JP2012531241A

JP2012531241A - 磁気共鳴イメージングのための過分極造影剤ディスペンサ

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Publication number: JP2012531241A
Application number: JP2012516943A
Authority: JP
Inventors: クリストフレウスレル; ペテルボエルネルト; ダニエルウィルツ; ベルンドデイヴィッド; ホルヒェルエッヒェルズ; ヨヒェンケウプ; ヨハネスアドリアヌスオヴェルウェグ; ライネルエカルト
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2009-06-26
Filing date: 2010-06-23
Publication date: 2012-12-10
Also published as: US20120089010A1; WO2010150209A1; CN102802712A; EP2445564A1

Abstract

ディスペンサ１３２、磁気共鳴イメージングシステム１００、及び磁気共鳴イメージング検査中に過分極造影剤３０４を使用するための方法。ディスペンサはフェイスピース１３８のための取付部品１３６を有する。フェイスピースは、被験者が吸入するときに過分極造影剤が被験者の呼吸器系に入るよう、被験者１１４の表面を受けるように構成される。ディスペンサは過分極造影剤を受けるように構成される容器３００をさらに有する。ディスペンサは取付部品に接続される気体流管４０６と、気体流管内の過分極造影剤を過分極蒸気に蒸発させるための気化器４０６，４０８，４１２，５１０，６０２，６０６とをさらに有する。ディスペンサは気化器が過分極造影剤を蒸発させるときを制御するためのコントローラ４０２をさらに有する。

Description

本発明は、ディスペンサ、磁気共鳴イメージングシステム、及び磁気共鳴イメージングにおいて過分極造影剤を使用するための方法に関し、特に本発明は磁気共鳴イメージング検査中に蒸発した過分極造影剤を使用する機器及び方法に関する。

患者若しくは被験者の体内の画像を生成するための手順の一部として、原子の核スピンを整列させるためにＭＲＩスキャナによって静磁場が使用される。この大きな静磁場はＢ_０場と呼ばれる。ＭＲＩスキャンを実行するために使用されるＢ_０場の強度を増加させることは、診断画像の空間分解能とコントラスト分解能を増加させる機会を与えることが一般に知られている。この分解能とコントラストの増加は患者を診断するためにＭＲＩ画像を使用する医師にとって有益である。

磁気共鳴イメージングシステムは通常、被験者におけるプロトンすなわち水素原子の濃度を画像化するために使用される。結果として磁気共鳴イメージングシステムは被験者の軟組織を画像化するために非常に有用になっている。肺の構造及びその血管新生もまた関心対象である。しかしながら肺は大部分が空気であり、磁気共鳴イメージングによって容易に画像化できない。注入される磁気共鳴イメージング造影剤の使用が知られている。

しかしながら、静脈注射される物質が肺血管に達するために通常は約１５秒かかる。多くの過分極造影剤は緩和時間が非常に短く、造影剤の大部分がこの１５秒以内にその偏極を失う。例えば、過分極^１３Ｃは約６０秒のＴ_１緩和時間を持つ。学術論文Ｉｓｈｉｉｅｔ．ａｌ．，ＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅｉｎＭｅｄｉｃｉｎｅ５７：４５９‐４６３（２００７）は、肺かん流を評価するための過分極^１３Ｃ血管造影法の使用を示す。過分極プロピオン酸ヒドロキシエチルがこの実験研究において豚の大腿動脈に注入された。

本発明は、過分極蒸気を分配するためのディスペンサ、磁気共鳴イメージングシステム、及び磁気共鳴画像を取得する方法を独立請求項において提供する。本発明の実施形態は従属請求項に与えられる。

本発明の実施形態は液体若しくは固体の過分極造影剤を蒸発させることによってこれらの問題に対処する。ディスペンサは過分極造影剤を霧若しくは蒸気に蒸発させるために使用され、そしてこれらは被験者によって吸入される。これは過分極造影剤を直接肺に運び、過分極造影剤の有効性を増加させる。

本発明は過分極イメージングに適した任意のＭＲＩシステムに適用されることができる。より具体的には、病変及び異常機能過程の検出のために肺イメージングにおいて適用可能である。２〜３の物質が偏極のために使用される可能性がある。さらなる消化を受ける異なる代謝産物の中でも、酵素、治療薬若しくは標的剤が、高速分光^１３Ｃイメージングを用いてその生体内分布と運命をｉｎ‐ｖｉｖｏで研究するために過分極され得る。

本明細書で使用される通り、コイルという語は磁気共鳴イメージングデータを取得するために使用される高周波数アンテナをあらわす。コイルという語は単一のアンテナが磁気共鳴イメージングデータの取得中に高周波数信号の送信と受信の両方を実行する場合をあらわし得るか、又は送信及び受信アンテナをあらわし得る。さらに多数の単一素子から成る上述のいずれの場合のアレイ構成も考慮される。

本明細書で使用される通り、過分極造影剤という語は磁気共鳴イメージングデータの取得中に造影剤として使用される過分極材料をあらわす。過分極造影剤は蒸発する前に液体若しくは固体の形であり得る。使用前、過分極造影剤は動的核分極（ＤＮＰ）などのプロセス若しくは任意の他の適切なプロセスを用いて分極し得る。過分極造影剤の偏極核は、Ｈｅ及びＸｅなどの希ガスを除き、生体適合性分子に組み込まれ得る。過分極造影剤を作るために使用され得る同位体は、^７Ｌｉ，^１３Ｃ，^１４Ｎ，^１５Ｎ，^１７Ｏ，^１９Ｆ，^２３Ｎａ，^３１Ｐを含む。生体適合性分子に同位体を埋め込むことが有益であるため、^１３Ｃは身体の分子の多くにおける炭素の存在のために特に興味深い。^１４Ｎと^１７Ｏもまた生体適合性分子により容易に組み入れられる可能性を提供する。

磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）データは、磁気共鳴イメージングスキャン中の磁気共鳴装置のアンテナによる原子スピンによって放出される高周波数信号の記録された測定であると本明細書で定義される。磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）画像は、磁気共鳴イメージングデータ内に含まれる原子データの再構成された２次元若しくは３次元視覚化であると本明細書で定義される。この視覚化はコンピュータシステムを用いて実行されることができる。

コンピュータシステムは１つのコンピュータ若しくはコンピュータの集合と本明細書で定義される。磁気共鳴イメージングのために、単一のコンピュータが磁気共鳴イメージングデータの分析を操作し実行するために使用され得る。しかしながら、この機能はしばしば多くの異なるコンピュータに分散され、磁気共鳴イメージングデータは後にコンピュータ若しくはコンピュータシステムによる分析のために保存され得る。

本発明は磁気共鳴イメージング検査中に被験者に過分極蒸気を分配するためのディスペンサを提供する。ディスペンサは、被験者が吸入するときに過分極蒸気が被験者の呼吸器系に入るよう、被験者の表面を受けるように構成されるフェイスピースのための取付部品を有する。ディスペンサはさらに過分極造影剤を受けるように構成される容器を有する。ディスペンサはさらに取付部品に接続される気体流管を有する。ディスペンサはさらに気体流内の過分極造影剤を過分極蒸気に蒸発させるための気化器を有する。ディスペンサはさらに気化器が過分極造影剤を蒸発させるときを制御するためのコントローラを有する。取付部品はフェイスピース若しくは管内のフェイスピースがディスペンサに取り付けられることを可能にする。これは、１人より多くの患者が磁気共鳴イメージング装置システムを用いて処置され得るため、有益である。この場合除去され洗浄されることができる使い捨てフェイスピースを使用することが有益である。

容器は過分極造影剤を受けるように構成され、後者は固体若しくは液体の形のいずれかである。過分極造影剤が蒸発する気体流管がある。コントローラは気化器が過分極造影剤を蒸発させるときを制御する。これは過分極造影剤が極めて高価であり、一度にごく少量しか利用可能でないかもしれないので、特に有益である。これは検査中に使用される過分極造影剤の量を最小化する。コントローラは複数の異なる方法で動作することができ、例えばこれはいつ過分極造影剤の分配を可能にするか磁気共鳴イメージングシステムからの信号を受信することができる。コントローラはまた被験者の呼吸周期が検出されるような何らかのセンサシステムを持つことによっても動作することができる。例えば圧力若しくは流量若しくは温度が、被験者が呼吸しているときを検出するためにフェイスピース若しくは気体流管若しくは取付部品をフェイスピースに接続する管の中の複数の点において測定されることができる。コントローラはまた磁気共鳴イメージングシステムからの信号を受信することによって、及びセンサシステムを用いることによっても動作することができる。

本発明の一実施形態において、ディスペンサはさらに容器に隣接する核磁気共鳴コイルを有する。核磁気共鳴コイルは核磁気共鳴装置に接続されるときに過分極造影剤の偏極度を測定するように構成される。これは過分極造影剤の偏極度が測定されることができるため有利である。核磁気共鳴装置は試料の材料特性を測定するために核磁気共鳴を使用する装置と本明細書で定義される。

本発明の一実施形態において、容器は過分極造影剤を液体の形で保存するのに適している。これは、過分極造影剤が固体状態で生成されることができ、そして液化して容器の中に置かれ、それから蒸発するため、有利である。

一実施形態において容器は過分極造影剤を固体の形で保存するのに適している。ディスペンサはさらに過分極造影剤を蒸発前に液化するのに適したヒータを有する。この実施形態は、過分極造影剤が固体のままであるとき過分極造影剤の寿命が長くなるため、有利である。過分極プロセス中、過分極造影剤は分極プロセスを促進する化学物質で強化され得る。これらの化学物質は有毒であり得る。液体過分極造影剤が用意されるとき、固体過分極造影剤は融解し、いかなる有毒化学物質も被験者に投与する前にフィルタ除去される。固体造影剤が使用される場合、ディスペンサ、又は過分極造影剤のために使用されるディスペンサの容器に適合するカートリッジのいずれかにフィルタを組み込むことが有益であり得る。固体過分極造影剤は融解し、有毒化学物質を除去するためにフィルタを通過して、そして蒸発する。

別の実施形態においてヒータは過分極造影剤が蒸発する速度と等しい速度で過分極造影剤を融解させるように構成される。この実施形態は、過分極造影剤が全く正確な速度で固体から離れるため、特に有利である。これは過分極造影剤がより長い寿命を持つことになることを意味する。

別の実施形態においてディスペンサはさらに被験者による吸気と呼気を検出するのに適した呼吸センサを有する。コントローラは被験者による吸気中にのみ過分極造影剤が蒸発するように気化器を制御するように構成される。この実施形態は、過分極造影剤が浪費されないため有利である。呼吸センサは様々な方法で実現されることができ、例えば気体流管を通る気体流が測定されることができ、被験者が呼吸していないときを検出するために圧力センサが使用されることができ、又はさらに被験者の呼吸器系から出る気体の温度を決定することによって温度センサが使用されることができる。

呼吸センサは温度センサ、気体流センサ、及び／又は圧力センサを使用して実現されることができる。

別の実施形態においてコントローラは磁気共鳴イメージングシステムのコンピュータから命令を受信するように構成される。コンピュータシステムは気化器が過分極造影剤を蒸発させることを可能にするときをコントローラに指示するように構成される。この実施形態は、過分極造影剤がイメージングシーケンス中必要なときのみ投与されるため、有利である。過分極造影剤の寿命が極めて短い場合、磁気共鳴イメージングシステムが過分極造影剤の濃度を画像化する目的で磁気共鳴イメージングデータを取得していない限り、過分極蒸気を分配することは有用ではない。

別の実施形態において、過分極造影剤はキャブレタを用いて蒸発する。キャブレタは蒸発若しくは気化の目的で液体を気体流に噴射する装置と本明細書で理解される。この実施形態は、液体過分極造影剤が気体流に噴射されて蒸発することができるので有利である。

別の実施形態において、過分極造影剤は圧電振動子を用いて蒸発する。これは過分極造影剤で充填される容器の形であることができ、又は過分極造影剤を気体流管に噴射する圧電ノズルの形であることができる。

別の実施形態において容器は過分極造影剤を固体の形で保存するのに適している。気化器は過分極造影剤を、粒子が被験者によって吸入される前に融解若しくは蒸発するのに十分に小さな粒子に切り刻むように構成されるチョッパを有する。この実施形態は被験者による吸入の前に過分極造影剤の寿命を最大化するため有利である。

別の実施形態において容器は過分極造影剤を含むカートリッジを受けるように構成される。これは、カートリッジが過分極造影剤をディスペンサに入れる便利な方法を提供するため、有利な実施形態である。

別の実施形態においてディスペンサは少なくとも２つのカートリッジを保持するように構成されるカートリッジホルダをさらに有する。カートリッジホルダはどのカートリッジが容器の中に取り付けられるかを自動的に変えるように構成される。この実施形態は、過分極造影剤が長期間にわたる使用のために備えることができるので有利である。１つの検査の経過中又は複数の異なる検査の経過中に過分極造影剤は自動的に容器にロードされることができる。

別の実施形態においてディスペンサは、気体流管を通る気体流がフェイスピースに向けられるか、又は自己洗浄手順中に排出のために使用される洗浄出口に向けられるかどうかを選択するように構成されるバイパス弁をさらに有する。制御システムは自己洗浄手順中に洗浄出口へ気体流を向けるためにバイパス弁を制御するように構成される。この実施形態は、システムが分解されて洗浄される必要がない場合、システムが長期間にわたって使用されることができるため、有利である。

別の実施形態において気体流管の少なくとも一部は過分極蒸気の凝縮体を再蒸発させるように構成される電気ヒータを持つ。この実施形態は、過分極材料が気体流管において凝縮し得るため有利である。この実施形態は過分極造影剤をより効率的に使用し、自己洗浄手順と併用されることができる。

別の実施形態において、ディスペンサ、フェイスピース、及び／又はカートリッジは識別用のＲＦＩＤタグを持ち得る。

別の実施形態において、ディスペンサ、フェイスピース、及び／又はカートリッジはバーコードを持ち得る。

別の実施形態において、ディスペンサ、カートリッジ、及び／又はフェイスピースは使い捨てである。

別の態様において、本発明は、核の磁気スピンを方向付けるための磁場を発生させるための磁石を有する磁気共鳴イメージング画像を取得するように構成される磁気共鳴イメージングシステムを提供する。磁石は超電導、常伝導磁石、又は超電導及び常伝導磁石の組み合わせであり得る。トロイダル磁石若しくはいわゆるオープン磁石もまた使用され得る。磁気共鳴イメージングシステムはプロトンの磁気共鳴イメージングデータを取得するために較正される第１のコイルを有する高周波数システムをさらに有する。高周波数システムは過分極造影剤に対する磁気共鳴イメージングデータを取得するために較正される第２のコイルをさらに有する。第１のコイルと第２のコイルは単一コイル装置に組み込まれ得るか、又は共通部品を共有し得ることが理解される。本質的に第１のコイルと第２のコイルは同じコイルであることができる。磁気共鳴イメージングシステムは核の磁気スピンの方位を空間エンコードし操作するための傾斜磁場コイルをさらに有する。磁気共鳴イメージングシステムは傾斜磁場コイルに電流を供給するための傾斜磁場電源をさらに有する。磁気共鳴イメージングシステムは磁気共鳴イメージングデータから画像を構成するため、及び磁気共鳴イメージングシステムの動作を制御するためのコンピュータシステムをさらに有する。コンピュータシステムは１つ以上のコンピュータ埋め込みシステム若しくはコントローラをあらわすことができると本明細書では理解される。前述した通り、場合によっては１つのコンピュータが磁気共鳴イメージングシステムを制御し、別のコンピュータ若しくはコンピュータシステムがデータから画像を再構成する。磁気共鳴イメージングシステムは本発明の一実施形態にかかるディスペンサをさらに有する。

別の実施形態においてディスペンサの容器は磁石の磁場に対して固定された位置で取り付けられる。位置は磁石の磁場が過分極造影剤の過分極を保存するように選ばれる。この実施形態は、磁場が過分極造影剤の寿命を増加させるのを助けるため、有利である。

別の態様において本発明は、本発明の一実施形態にかかる磁気共鳴イメージングシステムを用いて被験者の磁気共鳴イメージング画像を取得する方法を提供する。方法は第１のコイルを用いて被験者の関心領域内から磁気共鳴イメージングデータの第１のセットを取得するステップを有する。第１のコイルはプロトン磁気共鳴イメージングデータを取得するために較正される。プロトン磁気共鳴イメージングデータは水素原子を用いる磁気共鳴イメージングデータの取得をあらわす。被験者内で水素分子は水、脂肪、若しくは身体組織などの分子内に組み込まれる。

方法は磁気共鳴イメージングデータの第１のセットとモデルを用いてコンピュータシステムで第２の高周波数コイルを較正するステップをさらに有する。このステップは過分極造影剤の寿命がごくわずかであるため特に有利であり、第２のコイルを較正することは必ずしも実用的でないかもしれないが、代わりに較正を構成するために磁気共鳴イメージングデータの第１のセットと合わせてモデルを使用することがより実用的であり得る。モデルは複数の異なる方法で構成されることができ、これは第１のコイルからの磁気共鳴イメージングデータを、第２の高周波数コイルを作る、とられた測定結果と関連付けることによって経験的になされることができる。較正はまた、被験者の高周波数モデルを使用し、ならびに、第１のコイルを用いて被験者について得られる情報を用いて、周波数範囲において起こり得る反応がどうなるかをモデル化して、構成されることもできる。方法はディスペンサを用いて被験者に過分極蒸気を投与するステップをさらに有する。方法は第２のコイルを用いて関心領域内の磁気共鳴イメージングデータの第２のセットを取得するステップをさらに有する。方法はコンピュータシステムを用いて磁気共鳴イメージングデータの第２のセットから磁気共鳴イメージング画像を構成するステップをさらに有する。コンピュータシステムは必ずしも磁気共鳴イメージングシステムと同じ物理的位置にないことが本明細書で理解される。例えばコンピュータの集合はネットワーク接続によって磁気共鳴イメージングシステムに取り付けられることができる。

ほんの一例として、図面を参照して以下に本発明の好適な実施形態が記載される。

本発明の一実施形態にかかる磁気共鳴イメージングシステムを図示する。本発明の一実施形態にかかる方法のフローチャートを示す。本発明の一実施形態にかかるディスペンサを図示する。本発明のさらなる一実施形態にかかるディスペンサを図示する。本発明のさらなる一実施形態にかかるディスペンサを図示する。本発明のさらなる一実施形態にかかるディスペンサを図示する。本発明の一実施形態にかかるカートリッジホルダを持つディスペンサを図示する。本発明のさらなる一実施形態にかかるカートリッジホルダを持つディスペンサを図示する。本発明のさらなる一実施形態にかかるカートリッジホルダを持つディスペンサを図示する。本発明の一実施形態にかかる磁気共鳴イメージングシステムの機能ブロック図を図示する。本発明の一実施形態にかかるさらなる方法のフローチャートを示す。本発明のさらなる一実施形態にかかるディスペンサを図示する。自己洗浄動作中に使用されるバイパス弁の動作を説明する図を図示する。本発明の一実施形態にかかる気体流管に組み込まれる加熱システムを図示する。本発明の一実施形態にかかるさらなる方法のフローチャートを示す。

これらの図において類似する番号の要素は同一要素であるか又は同じ機能を実行する。前に論じられた要素は機能が同一である場合はその後の図において必ずしも論じられない。

図１は本発明の一実施形態にかかる磁気共鳴イメージングシステム１００を示す。磁石内の核のスピンを整列させるための高磁場を発生させる磁石１０２がある。磁石のボアの内部に傾斜磁場コイル１１０と第１のコイル１０４と第２のコイル１０６がある。傾斜磁場コイル１１０は傾斜磁場コイル電源１１２に接続される。第１のコイル１０４と第２のコイル１０６は高周波数送受信機１０８に接続される。個別の励起及び受信コイル若しくはアンテナが使用されることができ、又は複合アンテナもまた使用されることができることが理解される。他の実施形態において１０８は送信機と個別の受信機であることができる。被験者支持台１１６の上に座っている被験者１１４もまた磁石１０２のボア内にある。関心領域１１８があり、それに対して磁気共鳴イメージングデータが取得される。過分極蒸気を被験者１１４に分配するのに適したディスペンサ１３２が磁石１０２に隣接する。ディスペンサ１３２は２つのカートリッジ１３４と共に示される。ディスペンサ１３２はまたディスペンサ１３２にフェイスピース１３８を接続するために使用される取付部品１３６も持つ。フェイスピース１３８は被験者１１４の鼻と口の上にあるように示される。このように被験者１１４は磁気共鳴イメージングデータの取得中に過分極蒸気を吸入することができる。ディスペンサ１３２は領域１４０内に位置し、その位置は磁石１０２の磁場に対して固定される。領域１４０は磁場がカートリッジ１３４内に過分極材料を維持するために十分であるように選ばれる。

コンピュータシステム１２０もまた示される。コンピュータシステムは磁気共鳴イメージングシステムを制御するのに適したハードウェアインターフェース１２２を持つ。ハードウェアインターフェースはディスペンサ１３２、傾斜磁場コイル電源１１２、及び高周波数送受信機１０８に接続される。ハードウェアインターフェースはまたマイクロプロセッサ１２６にも接続される。マイクロプロセッサは磁気共鳴イメージングシステムを制御し操作するための機械実行可能命令を含むコンピュータプログラム１２８を持つ。コンピュータプログラムのコンポーネントはモデルモジュール１３０である。モデルモジュールは第２のコイル１０６に対する較正を計算するために第１のコイルを用いて取得される磁気共鳴イメージングデータを使用することができるモジュールである。コンピュータシステム１２０はまたユーザインターフェース１２４と共に示され、ここで情報がユーザ若しくはオペレータに表示されることができ、またここで命令若しくはコマンドがオペレータから受信されることができる。ディスペンサは磁気共鳴イメージングを実行するために十分に大きい磁場の領域内に位置するので、選ばれる材料と部品はそれらがＢ_０場によって引きつけられるのを防ぐために非磁性である。

図２は本発明にかかる方法の一実施形態を示す。ステップ２００においてＭＲＩデータの第１のセットが関心領域に対して第１のコイルを用いて取得される。第１のコイルはプロトン磁気共鳴イメージングデータを取得するために較正される。ステップ２０２において第２のコイルが磁気共鳴イメージングデータの第１のセットとモデルを用いて較正される。過分極材料の速い減衰速度のためにこれは有利である、なぜなら、較正が何であるかを決定するために通常のプロトン磁気共鳴イメージングデータが使用され、これは必要な過分極造影剤の量を生じ、手順をより迅速に進行させるためである。ステップ２０４において、過分極蒸気がディスペンサを用いて被験者に投与される。ステップ２０６において関心領域内の磁気共鳴イメージングデータの第２のセットが第２のコイルを用いて取得される。最後にステップ２０８において磁気共鳴イメージング画像がコンピュータシステムを用いて磁気共鳴イメージングデータの第２のセットから構成される。磁気共鳴イメージングデータの構成中、磁気共鳴イメージングデータの第１のセットもまた使用され得る。この場合過分極造影剤の濃度がプロトン磁気共鳴イメージング画像の上に重ね合わされる。

図３は本発明の一実施形態にかかるディスペンサの一実施形態を示す。被験者１１４が示され、フェイスピース１３８が被験者１１４の顔の上にある。フェイスピース１３８は取付部品１３６に取り付けられる。取付部品１３６はディスペンサ１３２の一部であるように示される。ディスペンサ１３２の中に気体入口３０２が入っている。これは気体をディスペンサ１３２へ供給する。気体入口３０２の隣に沿ってディスペンサ１３２を制御するための電気的若しくは光学的若しくは無線接続もまたあり得る。ディスペンサ１３２の上部に容器３００がある。容器は過分極造影剤３０４を受けるのに適している。これは過分極造影剤が液体、固体の形であることができるように、又は液体若しくは固体のいずれかを含むカートリッジの形でもあることができるように理想化された図である。無線接続若しくは光学的接続、例えば光ファイバ接続が、ディスペンサ１３２を遠隔制御するために使用され得る。ディスペンサは磁気共鳴イメージングシステムの磁場内に位置し得るため、ディスペンサ１３２を遠隔制御するための電気接続を利用することは難しく、これは同時に安全である。

図４は気化システムを用いるディスペンサ１３２を示す。液体過分極造影剤３０４を含むカートリッジ１３４が示される。カートリッジ１３４はこの場合容器３００を形成する。液体流管４０８への液体過分極造影剤３０４の流れを制御する弁４０４がある。支持器４１４がカートリッジ１３４に隣接し、正しいカートリッジ／薬剤の使用を確実にするキーイング機構としてはたらくか、又はそれを含むこともできる。過分極造影剤３０４が代わりに固体である一実施形態においてはヒータが支持器４１４内に位置することができる。弁４０４に隣接してコントローラ及び任意の考えられるセンサのための電子機器４０２が示される。電子機器４０２をコントローラへ接続する、又は電子機器４０２から制御信号を送受信するための、電気的若しくは光学的若しくは無線制御線４００がある。液体流管４０８の下に気体流体流管４０６があり、ここで液体流管４０８は気体管４０６に入り、過分極造影剤３０４を気体流管４０６に噴射するノズル４１２がある。過分極蒸気若しくは霧が形成され、そしてこれは出口４１０を通ってディスペンサ１３２から取付部品へと出て行く。送受信核磁気共鳴（ＮＭＲ）コイルが支持器４１４の中に組み込まれ得る。このＮＲＭコイルは容器３００内の過分極材料の偏極度をプローブするためにＮＭＲ分光計に接続され得る。このＮＭＲプローブの信号はまたイメージングシーケンスと気化器の動作を制御するトリガアルゴリズムにも組み込まれ得る。例えば過分極材料の偏極度が減衰するにつれて過分極材料の用量は補正するために増加され得る。

図５は過分極造影剤３０４を蒸発させるために圧電アクチュエータ５１０を使用するディスペンサ１３２を示す。ディスペンサ１３２の中央に気体流管４０６がある。下部に圧電アクチュエータ５１０がある。圧電アクチュエータ５１０の上部に過分極造影剤３０４の容器３００がある。過分極造影剤は液体流管４０８を通って圧電アクチュエータ５１０の上に滴り落ちる。矢印５０４は気体流管４０６を通る気体流の方向を示す。５０６と標識された矢印は圧電アクチュエータ５１０の振動の振幅を示す。圧電アクチュエータ５１０は上下に振動し過分極造影剤の液滴５０８を気体流管内に形成させる。これは過分極造影剤３０４を過分極蒸気に変化させる。そしてこの過分極造影剤は出口４１０を通って取付部品へと出て行く。この実施形態にはバイパス弁５００も示され、これは自己洗浄手順中に使用される洗浄出口５０２へ進む。

図６は圧電アクチュエータ５１０によって駆動される振動ノズル６０６を用いるディスペンサ１３２の別の実施形態を示す。ここでもやはり気体流管４０６がある。矢印５０４は気体流管４０６を通る気流の方向を示す。過分極造影剤３０４で充填される容器３００がある。この実施形態においては容器３００の上部にカバー６００が示される。液体流管４０８を通る過分極造影剤３０４の流れを制御する弁４０４がある。液体流管４０８は圧電アクチュエータのための支持器６０２を通過し、そして圧電アクチュエータ５１０を通って最後に振動先端６０６に入る。圧電アクチュエータは圧電アクチュエータのための支持器６０２の上に取り付けられ、振動ノズル６０６は圧電アクチュエータ５１０の上に取り付けられる。圧電アクチュエータ５１０が駆動されると振動先端が前後に動き、本質的に振動する。過分極造影剤３０４が液体流管４０８から出て気体流管４０６に入ると、振動ノズルは過分極造影剤の液滴５０８を気体流管４０６内に形成させる。そして蒸発した過分極造影剤は出口４１０を通ってディスペンサから取付部品へと出て行く。

図７において回転カートリッジホルダ７００を持つディスペンサ１３２が示される。ディスペンサ１３２の一端に気体入口３０２がある。もう一方の端に取付部品１３６がある。ディスペンサ１３２の上部にカートリッジホルダ７００が取り付けられる。カートリッジホルダ７００の中に複数のカートリッジ１３４がある。カートリッジホルダは回転によってどのカートリッジがディスペンサ１３２の中に挿入されるかを変える。回転の方向は矢印７０２を用いて示される（反対方向であることもできる）。

図８は図７に示したものと同様のカートリッジホルダ７００を持つディスペンサ１３２の一実施形態を示す。図７においてカートリッジホルダ７００の回転の軸はディスペンサ１３２のすぐ上にあった。図８において回転の軸はディスペンサ１３２を通過しない。これは別として、図８及び図７に示した実施形態の機能は同一である。

図９は内部フィードカートリッジホルダ９００を持つディスペンサの一実施形態を示す。ディスペンサの一端に入口３０２があり、反対側に取付部品１３６がある。カートリッジホルダ９００は過分極造影剤の個々のカートリッジ１３４のための場所を含む。カートリッジホルダは直線的に動き、各カートリッジ１３４をディスペンサ１３２によって使用されることができる位置に動かす。

図１０は本発明の一実施形態にかかる磁気共鳴イメージングシステム１００の機能ブロック図を示す。磁気共鳴イメージング磁石及び傾斜磁場１００４に接続される磁気共鳴イメージング分光計１００２がある。磁気共鳴イメージングシステム１００から来るデータを制御し分析するために使用されるコンソール１０００若しくはコンピュータシステムがある。磁気共鳴イメージング分光計１００２は気化器電子機器４０２に接続される。気化器電子機器４０２はディスペンサ１３２を制御する。過分極造影剤をディスペンサ１３２に与える容器３００がある。そして最後にディスペンサ１３２はフェイスピース１３８に接続される。

図１１は過分極蒸気が被験者に投与されるときに磁気共鳴イメージング画像を取得するための磁気共鳴イメージングシステムを制御するための方法の一実施形態を示す。ステップ１００においてフェイスピースとコイルが被験者に取り付けられる。ディスペンサがフェイスピースに接続される。ステップ１１０２において被験者が磁石内に置かれる。ステップ１１０４において磁気共鳴イメージングが開始される。このステップにおいて視野のプロトン画像が用意される。ステップ１１０６において過分極造影剤が容器若しくはディスペンサ内に置かれる。ステップ１１０８において過分極造影剤が蒸発する。ステップ１１１０において過分極造影剤の磁気共鳴イメージングが実行される。ステップ１１１２において画像が分析され、過分極造影剤の第２の試料が被験者に投与される。ステップ１１１４において被験者が磁石から離される。

図１２は固体過分極造影剤１２００を粒子１２１０に切り刻むのに適したチョッパを有する気化器を用いるディスペンサ１３２を示す。気体流管４０６がある。気体流管４０６を通る機体流の方向を示す矢印がある。気体流管４０６内に回転チョッパ１２０６が位置する。矢印１２０８は回転チョッパ１２０６の回転の方向を示す。チョッパの方向は逆転してもよい。回転チョッパ１２０６は固体過分極造影剤１２００を過分極造影剤の粒子１２１０に切り刻む。過分極造影剤の粒子１２１０は十分に小さいのでそれらが被験者の呼吸器系に達する前に融解し蒸発する。固体過分極造影剤１２００のための容器３００は回転チョッパ１２０６のすぐ上に位置する。過分極造影剤１２００を回転チョッパ１２０６の中へ移動させるためのアクチュエータ１２０２がある。固体過分極造影剤１２００を固体のまま維持するために使用される冷却システム１２０４がアクチュエータ１２０２に隣接して取り付けられる。有害化学物質が固体過分極造影剤に組み込まれる場合、前述した通り、過分極造影剤が被験者の呼吸器系に達する前にフィルタすることが有益である。固体過分極造影剤はフィルタされることができないので、粒子１２１０の融解によって生じる蒸気がフィルタされるはずである。これはフィルタをディスペンサの気体流管、取付部品の中に置くか、又はフェイスピースに組み込まれることによって達成されることができる。

図１３はバイパス弁５００の動作を示す。バイパス弁５００は自己洗浄手順中に使用される。気体はディスペンサ１３２から出る。気体流の考えられる方向が５０４と標識された矢印で示される。この図において弁は、フェイスピースへ向かう気体流が全くなく、気体の全てが高圧洗浄を用いて洗浄出口５０２へ向けられるような位置にある。

図１４は流管４０６における凝縮を減らすために使用される電気加熱システム１４００を示す。矢印５０４は気体流管４０６を通る気体の移動方向を示す。過分極造影剤を蒸発させるために使用されるディスペンサ１３２は電気加熱システム１４００の上部に示される。電気加熱システムがオンになると、これは気体流管４０６において凝縮した過分極造影剤を再蒸発させる。電気加熱システムはまた気体流管における凝縮を防ぐためにもオンにされることができる。これは、過分極造影剤の凍結粒子が示される図１３に示した実施形態にとって特に有利である。過分極造影剤の粒子の低温は気体流管を通って流れる気体の局所冷却を起こしやすい。

図１５は本発明の一実施形態にかかる磁気共鳴イメージング画像を取得する方法を示す。ステップ１５００において関心領域のプロトン画像が取得される。ステップ１５０２において過分極造影剤のＭＲＩ信号を受信するのに適したコイルが、ステップ１５００において取得されたプロトン画像を用いて較正される。ステップ１５０４において過分極造影剤が投与のために用意される。ステップ１５０６においてＭＲＩ画像が取得され、過分極造影剤が投与される。そして方法は２つの考えられるバリエーションに分岐する。第１のバリエーションではステップ１５０８において過分極造影剤に対する磁気共鳴イメージングデータのみが取得される。そしてステップ１５１４において、ステップ１５００で取得されたプロトン画像に対するデータと、ステップ１５０８で取得された磁気共鳴イメージングデータとが融合されて、過分極造影剤及びプロトン画像データの両方を視覚化する。これに代わる別の代案において、過分極造影剤とプロトンデータはステップ１５０６の直後にステップ１５１０において同時に画像化される。そしてステップ１５１２において運動補正などといったことが適用され、これは呼吸運動を観察するため、又は心拍の所定位相中のトリガリングのためにナビゲータを使用するなどといったことであり得る。過分極造影剤からの信号はプロトン信号よりもかなり少なくなりやすいので、プロトン信号を同時に画像化することは運動補正を実行するために有利である。そして１５１２の後のステップにおいて、プロトンＭＲＩイメージングデータと過分極造影剤に対するＭＲＩデータが視覚化のために合成される。

１００磁気共鳴イメージングシステム
１０２磁石
１０４第１のコイル
１０６第２のコイル
１０８高周波数送受信機
１１０傾斜磁場コイル
１１２傾斜磁場コイル電源
１１４被験者
１１６被験者支持台
１１８関心領域
１２０コンピュータシステム
１２２ハードウェアインターフェース
１２４ユーザインターフェース
１２６マイクロプロセッサ
１２８コンピュータプログラム
１３０モデルモジュール
１３２ディスペンサ
１３４カートリッジ
１３６取付部品
１３８フェイスピース
１４０位置が１０２の磁場に固定された領域
３００容器
３０２気体入口
３０４過分極造影剤
４００電気制御
４０２コントローラ及びセンサ用電子機器
４０４弁
４０６気体流管
４０８液体流管
４１０取付部品への出口
４１２ノズル
４１４支持器
５００バイパス弁
５０２洗浄出口
５０４気体流の方向を示す矢印
５０６振動の振幅を示す矢印
５０８液滴
５１０圧電アクチュエータ
６００カバー
６０２圧電アクチュエータ用支持器
６０６振動ノズル
７００カートリッジホルダ
７０２回転の方向
９００カートリッジホルダ
１０００コンソール
１００２磁気共鳴イメージング分光計
１００４磁気共鳴イメージング磁石と傾斜磁場
１２００凍結過分極造影剤
１２０２アクチュエータ
１２０４冷却システム
１２０６回転チョッパ
１２０８回転の方向
１２１０凍結粒子
１４００電気加熱システム

Claims

磁気共鳴イメージング検査中に被験者に過分極蒸気を分配するためのディスペンサであって、
前記被験者が吸入するときに前記過分極蒸気が前記被験者の呼吸器系に入るように前記被験者の表面を受けるように構成されるフェイスピースのための取付部品と、
過分極造影剤を受けるように構成される容器と、
前記取付部品に接続される気体流管と、
前記気体流管内の前記過分極造影剤を前記過分極蒸気に蒸発させるための気化器と、
前記気化器が前記過分極造影剤を蒸発させるときを制御するためのコントローラとを有する、ディスペンサ。
前記ディスペンサが前記容器に隣接する核磁気共鳴コイルをさらに有し、前記核磁気共鳴コイルが核磁気共鳴装置に接続されるときに前記過分極造影剤の偏極度を測定するように構成される、請求項１に記載のディスペンサ。
前記容器が前記過分極造影剤を液体の形で保存するように構成される、請求項１又は２に記載のディスペンサ。
前記容器が前記過分極造影剤を固体の形で保存するように構成され、前記容器が蒸発前に前記過分極造影剤を液化させるように構成されるヒータをさらに有する、請求項１又は２に記載のディスペンサ。
前記ヒータが前記過分極造影剤を蒸発する速度と等しい速度で融解させるように構成される、請求項４に記載のディスペンサ。
前記ディスペンサが前記被験者による吸気と呼気を検出するように構成される呼吸センサをさらに有し、前記コントローラが、前記過分極造影剤が前記被験者による吸気中にのみ蒸発するように、検出した吸気と呼気に基づいて前記気化器を制御するように構成される、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のディスペンサ。
前記コントローラが磁気共鳴イメージングシステムのコンピュータシステムからの命令を受信するように構成され、前記コンピュータシステムが、前記コントローラに、前記気化器が前記過分極造影剤を蒸発させることを可能にするときを指示するように構成される、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のディスペンサ。
前記容器が前記過分極造影剤を固体の形で保存するように構成され、前記気化器が、前記過分極造影剤を、前記被験者によって吸入される前に粒子が融解し蒸発するほど十分に小さい粒子に切り刻むように構成されるチョッパを有する、請求項１又は２に記載のディスペンサ。
前記容器が前記過分極造影剤を含むカートリッジを受けるように構成される、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のディスペンサ。
前記ディスペンサが少なくとも２つのカートリッジを保持するように構成されるカートリッジホルダをさらに有し、前記カートリッジホルダが、どのカートリッジが前記容器内に取り付けられるかを自動的に変えるように構成される、請求項９に記載のディスペンサ。
前記ディスペンサが、前記気体流管を通って流れる気体が前記フェイスピースに向けられるか、又は洗浄出口に向けられるかどうかを選択するように構成されるバイパス弁をさらに有し、前記制御システムが、前記気体流を自己洗浄手順中に前記洗浄出口へ向けるために前記バイパス弁を制御するように構成される、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のディスペンサ。
前記気体流管の少なくとも一部が前記過分極蒸気の凝縮体を再蒸発させるように構成される電気ヒータを持つ、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のディスペンサ。
磁気共鳴イメージング画像を取得するように構成される磁気共鳴イメージングシステムであって、
核の磁気スピンを方向付けるための磁場を発生させるための磁石と、
プロトンの磁気共鳴イメージングデータを取得するために較正される第１のコイルと、過分極造影剤に対する磁気共鳴イメージングデータを取得するために較正される第２のコイルとを有する高周波数システムと、
核の磁気スピンの方位を空間エンコード及び操作するための傾斜磁場コイルと、
前記傾斜磁場コイルに電流を供給するための傾斜磁場コイル電源と、
前記磁気共鳴イメージングデータから画像を構成するため、及び前記磁気共鳴メージングシステムの動作を制御するためのコンピュータシステムと、
請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のディスペンサとを有する、磁気共鳴イメージングシステム。
前記ディスペンサの容器が前記磁石の磁場に対して固定された位置で取り付けられ、前記位置が、前記磁石の磁場が前記過分極造影剤の過分極を保存するように選ばれる、請求項１３に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
請求項１３又は１４に記載の磁気共鳴イメージングシステムを用いて被験者の磁気共鳴イメージング画像を取得する方法であって、
前記第１のコイルを用いて前記被験者の関心領域の磁気共鳴イメージングデータの第１のセットを取得するステップと、
前記磁気共鳴イメージングデータの第１のセットとモデルとを用いて前記コンピュータシステムで前記第２のコイルを較正するステップと、
前記ディスペンサを用いて前記被験者に過分極蒸気を投与するステップと、
前記第２のコイルを用いて前記関心領域内の磁気共鳴イメージングデータの第２のセットを取得するステップと、
前記コンピュータシステムを用いて前記磁気共鳴イメージングデータの第２のセットから磁気共鳴イメージング画像を構成するステップとを有する方法。