JP2009502244A - 組織グリコーゲンの非侵襲性mri測定法 - Google Patents
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Abstract
Description
以下は、生物学的技術および医療技術に関する。ヒト組織におけるグリコーゲンのインビボで空間的に解像された検出、画像化、またはマッピングを例として参照して記載される。しかし、以下は、より一般には、種々の型の植物、動物、ヒト、または他の生物学的組織もしくはサンプルにおける内因性グリコーゲンもしくはグルコースの空間的に解像された検出、画像化、またはマッピングに関する。
Sasym(ω)=S(−ω)/S0−S(+ω)/S0 (1)
ここで式(1)において、S(+ω)は、+ωで飽和した後の水信号を示し、−ωは、+ωから反対側の水プロトン磁気共鳴周波数に対照的に位置した磁気共鳴周波数を示し、そしてS(−ω)は、−ωにおいて飽和した後の水信号を示す。この場合、+ωでのグリコーゲンもしくはグルコースのヒドロキシル基のプロトンの磁気共鳴周波数の存在は、非対称性を引き起こす。この分析アプローチは、造影剤で媒介される化学的交換飽和移動(CEST)において印加されるものと外見上は類似である。例えば、Wardら,A New Class of Contrast Agents for MRI Based on Proton Chemical Exchange Dependent Saturation Transfer (CEST),J.Magn.Reson.vol.143,pages 79−87(2000);およびBalabanら,米国特許第6,963,769号を参照のこと。しかし、本実施形態において、式(1)は、ヒト身体または他のインビボ生物学的組織において内因性グリコーゲンもしくはグルコースの分析に関するのに対して、CEST検出は、被験体に投与される外因性造影剤の分析である。S(0)に関して参照することに加えて、S(−ω)に関して参照することも可能である。飽和は、高周波数照射の出力レベルに依存するので、この後者のアプローチは、あまり出力依存性でない非対称性を与える。
Claims (24)
- 磁気共鳴法であって:
選択された単糖もしくは多糖のヒドロキシル基の交換可能プロトンの磁気共鳴周波数において選択された修飾を作り出す工程;
該選択された修飾が実質的に有効である間に、立証的水プロトン磁気共鳴データを取得する工程;および
該立証的水プロトン磁気共鳴データに少なくとも基づいて、該選択された単糖もしくは多糖の濃度もしくは密度についての情報を導出する工程、
を包含する、方法。 - 請求項1に記載の磁気共鳴法であって:
水プロトンと、前記選択された単糖もしくは多糖のヒドロキシル基の飽和プロトンとを交換することによる影響を実質的に受けていない参照水プロトン磁気共鳴データを取得する工程、
をさらに包含し、前記導出する工程は、前記立証的水プロトン磁気共鳴データと該参照水プロトン磁気共鳴データとを比較または組み合わせる工程を包含する、方法。 - 前記選択された単糖もしくは多糖は、グルコースもしくはグリコーゲンであり、前記選択された修飾を作り出す工程は、
該グルコースもしくはグリコーゲンのヒドロキシル基のプロトンを飽和させる工程、
を包含する、請求項1に記載の磁気共鳴法。 - 請求項3に記載の磁気共鳴法であって、
水プロトンと、グルコースもしくはグリコーゲンの飽和させたプロトンとの交換による影響を実質的に受けていない参照水プロトン磁気共鳴データを取得する工程、
をさらに包含し、前記導出する工程は、前記立証的水プロトン磁気共鳴データと該参照水プロトン磁気共鳴データとを比較または組み合わせる工程を包含する、方法。 - 請求項4に記載の磁気共鳴法であって、
前記立証的水磁気共鳴データを再構築して、立証的水画像を形成する工程;および
前記参照水磁気共鳴データを再構築して、参照水画像を形成する工程、
をさらに包含し、前記導出する工程は、該立証的水画像と該参照水画像とを比較または組み合わせて、グルコースもしくはグリコーゲンの画像もしくはマップを生成する工程を包含する、方法。 - 前記飽和させる工程は、複数の異なる周波数のうちの各々において飽和させる工程を包含し、該複数の異なる周波数は、前記水プロトン磁気共鳴周波数の周りに実質的に集中しており、かつ前記グルコースもしくはグリコーゲンのヒドロキシル基のプロトンの磁気共鳴周波数を含み;
前記取得する工程は、各周波数において飽和させた後に立証的水プロトン磁気共鳴データを取得する工程を包含し;そして
前記導出する工程は、z−スペクトルもしくは部分的z−スペクトルを、該立証的水プロトン磁気共鳴データから生成する工程を包含する、
請求項3に記載の磁気共鳴法。 - 前記立証的水プロトン磁気共鳴データを取得する工程は、立証的水プロトン磁気共鳴画像化データを取得する工程を包含し;そして
前記導出する工程は、該立証的水プロトン磁気共鳴画像化データから、グルコースもしくはグリコーゲンの空間分布を示すグルコースもしくはグリコーゲンの画像もしくはマップを導出する工程を包含する、
請求項3に記載の磁気共鳴法。 - 前記導出する工程は、前記立証的水プロトン磁気共鳴データに対するpHの影響を測定する工程を包含する、請求項1に記載の磁気共鳴法。
- 前記導出する工程は、前記選択された単糖もしくは多糖のヒドロキシル基の交換可能プロトンと、水のプロトンとの順方向交換速度(kexch)に少なくとも一部基づいて、前記選択された単糖もしくは多糖についての情報を計算する工程であって、該順方向交換速度(kexch)は、pHによって影響を受ける、工程をさらに包含する、請求項8に記載の磁気共鳴法。
- 前記選択された修飾を作り出す工程は、複数の周波数のうちの各々において磁気共鳴を飽和させる工程であって、該複数の周波数は、該選択された単糖もしくは多糖のヒドロキシル基のプロトンの磁気共鳴周波数を含む工程を包含し、前記取得する工程は、各飽和操作後に立証的磁気共鳴データを取得する工程を包含する、請求項1に記載の磁気共鳴法。
- 前記水プロトンの磁気共鳴周波数の周りの参照磁気共鳴データを取得する工程であって、該取得された参照磁気共鳴データは、前記飽和による影響を実質的に受けない工程をさらに包含し、前記導出する工程は、前記立証的磁気共鳴データと参照磁気共鳴データとを比較または組み合わせる工程を包含する、請求項10に記載の磁気共鳴法。
- 前記導出する工程は、S(−ω)およびS(+ω)に基づいて、非対称性を計算する工程を包含し、ここでS(+ω)は、+ωでの飽和後の水信号を示し、−ωは、水プロトン磁気共鳴周波数の+ωとは反対側に対称的に位置する磁気共鳴周波数を示し、そしてS(−ω)は、−ωでの飽和後の水信号を示す、請求項10に記載の磁気共鳴法。
- 前記導出する工程は、前記計算された非対称性に基づいて、前記選択された単糖もしくは多糖の画像もしくはマップを算出する工程をさらに包含する、請求項12に記載の磁気共鳴法。
- 前記非対称性を計算する工程は、S0にさらに基づき、ここでS0は、飽和なしで取得された参照信号である、請求項12に記載の磁気共鳴法。
- 前記選択された単糖もしくは多糖は、グルコースもしくはグリコーゲンであり、前記取得する工程は、
立証的磁気共鳴画像化データを取得する工程であって、該選択された単糖もしくは多糖の濃度もしくは密度についての情報は、該立証的磁気共鳴画像化データから導出されたグルコースもしくはグリコーゲンの密度もしくは濃度の画像もしくはマップを含む、工程、
を包含する、請求項10に記載の磁気共鳴法。 - 前記複数の周波数は、水プロトンの磁気共鳴周波数を実質的に中心としており、前記導出する工程は、
前記立証的磁気共鳴データからz−スペクトルもしくは部分的z−スペクトルを構築する工程;および
該z−スペクトルもしくは部分的z−スペクトルに基づいてさらなる処理を行う工程、
を包含し、該さらなる処理は、以下のうちの少なくとも1つ:
異なる3D画素について構築されたz−スペクトルもしくは部分的z−スペクトルに基づいて、前記選択された単糖もしくは多糖の画像もしくはマップを算出する工程、および
該構築されたz−スペクトルもしくは部分的z−スペクトルの非対称性に基づいて、該選択された単糖もしくは多糖の濃度もしくは密度を概算する工程、
を包含する、請求項10に記載の磁気共鳴法。 - 選択された修飾が実質的に有効でない参照水プロトン磁気共鳴データを取得する工程をさらに包含し、前記導出する工程は、前記立証的水プロトン磁気共鳴データと参照水プロトン磁気共鳴データとを比較または組み合わせる工程を包含する、請求項1に記載の磁気共鳴法。
- 前記立証的水プロトン磁気共鳴データおよび参照水プロトン磁気共鳴データは、空間的に符号化された画像化データであり、そして前記導出する工程は、
立証的水プロトン磁気共鳴画像を該立証的水プロトン磁気共鳴画像化データから再構築する工程;
参照水プロトン磁気共鳴画像を、前記参照水プロトン磁気共鳴画像化データから再構築する工程;および
該立証的水プロトン磁気共鳴画像および参照水プロトン磁気共鳴画像に基づいて、選択された単糖もしくは多糖の濃度もしくは密度の画像もしくはマップを導出する工程、
を包含する、
請求項17に記載の磁気共鳴法。 - 前記選択された単糖もしくは多糖は、グルコースもしくはグリコーゲンであり、前記選択された修飾を作り出す工程は、(i)該グルコースもしくはグリコーゲンのヒドロキシル基のプロトンの磁気共鳴周波数において磁気共鳴を飽和させる工程、(ii)該グルコースもしくはグリコーゲンのヒドロキシル基のプロトンの磁気共鳴周波数において反転回復パルスを印加する工程、および(iii)該グルコースもしくはグリコーゲンのヒドロキシル基のプロトンの磁気共鳴周波数においてディフェージングパルスを印加する工程、(iv)該グルコースもしくはグリコーゲンのヒドロキシルプロトンの磁気標識を行う工程、ならびに(v)任意の他の高周波数ベースの標識化または磁気共鳴ベースの標識化を行う工程、からなる群より選択される修飾を作り出す工程を包含する、請求項1に記載の磁気共鳴法。
- 請求項1に記載の工程の各々を行うための手段を備える、磁気共鳴装置。
- 磁気共鳴装置であって、
選択された単糖もしくは多糖のヒドロキシル基のプロトンの磁気共鳴周波数において、磁気共鳴の選択されたインビボ修飾を作り出すための手段;
該選択された修飾が実質的に有効である間にインビボの立証的水プロトン磁気共鳴データを取得するための手段;および
該立証的水プロトン磁気共鳴データに少なくとも基づいて、該選択された単糖もしくは多糖のインビボの濃度もしくは密度についての情報を導出するための手段、
を備える、磁気共鳴装置。 - 前記選択された単糖もしくは多糖は、グルコースもしくはグリコーゲンであり、該グルコースもしくはグリコーゲンのヒドロキシル基のプロトンの磁気共鳴周波数において磁気共鳴の選択されたインビボ修飾を作り出すための前記手段は、
インビボ肝臓組織およびインビボ筋肉組織のうちの少なくとも一方において、該グルコースもしくはグリコーゲンのヒドロキシル基のプロトンの磁気共鳴周波数において磁気共鳴のインビボ飽和を行うように構成された身体サイズの磁気共鳴スキャナ、
を含む、請求項21に記載の磁気共鳴装置。 - 磁気共鳴スキャナ(10)を備える磁気共鳴装置であって、
該磁気共鳴スキャナは、
検査領域において主要磁場を発生させる主要磁石(20);
該検査領域における主要磁場に、選択された傾斜磁場を重ね合わせるための傾斜磁場システム(26,28);
該検査領域において磁気共鳴を励起および取得するための高周波数システム(30,32,34,36);
該磁気共鳴スキャナが、(i)水プロトン磁気共鳴周波数において実質的に飽和させていない間に、グリコーゲンヒドロキシルプロトン磁気共鳴周波数において飽和させ、そして(ii)該水プロトン磁気共鳴周波数において磁気共鳴を取得するように構成されたコントローラ(40,44);ならびに
該水プロトン磁気共鳴周波数において該取得された磁気共鳴に基づいて、グリコーゲンもしくはグルコースについての情報を導出するように構成されたデータプロセッサ(50,56)、
を備える、磁気共鳴装置。 - 前記磁気共鳴スキャナは、ヒト被験体に対してインビボ磁気共鳴を行うように構成された身体サイズのスキャナである、請求項23に記載の磁気共鳴装置。
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