JP2013542036A - 非侵襲的に過分極した画像を生成するシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、過分極物質の励起された核の脱励起から放出される放射により非過分極部分を照射することによって、試料の少なくとも１つの非過分極部分を間接的に過分極することにより試料の少なくとも１つの部分の画像を生成するシステム及び方法を含んでいる。過分極物質は、試料に近接して配置される。一般に、画像は、ＭＲＩ／ＮＭＲ装置によって生成される。
Description
本発明は、患者又は生体内の試料の関心領域を非侵襲的に過分極することにより、患者又は試料の関心領域の明瞭な解剖学的画像を生成するシステム及び方法に関する。
以下の従来技術が現況の技術であると考えられる。
Ｍ．Ｓ．Ａｌｂｅｒｔ等の特許文献１には、被験者又は被験動物に過分極希ガスを施す方法が記載されている。この方法は、被験対象内における希ガスの空間分布の検出及び生成を含む。この従来技術は、患者内への過分極希ガスの侵襲的注入を必要とする。
Ｎ．Ｋａｌｅｃｈｏｖｓｋｙ等の特許文献２には、溶媒材料を過分極し、過分極を溶媒から対象材料に伝達するシステム及び方法が記載されている。しかし、この従来技術は、溶媒及び対象材料が接触していることを必要とする。
Ｂ．Ｄｒｅｈｕｙｓ等の特許文献３には、患者が分極１２９Ｘｅの投薬を吸入することによる患者に対する薬物療法の効果を評価する方法が記載されている。この方法は、１２９Ｘｅガスの吸入を必要とする。
Ｉｂ Ｌｅｕｎｂａｃｈ等の特許文献４には、ＯＭＲＩ（オーバーハウザーＭＲＩ）コントラスト剤及びＭＲＩ造影剤を含む複合剤を試料に注入することによって試料のＭＲＩ画像を改善する方法が記載されている。
ＭＲＩ信号を改善するためのこれら特許文献に記載の方法は、患者又は試料内の体脂肪等の関心領域のＭＲＩ画像を改善するために、過分極物質を患者又は試料内に導入する侵襲的方法を含んでいる。
従って、患者又は生体内の試料の関心領域を非侵襲的に過分極することによる、患者又は試料の部分の明瞭な解剖学的画像を生成する必要条件は満たされていない。
本発明は、患者又は生体内の試料の少なくとも１つの関心領域の複数の部分のうちの少なくとも１つの部分を非侵襲的に過分極することによって生成される、患者又は試料の少なくとも１つ関心領域の複数の部分のうちの少なくとも１つの部分の明瞭な解剖学的画像を生成するシステム及び方法を提示することを追求するものである。一般に、少なくとも１つの関心部分は、脂質等の体脂肪の領域を含んでいる。
患者又は試料のある種の器官及び／又は関心領域は、哺乳類の体内における関心領域の不明瞭なＭＲＩ画像を発生させることがこの技術分野で知られている。例えば、脂質内の水陽子は、脂質内の短いＴ２緩和時間のために検出するのが非常に難しい。さらに、他の生物学的に関心を引く核種からの信号は、低い濃度を有し、従って検出するのが非常に難しい。
関心領域の信号対雑音比（ＳＮＲ）を高めるための公知の方法は、流体内に含まれる同位体１３Ｃ、１５Ｎ、１Ｈ、２Ｈ、３Ｈｅ、３１Ｐ、１９Ｆ、２９Ｓｉ、１２９Ｘｅ等の過分極核を対象の身体内に導入することを含んでいる。過分極核を患者又は試料に導入する方法は、患者若しくは試料による過分極ガスの吸入、又は患者若しくは試料の身体内への過分極流体の注入を含んでいる。
本発明は、患者又は試料内の脂質等の少なくとも１つの関心領域の少なくとも複数の非過分極部分のうちの少なくとも１つの非過分極部分のＭＲＩ画像を向上させる非侵襲的過分極システム及び方法を提供し含むものである。患者又は試料の種々の非過分極領域について、患者又は試料の解剖学的に不明瞭な画像が生成され、従って患者又は試料の医学的診断を妨げていることがこの技術分野で知られている。
本発明のシステム及び方法は、内部チャンバ内に患者又は試料を収容することを含み、内部チャンバは、外部チャンバに取り囲まれ、包含される。外部チャンバは、水等の過分極物質を含んでいる。過分極物質は、体脂肪等の患者又は試料の少なくとも１つの関心領域の少なくとも１つの非過分極部分を過分極する。内部チャンバは、外部チャンバに対して流体的に不浸透性であり、従って、患者又は試料は、過分極物質から流体的に分離されることを理解されたい。その結果、試料と過分極物質との間に流体接触はない。
一般に、患者又は試料は、哺乳動物試料、人間の患者、未熟児、爬虫類試料、両生類試料、げっ歯類試料、生体試料、生体器官、両生類、生体内生体組織、生体内生体組織器官、生体外生体組織、生体外生体器官、及びそれらの任意の組合せからなる群から選択される。
ＲＦ信号発生器がＲＦ信号を生成し、このＲＦ信号は、好ましくは、過分極物質の過分極核を励起する。過分極物質内の励起された過分極水核が、少なくとも１つの非過分極部分を脱励起及び照射し、それによって、患者又は試料の複数の非過分極部分のうちの少なくとも１つを過分極する。好ましくは、照射エネルギがＲＦスペクトル内にある。少なくとも１つの過分極部分が放射、好ましくはＲＦ放射を生成し、それが撮像装置によって検出及び解析される。
撮像装置は、少なくとも１つの関心領域の少なくとも１つの過分極部分の複数の画像を生成する。
一般的な撮像装置は、ＭＲＩ撮像装置、ＮＭＲ撮像装置、ＣＴ撮像装置、Ｘ線撮像装置、超音波撮像装置、蛍光撮像装置、熱撮像装置、及びそれらの任意の組合せからなる群から選択される。
水等の過分極物質の脱励起核が、体脂肪等の少なくとも１つの関心領域の少なくとも１つの非過分極部分を、好ましくはＲＦ放射によって照射する。過分極物質は、ＲＦ送信機及びＲＦアンテナとして動作する。さらに、内部チャンバを包含する外部チャンバ内に含まれる過分極物質がより多量であることによって、過分極物質はＲＦ増幅器としても働く。
体脂肪や脂質等の非過分極部分の過分極の結果、関心領域の過分極部分内の分極核の数（ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ）が、関心領域の非過分極部分内の分極核の数（ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ）に比べて高まる。関心領域の少なくとも１つの過分極部分が、好ましくはＲＦスペクトル内の信号を生成し、信号が撮像装置によって検出及び解析される。
信号対雑音比（ＳＮＲ）が分極因子Ｐに比例することがこの技術分野で知られている：
ＳＮＲ∝Ｐ
また、Ｐは以下によって与えられる。
ＳＮＲ∝Ｐ
また、Ｐは以下によって与えられる。
上式で、Ｎ＋は磁場に平行な核スピン数であり、
Ｎ−は磁場に反平行な核スピン数である。
従って、関心領域の少なくとも１つの非過分極部分内の核を過分極することにより、ＳＮＲの増加が得られる。
好ましくは、試料が、流体的に不浸透性の外部チャンバ及び流体的に不浸透性の内部チャンバを含むハウジング内に配置される。好ましくは、外部チャンバは過分極水を含んでいる。内部チャンバ内に収容される試料は、過分極物質から流体的に分離される。
内部チャンバが、患者又は試料を内部チャンバ生体条件内に維持するのに必要なライフライン接続及びシステムに結合されることを理解されたい。
少なくとも１つの関心領域の少なくとも１つの過分極部分の複数の画像の生成が、過分極物質の過分極状態の維持、関心領域の非過分極部分を過分極する過分極物質の励起された核の脱励起、及び試料の少なくとも１つの過分極部分の検出を少なくとも含む時間スケール内であることをさらに理解されたい。
本発明の好ましい実施態様によれば、少なくとも１つの関心領域の複数の非過分極部分のうちの少なくとも１つの非過分極部分を含む試料を収容する流体的に密封可能な内部チャンバと、流体的に密封可能な内部チャンバを包含し、過分極物質を含む流体的に密封可能な外部チャンバとを備えた間接過分極システムが提供される。試料が過分極物質から流体的に分離され、過分極物質がこの過分極物質と少なくとも１つの非過分極部分とを電磁結合することによって少なくとも１つの非過分極部分を過分極するように構成されている。
さらに、本発明の好ましい実施態様によれば、間接過分極システムは、試料の少なくとも１つの過分極部分の複数の画像を生成し、ＭＲＩ撮像装置、ＮＭＲ装置、ＣＴ撮像装置、Ｘ線撮像装置、超音波撮像装置、蛍光撮像装置、熱撮像装置、及びそれらの任意の組合せからなる群から選択される撮像装置をさらに備えている。
さらに、本発明の好ましい実施態様によれば、撮像装置が、さらに、少なくとも１つの過分極部分の存在を検出し、少なくとも１つの過分極部分の少なくとも１つの解剖学的に明瞭な画像を生成するように構成されている。
さらに、本発明の好ましい実施態様によれば、過分極物質が水を含んでいる。
さらに、本発明の好ましい実施態様によれば、少なくとも１つの非過分極部分が体脂肪を含み、少なくとも１つの過分極部分が体脂肪を含んでいる。
さらに、本発明の好ましい実施態様によれば、試料が、哺乳動物試料、人間試料、未熟児、爬虫類試料、両生類試料、げっ歯類試料、生体試料、生体器官、両生類、生体内生体組織、生体内生体組織器官、生体外生体組織、生体外生体器官、及びそれらの任意の組合せからなる群から選択される。
さらに、本発明の好ましい実施態様によれば、電磁結合が、電磁気信号発生器によって生成される電磁気信号によって生成されるように構成されている。好ましくは、電磁気信号発生器が、ＲＦ信号を生成するＲＦ信号発生器を含んでいる。
本発明の他の好ましい実施態様によれば、少なくとも１つの関心領域の複数の非過分極部分のうちの少なくとも１つの非過分極部分を含む試料を収容する流体的に密封可能な内部チャンバと、流体的に密封可能な内部チャンバを包含し、過分極物質を含む流体的に密封可能な外部チャンバと、過分極物質の核を励起するＲＦ信号発生器とを備えている間接過分極システムが提供される。試料が過分極物質から流体的に分離され、撮像装置が少なくとも１つの過分極部分の存在を検出可能となるように、少なくとも１つの非過分極部分が核を脱励起することにより放出される電磁気信号によって過分極されるように構成されている。
さらに、本発明の好ましい実施態様によれば、電磁気信号が、ＲＦスペクトル内の波長を有する。
さらに、本発明の好ましい実施態様によれば、撮像装置が、ＭＲＩ装置、ＮＭＲ装置、ＣＴ装置、Ｘ線装置、超音波装置、蛍光装置、サーモグラフィック装置、及びそれらの任意の組合せからなる群から選択される。
さらに、本発明の好ましい実施態様によれば、撮像装置が、さらに、少なくとも１つの過分極部分の少なくとも１つの解剖学的に明瞭な画像を生成するように構成されている。
さらに、本発明の好ましい実施態様によれば、過分極物質が水を含んでいる。
さらに、本発明の好ましい実施態様によれば、少なくとも１つの非過分極部分が体脂肪を含み、少なくとも１つの過分極部分が体脂肪を含んでいる。
さらに、本発明の好ましい実施態様によれば、試料が、哺乳動物、人間、未熟児、爬虫類、海洋動物、げっ歯類、生体試料、生体器官、両生類、生体内生体組織、生体内生体組織器官、生体外生体組織、生体外生体器官、及びそれらの任意の組合せからなる群から選択される。
本発明のさらに他の好ましい実施態様によれば、試料を収容する流体的に密封可能な内部チャンバと、流体的に密封可能な内部チャンバを包含し、過分極物質を含む流体的に密封可能な外部チャンバと、撮像装置とを備えている、試料の少なくとも１つの非過分極部分を撮像するシステムが提供される。この試料が過分極物質から流体的に分離され、撮像装置が少なくとも１つの過分極部分の存在を検出可能となるように、過分極物質と少なくとも１つの非過分極部分とを電磁結合することによって過分極物質が少なくとも１つの非過分極部分を過分極するように構成されている。
さらに、本発明の好ましい実施態様によれば、電磁結合が、撮像装置に近接して配置され、ＲＦ信号発生器及びＲＦアンテナを備えているＲＦ信号発生システムによって生成されるように構成されている。
さらに、本発明の好ましい実施態様によれば、ＲＦ信号発生システムが、励起された核の脱励起によって放出されたＲＦ放射が少なくとも１つの非過分極部分を過分極するように過分極物質の核を励起するように構成されている。
さらに、本発明の好ましい実施態様によれば、電磁放射がＲＦ放射を含んでいる。
さらに、本発明の好ましい実施態様によれば、この試料の少なくとも１つの非過分極部分を撮像するシステムは、内部チャンバ内に配置されかつ少なくとも１つの過分極部分に近接して配置され、少なくとも１つの過分極部分によって放出されたＲＦ放射を受信するように構成された少なくとも１つのＲＦ受信コイルをさらに備えている。
さらに、本発明の好ましい実施態様によれば、この試料の少なくとも１つの非過分極部分を撮像するシステムは、少なくとも１つのＲＦ受信コイルを近接位置まで変位させるように構成された変位システムをさらに備え、少なくとも１つのＲＦ受信コイルの変位が、内部チャンバの長手方向軸に平行であり少なくとも３ｍｍの精度の少なくとも１つの過分極部分までの並進変位、内部チャンバの前記長手方向軸の周りの回転変位、及びそれらの任意の組合せからなる群から選択されるように構成されている。
さらに、本発明の好ましい実施態様によれば、撮像システムが、少なくとも１つの過分極部分によって放出された放射を検出及び解析し、試料の少なくとも１つの過分極部分の複数の画像を生成するように構成されている。
さらに、本発明の好ましい実施態様によれば、撮像装置が、ＭＲＩ装置、ＮＭＲ装置、ＣＴ装置、Ｘ線装置、超音波装置、蛍光装置、サーモグラフィック装置、及びそれらの任意の組合せからなる群から選択される。
さらに、本発明の好ましい実施態様によれば、試料が、哺乳動物、人間、未熟児、爬虫類、海洋動物、げっ歯類、生体試料、生体器官、両生類、生体内生体組織、生体内生体組織器官、生体外生体組織、生体外生体器官、及びそれらの任意の組合せからなる群から選択される。
本発明のさらに他の好ましい実施態様によれば、試料の少なくとも１つの過分極部分の複数の画像を生成する撮像装置を用意し、撮像装置内に、流体的に密封可能な外部チャンバと、流体的に密封可能な外部チャンバによって包含され、試料を収容する流体的に密封可能であり、試料が過分極物質から流体的に分離される、流体的に密封可能な内部チャンバとを備える間接過分極装置を配置し、少なくとも１つの非過分極部分を過分極し、少なくとも１つの過分極部分の複数の画像を生成する、試料の少なくとも１つの非過分極部分を撮像する方法が提供される。
本発明のさらに他の好ましい実施態様によれば、内部チャンバを外部チャンバ内に配置し、整列させる。
本発明のさらに他の好ましい実施態様によれば、過分極物質の核を励起するようにＲＦエネルギを生成及び送信するＲＦ信号発生システムを配置し、核の脱励起が少なくとも１つの非過分極部分を過分極する。
本発明のまたさらに他の好ましい実施態様によれば、少なくとも１つの過分極部分によって放出されたＲＦ放射を検出するために、ＲＦ受信送信コイルを少なくとも１つの過分極部分に近接して配置する。
以下、これら図面を参照しながら、本発明者の好ましい実施形態を説明する。
まず、本発明の好ましい実施形態による間接過分極システム１０を示す図１を参照する。間接過分極システム１０は、特に、流体的に密封可能な内部チャンバ１４を包含する流体的に密封可能な外部チャンバ１２を含んでいる。
外部チャンバ１２は、特に、水等の過分極媒質１８を含んでいる。内部チャンバ１４は、外部チャンバ１２から流体的に不浸透性であり、従って過分極水１８は、内部チャンバ１４内に浸透することができない。図１に示すように、内部チャンバ１４は、過分極水１８内に完全に浸される。
内部チャンバ１４は試料２０を収容する。試料２０は、過分極水１８から流体的に分離され、試料２０は少なくとも１つの関心領域２２を含んでいる。少なくとも１つの関心領域２２は、特に、少なくとも１つの関心領域２２の複数の非過分極部分の、体脂肪等の少なくとも１つの非過分極部分２６を含んでいる。一般に、体脂肪２６は脂質を含んでいる。本発明では、撮像装置１６は、少なくとも１つの非過分極部分２６の少なくとも１つの複数の画像２４を生成し、それによって試料２０の医学的診断の決定を支援する。
一般に、試料２０は、哺乳動物試料、人間の患者、未熟児、爬虫類試料、両生類試料、げっ歯類試料、生体試料、生体器官、両生類、生体内生体組織、生体内生体組織器官、生体外生体組織、生体外生体器官、及びそれらの任意の組合せからなる群から選択される。
撮像システム１６は、過分極部分２６によって生成された複数の画像２４を検出及び解析するように、間接分極システム１０に近接して配置される。
一般に、撮像装置１６は、ＭＲＩ撮像装置、ＮＭＲ撮像装置、ＣＴ撮像装置、Ｘ線撮像装置、超音波撮像装置、蛍光撮像装置、熱撮像装置、及びそれらの任意の組合せからなる群から選択される。撮像装置１６は、少なくとも１つの過分極部分２６の複数の画像２４を生成する。
この技術分野で知られているように、過分極水１８を生成するために、水を外部チャンバ１２内に導入する前に、水を外部で過分極する。入口ポート３０を介して過分極水１８を外部チャンバ１２内に導入し、外部チャンバ１２内に流体的に密封する。外部チャンバ１２は、また、外部チャンバ１２からの過分極水１８の排出を可能にするための出口ポート３４をも含んでいる。外部チャンバ１２内の過分極水１８を補充することにより、少なくとも１つの非過分極部分２６の撮像プロセスのために必要な過分極水１８の量が維持されることを理解されたい。
一般にコイルの形態であるＲＦ送信機３６は、一般に外部チャンバ１２を包含し、導波路等の電子結合装置３７によって電磁（ＥＭ）信号発生器３８に電気的に接続される。ＥＭ信号発生器３８はＲＦ信号を生成し、ＲＦ信号は、ＲＦ送信コイル３６によって過分極水１８に送信され、それによってその中の過分極水核が励起される。
追加として又はこれに代えて、過分極水１８にＲＦ信号を放射するために、ＲＦアンテナが、適切な結合装置によってＥＭ信号発生器３８に接続される。
励起された過分極水１８は、好ましくはＲＦ放射である放射を脱励起して送信し、放射は関心領域２２を照射する。少なくとも１つの関心領域２２内に含まれる少なくとも１つの非過分極部分２６が過分極され、少なくとも１つの過分極部分２６が、好ましくはＲＦスペクトル内の放射を放出する。放出された放射が撮像装置１６によって検出され、この撮像装置は複数の画像２４を生成する。
過分極水１８がＲＦ送信機及びＲＦアンテナとして働き、励起された水の脱励起によって放出される放射が、少なくとも１つの非過分極部分２６を放射することを理解されたい。この技術分野で知られているように、非過分極部分２６が、過分極水１８と少なくとも１つの非過分極部分２６との間の電磁結合によって過分極される。
さらに、過分極水１８がより多量であることによって、この過分極水１８はＲＦ増幅器としても働く。
次に図２を参照する。図２は、本発明の他の好ましい実施形態における、特に、間接過分極システム１０２を含むＮＭＲ／ＭＲＩ撮像システム等の撮像システム１００を示している。撮像システム１００は、特に、ＭＲＩ撮像のためのＲＦ送信コイル１０４を含み、このＲＦ送信コイル１０４は、撮像システム１００内に配置され、間接過分極システム１０２を包含する。間接過分極システム１０２は、前述の間接過分極システム１０と同様の構成及び動作のものであることを理解されたい。
間接過分極システム１０２は、特に、流体的に密封可能なハウジング１０３を含んでいる。流体的に密封可能なハウジング１０３は、特に、流体的に密封可能な内部チャンバ１１４を取り囲み、包含する流体的に密封可能な外部チャンバ１１２を含んでいる。
外部チャンバ１１２は、特に、水等の過分極物質１１８を含んでいる。内部チャンバ１１４は、外部チャンバ１１２から流体的に不浸透性であり、従って物質１１８は、内部チャンバ１１４内に浸透することができない。
内部チャンバ１１４は試料１２０を収容し、この技術分野で知られているように、内部チャンバ１１４内に試料１２０を挿入及び配置するために、試料１２０は並進的及び／又は回転的に変位可能なプラットフォーム１２１上に配置される。
試料１２０は少なくとも１つの関心領域１２２を含んでいる。少なくとも１つの関心領域１２２は、それに関する少なくとも１つの複数の画像１２４を生成し、それによって試料１２０の医学的診断の決定を支援することが必要な、体脂肪等の複数の非過分極部分のうちの少なくとも１つの非過分極部分１２６を含んでいる。
試料１２０が過分極物質１１８から流体的に分離されることを理解されたい。関心領域１２２は、特に、脂質等の非過分極体脂肪１２６の少なくとも１つの領域を含んでいる。
一般に、試料１２０は、哺乳動物試料、人間試料、未熟児、爬虫類試料、両生類試料、げっ歯類試料、生体試料、生体器官、両生類、生体内生体組織、生体内生体組織器官、生体外生体組織、生体外生体器官、及びそれらの任意の組合せからなる群から選択される。
この技術分野で知られているように、外部チャンバ１１２内の水は、水が外部チャンバ１１２内に導入される前に過分極される。
過分極水１１８は、入口ポート１２７を介して外部チャンバ１１２内に導入され、出口ポート１２９を介して外部チャンバ１１２から排出される。従って、過分極水１１８の量を補充することが可能であり、それによって、撮像プロセス全体にわたって過分極水１１８が過分極されたままとなることを確実にする。
過分極水１１８が内部チャンバ１１４を取り囲み、包含し、過分極水１１８が外部チャンバ１１２内に格納されることを理解されたい。試料１２２が過分極水１１８から流体的に分離されることをさらに理解されたい。
電磁（ＥＭ）信号発生システム１６０が、ハウジング１０３に近接して配置される。ＥＭ発生システム１６０は、特に、ＲＦ信号発生器１６２及びＲＦアンテナ１６４を含んでいる。ＲＦ信号発生器１６２はＲＦ信号を生成し、ＲＦ信号は過分極水１１８を照射し、それによってその中の過分極水核を励起する。
過分極水１１８中の核は、少なくとも１つの非過分極部分１２６を脱励起及び照射し、少なくとも１つの非過分極部分１２６を過分極する。
この技術分野で知られているように、ＲＦエネルギが、過分極水１１８と少なくとも１つの非過分極部分１２６との間の電磁結合により、少なくとも１つの非過分極部分１２６の核によって吸収される。
過分極水１１８がＲＦ送信機及びＲＦアンテナとして働き、励起された水の核の脱励起によって放出される放射が、関心領域１２２を照射することを理解されたい。少なくとも１つの非過分極部分１２６及び非過分極部分１２６が、過分極水１１８との電磁結合によって過分極される。
非過分極部分１２６の量に比べて過分極水１１８の量がより多いので、過分極水１１８はＲＦ増幅器としても働くことを理解されたい。
ＮＭＲ／ＭＲＩ撮像システム等の撮像システム１００は、少なくとも１つの複数の非過分極部分１２６の過分極によって生成される複数の画像１２４を検出及び解析するように、ハウジング１０３並びに間接過分極システム１０２を取り囲み、包含する。
ＭＲＩ／ＮＭＲ撮像システム１００は、特に、それらの間で一様な磁場１３４を生成する少なくとも２つの磁石１３０及び１３２をさらに含んでいる。この技術分野で知られているように、システム１００が、一様な磁場１３４を生成するために、シムコイル及び他の装置をも含むことを理解されたい。
過分極部分１２６によって放出される放射が、ＭＲＩ／ＮＭＲ撮像システム１００によって検出及び解析される。撮像装置１００は、少なくとも１つの過分極部分１２６の少なくとも１つの複数の画像１２４を生成する。
撮像システム１００は、特に、内部チャンバ１１４内に配置されるＲＦ受信コイルシステム１３６を含んでいる。ＲＦ受信コイルシステム１３６は、特に、少なくとも１つのＲＦ受信コイル１３８と、過分極体脂肪１２６によって放出されたＲＦ放射を受信するために少なくとも１つのＲＦ受信コイル１３８を内部チャンバ１１４内の固定位置まで変位させる変位システム１４０とを含んでいる。少なくとも１つの受信コイル１３８は、並進的に及び／又は内部チャンバ１１４の長手方向軸１４２の周りに回転的に変位する。並進変位及び回転変位が、それぞれ矢印１４４及び１４６によって示されている。少なくとも１つの受信コイル１３８の並進変位及び／又は回転変位により、撮像システム１００が、要求される並進位置及び回転位置で過分極体脂肪１２６の少なくとも１つの複数の画像１２４を生成することが可能となる。並進変位は、一般に、少なくとも３ｍｍの精度を有し、従って、ＲＦ受信コイル１３８を過分極領域１２６に近接して正確に配置することが可能となる。
この技術分野で知られているように、変位システム１４０及びＲＦ受信コイル１３８は、流体分離密封ユニット１５０及び１５２によって過分極水１１８から流体的に分離される。この技術分野で知られているように、流体密封ユニット１５４は、ＲＦ受信機コイル１３８及び変位システム１４０を外部環境から分離する。流体密封ユニット１５０、１５２及び１５４により、内部チャンバ１１４の流体不浸透性と試料１２０の過分極水１１８からの流体的な分離とを妨げることなく、外部オペレータがＲＦ受信コイルシステム１３６を並進的及び／又は回転的に変位させることが可能となる。
この技術分野で知られているように、適切な環境が、空気調和システム１５４により内部チャンバ１１４内に維持され、かつ環境結合システム１５６を介して内部チャンバ１１４に結合される。
次に図３Ａ及び図３Ｂを参照する。図３Ａ及び図３Ｂは、本発明の他の好ましい実施形態による、少なくとも１つの関心領域１２２の少なくとも１つの複数の非過分極部分１２６の少なくとも１つの複数の画像１２４を生成する一般的なフローチャート２００を示している。
ステップ２０２では、試料１２０を内部チャンバ１１４内に挿入し、流体的に密封する。受信コイル変位システム１４０の並進位置及び回転位置が外部チャンバ１１２に対して整列されるように、外部チャンバ１１２内に内部チャンバ１１４を注意深く配置し、整列させる。外部チャンバ１１２をハウジング１０３内に挿入する。
ステップ２０４では、撮像システム１００内にハウジング１０３を挿入し、整列させる。
ステップ２０６では、外部チャンバ１１２内に過分極水１１８を導入し、外部チャンバ１１２を環境から流体的に密封する。
ステップ２０８では、ＭＲＩ／ＮＭＲ撮像システム１００を活性化し、磁場１３４の生成と共に複数の画像１２４の生成の操作を開始する。
ステップ２１０では、関心領域１２２の非過分極部分１２６に近接してＲＦ受信コイル１３８を配置し、整列させる。
ステップ２１２では、ＲＦ送信機コイル１０４を操作し、過分極水１１８の励起を開始する。
ステップ２１４では、複数の非過分極部分１２６のうちの少なくとも１つを過分極する。
ステップ２１６では、非過分極部分１２６の少なくとも１つの複数の画像を生成する。
ステップ２１８では、複数の画像を検査し、医学的診断を実施する。
上述の説明では、例示及び説明のために、好ましい実施形態を含む本発明の実施形態を提示した。これらは網羅的なものではなく、開示した厳密な形態に本発明を限定するためのものでもない。上述した教示に照らして、当業者容易な修正態様又は変形態様が可能である。本発明の原理及びその実際的な適用例の最良の例示を与えるため、及び種々の実施形態で、予期される特定の用途に適するような種々の修正を加えて当業者が本発明を利用することを可能にするために実施形態を選びかつ説明した。このような全ての修正態様及び変形態様は、公平に、合法的に及び公正に資格が与えられる広さに従って解釈される場合に、添付の請求の範囲によって決定される本発明の範囲内にある。
１０、１０２ 間接過分極システム
１２、１１２ 外部チャンバ
１４、１１４ 内部チャンバ
１６、１００ 撮像装置
１８、１１８ 過分極水
２０、１２０ 試料
２２、１２２ 関心領域
２４、１２４ 画像
２６、１２６ 非過分極部分
３０、１２７ 入口ポート
３４、１２９ 出口ポート
３６、１０４ ＲＦ送信コイル
３７ 電子結合装置
３８、１６２ ＥＭ信号発生器
１０３ ハウジング
１２１ プラットフォーム
１３０、１３２ 磁石
１３４ 磁場
１３６ ＲＦ受信コイルシステム
１３８ ＲＦ受信コイル
１４０ 変位システム
１４２ 長手方向軸
１４４、１４６ 矢印
１５０、１５２、１５４ 流体分離密封ユニット
１５４ 空気調和システム
１５６ 環境結合システム
１６０ ＥＭ信号発生システム
１６２ ＲＦ信号発生器
１６４ ＲＦアンテナ
１２、１１２ 外部チャンバ
１４、１１４ 内部チャンバ
１６、１００ 撮像装置
１８、１１８ 過分極水
２０、１２０ 試料
２２、１２２ 関心領域
２４、１２４ 画像
２６、１２６ 非過分極部分
３０、１２７ 入口ポート
３４、１２９ 出口ポート
３６、１０４ ＲＦ送信コイル
３７ 電子結合装置
３８、１６２ ＥＭ信号発生器
１０３ ハウジング
１２１ プラットフォーム
１３０、１３２ 磁石
１３４ 磁場
１３６ ＲＦ受信コイルシステム
１３８ ＲＦ受信コイル
１４０ 変位システム
１４２ 長手方向軸
１４４、１４６ 矢印
１５０、１５２、１５４ 流体分離密封ユニット
１５４ 空気調和システム
１５６ 環境結合システム
１６０ ＥＭ信号発生システム
１６２ ＲＦ信号発生器
１６４ ＲＦアンテナ
Claims (30)
- 少なくとも１つの関心領域の複数の非過分極部分のうちの少なくとも１つの非過分極部分を含む試料を収容する流体的に密封可能な内部チャンバと、前記流体的に密封可能な内部チャンバを包含し、過分極物質を含む流体的に密封可能な外部チャンバとを備え、
前記試料が前記過分極物質から流体的に分離され、前記過分極物質が該過分極物質と前記少なくとも１つの非過分極部分とを電磁結合することによって前記少なくとも１つの非過分極部分を過分極するように構成されていることを特徴とする間接過分極システム。 - 前記試料の前記少なくとも１つの過分極部分の複数の画像を生成し、ＭＲＩ撮像装置、ＮＭＲ装置、ＣＴ撮像装置、Ｘ線撮像装置、超音波撮像装置、蛍光撮像装置、熱撮像装置、及びそれらの任意の組合せからなる群から選択される撮像装置をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の間接過分極システム。
- 前記撮像装置が、さらに、前記少なくとも１つの過分極部分の存在を検出し、前記少なくとも１つの過分極部分の少なくとも１つの解剖学的に明瞭な画像を生成するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の間接過分極システム。
- 前記過分極物質が水を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の間接過分極システム。
- 前記少なくとも１つの非過分極部分が体脂肪を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の間接過分極システム。
- 前記少なくとも１つの過分極部分が体脂肪を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の間接過分極システム。
- 前記試料が、哺乳動物試料、人間試料、未熟児、爬虫類試料、両生類試料、げっ歯類試料、生体試料、生体器官、両生類、生体内生体組織、生体内生体組織器官、生体外生体組織、生体外生体器官、及びそれらの任意の組合せからなる群から選択されることを特徴とする請求項７に記載の間接過分極システム。
- 前記電磁結合が、電磁気信号発生器によって生成される電磁気信号によって生成されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の間接過分極システム。
- 前記電磁気信号発生器が、ＲＦ信号を生成するＲＦ信号発生器を含んでいることを特徴とする請求項８に記載の間接過分極システム。
- 少なくとも１つの関心領域の複数の非過分極部分のうちの少なくとも１つの非過分極部分を含む試料を収容する流体的に密封可能な内部チャンバと、前記流体的に密封可能な内部チャンバを包含し、過分極物質を含む流体的に密封可能な外部チャンバと、前記過分極物質の核を励起するＲＦ信号発生器とを備え、
前記試料が前記過分極物質から流体的に分離され、撮像装置が前記少なくとも１つの過分極部分の存在を検出可能となるように、前記少なくとも１つの非過分極部分が前記核を脱励起することにより放出される電磁気信号によって過分極されるように構成されていることを特徴とする間接過分極システム。 - 前記電磁気信号が、ＲＦスペクトル内の波長を有することを特徴とする請求項１０に記載の間接過分極システム。
- 前記撮像装置が、ＭＲＩ装置、ＮＭＲ装置、ＣＴ装置、Ｘ線装置、超音波装置、蛍光装置、サーモグラフィック装置、及びそれらの任意の組合せからなる群から選択されることを特徴とする請求項１０に記載の間接過分極システム。
- 前記撮像装置が、さらに、前記少なくとも１つの過分極部分の少なくとも１つの解剖学的に明瞭な画像を生成するように構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の間接過分極システム。
- 前記過分極物質が水を含んでいることを特徴とする請求項１０に記載の間接過分極システム。
- 前記少なくとも１つの非過分極部分が体脂肪を含んでいることを特徴とする請求項１０に記載の間接過分極システム。
- 前記少なくとも１つの過分極部分が体脂肪を含んでいることを特徴とする請求項１０に記載の間接過分極システム。
- 前記試料が、哺乳動物、人間、未熟児、爬虫類、海洋動物、げっ歯類、生体試料、生体器官、両生類、生体内生体組織、生体内生体組織器官、生体外生体組織、生体外生体器官、及びそれらの任意の組合せからなる群から選択されることを特徴とする請求項１０に記載の間接過分極システム。
- 試料を収容する流体的に密封可能な内部チャンバと、前記流体的に密封可能な内部チャンバを包含し、過分極物質を含む流体的に密封可能な外部チャンバと、撮像装置とを備え、
前記試料が前記過分極物質から流体的に分離され、前記撮像装置が前記少なくとも１つの過分極部分の存在を検出可能となるように、前記過分極物質と前記少なくとも１つの非過分極部分とを電磁結合することによって前記過分極物質が前記少なくとも１つの非過分極部分を過分極するように構成されていることを特徴とする、試料の少なくとも１つの非過分極部分を撮像するシステム。 - 前記電磁結合が、前記撮像装置に近接して配置され、ＲＦ信号発生器及びＲＦアンテナを備えているＲＦ信号発生システムによって生成されるように構成されていることを特徴とする請求項１８に記載の、試料の少なくとも１つの非過分極部分を撮像するシステム。
- 前記ＲＦ信号発生システムが、励起された核の脱励起によって放出されたＲＦ放射が前記少なくとも１つの非過分極部分を過分極するように前記過分極物質の核を励起するように構成されていることを特徴とする請求項１９に記載の、試料の少なくとも１つの非過分極部分を撮像するシステム。
- 前記電磁放射がＲＦ放射を含んでいることを特徴とする請求項２０に記載の、試料の少なくとも１つの非過分極部分を撮像するシステム。
- 前記内部チャンバ内に配置されかつ前記少なくとも１つの過分極部分に近接して配置され、前記少なくとも１つの過分極部分によって放出されたＲＦ放射を受信するように構成された少なくとも１つのＲＦ受信コイルをさらに備えていることを特徴とする請求項２０に記載の、試料の少なくとも１つの非過分極部分を撮像するシステム。
- 前記少なくとも１つのＲＦ受信コイルを前記近接位置まで変位させるように構成された変位システムをさらに備え、前記少なくとも１つのＲＦ受信コイルの前記変位が、前記内部チャンバの長手方向軸に平行であり少なくとも３ｍｍの精度の前記少なくとも１つの過分極部分までの並進変位、前記内部チャンバの前記長手方向軸の周りの回転変位、及びそれらの任意の組合せからなる群から選択されるように構成されていることを特徴とする請求項２２に記載の、試料の少なくとも１つの非過分極部分を撮像するシステム。
- 前記撮像システムが、前記少なくとも１つの過分極部分によって放出された前記放射を検出及び解析し、前記試料の前記少なくとも１つの過分極部分の複数の画像を生成するように構成されていることを特徴とする請求項１８に記載の、試料の少なくとも１つの非過分極部分を撮像するシステム。
- 前記撮像装置が、ＭＲＩ装置、ＮＭＲ装置、ＣＴ装置、Ｘ線装置、超音波装置、蛍光装置、サーモグラフィック装置、及びそれらの任意の組合せからなる群から選択されることを特徴とする請求項１８に記載の、試料の少なくとも１つの非過分極部分を撮像するシステム。
- 前記試料が、哺乳動物、人間、未熟児、爬虫類、海洋動物、げっ歯類、生体試料、生体器官、両生類、生体内生体組織、生体内生体組織器官、生体外生体組織、生体外生体器官、及びそれらの任意の組合せからなる群から選択されることを特徴とする請求項１８に記載の、試料の少なくとも１つの非過分極部分を撮像するシステム。
- 試料の少なくとも１つの過分極部分の複数の画像を生成する撮像装置を用意し、
前記撮像装置内に、流体的に密封可能な外部チャンバと、前記流体的に密封可能な外部チャンバによって包含され、前記試料を収容する流体的に密封可能であり、前記試料が前記過分極物質から流体的に分離される、流体的に密封可能な内部チャンバとを備える間接過分極装置を配置し、
前記少なくとも１つの非過分極部分を過分極し、
前記少なくとも１つの過分極部分の複数の画像を生成する
ことを特徴とする、試料の少なくとも１つの非過分極部分を撮像する方法。 - 前記内部チャンバを前記外部チャンバ内に配置し、整列させることをさらに含むことを特徴とする請求項２７に記載の、試料の少なくとも１つの非過分極部分を撮像する方法。
- 前記過分極物質の核を励起するようにＲＦエネルギを生成及び送信するＲＦ信号発生システムを配置し、前記核の脱励起が前記少なくとも１つの非過分極部分を過分極することを特徴とする請求項２８に記載の、試料の少なくとも１つの非過分極部分を撮像する方法。
- 前記少なくとも１つの過分極部分によって放出されたＲＦ放射を検出するために、ＲＦ受信送信コイルを前記少なくとも１つの過分極部分に近接して配置することを特徴とする請求項２９に記載の、試料の少なくとも１つの非過分極部分を撮像する方法。
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