技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種動(dòng)態(tài)核極化設(shè)備、一種用于動(dòng)態(tài)核極化設(shè)備的樣本載體、一種通過(guò)磁共振成像采集對(duì)象磁共振圖像的方法以及一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。

當(dāng)前，利用磁場(chǎng)與核自旋之間的交互作用以便形成二維或三維圖像的成像MR（磁共振）方法被廣泛使用，尤其是在醫(yī)學(xué)診斷領(lǐng)域中，因?yàn)閷?duì)于軟組織成像而言，它們?cè)诤芏喾矫鎯?yōu)于其他成像方法，因?yàn)樗鼈儾恍枰码婋x輻射，并且通常不是侵入性的。

根據(jù)一般的MR方法，將待檢查患者的身體布置在強(qiáng)的均勻磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的方向同時(shí)定義測(cè)量所依據(jù)的坐標(biāo)系的軸（通常為z軸）。磁場(chǎng)根據(jù)磁場(chǎng)強(qiáng)度針對(duì)個(gè)體核自旋產(chǎn)生不同的能級(jí)，能夠通過(guò)施加具有定義頻率（所謂的拉莫爾頻率或MR頻率）的交變電磁場(chǎng)（RF場(chǎng)）來(lái)激勵(lì)個(gè)體核自旋（自旋共振）。從宏觀角度講，個(gè)體核自旋的分布產(chǎn)生總體磁化，通過(guò)施加適當(dāng)頻率的電磁脈沖（RF脈沖）能夠使總體磁化偏離平衡狀態(tài)，同時(shí)磁場(chǎng)垂直于z軸（也稱(chēng)為縱軸）延伸，使得磁化繞z軸進(jìn)行進(jìn)動(dòng)。進(jìn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)描繪出錐形表面，錐形的孔徑角被稱(chēng)為翻轉(zhuǎn)角。翻轉(zhuǎn)角的大小取決于所施加電磁脈沖的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間。對(duì)于所謂的90°脈沖，自旋從z軸偏斜到橫平面（翻轉(zhuǎn)角90°）。

在終止RF脈沖之后，磁化弛豫回到初始平衡狀態(tài)，其中，再次以第一時(shí)間常數(shù)T1（自旋點(diǎn)陣或縱向弛豫時(shí)間）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時(shí)間常數(shù)T2（自旋-自旋或橫弛豫時(shí)間）弛豫。可以利用接收RF線圈探測(cè)磁化的變化，在MR裝置的檢查體積之內(nèi)布置并取向所述接收RF線圈，從而在垂直于z軸的方向上測(cè)量磁化的變化。例如，在施加90°脈沖之后，橫向磁化的衰減伴隨著（由局部磁場(chǎng)不均勻性誘發(fā)的）核自旋從具有相同相位的有序狀態(tài)到所有相角均勻分布的狀態(tài)（失相）的過(guò)渡。可以利用重新聚焦脈沖（例如180°脈沖）補(bǔ)償失相。這樣在接收線圈中產(chǎn)生回波信號(hào)（自旋回波）。

為了在身體中實(shí)現(xiàn)空間分辨率，在均勻磁場(chǎng)上疊加沿三個(gè)主軸延伸的線性磁場(chǎng)梯度，導(dǎo)致自旋共振頻率的線性空間相關(guān)性。那么在接收線圈中拾取的信號(hào)包含可能與身體中的不同位置相關(guān)聯(lián)的不同頻率分量。經(jīng)由接收線圈獲得的信號(hào)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于空間頻率域，并且被稱(chēng)為k空間數(shù)據(jù)。k空間數(shù)據(jù)通常包括利用不同相位編碼采集的多條線。通過(guò)收集若干樣本對(duì)每條線進(jìn)行數(shù)字化。利用傅里葉變換將一組k空間數(shù)據(jù)變換成MR圖像。

常規(guī)磁共振成像以及還有核磁共振譜分析法由于被研究材料中包括的核自旋極化低，常常靈敏度不足。因此，常常不使用例如¹³C和¹⁵N?MRI，因?yàn)檫@些同位素的自然發(fā)生率低，并且因此靈敏度低。MRI中的超極化提供了一種技術(shù)，其克服了期望核自旋靈敏度低的問(wèn)題，能夠利用穩(wěn)定同位素前體進(jìn)行生物標(biāo)志物的實(shí)時(shí)新陳代謝分布分析和檢測(cè)并進(jìn)行定量活體內(nèi)成像。

利用超極化過(guò)程，如DNP（動(dòng)態(tài)核極化）、PHIP（異構(gòu)氫誘發(fā)的極化）等可以將例如¹³C原子核的極化程度提高到接近一（unity）。這顯著改善了這些核素的圖像中的信噪比（SNR）。

尤其是在活體內(nèi)對(duì)超極化化合物進(jìn)行成像時(shí)，時(shí)間是非常關(guān)鍵的因素，因?yàn)橐坏┗衔锇l(fā)熱，超極化通常會(huì)迅速消失，從相應(yīng)的極化器傳遞到待成像和施予的對(duì)象。利用例如DNP產(chǎn)生超極化凝固樣本的過(guò)程更加耗時(shí)，并且每次極化運(yùn)轉(zhuǎn)僅產(chǎn)生少量的能使用的試劑。與例如超極化¹³C試劑在室溫下60秒的短T1時(shí)間相比，必須要事先用微波或光長(zhǎng)時(shí)間輻照試劑，通常輻照大約為數(shù)十分鐘。

背景技術(shù)

US?2009/0051361A1確實(shí)公開(kāi)了一種用于在DNP設(shè)備中使用的冷卻劑子組件。在工作中，將樣本放入相應(yīng)的樣本保持架中，將其冷卻到非常低的溫度并隨后用微波照射，以實(shí)現(xiàn)更高的極化。之后，樣本被熔化并從裝置推送到NMR工作區(qū)中，在此能夠執(zhí)行NMR過(guò)程。

然而，這僅允許一次提供一個(gè)超極化樣本，因此應(yīng)用超極化樣本的MR測(cè)量要花大量時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容

從上文容易認(rèn)識(shí)到，需要一種經(jīng)改進(jìn)的動(dòng)態(tài)核極化設(shè)備。因此本發(fā)明的目的是能夠以快速并且可靠的方式利用超極化造影劑實(shí)現(xiàn)MR成像，以便在短時(shí)間內(nèi)以高質(zhì)量獲得MR數(shù)據(jù)。