CN202920745U - 用于执行超极化气体成像的装置和方法 - Google Patents

用于执行超极化气体成像的装置和方法 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种用于对动物内的未极化气体进行超极化的***。该***包括用于对未极化气体进行超极化的超级极化装置，其中，在所分析的动物内在原地提供未极化气体的超极化。

Description

用于执行超极化气体成像的装置和方法
技术领域
本发明一般涉及一种用于执行超极化气体成像的设备。此外，本发明的设备提供了一种用于在原地提供超极化气体的装置。 
背景技术
核磁共振成像（MRI）是用于临床和基础科学成像应用两者的重要模态。MRI近来的显著进步是引入“超极化的”惰性气体氦-3（3He）和氙-129（129Xe）作为新的磁共振造影剂。 
使用超极化惰性气体可以实现接近100%的核极化水平，并且与在热平衡时通常实现的极化（最多大约为10-4）相比，该极化的显著增加已为许多新的MRI应用提供了机会。 
例如，在吸入超极化3He气体之后已表明了肺空腔的高分辨率MR图像，并且研究提示3He肺部成像显示出对于将健康的肺与具有病理（诸如慢性阻塞性肺病、哮喘和囊肿性纤维化）的肺区分开的希望。因此，有益的是提供一种执行超极化气体成像同时在原地产生超极化气体的设备和方法。 
实用新型内容
因此，本发明的一个目的是提供一种用于对动物内的未极化气体进行超极化的***，该***包括用于对未极化气体进行超极化的超级极化装置，其中，在动物内原地提供未极化气体的超极化。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，超级极化装置选自激光、超声、RF、微波、施加热或其任意组合。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，气体选自氦或氙。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，从以下组选择动物，所述组包括：哺乳动物、人类、早产儿、爬行动物、海洋动物、生物标本、 生物器官、小鼠、大鼠、啮齿动物、鸟类、爬虫类、两栖动物、活体生物组织或器官或者离体生物组织或器官。 
本发明的另一目的是提供一种用于对限定于体积内的未极化气体进行超极化的***，该体积中具有介质，该***包括：至少一个体积，其限定未极化气体和至少一种介质；以及超级极化装置，用于对未极化气体进行超极化；其中，在所限定的体积内在体外提供未极化气体的超极化。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，超级极化装置选自激光、超声、RF、微波、施加热或其任意组合。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，气体选自氦或氙。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其还包括与体积流体连通的室，该室容纳至少一个动物，以使得超极化气体从体积供应到该室。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，从以下组选择动物，所述组包括哺乳动物、人类、早产儿、爬行动物、海洋动物、生物标本、生物器官、小鼠、大鼠、啮齿动物、鸟类、爬虫类、两栖动物、活体生物组织或器官或者离体生物组织或器官。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，从以下组选择介质，所述组包括麻醉气体、水、氧气或其任意组合。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，麻醉气体、水、氧气或其任意组合被供应到室。 
本发明的另一目的是提供一种用于至少一个动物的超极化气体成像的***，该***包括：至少一个体积，其限定未极化气体和至少一种介质；至少一个室，其在尺寸和形状方面限定体积以容纳至少一个动物；该室与该体积流体连通；供应机构，用于将未极化气体供应到至少一个体积；超级极化装置，用于对未极化气体进行超极化；以及成像设备，用于对动物的至少一个区域进行成像； 
其中，在所限定的体积内在体外提供未极化气体的超极化。 
本发明的另一目的是提供一种用于至少一个动物的超极化气体成像的***，该***包括：至少一个室，其在尺寸和形状方面限定体积以容纳至少一个动物；供应机构，用于将未极化气体供应到至少一个室；超级极化装置，用于对未极化气体进行超极化；以及成像设备，用于对动物的至少一个区域进行成像；其中，在所限定的体积内提供未极化气体的超极化。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，从以下组选择成像设备，所述组包括NMR、MRI、CT、X射线、超声设备、荧光设备、热成像设备或其任意组合。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，从以下组选择介质，所述组包括选自麻醉气体、水、氧气或其任意组合。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，超级极化装置选自激光、超声、微波、RF、施加热或其任意组合。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，气体选自氦或氙。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，从以下组选择动物，所述组包括哺乳动物、人类、早产儿、爬行动物、海洋动物、生物标本、生物器官、小鼠、大鼠、啮齿动物、鸟类、爬虫类、两栖动物、活体生物组织或器官或者离体生物组织或器官。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，从以下组选择成像设备，所述组包括NMR、MRI。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，NMR/MRI***包括用于产生组合的解剖和实时功能光图像的空间固定耦合成像设备（SFCID），该SFCID功能上合并可操纵成像***MIS与耦合成像***CIS：可操纵成像***（MIS）包含容纳位于不导电壳体内的固定对象的成像平台（IMP）；IMP包含在射频线圈***（RFCS）中，用于对对象的一个或多个区域进行成像；RFCS被适配成以不小于大约3mm的精度将至少一个不导电壳体线圈中的（i）至少一个导电接收器线圈和/或（ii）IMP的至少一部分可逆地平移到至少一个固定位置，同时对象保持在MIS内；RFCS包括：机械平移***（MTS），被适配用于为固定对象提供线性运动以及用于可再现地将固定对象的位置固定到大约3mm至大约60mm的范围内；以及附接装置（AM），用于将壳体连接到MTS；并且，耦合成像***（CIS）被适配成对固定对象的至少一个特定区域进行成像，并且集成（i）配置用于提供三维解剖图像的至少一个MRD成像模块（MIM）与（ii）至少一个光学成像模块（OIM），该至少一个光学成像模块（OIM）耦合到IMP并且被配置用于检测固定对象的区域发出或反射的光子，以生成固定对象的区域的功能活动部分的实时功能光图像；耦合的MIM和OIM在IMP中的功能合并提供了位于可确定特定体积内的固定对象的区域的一个或多个多模块融合实时图像。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，从以下组选择RF线圈，所述组包括螺线管、亥姆霍兹线圈以及表面线圈。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其还包括：不导电壳体，定义感兴趣体积（VOI）；磁体，适配用于在VOI中生成具有定义磁场轴线的稳定磁场；多个线圈，适配用于在VOI内建立至少一个磁梯度；至少一个不导电壳体线圈（NCHC），适配用于施加RF辐射的脉冲，以激励VOI中的固定对象内的核自旋；以及位于NCHC内的至少一个导电接收器线圈（CRC）；其中，CRC适配成优化对从设置在VOI内的可确定特定体积内的固定对象发出的共振信号的接收。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，固定位置中的至少一个位于不导电壳体的外部。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，固定位置之一是在沿着沿磁场轴线的稳定磁场的中点的点处发生优化接收的点。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，至少一个固定位置位于体积之外，并且固定位置之一是在沿着沿磁场轴的稳定磁场的中点的点处发生优化接收的点。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，成像平台（IMP）是坏的。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，还包括：第二机械平移***（MTS），适配用于为固定对象提供线性运动以及用于可再现地将固定对象的位置固定在大约3mm至大约60mm的范围内；以及附接装置（AM），用于将IMP或其部分连接到MTS；其中，IMP被适配成独立于CRC的平移而相对于可确定特定体积可逆地进行平移。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，AM被适配成将附接到IMP的机械平移***（MTS）与附接到CRC的MTS相连，此外，其中，IMP和CRC的运动是相互依赖的。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，光学成像模块（OIM）包括：功能上合并在壳体的周界内的多个检测器；以及用于将来自多个检测器中的每一个的信号传送到位于体积外部的控制器的装置；其中，壳体内的多个检测器的功能合并使得能够产生组合的解剖和实时功能光图像。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，光学成像模块 （OIM）包括：功能上合并在壳体的周界内的多条光纤；以及用于将来自多条光纤中的每一条的信号传送到位于体积外部的控制器的装置；其中，壳体内的多条光纤的功能合并使得能够产生组合的解剖和实时功能光图像。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，耦合成像***（CIS）提供从以下组选择成像方法，所述组包括：（a）荧光光谱法，（b）SPECT，（c）PET以及上述的任意组合；此外，其中，多个检测器和/或多条光纤被适配用于检测代表至少一种另外的成像方法的信号。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，空间固定耦合成像设备（SFCID）被适配用于3维（3D）多模态成像。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，设备设置有磁共振设备（MRD）100的自紧固笼，用于在其中提供均匀、稳定且一致的磁场，其特征在于，外壳包括以预定的布置顺时针或逆时针设置的至少三个软接合的叠加壁（1）。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，MRD包括：至少六个侧磁体，布置在面对面定向的两个相等组中以与笼壁磁连接，其特征在于，外壳包括以笼壁的相同预定布置而设置的至少三个软接合的叠加壁，从而增加了笼中提供的磁场的总体强度；至少两个极磁体件，以面对面定向布置在侧磁体之间；以及至少两个主磁体，位于以面对面定向布置的极件上，从而在笼中生成静磁场。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，包括至少一个中央处理单元（CPU），用于对从至少一个MRD成像模块（MIM）接收的三维MRD图像和从至少一个光学成像模块（OIM）接收的实时功能光图像进行处理和集成。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，CPU设置有用于显示三维MRD图像和实时光图像的装置。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，CPU设置有如下装置：用于将固定对象的区域的实时光图像与三维NMR图像区分开，以使得可实时识别固定对象的区域的功能活动部分的装置。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，MRD模块包括CT装置。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，MRD模块包括 MRI装置。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，MRD模块设置有用于构建图像的片段选择装置和二维傅立叶变换（2DFT）装置。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，MRD模块设置有用于构建图像的三维傅立叶变换（3DFT）装置。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，MRD模块设置有用于构建图像的投影重构装置。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，MRD模块设置有用于构建图像的逐点图像构建装置。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，MRD模块设置有用于构建图像的逐线条图像构建装置。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，MRD模块设置有用于构建图像的静场梯度图像构建装置。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，MRD模块设置有用于构建图像的RF场梯度图像构建装置。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，光学成像模块包括光检测器阵列，该光检测器阵列包括以预定方式围绕成像平台分布的多个光检测器，用于提供固定对象的区域的三维实时光图像。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，光学成像模块设置有用于检测固定对象的区域的生物发光的装置。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，光学成像模块设置有用于检测固定对象的区域的化学发光的装置。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，光学成像模块置有用于检测固定对象的区域的荧光的装置。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，光学成像模块置有用于检测固定对象的区域的近红外荧光的装置。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，光学成像模块包括用于固定对象的区域的单光子发射计算机断层成像（SPECT）的装置。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，光学成像模块包括用于固定对象的区域的正电子发射断层成像（PET）的装置。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，光学成像模块包括光子计数灵敏度装置。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，光学成像模块包括用于选择性地检测从固定对象的区域传回的激励脉冲的装置。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，光学成像模块还包括用于同步激励脉冲的装置。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，固定对象是小哺乳动物。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，其中，从以下组选择固定对象，所述组包括人类、早产儿、哺乳动物、生物标本、生物器官、小鼠、大鼠、啮齿动物、鸟类、爬行动物、两栖动物、活体生物组织或器官或者离体生物组织或器官。 
本发明的另一目的是提供一种用于至少一个动物的超极化气体成像的方法。该方法包括特别地选自以下的步骤：设置在尺寸和形状方面限定体积的至少一个室；将至少一个动物容纳在至少一个室内；将未极化气体供应到至少一个室；对未极化气体进行超极化；以及对动物的至少一个区域进行成像，同时动物的至少一个区域在成像所需的时间的至少一部分内包含超极化气体；其中，在所限定的体积内执行对未极化气体进行超极化的步骤。 
本发明的另一目的是提供如上所述的方法，其还包括从以下组选择成像设备的步骤，所述组包括NMR、MRI、CT、X射线、超声设备、荧光设备、热成像设备或者其任意组合。 
本发明的另一目的是提供如上所述的方法，其还包括从激光、RF、超声、微波、施加热或者其任意组合选择超极化装置的步骤。 
本发明的另一目的是提供如上所述的方法，其还包括从以下组选择动物的步骤，所述组包括哺乳动物、人类、早产儿、爬行动物、海洋动物、生物标本、生物器官、小鼠、大鼠、啮齿动物、鸟类、爬虫类、两栖动物、活体生物组织或器官或者离体生物组织或器官。 
本发明的另一目的是提供如上所述的方法，其还包括从氦或氙选择气体的步骤。 
本发明的另一目的是提供如上所述的方法，其还包括在成像步骤期间 暂停未极化气体的超极化的步骤。 
本发明的另一目的是提供如上所述的方法，其还包括如下通过功能上合并可操纵成像***MIS与耦合成像***CIS而产生组合的解剖和实时功能光图像的步骤。 
本发明的另一目的是提供如上所述的方法，其中，产生步骤还包括如下步骤：在磁共振成像***中设置空间固定耦合成像设备（SFCID），为MIS设置容纳位于不导电壳体内的固定对象的成像平台（IMP）；在射频线圈***（RFCS）内设置IMP，用于对对象的一个或多个区域进行成像；为RFCS设置如下装置：用于以不小于大约3mm的精度将至少一个不导电壳体线圈（NCHC）中的（i）至少一个导电接收器线圈（CRC）和/或（ii）IMP的至少一部分可逆地平移到至少一个固定位置，同时对象保持在MIS内的装置；还为RFCS设置机械平移***（MTS）和附接装置（AM），附接装置用于将壳体连接到MTS，借助于MTS操纵固定对象线性运动，以及可再现地将固定对象的位置固定到大约3mm至大约60mm的范围内；通过集成（i）被配置用于提供三维解剖图像的至少一个MRD成像模块（MIM）与（ii）至少一个光学成像模块（OIM）来对固定对象的至少一个特定区域进行成像，该至少一个光学成像模块（OIM）耦合到IMP并被配置用于检测固定对象的区域发出或反射的光子，从而生成固定对象的区域的功能活动部分的实时功能光图像；以及在IMP中功能上合并MIM和OIM，从而提供位于可确定特定体积内的固定对象的区域的一个或多个多模块融合实时图像。 
本发明的另一目的是提供如上所述的方法，其包括如下步骤：将固定对象引入磁体生成的稳定磁场内的可确定特定位置；靠近固定对象放置可定位NCHC，以使得NCHC的位置被固定到大约3mm至大约60mm内，并且使得感兴趣体积的至少一部分位于NCHC定义的体积内；通过根据预定成像协议施加RF脉冲和磁场梯度，在感兴趣体积中激励核磁化；接收由激励的核磁化而在NCHC中生成的RF成像信号；以及根据所接收的磁共振成像信号和NCHC的位置而重构可确定特定体积的磁共振图像。 
本发明的另一目的是提供如上所述的方法，其用于优化从可确定特定体积发出的共振信号的接收，其中靠近物体放置NCHC的步骤还包括在沿着沿磁场轴线的稳定磁场的中点的点处放置NCHC的步骤。 
本发明的另一目的是提供如上所述的方法，其包括：将固定对象引入 可确定特定位置，该位置位于如下体积内：其内部的至少一部分包含磁体生成的稳定磁场，并且围绕其周界布置了多个检测器；靠近物体放置可定位RF接收器线圈，以使得RF接收器线圈的位置固定到X mm内，并且使得感兴趣体积的至少一部分位于线圈定义的体积内；通过根据预定成像协议施加RF脉冲和磁场梯度，在感兴趣体积中激励核磁化；接收由激励的核磁化在RF接收器线圈中生成的RF成像信号；根据所接收的磁共振成像信号和RF接收器线圈的位置而重构感兴趣体积的磁共振图像；以及将来自多个传感器中的至少一个的每一个的信号传送到位于体积外部的控制器，该传送在相对于步骤（c）开始的预定时间开始并持续预定时长。 
本发明的另一目的是提供如上所述的方法，其中，从以下组选择至少一种其它成像技术，所述组包括：（a）荧光光谱法、（b）SPECT、（c）PET、以及（d）其任意组合。 
本发明的另一目的是提供一种用于对动物内的未极化气体进行超极化的方法。该方法包括如下步骤：提供至少部分包含未极化气体的动物；获得用于对未极化气体进行超极化的超级极化装置；对未极化气体进行超极化；其中，在动物内在原地执行对未极化气体进行超极化的步骤。 
本发明的另一目的是提供如上所述的方法，其还包括选择超级超极化装置的步骤，该超级极化装置选自激光、超声、RF、微波、施加热或者其任意组合。 
本发明的另一目的是提供如上所述的方法，其还包括选择气体的步骤，该气体选自氦或氙。 
本发明的另一目的是提供如上所述的方法，其还包括选择动物的步骤，从以下组选择动物，所述组包括哺乳动物、人类、早产儿、爬行动物、海洋动物、生物标本、生物器官、小鼠、大鼠、啮齿动物、鸟类、爬虫类、两栖动物、活体生物组织或器官或者离体生物组织或器官。 
本发明的另一目的是提供一种用于对限定于体积内的未极化气体进行超极化的方法，该体积中具有介质，该方法包括如下步骤：设置限定未极化气体和至少一种介质的至少一个体积；获得用于对未极化气体进行超极化的超级极化装置；对未极化气体进行超极化；其中，在动物内在原地执行对未极化气体进行超极化的步骤。 
本发明的另一目的是提供如上所述的方法，其还包括选择超级极化装置的步骤，该超级极化装置选自激光、超声、RF、微波、施加热或其任 意组合。 
本发明的又一目的是提供如上所述的方法，其还包括选择气体的步骤，该气体选自氦或氙。 
本发明的又一目的是提供如上所述的方法，其还包括设置与体积流体连通的室的步骤，以使得超极化气体从体积供应到室，该室容纳至少一个动物。 
本发明的又一目的是提供如上所述的方法，其还包括从以下组选择动物的步骤，所述组包括哺乳动物、人类、早产儿、爬行动物、海洋动物、生物标本、生物器官、小鼠、大鼠、啮齿动物、鸟类、爬虫类、两栖动物、活体生物组织或器官或者离体生物组织或器官。 
本发明的另一目的是提供用于对至少一个动物的超极化气体成像的方法。该方法包括选自如下的步骤：设置在尺寸和形状方面限定体积的至少一个室；在至少一个室内容纳至少一个动物；设置限定未极化气体和至少一种介质的至少一个体积；将未极化气体供应到至少一个室；对未极化气体进行超极化；以及对动物的至少一个区域进行成像，同时动物的至少一个区域在成像所需的时间的至少一部分内包含超极化气体；其中，在所限定的体积内在体外执行对未极化气体进行超极化的步骤。 
本发明的另一目的是提供如上所述的方法，其还包括从以下组选择成像设备的步骤，所述组包括NMR、MRI、CT、X射线、超声设备、荧光设备、热成像设备或其任意组合。 
本发明的另一目的是提供如上所述的方法，其还包括从激光、RF、超声、微波、施加热或其任意组合选择超极化装置的步骤。 
本发明的另一目的是提供如上所述的方法，其还包括从以下组选择动物的步骤，所述组包括哺乳动物、人类、早产儿、爬行动物、海洋动物、生物标本、生物器官、小鼠、大鼠、啮齿动物、鸟类、爬虫类、两栖动物、活体生物组织或器官或者离体生物组织或器官。 
本发明的另一目的是提供如上所述的方法，其还包括从氦或氙选择气体的步骤。 
本发明的另一目的是提供如上所述的方法，其还包括在成像步骤期间暂停对未极化气体的超极化的步骤。 
本发明的另一目的是提供如上所述的方法，其还包括从以下组选择介 质的步骤，所述组包括麻醉气体、水、氧气或其任意组合。 
最后，本发明的另一目的是提供如上所述的方法，其还包括向室供应麻醉气体、水、氧气或其任意组合的步骤。 
附图说明
为了理解本发明以及明白可如何实际实现本发明，现在将参照附图、仅作为非限制性示例来描述一些优选实施例，其中： 
图1a示出了本发明的一个实施例。 
图1b呈现了用于产生组合的解剖和实时功能光图像的新型空间固定耦合成像设备（SFCID）的示意图。根据这里公开的本发明的实施例，SFCID功能上合并可操纵成像***MIS与耦合成像***CIS。 
图2呈现了根据这里公开的本发明的实施例的、合并有可定位MRI接收器线圈组件的MRI***的示意图。 
图3呈现了根据这里公开的本发明的实施例的、合并有可定位MRI接收器线圈和独立可移动床的MRI***的示意图。 
图4a和图4b呈现了根据这里公开的本发明的实施例的、合并有可定位MRI接收器线圈和用于第二成像方法的装置的MRI***的示意图（分别为侧视图和正视图）。 
图5呈现了根据这里公开的本发明的实施例的、集成的功能成像模态和解剖成像模态的示意图。 
图6呈现了根据这里公开的本发明的实施例的、用于获取固定非移动对象的集成（融合）实时（功能）图像的方法的示意图。 
具体实施方式
沿着本发明的全部章节提供以下描述，以使得本领域技术人员能够利用本发明，并且阐述了发明人想出的执行本发明的最佳模式。然而，各种修改对本领域技术人员来说仍将是明显的，这是由于已具体地定义了本发明的一般原理，以提供在原地产生超极化气体的装置和方法。本发明还提供了用于执行超极化气体成像的设备和方法。 
本发明公开了一种对动物内的未极化气体进行超极化的***，该*** 包括用于对未极化气体进行超极化的超级极化装置。 
需要强调，在所述动物内在原地提供未极化气体的超极化。 
本发明还公开了一种用于限定于体积内的超极化气体成像的***，该体积中具有介质。该***包括：（a）至少一个体积，限定未极化气体和至少一种介质；以及（b）超级极化装置，用于对未极化气体进行超极化。需要强调，在限定体积内提供未极化气体的超极化。 
本发明还公开了一种用于至少一个动物的超极化气体成像的***。该***包括：（a）至少一个室，在尺寸和形状方面限定体积以容纳至少一个动物；（b）供应机构，用于将未极化气体供应到至少一个室；（c）超级极化装置，用于对未极化气体进行超极化；以及（d）成像设备，用于对动物的至少一个区域进行成像。需要强调，在所限定的体积内提供未极化气体的超极化。 
还应理解，方法和设备的上述描述应被解释为包括用于执行方法的设备、以及使用任意类型的设备的方法，这些任意类型对本领域技术人员是公知的且在此不需要详细描述以使得本领域技术人员能够实现本发明。 
根据本专利，超极化特别地是指远超出正常热平衡的原子中的核自旋的选择性极化。更具体地，其中，术语“超极化”或“超级极化”可互换地与远超出热平衡条件的材料的核自旋极化相关，这在本发明的范围内。其通常适用于诸如129Xe和3He的气体，这些气体然后用于例如肺的超极化磁共振成像（MRI）。用于超极化的其它方法包括用于低温时的固体材料的动态核极化（DNP）和用于液体溶液中的化学反应的仲氢（PHIP）。通常在约1K时如13C或15N的核子的DNP可以与随后的迅速溶解耦合，从而产生包含超极化核子的室温溶液。该液体可以在体内用于肿瘤的新陈代谢成像和其它应用。固体中的13C极化水平对于特定设置被报告为例如（64±5）%，并且对于实际NMR或MRI测量在样本的溶解和转移期间的损失被最小化至一定百分数。 
术语“超级极化装置”在下文中指的是用于提供超级极化的任意设备、机构或***。作为示例，超级极化装置以非限制方式选自激光、超声、RF、微波、施加热以及其任意组合。 
术语“麻醉气体”在下文中指的是选自一氧化二氮（N2O）、氟烷、安氟醚、异氟烷、七氟醚、地氟醚和氙、水、氧气或者其任意组合的任意气体。 
术语“磁共振设备”（MRD）在下文中适用于任意磁共振成像（MRI）设备、任意核磁共振（NMR）分光镜、任意电子自旋共振（ESR）分光镜、任意核四极共振（NQR）或者其任意组合。 
术语“模态、多个模态、模式”在这里以非限制方式指的是本发明的设备的属性，该属性是指设备设置有多于一个用于生成一个或多个图像的装置。在优选实施例中，该设备设置有用于生成对象的图像的NMR装置或模态（诸如MRI或CT），此外，非常相同的设备设置有用于生成同一对象的图像的光学装置或模态。NMR装置和光学装置均可生成时间分辨图像。 
术语“解剖成像”在下文中以非限制方式指的是用于重构解剖图像的、基于NMR的成像技术、方法、装置和装备，诸如计算断层扫描（CT）或磁共振（MR）成像器。 
术语“功能成像”在下文中以非限制方式指的是用于检测或测量有机体、组织、器官或身体部位或部分的功能改变的光学成像技术、方法、装置和装备。以非限制方式，功能是新陈代谢、血流、区域化学成分和吸收以及用于分子成像的任意其它模态。这样的功能可由适合于任意技术、方法或装置的光学检测器或传感器来检测，该任意技术、方法或装置选自光学成像、光学荧光成像、分子成像、生物发光、化学发光、荧光、UV、IR和/或可见光、单光子发射计算机断层扫描（SPECT）以及正电子发射断层扫描（PET）。 
如这里所使用的，术语“对象”指的是整体或部分***磁共振成像（MRI）***的静磁场中以获得其至少一个磁共振图像的任意物体或生物。 
如这里所使用的，术语“感兴趣体积”指的是期望其图像的对象内的体积。感兴趣体积因此可以是例如整个对象、对象内的器官、或者对象内的器官内的特定体积（例如，怀疑存在肿瘤的地方）。 
如这里所使用的，术语“床”指的是在MRI***获取磁共振图像期间对象位于其表面上的任意物体。作为非限制性示例，对象所位于的表面是物体的上表面并且是基本上平坦的。床可平移到位于MRI外部的位置。 
如这里所使用的，术语“线圈”指的是任意大致圆形或螺旋形的导电部件，特别地为适配用于射频（RF）辐射的传送或接收的导电部件。 
如这里所使用的，术语“中点”指的是参照磁场、沿磁场轴线距与磁 场轴线垂直的两个平面等距的点，这两个平面共同定义了预定体积的两个限定（limit）。 
如这里所使用的，术语“检测器”指的是适配用于测量碰撞于其上的信号的强度并将该强度传送到记录设备的设备。检测器一般将包括用于将所接收的信号转换为电流、电压或与信号强度成比例的数字所需的所有电子器件（并且在信号由光子构成的情况下，为光学器件）以及用于将该电流、电压或数字传递到适当的记录设备的装置。 
如这里所使用的，术语“多个”以非限制方式指的是等于或大于1的任意整数。 
术语“大约”在下文中适用于作为定义值的±25%的度量。 
如上所述，本发明提供了用于在原地产生超极化气体的装置和方法。 
更具体地，本发明还提供了用于执行超极化气体成像的设备。 
根据本发明的一个实施例，公开了一种用于对动物内的未极化气体进行超极化的***。该***包括用于对未极化气体进行超极化的超级极化装置。需要强调，在动物内在原地提供未极化气体的超极化。 
根据另一实施例，公开了一种用于限定于体积内的超极化气体成像的***。该体积中具有介质。 
该***包括：（a）限定未极化气体和至少一种介质的至少一个体积；以及（b）用于对未极化气体进行超极化的超级极化装置。需要强调，在所限定的体积内提供未极化气体的超极化。 
根据另一实施例，如上所述的***还包括与体积流体连通的室，该室容纳至少一个动物（选自哺乳动物、人类、早产儿、爬行动物、海洋动物、生物标本、生物器官、小鼠、大鼠、啮齿动物、鸟类、爬虫类、两栖动物、活体生物组织或器官或者离体生物组织或器官），以使得超极化气体从体积供应到该室。 
根据本发明的另一实施例，提供了一种用于至少一个动物的超极化气体成像的***。该***包括：（a）至少一个室，在尺寸和形状方面限定体积以容纳至少一个动物；（b）供应机构，用于将未极化气体供应到至少一个室；（c）超级极化装置，用于对未极化气体进行超极化；以及（d）成像设备，用于对动物的至少一个区域进行成像。需要强调，在所限定的体积内提供未极化气体的超极化。 
根据本发明的另一实施例，提供了一种用于至少一个动物的超极化气体成像的***。该***包括：（a）至少一个体积，限定未极化气体和至少一种介质；（b）至少一个室，在尺寸和形状方面限定体积以容纳至少一个动物；该室与体积流体连通；（c）供应机构，用于将未极化气体供应到至少一个体积；（d）超级极化装置，用于对未极化气体进行超极化；以及（e）成像设备，用于对动物的至少一个区域进行成像；其中，在所限定的体积内在体外提供未极化气体的超极化。 
根据另一实施例，在成像期间暂停未极化气体的超极化。换言之，一旦动物吸入了超极化气体，则进行成像并且暂停超极化。 
本发明的另一目的是提供如上所述的***，介质选自麻醉气体、水、氧气或其任意组合。 
根据另一实施例，如上所述的超级极化装置选自激光、超声、RF、微波、施加热或其任意组合。 
根据另一实施例，气体选自氦或氙。 
根据另一实施例，成像设备选自NMR、MRI、CT、X射线、超声设备、荧光设备、热成像设备或其任意组合。 
根据另一实施例，动物选自哺乳动物、人类、早产儿、爬行动物、海洋动物、生物标本、生物器官、小鼠、大鼠、啮齿动物、鸟类、爬虫类、两栖动物、活体生物组织或器官或者离体生物组织或器官。 
根据另一实施例，成像设备选自NMR、MRI。 
本发明还提供了一种用于对动物内的未极化气体进行超极化的方法。该方法包括选自以下的步骤：提供至少部分包含未极化气体的动物；获得用于对未极化气体进行超极化的超级极化装置；对未极化气体进行超极化；其中，在动物内在原地执行对未极化气体进行超极化的步骤。 
根据另一实施例，如上所述的方法还包括选择超级极化装置的步骤，该超级极化装置选自激光、超声、RF、微波、施加热或其任意组合。 
根据另一实施例，如上所述的方法还包括选择气体的步骤，该气体选自氦或氙。 
根据另一实施例，如上所述的方法还包括在成像步骤期间暂停未极化气体的超极化的步骤。 
根据另一实施例，如上所述的方法还包括选择动物的步骤，该动物选 自哺乳动物、人类、早产儿、爬行动物、海洋动物、生物标本、生物器官、小鼠、大鼠、啮齿动物、鸟类、爬虫类、两栖动物、活体生物组织或器官或者离体生物组织或器官。 
本发明还提供了一种用于对限定于体积内的未极化气体进行超极化的方法，该体积中具有介质。该方法包括特别地选自如下的步骤：设置限定未极化气体和至少一种介质的至少一个体积；获得用于对未极化气体进行超极化的超级极化装置；对未极化气体进行超极化；其中，在所限定的体积内在体外执行对未极化气体进行超极化的步骤。 
根据另一实施例，如上所述的方法还包括与体积流体连通的室以使得超极化气体从体积供应到室，该室容纳至少一个动物（选自哺乳动物、早产儿、人类、爬行动物、海洋动物、生物标本、生物器官、小鼠、大鼠、啮齿动物、鸟类、爬虫类、两栖动物、活体生物组织或器官或者离体生物组织或器官）。 
根据另一实施例，如上所述的方法还包括选择超级极化装置的步骤，该超级极化装置选自激光、超声、RF、微波、施加热或其任意组合。 
根据另一实施例，如上所述的方法还包括选择气体的步骤，该气体选自氦或氙。 
本发明还提供了一种用于至少一个动物的超极化气体成像的方法。该方法包括选自如下的步骤：设置在尺寸和形状方面限定体积的至少一个室；在至少一个室内容纳至少一个动物；将未极化气体供应到至少一个室；对未极化气体进行超极化；以及对动物的至少一个区域进行成像，同时动物的至少一个区域在成像所需的时间的至少一部分内包含超极化气体。需要强调，在所限定的体积内执行对未极化气体进行超极化的步骤。 
根据另一实施例，如上所述的方法还包括在成像步骤期间暂停未极化气体的超极化的步骤。换言之，一旦动物吸入了超极化气体，则进行成像并暂停超极化。 
根据另一实施例，如上所述的方法还包括从以下组选择成像设备的步骤，该组包括NMR、MRI、CT、X射线、超声设备、荧光设备、热成像设备或其任意组合。 
根据另一实施例，如上所述的方法还包括从激光、RF、超声、微波、施加热或其任意组合选择超极化装置的步骤。 
根据另一实施例，如上所述的方法还包括从以下组选择动物的步骤， 该组包括哺乳动物、人类、早产儿、爬行动物、海洋动物、生物标本、生物器官、小鼠、大鼠、啮齿动物、鸟类、爬虫类、两栖动物、活体生物组织或器官或者离体生物组织或器官。 
根据另一实施例，如上所述的方法还包括从氦或氙选择气体的步骤。 
以下公开内容具体涉及MRI成像设备。 
现在参照图1a，其示意性地示出了根据上述的一个实施例。 
如从图可以看出，***2000包括供应装置1000，其用于将未极化气体供应到限定未极化气体的体积1001中。 
该***还包括超级极化装置1002，其用于对体积1001内在原地对未极化气体进行超极化。 
体积1001借助于阀1005耦合到容纳动物1004的室1003。 
供应装置1006被适配成将麻醉气体供应到室。 
排出装置1007也耦合到室，被适配成排出麻醉气体。 
附图标记201是被适配成产生RF辐射的脉冲的传送线圈。 
该***还可包括用于成像的光纤1008。 
应强调，体积1001和室1003可以结合（即，同一室）。 
现在参照图1b，其示意性地以非限制方式示出了根据本发明的一个实施例的磁共振成像***的框图。该磁共振成像***包括新型空间固定耦合成像设备（SFCID），其用于产生组合的解剖和实时功能光图像。SFCID功能上合并可操纵成像***MIS与耦合成像***CIS。可操纵成像***（MIS）特别地包含成像平台（IMP），该成像平台（IMP）容纳位于不导电壳体内的固定对象。IMP包含在射频线圈***（RFCS）内，用于对对象的一个或多个区域进行成像。RFCS被适配成以不小于大约3mm的精度将至少一个不导电壳体线圈中的（i）至少一个导电接收器线圈和/或（ii）IMP的至少一部分可逆地平移到至少一个固定位置，同时对象保持在MIS内。RFCS特别地包括机械平移***（MTS），该机械平移***适配用于为固定对象提供线性运动以及用于可再现地将固定对象的位置固定到大约3mm至大约60mm的范围内。RFCS还包括用于将壳体连接到MTS的附接装置（AM）。耦合成像***（CIS）被适配成对固定对象的至少一个特定区域进行成像，以及集成（i）配置用于提供三维解剖图像的至少一个MRD成像模块（MIM）与（ii）至少一个光学成像模块 （OIM），该光学成像模块（OIM）耦合到IMP并被配置用于检测固定对象的区域发出或反射的光子，以生成固定对象的区域的功能活动部分的实时功能光图像。因此，在IMP中耦合的MIM和OIM的功能合并提供了位于可确定特定体积内的固定对象的区域的一个或多个多模块融合实时图像。 
现在参照图2，其呈现了根据本发明的又一实施例的SFCID 10的示意图（侧视图），该SFCID 10包括本发明中公开的接收器线圈组件。由MRI室100外部的磁体（未示出）产生静磁场。磁体可以是具有任意适当几何设计的永磁体或超导磁体。图2中没有示出的还有产生适当梯度磁场的梯度线圈。这样的磁体和线圈的设计和构造是本领域公知的。位于MRI室100外部的传送线圈101提供RF脉冲，以根据本领域公知的原理激励静磁场内的磁核子。对象102（这里例如为小鼠）位于室100内，以使得感兴趣体积位于静磁场内并位于由传送线圈101包围的体积内；在另一实施例中，对象102是人类，并且MRI仪器被适配成获得整个身体的图像。在替选实施例中，对象身体的仅一部分（例如，头或肢体）位于室100内，在另外的替选实施例中，对象不是人类（作为非限制性示例，对象可以是小哺乳动物，诸如大鼠或兔子；一般地，在这些实施例中，整个动物位于室内）。在所示出的实施例中，对象102躺在床106或者类似的器具上。其中，（i）线圈101和103均在壳体100的内部部分内，或者（ii）其中，如所示的，线圈101位于壳体的外部，而线圈103位于内部，即壳体内，这些仍在本发明的范围内。 
接收器线圈103基本上包围感兴趣体积，因此可被设计成例如取决于感兴趣体积的对象内的特定位置而包围对象的整个身体或者其肢体或身体部位。接收器线圈103被放置成使得其尽可能靠近感兴趣体积。接收器线圈可以是任意类型的RF线圈，例如，螺线管、亥姆霍兹线圈或者表面线圈（环）。内部线圈不需要是均匀的。在图1所示的实施例中，存在单个接收器线圈，在替选实施例中，存在多个独立线圈。接收器线圈附接到机械平移设备104。 
机械平移设备被适配成沿着静磁场定义的轴线并围绕该轴线旋转地将接收器线圈移动到任意预定位置（分别参见箭头105A和105B）。机械平移设备可以使用本领域公知的用于移动接收器线圈的任意适当装置，该接收器线圈还被适配用于将其位置固定到X mm内（例如，经由步进电动机）；X是任意整数，例如，X在大约0.1mm至大约50mm之间变动； 在大约5mm至大约500mm之间变动，在大约50mm至1.5m之间变动等。一旦接收器线圈被正确地定位，则MRI可以根据任意适当的脉冲/检测方案而继续。 
现在参照图3，其示意性地示出了这里公开的SFCID的另一实施例20的侧视图。该实施例包括先前实施例的所有特征：安装MRI的室200，室200中引入有对象202或其部分；传送线圈201，适配成产生RF辐射的脉冲；至少一个接收器线圈203，基本上包围感兴趣体积；用于在箭头205的方向上（即，平行于静磁场的磁场轴线）移动一个或多个接收器线圈的装置204；以及床206，其上放置有对象。与先前实施例一样，未示出产生静磁场的磁体、产生磁场梯度的梯度线圈、相关联的电子器件以及控制器，所有这些都是本领域公知的。该实施例还包括用于沿箭头205指示的方向平移床206的机械装置207。该机械装置可以是本领域公知的用于将床移动到期望位置的任意装置。床的运动可独立于用于平移接收器线圈203的机械装置204，或者作为非限制性示例，两个机械平移设备可耦合以使得床和接收器线圈协力地移动；它们可耦合以在相反方向上移动；或者它们可耦合以使得一个的运动被设置为另一个的预定一部分（例如，将床移动通过距离D使得在相对于床的运动方向的预定方向上将线圈移动通过距离0.1D）。在该实施例中，可以移动对象以使得感兴趣体积位于静磁场的中点处并且然后扫描对象上方的接收器线圈以对感兴趣体积进行成像。该实施例还使得能够将接收器线圈固定在静磁场的中点处并且以预定速度将对象移动通过线圈，以对感兴趣体积进行扫描，其中线圈在其空间分辨率最高的点处保持静止。 
现在参照图4，其示意性地示出了这里公开的SFCID的第三实施例30的侧视图。除了先前实施例中阐述的元件之外（实施例30的部件300-307与实施例20的部件200-207完全类似），该实施例包含围绕室300的周界布置的N个检测器308；N是任意整数，例如，以非限制方式，N在大约1至大约20之间、大约3至大约300之间或者大约30至大约3000之间变动。图4a示出了这些检测器的大致布置；在各个实施例中，根据所需的特定成像数据的需要，检测器可沿室的整个长度布置或者仅沿室的长度的预定一部分布置。其中，以非限制方式，检测器308选自生物发光、化学发光、荧光、UV、IR和/或可见光以及其任意组合，这在本发明的范围内。根据本发明的特定实施例，提供光学检测器的空间位置，因而，成像数据的三角测量是可能的。 
图4b中示意性地示出了典型实施例的横截面片段（正视图或后视图）；在该实施例中，检测器布置在室的壁内。在替选实施例中，除了布置在室的壁内的检测器之外或者取代布置在室的壁内的检测器，检测器可附接到室的内部。 
检测器被适配用于除MRI之外的至少一种另外的成像；非限制示例包括SPECT、PET以及荧光。检测器通过本领域公知的任意适当装置连接到记录设备（例如，在荧光的情况下，检测器可经由适当的光纤线缆连接到CCD/计算机组件），以使得分开记录并存储每个检测器所测量的信号。在该实施例中，多个检测器使得能够收集并计算真实的3维（3D）信息。另外，用于移动线圈和/或床的机械平移装置304和307的存在实现了在通过另外的成像装置收集图像期间从对象到检测器的直接视线访问，即，在收集随后的一个或多个图像期间移走接收器线圈，而无需在收集MRI数据期间将对象从其位置移动。 
根据以上定义和示出的实施例，并且由于对象在整个数据收集过程期间保持静止，因此通过MRI以及通过另外的一种或多种方法获得的图像的叠加是直接的，并且实现了对象的真实3维成像。 
因此，根据本发明的又一实施例，其中，本发明中公开的功能成像器是光学成像模态，并且检测器是光学检测器。对于多维成像，通常需要多个检测器。检测器可以通过与所使用的成像模态兼容的光纤或者通过转换信息的任意其它装置来转换所获取的数据。对象处理***还可以用于关于成像设备而调整对象的期望位置和/或用带缚住对象以避免获取处理期间的移动。该设备另外还可以包括传感器，该传感器用于调节多模态成像设备内的对象或环境条件。 
根据本发明的又一实施例，如在图5的框图中以示意方式阐述的，公开了一种多模态成像***。***（50）包括功能成像器（510）和解剖成像模态（520），它们将数据转换到处理器中（参见例如CPU 530）。由于对象的位置在两次扫描期间保持不变，因此重构的图像可以融合到单个图像中，从而显示功能与解剖之间的关联。然后，融合图像可以借助于显示器540以任何期望的形式（硬副本或软副本）来保存或显示。 
现在参照图6，其示意性地示出了根据本发明的一个实施例的流程图，其以非限制性方式显示了使用多模态成像设备获取体内融合图像的方法。该方法特别地包括如下步骤：获得多模态空间固定耦合成像设备（SFCID）610，将对象***设备中620，获取解剖图像630，获取功能图 像640，处理数据并融合功能和解剖图像650，以及保存并显示融合图像660。 
在以下以非限制方式提供的说明性实施例中，研究的固定对象被***如本发明所定义的SFCID中，获取解剖NMR图像并获取功能图像。处理数据并且执行功能图像和解剖图像的融合。保存并显示融合的图像。在优选实施例中通过来自光学传感器阵列的光学数据生成的功能图像表示例如肿瘤的新陈代谢活动的方面。由于SFCID提供时间分辨图像，因此随时间监视肿瘤的新陈代谢。这对于广泛范围的研究（诸如细胞摄取研究以及恶性或增殖细胞或组织失调的进程的诊断研究）是非常重要的。可以在体内向接受肿瘤研究或治疗的对象施加不同的药物，并且可以随时间观察对肿瘤的新陈代谢活动或功能活动部位的影响。许多恶性肿瘤具有功能活动区域和活动性较差或死的区域。这些区域可以在三维中在时间上精确地监视。 
由于本发明的功能图像被提供作为实时获取，因此它们可以显示在在功能图像之前得到的单个解剖图像上，在该情况下，重构的融合图像将对于每个解剖切片段而随时间变化。 
一些解剖成像模态还能够产生实时解剖图像，例如，CT或MRI中的灌注图像、MR回波序列等。此外，图像有时根据心节律或呼吸节律而被选通（gate）。在这两种情况下，功能图像和解剖图像可以是同时获取的，或者可以是在不同的时间获取的，并且可选地根据选通而关联。还可以在获取解剖图像之前获取功能图像，或者两个模态可以在一个会话的过程期间轮流工作。 
根据本发明的一个实施例，磁共振成像（MRI）***包括具有以下特性的分离接收器线圈：（1）其包括独立于传送线圈的单个接收器线圈；（2）接收器线圈可定位成允许扫描选择的特定体积；（3）仪器被设计成允许感兴趣体积和接收器线圈放置在静磁场的中点处；（4）***被适配成不仅用于获取具有高灵敏度、位置精度和SNR的3D MRI图像，而且用于获取通过至少一种其它的光谱方法获得的3D图像，而无需移动正成像的身体并且不需要接收器线圈阻挡其它一种或多种方法检测的信号。 
根据本发明的另一实施例，MRI***包括用于对对象的一个或多个区域进行成像的RF线圈***。RF***特别地包括：（a）至少一个不导电壳体中的包括至少一个导电线圈的线圈；（b）机械平移***，被适配用于为附接物体提供线性运动并且用于可再现地将附接物体的位置固定到 距离X内；以及（c）附接装置，用于将壳体连接到机械平移***。线圈***被适配成以大约X mm的精度将线圈可逆地平移到至少一个固定位置，同时对象保持在磁共振成像***的X mm内（例如，经由步进电动机）；X是任意整数，例如，X在大约0.1mm至大约50mm之间变动；在大约5mm至大约500mm之间变动，在大约50mm至1.5m之间变动等。 
根据本发明的另一实施例，其中，线圈选自（a）螺线管，（b）亥姆霍兹线圈，以及（c）表面线圈。 
根据本发明的另一实施例，MRI***特别地包括：（a）磁体，用于在体积中生成稳定磁场，该稳定磁场定义了磁场轴线；（b）多个线圈，用于在体积内建立至少一个磁梯度；（c）至少一个线圈，用于施加RF辐射的脉冲，以激励位于体积内的身体的核自旋；以及（d）如上所述的至少一个接收器线圈，至少一个接收器线圈被适配成优化从身体发出的共振信号的接收。磁共振成像***被适配成提供对象内的至少一个预定体积的至少一个磁共振图像。 
根据本发明的另一实施例，固定位置中的至少一个位于体积外部。 
根据本发明的另一实施例，在MRI***中，固定位置之一是在沿着沿磁场轴线的稳定磁场的中点的点处发生优化接收的点。 
根据本发明的另一示例，在MRI***中，固定位置中的至少一个位于体积的外部并且固定位置之一是在沿着沿磁场轴线的稳定磁场的中点的点处发生优化接收的点。 
根据本发明的另一实施例，MRI***特别地包括：（a）第二机械平移***，适配用于为附接物体提供线性运动并且用于可再现地将附接物体的位置固定到大约X mm内，以及（b）附接装置，用于将床连接到机械平移***。床被适配成独立于RF线圈的平移而相对于体积可逆地平移，这在本发明的实质内。 
根据本发明的另一实施例，MRI***特别地包括耦合装置，该耦合装置用于将附接到床的机械平移***与附接到RF线圈的机械平移***相连，其中，床和线圈的运动是相互依赖的。 
根据本发明的另一实施例，MRI***特别地包括：（a）多个检测器，围绕体积的周界而布置；以及（b）用于将来自多个检测器中的每个的信号传送到位于体积外部的控制器的装置。其中，磁共振成像***被适配用 于执行除了磁共振成像之外的至少一种类型的成像方法，这在本发明的实质内。 
根据本发明的另一实施例，借助于可移动RF线圈***提供用于要检查的物体中的感兴趣体积的磁共振成像的方法。该方法特别地包括如下步骤：（a）将物体引入到磁体生成的静磁场内的预定位置；（b）靠近物体放置可定位RF接收器线圈，以使得RF接收器线圈的位置被固定到X mm内，并且使得感兴趣体积的至少一部分位于线圈定义的体积内；（c）通过根据预定成像协议施加RF脉冲和磁场梯度，激励感兴趣体积中的核磁化；（d）接收由激励的核磁化在RF接收器线圈中生成的RF成像信号；以及（e）根据所接收的磁共振成像信号和RF接收器线圈的位置重构感兴趣体积的磁共振图像。该方法产生感兴趣体积的精确三维磁共振图像。 
根据本发明的另一实施例，该方法设置有RF接收器线圈的装置，其被适配成优化从感兴趣体积发出的共振信号的接收，并且此外，其中，靠近物体放置可定位RF接收器线圈的步骤还包括在沿着沿磁场轴线的稳定磁场的中点的点处放置可定位RF接收器的步骤。 
根据本发明的另一实施例，上述方法设置有如下步骤：将物体引入到磁体生成的稳定磁场内的预定位置并且靠近物体放置可定位RF接收器线圈的步骤，这些步骤通过被适配成允许身体和RF接收器线圈的独立运动的机械装置来执行。 
根据本发明的另一实施例，提供了一种借助于可移动RF线圈***和感兴趣体积的至少一种其它成像技术的、对要检查的物体的感兴趣体积的磁共振成像的方法。该方法特别地包括如下步骤：（a）将物体引入到预定位置，该预定位置位于如下体积内：其内部的至少一部分包含磁体生成的稳定磁场并且围绕其周界布置有多个检测器；（b）靠近物体放置可定位RF接收器线圈，以使得RF接收器线圈的位置被固定到X mm内并且使得感兴趣体积的至少一部分位于线圈定义的体积内；（c）通过根据预定成像协议施加RF脉冲和磁场梯度来在感兴趣体积中激励核磁化；（d）接收由激励的核磁化在RF接收器线圈中生成的RF成像信号；（e）根据所接收的磁共振成像信号和RF接收器线圈的位置而重构感兴趣体积的磁共振图像；以及（f）将来自多个检测器中的至少一个的每一个的信号传送到位于体积外部的控制器，该传送在相对于步骤（c）开始的预定时间处开始并且持续预定时长。 
根据本发明的另一实施例，提供上述方法，其中，至少一种其它成像 技术选自（a）荧光光谱法、（b）SPECT、（c）PET、（d）上述的任意组合。 

Claims (76)

1.一种用于对动物内的未极化气体进行超极化的***，包括用于对所述未极化气体进行超极化的超级极化装置；其中，在所述动物内在原地提供所述未极化气体的所述超极化。
2.根据权利要求1所述的***，其中，所述超级极化装置选自激光、超声、RF、微波、施加热或其任意组合。
3.根据权利要求1所述的***，其中，所述气体选自氦或氙。
4.根据权利要求1所述的***，其中，从以下组选择所述动物，所述组包括哺乳动物、爬行动物、海洋动物、生物标本、生物器官、鸟类、两栖动物或者生物组织。
5.一种用于对限定于体积内的未极化气体进行超极化的***，所述体积中具有介质，所述***包括：
a.限定未极化气体和至少一种介质的至少一个体积；以及
b.用于对所述未极化气体进行超极化的超级极化装置；
其中，在所述限定体积内在体外提供所述未极化气体的所述超极化。
6.根据权利要求5所述的***，其中，所述超级极化装置选自激光、超声、RF、微波、施加热或其任意组合。
7.根据权利要求5所述的***，其中，所述气体选自氦或氙。
8.根据权利要求5所述的***，还包括与所述体积流体连通的室；所述室容纳至少一个动物，使得所述超极化气体从所述体积供应到所述室。
9.根据权利要求8所述的***，其中，从以下组选择所述动物，所述组包括哺乳动物、爬行动物、海洋动物、生物标本、生物器官、鸟类、两栖动物或者生物组织。
10.根据权利要求5所述的***，其中，从以下组选择所述介质，所述组包括麻醉气体、水、氧气或其任意组合。
11.一种用于至少一个动物的超极化气体成像的***，包括：
a.至少一个体积，其限定未极化气体和至少一种介质；
b.至少一个室，其在尺寸和形状方面限定体积以容纳所述至少一个 动物；所述室与所述体积流体连通；
c.供应机构，用于将未极化气体供应到所述至少一个体积；
d.超级极化装置，用于对所述未极化气体进行超极化；以及
e.成像设备，用于对所述动物的至少一个区域进行成像；
其中，在所述限定体积内在体外提供所述未极化气体的所述超极化。
12.一种用于至少一个动物的超极化气体成像的***，包括：
a.至少一个室，其在尺寸和形状方面限定体积以容纳所述至少一个动物；
b.供应机构，用于将未极化气体供应到所述至少一个室；
c.超级极化装置，用于对所述未极化气体进行超极化；以及
d.成像设备，用于对所述动物的至少一个区域进行成像；
其中，在所述限定体积内在体外提供所述未极化气体的所述超极化。
13.根据权利要求11-12所述的***，其中，从以下组选择所述介质，所述组包括麻醉气体、水、氧气或其任意组合。
14.根据权利要求11-12所述的***，其中，麻醉气体、水、氧气或其任意组合被供应到所述室。
15.根据权利要求11-12所述的***，其中，从以下组选择所述成像设备，所述组包括NMR、MRI、CT、X射线、超声设备、荧光设备、热成像设备或其任意组合。
16.根据权利要求11-12所述的***，其中，所述超级极化装置选自激光、超声、微波、RF、施加热或其任意组合。
17.根据权利要求11-12所述的***，其中，所述气体选自氦或氙。
18.根据权利要求11-12所述的***，其中，从以下组选择所述动物，所述组包括哺乳动物、爬行动物、海洋动物、生物标本、生物器官、鸟类、两栖动物或者生物组织。
19.根据权利要求11-12所述的***，其中，从以下组选择所述成像设备，所述组包括NMR、MRI。
20.根据权利要求19所述的***，其中，所述NMR/MRI***包括空间固定耦合成像设备SFCID，所述空间固定耦合成像设备SFCID用于 产生组合的解剖和实时功能光图像，所述SFCID功能上合并可操纵成像***MIS与耦合成像***CIS：
a.所述可操纵成像***MIS包含成像平台IMP，所述成像平台IMP容纳位于不导电壳体内的固定对象；所述IMP包含在射频线圈***RFCS内，用于对对象的一个或多个区域进行成像；所述RFCS被适配成以不小于大约3mm的精度将至少一个不导电壳体线圈中的（i）至少一个导电接收器线圈和/或（ii）所述IMP的至少一部分可逆地平移到至少一个固定位置，同时所述对象保持在所述MIS内；所述RFCS包括：机械平移***MTS，适配用于为所述固定对象提供线性运动以及用于可再现地将所述固定对象的位置固定到大约3mm至大约60mm的范围内；以及附接装置AM，用于将所述壳体附接到所述MTS；以及
b.所述耦合成像***CIS被适配成对所述固定对象的至少一个特定区域进行成像，以及集成（i）配置用于提供三维解剖图像的至少一个MRD成像模块MIM与（ii）至少一个光学成像模块OIM，所述至少一个光学成像模块OIM耦合到所述IMP并且被配置用于检测所述固定对象的所述区域发出或反射的光子，以生成所述固定对象的所述区域的功能活动部分的实时功能光图像；在所述IMP中耦合的MIM和OIM的功能合并提供了位于可确定特定体积内的所述固定对象的所述区域的一个或多个多模块融合实时图像。
21.根据权利要求20所述的***，其中，从以下组选择所述RF线圈，所述组包括螺线管、亥姆霍兹线圈以及表面线圈。
22.根据权利要求20所述的***，还包括：
a.不导电壳体，其定义感兴趣体积VOI；
b.磁体，适配用于在所述VOI中生成具有定义的磁场轴线的稳定磁场；
c.多个线圈，适配用于在所述VOI内建立至少一个磁梯度；
d.至少一个不导电壳体线圈NCHC，适配用于施加RF辐射的脉冲，以激励所述VOI中的所述固定对象内的核自旋；以及
e.至少一个导电接收器线圈CRC，其位于所述NCHC内；
其中，所述CRC被适配成优化从设置在所述VOI内的可确定特定体积内的所述固定对象发出的共振信号的接收。 
23.根据权利要求20所述的***，其中，所述固定位置中的至少一个位于所述不导电壳体的外部。
24.根据权利要求20所述的***，其中，所述固定位置之一是在沿着所述磁场轴线的所述稳定磁场的中点的点处发生所述优化接收的点。
25.根据权利要求24所述的***，其中，所述固定位置中的至少一个位于所述体积的外部，并且所述固定位置之一是在沿着所述磁场轴线的所述稳定磁场的中点的点处发生所述优化接收的点。
26.根据权利要求20所述的***，其中，所述成像平台IMP是床。
27.根据权利要求20所述的***，还包括：
a.第二机械平移***MTS，适配用于为所述固定对象提供线性运动并且用于可再现地将所述固定对象的位置固定在大约3mm至大约60mm的范围内；以及
b.附接装置AM，用于将所述IMP或所述IMP的部分连接到所述MTS；
其中，所述IMP被适配成独立于所述CRC的所述平移而相对于所述可确定特定体积可逆地平移。
28.根据权利要求27所述的***，其中，所述AM被适配成将附接到所述IMP的所述机械平移***MTS与附接到所述CRC的所述MTS相连，此外其中，所述IMP和CRC的运动是相互依赖的。
29.根据权利要求20所述的***，其中，所述光学成像模块OIM包括：
a.多个检测器，功能上合并在所述壳体的周界内；以及
b.用于将来自所述多个检测器中的每一个的信号传送到位于所述体积外部的控制器的装置；
其中，所述多个检测器在所述壳体内的所述功能合并使得能够产生组合的解剖和实时功能光图像。
30.根据权利要求20所述的***，其中，所述光学成像模块OIM包括：
a.多条光纤，功能上合并在所述壳体的周界内；以及
b.用于将来自所述多条光纤中的每一条的信号传送到位于所述体积 外部的控制器的装置；
其中，所述多条光纤在所述壳体内的所述功能合并使得能够产生组合的解剖和实时功能光图像。
31.根据权利要求30或权利要求29所述的***，其中，所述耦合成像***CIS提供从以下组选择的成像方法，所述组包括（a）荧光光谱法、（b）SPECT、（c）PET、以及上述的任意组合；并且此外，其中，所述多个检测器和/或所述多条光纤被适配用于检测代表所述至少一种另外成像方法的信号。
32.根据权利要求20所述的***，其中，空间固定耦合成像设备SFCID被适配用于3维3D多模态成像。
33.根据权利要求20所述的***，其中，所述设备设置有磁共振设备MRD（100）的自紧固笼，用于在其中提供均匀、稳定且一致的磁场，其特征在于，外壳包括以预定布置顺时针或逆时针设置的至少三个软接合的叠加壁（1）。
34.根据权利要求20所述的***，其中，所述MRD包括：
a.至少六个侧磁体，布置在面对面定向的两个相等组中以与笼壁磁连接，其特征在于，外壳包括以所述笼壁的所述相同预定布置而设置的至少三个软接合的叠加壁，从而增加了所述笼中提供的磁场的总体强度；
b.至少两个极磁体件，以面对面定向布置在所述侧磁体之间；以及
c.至少两个主磁体，位于以面对面定向布置的所述极件上，从而在所述笼中生成静磁场。
35.根据权利要求20所述的***，包括：至少一个中央处理单元CPU，用于处理并集成从所述至少一个MRD成像模块MIM接收的所述三维MRD图像和从所述至少一个光学成像模块OIM接收的所述实时功能光图像。
36.根据权利要求35所述的***，其中，所述CPU设置有用于显示所述三维MRD图像和所述实时光图像的装置。
37.根据权利要求35所述的***，其中，所述CPU设置有用于将所述固定对象的所述区域的所述实时光图像与所述三维NMR图像区分开以使得可实时识别所述固定对象的所述区域的功能活动部分的装置。
38.根据权利要求20所述的***，其中，所述MRD模块包括CT 装置。
39.根据权利要求20所述的***，其中，所述MRD模块包括MRI装置。
40.根据权利要求20所述的***，其中，所述MRD模块设置有用于构建所述图像的片段选择装置和二维傅立叶变换2DFT装置。
41.根据权利要求20所述的***，其中，所述MRD模块设置有用于构建所述图像的三维傅立叶变换3DFT装置。
42.根据权利要求20所述的***，其中，所述MRD模块设置有用于构建所述图像的投影重构装置。
43.根据权利要求20所述的***，其中，所述MRD模块设置有用于构建所述图像的逐点图像构建装置。
44.根据权利要求20所述的***，其中，所述MRD模块设置有用于构建所述图像的逐线条图像构建装置。
45.根据权利要求20所述的***，其中，所述MRD模块设置有用于构建所述图像的静场梯度图像构建装置。
46.根据权利要求20所述的***，其中，所述MRD模块设置有用于构建所述图像的RF场梯度图像构建装置。
47.根据权利要求20所述的***，其中，所述光学成像模块包括光检测器阵列，所述光检测器阵列包括以预定方式围绕所述成像平台分布的多个光检测器，用于提供所述固定对象的所述区域的三维实时光图像。
48.根据权利要求20所述的***，其中，所述光学成像模块设置有用于检测所述固定对象的所述区域的生物发光的装置。
49.根据权利要求20所述的***，其中，所述光学成像模块设置有用于检测所述固定对象的所述区域的化学发光的装置。
50.根据权利要求20所述的***，其中，所述光学成像模块设置有用于检测所述固定对象的所述区域的荧光的装置。
51.根据权利要求20所述的***，其中，所述光学成像模块设置有用于检测所述固定对象的所述区域的近红外荧光的装置。
52.根据权利要求20所述的***，其中，所述光学成像模块包括用于所述固定对象的所述区域的单光子发射计算机断层成像SPECT的装 置。
53.根据权利要求20所述的***，其中，所述光学成像模块包括用于所述固定对象的所述区域的正电子发射断层成像PET的装置。
54.根据权利要求20所述的***，其中，所述光学成像模块包括光子计数灵敏度装置。
55.根据权利要求20所述的***，其中，所述光学成像模块包括用于选择性地检测从所述固定对象的所述区域传回的激励脉冲的装置。
56.根据权利要求20所述的***，其中，所述光学成像模块还包括用于同步所述激励脉冲的装置。
57.根据权利要求20所述的***，其中，所述固定对象是小哺乳动物。
58.根据权利要求20所述的***，其中，从以下组选择所述固定对象，所述组包括哺乳动物、生物标本、生物器官、鸟类、爬行动物、海洋动物、两栖动物或者生物组织。
59.根据权利要求4所述的***，其中，所述哺乳动物是人类。
60.根据权利要求59所述的***，其中，所述人类是早产儿。
61.根据权利要求4所述的***，其中，所述哺乳动物是啮齿动物。
62.根据权利要求61所述的***，其中，从以下组选择所述啮齿动物，所述组包括大鼠和小鼠。
63.根据权利要求4所述的***，其中，从以下组选择所述生物组织，所述组包括活体生物组织和离体生物组织。
64.根据权利要求9所述的***，其中，所述哺乳动物是人类。
65.根据权利要求64所述的***，其中，所述人类是早产儿。
66.根据权利要求9所述的***，其中，所述哺乳动物是啮齿动物。
67.根据权利要求66所述的***，其中，从以下组选择所述啮齿动物，所述组包括大鼠和小鼠。
68.根据权利要求9所述的***，其中，从以下组选择所述生物组织，所述组包括活体生物组织和离体生物组织。
69.根据权利要求18所述的***，其中，所述哺乳动物是人类。 
70.根据权利要求69所述的***，其中，所述人类是早产儿。
71.根据权利要求18所述的***，其中，所述哺乳动物是啮齿动物。
72.根据权利要求71所述的***，其中，从以下组选择所述啮齿动物，所述组包括大鼠和小鼠。
73.根据权利要求58所述的***，其中，所述哺乳动物是人类。
74.根据权利要求73所述的***，其中，所述人类是早产儿。
75.根据权利要求58所述的***，其中，所述哺乳动物是啮齿动物。
76.根据权利要求75所述的***，其中，从以下组选择所述啮齿动物，所述组包括大鼠和小鼠。 
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