专利名称：具备dnp过极化装置的核磁共振成像装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及具备DNP过极化装置的核磁共振成像装置(下称MRI装置)。
背景技术：
在MRI装置中，对构成被置于静磁场内的被检测体组织的原子的原子核，通过施加其共振频率的高频磁场，进行激发，然后计测由此所产生的NMR信号而作成图像。以往，通过增强静磁场磁铁的强度来谋求NMR信号的S/N的提高。
与此相对，近年来，提出了一种解决方案(例如专利文献1、专利文献2、非专利文献1的等)，即在生物体外采用极化过的物质增强核自旋的极化(叫做过极化)来提高NMR信号的S/N。有好几种实现过极化的方法，例如，在专利文献2或非专利文献1所记载的动态核极化(DNP)方法中，在试样中加入自由基，在将其保持在极低的温度的状态下放在磁铁的核心内。在其固体状态下照射微波，从而通过交叉极化电子自旋极化转移为13C等的核自旋，来生成过极化了的造影剂(13C造影剂)。
将由过极化生成的这种造影剂，从固体状态变换成液体状态之后，注入到MRI被检测体内，进行成像，这样，就可以得到极高的S/N的NMR信号。利用了DNP极化的MRI，无需在例如血管造影或局部灌注成像中的扣除就能够得到对诊断有效的高质量图像。
在非专利文献1中公开了用来进行DNP过极化的装置，这种装置设置有保持放入了试样的容器的试样保持器、用来将试样冷却并将其保持在固体状态下的冷却单元、极化用的磁铁装置和包含有用来对试样照射微波的微波源和波导管等微波单元等。
可是，在使用由DNP极化所生成的造影剂在MRI装置中成像时，在把DNP极化装置设置在MRI装置外的情况下，溶解了所生成的试样后到注入被检验体为止所经过的时间会使试样的缓和时间明显地加快，因此，在不损害MRI装置的特性的范围内，DNP极化装置最好尽量置于被检验体近旁。
一般，在利用体外极化物质的MRI装置中，例如在专利文献1中，提出了这样的方案，即在将磁铁上下配置的开放式MRI装置内，把极化用的磁铁装配在联结上下磁铁的支柱中。但是，把两种磁铁设置在MRI装置内，为了使静磁场空间均匀，设计就很复杂，磁铁的制作很困难。在专利文献2中虽然记载了可以把一个磁铁用于极化和MR成像的用途，但是并未记载具体的结构。
专利文献1特开平9-173317号公报专利文献2特表2002-501006号公报非专利文献1“Increase in signal-to-ratio of＞10,000 times inliquid-state NMR”，Jan H.Ardenkjaer-Larsen et al，PNAS vol.100，no.18，10158-10163，200
发明内容因此，本发明的目的在于提供一种MRI装置，该MRI装置可以把MRI装置具备的静磁场磁铁用作极化用磁铁，而无需改变现有的MRI装置的结构，就能够在装置内进行DNP极化。
解决上述课题的本发明的MRI装置，设置有在安置被检验体的空间内产生静磁场的静磁场发生单元、在所述空间中产生倾斜磁场的倾斜磁场发生单元、对所述被检验体施加高频磁场的发射单元、检测从所述被检验体产生的磁共振信号的接收单元、用所述磁共振信号再构成所述被检验体的图像的信号处理单元以及对注入所述被检验体的物质进行过极化处理的过极化单元；过极化单元，具备设置试样的试样管、冷却固化所述试样管内的试样的冷却单元、对所述试样施加磁场的磁场施加单元以及对所述试样照射微波的微波照射单元；所述磁场施加单元是所述静磁场发生单元。
本发明的MRI装置，具备将微波照射单元、试样管和冷却单元作成一体设置在静磁场发生单元产生的静磁场空间内的单元。
过极化单元的、至少被载置在静磁场空间内的零部件用非磁性材料制成。
另外，本发明的MRI装置，恰好还具有从过极化单元中取出并挟持试样管的单元。
另外，在MRI装置中，过极化单元还可以具备多个试样管，冷却单元，可以包含由高导热材料构成的试样管支持部件以及在支持部件内部和/或外周形成的、使由氦气供给源供给的氦气循环的气体流路。
图1是本发明的第一实施方式的MRI装置的外观图；图2是图1的MRI装置的构成图；图3是第一实施方式的MRI装置的DNP极化装置的示图；图4是第一实施方式的MRI装置的使用状态图；图5是第一实施方式的MRI装置的使用状态图；图6是第一实施方式的MRI装置的DNP极化装置的变更示例图；图7是本发明的第二实施方式的MRI装置的示图；图8是DNP极化装置的其他实施方式的示图；图9是DNP极化装置的另外的其他实施方式的示图。
符号说明101、201、202…磁铁、102…倾斜磁场线圈、103…被检验体、106…接收线圈、107…照射线圈、203…承重座、204…台座、205…支柱、207…夹具、209…容纳室、300…DNP过极化装置、301…试样管、302…微波照射装置、303…金属管、304a～304c…冷却器、305…RF照射线圈、307…加热单元、310…真空泵、320…试样管保持单元具体实施方式
以下参照附图来说明本发明的MRI装置的实施方式。
图1是本发明的第一实施方式的MRI装置的外观图。该MRI装置是开放安置被检验体的空间(静磁场空间)的开放式MRI装置，隔着静磁场空间上下配置着一对磁铁201、202。上侧磁铁201用支柱205支持，并与下侧磁铁202一起容纳在承重座203内。在磁铁201、202是超导磁铁的情况下，低温恒温箱也容纳在承重座内。在下侧的承重座上设置有让被检验体躺在上面插入到静磁场空间的床206。另外，本发明的MRI装置还设置有在静磁场空间内可动式的DNP过极化装置300，后面将描述DNP过极化装置300。
图2是MRI装置的整体构成略图，设置有静磁场发生磁铁101、对该空间提供倾斜磁场的倾斜磁场线圈102；用来对被检验体103施加高频磁场的照射线圈107；接收从被检验体103产生的NMR信号的接收线圈106；驱动磁铁101、倾斜磁场线圈102、照射线圈107的驱动系统和处理来自接收线圈106的信号的信号处理系统。通常，磁铁101和倾斜磁场线圈102，被容纳在承重座203内。另外，图2中，为说明简单起见，仅仅分别表示出一个磁铁101和倾斜磁场线圈102，但是，在如图1所示的开放式MRI装置中，隔着静磁场空间上下分别配置有一组磁铁101和倾斜磁场线圈102。
倾斜磁场线圈102，由相互正交的3轴倾斜磁场线圈构成，3轴倾斜磁场线圈分别被连接到倾斜磁场电源105上。依据来自顺序控制器104的指令驱动倾斜磁场电源105，这样就能够给静磁场空间提供所希望的方向的倾斜磁场。经RF脉冲发生器116和RF功率放大器115连接照射线圈107。按照来自顺序控制器104的指令由RF功率放大器115放大RF脉冲发生器116的输出，并加到照射线圈107上，这样来照射RF脉冲。
将接收线圈106连接到由A/D变换器、正交相位检波器构成的接收器108上，从被检验体103产生而由接收线圈106接收到的NMR信号，由接收器108取样、检波，并被送到计算机109。NMR信号由计算机109进行取样处理之后，送去进行图像再构成等处理。计算机109的处理结果(例如图像)被显示在显示器110上，同时根据需要存储在存储装置111内。
DNP过极化装置300，如图3所示，设置有装注入被检验体103内的物质(例如造影剂)的试样管301；用来对试样照射微波的微波照射装置302和密闭微波的金属管(包含波导管)303；用来将试样保持在极低温度下的冷却单元304(304a、304b、304c)以及用于加热DNP极化后的试样的加热单元307。
把例如用来注入被检验体的13C造影剂作为试样装入试样管301；把用来在与13C之间产生交叉极化的硝基氧化物等自由基混合到试样中。微波照射装置302，经波导管与金属管303连接起来，可以将例如最大输出为100mW的微波照射试样管301内的试样。
另外，在试样管301的外侧设置用来对从H(氢)到C(碳)交叉极化的RF照射线圈305，RF照射线圈305采用两个照射系统，即照射用来锁定1H自旋系的高频磁场的线圈的照射系统、和在锁定了1H自旋系的状态下用来使13C自旋系与1H自旋系同步的高频磁场H1C(满足γHH1H＝γCH1C的高频磁场)的线圈的照射系统，作为这样的RF照射线圈305，例如可以用马鞍形线圈。
冷却单元，按从内侧开始的顺序由液体氦槽304a、真空槽304b、液体氮槽304c构成，将试样管301内的试样冷却到数K°(开氏温度)的极低温。真空槽304b是用来阻断热传导的，被连接到外部的真空泵310上，并保持适当的真空度。在液体氦槽304a的内侧，虽然没有图示，但是设置有用氟树脂等制成的、用来支承试样管301的支座。
加热单元307，是用来将由冷却单元冷却而为固态试样，加热到可注入被检验体的状态的，设置有贮存作为水和生理食盐水等生理上容许的液体的常温或加过温的液体的液罐及用来将该液体供给试样管301的管315等。
构成这些DNP过极化装置300的部件中、处于静磁场空间内或静磁场近旁的空间(5高斯线)内的部件，具体地说，试样管301、微波照射装置302、金属管303和冷却单元304a～304c，都由非磁性材料制成。作为非磁性材料，具体地说，例如有铍青铜、不锈钢、钛、铝、陶瓷、塑料等。在加热单元307也被置于5高斯线内的情况下，也用非磁性材料制成。
这种构成的DNP过极化装置300，将由上述的非磁性材料构成的部件作成一体化的结构作成为可动式结构，并被设置在静磁场空间内。在图1所示的实施方式中，在承重座的下侧设置有用非磁性材料制成的可动式台座204，DNP过极化装置300被载置在该台座204的上面。恰好在该台座204的下面设置有车轮，能够把DNP过极化装置300移动到任意位置，DNP过极化装置300本身也可以自带车轮，自带车轮可以容易地把DNP过极化装置300与台座204分离开。
在上部承重座上，理想的是，如图4所示，设置有用来从DNP过极化装置300上取出过极化后的试样管301的夹具207，夹具207，只要是具有在前端开闭自如的夹持部和能使夹持部沿至少一个方向(例如上下方向)伸缩的机构就可以，可以采用通用操纵器所用的机构。最好夹具207也用非磁性材料制成。而且，夹具207，可以经连杆或臂安装在承重座上，可以根据需要置入静磁场空间内或退避到静磁场空间之外的位置上。
说明这种构成的带DNP极化单元的MRI装置的动作。
首先，把DNP过极化装置300载于设置在承重座上的台座204上，根据需要移动载有DNP过极化装置300的台座204，在静磁场空间内设置于规定的地方，然后把台座204取出来。由于DNP极化用的静磁场，不要求成像所要求的那种高的静磁场均匀度，所以可以设置于稍微离开成像区域的中心的位置上。这样，即使放置了DNP过极化装置300的情况下，也不会妨碍在成像时被检验者进入的空间，可以进行造影剂的注入等作业。
另一方面，将均匀混合了构成自由基的规定的化合物的试样(13C造影剂)装入试样管301，把该试样管301插入冷却单元304a～304c内的试样保持器内，在确保保持器与金属管连接的状态下密闭冷却单元。在冷却单元将试样冷却到极低温的状态下，由微波照射装置302经金属管303对试样照射微波。通过对置于强磁场(这里是静磁场磁铁201、202生成的磁场)和极低温中的试样照射微波来进行DNP极化，通过对冷却后变为固体的试样的电子自旋进行DNP极化来把1H过极化。在这种状态下，用RF照射线圈305照射高频磁场，在锁定1H自旋系的状态下照射满足γHH1H＝γCH1C的高频磁场。通过13C-1H间双偶极子相互作用就能进行两自旋间的能量交换，通过交叉极化就把极化从1H转移到13C。
停止微波照射之后，解除冷却单元的密封，把夹具207移动到冷却单元的上部，同时进行操作，从保持器内把试样管301取出来。或者，也可以移动安置冷却单元的台座204，将试样保持器定位在夹具207的正下方。如果用夹具207把试样管301从保持器内取了出来，就把加热单元307内的液体注入到试样管301内，把固体试样加热成可以注入被检验体内的状态(液体)。此时，如图5所示，被夹具207夹住的试样管301以外的DNP过极化装置300，根据需要可移动到静磁场空间之外或离开摄像空间的地方。与加热固体试样的作业同时进行被检验者的摄像准备，把被检验者置入承重座内的成像空间中，用导管400等给被检验者注入造影剂。将加热单元307或夹具207从静磁场空间内退避出来，开始MRI成像，典型的成像是血管成像或灌注成像。
这样，按照本实施方式，可以在MRI装置的静磁场空间内进行DNP极化，而且能够把所生成的造影剂立刻用来成像，所以能够得到大大减轻了由于造影剂的缓解时间的经过引起的信号值的下降的良好的MR图像。
在本实施方式中，说明了用来从冷却单元中取出试样管301的夹具207被设置在MRI装置的承重座内的情况，但是也可以与MRI装置分开另外准备机械手等夹具207，用机械手把试样管301取出来，或进行加热单元307的加热。
图3中，例示出把微波照射装置302设置在金属管(波导管)303的上部的DNP过极化装置300，微波照射装置302的设置位置，可以根据MRI装置的构造例如上下磁铁间的距离来适当地进行变更。例如，如图6所示，也可以把微波照射装置302与冷却单元304并排设置。
下面说明本发明的第二实施方式，图7是本发明的第二实施方式的MRI装置的外观图。该实施方式中，内部构成与图2所示的第一实施方式一样，所以省略其说明。
在本实施方式中，其特征在于，在连接上部磁铁201与下部磁铁202的支柱205的空间内形成了容纳DNP过极化装置300的容纳室209。作为MRI装置的静磁场产生磁铁在使用超导磁铁的情况下，在支柱205上连通有连接上部磁铁201的低温恒温箱和下部磁铁202的低温恒温箱的连接管(包含热屏蔽板)，可以利用连接管以外的空间来设置容纳室209。
DNP过极化装置300的构成与图3所示的第一实施方式相同，构成DNP过极化装置300的部件中的试样管301、微波照射装置302、金属管303和冷却单元304a～304c(包含试样保持器)都由非磁性材料制成，做成一体容纳在容纳室209内。冷却单元的真空槽304b被连接到置于外部的真空泵310上，被保持在规定的真空度。
在本实施方式中，也可以把DNP过极化装置300固定在容纳室209内，恰好，能够根据需要从容纳室209内取出来进行操作。在这种情况下，与第一实施方式一样，可以使用台座204。
按照本实施方式，可以利用由上下磁铁在支柱内形成的静磁场进行DNP极化。而且可以把承重座内的空间充分用于成像。
以上，说明了本发明的带有DNP极化单元的MRI装置的各实施方式，但是为了把DNP极化单元装配在MRI装置内，并不限定于上述的实施方式，可以对其施以各种各样的改进。
图8示出了这种改进的一种实施方式。图8所示的实施方式，其特征在于，在用来封闭微波对试样进行照射的金属管303内，设置多个试样管保持器，可以一次对容纳在多个试样管301内的试样进行DNP极化。用来进行交叉极化的RF照射线圈305，设置成包围这些试样管301。
一般，由DNP极化生成的造影剂等物质，在做成液体的情况下，以短的缓解时间进行缓解。作为DNP极化装置设置多个试样管，所以可以连续地进行用13C造影剂的成像，这就可以弥补短的缓解时间，而也能进行宽范围的成像。
图9示出了另一种改进的实施方式。图9所示的实施方式，其特征在于，作为冷却单元不使用液体氦而是使用低温氦气那样的气体状的冷媒。因此，在本实施方式中，用高热传导率的材料、例如铝等来制成形成了用来支持试样管301的1至多个洞穴的试样管保持器320。在试样管保持器320中，在围绕试样管保持器320的位置上，内装或容纳有用来进行交叉极化的RF照射线圈305在。金属管303，被设置成覆盖该试样管保持器320。在该试样管保持器320的内部和/或外周形成氦气流路308，使氦气循环。特别是在支持试样管301的洞穴的近旁设置冷媒流路，这样就可以有效地冷却试样管301内的试样，从而可以有效地进行DNP极化。
按照本实施方式，由于不使用液体氦，所以可以使装置小型化，能够使对装置的设置或对支柱的组装更加容易。
权利要求
1.一种核磁共振成像装置，其特征在于设置有在安置被检验体的空间内产生静磁场的静磁场发生单元；在所述空间中产生倾斜磁场的倾斜磁场发生单元；对所述被检验体施加高频磁场的发射单元；检测从所述被检验体产生的磁共振信号的接收单元；用所述磁共振信号再构成所述被检验体的图像的信号处理单元和对注入所述被检验体的物质进行过极化处理的过极化单元；所述过极化单元，具备用来装入试样的试样管；冷却固化所述试样管内的试样的冷却单元；对所述试样施加磁场的磁场施加单元；和对所述试样照射微波的微波照射单元；所述磁场施加单元是所述静磁场发生单元。
2.如权利要求1所述的核磁共振成像装置，其特征在于具备将所述微波照射单元、试样管、所述冷却单元作为一体设置在所述静磁场发生单元产生的静磁场空间内的单元。
3.如权利要求1或2所述的核磁共振成像装置，其特征在于所述过极化单元的、至少载置在静磁场空间内的部件，用非磁性材料制成。
4.如权利要求1至3任一项所述的核磁共振成像装置，其特征在于具有从所述过极化单元中取出并挟持所述试样管的单元。
5.如权利要求1至4任一项所述的核磁共振成像装置，其特征在于所述过极化单元，具备多个试样管。
6.如权利要求1至5任一项所述的核磁共振成像装置，其特征在于所述冷却单元，包含由高导热材料构成的试样管支撑部件；和在所述支撑部件内部和/或外周形成的、使氦气供给源供给的氦气循环的气体流路。
全文摘要
提供一种MRI装置，其可以把MRI装置具备的静磁场磁铁用作极化用磁铁，无需改变现有的MRI装置的结构，就能够在装置内进行DNP极化。DNP极化单元被设置在MRI装置内，该极化单元具备装试样用的试样管301；冷却固化试样管内的试样的冷却单元304a～304c；对试样照射微波的微波照射单元302和金属管303。至少被设置在MRI装置的成像空间近旁(5高斯线)的部件，要由非磁性材料构成，作为为进行极化而将磁场赋予试样的磁场施加单元，使用MRI装置的静磁场产生磁铁。由DNP极化所生成的造影剂，可以立刻注入患者进行成像，从而可以得到高S/N的图像。
文档编号A61B5/055GK1899217SQ20061000834
公开日2007年1月24日 申请日期2006年2月17日 优先权日2005年7月20日
发明者长田亚希子, 山本由香里, 谷口阳 申请人:株式会社日立制作所