专利名称：应用顺磁性水溶材料来降低冷却剂的弛豫时间及相应方法
技术领域：
本发明涉及一种应用顺磁性水溶材料、尤其是一种磁共振造影剂来降低磁共振测量装置中冷却剂的磁共振弛豫时间以及一种相应的降低冷却剂弛豫时间的方法，以便减少在基于磁特性进行测量时的干扰。
背景技术：
在医疗诊断中越来越多地采用以外部能量场与人体相互作用为基础的成像方法。这种方法是磁共振断层造影法(MRT)，也称为核自旋断层造影法。这种方法允许通过不同的检查方法制备一精确的关于所述病人的个人解剖结构以及可能的反常或异常的图象。这样的可视化制作不仅可供进行精确的诊断，而且基于其精确度也可用于对手术进行模拟和计划。
在所述磁共振断层造影法(MRT)中，借助于对高强度基本磁场中的待检查组织实施核自旋高频激励来获取所述原始图象数据。该高频脉冲使自旋的原子核从其平衡位置出发平行于所述基本磁场偏转。然后自旋的原子核围绕所述基本磁场的方向旋动。由此产生的磁共振信号被高频天线接收。在此，通过相应选择共振频率，主要激励那些以大的自然频率存在于人体内的氢原子核。所述核自旋然后逐渐衰减回到其平行于所述基本磁场的初始位置，此时所接收的磁共振信号又相应减小。所述弛豫时间(在本说明书中称为磁共振弛豫时间)另外取决于材料。在此区分所述横向磁化(垂直于所述基本磁场)的T2-弛豫时间和所述纵向磁化(与所述横向磁化相垂直)的T1-弛豫时间。然后，从这些原始图象数据可制得病人待检查身体部段的横断面图象。不同的拍摄方法自从被引入以来已经经历了很快的技术发展。图象质量可显著地得以改善，拍摄时间则显著减少。在此基础上，具有非常高的细节精度的精确诊断投影图象支持对不同的单个器官(如肺、肝、胃等)或各身体部位(如胸腔、头或各四肢)进行检查。另外，甚至已经可用上述技术来部分替代在心脏区域内进行的导管检查。
在磁共振断层造影仪中通常采用一些被水冷却的部件。借助冷却水例如将因梯度线圈和高频发射线圈中的高电流所形成的热量排走。不利的是，测量用高频脉冲也会激励存在于所述磁共振测量装置中的冷却水的水分子。这些水分子也会与之相应地同样发射出用于成像的共振信号。在此特别麻烦的是，冷却水在磁共振期间(亦即在发射出一高频脉冲序列直至读出磁共振信号期间)始终在流动。这可能会导致在获得的图象中有明显的赝像。
为了尽可能避免冷却水对所述图象成像形成干扰影响，迄今一直采用一些可用来将测量腔室中导引水的部件屏蔽起来的屏蔽装置。
但对于较小的不是固定安装在磁共振测量装置内的移动部件(例如设想用于对各身体部分如四肢或头部进行测量的躯干线圈或头部线圈)来说，这样一种屏蔽常常显得很困难，尤其是当所述设备必须与待检测的身体部段匹配并因此必须具有一定的灵活性时更是如此。
发明内容
从上述现有技术出发，本发明要解决的技术问题在于，按照另一种方式来减小所述冷却剂在核磁共振测量中形成的干扰影响。
上述技术问题通过应用一种顺磁性水溶材料来降低磁共振测量装置中冷却剂的磁共振弛豫时间来加以解决。因此，上述技术问题可通过一种用于降低冷却剂的磁共振弛豫时间的方法来解决，为此，向所述冷却剂中添加一种顺磁性水溶材料。
按照本发明的应用以及本发明的方法，向所述冷却剂中添加一种顺磁性水溶材料，该顺磁性水溶材料可将冷却剂的磁共振弛豫时间(亦即T2-弛豫时间和/或T1-弛豫时间)降低。这会导致，对所述冷却剂核自旋的激励(至少大部分)已在低于通常在测量时所形成的回波时间段内就衰减了。在此，所发射出的激励脉冲中心和所期望的回波信号之间的间距称为回波时间。所形成的回波时间在此还取决于测量的类型(亦即所计划的实验)。通常的回波时间最小为1至2毫秒，最大为200毫秒。
当冷却剂核自旋的磁共振信号的强度已在回波时间之前衰减了，则意味着，由所述冷却剂发出的共振信号不再能够用于成像。这样，由所述磁共振测量装置的各个部件中所含有的冷却剂形成的干扰就被抑制，并有可能使得将所述冷却循环回路与测量腔室高频屏蔽的隔开措施甚至完全变得多余。也就是说，本发明与常见的方法相反，根本就不阻止对所述冷却剂核自旋的激励作用，而是注意使由该激励引起的信号不再被测量记录到。
作为所述顺磁性水溶材料可优选采用一种磁共振造影剂，它通常在磁共振检查前给病人服用，以便缩短例如血液的T1-和/或T2-弛豫时间。业已令人惊奇地发现，在磁共振测量时通过向冷却剂添加这样一种造影剂可显著降低冷却剂对成像的干扰影响。
所述冷却剂在此如通常那样优选采用水。水具有如下优点具有高的热容量，另外又廉价。
本发明优选应用在用于冷却磁共振测量装置的梯度线圈和高频线圈的冷却剂上，因为这些部件的冷却管道特别靠近测量腔室。但本发明基本上也可应用在磁共振测量装置的所有其它部件中的冷却剂上。这些其它部件例如是被冷却的梯度放大器、高频放大器、空调柜、用于冷却超导磁铁的氦压缩机、诸如TAS-C(发射天线的选择-控制器Transmitter AntennaSelector-Controller)形式的高频无功负载、高频电源部分或高频发射天线。
优选所述顺磁性水溶材料从钆化合物和锰化合物中选择。这些化合物已证明可作为供病人服用的磁共振造影剂。所述顺磁性水溶材料特别优选一种钆络合物，尤其是一种钆-DTPA(即二亚乙基三胺五乙酸)络合物。在此，该钆-DTPA络合物是最优选的，因为这种络合物特别有效并且另外可廉价地合成。这种络合物另外可与N-甲基葡糖胺相络合。
优选所述顺磁性水溶材料添加到溶液中所形成的(例如钆的)浓度为大约0.1摩尔/升至0.25摩尔/升。
在降低所述冷却剂的弛豫时间方面，优选尤其降低所述冷却剂的T2-弛豫时间，因为该弛豫时间对所要测量的共振信号的强度的影响明显大于所述冷却剂的T1-弛豫时间。但是，除此之外降低所述冷却剂的T1-弛豫时间也是所期望的。
按照本发明是通过添加所述顺磁性水溶材料到所述冷却剂中来降低其T2-弛豫时间的。
所述冷却剂的T2-弛豫时间在此优选下降到大约5毫秒以下，最好约1毫秒以下。在这种情况下，该T2-弛豫时间低于通常在磁共振测量时形成的回波时间。
下面借助附图所示实施方式对本发明予以详细说明图1是一个磁共振断层造影仪头部线圈的纵断面图；图2是图1所示头部线圈的横断面图；图3是表示不同冷却剂的T2-弛豫时间的图解示图。
具体实施例方式
一个传统的就象当今通常用于对头部进行磁共振断层造影测量的头部线圈1具有一个圆柱形的、环绕一测量腔室3的环形体。一病人的头部在检查时置于该腔室3中。在该环形体内设有各种用于形成一磁场梯度的梯度线圈6。在测量时，在所述环形体的内侧有一个用作发射激励脉冲和/或接收共振信号的天线的高频线圈7。
在梯度线圈6的内部设有一些在头部线圈1运行时始终有冷却水流过的冷却水管5。借助冷却水将基于梯度线圈6中高电流所产生的热量排走，以避免线圈1过热。如图1和2所示，所述冷却水管5紧邻测量腔室3及高频线圈7。
为了减小或尽可能完全避免冷却水对测量带来的影响，在所述环形体的内侧衬上一层导电的、优选为金属的屏蔽层，该屏蔽层将测量腔室3、从而将高频线圈7与冷却管5隔离开来。但是该屏蔽在一个设置在所述头部线圈1一端侧的、设计成线圈1内部斜凹缺处的部位2(即病人的颈部在测量时所处位置)出现了问题。。在这一区域内，由于其是倾斜的，采用传统的高频屏蔽手段就不能或只能非常费劲地将冷却水循环回路与测量腔室3屏蔽隔开。
因此，按照本发明，将一种顺磁性水溶材料，例如一种磁共振造影剂添加到冷却水中，以便尤其降低冷却水的T2-弛豫时间。
一种特别优选的应用在本发明中的材料业已能按照如下方法来制造。该材料以相似的方式也可作为造影剂来使用。
氧化钆(Gd2O3)，二亚乙基三胺五乙酸(DTPA，其结构分子式为HOOC-CH2-N[C2H4-N(CH2-COOH)2]2)和D(-)-N-甲基葡糖胺在简单的条件下反应生成一种氧化钆-二亚乙基三胺五乙酸-D(-)-N-甲基葡糖胺络合物。这种物质有良好的溶水性和磁性活性，从而对于核磁共振的应用来说是一种令人感兴趣的物质。
为了实现合成，业已知道通过将化学计量后的一定量的氧化钆，二亚乙基三胺五乙酸和D(-)-N-甲基葡糖胺在一含水悬浮物中搅拌和加温来使它们反应。当该反应溶液显示清亮或略有浑浊(约24小时后)时，就表明反应已结束。通过过滤，人们可得到一种稳定清澈的钆络合物溶液。
所述反应按照下列反应式来进行
其中M[Gd2O3]＝363克/摩尔，M[DTPA]＝393克/摩尔，M[D(-)-N-甲基葡糖胺]＝195.22克/摩尔，并且M[GdDTPA]＝547克/摩尔。
这样制造的钆络合物业已用于测量弛豫的有效性。其中的钆浓度大约为0.22摩尔/升。
已经在一个磁场强度为3个特斯拉的3磁子3T-整体-设备中检查了各种溶剂的弛豫有效性。为此在上述钆络合物溶液的浓度为17.4克/升(相当于0.22摩尔/升)时测量了水的T2-弛豫时间。作为另一种选择，也测量了含有4克/升浓度的氯化锰、11克/升浓度的葡糖酸锰以及8克/升浓度的乳酸锰的冷却水混合物的T2-弛豫时间。
这些测量结果在图3中示出。在那里，所测得的信号相对于所形成的回波时间TE(单位为毫秒ms)示出。图3清楚地示出，所有溶剂的T2-弛豫时间，与正常的没有添加本发明材料的正常冷却水(测量假想液体Phantomliquid)相比都显著降低。正常的冷却水具有大约为300毫秒或更高的T2-弛豫时间，而按照本发明添加各种材料后的冷却水的T2-弛豫时间在几个毫秒范围内。在钆作为溶解在水中的络合物的浓度为35克/升时，甚至所述T2-弛豫时间和T1-弛豫时间根本不再能由测量技术来加以证明。
在此需要考虑到的是，在上述比较测量时，水是被直接定位在测量腔室中(在仿真人体模型Phantomen中)。但是，冷却水其实位于原来的测量腔室之外，亦即在一个高频激励脉冲被显著降低且所述基本磁场不再具有所需均匀性的区域内。而上述两种情况都会使所述T2-弛豫时间再一次降低。因此，总体上可以认为，由于T2-弛豫时间减�。痉⒚鞯睦淙醇粱旌衔锟赡懿辉俣运龀上袷莸幕袢〔扇庞跋�。
此外，通过持续试验已进一步表明，一种带有所谓的钆络合物溶液的冷却水混合物可有利地对于冷却水管不具有影响，也就是说，所述钆络合物溶液根本就没有腐蚀效应，因此例如也不会导致冷却水晶核化(Verkeimung)。
权利要求
1.应用一种顺磁性水溶材料来降低磁共振测量装置中冷却剂的磁共振弛豫时间。
2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述顺磁性水溶材料是一种磁共振造影剂。
3.如权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述冷却剂是水。
4.如权利要求1至3中任一项所述的应用，其特征在于，所述顺磁性水溶材料从钆化合物和锰化合物中选择。
5.如权利要求4所述的应用，其特征在于，所述顺磁性水溶材料是一种钆络合物，尤其是一种钆-DTPA络合物。
6.如权利要求1至5中任一项所述的应用，其特征在于，添加所述顺磁性水溶材料到冷却剂中所形成的浓度为大约0.1摩尔/升至0.25摩尔/升。
7.如权利要求1至6中任一项所述的应用，其特征在于，通过添加所述顺磁性水溶材料使所述冷却剂的T2-弛豫时间下降。
8.如权利要求7所述的应用，其特征在于，所述冷却剂的T2-弛豫时间下降到大约5毫秒以下，优选约1毫秒以下。
9.一种用于降低一种冷却剂的磁共振弛豫时间的方法，其特征在于，向所述冷却剂中添加一种顺磁性水溶材料。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述顺磁性水溶材料是一种磁共振造影剂。
全文摘要
本发明涉及应用一种顺磁性水溶材料、尤其是一种磁共振造影剂来降低磁共振设备中冷却剂的磁共振弛豫时间。此外，本发明还涉及一种相应的降低冷却剂磁共振弛豫时间的方法。
文档编号G01R33/385GK1627093SQ200410098370
公开日2005年6月15日 申请日期2004年12月8日 优先权日2003年12月8日
发明者诺伯特·格莱赛, 乌尔里克·那瑞特尔 申请人:西门子公司
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