变影响的检查区域中的磁化的信号(c)。
如在这里所使用的，术语“整个蠕动循环”是指迫使诸如食物的摄取物质的球或者团沿着胃肠道特别沿着结肠前进的一个蠕动波。可以通过在摄取物质的球或者团之后的圆形平滑肌收缩以防止物质后退从而开始波或者蠕动，并且典型地，之后是推动物质向前的纵向平滑肌的收缩。在优选实施例中，蠕动循环可以因此包括两个肌肉群的收缩。在另一个可选实施例中，还可以在整个蠕动循环的一部分期间执行方法，例如，仅在上述诸如圆形平滑肌或者纵向平滑肌的肌肉群之一收缩期间。
在另一个优选实施例中，例如，可以在多于一个蠕动循环期间重复方法1次、2次、3次、4次、5次、6次、7次、8次或者重复更多次，即可以在1、2、3、4、5、6、7、8或者更多蠕动循环期间检查同一个检查区域1次、2次、3次、4次、5次、6次、7次、8次或者更多次。循环可以是相继循环或者是诸如每2个、3个、4个循环等的时间上不连续的循环。
蠕动循环的周期性还取决于检查区域。通过改变所述检查区域，可以因此改变蠕动循环的周期。
因此，本发明的优点是可以在结肠或者胃肠道蠕动期间执行检查。由于检查区域相对较小的大小以及本发明的磁性粒子成像技术方法的物理属性，因此允许不会影响患者正常蠕动的结肠筛查。
在特定实施例中，具体地说，在非常快速蠕动的情况下，或者在患者显示出痉挛的情况下，或者为了增强关键质量图像，可以通过施予要检查的患者适当的药物影响蠕动。例如，可以使用诸如丁溴东莨菪碱溴化物或者其衍生物的副交感神经阻断药。另一些合适的药物对于本领域的技术人员将是已知的。
此外，特别是在患者运动或者患者紧张度增加的情况下，或者为了增强关键质量图像，可以对要检查的患者施予合适的镇定剂或者镇静剂，例如苯二氮，优选是氯羟去甲安定或者安定。另一些合适的镇定剂的例子对于本领域的技术人员将是已知的。
在本发明的另一个特定优选实施例中，可以在特定结肠部分或者段即如上所定义的特定检查区域内在整个蠕动循环期间执行如在这里所定义的用于结肠筛查的方法或者用于收集数据的方法的步骤：生成具有磁场强度空间分布的成像磁场(a)；改变两个子区域在检查区域中的空间位置(b)；并且采集取决于受该改变影响的检查区域中的磁化的信号(c)，之后，将所述检查区域重新分配给结肠或者胃肠道的不同部分或段。结肠或者胃肠道的“不同”部分或段可以是结肠或者胃肠道的任何其它段，或者可以是另一段结肠或者胃肠道的任何特定检查区域。该其他特定区域可以位于之前所检查的区域附近，或者可以移位。要检查的结肠或者胃肠道的不同或者下一部分或段优选是结肠或者胃肠道的邻近部分或段。如在这里所使用的“邻近”意味着该部分要么可以具有与之前所检查的区域或者分段的公共边界，要么至少与其部分重叠。重叠可以是大约小于1%至大约90%或者更多之间的重叠。优选是大约10%至大约50%的重叠，例如，10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%或者45%的重叠。
可以因此将检查区域重新分配给将要检查的结肠或者胃肠道的下一个或者邻近部分或段。可以通过在MPI装置内移动患者或者通过移动对于生成磁场及其检测必须的装置或线圈执行该重新分配。
在本发明的特定优选实施例中，可以为如本文上述的结肠筛查方法使用额外的电磁场即聚焦场。
更好地，可以通过采用聚焦场或者实现用于MPI的聚焦场技术改善检查区域的重新分配。
如在本发明的上下文中所使用的术语“聚焦场”涉及均匀时变电磁场。除了在这里上述的磁场即驱动场或者接收场之外，该场可以存在。聚焦场优选可以基于一组附加线圈(聚焦场线圈)，其能够提供高达大约500mT/μ0。另外，这些线圈比驱动场线圈可以呈现低得多的频率。在典型实施例中，聚焦场可以具有高至大约500mT/μ0的磁场强度，例如，大约100mT/μ0、110mT/μ0、120mT/μ0、130mT/μ0、140mT/μ0、150mT/μ0、160mT/μ0、170mT/μ0、180mT/μ0、190mT/μ0、200mT/μ0、210mT/μ0、220mT/μ0、230mT/μ0、240mT/μ0、250mT/μ0、260mT/μ0、270mT/μ0、280mT/μ0、290mT/μ0、300mT/μ0、310mT/μ0、320mT/μ0、330mT/μ0、340mT/μ0、350mT/μ0、360mT/μ0、370mT/μ0、380mT/μ0、390mT/μ0、400mT/μ0、410mT/μ0、420mT/μ0、430mT/μ0、440mT/μ0、450mT/μ0、460mT/μ0、470mT/μ0、480mT/μ0、490mT/μ0或者500mT/μ0；以及高至100Hz的频率，例如，大约50Hz、60Hz、70Hz、80Hz、90Hz、95Hz或者100Hz的频率。聚焦场可以因此移动区域，通过驱动场对其扫描以覆盖诸如10ⅹ10ⅹ10cm3体积的某个体积。为了维持快速采集，典型情况下，聚焦场必须通过在其编码时间内的斑点(patch)的线性尺度来移动快速编码区域。例如，对于多于10ms的编码时间，对于一次移动的聚焦场强度可以是大约40mT/μ0，这导致小于4T/μ0/s的转换速率，其允许场改变低于由于临床MRI扫描器中的梯度线圈造成的场改变。
在本发明的特定实施例中，为了引导聚焦场通量，可以将软磁材料引入MPI扫描器中。可以优选在场发生器立方体的外壳中使用软磁材料。另外，可以屏蔽杂散磁场。在另一个优选实施例中，为了避免生成可能与磁性粒子信号检测发生干扰的谐波，可以通过铝板屏蔽软磁材料。为了防止驱动场穿透屏蔽，但是允许透过低频聚焦场，板的厚度可以适于对本领域的技术人员已知的合适的值。
另外的特征和细节对于本领域的技术人员将是已知的，并且可以从Gleich等的“Fast MPI Demonstrator with Enlarged Field of View,2010”，International Society for Magnetic Resonance in Medicine Meeting，May1-72010，Abstract218中得到。
在用于如本文上述的结肠筛查的方法的另一个特定优选实施例中，对信号进行评估以获得关于信号在检查区域中的空间分布的信息包括基于所采集的信号重建受检查的结肠部分。在一个实施例中，可以采用合适的算法和/或计算机程序或者对于技术人员已知的设备执行该重建。优选是采用为CT数据或信号重建和可视化所开发的算法和/或计算机程序或设备。合适的算法以及更多特征和细节对于本领域的技术人员将是已知的，并且/或者可以从诸如Pickhardt等的2003，N Engl J Med，349，2191-2200的授权出版物中得到。
在特定实施例中，可以通过针对结肠或者整个受检查区域的受检查部分或段的一个或多个重叠部分选择数据并且随后将这些数据组合来执行重建，所述组合包括对于冗余数据或信息的校正步骤。
在另一个实施例中，重建可以包括使用从患者获得的第二或者更多数据集，例如，在检查区域中的两个或蠕动循环期间从重复检查获得的数据集。
在另一个实施例中，重建可以进一步或者另外基于从同一个患者之前获得的数据，或者基于能够从数据库或者信息库获得的数据。
可以根据诸如2D或3D可视化的任何合适的方法基于适当的计算机图形系统或者医学图形系统或诊断设备可视化根据本发明的结肠或者胃肠道其它部分的重建部分。
在本发明的特定优选实施例中，如本文上述的用于结肠筛查的方法提供了对患者结肠或者胃肠道受检查部分的可视化重建，其中，为了可视化大小大约10mm、优选是大约6至10mm大小、更优选是大约1至6mm大小的结构，甚至更优选是大约0.85至1.5mm的结构，例如具有0.85mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.5mm的大小或者直径的结构，分辨率足够高。如本文上述的用于结肠筛查的方法还可以提供对患者的结肠或者胃肠道的受检查部分的可视化重建，其示出了整个结肠或者至少所有受检查段，例如，还包括受内窥镜方法阻塞或者否则难以接近的区域。
在另一个实施例中，可以将如本文上述的数据收集的方法与在这如上所定义的视觉重建的步骤组合。
在用于结肠筛查的方法或者用于收集数据的方法的另一个优选实施例中，将所述磁性粒子经由食料或者液体的经口摄取而预先递送给结肠或者胃肠道。典型情况下，患者在检查前一天或多天摄取包括磁性粒子的食料或者液体。
在优选实施例中，所述摄取可以发生在大约1至5天时间周期，例如，在检查前1天、在检查前2天、在检查前3天、在检查前4天、或者在检查前5天或者更长时间。可以根据将要口服摄取的即在食料或者液体中的磁性粒子的浓度、以及/或者患者的生理、尺寸、年龄、重量、性别等调整施予周期的长度。
在本发明上下文中的食料或者液体可以是对于本领域的技术人员已知的任何合适的食料或者液体，优选是适合于形成非成块粪便或者匀质粪便的食物。例如，食料可以包括诸如在大约5%和50%之间的食用纤维的一部分食用纤维。在另一个实施例中，食料不应该包括很高水平的蛋白质或者脂肪。液体可以优选包括覆盖或者结合磁性粒子的成分。具体地说，食料或者液体应该不包含增强特别是氧化铁粒子的磁性粒子排泄的成分。
为了实现磁性粒子在结肠或者胃肠道中的预先递送而将要口服摄取的食料或者液体可以包括具有任何合适浓度的所述磁性粒子。可以将浓度设置为尽可能高的值，而不负面地影响食料或者液体的味道，并且/或者不变得对患者有毒或者不给患者提供其它负面影响。
经口摄取可以是与平常进餐一起的摄取，或者可以是在平常进餐之间的摄取，例如，在早中、中下或者晚餐之后。摄取可以每1小时、2小时、3小时、4小时、5小时、6小时、8小时、10小时、12小时、24小时、48小时或者以任何其它合适的时间周期进行。可以根据患者的生理条件、其日常节律等调整摄取。
在另一个特定实施例中，如本文上述的用于结肠筛查的方法或者用于收集数据的方法包括额外的第一步骤或者步骤(0)，即施予受检查患者磁性粒子的步骤。所述施予优选可以是施予包括所述磁性粒子的食料或者液体。在这些实施例中，不预先递送磁性粒子，而是在方法的第一步骤期间施予磁性粒子。
在另一方面中，本发明涉及磁性粒子在经由磁性粒子成像的结肠筛查中的用途。因此，可以根据对本领域的技术人员已知的，或者可以从诸如Gleich和Weizenecker，2005，Tomographic imaging using the nonlinearresponse of magnetic particles，Nature，435，1214-1217或Weizenecker等，2009，Three-dimensional real-time in vivo magnetic particle imaging，Phys.Med.Biol，54:L1-L10的授权文本或者出版物中得到的所建立的磁性粒子成像原理为结肠或者胃肠道检查使用特别是如在这里所述的磁性粒子的磁性粒子。
优选的是磁性粒子在如本文上述的结肠或者胃肠道检查中的用途。进一步地，优选的是磁性粒子在这样的结肠筛查中的用途：其遵循在这里如上所定义的用于结肠筛查的方法的步骤(a)至(d)中的至少一个。
因此，在本发明的优选实施例中，磁性粒子在经由磁性粒子成像的结肠筛查中的用途包括所述粒子在结肠或者胃肠道的一部分或者一段的检查中的用途。
在更具体的实施例中，如本文上述，所述粒子在结肠或者胃肠道的一部分或者一段的检查中的用途包括在所述结肠部分或段或者胃肠道的部分或者段中在整个蠕动循环期间的检查。
在另一个更具体的实施例中，如本文上述，所述粒子在所述结肠部分或者段中在整个蠕动循环期间为结肠的一部分或者一段或者胃肠道的一部分或者一段的检查中的用途包括将检查区域重新分配给结肠或者胃肠道的不同部分或段。
在另一个特定优选的实施例中，所述粒子在以下中的用途包括重新分配给结肠或者胃肠道的邻近部分或段：所述结肠部分或段或者胃肠道的部分或者段中在整个蠕动循环期间为结肠的一部分或者一段的检查，之后，将检查区域重新分配给结肠或者胃肠道的不同部分或段。
在另一方面中，本发明涉及用于体内诊断使用的包括磁性粒子的食料或者液体。根据本发明的用于体内诊断使用的食料可以是具有特别是如在这里所述的磁性粒子的磁性粒子或者富含该磁性粒子的食物产品或者食品。食物优选适合于形成非成块粪便或者匀质粪便。这种食料的例子是面包、汤、酸奶、谷类食品、基于马铃薯的膳食、包括不同配料的方便食品、肉或者诸如巧克力、果冻等的甜食。还设想其它种类或者类型的食料。食料可以包括大约0.001至大约6%w/w比例的磁性粒子。
根据本发明的用于体内诊断使用的液体可以是具有特别是如在这里所述的磁性粒子或者富含该磁性粒子的磁性粒子的饮料或者酒水。液体优选适合于形成非成块粪便或者匀质粪便。这种液体的例子是水、牛奶、果汁、茶、咖啡、软饮料、蔬菜汁、啤酒或者葡萄酒。还设想其它种类或者类型的液体。优选是非酒精性饮料，特别是果汁和软饮料。液体可以包括大约0.001至大约6%w/w比例的磁性粒子。
在特定优选的实施例中，食料或者液体没有增强磁性粒子特别是氧化铁粒子的排泄的成分，或者这些成分的数量显著减少。
本发明还设想生产这种食料或者液体的方法以及在生产为体内诊断使用的食料或者液体中使用磁性粒子。
在另一方面中，本发明涉及用于为通过使用磁性粒子成像的结肠筛查而准备患者的方法，包括施予包含磁性粒子的食料或者液体。如在这里所使用的术语“准备患者”是指针对预定经历通过如在这里所述的磁性粒子成像的结肠筛查的患者设置生理和医疗条件。该术语优选涉及供应和富集适合于患者的检查区域中的磁性粒子成像的磁性粒子。在一个实施例中，患者的准备特别包括施予根据本发明的食料或者液体，即包括如在这里所定义的磁性粒子的食料或者液体。
在优选实施例中，所述为结肠筛查而准备患者的方法包括在大约筛查即检查之前的1至5天的时间窗中施予食料或者液体。例如，可以在筛查之前5天、在筛查之前4.5天、在筛查之前4天、在筛查之前3.5天、在筛查之前3天、在筛查之前2.5天、在筛查之前2天、在筛查之前1.5天、在筛查之前1天或者在筛查之前半天开始施予。此外，可以在所指示点之间的任何时间点处开始施予。此外，可以更早开始施予。在另一个实施例中，可以根据患者的生理、尺寸、性别、重量、其典型进餐量、存在于食料或者液体中的磁性粒子的浓度、或者对于本领域的技术人员已知的任何其它合适的参数调整施予方案。
在本发明的另一个实施例中，可以通过控制步骤或者控制方法实现准备的方法，其中，测量所排泄出的磁性粒子的量。根据来自所述控制步骤的结果和/或所计算的结肠或胃肠道中磁性粒子的浓度，可以调整或者改变食料或液体的类型以及/或者所述食料或者液体中磁性粒子的浓度。
在可替代的实施例中，为了能够提供患者胃肠道内成分的特别定义组成，或者在患者受便秘折磨的情况下，用于为通过使用磁性粒子成像的结肠筛查而准备患者的方法可以另外包括诸如在筛查前几天进行肠清洁的步骤。在另一个可替代的实施例中，用于为通过使用磁性粒子成像的结肠筛查而准备患者的方法可以另外包括结肠膨胀的步骤。在另一个可替代的实施例中，为了减少蠕动，用于为通过使用磁性粒子成像的结肠筛查而准备患者的方法可以另外包括施予诸如丁溴东莨菪碱溴化物或者其衍生物的副交感神经阻断药的步骤。优选可以在紧邻筛查开始之前执行该步骤。
在本发明的另一个优选实施例中，如本文上述的结肠筛查或者诊断使用是对结肠癌疾病、结肠炎症、息肉、胃肠道未闭或者通过、或者结肠粘膜缺损的筛查。如在这里所使用的术语“结肠癌疾病”是指任何典型的结肠癌或者肿瘤，例如，结直肠癌、腺癌、鳞状细胞癌或者结肠淋巴癌。在另一个实施例中，也可以在本发明的上下文中筛查或者识别胃肠道其它部分的癌症疾病。该组癌症疾病包括直肠癌、阑尾癌、小肠癌、十二指肠癌、肠肿瘤、胃肠道间质瘤、回肠类癌瘤或者胃癌。在本发明特定优选的实施例中，结肠筛查是对异常生长形、结构、要素、区域和/或病理状况以及/或者它们随着时间变化的筛查。这种生长形的例子是息肉，即从结肠的粘膜或者胃肠道的其它部分伸出的组织的异常生长。更优选地，本发明设想对具有异常、增长大小的息肉的筛查，例如，大于3、4、5或6mm的大小，更优选是大于6mm的例如8、9或10mm的大小。
在另一个特定实施例中，结肠或者胃肠道的筛查可以是对所检查区域的炎症性改变的筛查，例如，结肠炎、胃炎、小肠炎等。
在本发明的另一个实施例中，结肠筛查可以是在便秘区域中的筛查，其中，内窥镜方法是不可能的或者与高风险损伤有关。
在本发明的另一个特定实施例中，结肠筛查或者胃肠道筛查可以是守护过程或者两种或三种分裂诊断方法的第一步骤，并且/或者可以与随后的CT结肠成像或者优选是内窥镜结肠成像组合。例如，在根据本发明的结肠筛查或者胃肠道筛查导致对一个或多个潜在问题状况的识别，特别是出现一个或多个具有可疑大小或形状的息肉的情况下，可以在另一个步骤中通过结肠镜检查补全筛查。结肠镜检查优选局限于在根据本发明的结肠筛查中预先选择的部分。该方法提供了这样的优点：仅在根据本发明的无创结肠筛查显示受检查区域中的异常改变的那些情况下，才必须执行有创和更令人不舒适的内窥镜筛查。
在本发明的另一个实施例中，为本发明采用的磁性粒子可以是可以通过奈尔旋转反向磁化的并且/或者通过布朗旋转反向磁化的粒子。
根据本发明的磁性粒子可以由对于本领域的技术人员已知的任何合适的物质组成。例如，粒子可以由优选是Fe、Co、Ni、Zn、Mn等或者其化学衍生物的磁性物质组成。本发明还设想的典型的衍生物是合金或者金属氧化物，例如，Fe、Co、Ni、Zn或者Mn合金或者氧化物或者其任何组合。本发明还包含的是由诸如Co、Ni、Zn或Mn:FexOy的铁酸盐物质或者掺杂物质组成的磁性粒子。特定优选的是氧化铁，例如，Fe2O3或者Fe3O4和/或非化学计量的磁铁氧化物。
在一些实施例中，根据本发明的磁性粒子的大小可以在直径大约5nm和50nm之间变化。磁性粒子的大小优选是大约15、20、25、30或者35nm。更优选，直径>15nm，甚至更优选是大约30nm的直径。
在本发明的特定优选实施例中，为本发明采用的磁性粒子是包覆磁性粒子，更优选是包覆的氧化铁粒子。根据本发明的包覆表面或者包覆可以是对于单一粒子合适的封装，其确保粒子不聚集或者不损坏或改变。例如，该包覆表面或者包覆可以是基于碳水化合物分子存在、或者糖基化模式存在、或者PEG(聚乙二醇)存在的聚合物。在另一个优选实施例中，包覆表面或者包覆应该确保粒子经过胃进入肠特别是进入结肠内的安全通行。在这方面，尤其优选的是乳胶包覆粒子、硅酸盐包覆粒子、或者抗胃粒子。可以适合于本发明上下文内的包覆的例子是AMI-121(Lumirem或者Gastromark)粒子包覆，或者OMP(Abdoscan)粒子包覆，其可以用于如在这里所述的磁性粒子的包覆。该包覆的更多例子以及其另外细节或者特征对于本领域的技术人员将是已知的，并且/或者可以从诸如M.A.Hayat“Cancerimaging:Instrumentation and applications”，Vol.2，Academic Press，1st ed，2007的授权出版物中得到。
在本发明的另一个优选实施例中，也将磁性粒子理解为包括一个或多个磁性粒子优选是大量磁性粒子的壳结构或者容器，具体地说，壳结构包括一个或多个氧化铁粒子优选是大量氧化铁粒子。如在这里所使用的术语“壳结构”是指像封皮的结构，典型地，其包括具有相同或者相似化学、物理和/或生物学属性的小的单元或者实体。此外，像封皮的结构形成腔，即将外部环境从内部排除并且因此作为外部和内部环境、条件等之间的边界。根据本发明的壳结构优选可以包括疏水层。该层可以是单层或者双层的。双层结构的两侧可以具有不同的属性并且/或者由不同的壳形单元组成。两侧优选将包括指向壳结构或膜的内部的疏水尾结构。例如，壳结构可以具有多层形式或者单层形式，组成了诸如小或者大的多层囊、小的单层囊或者大的单层囊。壳结构可以具有任何合适的形式或者尺寸，例如，壳结构可以是球形的，它可以是椭圆形的，它可以是圆形或者梨形的、像哑铃形的、扁平形的、锥体形的、像诸如刚性球的球体形的等。壳结构还可以能够自组装。
在本发明的典型实施例中，壳形成单元可以包括疏水尾和亲水头。壳结构的内部或者腔优选可以构成诸如水溶液的亲水环境。可替换地，壳结构的腔可以包括亲水环境。壳结构的腔的环境可以包括与外部相同的环境条件或者不同的环境条件。如在这里所使用的术语“环境条件”是指pH、有机或无机离子浓度、存在一种或多种盐、存在渗透压等。例如，壳结构的腔中的pH可以低于、等于或者高于外部的pH，在壳结构中可能存在渗透压，或者可能存在渗透平衡等。
除了壳形成单元之外，壳可以包括提供额外功能的其它要素。该额外要素的例子是允许通过相容要素与壳结构相互作用和/或识别壳结构的靶向实体，或者更改壳结构的化学、物理和/或生理学属性的稳定或者不稳定要素。典型地，这些要素可以存在于壳结构的外部或者外表面，并且可以突出或者不突出到壳结构的内部和/或壳结构的腔内。特定优选的是允许壳结构靶向到以下的要素：特定组织类型、特定器官、细胞或者细胞类型、或者身体特别是动物或者人类身体的特定部分、更优选是诸如结肠的胃肠道部分或者存在于诸如粘膜区域的所述身体部分中的组织类型。例如，靶向实体的存在可以导致将壳结构靶向特别是在胃肠道或者结肠中的这种组织或者器官部分。可替换地，靶向实体的存在可以导致靶向诸如癌细胞或者息肉的特定细胞类型，其在表面上呈现出相互作用或者可识别的蛋白质。在本发明的优选实施例中，壳结构可以包括蛋白质或者多肽或者其片段，其提供在壳结构的外部和/或内部的相互作用的表面。这种蛋白质或者多肽要素的例子是能够结合到受体分子的配体；能够与配体或者其它受体相互作用的受体分子；抗体或抗体片段或其衍生物，其能够与它们的抗原、凝集素等相互作用。
还可以由另外的化合物、优选是增大其稳定性和/或循环寿命、影响其生物分布、修改其免疫学行为的化合物覆盖壳结构。
在本发明的另一个优选实施例中，壳结构可以由抗胃成分组成或者被抗胃成分覆盖，或者可以适合于经过胃和/或肠和/或结肠安全通行。
可以给特定优选的壳结构包覆以硅酸盐或者其衍生物或者其功能类似物，或者壳结构外部由硅酸盐或者其衍生物或者其功能类似物组成。
在另一个优选实施例中，如本文上述的壳结构自身可以是非磁性的。
在另一个优选实施例中，这种非磁性壳结构可以包括、本质上包括或者包含一组单一磁性粒子，更优选是如在这里所述的一组单一氧化铁粒子。
在另一个优选实施例中，这种壳结构可以包括、本质上包括或者包含一组包覆的氧化铁粒子，更优选是包覆有聚合物的氧化铁粒子、包覆有乳胶的氧化铁粒子、或者其混合。在本发明的另一个优选实施例中，这种非磁性壳结构可以包括、本质上包括或者包含磁性粒子，更优选是如在这里所述的氧化铁粒子的分散体，其可以有助于避免粒子的凝聚。所包括的粒子的量可以根据粒子性质、所使用的壳结构类型、更多成分的存在等而改变。
典型地，在根据本发明的壳结构中或如本文上述的分散体中可以存在大约1x106至1x108个之间的粒子。在另一个优选实施例中，存在于所述分散体中的磁性粒子或者壳结构内的粒子组是包覆的氧化铁粒子，更优选是包覆有聚合物的氧化铁粒子、包覆有乳胶的氧化铁粒子、或者其混合。
为了说明性目的提供了下列附图。因此，应该理解，不将附图理解为限制性的。本领域的技术人员将能够清楚地设想对在这里所列出的原理的进一步修改。

Claims (10)

1.一种用于通过使用磁性粒子成像收集数据的方法，包括步骤：
(a)生成成像磁场，其具有的磁场强度空间分布使得结肠中的检查区域由具有较低磁场强度的第一结肠子区域和具有较高磁场强度的第二结肠子区域组成，在所述第一结肠子区域中，预先递送给所述结肠的磁性粒子的磁化是不饱和的，在所述第二结肠子区域中，所述磁性粒子的磁化是饱和的；
(b)改变所述检查区域中的两个子区域的空间位置，使得所述粒子的所述磁化局部改变；并且
(c)采集取决于所述检查区域中受该改变影响的所述磁化的信号；
其中，所述结肠中的所述检查区域包括所述结肠的一部分或者一段，并且其中，在所述结肠部分或者所述结肠段中在整个蠕动循环期间执行步骤(a)至(c)，之后将所述检查区域重新分配给所述结肠的不同部分或者段，优选重新分配给所述结肠的邻近部分或者段。
2.如权利要求1所述的方法，其中，改变所述子区域的所述空间位置的步骤包括生成空间和时间变化的磁场。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，通过采用另外的均匀的、时间可变的电磁聚焦场来改善所述检查区域。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，将所述方法与数据分析方法、优选与采用可视化算法的方法组合、和/或与确定所述数据的质量或者可用性的统计分析方法组合。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，经由食料或者液体的经口摄取将所述磁性粒子预先递送给所述结肠。
6.一种磁性粒子在经由磁性粒子成像的结肠筛查中的用途，其中，所述结肠筛查包括：在结肠的一部分或者一段中在整个蠕动循环期间检查所述结肠部分或者结肠段，之后将所述检查区域重新分配给所述结肠的不同部分或者段，优选重新分配给所述结肠的邻近部分或者段。
7.一种用于通过磁性粒子成像针对结肠癌疾病、结肠炎症、息肉、胃肠道未闭或通过、或者结肠粘膜缺损进行体内筛查的食料，其包括适合于磁性粒子成像的磁性粒子。
8.如权利要求5所述的方法，其中，在所述筛查之前1至5天开始所述摄取。
9.如权利要求1至5中任一项所述的方法，或如权利要求8所述的方法，如权利要求6所述的用途或者如权利要求7所述的食料，其中，所述磁性粒子是包覆的和/或抗胃的氧化铁粒子，或者包括氧化铁粒子的壳结构，优选是包括氧化铁粒子的非磁性壳结构。
10.如权利要求9所述的方法、用途、食料，其中，所述包覆的氧化铁粒子包覆有聚合物或者包覆有乳胶，或者其中，所述壳结构包括包覆有聚合物的氧化铁粒子或者包覆有乳胶的氧化铁粒子，优选是包覆有聚合物的氧化铁粒子或者包覆有乳胶的氧化铁粒子的分散体。
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