JP2007532259A - 医療用装置およびその付近の生体組織の磁気共鳴画像生成方法 - Google Patents

Abstract

医療用装置およびその付近の生体組織の有効な磁気共鳴画像を提供するための、ＭＲＩ検出可能な選択された原子核を含むイメージング用物質を備える医療用装置である。また、このような医療用装置の画像を生成する方法であって、第１のおよび第２の画像データを取得するために、少なくとも医療用装置の一部を含む生体組織の部分に第１のおよび第２のＭＲＩ手順を実行する工程を含む。第１のＭＲＩ手順は、医療用装置の付近の生体組織に存在するＭＲＩ検出可能な原子核を検出するために構成され、第２のＭＲＩ手順は、イメージング用物質に含まれる、ＭＲＩ検出可能な選択された原子核を検出するために構成される。イメージング用物質に含まれる、ＭＲＩ検出可能な原子核は、第１のＭＲＩが検出する原子核とは異なる原子核である。医療用装置とその付近の生体組織との画像を生成するために、第２の画像データは、第１の画像データに合成される。
【選択図】 図３Ａ

Description

本発明は、生体に埋植あるいは挿入される医療用装置、および埋植あるいは挿入された医療用装置の付近の生体組織の磁気共鳴画像を生成するための技術に関する。加えて、本発明は、医療用装置およびその付近の生体組織の磁気共鳴画像を生成できるように、イメージング用物質を含む様々な医療用装置に関する。

磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）は、身体内部の画像を生成するために磁石とラジオ波とを用いる非侵襲性の医療処置である。ＭＲＩ装置またはスキャナーは、電離放射線（Ｘ線）に身体をさらすことなく、高い組織コントラストで、身体の画像を取得することができる。加えて、ＭＲＩスキャンは骨を通して見ることができ、身体の軟部組織の詳細な画像を提供することができる。

典型的なＭＲＩ装置は、均一な強磁場を生成するために用いられる磁石を備える。患者は磁石の中あるいは磁石の近くに配置される。強磁場により、患者の身体の中の原子は整列する。ラジオ波が患者の身体に照射されることで、患者の身体内の原子が、原子自身でラジオ波を放射するように励起される。これらの戻りラジオ波は、信号（共鳴信号）を生成し、信号は、ＭＲＩ装置によって、患者の身体の周囲の多数の角度から検出される。信号は、情報を処理し、１つあるいは複数の画像を編集するコンピュータに送られる。典型的には、画像は２次元の「スライス」画像であるが、必ずしも２次元である必要はない。

多くの医療用処置は、患者の身体に医療用装置（例えば、カテーテル、ガイドワイヤー、ステント、および薬剤運搬装置）を挿入することを伴う。伝統的には、蛍光Ｘ線法が、インターベンション術の間の医療用装置を誘導するために用いられてきたが、この方法には欠点がある。医療用装置および当該装置の付近の生体組織の画像を取得するために、ＭＲＩ技術が使用および研究され始めている。インターベンション術中に医療用装置が身体の中を前進するときに、医療用装置が目標地点に正確に到達できるように、その進行を追跡することができる。医療用装置が目標地点に到達すると、医療装置は、正確に配置されているか、および／または正しく機能するかを判断するために、モニターされる。

生体組織のＭＲＩ画像を取得する場合には、¹ＨＭＲＩ手順が好適である。¹ＨＭＲＩ手順においては、検出可能な核種はプロトン（水素原子核）である。たいていの埋植可能なあるいは挿入可能な医療用装置は、有機重合体、金属、セラミックス、あるいはそれらの混合物のような材料から形成されており、それらの材料からは、¹ＨＭＲＩ手順による検出のための十分な信号が得られない。そして、ＭＲＩ画像上の影の部分を、医療用装置の場所を特定するのに用いることができる。このような場合、医療用装置が周囲の生体あるいは構造との十分なコントラストを生成できないこと、および／または、医療用装置は小さすぎて容易に検出できないことが原因で、しばしば¹ＨＭＲＩ画像中の医療用装置を判別できないことがある。

常磁性体あるいは強磁性体の造影剤を医療用装置に組み込むことで、¹ＨＭＲＩ画像中の医療用装置の識別性を受動的に増強することができる。常磁性体および強磁性体の造影剤は、造影剤付近の組織中のＭＲＩ信号の緩和時間を変化させることにより、医療用装置と生体組織との間のコントラストを提供する。他の手法として能動的な手法があり、本手法は、コイルを医療用装置に搭載し、コイルに直流電流（ＤＣ）を印加する。電流は調節可能な不均一性を磁場中に生じさせ、不均一な磁場が、画像中に、組織中の医療用装置の位置を示すアーチファクトを生じさせる。他の能動的な手法は、小さなラジオ周波数（ＲＦ）コイルを医療用装置に搭載することである。ＲＦコイルを駆動することで、画像中のコイルの位置が判る。

他の種類のＭＲＩ手順はフッ素ＭＲＩであり、フッ素ＭＲＩで検出可能な核種はフッ素原子核（¹⁹Ｆ）である。フッ素ＭＲＩは、多くの異なる応用に用いられている。例えば、酸素はフルオロカーボンに対して高い溶解性を持つので、フッ素ＭＲＩにより、生体組織中の局所的な酸素の圧力を測定でき、また、例えば、血流および血管の体積が¹⁹ＦＭＲＩ手順を用いることで測定できる。他の¹⁹Ｆの応用として、例えば、フッ素系の麻酔薬や薬剤の生体中での分布を調べることに用いられる。

インターベンション術中において挿入あるいは埋植された装置の位置を追跡するためのＸ線追跡の代替として、いわゆる「リアルタイム」ＭＲＩ技術が、開発されている。ある手順において、２つの画像が取得される。１）外部の¹ＨＭＲＩ手順を用いて、組織のロードマップが取得され、２）ＭＲカテーテルプローブを用いて、¹ＨＭＲＩの位置情報図が取得される。第２の画像はロードマップ画像上に表示される。他のリアルタイムＭＲＩ手順は、単一の¹ＨＭＲＩ手順を用い、例えば、¹ＨＭＲＩ画像中で、医療用装置の位置を識別できるような造影剤を使用することに依拠する。

近隣のプロトンと結合しやすい¹⁹Ｆ原子核の存在は、より高い信号強度とスペクトル分解能で判別し得るので、¹Ｈと¹⁹Ｆとの両方の励起を用いるＭＲＩ手順が、生体内の¹⁹Ｆ［¹Ｈ］デカップリングを実行するために用いられてきた。この手順は、時間配分変調方法を用いて実行することができ、この手法は、¹ＨデカップリングＲＦ励起パルスを、¹⁹Ｆ励起パルスの後に発生させ、また、¹ＨデカップリングＲＦ励起パルスを、¹⁹Ｆパルスを印加した後に取得される自由誘導減衰の連続的なサンプリング点の間に挟み込む。

本発明は、概ね、医療用装置およびその付近の生体組織の磁気共鳴画像中の医療用装置を、よりたやすく検出できる、生体内に埋植可能あるいは生体内に挿入可能な医療用装置を提供することを目的とする。また、本発明は、前述の医療用装置およびその付近の生体組織の磁気共鳴画像を取得する技術を提供することを目的とする。

本発明は、概ね、医療用装置およびその付近の生体組織の磁気共鳴画像中の医療用装置を、よりたやすく検出できるように、イメージング用物質を含む、生体内に埋植可能あるいは生体内に挿入可能な医療用装置を提供する。また、本発明は、概ね、生体組織中に存在する原子核を検出するように構成される第１のＭＲＩ手順と、医療用装置中に含まれ、第１のＭＲＩで検出する原子核とは異なる原子核を検出するように構成される第２のＭＲＩ手順を用いて、前述の医療用装置およびその付近の生体組織の磁気共鳴画像を取得する技術を提供する。

１つの側面として、本発明は、医療用装置と本装置が配置される近くの生体組織のＭＲＩ画像を取得する方法を提供する。本方法において、医療用装置はその中に、選択されたＭＲＩ検出可能な原子核を有するイメージング用物質を含む。本方法は、第１の画像データを取得するために、少なくとも医療用装置の一部を含む生体部分に第１のＭＲＩ手順を実行する工程を有する。第１のＭＲＩ手順は、医療用装置の付近の生体組織に存在するＭＲＩ検出可能な原子核を検出するために構成される。本方法は、また、第２の画像データを取得するために、当該生体部分に第２のＭＲＩ手順を実行する工程を有する。この第２のＭＲＩ手順は、医療用装置中に含まれるイメージング用物質が有するＭＲＩ検出可能な原子核を検出するために構成される。イメージング用物質中に含まれるＭＲＩ検出可能な原子核は、第１のＭＲＩ手順で検出される原子核とは異なる。本工程は、さらに、医療用装置とその付近の生体組織との合成画像データを作成するために、第１の画像データと第２の画像データとを合成する工程を有する。この合成画像データは、医療用装置の付近の生体組織中の医療用装置の相対的な位置を示す。

様々な実施態様において、本発明は１つあるいは複数の以下の特徴を備えることができる。例えば、第１のＭＲＩ手順は、水素原子核ＭＲＩ手順、リン原子核ＭＲＩ手順、カリウム原子核ＭＲＩ手順、あるいはナトリウム原子核ＭＲＩ手順であってもよい。概ね、医療用装置に含まれるイメージング用物質は、例えば、フッ素、リン、水素、ナトリウムおよび三重水素であってもよい。そして、第２のＭＲＩ手順は、例えば、フッ素ＭＲＩ手順であって、医療用装置に含まれるイメージング用物質はフッ素を有していてもよい。代替的に、第２のＭＲＩ手順は、リン原子核ＭＲＩ手順であって、医療用装置に含まれるイメージング用物質はリン原子核を含んでもよい。他の代替例として、第２のＭＲＩ手順は、ヨウ素原子核ＭＲＩ手順であって、医療用装置に含まれるイメージング用物質はヨウ素原子核を含んでもよい。また、第２のＭＲＩ手順は、ヨウ素原子核ＭＲＩ手順であって、医療用装置に含まれるイメージング用物質はヨウ素原子核を含んでもよい。

ある実施態様では、第１のＭＲＩ手順において、印加するＲＦ励起パルスとして、第２のＭＲＩ手順で用いられる第２の周波数のＲＦ励起パルスと異なる、第１の周波数のパルスを用いることができる。他の実施態様として、第１のＭＲＩ手順および第２のＭＲＩ手順において、同一の周波数の印加ＲＦ励起パルスを用い、第１のＭＲＩ手順において、第２のＭＲＩ手順で用いられる第２の磁場強度と異なる、第１の磁場強度を用いることができる。

第１のおよび第２のＭＲＩ手順で用いられる各々のＭＲＩ励起パルスを交互に印加する時間配分技術を用いることで、第１および第２のＭＲＩ手順を共通の時間期間の間に実行することができる。代替的に、第１および第２のＭＲＩ手順を異なる時間で実行してもよい。ある実施態様においては、インターベンション術の施術中に、複合的な、連続的な合成画像データ取得が行われる。本例において、本方法は、さらに、合成画像データを表示するために、表示装置上に、複合的、連続的な合成画像データの複合的、連続的な画像を表示する工程を有する。

本発明を適用する医療用装置は、例えば、カテーテル、グラフト、インプラント、針、およびガイドワイヤーを含む。適用可能なカテーテルの例として、ガイドカテーテル、バルーンカテーテル、腫瘍切除カテーテル、動脈瘤カテーテル、泌尿器カテーテル、および潅流カテーテルが含まれる。グラフトの例として、血管グラフトおよびステントグラフトが含まれる。インプラントの例として、充填剤が含まれる。

ある実施態様において、イメージング用物質は、例えば、純粋な液体、溶液、あるいは乳液のような液体で形成される。本液体は、例えば、ミクロスフェア、ルーメン、中空繊維、微細孔性物質（例えば、フィルムや泡から成る）、溝路、あるいは空洞の中にカプセル化することができる。一例として、液体のイメージング用物質を含む微細孔性フィルムは、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリウレタン、ＥＰＤＭゴム、ＳＩＢＳ、ポリアミド、およびそれらの組合せのような重合体を備えることができる。

他の実施態様において、イメージング用物質は、構造体物質に含まれる。医療用装置は、イメージング用物質を含む被膜を有していてもよい。被膜の例は、例えば、ポリエチレン酸化物、ポリプロピレン酸化物、ポリビニルピロリドン、ポリウレタンポリウレア、ポリカルボキシル酸、セルロース重合体、ゼラチン、無水マレイン酸重合体、ポリアミド、多糖類、ポリビニルアルコール、ポリアルキル酸、およびそれらの組合せのような重合体である。他の実施態様において、イメージング用物質は、スピン１／２を持つ原子核、あるいは、少なくとも２つの磁気的に等価なスピン１／２を持つ原子核を含んでもよい。

イメージング用物質がフッ素原子核を含む場合において、イメージング用物質はフッ素置換化合物とすることができる。このような化合物の例は、フッ素置換アルカン、フッ素置換アルキルアミン、フッ素置換−クラウン−エーテル（例えば、フッ素置換−［１５］−クラウン−５−エーテル）、フッ素置換アルコール、フッ素置換ハロアルカン、フッ素置換酢酸、フッ素置換アルキレート、およびフッ素置換エステルを含む。フッ素置換アルカンの例は、フッ素置換デカリン、フッ素置換ノナン、およびそれらの組合せを含む。さらに、フッ素原子核を含むイメージング用物質の例は、４−フッ素−ＤＬ−グルタミン酸およびフッ化アルギナートを含む。

他の実施態様において、イメージング用物質は、酢酸からなる群から選択される水素含有化合物とすることができる。医療用装置はさらに、医療用装置のイメージング用物質に含まれる、選択されたＭＲＩ検出可能な原子核のスピン−格子緩和時間を減少させる緩和剤を含んでもよい。医療用装置はさらに、磁気共鳴画像の画質を向上させる受信コイルを含んでもよい。

他の側面として、本発明は、生体組織に挿入するために構成される医療用装置を提供する。本医療用装置は、生体内に存在する水素原子核の共鳴周波数とは異なる共鳴周波数を備えるスピン１／２の原子核を含むＭＲＩ検出可能な物質を含む。

さらに他の側面において、本発明は、生体組織に挿入するために構成される医療用装置を提供する。本医療用装置は、生体内に存在する水素原子核の共鳴周波数とは異なる共鳴周波数を備えるスピン１／２の原子核を含むＭＲＩ検出可能な物質を含む。加えて、本医療用装置は、微細孔性フィルムとフッ素化合物を有する。このフッ素化合物は、微細孔性フィルムの孔内に存在する。

本医療用装置の様々な実施態様において、フッ素化合物は、例えば、フッ素置換デカリン、あるいはフッ素−［１５］−クラウン−５−エーテルとすることができる。
他の側面として、本発明は、生体組織に挿入するために構成される医療用装置を提供する。本医療用装置は、生体内に存在する水素原子核の共鳴周波数とは異なる共鳴周波数を備えるスピン１／２の原子核を含むＭＲＩ検出可能な物質を含む。本医療用装置は、フッ化アルギナートを含む被膜を有する。

本発明の１つあるいはそれ以上の実施態様が、以下に、図面と共に説明される。本発明の他の特徴、目的および利点は、発明を実施するための最良の形態、図面及び特許請求の範囲の記載から明らかになるであろう。なお、様々な図面中の類似する参照符号は、類似の要素を示している。

図１は、磁気共鳴画像（ＭＲＩ）装置１０５内に位置する患者１００を、部分ブロック図形式で示す。患者１００は支持台１１０の上に横になり、磁場発生器１２０から発生される均一な磁場中に配置される。磁場発生器１２０は、典型的には、患者１００を受けるように構成された円筒形の磁石からなる。磁場勾配発生器１３０は、所定時間に、相互に排他的な直行する３つの方向に所定の強さの磁場勾配を発生させる。磁場勾配発生器１３０は、典型的には、磁場発生器１２０内に同軸に配置される１組の円筒コイルからなる。

患者１００には、医療用装置１５０が埋植されており、医療用装置は、本例ではステントである。医療用装置１５０が埋植された患者１００の領域は、磁場発生器１２０の穴のほぼ中央に位置する。医療用装置１５０はその中にイメージング用物質を含む。イメージング用物質は、ＭＲＩ手順で検出できる選択された原子核を含む。イメージング用物質を、例えば、ヨウ素、フッ素、フッ素化合物、フッ化物重合体、フッ化物ミクロスフェア、またはリンとすることができる。これらのイメージング用物質を、医療用装置１５０の表面、容積母材、溝路、ルーメン、空洞内に備えることができる。このようなイメージング用物質を医療用装置１５０に含ませることで、以下に詳細に述べるように、医療用装置１５０を、容易に検出できるようになる。様々な有用なイメージング用物質の詳細、および様々な医療用装置にイメージング用物質を含ませる方法については、本明細書で後に説明する。

また、ＭＲＩ装置１０５は、患者１００および医療用装置１５０に、パルスＲＦエネルギーを照射するラジオ周波数（ＲＦ）源１４０を有する。核磁気スピンに影響を及ぼすために、ＲＦエネルギーの照射は本技術分野における当業者に周知の方法で行われる。一例として、ＲＦ源１４０は異なる周波数を持つ、少なくとも２つのＲＦ信号１４２および１４６を発生させることができる。第１の信号１４２は、水素原子核のように患者の生体組織中に存在する原子核の核スピンを励起するために選択された周波数を持つ。第２の信号１４６は、フッ素原子核のように医療用装置に含まれるイメージング用物質中に存在する原子核の核スピンを励起する周波数を持つ。他の実施態様において、異なる原子核を励起するために複数のＲＦ周波数を用いる代わりに、単一の周波数を用いてもよい。本実施態様において、異なる原子核を励起するために、異なる磁場強度を用いることができる。例えば、生体組織の画像を生成するために、水素原子核を励起するための所定の磁場強度を用い、医療用装置のイメージング用物質中の原子核を励起するために他の磁場強度を用いる。

複数のＲＦ周波数の照射を、選択された周波数でＲＦ信号を発生させるようにプログラムした単一のマルチ周波数源あるいは周波数幅の広いＲＦ源で達成することができる。代替的に、複数のＲＦ周波数の照射を、複数の単一周波数ＲＦ源で達成してもよい。加えて、異なるＭＲＩ装置に用いられる、様々な異なるＲＦ源の形式もある。例として、ＲＦ源１４０は、患者１００の関心領域を囲む円筒形の外部コイルを備えることができる。このような外部コイルは、患者１００の全体を取り囲むのに十分な大きさの直径を持つ。他の幾何形状として、患者の頭や末端の画像を取得するために特別に設計されるような、小さな円筒形状を用いてもよい。加えて、円筒形ではなく、表面コイルのようなＲＦコイルを用いてもよい。

第１のＲＦ信号１４２が生体組織の原子に作用することで、原子は第１のラーモア周波数で共鳴し、第２のＲＦ信号１４６が医療用装置１５０中のイメージング用物質の原子に作用することで、原子は第２のラーモア周波数で共鳴する。磁気活性原子核のラーモア周波数は原子核の磁気回転比および磁場強度に比例する。例えば、標準的なＭＲＩ画像成形装置で一般的に用いられる１．５テスラの磁場中では、生体組織に豊富にある水素原子核（¹Ｈ）は６３．８７ＭＨｚのラーモア周波数で共鳴する。医療用装置１５０が、例えばフッ素系のイメージング用物質を含む場合、フッ素原子核（¹⁹Ｆ）は１．５テスラの磁場中で、６０．１２ＭＨｚのラーモア周波数で共鳴する。

次に、ＭＲＩ装置１０５は、ＲＦ源１４０により発生したＲＦ信号に応答して、患者１００および患者１００に埋植された医療用装置１５０から放射されたＲＦ信号を検出する外部ＲＦ受信機１６０を備えている。一例として、外部受信機１６０は、患者１００の関心領域を囲む円筒形の外部コイルである。このような外部コイルは、患者１００全体を取り囲むのに十分な大きさの直径を有する。他の幾何形状として、患者の頭や末端の画像を取得するために特別に設計されるような小さな円筒形状を代替的に用いてもよい。表面コイルのような非円筒形状の外部コイルを代替的に用いてもよい。外部ＲＦ受信機１６０は、ＲＦ源１４０といくつかあるいは全部の構造を共有してもよいし、ＲＦ源１４０と完全に独立な構造を備えてもよい。ＲＦ受信機の感度領域は、医療用装置１５０の感度領域よりも大きく、また、患者１００の全体あるいは患者１００の特定の領域を取り囲むことができる。

制御ユニット１７０は、ＲＦ受信機１６０によって検出される放射ＲＦ信号を受信し処理する。制御ユニット１７０は、表示装置１９０に表示する画像を生成するために、受信したＲＦ信号を解析する。また、制御ユニット１７０は、磁場勾配発生器１２０およびＲＦ源１４０を制御することもできる。

動作時において、ＭＲＩ装置１０５は、患者１００（あるいは患者の選択された部分）および患者１００内の医療用装置１５０の、２次元あるいは３次元（２−Ｄあるいは３−Ｄ）画像を生成するために用いられる。患者１００のスキャンは、図１に示されるように、スキャンされる身体の部位がＭＲＩ装置１０５の中心に位置したときに始まる。周知のように、ＭＲＩ装置１０５は、患者１００内の選択された体積部位にＲＦパルスを導くことができる。ＭＲＩ装置１０５は、患者の身体内の多数の体積部位にわたって、連続的に進行し、２−Ｄあるいは３−Ｄの画像マップを構築する。より特別には、ＭＲＩ装置１０５は、以下の２つの画像マップを生成する。すなわち、１）生体内の核磁気スピンに作用させるために選択された周波数を有する第１の信号１４２を用いて生成される、第１の画像マップ、および２）医療用装置１５０に含まれるイメージング用物質中の核磁気スピンに作用させるために選択された周波数を有する第２の信号１４６を用いて生成される、第２の画像マップ、が生成される。インターベンション術のための「ロードマップ」を提供するために、生体組織の画像を生成することができ、高いコントラストの合成画像を生成するために、医療用装置１５０の画像をロードマップ画像に合成することができる。医療用画像と生体組織とのいくぶん高いコントラストを提供するために、２つの画像に異なる色を用いてもよい。

医療用装置１５０の患者１００内での位置が変わり得るような、インターベンション術の施術中において、１つの組織のロードマップ画像を形成し、その後、医療用装置１５０の連続的な複数の画像を生成することができる。医療用装置の各連続画像を生体組織の同一のロードマップ画像に合成して表示することができる。インターベンション術において、施術中のリアルタイム画像を提供することで、医者を支援することができる。加えて、医療用装置の各画像のために取得する、追加的な生体組織のロードマップ画像を取得する必要がないので、合成画像の更新回数を増加させることができ、すなわち、手術中に医療用装置１５０の新しい位置を示す連続的な画像を、より素早く生成できる。他の例として、インターベンション術中に、生体組織のロードマップ画像を定期的に生成あるいは更新してもよいが、医療用装置の画像を生成あるいは更新する回数よりは少なくてよい。

¹Ｈおよび¹⁹Ｆの両方の標本の画像を取得するときに、ある方法においては、¹⁹Ｆ画像取得と¹Ｈ画像取得を交互に行う。この場合、¹Ｈおよび¹⁹Ｆは、周波数幅の狭いＲＦパルスの印加により選択的に励起される。典型的には、励起パルスの周波数幅は１００ｋＨｚ未満である。１種類の物質のみが励起されるので、その後に測定される任意の信号（ノイズを除いて）は、必然的にその物質から放射される。画像生成に最適な信号−ノイズ比のために、一般的に、ラーモア周波数で共鳴するように印加および受信コイルの両方を調整することで、システムのＱ値を最大化する。単一のコイルを印加および受信の両方に使用することは、一般的ではない。ある実施態様において、¹⁹Ｆおよび¹Ｈ画像を取得するために、別々のコイルが用いられる。これらのコイルを入れ子にしてもよいし、ループを重ねてもよい。好ましくは、コイルは、コイルの感度マップにより決定されるような、実質的に重なる感度領域を備える。代替的に、単一のコイルが、¹Ｈおよび¹⁹Ｆのラーモア周波数の共鳴周波数の両方に対して調整されてもよい。より複雑ではあるが、これは有効であることが実証されている。交互に画像を取得する方法の欠点は、追加的な工程を含むので遅くなり得るということである。応用に依存するいくつかの場合において、インターベンション術のリアルタイム画像取得のためにはこれは有意な欠点となる。例えば、１２８×１２８のマトリックス、および２０ｍｓのＴＲのスピンエコーシーケンスを実行する場合、画像は２．５秒（１２８×２０＝２５６０ｍｓ）毎に取得できる。¹Ｈおよび¹⁹Ｆのシーケンス単純に交互に行えば、１つの合成画像を取得するのに５秒以上かかる。

画像取得を促進するために、いくつかの他の方法が用いられる。１つは、異なるラーモア周波数およびシーケンス中でシーケンスを挟み込むための待ち時間を利用する。基本的なＭＲ取得シーケンスは、約３マイクロ秒でＲＦパルスを印加し、５ｍｓ乃至１００ｍｓ後から一連のサンプルを取得する。再印加パルスはしばしば、印加時間と読み出し時間との間に行われる。この再印加パルスにより、サンプル時間（ＴＥ）と同時に起きる「エコー」がより強力に生じる。この介在時間を、異なる周波数の他の画像および異なる時間に測定されるエコーを取得するために用いることができる。こうして、¹Ｈおよび¹⁹Ｆシーケンスを、有意な追加時間なしに、交互に行うことができる。これらの技術は、皮膚を通しての生検のような相対的にゆっくりな、あるいは間欠性の手術に用いることができる。

相対的にゆっくりなシーケンスは、遅すぎて、カテーテル法のような多くのリアルタイム術の案内には使えないかもしれない。これらの施術はしばしば、ＴＲが３ｍｓ程度の定常状態の歳差運動による高速撮影法（ＦＩＳＰ）のような、「定常状態」画像法技術に依拠する。本方法では、シーケンスを挟み込むための待ち時間が実質的になく、他のいくつかの促進方法が必要になる。信号を分離するフィルターを用いることで、¹⁹Ｆおよび¹Ｈ画像取得を同時に行うことができる。本方法には、信号強度を減衰させるとても狭いフィルターが必要である。さらに、本方法は、¹⁹Ｆは磁性を¹Ｈに移し、それにより、信号をより混乱させることが知られている。これらの問題を解決する方法は知られており、例えば、Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｉｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ誌、２０００年、第４４巻、第５−９頁に掲載されている、リー（Ｌｉ）らによる「¹Ｈ Ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ ｆｏｒ Ｉｎ Ｖｉｖｏ ¹⁹Ｆ ＭＲＳ Ｓｔｕｄｉｅｓ Ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ Ｔｉｍｅ−Ｓｈａｒｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｎ ａ Ｃｌｉｎｉｃａｌ １．５Ｔ ＮＭＲ Ｓｙｓｔｅｍ」に記載されている。

画像取得時間を削減するための他の方法は、限定された空間感度によるＦ¹⁹の信号を空間的に選択するために、医療用装置上の局部撮像コイルを用いる。これは、合成画像上で医療用装置輪郭の描写を改善する。他の技術はＫ空間内での代替取得として¹⁹Ｆ励起を適用する。これは、両空間エンコードにより提供される¹⁹Ｆと¹Ｈとの信号の差分を増強することができ、あるいは、他の技術が、エリアシングを補正するために用いられる。空間エンコードは、外部あるいは内部のコイルの感度から導出される。代替的に、感度エンコードは、¹⁹Ｆと¹Ｈとの調整されたコイルから取得できる。

図２は、図１に示すＭＲＩ装置１０５の表示装置１９０上に表示された画像の例を示す。本表示画像は、生体組織２００（本例では、血管である）の画像と、血管内に位置する医療用装置１５０（本例ではステントである）の画像の両方を含む。図１および図２に示される医療用装置１５０の例はステントであるが、開示されるイメージング用物質を、生体組織内のこのような装置の画像を取得するために、多くの異なる医療用装置に含ませることができることを理解されたい。このような他の医療用装置の例は、カテーテル、グラフト、インプラント、針、ガイドワイヤー、および薬剤伝達装置である。カテーテルのいくつかの特定の例は、ガイドカテーテル、バルーンカテーテル、腫瘍切除カテーテル、動脈瘤カテーテル、泌尿器カテーテル、および潅流カテーテルである。いくつかのグラフトの例は、血管グラフトおよびステントグラフトを含む。インプラントのいくつかの例は、外科的手術で用いられる一般的なものであり、例えば、ねじ、弁、クランプ、および充填剤や塞栓物質を含むものである。

図３Ａおよび３Ｂは、選択されたＭＲＩ検出可能な原子核を含む好適なイメージング用物質を有する医療用装置３００の例を示す。本例で示される医療用装置３００は、本体３１０の長手方向に延びるルーメン３２０を有する細長い本体３１０を備えている。細長い本体３１０の外部表面３４０は、イメージング用物質３６０を有する被膜３５０で覆われている。また、本例では、細長い本体３１０は、イメージング用物質３６０を有する被膜３５０で覆われている内部表面を備える。図３Ａおよび３Ｂに示される例の代替として、外部表面３４０（あるいは外部表面の一部）にのみ被膜３５０を備えてもよく、あるいは、内部表面３７０（あるいは内部表面の一部）にのみ被膜３５０を備えてもよい。イメージング用物質３６０を本体３１０の内部あるいは内側に配置することには、必然的な利点がある。例えば、医療用装置３００の使用中、装置本体のルーメンの内側での流体の移動は、一般的に本体の外部表面のそれよりも少ない。イメージング用物質３６０を装置本体３１０の内部あるいは内側に配置した場合、被膜３５０からのイメージング用物質３６０の損失は少なくなり、磁気共鳴の可視効果の寿命を長くすることができる。

図３Ａおよび３Ｂに示される医療用装置３００は、１つあるいはそれ以上の、非磁気活性物質のような、医療用装置３００のＭＲＩ可視性を妨害しない材料から作られる。このような材料は視覚的に透明であってもよく、あるいは不透明であってもよい。医療用装置３００の細長い本体３１０は、医療用装置の特定の種類に適当な様々な材料を用いて構成することができる。例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスルホナート、ポリアミド（ナイロン）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリ（テトラフルオロエチレン）（ＰＴＦＥ）あるいはポリアセトニトリルのような重合体が磁気共鳴の応用に好適に用いられる材料の例である。他の材料として、セラミックス、ガラスおよびアルミニウムあるいはチタンのような非磁性金属が含まれる。これらの材料は、例えばＸ線蛍光法で観察できるように、放射線不透過性とすることができる。放射線不透過性の材料の例として、タンタル、タングステン、プラチナ、パラジウムあるいはこれらの合金を含む。

概ね、好適なイメージング用物質３６０は、標準的なＭＲ画像形成技術を用いて、周囲の生体組織中で直接的に画像形成できる物質である。イメージング用物質を含む医療用装置を直接的に検出するために、イメージング用物質は、同一の磁場中で、生体組織中のプロトンの共鳴周波数と異なる共鳴（すなわちラーモア）周波数を持つ、選択された１つあるいはそれ以上の磁気活性原子核を含む。磁気活性原子核を持つ好適な元素は、非強磁性体であり、非常磁性体であることが好ましい。磁気的に活性な好適な原子核は、また、自然界に豊富にあり、生体内で生得的に低い濃度を持つものであることが好ましい。さらに、磁気活性原子核は、存在するＭＲ画像生成用装置と融和性を持つイメージング用物質を観察できるように、¹Ｈと比べて高い固有の感度、および¹Ｈに近い磁気回転比を持つことが好ましい。イメージング用物質の他の好ましい性質は、非放射性、無毒、生物化学的に不活性であり、身体に導入したときに無視できる全身作用を持つことである。

また、医療用装置に含まれる好適なイメージング用物質として、生体組織中のプロトンから化学シフトした１つあるいはそれ以上の¹Ｈ原子核を有してもよい。このようなプロトンを有する好適なイメージング用物質の例は酢酸である。加えて、イメージング用物質中の好適な磁気活性原子核は、高い感度で迅速に画像取得できるスピン−格子緩和時間（Ｔ₁）およびスピン−スピン緩和時間（Ｔ₂）を備えてもよい。好適なイメージング用物質は、概ね、縦方向の磁化が迅速に回復できる程度に十分短いＴ₁を持つ、１つあるいはそれ以上の磁気活性原子核を含む。長いＴ₁を備えるイメージング用物質は、例えば、適当な単一照射（例えば、エコープラナーおよびスパイラル）画像形成技術を用いて画像を取得できる。好適な磁気活性原子核のスピン−スピン緩和時間は、典型的には約１ミリ秒よりも大きい。

好適なイメージング用物質の磁気活性原子核の緩和時間は、イメージング用物質の移動度により変化する。例えば、画像生成中に自由に回転できる、あるいは高い自由度を持つイメージング用物質は、一般的に磁気活性原子核のＴ₂緩和時間を増加させ、Ｔ₁緩和時間を減少させる。イメージング用物質の移動度を増強するために、イメージング用物質は典型的には、例えば、純粋な液体、溶液、ヒドロゲルあるいは乳液で構成される。一例として、液体のイメージング用物質は、周囲の生体の流体の流れ、および／または装置の材料からイメージング用物質を隔離するために、例えば、ミクロスフェア中にカプセル化される。カプセル化した液体を用意する方法は、例えば、ウェブ エー ジー（Ｗｅｂｂ，Ａ．Ｇ．）らにより、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ誌、１９９６年、第６巻、第４刷、第６７５−６８３頁に、掲載されている。イメージング用物質を含む被膜を備える医療用装置において、被膜は、水和物（例えばヒドロゲル）の形体で、あるいは非水和物または乾燥した状態で提供される。一度水和すると（例えば、身体に挿入する前に身体の流体に接触することにより）、被膜は十分な移動度をもつ。

好適なイメージング用物質は、１つあるいはそれ以上の磁気的に等価な原子核を備えてもよく、この原子核は、スペクトルの重なりにより、磁気活性原子核のより明瞭な濃度を生じさせる。磁気等価性は、スカラーカップリング効果を最小化し、多数の化学シフトの存在に関連付けられるＭＲ画像中の、望ましくないアーチファクトを減少させる。また、好適なイメージング用物質は、フッ素（¹⁹Ｆ）、リン（³¹Ｐ）、三重水素（³Ｈ）のような、半整数のスピン量子数（例えばスピン１／２）を持ち、非四極子の、１つあるいはそれ以上原子核を含んでもよい。しかし、ナトリウム（²³Ｎａ）のような、大きいスピン状態（例えばスピン３／２）を持つ原子核の自然発生の同位体を含むイメージング用物質を用いてもよい。また、好適なイメージング用物質は、例えば、相対的に長いＴ₂値を持つ１つあるいはそれ以上の原子核を有するフッ素化合物を含んでもよい。一例として、フッ素化合物は、１つあるいはそれ以上の磁気等価な¹⁹Ｆ原子核を持ち、好ましくはフッ素置換化合物である。医療用装置（例えばシャフト材）の構成にしばしば用いられる、ポリ（テトラフルオロエチレン）（ＰＴＦＥ）やフルオロエチレンプロピレン（ＦＥＰ）重合体のようなフッ化物重合体は、従来のＭＲＩ手順で検出するための移動度が十分ではなく、典型的にはフッ化物造影剤を妨害しないであろう。

¹⁹ＦＭＲＩ手順にイメージング用物質に用いられ好適なフッ素化合物のいくつかの例として、フッ素置換アルカン、フッ素置換アルキルアミン、フッ素置換−クラウン−エーテル、フッ素置換アルコール、フッ素置換ハロアルカン、フッ素置換カルボキシル酸、フッ素置換アクリレート、およびフッ素置換エステルが含まれる。フッ素置換アルカンのいくつかの例は、フッ素置換デカリン、およびフッ素置換ノナンである。フッ素置換−クラウン−エーテルの例は、フッ素置換−［１５］−クラウン−５−エーテルである。他のフッ素化合物は、４−フッ素−ＤＬ−グルタミン酸およびフッ化アルギナートのようなフッ化糖類重合体である。

医療用装置は、複数の異なる種類のイメージング用物質や造影剤を含んでもよく、それらは、異なる種類の画像形成法（例えば、ＭＲＩ、Ｘ線および超音波）を用いて画像化できる。また、医療用装置は、１つ以上のＭＲＩイメージング用物質を含んでもよく、また同様に、１つあるいはそれ以上の放射性不透過性物質および／または超音波イメージング用物質を含んでもよい。超音波イメージング用物質は、超音波画像生成中に可視性を増強する任意の物質とすることができる。超音波イメージング用物質には、例えば、音波を反射するのに十分なサイズの閉じ込められた泡を有する懸濁液が含まれる。上述の任意の医療用装置は、ＭＲＩイメージング用物質、放射線不透過性物質および／または超音波イメージング用物質を、任意の組合せあるいは構成で備えることができる。

イメージング用物質は、医療用装置および／または組織のＴ₁緩和時間と異なるＴ₁緩和時間を持つ物質を備えることができる。例えば、イメージング用物質は、Ｔ₁（縦）緩和時間を短縮する薬剤を含む溶液のような液体、および水またはグリセリンのようなプロトンを含む流体を含んでもよい。Ｔ₁緩和時間を短縮する薬剤の例として、例えば、ガドリニウムジエチレントリアミン５酢酸（例えば、１％Ｇｄ−ＤＴＰＡ水溶液）、ＧｄＤＴＰＡ−ＢＭＡ、およびＧｄＨＰ−Ｄ０３Ａ（シエーリング社、ニコメド社およびブラコ社から、ＭＡＧＮＥＶＩＳＴ（登録商標）、ＯＭＮＩＳＣＡＮ（登録商標）、およびＰＲＯＨＡＮＣＥ（登録商標）の商品名で入手できる）のような重金属錯体などの常磁性体金属塩や常磁性体金属キレート化合物が含まれる。加えてまたは代替的に、イメージング用物質は、医療用装置および／または組織のＴ₂緩和時間と異なるＴ₂緩和時間を持つ物質を含んでもよい。例えば、イメージング用物質は、酸化鉄、酸化ジスプロシウム、および／または酸化ガドリニウムのような強磁性体あるいは超常磁性体のナノ粒子を含む担体あるいは流体を含んでもよい。粒子を流体中に懸濁させ、沈殿や凝固の発生を低減するために、粒子を例えば親水性に表面処理することができる。ある実施態様において、イメージング用物質および／または周囲の生体組織のスピン−格子（Ｔ₁）緩和時間および／またはＴ₂緩和時間を短縮するために、緩和剤がイメージング用物質とともに用いられる。例えば、医療装置内に、複数の部材内のイメージング用物質を含む医療用装置において、選択された部材にＴ₁緩和時間を短縮する薬剤を含ませることができ、一方、異なる選択された部材にＴ₂緩和時間を短縮する薬剤を含ませることができる。

イメージング用物質３６０は、合成あるいは混合のような標準的な方法を用いて被膜３５０に含ませることができる。被膜３５０は、例えば、潤滑性、親水性のおよび／またはヒドロゲル被膜のような従来の医療用装置被膜とすることができ、これらは、生体適合性を改良するため、および医療用装置を身体に挿入することを支援するために日常的に用いられている。医療用装置を覆うために一般的に用いられる、親水性のおよびヒドロゲルの重合体として、例えば、ポリエチレン酸化物、ポリプロピレン酸化物、ポリビニル−ピロリドン、ポリウレタン−ポリウレア、ポリカルボキシル酸、セルロース重合体、ゼラチン、無水マレイン酸重合体、ポリアミド、糖類重合体、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ヒアルロン酸重合体、コラーゲン重合体、およびポリ（２−ヒドロキシエチルメタアクリレート）（ｐｏｌｙＨＥＭＡ）が含まれる。いくつかの例において、被膜３５０は、例えば、医療用装置の一部が水性の媒体および／または生体の流体に接触するのを防ぐために、疎水性の重合体を含んでもよい。代替的に、イメージング用物質を含む被膜３５０は、純粋なイメージング用物質としてあるいは溶液として、医療用装置の表面に直接適用することができる。また、被膜３５０は、例えば、抗トロンボゲン剤、抗酸化剤、抗炎症剤、麻酔薬、抗凝血剤および抗生物質のような治療上の薬剤または薬学的に活性な化合物を含んでもよい。

医療用装置に被膜を適用する方法は、本技術分野では周知であり、例えば、浸漬塗装および噴霧塗装が含まれる。いくつかの実施態様において、被膜材は、保存の安定性が改善されるように、水分や溶媒を取り除くために使用後に乾かされる親水性（例えばヒドロゲル）の材料である。臨床に用いる前に、塩水や他の水溶液にさらすことで、親水性の表面被膜は、完全にもとの状態に再生する。親水性のおよび／または疎水性の重合体は、押し出し成形法を用いて、医療用装置３００に統合あるいは取り付けることができる。例えば、本重合体および／またはイメージング用物質３６０は、構造体物質とともに共押し出し成形することで、装置３００に適用することができる。構造物の重合体は、好ましい機械的特性を備え、一方、本重合体は、磁気共鳴コントラストおよび好ましい表面処理（例えば、潤滑処理）を備える。本重合体は、構造物の重合体および／またはイメージング用物質３６０とともに合成または混合されてもよい。イメージング用物質が構造的に有利な特性および磁気共鳴コントラストを備えるために、合成または混合された重合体を、装置３００に適用することができる。加えて、医療用装置の表面に被膜を添付するために、および／または合成樹脂基板の親水性を増強するために、被膜で覆う前に医療用装置の表面に予備処理を施してもよい。従来の表面処理技術として、例えば、プラズマ表面処理、シラン処理、プライマー溶液で表面を処理することが含まれる。

医療用装置が挿入および／または周囲の生体の流体と接触する間に、表面から被膜が抜け落ちるあるいは浸出することを防止するために、被膜の種類に応じて、被膜３５０を化学的および／または物理的に架橋することが好ましい。例えば、標準的な化学的あるいは放射線（例えば、光化学作用および電子ビーム）技術を用いて、架橋することができる。

再び、図３Ａおよび３Ｂに示される医療用装置３００を参照すると、医療用装置から放射される信号を直接的に検出するために、コイルとして図示される画像センサ３８０が、医療用装置の細長い本体３１０に随意に搭載されている。画像センサ３８０を、例えば、コイル、ループ、単極アンテナ、双極アンテナ、画像へリックス、あるいはゆるく結合されたプロファイルコイルとすることができる。画像センサ３８０は、同軸ケーブル３９０に結合される導線３８５により電源（図示せず）に接続することができる。

図４Ａおよび４Ｂは、ＭＲＩ検出可能な原子核を含むイメージング用物質を有する医療用装置４００の他の例を示す。本例において、医療用装置４００は、装置内の多孔性物質中に存在するイメージング用物質を備える。医療用装置４００は、装置の長手方向に延びるルーメン４２０を備える細長い本体４１０を有する。医療用装置４００は、細長い本体４１０の外部表面に、多孔性物質の層４３０を有する。本例において、多孔性物質の層４３０はフィルムである。多孔性物質４３０は、多孔性物質４３０の孔４６０内に存在するイメージング用物質４５０を有する。図４Ａおよび４Ｂに示した医療用装置４００の例には含まれていないが、追加的あるいは代替的に、イメージング用物質を含む多孔性物質４５０を医療用装置の細長い本体４１０の内側表面に配置してもよい。他の種類の医療用装置において、イメージング用物質を含む多孔性物質を、多層構成内の分離した層に含んでもよい。また、例えば、本技術分野における当業者に知られた方法を用いて、多孔性物質と構造体物質とを共押し出し成形することで、多孔性物質４３０を医療用装置の構造体物質に結合してもよい。多孔性物質４３０の平均孔径を、例えば、０．２から３ミクロンの範囲にしてもよい。上述の寸法の孔径を持つ多孔性物質は、しばしば「微細孔性」物質と称される。微細孔性物質には、例えば、微細孔性フィルムや泡が含まれる。

微細孔性フィルムは、様々な異なる重合体物質から作ることができ、例えば、ポリ（テトラフルオロエチレン）、例えば、ポリ（プロピレン）およびポリ（エチレン）のようなポリオレフィン、フルオロエチレンプロピレン、ポリウレタン、ポリスルホン、ポリエステル、ポリアミド、セルロース重合体、シリコン、エチレン−プロピレン−非共役ジエン（ＥＰＤＭ）ゴム、スチレン−イソブチレン−スチレン（ＳＩＢＳ）、ポリアミド、あるいはポリ（２−ヒドロキシエチルメタクリレート）から作ることができる。加えて、フィルムは、ヒドロゲル重合体を含んでもよい。

概ね、イメージング用物質の物理的および化学的性質により、使用する多孔性物質の種類を決定することができる。例えば、疎水性材料（例えばポリ（テトラフルオロエチレン））から作られる微細孔性フィルムおよび発泡微細孔性フィルムは、孔内に疎水性の造影剤を保持するのに特に好適である。様々な発泡ポリ（テトラフルオロエチレン）（ｅＰＴＦＥ）の繊維、フィルムおよびチューブは、サウスカロライナ州オレンジバーグ所在のゼウス・インダストリアル・プロダクツ社、アリゾナ州テンピ所在の、インターナショナル・ポリマー・エンジニアリング社、およびメリーランド州エルクトン所在のＷ．Ｌ．Ｇｏｒｅ ＆ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ社から購入できる。イメージング用物質４５０を多孔性物質４３０の孔に注入する１つの方法は、多孔性物質４３０を液体の画像剤に浸すことである。機械的に振動（例えば、揺動あるいは超音波処理）させることで、注入工程を加速することができる。

図５Ａおよび５Ｂは、イメージング用物質を含むのに適した医療用装置５００（本例ではカテーテル）の一部を示す他の例である。医療用装置５００は、装置の長手方向に延びるルーメン５２０を備える細長い本体５１０を有する。本例では、イメージング用物質５３０は、装置本体５１０中に、より詳細には、医療用装置の細長い本体５１０内部に形成された内部の空洞５５０中にカプセル化されている。部材５４０が内部の空洞５５０内に配置されており、そこにイメージング用物質５３０が含まれている。部材５４０は、内部の空洞５５０の容積の全体を満たしている。内部の空洞５５０およびそこにカプセル化される部材５４０は、本例では、長細く、細長い本体５３０の長手方向軸と平行に長さが延びる。こうすることで、医療用装置の位置だけでなく、空間的な向きも確かめることができる。他の実施態様として、本部材は、任意の寸法および形状にすることができ、また、医療用装置に存在するルーメン内、医療装置内に存在する中空繊維内あるいは医療用装置本体の壁に形成されたチャネルや空洞に配置することができる。イメージング用物質部材５４０は、代替的に、１つあるいはそれ以上の構造物の間または内部に存在してもよく、また、装置あるいは装置部品の層の間または内部に存在してもよい。本部材５４０は、空洞５５０を形成するために、シールまたは密封されてもよい。いくつかの実施態様において、医療用装置５００は、複数の部材５４０を備えてもよい。

部材５４０の特定の寸法および／または構成は、本部材が使用される医療用装置の、および／または所望のＭＲＩ可視性の相関となる。概ね、部材５４０は、ＭＲＩ画像中で認識し得る様々な異なる構成あるいは形状とすることができる。また、部材５４０は、円形あるいは卵形のような非円形の断面を備えてもよく、また、３つあるいはそれ以上の辺を持つ正多角形あるいは非正多角形の断面を備えてもよい。部材５４０は、実質的に細長く、相対的に曲げやすくすることができる。部材５４０の外側表面は、相対的に滑らかであり、例えば円筒形や棒状あるいは切子状である。部材５４０は単一あるいは非単一の厚さを備えることができ、例えば、本部材の厚さに長さ方向に沿ってテーパーをつけることができる。２つあるいはそれ以上の異なる構成あるいは形状を備える、部材５４０の異なる組合せを、様々な医療用装置に用いることができる。また、部材５４０の異なる配置も可能である。例えば、長細い部材５４０は実質的に医療用装置の長さ全体にわたって延びてもよい。代替的にあるいは追加的に、類似のあるいは異なる寸法の部材５４０が、医療用装置の選択された（複数の）部分に延びてもよい。任意の数の部材を医療用装置に備えてもよい。

イメージング用物質５３０が部材５４０の外に漏れるのを防ぐために、例えば、注入してシールする（例えば、貯蔵器のバルブ蓋を閉める）ことで、イメージング用物質５３０を部材５４０内に導入する。イメージング用物質５３０を装置本体５１０の部材５４０内にカプセル化することで、イメージング用物質５３０の位置が分かり、また、医療用装置５００の他の部分から、および周囲の生体の流体から隔離される。

部材５４０は、例えば、イメージング用物質中に存在する水、溶液などの流体に対して透過性の低いあるいは不透過性の材料から作成することができる。流体に対する低い透過性は、流体が部材５４０から流出するのを低減あるいは防ぎ、イメージング用物質の可視性の低減を防ぐ。部材５４０に好適な材料の例は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスルホナート、ポリアミド（ナイロン）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリ（テトラフルオロエチレン）およびポリアセトニトリルなどの重合体である。他の材料として、ガラス、アルミニウム、チタンのような非磁性金属、および上述したような放射性不透過性材料が含まれる。

部材５４０を形成する方法は、部材５４０の材料に依存する。いくつかの実施態様において、部材５４０が装置本体５１０から分離して形成される場合、部材５４０は、例えば、押し出し成形、引き抜き成形、および鋳込み成形などの従来の技術を用いて成形される。部材５４０にイメージング用物質を注入することにより、あるいは代替的に部材５４０をイメージング用物質５３０に浸漬することにより、部材５４０にイメージング用物質を仕込むことができる。部材５４０を加熱（例えば、溶解）、接着および／または機械的な作用（例えば、クランプ）により、部材５４０をシールすることができる。部材５４０を医療用装置に結合する方法は、医療用装置の種類に依存する。いくつかの実施態様において、従来の技術により、相対的に長い重合体部材のような部材５４０を、カテーテルのような装置とともに押し出し成形することができる。部材５４０を繊維状にしてもよく、本繊維を、押し出す前にあるいは成形する前に、装置の重合体と混合する。本繊維は、不規則な方向に配置されてもよく、あるいは、一定方向に向かって配置されてもよい。部材５４０を成形するために、射出成形技術を用いることができる。例えば、部材５４０を型の空洞に配置して、管のような装置を成形するために、装置の材料を型に注入することができる。他の実施態様において、部材５４０を装置の材料と混合して型に注入してもよい。

図６は、ＭＲＩ検出可能な原子核を含むイメージング用物質を備える医療用装置６００の他の例を示している。本例において、医療用装置６００はバルーンカテーテルである。カテーテル６００は細長い本体６１０、および細長い本体６１０を中心として配置されるバルーン６２０を備える。細長い本体６１０は、図５Ａおよび５Ｂと関連させて説明した種類の１つあるいはそれ以上の部材５４０を備えることができる。上述したように、イメージング用物質を、１つあるいはそれ以上の部材５４０に組み込むことで、図６に示すように、バルーンカテーテル６００に組み込むことができる。代替的にあるいは追加的に、バルーン６２０は、バルーンのＭＲＩ可視性を増強するために、適当なイメージング用物質を備えてもよい。例えば、適当なイメージング用物質は、重合体に合成され、バルーンを形成する管を成形するために押し出される。代替的あるいは追加的に、選択された部位に、例えば図示されているように、バルーン６２０の近位端および遠位端に、ＭＲＩ可視の目印６６０を備えてもよい。目印６６０は、例えば、バルーン６２０を所望の膨張容積に膨張させるときに、バルーン６２０の位置を示すことができる。図示されているように、目印６６０は、カテーテルの細長い本体６１０の選択された部分に巻かれた、細長い部材である。

上述した医療用装置は、それぞれ、患者の身体に挿入することができ、本装置とその近傍の生体組織の合成画像を取得するために、ＭＲＩ検出可能である。上述したようにイメージング用物質を含む医療用装置により、医者は、Ｘ線の代わりに、オープンＭＲＩシステムの下で、手術を実行することができる。イメージング用物質由来のＭＲＩ信号は、生体組織から発生する信号と独立に検出することができるので、インターベンション術あるいは血管内挿術中に、身体内の装置の進行をリアルタイムで追跡することができる。装置が目標地点に適正に移送されことを保証するために、医療用装置が血管システムを通って移送されるときに、医療用装置の進行を監視できる。医療用装置が目標地点に移送されたら、適正に配置されているか、および／または、正しく機能するかどうかを判断するために、医療用装置を表示することができる。

ＭＲＩ画像を提供するための、装置表面にフッ素化合物（フッ化物）を固定する方法の例について説明する。装置表面上に固定されるフッ素化合物の場合において、グラフト重合、プライマー処理を通じた化学結合、機能性表面を通じた共有結合的な結合などの、様々な固定技術を採用することが、本技術分野における当業者に周知である。以下に示す例において、プライマー処理はフッ素化合物を表面に固定するために用いられる。プライマーの種類は、フッ素化合物の化学的性質により選択される。原理的に、プライマーはフッ素化合物と反応する官能基を含むべきである。いくつかの例を実施例として示す。

プライマー溶液の準備方法を説明する。以下の工程で用意されるプライマー溶液が、フッ素化合物を含む有機酸を固定するために用いられる。プライマー溶液は、９８０グラムのＢＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）ＰＲ２４０（無溶媒アニオン系脂肪族ポリウレタンを水に４０重量％で分散させたもの（２５℃でｐＨ６．５乃至７．５）であり、Ｂａｙｅｒ ＡＧ社より入手できる）と、２０グラムのＮＥＯＣＲＹＬ（登録商標）ＣＸ−１００（多官能性アジリジン架橋剤であり、マサチューセッツのウィルミントン所在のＮｅｏＲｅｓｉｎ社から入手できる）とを、ガラスビーカーに入れ、混合液を完全に撹拌する。ｐＨを約８乃至８．５に調整するために、アンモニウム水溶液を少しずつ溶液に加える。ＢＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）ＰＲ２４０は、無溶媒アニオン系脂肪族ポリウレタンを水に分散させたものである。これは、約４０重量％の固形分を有しており、ｐＨは２５℃で６．５乃至７．５である。ＮＥＯＣＲＹＬ（登録商標）ＣＸ−１００は、多官能性アジリジン架橋剤である。

４−フルオロ−ＤＬ−グルタミン酸（ＦＧＡ）被膜溶液の準備方法を説明する。１０グラムのＧＬＡＳＣＯＬ（登録商標）ＷＮ３３（Ａｌｌｉｅｄ Ｃｏｌｌｏｉｄｓ社より入手できる）を、８３９グラムの蒸留水を有するビーカーに溶液を撹拌しながら少しずつ加えることで、ナトリウムアクリレートとアクリルアミド重合体の１重量％の溶液を調整する。ビーカーをパラフィルムで覆い、共重合体が完全に水に溶解するまで、溶液を６乃至１５時間撹拌する。１５０グラムの４−フルオロ−ＤＬ−グルタミン酸をＧＬＡＳＣＯＬ（登録商標）ＷＮ３３溶液に撹拌しながら少しずつ加える。溶液は水酸化アンモニウムでｐＨを約９に調整する。ビーカーをパラフィルムで覆い、溶液を連続して６乃至１５時間撹拌する。ＧＬＡＳＣＯＬ（登録商標）ＷＮ３３およびＦＧＡが完全に溶解したら、１グラムの塩化ナトリウムを溶液に加える。

フッ化アルギナート（ＦＡ）被膜溶液の準備方法を説明する。３０グラムのフッ化アルギナートを、９７０グラムの水を有するガラスビーカーに撹拌しながら加える。約１２時間撹拌した後、粘度０．２００乃至０．４００Ｐａ・ｓ（２００乃至４００ｃｐｓ）の粘性溶液が得られる。溶液を、水酸化アンモニウムで約ｐＨ９に調整する。

フッ素化合物を装置上に固定する方法について説明する。
装置Ａに関して、ＦＧＡは、以下の方法でポリエーテル−アミドカテーテル上に固定される。６Ｆカテーテル（ミネソタ州メープルグローブ所在のＳｃｉｍｅｄ Ｌｉｆｅ Ｓｙｓｔｅｍｕｓ社より入手できる）はイソプロパノールで洗浄される。適当な寸法のＴＥＦＬＯＮ（登録商標）で覆われたステンレス鋼の心棒が、カテーテルをまっすぐに保つために、ルーメンに挿入される。カテーテルはプライマー溶液に浸され、約１０分間で空気乾燥させる。その後、カテーテルは、ＦＧＡ溶液に浸され、約１５分間で空気乾燥され、再びＦＧＡ溶液に浸され、約１５分間で空気乾燥させる。空気乾燥されたカテーテルを硬化するために、約６０℃（１４０°Ｆ）のオーブンに約８乃至２４時間配置する。

装置Ｂに関して、装置Ａに関して説明した方法により、ポリエチレン３Ｆマイクロカテーテル（ミネソタ州メープルグローブ所在のＳｃｉｍｅｄ Ｌｉｆｅ Ｓｙｓｔｅｍｕｓ社より入手できる）上にＦＡが固定される。

本発明の複数の実施態様を説明してきたが、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、様々な変形例を作成できることを理解されたい。

患者が位置する磁気共鳴画像システムを示すブロック図である。 図１に示すシステムを用いて取得される血管内の医療用相違の画像を示す図である。 イメージング用物質を含む被膜を供える医療用装置を示す概略図である。 図３Ａに示す医療用装置の断面図である。 イメージング用物質を含むフィルム層を備える医療用装置を示す概略図である。 図４Ａに示す医療用装置の断面図である。 イメージング用物質で満たされた貯蔵器を備える医療用装置を示す概略図である。 図５Ａに示す医療用装置の断面図である。 イメージング用物質を含むバルーンカテーテルを示す概略図である。

Claims (48)

1. 選択されたＭＲＩ装置検出可能な原子核を有するイメージング用物質を備える医療用装置と、前記医療用装置の配置場所付近の生体組織とのＭＲＩ画像を取得する方法であって、
   前記方法は、第１の画像データを取得するために、前記医療用装置の少なくとも一部を含む生体部分に第１のＭＲＩ手順を実行するステップを有し、前記第１のＭＲＩ手順は、前記医療用装置の配置場所付近の生体組織中に存在するＭＲＩ検出可能な原子核を検出するために構成され、
   前記方法はさらに、第２の画像データを取得するために、前記生体部分に第２のＭＲＩ手順を実行するステップを有し、前記第２のＭＲＩ手順は、前記医療用装置のイメージング用物質が有する選択されたＭＲＩ検出可能な原子核を検出するために構成され、前記選択されたＭＲＩ検出可能な原子核は、前記第１のＭＲＩ手順が検出する原子核とは異なる原子核であり、
   前記方法はさらに、前記医療用装置と前記医療用装置の配置場所付近の生体組織との合成画像を作成するために、前記第２の画像データを前記第１の画像データに合成するステップを有し、前記合成画像は、前記医療用装置の配置場所付近の生体組織中での前記医療用装置の相対的な位置を示すことを特徴とするＭＲＩ画像を取得する方法。
2. 前記第１のＭＲＩ手順は、水素原子核ＭＲＩ手順であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記第１のＭＲＩ手順は、リン原子核ＭＲＩ手順であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記第１のＭＲＩ手順は、カリウム原子核ＭＲＩ手順であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記第１のＭＲＩ手順は、ナトリウム原子核ＭＲＩ手順であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記第２のＭＲＩ手順は、フッ素原子核ＭＲＩ手順であり、前記医療用装置中の前記イメージング用物質はフッ素原子核を含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
7. 前記第２のＭＲＩ手順は、フッ素原子核ＭＲＩ手順であり、前記医療用装置中の前記イメージング用物質はフッ素原子核を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 前記第２のＭＲＩ手順は、リン原子核ＭＲＩ手順であり、前記医療用装置中の前記イメージング用物質はリン素原子核を含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
9. 前記第２のＭＲＩ手順は、リン原子核ＭＲＩ手順であり、前記医療用装置中の前記イメージング用物質はリン素原子核を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. 前記第２のＭＲＩ手順は、ヨウ素原子核ＭＲＩ手順であり、前記医療用装置中の前記イメージング用物質はヨウ素原子核を含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
11. 前記第２のＭＲＩ手順は、ヨウ素原子核ＭＲＩ手順であり、前記医療用装置中の前記イメージング用物質はヨウ素原子核を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
12. 前記第１のＭＲＩ手順は、印加ラジオ周波数励起パルスとして、前記第２のＭＲＩ手順で用いられる第２の周波数の印加ラジオ周波数励起パルスと異なる、第１の周波数を用いることを特徴とする請求項１に記載の方法。
13. 前記第１のＭＲＩ手順および前記第２のＭＲＩ手順において、同一の周波数の印加ラジオ周波数励起パルス用い、前記第１のＭＲＩ手順において、前記第２のＭＲＩ手順で用いられる第２の磁場強度と異なる、第１の磁場強度を用いることを特徴とする請求項１に記載の方法。
14. 前記第１のＭＲＩ手順および前記第２のＭＲＩ手順で用いられる印加ＭＲＩ励起パルスを交互に印加する時間配分技術を用いることで、前記第１のＭＲＩ手順および前記第２のＭＲＩ手順は共通の時間期間の間に実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
15. 前記第１のＭＲＩ手順と前記第２のＭＲＩ手順とは、異なる時間に実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
16. 複数の連続的な合成画像データの取得が、インターベンション術の施術中に行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
17. さらに、前記合成画像データを表示するために、表示装置上に、複合的、連続的な前記合成画像データの複数の連続的な画像を表示する工程を有することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
18. さらに、表示装置上に、前記合成画像データからなる画像を表示する工程を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
19. 前記医療用装置は、カテーテル、グラフト、インプラント、針、およびガイドワイヤーからなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載方法。
20. 前記医療用装置は、ガイドカテーテル、バルーンカテーテル、腫瘍切除カテーテル、動脈瘤カテーテル、泌尿器カテーテル、および潅流カテーテルからなる群から選択されるカテーテルであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
21. 前記医療用装置は、血管グラフトおよびステントグラフトからなる群から選択されるグラフトであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
22. 前記医療用装置は、充填剤を有するインプラントであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
23. 前記イメージング用物質は液体であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
24. 前記液体は、純粋な液体、溶液、および乳液からなる群から選択される液体であることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
25. 前記液体はカプセル化されていることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
26. 前記液体は、ミクロスフェア中でカプセル化されていることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
27. 前記液体は、ルーメン、中空繊維、微細孔性物質、溝路あるいは空洞内でカプセル化されていることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
28. 前記液体は、フィルムあるいは泡を有する微細孔性物質内でカプセル化されていることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
29. 前記微細孔性フィルムは、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリウレタン、ＥＰＤＭゴム、ＳＩＢＳ、ポリアミドおよびそれらの組合せからなる群から選択される重合体を有することを特徴とする請求項２８に記載の方法。
30. 前記医療用装置は、前記イメージング用物質を含む構造体物質を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
31. 前記医療用装置は、前記イメージング用物質を含む被膜を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
32. 前記被膜は、ポリエチレン酸化物、ポリプロピレン酸化物、ポリビニルピロリドン、ポリウレタンポリウレア、ポリカルボキシル酸、セルロース重合体、ゼラチン、無水マレイン酸重合体、ポリアミド、多糖類、ポリビニルアルコール、ポリアルキル酸、およびそれらの組合せからなる群から選択される重合体を有することを特徴とする請求項３１に記載の方法。
33. 前記イメージング用物質は、スピン１／２の原子核を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
34. 前記イメージング用物質は、少なくとも２つの、磁気的に等価なスピン１／２の原子核を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
35. 前記イメージング用物質は、フッ素、リン、水素、ナトリウムおよび三重水素からなる群から選択される元素を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
36. 前記イメージング用物質は、フッ素置換アルカン、フッ素置換アルキルアミン、フッ素置換クラウンエーテル、フッ素置換アルコール、フッ素置換ハロアルカン、フッ素置換カルボキシル酸、フッ素置換アクリレート、およびフッ素置換エステルからなる群から選択されるフッ素置換化合物を有することを特徴とする請求項７に記載の方法。
37. 前記イメージング用物質は、フッ素置換デカリン、フッ素置換ノナン、およびそれらの組合せからなる群から選択される、フッ素置換アルカンを有することを特徴とする請求項７に記載の方法。
38. 前記イメージング用物質は、フッ素置換−［１５］−クラウン−５−エーテルを有することを特徴とする請求項７に記載の方法。
39. 前記イメージング用物質は、４−フッ素−ＤＬ−グルタミン酸を有することを特徴とする請求項７に記載の方法。
40. 前記イメージング用物質は、フッ化アルギナートを有することを特徴とする請求項７に記載の方法。
41. 前記イメージング用物質は、酢酸からなる群から選択される、水素を含む化合物を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
42. 前記医療用装置は、さらに、医療用装置のイメージング用物質に含まれる選択されたＭＲＩ検出可能な原子核のスピン−格子緩和時間を減少させる緩和剤を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
43. 前記医療用装置はさらに、磁気共鳴画像の画質を向上させる受信コイルを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
44. 生体組織に挿入するために構成される医療用装置であって、前記医療用装置は、生体組織中に存在する水素原子核の共鳴周波数と異なる共鳴周波数を持つ、スピン１／２の原子核を有するＭＲＩ検出可能な物質を有することを特徴とする医療用装置。
45. 生体組織に挿入するために構成される医療用装置であって、前記医療用装置は、生体組織中に含まれる水素原子核の共鳴周波数と異なる共鳴周波数を持つ、スピン１／２の原子核を有するＭＲＩ検出可能な物質を有し、前記医療用装置は、微細孔性フィルムおよびフッ素化合物を有し、前記フッ素化合物は、前記微細孔性フィルムの孔内に存在することを特徴とする医療用装置。
46. 前記フッ素化合物は、フッ素置換デカリンを有することを特徴とする請求項４５に記載の医療用装置。
47. 前記フッ素化合物は、フッ素置換−［１５］−クラウン−５−エーテルを有することを特徴とする請求項４５に記載の医療用装置。
48. 生体組織に挿入するために構成される医療用装置であって、前記医療用装置は、生体組織中に含まれる水素原子核の共鳴周波数と異なる共鳴周波数を持つ、スピン１／２の原子核を有するＭＲＩ検出可能な物質を有し、前記医療用装置は、フッ化アルギナートを有する被膜を備えることを特徴とする医療用装置。

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