专利名称：具有样本传输系统的动态核极化设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种动态核极化设备、一种用于动态核极化设备的样本载体、一种通过磁共振成像采集对象磁共振图像的方法以及一种计算机程序产品。当前，利用磁场与核自旋之间的交互作用以便形成二维或三维图像的成像MR (磁共振)方法被广泛使用，尤其是在医学诊断领域中，因为对于软组织成像而言，它们在很多方面优于其他成像方法，因为它们不需要致电离辐射，并且通常不是侵入性的。根据一般的MR方法，将待检查患者的身体布置在强的均匀磁场中，磁场的方向同时定义测量所依据的坐标系的轴(通常为z轴)。磁场根据磁场强度针对个体核自旋产生不同的能级，能够通过施加具有定义频率(所谓的拉莫尔频率或MR频率)的交变电磁场(RF场)来激励个体核自旋(自旋共振)。从宏观角度讲，个体核自旋的分布产生总体磁化，通过 施加适当频率的电磁脉冲(RF脉冲)能够使总体磁化偏离平衡状态，同时磁场垂直于z轴(也称为纵轴)延伸，使得磁化绕z轴进行进动。进动运动描绘出锥形表面，锥形的孔径角被称为翻转角。翻转角的大小取决于所施加电磁脉冲的强度和持续时间。对于所谓的90°脉冲，自旋从z轴偏斜到横平面(翻转角90° )。在终止RF脉冲之后，磁化弛豫回到初始平衡状态，其中，再次以第一时间常数Tl(自旋点阵或纵向弛豫时间)建立沿z方向的磁化，并且垂直于z方向的方向上的磁化以第二时间常数T2 (自旋-自旋或横弛豫时间)弛豫。可以利用接收RF线圈探测磁化的变化，在MR装置的检查体积之内布置并取向所述接收RF线圈，从而在垂直于z轴的方向上测量磁化的变化。例如,在施加90°脉冲之后，横向磁化的衰减伴随着(由局部磁场不均匀性诱发的)核自旋从具有相同相位的有序状态到所有相角均匀分布的状态(失相)的过渡。可以利用重新聚焦脉冲(例如180°脉冲)补偿失相。这样在接收线圈中产生回波信号(自旋回波)。为了在身体中实现空间分辨率，在均匀磁场上叠加沿三个主轴延伸的线性磁场梯度，导致自旋共振频率的线性空间相关性。那么在接收线圈中拾取的信号包含可能与身体中的不同位置相关联的不同频率分量。经由接收线圈获得的信号数据对应于空间频率域，并且被称为k空间数据。k空间数据通常包括利用不同相位编码采集的多条线。通过收集若干样本对每条线进行数字化。利用傅里叶变换将一组k空间数据变换成MR图像。常规磁共振成像以及还有核磁共振谱分析法由于被研究材料中包括的核自旋极化低，常常灵敏度不足。因此，常常不使用例如13C和15N MRI，因为这些同位素的自然发生率低，并且因此灵敏度低。MRI中的超极化提供了一种技术，其克服了期望核自旋灵敏度低的问题，能够利用稳定同位素前体进行生物标志物的实时新陈代谢分布分析和检测并进行定量活体内成像。利用超极化过程，如DNP (动态核极化)、PHIP (异构氢诱发的极化)等可以将例如13C原子核的极化程度提高到接近一(unity)。这显著改善了这些核素的图像中的信噪比(SNR)0尤其是在活体内对超极化化合物进行成像时，时间是非常关键的因素，因为一旦化合物发热，超极化通常会迅速消失，从相应的极化器传递到待成像和施予的对象。利用例如DNP产生超极化凝固样本的过程更加耗时，并且每次极化运转仅产生少量的能使用的试齐U。与例如超极化13C试剂在室温下60秒的短Tl时间相比，必须要事先用微波或光长时间辐照试剂，通常辐照大约为数十分钟。
背景技术：
US 2009/0051361A1确实公开了一种用于在DNP设备中使用的冷却剂子组件。在工作中，将样本放入相应的样本保持架中，将其冷却到非常低的温度并随后用微波照射，以实现更高的极化。之后，样本被熔化并从装置推送到NMR工作区中，在此能够执行NMR过程。然而，这仅允许一次提供一个超极化样本，因此应用超极化样本的MR测量要花大量时间
发明内容
从上文容易认识到，需要一种经改进的动态核极化设备。因此本发明的目的是能够以快速并且可靠的方式利用超极化造影剂实现MR成像，以便在短时间内以高质量获得MR数据。根据本发明，公开了一种用于连续提供超极化样本的动态核极化设备，所述超极化样本具有动态核极化的核自旋。该设备包括极化区域，其用于使核自旋极化，获得超极化样本。该设备还包括致冷器，其用于冷却极化区域中的样本的；磁体，其用于向所述极化区域中的经冷却的样本提供磁�。环湓矗溆糜诤痛懦〉奶峁┩钡叵蛩黾蛱峁┖思洌糜诮邮账龀荆灰约把敬湎低常溆糜诹邮瘴醇难�、向用于核自旋极化的极化区域提供未极化的样本以及向例如设备的相应用户提供所得的超极化样本。这允许利用对样本的分批处理，甚至极化样本的连续提供来改善超极化过程和临床工作流程。该系统甚至允许在极化区域中的不同位置处同时极化不同的核自旋。为此目的，可能必须在多个版本中都存在辐射源，例如提供用于极化的辐射的微波或光学组件，每个版本为一个极化频率服务。或者，设计组件，使得其能够馈送具有对应频率的多个样本。可以通过适当方式，例如利用微波天线，来分布微波或光学辐射，使得每次使多个样本极化(分批模式)。此外，微波波导或通常的辐射波导可以包含多个波导，每个波导向样本区域提供不同的频率。对于光学辐射而言，例如，可以使用光纤或镜片将光引导至样本。这些改善能够实现改进的临床工作流程，因为可以有成批一或者连续极化的样本一消除了相继成像期之间长的等待时间。根据本发明的实施例，传输系统包括传送器，传送器包括第一载体保持架，用于保持适于接收未极化样本的样本载体并传输样本。在当前语境中，术语“传送器”被理解为能够将样本载体移入和移出极化区域的任何种类的传输线。可以通过例如简单的传送带实现这一目的。备选地或此外，传送器可以包括夹紧器，其用于将样本从一个位置移动到另一位置和/或在传送带上定位样本。在备选实施例中，代替传送带，在极化区域中希望垂直传输样本时，可以使用链斗式的传输系统。
根据本发明的另一实施例，每个第一载体保持架包括无源共振器，以增强在其样本位置处的极化辐射。这克服了由于尤其为了每次极化多个样本的有限的入射微波功率的问题，极化过程可以是持续很久的过程。通过适当的无源共振器局部增强入射场在每个样本的位置处提供更高的场幅度，从而更容易使超极化所需的超精细跃迁饱和。根据本发明的实施例，每个样本载体包括无源共振器，以增强在其样本位置处的极化辐射。换言之，在上述实施例中，无源共振器是传输系统的一部分，而根据本实施例，对于每个样本，都提供包括无源共振器的个体样本载体。因此，每个样本都具有充当微波场增强器的个体共振器结构。在这里，经由电感或电容耦合，例如带状线耦合，实现来自辐射源的辐射耦合。例如，本地共振器可以具有诸如螺旋、对数周期、方形螺旋甚至偶 极子阵列的共振结构，或者可以包括AMC (人工磁导体)结构。所述共振器可以包括电介质，所述电介质承载金属导体，所述金属导体形成所述无源共振器。这种载体的范例可以是类似于承载蚀刻导电结构的印刷电路板(PCB)的载体，例如由金属导体形成的个体共振器的阵列。因此，可以为轻质共振器结构提供低热容量，其显著减少了去除或更换样本期间氦或任何冷却介质的损失。热容量低的材料，例如银或金，能够显著减少冷却剂(例如氦)的消耗，并从而提供了一种廉价并且可靠的自动且连续产生样本的方法。甚至可以将这种作为样本载体的本地无源共振器设计为一次性的，在样本载体保持的样本是超极化造影剂的情况下，这可能是重要的方面，超极化造影剂被应用于活有机体，并且为此必须确保载体处不存在细菌污染。一次性载体克服了细菌污染这一问题，因为无须再次重复使用载体，从而有前次使用时污染载体的细菌或病毒可能接触新样本的风险。根据本发明的另一实施例，该设备还包括用于存储所述超极化样本的样本存储区域，其中，所述致冷器还适于冷却所述样本存储区域中的样本，其中，所述磁体还适于向所述样本存储区域提供磁�。⑶移渲校鲅敬湎低郴故视诖铀黾蛳蛩鲅敬娲⑶虼渌龀荆鲅敬娲⑶蛴糜诖娲⒋τ诩刺难静⒏菪枰鸶鎏峁┧玫某�。这具有如下优点，一方面，连续产生了超极化样本。另一方面，在对这样的样本的需求不连续时，不必在外部存储系统中通过大量工作存储样本，甚至可以丢弃它们，但必须要在设备的样本存储区域中自动存储样本。在需要超极化样本的情况下，传输系统将根据需要逐个提供一个超极化样本。可以通过额外使用监测部件来扩展这一构思，监测部件监测样本存储区域中已存在样本的时间。在超过预定义时限的情况下，监测系统将通知传输系统将这一劣化的样本传输回极化区域，使得该样本能够再次经历超极化过程。之后可以在设备的样本存储区域中再次存储“刷新”的超极化样本。除了使用预定义时限作为重新极化样本的仅有决策项之外，还可以主动为样本标记其刚离开极化区域时的实际极化状态。可以使用RFID技术标记和读取数据。在存储区域中放置NMR波谱仪就位之后，可以不时地检查剩余极化的程度，以便决定是否进行重新极化。根据本发明的实施例，样本存储区域包括传送器环路，其中，所述传送器环路包括用于保持所述样本载体的第二载体保持架。换言之，并非提供具有用于超极化样本的固定�？课恢玫难敬娲⑶颍翘峁┝ぷ鞯拇推骰仿罚浒ú煌牡诙靥灞３旨埽糜诮邮蘸捅３职ǔ镜难驹靥濉４湎低吃俅慰梢园薪羝鳎渥远蚩盏牡诙靥灞３旨苌匣蚱渲卸ㄎ徊⒂纱送７啪哂衅溲驹靥宓某�。在需要样本的情况下，夹紧器可以从所述保持架去除包括样本的样本载体，使得腾空保持架，并再次准备好接收极化区域的新的超极化样本。在另一方面中，本发明涉及一种用于动态核极化设备的样本载体，所述样本载体适于接收待极化的样本，其中，所述样本载体包括无源共振器，以在所述样本位置处增强由所述设备用于极化所述样本的核自旋的极化辐射。根据本发明的实施例，所述共振器包括电介质，所述电介质承载金属导体，所述金属导体形成所述无源共振器。根据本发明的实施例，无源共振器由金属导体形成的个体共振器的阵列，例如由偶极子阵列形成。在另一方面中，本发明涉及一种通过磁共振成像采集对象的磁共振图像的方法， 其中，所述方法包括向所述对象施加超极化造影剂的一系列子团剂(bolus)，在每个子团剂施加之后采集所述对象的部分磁共振图像，以及组合所述部分图像以获得所述对象的最终磁共振图像。换言之，作为在单团剂中施加超极化物质的备�。褂梅质蚨嗤偶潦┘�。通过这种方式，可以实现药剂的几乎连续注射或灌注。这样使得感兴趣区域中要监测的代谢物峰值浓度平坦。通过这种方式，可以延长例如实际的活体内观测时间窗口。用多团剂替换单团剂不会导致时间分辨率损失，因为由于Tl弛豫，基底消化生成的代谢物信号会逐渐衰弱。可以实现的主要益处是利用高空间分辨率成像(可以是光谱成像)，监测代谢产物，实现了空间分辨率的增大。此外，通过分数化基本施加，也能够提高时间分辨率。假设待成像的对象中的代谢过程不随时间变化并且可再现，可以重复团剂施加，改变团剂和MR信号采集之间的延迟(矩形函数积分器模式)。通过这种方式，可以通过重复这些试验中的一对来提高时间分辨率。因此，使用分数化或多团剂施加允许以高的时间和空间分辨率执行超极化MRI或MRS。此外，分数或重复团剂注射允许获得更多信息。例如，在个体子团剂施加期间，能够改变被研究对象的试验条件。在本发明的实施例中，所述对象为有机体，使得所述方法还包括在每次子团剂施加之后诱发有机体的新陈代谢状态的变化。例如，能够在静息和应力模式之间切换，后者例如由锻炼或药理学应力(血管扩张)引入，以研究这些变化的条件下的新陈代谢应答。这能够给出关于组织生存性相关的有价值信息，尤其是在心脏应用、组织响应等中。可以改变其他试验范例,例如,通过修改呼吸空气(atmosphere)改变全局供氧,获得例如用于肿瘤识别或特征鉴定的额外信息。可以利用进入消化链等中的不同药剂、酶、未超极化的代谢物，在超极化子团剂的个体施加之间影响组织响应。通过这种方式，活体内系统的接收性探测可以提供用于诊断、治疗分级以及一般组织特征鉴定的响应的信息。根据本发明的另一实施例，该方法还包括连续提供超极化造影剂的个体剂量，其中，所述方法包括在动态核极化设备的致冷器中接收未极化的造影剂样本，所述致冷器用于冷却所述设备的极化区域中的样本。优选地，可以将上述设备用于这一目的。在设备的致冷器中接收所述未极化的造影剂样本之后，向设备的极化区域中的经冷却的样本施加磁�。⒂胩峁┐懦⊥钡叵蚣颍聪蜓臼┘雍思洌糜诮邮粘�。这已经在上文中描述。此外，该方法包括提供样本传输系统，其用于连续接收未极化的样本、向极化区域传输未极化的样本进行核自旋极化以及提供所得的超极化样本作为所述个体剂量的超极化造影剂。这样能够向对象执行几乎连续的子团剂施加，因为在回避向对象施加的化合物加热时，超极化的关键时间因素减弱。根据需要，由于有很多超极化造影剂的子团剂而对开始准备样本进行超极化、向对象施加子团剂以及执行磁共振成像过程之间的定时没有特殊需求。有了串行极化若干样本，甚至一次并行极化若干样本的批处理过程，能够进行多次注射，这继而实现了一整套，例如新的样本施加注射范例。甚至能够将这一概念扩展到连续极化和施予。还可能需要一次对多个核子成像，以便对代谢和细胞功能进行更深入观察。为 此目的，能够准备极化器，用于同时操纵若干种核素，例如13C和15n。到目前为止，例如，利用DNP极化的样本形成浸于大约IK温度的液氦中的冷冻小滴，直到它们在4. 2K的区域中迅速融化并在液相中被施予。为了节省氦和成本，可以应用闭环致冷器以实现极化自身以及操作上文称为“样本存储区域”的中间存储器。在这种情况下，闭环致冷器重新凝结泵浦的氦，从而实现零或至少显著减少氦的沸腾。在本发明的另一实施例中，该方法还包括确定在一次性施加团剂时，以期望的空间和谱分辨率采集对象的期望的磁共振图像所需的造影剂的团剂浓度。此外，选择个体子团剂的浓度，其中，所述个体子团剂的所述浓度低于所述确定的团剂浓度。上文已经论述，这样使得感兴趣区域中要监测的代谢物峰值浓度平坦化，其中，通过这种方式可以加长实际观测时间窗口。可以在当前临床使用的大多数MR装置中有利地执行本发明的方法。为此目的，仅仅需要利用一种计算机程序，通过其控制MR装置，还优选控制上述动态核极化设备，使其执行本发明的上述方法步骤。计算机程序可以存在于数据载体上或存在于数据网络中，以便被下载供安装在MR装置和/或动态核极化设备的控制单元中。因此，本发明还涉及一种包括计算机可执行指令以执行上述方法的计算机程序产品。
附图披露了本发明的优选实施例。然而应当理解，附图仅仅是出于例示的目的，并不作为本发明的限制定义。在附图中图I示出了用于连续提供超极化样本的动态核极化设备；图2图示了还包括夹紧机构以移动样本的DNP设备；图3图不了包括链斗式系统的垂直DNP设备；图4图示了样本的个体共振器，具有与馈送器的电磁耦合；图5图示了由独立微波发生器馈送的个体样本的组；图6图示了用于共振器结构的不同表面结构；图7图示了施加常规和分数团剂之间的差异；图8图不了团剂施加的方法,改变用于一系列子团剂施加的团剂和MR信号米集之间的延迟；
图9图示了重复团剂之间对象状态的变化；图10图示了极化器、MR系统和计算机单元之间的交互作用，计算机单元控制在MR数据采集过程中向待成像的对象提供超极化样本。
具体实施例方式图I示出了用于连续提供超极化样本114的动态核极化设备116。该设备包括极化区域106，用于使要进行超极化的样本的核自旋极化。为了进行超极化，该系统包括致冷器102，其用于冷却极化区域106中的样本114。此外，提供了辐射源112以向极化区域106提供核极化辐射，用于接收超极化样本。在极化器磁体的充分均匀区域106内部，操作传送带104。它向微波或光辐照区域供应样本并将它们移动到专用存储区域108。未示出共振器，可以认为它被集成到样本保持架中或围绕它们。可以手动控制或利用计算机和相应计算机程序产品操作传送带和样本的传输。可以利用电驱动或机械驱动移动传送带。 磁体100生成均匀磁�。渲校蚣�106以及样本存储区域108均匀地提供磁场。在图I中所示的实施例中，极化区域在样本存储区域上方延伸。换言之，在样本存储区域中存储超极化状态下的样本时，使用与辐照样本时为了接收超极化样本而提供给样本的相同磁场。由此利用极化区域的一部分以提供核极化辐射，其中，均匀磁场在这个区域上方延伸到样本存储区域。图2示出了如何将样本114放入磁体系统100以及从其中取出的实现方式。同样使用传送带104将样本传输到定义的位置，其中，包括夹紧器202的夹紧机构200固定就位，用于放置和去除样本114。这一机构200可以具有注入热液体的可能性，用于溶解样本，同时保持在高磁场中，即在致冷器之内但不浸在液氦中。为了进行连续超极化，极化器磁体可以定位于致冷器中，允许从两侧进出。例如，通过第一端口自动引入样本。可以顺序地或以批处理模式执行这一操作，批处理模式即可以一次引入一批若干样本。然后可以将样本手动或自动放置到致冷器内部的传送带上，并以确保适当极化的速度移动通过辐照区域。极化的样本通过第二端口离开磁体或在磁体之内分解。于是，实现了连续或准连续的超极化。在当前语境中，必须要指出，“连续提供”还可以包括超极化样本的准连续提供。例如，为了超极化的目的，样本可以保留在向样本施加预定时间的极化辐射的区域中。在给定的周期时间向第一端口连续供应未极化的样本，并以相同的周期时间在第二端口连续接收极化样本。然而，在实际不需要样本的情况下，可以调整包括传送带的传输系统，以自动向样本存储区域108移动超极化样本，用于临时存储样本并根据需要在第二端口上提供它们。图3示出了采用链斗式传输系统的实施例。尽管若干样本114在环路302中随系统循环，并采用一个或若干极化区域被极化，但有专用存储环路300用于存储部分或完全极化的样本114，供稍后使用。同样地，可以使用适当的拾取和放置机构200来加载致冷器并去除样本。也可以装备拾取和放置机构200以在需要时注入液体并融化样本。从以上描述显然可以看出，致冷器优选在极化区域和样本存储区域两者上方延伸。优选地，将单个封闭的致冷器系统用于这一目的，使得致冷器的冷却空间在极化区域和样本存储区域上方延伸。图4图示了在样本载体402中承载的样本114。为了向传送带104上固定和附着样本，传送带104可以包括载体保持架406。必须要指出，除了传送带104之外，可以使用适于在DNP设备之内传输样本的任何其他类型的传送器。这可以是，例如，但不限于，包括机械抓爪的机器人臂系统，或者仅仅可以是基于电缆的系统，其中，通过连接到驱动系统的线缆互连个体载体保持架，驱动系统拉动线缆，从而移动载体保持架。为了向样本有效率地提供像微波或光学辐射的辐射，优选样本114位于共振器中，共振器充当微波场(即辐射)增强器。为此目的，相应的共振器可以是载体保持架的一部分或样本载体的一部分。在图4中所示的实施例中，共振器包括在样本载体402上，作为共振器结构400。因此，每个样本都具有其自己的无源共振器。个体样本的本地共振器与天线112的入射辐射微波场耦合。可以经由电感或电容耦合将微波场馈送给共振器。在图5中 详细示出了这种情况。在图5中，由独立的微波发生器馈送在样本载体中收到的个体样本114的组。通过带状线或波导112向本地共振器馈送微波(或一般为辐射)。带状线是横向电磁传输线介质。由于每个样本包括其自己的无源共振器，所以每个个体样本存在的电磁场是分别由每个共振器提供的场。作为共振结构400，实际实现有各种可能性。如图6a中所示，可以使用偶极子阵列，其优点是容易制造，例如通过印刷电路板制造技术制造。在样本载体的材料是印刷电路板材料时，可以通过标准蚀刻技术在样本载体外表面或内表面上制造偶极子阵列600。因此，可以通过便宜而快速的方式制造这种结构，从而能够提供一次性样本载体。除了利用实现为短导线的个体偶极子提供偶极子阵列之外，也可以向图6a中所示的结构提供倒转结构。即可以提供金属化表面，其中，该表面包括凹陷。这还获得了偶极子阵列。除了为样本载体使用印刷电路板材料外，可以使用热容量低且是低损耗电介质的任何种类的材料。作为用于在低损耗电介质上生成导电结构的导体材料，应当使用热容量低的高度导电金属。范例例如是银或金。由于在样本载体上提供共振结构仅需要极少量的金属材料，所以样本载体的总热容量被最小化，从而使移动样本到致冷器时的相应冷却剂消耗最小化。此外，由于共振器充当场增强器，也可以减少入射的微波功率。图6b示出了另一共振器结构，其中，这种结构包括半环路602。然而，必须要指出，可以使用耦合到入射电磁场的任何种类的共振结构以局部增强电磁�。钊纾幌抻冢菪�、对数周期、正方形螺旋或任何种类的阵列。如上文详细所述，上述部件，即样本载体和DNP设备提供了如下可能实现超极化样本的连续或准连续提供，超极化样本例如是造影剂，从而能够通过连续或准连续地提供“新鲜”超极化造影剂供施予显著改善相应的临床工作流程。将参考图7论述这种临床作业流程改善的一个范例。在图7a中，示出了现有技术的超极化样本，例如超极化造影剂的团剂应用。如果向有机体的血流施加超极化药剂，将初始团剂700与血液动力响应函数(右)702卷积。相反，如图7b中所示，由于分数团剂应用704，即应用超极化造影剂的一系列子团剂704，所以增大了感兴趣区域的血液动力响应函数 708。向有机体施加超极化造影剂一系列子团剂的适合性范例如下应当执行整体或非常大视场的应用以进行全身肿瘤检测和/或特征鉴定。然而，在期望的视场(FOV)大于扫描机均匀性体积的情况下，必须要执行多站超极化MR成像。为此目的，在不同扫描段中执行多站磁共振成像的MR数据采集，同时对于给定的扫描段台子静止。一旦针对一部分执行了数据采集，就可以将台子移动到下一部分，扫描身体的不同部分。利用上述方法，可以向感兴趣区域连续或准连续地施加造影剂的分数化超极化子团剂，从而最终能够通过组合个体部分的部分图像来接收对象的质量空前高的最终磁共振图像。图8中示出了施加超极化造影剂一系列子团剂的另一范例。在图8中，研究组织代谢的小变化或对外部触发的反应。作为外部刺激，可以选择富氧和非富氧空气之间的重复变化。可以反复在开/关模式之间切换时执行这一操作，大致为10-100次。与这种样式同步，执行超极化MR，可以对其进行心脏选通，之前施加小而明确的团剂，即子团剂704，允 许进行对应的MR试验。在一对重复试验中，相对于团剂的时间延迟MR数据采集800的定时。这样能够实现高的时间分辨率，也称为矩形波串积分器方式。在试验之后，对重建的时间系列执行额外的统计数据分析步骤。该分析基本由MR数据逐个体素和/或逐个频谱的刺激样式相关构成。这种测量方法能够识别非常细微的信号变化。必须要指出，对于论述的方法，也可以保持MR数据采集800的定时相对于子团剂应用的定时固定。图9中示出了如何得益于连续或准连续提供或按需提供超极化样本的另一范例。为了更详细地表征特定肿瘤，可以使用MRI来监测13C超极化的丙酮酸盐。为此目的，使用快速13C谱成像。为了获得更多信息，可以应用分数团剂注射704，同时改变被研究对象的条件，如附图标记900所示。在丙酮酸盐第一团剂和对应的成像之后，向身体内施予特殊药剂或酶，通过适当的注射或导管以非常局部的系统方式施予。已知这种酶或药剂在非常特定的肿瘤细胞中妨碍特定代谢途径。在长到第一团剂足以达到细胞但短到足以避免潜在的酶冲出的时间之后，施加丙酮酸盐的第二团剂704，继之以对应的13C成像800。基于每次提供团剂之后通过数据采集800采集的相应MR图像的分析，能够精确地识别肿瘤的阶段。如图10中进一步示出的，可以通过运行相应计算机程序的对应计算机1000监督利用DNP设备116的整个样本生成过程、超极化材料的量和向对象1004 (例如患者)施予的相应时间，包括对生理机能的选通和触发。所述计算机1000可以控制MRI系统1002以及DNP设备100。如上所述，DNP设备可以优选包括传输系统以及样本存储区域108，用于存储超极化样本并按需要提供样本。
权利要求
1.一种用于连续或成批提供超极化样本(114)的动态核极化设备(116)，所述超极化样本具有动态核极化的核自旋，所述设备(116)包括极化区域(106)，其用于使所述核自旋极化，获得所述超极化样本，其中，所述设备(116)还包括 -致冷器(102)，其用于冷却所述极化区域(106)中的所述样本(114)， -磁体(100)，其用于向所述极化区域(106)中的经冷却的样本提供磁场， -辐射源(112)，其用于和所述磁场的提供同时地向所述极化区域(106)提供核极化辐射，用于接收所述超极化样本， -所述磁场之内的，尤其是所述磁体(100)的均匀场区域(106)之内的样本传输系统(104)，其用于连续接收未极化的样本(114)、将所述未极化的样本传输至所述极化区域(106)以进行核自旋极化以及提供所得的超极化样本(114)。
2.根据权利要求I所述的设备(116)，其中，所述传输系统包括传送器(104)，所述传送器包括第一载体保持架(406)，用于保持适于接收所述样本(114)的样本载体(402)并传输所述样本。
3.根据权利要求2所述的设备(116)，其中，每个第一载体保持架(406)包括无源共振器，以增强在其样本位置处的所述极化辐射。
4.根据权利要求2所述的设备(116)，其中，每个样本载体(402)包括无源共振器(400)，以增强在其样本位置处的所述极化辐射。
5.根据权利要求I所述的设备(116)，还包括用于存储所述超极化样本的样本存储区域(108)，其中，所述致冷器(102)还适于冷却所述样本存储区域(108)中的所述样本，其中，所述磁体(100)还适于向所述样本存储区域(108)提供所述磁�。⑶移渲校鲅敬湎低�(104)还适于将所述超极化样本从所述极化区域(106)传输至所述样本存储区域(108)，所述样本存储区域用于存储处于极化状态的所述样本并根据需要逐个提供所得的超极化样本。
6.根据权利要求5所述的设备(116)，其中，所述样本存储区域(108)包括传送器环路(300),所述传送器环路包括用于保持所述样本载体的第二载体保持架。
7.一种用于动态核极化设备(116)的样本载体(402),所述样本载体适于接收待极化的样本(114)，其中，所述样本载体包括无源共振器(400)，以在所述样本位置处增强由所述设备(116 )用于极化所述样本的核自旋的极化辐射。
8.根据权利要求7所述的载体，其中，所述共振器(400)包括电介质，所述电介质承载金属导体，所述金属导体形成所述无源共振器。
9.根据权利要求8所述的载体，其中，所述无源共振器(400)是由所述金属导体形成的个体共振器的阵列(600、602)形成的。
10.一种通过磁共振成像采集对象(1004)的磁共振图像的方法，所述方法包括 -向所述对象施加超极化造影剂的一系列子团剂， -在每次子团剂施加之后采集所述对象的部分磁共振图像， -组合所述部分图像以获得所述对象的最终磁共振图像。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括 -确定在一次性施加所述团剂时，以期望的空间和谱分辨率采集对象的期望的磁共振图像所需的所述造影剂的团剂浓度，-选择个体子团剂的浓度，其中，所述个体子团剂的所述浓度低于所述确定的团剂浓度。
12.根据权利要求10所述的方法，还包括连续提供所述超极化造影剂的个体剂量，所述方法包括 -在动态核极化设备(116)的致冷器(102)中接收未极化的造影剂样本(114)，所述致冷器用于冷却所述设备(116)的极化区域(106)中的所述样本， -向所述极化区域(106)中的经冷却的样本提供磁�。� -和所述磁场的提供同时地向所述极化区域提供核极化辐射，用于接收超极化样本(114)， 其中，样本传输系统(104)在所述磁场之内，尤其是在所述磁体(100)的均匀场区域(106)之内用于连续接收未极化的样本、将所述未极化的样本传输至所述极化区域(106)以进行核自旋极化以及提供所得的超极化样本作为所述超极化造影剂的所述个体剂量。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述对象(1004)为有机体，其中，所述方法还包括在每次子团剂施加之后诱发所述有机体的新陈代谢状态的变化。
14.一种计算机程序产品，其包括用以执行根据前述权利要求10到13中的任一项所述的方法步骤的计算机可执行指令。
全文摘要
本发明涉及一种用于连续提供超极化样本(114)的动态核极化设备(116)，所述超极化样本具有动态核极化的核自旋，所述设备(116)包括极化区域(106)，用于使所述核自旋极化，获得所述超极化样本，其中，所述设备(116)还包括致冷器(102)，其用于冷却所述极化区域(106)中的样本(114)；磁体(100)，其用于向所述极化区域(106)中的经冷却的样本提供磁�。环湓�(112)，其用于和磁场的提供同时向所述极化区域(106)提供核极化辐射，用于接收所述超极化样本；样本传输系统(104)，其用于连续接收未极化的样本(114)、向极化区域(106)提供未极化的样本以进行核自旋极化以及提供所得的超极化样本(114)。
文档编号G01R33/62GK102782516SQ201080064915
公开日2012年11月14日 申请日期2010年12月28日 优先权日2009年12月30日
发明者B·戴维, C·洛斯勒, D·维尔茨, H·埃格斯, J·A·奥弗韦格, J·库普, P·博尔纳特, R·�？ㄌ� 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司
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