DE202015104743U1

DE202015104743U1 - Systems for inserting a MRI hyperpolarization of a patient with a weak field

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Publication number: DE202015104743U1
Application number: DE202015104743.6U
Authority: DE
Original assignee: Aspect Imaging Ltd
Current assignee: Aspect Imaging Ltd
Priority date: 2015-08-18
Filing date: 2015-09-07
Publication date: 2015-09-15
Anticipated expiration: 2025-09-08
Also published as: WO2017029671A1

Abstract

Ein MRD-integriertes System für ein in situ Einsetzen der Hyperpolarisation einer hyperpolarisierbaren Substanz in Echtzeit, die einem Subjekt vorher unter reversiblen, zeitlich festgelegten Bedingungen eines null-Gauß-Magnetfeldes verabreicht wurde, umfassend eine null-Gauß-Kammer (ZGC), die zumindest ein null-Gauß-Modul (ZGM) hat, wobei die besagte ZGC und/oder das besagte ZGM dazu konfiguriert ist, zumindest zeitweilig das besagte Subjekt einzuhüllen oder sonstwie ein null-Gauß-Magnetfeld über dem besagten Subjekt zu induzieren, während es innerhalb der besagten MRD beherbergt ist.An MRD-integrated system for in situ onset hyperpolarization of a hyperpolarizable substance in real time previously administered to a subject under reversible, timed conditions of zero gaussian magnetic field comprising a zero Gaussian chamber (ZGC), at least has a zero Gaussian module (ZGM), wherein said ZGC and / or said ZGM is configured to at least temporarily encase said subject or otherwise induce a zero Gaussian magnetic field across said subject while remaining within said ZGC said MRD is housed.

Description

Feld der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein das Gebiet der medizinischen Diagnose mit Magnetresonanzbildgebung. Insbesondere betrifft die Anmeldung Verfahren und Systeme für ein in situ Einsetzen der Zeit der Induktion einer MRT-Hyperpolarisierung eines Subjektes mit einem schwachen Feld in Echtzeit.The present invention generally relates to the field of medical diagnosis with magnetic resonance imaging. In particular, the application relates to methods and systems for in situ onset of time of induction of MRI hyperpolarization of a subject with a weak field in real time.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

MRT stellt einen unübertroffenen Weichgewebekontrast bereit, aber die inhärent niedrige Empfindlichkeit dieser Modalität hat die klinische Verwendung auf die Abbildung von Wasserprotonen beschränkt. Mit Hyperpolarisierungstechniken kann das Signal für eine gegebene Anzahl von Kernspins mehr als 100000 mal erhöht werden. Die starke Signalverbesserung ermöglicht eine Abbildung auch von anderen Kernen als Protonen, z. B. ¹³C und ¹⁵N, und deren molekulare Verteilung in vivo kann in einem klinisch relevanten Zeitrahmen sichtbar gemacht werden. Beispielsweise wurde publiziert, dass hyperpolarisierte ¹³C-Kerne in Kaninchen injiziert wurden, gefolgt von einem schnellen ¹³C-MRT mit einer hohen räumlichen Auflösung (Scanzeit < 1 s und 1,0 mm Flächenauflösung). Der hohe Polarisierungsgrad ermöglichte auf diese Weise ein Mapping der molekularen Verteilung innerhalb von verschiedenen Organen einige Sekunden nach der Injektion. Die MRT-Technik mit hyperpolarisiertem ¹³C erlaubt eine selektive Identifikation von den Molekülen, die das MR-Signal erzeugen, was eine direkte molekulare Bildgebung ermöglicht; siehe Golman, K., et al., ”Molecular imaging using hyperpolarized 13C”, The British Journal of Radiology (2014) , was hierin als ein Bezug aufgenommen wird.MRI provides unsurpassed soft tissue contrast, but the inherently low sensitivity of this modality has limited clinical use to imaging of water protons. With hyperpolarization techniques, the signal can be increased more than 100,000 times for a given number of nuclear spins. The strong signal enhancement allows imaging of nuclei other than protons, e.g. , ¹³ C and ¹⁵ N, and their molecular distribution in vivo can be visualized in a clinically relevant timeframe. For example, it has been reported that hyperpolarized ¹³ C nuclei were injected into rabbits, followed by rapid ¹³ C MRI with high spatial resolution (scan time <1 s and 1.0 mm area resolution). The high degree of polarization allowed in this way a mapping of the molecular distribution within different organs a few seconds after the injection. The hyperpolarized ¹³ C MRI technique allows selective identification of the molecules that generate the MR signal, allowing for direct molecular imaging; please refer Golman, K., et al., "Molecular imaging using hyperpolarized 13C," The British Journal of Radiology (2014). , which is incorporated herein by reference.

Reineri et al. zeigten, dass die Hyperpolarisierung für Zeiten länger als T₁ beibehalten werden kann, wenn sie in einem Singulett-Zustand gehalten wird, von dem aus Übergänge nicht erlaubt sind. Ein anderer, direkterer Weg, um den Relaxationsprozess zu verlangsamen, besteht in der Verwendung von perdeuterierten Molekülen. Hier sind beide Verfahren verwendet worden und die Zerfallsrate der Hyperpolarisierung (induziert durch para-H₂) ist bei zwei verschiedenen Magnetfeldern gemessen worden: Erdmagnetfeld und Nullfeld. Während die Relaxation bei Erdmagnetfeld sehr langsam ist, wird sie schneller bei einem Nullfeld. Dieses ziemlich unerwartete Ergebnis ist auf der Grundlage eines isotropen Mischens zwischen ¹H and ²H erklärt worden; siehe Reineri, Francesca, et al., ”Effect of low and zero magnetic field an the hyperpolarization lifetime in parahydrogenated perdeuterated molecules”, Journal of Magnetic Resonance 200.1 (2009): 15–20 , was hierin als ein Bezug aufgenommen wird. Reineri et al. showed that hyperpolarization can be maintained for times longer than T ₁ when held in a singlet state from which transitions are not allowed. Another more direct way to slow down the relaxation process is to use perdeuterated molecules. Here, both methods have been used and the decay rate of hyperpolarization (induced by para-H ₂ ) has been measured at two different magnetic fields: Earth's magnetic field and Zero field. While the relaxation in geomagnetic field is very slow, it becomes faster at a zero field. This rather unexpected result has been explained on the basis of an isotropic mixing between ¹ H and ² H; please refer Reineri, Francesca, et al., "Effect of low and zero magnetic field on hyperpolarization lifetime in parahydrogenated perdeuterated molecules", Journal of Magnetic Resonance 200.1 (2009): 15-20 , which is incorporated herein by reference.

Reineri et al. haben auch vorgestellt, dass sich zwei Alkinderivate, die ein bzw. zwei oligooxyethylenische Ketten enthalten, als gute Substrate für para-Hydrierungsreaktionen herausstellen und zu den entsprechenden hyperpolarisierten Alkenen mit guter Ausbeute führten. Eine geeignete Theorie wurde entwickelt, um die beobachteten Resultate zu deuten, die die verschiedenen para-H₂ induzierten Effekte vollständig erklärt, die bei der para-Hydrierung von symmetrisch und asymmetrisch substituierten Alkinen in ALTADENA- und PASADENA-Moden beobachtet wurden. Der oligooxyethylenische Substituent stellt dem para-hydrierten symmetrischen Derivat eine gute Wasserlöslichkeit bereit. ¹³C-MR in vitro Bilder von diesem Derivat wurden sowohl in Aceton- wie auch in Wasserlösungen (130 mM) unter Verwendung des ALTADENA-Verfahrens und nach Anwendung des feldzyklischen Verfahrens, das eine Akquisition einer in Phase ¹³C-Carbonylresonanz erlaubt, erhalten. Die Erkenntnis, dass das hydrierte Produkt im Gegensatz zu dem ursprünglichen Alkin, das wasserunlöslich ist, wasserlöslich ist, erlaubt ein Arbeiten an einer schnellen Phasentransferabscheidung von dem organischen Lösungsmittel, d. h. dem nicht reagierten Substrat, und dem Katalysator, um eine fertige, zu Verwendung bereite wässrige Lösung zu erhalten, die für weitere in vivo MRT-Anwendungen geeignet ist; siehe Reineri, Francesca, et al. ”New hyperpolarized contrast agents for 13C-MRI from para-hydrogenation of oligooxyethylenic alkynes”, Journal of the American Chemical Society 130.45 (2008): 15047–15053 , und Goldman, Maurice, et al. ”Hyperpolarization of 13C through order transfer from parahydrogen: a new contrast agent for MRI”, Magnetic Resonance Imaging 23.2 (2005): 153–157 ; die beide hierin als ein Bezug aufgenommen sind. Canet et al. stellten ihre Studie vor, die sich mit einem Spinsystem befasst, das aus drei nicht äquivalenten Protonen besteht, von denen zwei von para-Wasserstoff (p-H₂) nach einer im Erdmagnetfeld durchgeführten Hydrierungsreaktion herrührten. Es wird gezeigt, dass drei Singulett-Zustände erzeugt werden, sofern indirekte (J) Kopplungen zwischen den drei Spins existieren, was einen Hyperpolarisierungstransfer hin zu dem dritten Spin impliziert. Nach Einführung der Probe in den NMR („Nuclear Magnetic Resonance”) Magneten mit hohem Feld treten die folgenden Ereignisse auf: (i) die longitudinalen zwei-Spin-Ordnungen, die Teil der Singulett-Zustände sind, überleben; (ii) die beiden anderen Terme (von diesen Singulett-Zuständen) neigen dazu, durch Magnetfeldgradienten zerstört zu werden, werden zur gleichen Zeit aber zum Teil in Unterschiede von longitudinalen Polarisierungen konvertiert. Die Kernspinrelaxation wird durch geeignete NMR-Messungen untersucht, wenn eine Entwicklung in dem Hochfeldmagneten oder im Erdfeld auftritt. Im ersten Fall ist die Relaxation klassisch aber durch zahlreiche Relaxationsraten verkompliziert, die sowohl mit longitudinalen zwei-Spin-Ordnungen als auch longitudinalen Polarisierungen verbunden sind. Im zweiten Fall tritt zunächst ein Gleichgewicht zwischen den Singulettzuständen auf, wobei ihr Verschwinden danach durch Relaxationsraten getrieben ist, die wegen der Abwesenheit von jedwedem dipolarem Beitrag sehr klein bleiben. Somit existieren selbst im Fall eines drei-Spin-Systems langlebige Zustände. Diese unerwartete Eigenschaft könnte für viele Anwendungen sehr nützlich sein; siehe Canet, Daniel, et al., ”About long-lived nuclear sein states involved in para-hydrogenated molecules” Journal of the American Chemical Society 129.5 (2007): 1445–1449 , was hierin als ein Bezug aufgenommen wird. Reineri et al. have also shown that two alkyne derivatives containing one or two oligooxyethylenic chains prove to be good substrates for para-hydrogenation reactions and lead to the corresponding hyperpolarized alkenes with good yield. A suitable theory was developed to interpret the observed results that fully explain the various para-H ₂ -induced effects observed in the para-hydrogenation of symmetrically and asymmetrically substituted alkynes in ALTADENA and PASADENA modes. The oligo-oxyethylenic substituent provides the para-hydrogenated symmetrical derivative with good water solubility. ¹³ C-MR in vitro Images of this derivative were obtained in both acetone and water solutions (130 mM) using the ALTADENA method and using the field cyclic method that allows acquisition of a phase ¹³ C-carbonyl resonance. The finding that the hydrogenated product is water-soluble, unlike the original alkyne that is water-insoluble, allows working on rapid phase-transfer separation of the organic solvent, ie, the unreacted substrate, and the catalyst to make a ready-to-use one aqueous solution suitable for further in vivo MRI applications; please refer Reineri, Francesca, et al. "New hyperpolarized contrast agents for 13C-MRI from para-hydrogenation of oligooxyethylenic alkynes", Journal of the American Chemical Society 130.45 (2008): 15047-15053 , and Goldman, Maurice, et al. "Hyperpolarization of 13C through order transfer from parahydrogen: a new contrast agent for MRI", Magnetic Resonance Imaging 23.2 (2005): 153-157 ; both of which are incorporated herein by reference. Canet et al. presented their study on a spin system consisting of three non-equivalent protons, two of which were derived from para-hydrogen (pH ₂ ) after a hydrogenation reaction in the earth's magnetic field. It is shown that three singlet states are generated if there are indirect (J) couplings between the three spins, which implies hyperpolarization transfer to the third spin. Upon introduction of the sample into the high magnetic field (Nuclear Magnetic Resonance) NMR, the following events occur: (i) the longitudinal two-spin orders that are part of the singlet states survive; (ii) the other two terms (of these singlet states) tend to be destroyed by magnetic field gradients, but at the same time are partly converted into differences in longitudinal polarizations. Nuclear spin relaxation is examined by appropriate NMR measurements when development occurs in the high field magnet or in the earth field. In the first case the relaxation is classic but complicated by numerous relaxation rates associated with both longitudinal two-spin orders and longitudinal polarizations. In the second case, an equilibrium between the singlet states first occurs, with their disappearance thereafter driven by relaxation rates which remain very small because of the absence of any dipolar contribution. Thus, even in the case of a three-spin system, long-lived states exist. This unexpected feature could be very useful for many applications; please refer Canet, Daniel, et al., "About long-lived nuclear states-involved in para-hydrogenated molecules" Journal of the American Chemical Society 129.5 (2007): 1445-1449 , which is incorporated herein by reference.

Reineri et al. haben auch offenbart, dass das Aufkommen von Kernspinhyperpolarisierungstechniken einen Durchbruch auf dem Gebiet der medizinischen Diagnose mittels Magnetresonanzbildgebung darstellt. Die dynamische Kernpolarisierung (DNP) ist das am meisten verwendete Verfahren und es wird gezeigt, dass hyperpolarisierte Metabolite wie [1-¹³C]-Pyruvat den Status von Tumoren angeben. Die para-Wasserstoffinduzierte Polarisierung (PHIP) ist eine auf Chemie basierende Technik, die gegenüber DNP viel kostengünstiger und leichter zu handhaben ist und erheblich kürzere Polarisierungszeiten hat. Ihre Hauptbeschränkung ist die Verfügbarkeit von ungesättigten Präkursoren für die Zielsubstrate; beispielsweise können Acetat und Pyruvat nicht durch direkte Aufnahme des para-Wasserstoff-Moleküls erhalten werden. Wir berichten hierin ein Verfahren, das es uns erlaubt, in dieser Art Molekül eine Hyperpolarisierung mittels eines maßgeschneiderten Präkursors zu erreichen, der eine hydrierbare Funktionalität hat, die nach dem Polarisierungstransfer zu der ¹³C Zielgruppe gespalten wird, um den Metaboliten von Interesse zu erhalten. Das berichtete Verfahren kann auf eine Anzahl von anderen biologisch relevanten Substraten erstreckt werden; siehe Francesca Reineri, Tommaso Boi und Silvio Aime, ”ParaHydrogen Induced Polarization of 13C carboxylate resonance in acetate and pyruvate”, Nature Communications 6 (2015) , was hierin als ein Bezug aufgenommen wird. Reineri et al. have also disclosed that the advent of nuclear spin hyperpolarization techniques represents a breakthrough in the field of medical magnetic resonance imaging diagnostics. Dynamic nuclear polarization (DNP) is the most widely used method and it is shown that hyperpolarized metabolites such as [1- ¹³ C] pyruvate indicate the status of tumors. The para-hydrogen-induced polarization (PHIP) is a chemistry-based technique that is much less expensive and easier to handle DNP and has significantly shorter polarization times. Their main limitation is the availability of unsaturated precursors for the target substrates; For example, acetate and pyruvate can not be obtained by direct uptake of the para-hydrogen molecule. We report herein a method that allows us, in this type of molecule, to achieve hyperpolarization by means of a tailored precursor having a hydrogenatable functionality which, upon polarization transfer, is cleaved to the ¹³ C target to obtain the metabolite of interest. The reported method can be extended to a number of other biologically relevant substrates; please refer Francesca Reineri, Tommaso Boi and Silvio Aime, "ParaHydrogen Induced Polarization of 13C Carboxylate Resonance in Acetate and Pyruvate", Nature Communications 6 (2015) , which is incorporated herein by reference.

Darüber hinaus ziehen die Hyperpolarisierungstechniken für MRT-Zwecke von Reineri et al. zunehmendes Interesse auf sich, insbesondere für Kerne wie ¹³C oder ¹²⁹Xe. Unter den verschiedenen vorgeschlagenen Verfahren erfordert die para-Wasserstoff induzierte Polarisation nur eine relativ preisgünstige Ausrüstung. Der Aufbau für ein MRT-Experiment mittels para-Wasserstoff erfordert die Anwendung von Fähigkeiten und Verfahren, die aus verschiedenen Kenntnisbereichen erlangt sind. Die grundlegende Theorie und ein praktischer Einblick in dieses Verfahren werden hier vorgestellt. Die Parahydrierung von Alkinen, die eine gekennzeichnete ¹³CO-Gruppe neben der Dreifachbindung haben und von Ph(I)-Komplexen katalysiert werden, die ein chelatbildendes Phosphin enthalten, stellt die beste Wahl zum Erzeugen und Aufrechterhalten eines hochheteronuklearen Polarisierungseffektes dar. Um eine Gegenphase- in eine (netto) in Phase ¹³C-Polarisierung für die MRT-Anwendung zu überführen, ist es notwendig, das beschriebene Magnetfeldzyklusverfahren vorzubereiten bzw. aufzubauen. In vitro und in vivo Bilder sind unter der Verwendung von schnellen Bildgebungssequenzen (RARE und trueFISP) akquiriert worden; siehe Reineri, Francesca, et al. ”How to design 13C para-hydrogen-induced polarization experiments for MRI applications”, Contrast Media & Molecular Imaging 6.2 (2011): 77–84 , was hierin als ein Bezug aufgenommen wird.In addition, hyperpolarization techniques for MRI purposes draw from Reineri et al. increasing interest, especially for cores such as ¹³ C or ¹²⁹ Xe. Among the various proposed methods, para-hydrogen induced polarization requires only relatively inexpensive equipment. The setup for an MRI experiment using para-hydrogen requires the application of capabilities and techniques that have been acquired from various fields of knowledge. The basic theory and practical insight into this process are presented here. The para-hydrogenation of alkynes having a labeled ¹³ CO group adjacent to the triple bond and catalyzed by Ph (I) complexes containing a chelating phosphine is the best choice for generating and maintaining a highly heteronuclear polarization effect. into a (net) phase ¹³ C polarization for the MRI application, it is necessary to prepare the described magnetic field cycling method. In vitro and in vivo images have been acquired using fast imaging sequences (RARE and trueFISP); please refer Reineri, Francesca, et al. "How to design 13C para-hydrogen-induced polarization experiments for MRI applications", Contrast Media & Molecular Imaging 6.2 (2011): 77-84 , which is incorporated herein by reference.

Reineri et al. haben auch unterstrichen, dass, wenn eine Hydrierungsreaktion mit gasförmigem Wasserstoff durchgeführt wird, der hinsichtlich seines para-Isomers im Erdmagnetfeld (vor einer adiabatischen Einführung der Probe in den NMR-Magneten) angereichert wurde, eine verstärkte longitudinale Ordnung der Protonen (repräsentiert durch 2I A / Z I B / Z ) erzeugt wird, aber auch ein Unterschied von erhöhten Polarisierungen (I A / Z –I B / Z ). In einem ersten Teil wird theoretisch und experimentell gezeigt, dass die longitudinale Relaxationszeit dieses Polarisierungsunterschiedes ungefähr zweimal die von individuellen Polarisierungen ist. Der zweite Teil ist einer Pulssequenz zum Überführen dieses Unterschiedes in eine netto-Hyperpolarisierung gewidmet. Die Entwicklung dieser globalen Hyperpolarisierung wird in einem dritten Teil experimentell untersucht, und es wird beobachtet, dass ein Teil der Hyperpolarisierung eine effektive longitudinale Relaxationszeit besitzt, die ähnlich ist zu der des anfänglichen Polarisationsunterschiedes. Diese experimentellen Ergebnisse werden durch numerische Berechnungen basierend auf Gleichungen des Solomon-Typs interpretiert einschließlich der longitudinalen Ordnung und möglicherweise dipolaren-CSA-Querkorrelationsraten; siehe Francesca Reineri, Sabine Bouguet-Bonnet und Daniel Canet, ”Creation and evolution of net proton hyperpolarization arising from para-hydrogenation”, Journal of Magnetic Resonance 210.1 (2011): 107–112 , was hierin als ein Bezug aufgenommen wird. Reineri et al. have also emphasized that when a hydrogenation reaction is carried out with gaseous hydrogen enriched for its para-isomer in the Earth's magnetic field (prior to adiabatic introduction of the sample into the NMR magnet), an amplified longitudinal order of the protons (represented by 2I A / Z I B / Z ), but also a difference of increased polarizations (I. A / Z -I B / Z ). In a first part it is theoretically and experimentally shown that the longitudinal relaxation time of this polarization difference is about twice that of individual polarizations. The second part is devoted to a pulse sequence for translating this difference into net hyperpolarization. The development of this global hyperpolarization is experimentally investigated in a third part, and it is observed that part of the hyperpolarization has an effective longitudinal relaxation time similar to that of the initial polarization difference. These experimental results are interpreted by numerical calculations based on equations of the Solomon type including the longitudinal order and possibly dipolar-CSA cross-correlation rates; please refer Francesca Reineri, Sabine Bouguet-Bonnet and Daniel Canet, "Creation and evolution of net proton hyperpolarization emerging from para-hydrogenation", Journal of Magnetic Resonance 210.1 (2011): 107-112 , which is incorporated herein by reference.

Reineri et al. offenbaren weiter die para-Hydrierung des symmetrischen Substrates Acetylendicarbonsäure, das durch einen Rh(I)-Komplex katalysiert wurde, der das chelatbildende Diphosphin dppb (1,4-bis(diphenylphosphino)butan) trägt. Die beiden magnetisch äquivalenten Protonen des Produktes führen zu einem hyperpolarisierten Emissionssignal im ¹H-NMR Spektrum. Ihre Polarisierungsintensität verändert sich bei Veränderung des Reaktionslösungsmittels von Methanol zu Aceton. Eine detaillierte Analyse des Hydrierungspfades wird mittels Dichtefunktionaltheorieberechnungen durchgeführt, um die Struktur der Hydrierungszwischenprodukte und ihre Stabilität in den beiden Lösungsmitteln zu beurteilen. Die beobachteten Polarisierungseffekte sind erklärt worden auf der Grundlage der erhaltenen Strukturen. Einsichten in die Lebensdauer eines kurzlebigen Reaktionszwischenproduktes wurden ebenfalls erhalten; siehe Reineri, Francesca, et al. ”Role of the reaction intermediates in determining PHIP (parahydrogen induced polarization) effect in the hydrogenation of acetylene dicarboxylic acid with the complex [Rh(dppb)] + (dppb: 1,4-bis(diphenylphosphino)butane)”, The Journal of Chemical Physics 140.9 (2014): 094307 , was hierin als ein Bezug aufgenommen wird. Reineri et al. further disclose the para-hydrogenation of the symmetrical substrate acetylenedicarboxylic acid catalyzed by a Rh (I) complex bearing the chelating diphosphine dppb (1,4-bis (diphenylphosphino) butane). The two magnetically equivalent protons of the product lead to a hyperpolarized emission signal in the ¹ H NMR spectrum. Their polarization intensity changes as the reaction solvent changes from methanol to acetone. A detailed analysis of the hydrogenation pathway is made using density functional theory calculations to evaluate the structure of the hydrogenation intermediates and their stability in the two solvents. The observed polarization effects have been explained on the basis of the structures obtained. Insights into the life of a short lived reaction intermediate were also obtained; please refer Reineri, Francesca, et al. "Parahydrogen induced polarization effect in the hydrogenation of acetylene dicarboxylic acid with the complex [Rh (dppb)] + (dppb: 1,4-bis (diphenylphosphino) butane)", The Journal of Chemical Physics 140.9 (2014): 094307 , which is incorporated herein by reference.

Hövener et al. offenbaren ein PASADENA-Verfahren, das eine Hyperpolarisierung von 16–20% in flüssigen Proben von biologischen Molekülen erreicht hat (was eine 40000-fache Signalverstärkung bei 4,7 T bedeutet), die für in vivo MRT und MRS relevant sind. Es gibt jedoch kein kommerzielles Gerät, um dieses Experiment bequem und reproduzierbar auf Routinebasis durchzuführen, wie das erforderlich ist für die Überführung von PASADENA hin zu Fragen von biomedizinischer Bedeutung. Somit beschreiben Hövener et al. ein Gerät, das gestaltet ist für die schnelle Erzeugung von sechs bis acht flüssigen Proben pro Stunde mit einer hohen Reproduzierbarkeit der Hyperpolarisierung; siehe Hövener, Jan-Bernd, et al. ”PASADENA hyperpolarization of 13C biomolecules: equipment design and installation”, Magnetic Resonance Materials in Physics, Biology and Medicine 22.2 (2009): 111–121 , was hierin als ein Bezug aufgenommen wird. Hövener et al. disclose a PASADENA method that has achieved hyperpolarization of 16-20% in liquid samples of biological molecules (meaning a 40,000-fold signal enhancement at 4.7 T) that are relevant for in vivo MRI and MRS. However, there is no commercial device to perform this experiment conveniently and reproducibly on a routine basis, as required for the conversion of PASADENA to biomedical importance issues. Thus, Hövener et al. a device designed to rapidly produce six to eight liquid samples per hour with high hyperpolarization reproducibility; please refer Hövener, Jan-Bernd, et al. "PASADENA hyperpolarization of 13C biomolecules: equipment design and installation", Magnetic Resonance Materials in Physics, Biology and Medicine 22: 2 (2009): 111-121 , which is incorporated herein by reference.

Magnetfeldabsorbierende Eigenschaften sind im Stand der Technik bekannt, siehe beispielsweise Kim, Sung-Soo, et al. ”Magnetic and microwave absorbing properties of Co-Fe thin films plated an hollow ceramic microspheres of low density”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 271.1 (2004): 39–45 ; Li, D., et al. ”Magnetic and electromagnetic wave absorption properties of α-Fe (N) nanoparticles”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 321.24 (2009): 4081–408 ; Li, Junping, et al. ”Preparation and magnetic properties of Fe/Si/C/N ceramics derived from a polymeric precursor”, Journal of Applied Polymer Science 105.4 (2007): 1786–1792 ; Liu, X. G., et al. ”Magnetic properties, complex permittivity and permeability of FeNi nanoparticles and FeNi/AlOx nanocapsules”, Journal of Nanoparticle Research 11.8 (2009): 2097–2104 ; Han, Z., et al. ”Broadband electromagnetic-wave absorption by FeCo/C nanocapsules”, Applied Physics Letters 95.2 (2009): 023114 ; die alle hierin als ein Bezug aufgenommen sind.Magnetic field absorbing properties are known in the art, see for example Kim, Sung-Soo, et al. "Magnetic and microwave insulating properties of Co-Fe thin films plated on hollow ceramic microspheres of low density", Journal of Magnetism and Magnetic Materials 271.1 (2004): 39-45 ; Li, D., et al. Magnetic and electromagnetic wave absorption properties of α-Fe (N) nanoparticles, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 321.24 (2009): 4081-408 ; Li, Junping, et al. "Preparation and magnetic properties of Fe / Si / C / N ceramics derived from a polymeric precursor", Journal of Applied Polymer Science 105.4 (2007): 1786-1792 ; Liu, XG, et al. "Magnetic properties, complex permeability and permeability of FeNi nanoparticles and FeNi / AlOx nanocapsules", Journal of Nanoparticle Research 11.8 (2009): 2097-2104 ; Han, Z., et al. "Broadband electromagnetic-wave absorption by FeCo / C nanocapsules", Applied Physics Letters 95.2 (2009): 023114 ; which are all incorporated herein by reference.

Mu-Metall ist eine Nickel-Eisen-weichmagnetische Legierung mit einer hohen Permeabilität, die geeignet ist für die Abschirmung von empfindlichem elektronischem Gerät. Mu-Metall besteht aus ungefähr 80% Nickel, 5% Molybdän und dem Rest Eisen. Die hohe Permeabilität macht Mu-Metall nützlich für die Abschirmung gegen statische und niederfrequente Magnetfelder, siehe die derzeit verfügbare Webseite http://www.mumetal.com .Mu metal is a high permeability nickel-iron-soft magnetic alloy suitable for shielding sensitive electronic equipment. Mu metal consists of approximately 80% nickel, 5% molybdenum and the remainder iron. The high permeability makes Mu-Metall useful for shielding against static and low frequency magnetic fields, see the currently available website http://www.mumetal.com ,

Es ist in dem Bereich der Erfindung, die hier in einer nicht beschränkenden Weise bereitgestellt wird, wobei die gleichstrommagnetischen Eigenschaften von Mu-Metall z. B. wie folgt sind: Koerzitivkraft von H = 1,0 Oe, Oersted 0,008 bis 0,02; Hystereverlust von H = 1.0 Oe, erg/cm³ pro Zyklus 18 bis 24; in Form eines Stabs oder eines Drahts, u bei B = 40 G; u max von 200000; Ho von H = 1 Oersted ist 0,02 max; Gleichstromhystereseverlust von H = 1 Oe, erg/cm³ pro Zyklus 16, Induktion, Gauß 7300; zurückbleibende Induktion, Gauß 3500 (Proben in Form eines Spaltbandes oder eines gespaltenen Stabes); siehe weitere Spezifikationen vom kommerziell verfügbaren Mu-Metallen wie sie auf der derzeit verfügbaren Webseite http://www.mumetal.com/mumetal_specifications.html dargelegt sind, die hierin als ein Bezug aufgenommen wird.It is within the scope of the invention, which is provided herein in a non-limiting manner, wherein the DC magnetic properties of Mu metal e.g. B. coercivity of H = 1.0 Oe, Oersted 0.008 to 0.02; Hystere loss of H = 1.0 Oe, erg / cm ³ per cycle 18 to 24; in the form of a rod or a wire, u at B = 40 G; u max of 200000; Ho of H = 1 oersted is 0.02 max; DC hysteresis loss of H = 1 Oe, erg / cm ³ per cycle 16, induction, Gauss 7300; residual induction, Gauss 3500 (samples in the form of a slit strip or a split bar); See further specifications of commercially available mu metals as available on the currently available website http://www.mumetal.com/mumetal_specifications.html which is incorporated herein by reference.

Im gesamten Stand der Technik und insbesondere im oben diskutierten Stand der Technik wurde namentlich die Einsatzzeit der MRT-Hyperpolarisierung eines Patienten mit einem schwachen Feld („low field MRI hyperpolarization”) nicht diskutiert und nicht offenbart.Namely, the time of use of MRI hyperpolarization of a patient with a low field ("low field MRI hyperpolarization") has not been discussed and disclosed in the entire prior art, and in particular in the prior art discussed above.

US-B2-8,844,470 – „Bewegliche Auflagefläche für analysierte Objekte” von Aspect Imaging Ltd., das hierin als ein Bezug aufgenommen wird, offenbart ein Tierhandhabungssystem, das nützlich ist zur Positionierung eines immobilisierten Tieres in einer vorbestimmten Konfiguration und das einschließt: einen nahen Teil, der außerhalb einer medizinischen Vorrichtung gehalten ist und zumindest einen inneren Schaft umfasst, und zumindest einen äußeren Schaft, wobei der zumindest eine äußere Schaft teleskopartig entlang des zumindest einen inneren Schafts beweglich ist, um einen Teleskopmechanismus von variabler (naher) Länge bereitzustellen, der nahe Teil; und einen fernen Teil umfassend ein konfigurierbares, abkapselbares Lebensunterstützungssystem (ELSS), wobei das ELSS drehbar und/oder linear hin und her bewegbar ist entlang der Hauptlongitudinalachse der Schäfte mittels des beweglichen teleskopischen Mechanismus des nahen Teils. Der nahe Teil umfasst weiter Zeichen, die die lineare Verrückung und die Drehung des ELSS des fernen Teils anzeigen, sodass das ELSS innerhalb der medizinischen Vorrichtung für eine optimierte Tieranalyse genau und reversibel konfiguriert ist. US B2-8,844,470 "Aspect Imaging Objects Movable" by Aspect Imaging Ltd., which is incorporated herein by reference, discloses an animal handling system useful for positioning an immobilized animal in a predetermined configuration and including: a proximal portion external to a medical device Device and is held at least one inner shaft, and at least one outer shaft, wherein the at least one outer shaft is telescopically movable along the at least one inner shaft to provide a telescope mechanism of variable (near) length, the near part; and a remote portion comprising a configurable, encapsulating life support system (ELSS), the ELSS being rotatable and / or linearly reciprocable along the major longitudinal axis of the shanks by means of the movable telescopic mechanism of the proximal portion. The near portion further includes characters indicating the linear displacement and rotation of the ELSS of the far part so that the ELSS is accurately and reversibly configured within the medical device for optimized animal analysis.

Im Lichte des Standes der Technik sind Systeme für ein Einsetzen der Zeit der Induktion einer MRT-Hyperpolarisierung eines Patienten mit einem schwachen Feld immer noch ein unbefriedigtes Bedürfnis.In the light of the prior art, systems for onset of the time of induction of MRI hyperpolarization of a patient with a weak field still an unsatisfied need.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein MRD-integriertes System für ein in situ Einsetzen der Hyperpolarisation einer hyperpolarisierbaren Substanz in Echtzeit bereitzustellen, die einem Subjekt vorher unter reversiblen, zeitlich festgelegten Bedingungen eines null-Gauß-Magnetfeldes verabreicht wurde, umfassend eine null-Gauß-Kammer (ZGC), die zumindest ein null-Gauß-Modul (ZGM) hat, wobei die ZGC und/oder das ZGM dazu konfiguriert ist, zumindest zeitweilig das Subjekt einzuhüllen oder sonstwie ein null-Gauß-Magnetfeld über dem besagten Subjekt zu induzieren, während es innerhalb der MRD beherbergt ist.It is therefore an object of the present invention to provide an MRD-integrated system for in situ onset of hyperpolarization of a hyperpolarizable substance in real time previously administered to a subject under reversible, timed conditions of zero gaussian magnetic field comprising zero Gaussian chamber (ZGC) having at least one zero Gaussian module (ZGM), wherein the ZGC and / or the ZGM is configured to at least temporarily envelop the subject or otherwise a zero Gaussian magnetic field over said subject while it is hosted within the MRD.

Es ist auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das vorstehend erwähnte System bereitzustellen, wobei die null-Gauß-Kammer (ZGC) zumindest eine innere Hülle mit einer Mu-Metalllage zum Absorbieren von Magnetfeldenergie umfasst.It is also an object of the present invention to provide the above-mentioned system wherein the zero Gauss chamber (ZGC) comprises at least one inner shell having a Mu metal layer for absorbing magnetic field energy.

Es ist auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das vorstehend erwähnte System bereitzustellen, wobei die ZGC weiter zumindest eine äußere Hülle aus nicht-Mu-Metall umfasst.It is also an object of the present invention to provide the aforementioned system, wherein the ZGC further comprises at least one outer shell of non-mu metal.

Es ist auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das vorstehend erwähnte System bereitzustellen, wobei die Mu-Metallhülle eine Hülle aus dreilagigem Mu-Metall umfasst.It is also an object of the present invention to provide the aforementioned system wherein the mu-metal shell comprises a three-layer mu-metal shell.

Es ist auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das vorstehend erwähnte System bereitzustellen, wobei das null-Gauß-Modul weiter eine Magnetfeldquelle umfasst, die dazu konfiguriert ist, relativ zu dem Subjekt beweglich zu sein.It is also an object of the present invention to provide the aforementioned system, wherein the zero gauss module further comprises a magnetic field source configured to be movable relative to the subject.

Es ist auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das vorstehend erwähnte System bereitzustellen, wobei das null-Gauß-Modul dazu konfiguriert ist, zwischen einem „Ein”-Zustand, der durch ungefähr 5 μT bis ungefähr 80 μT gekennzeichnet ist, und einem „Aus”-Zustand, der durch ungefähr 90 nT bis ungefähr 220 nT gekennzeichnet ist, umschaltbar zu sein.It is also an object of the present invention to provide the aforementioned system wherein the zero gauss module is configured to switch between an "on" state characterized by about 5 μT to about 80 μT and an "off" state "State characterized by about 90 nT to about 220 nT to be switchable.

Es ist auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das vorstehend erwähnte System bereitzustellen, weiter umfassend einen Signalgenerator, der dazu konfiguriert ist, mittels der Magnetfeldquelle reversibel ein Magnetfeld zu induzieren und dadurch das Einsetzen der Hyperpolarisation bereitzustellen.It is also an object of the present invention to provide the above-mentioned system, further comprising a signal generator configured to reversibly induce a magnetic field by means of the magnetic field source and thereby provide the onset of hyperpolarization.

Es ist auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das vorstehend erwähnte System bereitzustellen, wobei das null-Gauß-Modul beweglich ist in einer Weise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus das null-Gauß-Modul ist beweglich, während das Subjekt ortsfest ist, das null-Gauß-Modul ist ortsfest, während das Subjekt beweglich ist, sowohl das null-Gauß-Modul als auch das Subjekt sind beweglich relativ zueinander und jeder Kombination davon.It is also an object of the present invention to provide the aforementioned system wherein the zero Gaussian module is movable in a manner selected from the group consisting of the zero Gaussian module being movable while the subject is stationary, zero Gaussian module is stationary while the subject is movable, both the null Gaussian module and the subject are movable relative to each other and any combination thereof.

Es ist auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das vorstehend erwähnte System bereitzustellen, wobei das null-Gauß-Modul relativ zu dem Subjekt beweglich ist in einer Weise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer linearen Bewegung, einer nichtlinearen Bewegung, einer Verdrehung, einer Faltung, einer Drehung und jeder Kombination davon.It is also an object of the present invention to provide the aforementioned system wherein the zero Gaussian module is movable relative to the subject in a manner selected from the group consisting of linear motion, nonlinear motion, rotation, convolution , a twist and any combination thereof.

Es ist auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das vorstehend erwähnte System bereitzustellen, wobei das null-Gauß-Modul relativ zu dem Subjekt beweglich ist in Form einer kontinuierlichen Bewegung, einer nichtkontinuierlichen Bewegung oder beidem.It is also an object of the present invention to provide the aforementioned system wherein the zero Gaussian module is movable relative to the subject in the form of a continuous motion, a non-continuous motion, or both.

Es ist auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das vorstehend erwähnte System bereitzustellen, wobei das null-Gauß-Modul relativ zu dem Subjekt durhc eine Schiene beweglich ist Es ist auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das vorstehend erwähnte System bereitzustellen, weiter umfassend ein Tierhalteuntersystem.It is also an object of the present invention to provide the above-mentioned system wherein the zero Gaussian module is movable relative to the subject by means of a rail. It is also an object of the present invention to provide the aforementioned system, further comprising a livestock holding subsystem ,

Es ist auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das vorstehend erwähnte System bereitzustellen, weiter umfassend zumindest ein Lebensunterstützungssystem.It is also an object of the present invention to provide the aforementioned system, further comprising at least one life support system.

Es ist auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das vorstehend erwähnte System bereitzustellen, weiter umfassend zumindest einen Infusionsschlauch bzw. einen IV-Zugang, der zum Vorverabreichen zumindest eines hyperpolarisierbaren Materials in das Subjekt konfiguriert ist.It is also an object of the present invention to provide the above-mentioned system, further comprising at least one infusion tube or IV access configured to pre-administer at least one hyperpolarisable material into the subject.

Es ist auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das vorstehend erwähnte System bereitzustellen, weiter umfassend eine Leitung, die dazu konfiguriert ist, als geräuschreduzierende künstliche Erdung zu dienen.It is also an object of the present invention to provide the aforementioned system, further comprising a conduit configured to serve as noise reducing artificial grounding.

Es ist auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das vorstehend erwähnte System bereitzustellen, wobei die Leitung ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus einem Koaxialkabel, einen Kabel mit verdrillten Adernpaaren und jeder Kombination davon.It is also an object of the present invention to provide the above-mentioned system, wherein the line is selected from a group consisting of a coaxial cable, a twisted-pair cable, and any combination thereof.

Es ist auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das vorstehend erwähnte System bereitzustellen, wobei das null-Gauß-Modul dazu konfiguriert ist, die reversiblen, zeitlich festgelegten Bedingungen eines null-Gauß-Magnetfeldes entsprechend einer vorbestimmten Abfolge von Magnetfeldintensitäten wie folgt zu verändern: einem anfänglichen „Ein”-Zustand, der eine Feldintensität in einem Bereich von ungefähr 5 μT bis ungefähr 85 μT hat; einem linearen Abfall in der Feldintensität über einen Zeitraum in einem Bereich von ungefähr 5 ms bis ungefähr 110 ms hin zu einem „Aus”-Zustand, der einen Bereich von nicht mehr als ungefähr 25 nT bis ungefähr 175 nT hat; dem „Aus”-Zustand von nicht mehr als einem Bereich von ungefähr 25 nT bis ungefähr 175 nT, der über einen Zeitraum in einem Bereich von ungefähr 100 ms bis ungefähr 900 ms beibehalten wird; einem Anstieg in der besagten Feldintensität über einen Zeitraum von ungefähr 0,5 Sekunden bis 5,2 Sekunden hin zu einem Bereich von ungefähr 5 μT bis ungefähr 85 μT; und dann einem stationären Feldwert, der von ungefähr 2,5 μT bis ungefähr 105 μT reicht.It is also an object of the present invention to provide the aforementioned system wherein the zero Gaussian module is configured to correspond to the reversible timed conditions of a zero Gaussian magnetic field changing a predetermined sequence of magnetic field intensities as follows: an initial "on" state having a field intensity in a range of about 5 μT to about 85 μT; a linear decrease in field intensity over a period of time in a range of about 5 ms to about 110 ms towards an "off" state having a range of not more than about 25 nT to about 175 nT; the "off" state of no more than a range of about 25 nT to about 175 nT, which is maintained over a period in a range of about 100 ms to about 900 ms; an increase in said field intensity over a period of about 0.5 seconds to 5.2 seconds to a range of about 5 μT to about 85 μT; and then a steady field value ranging from about 2.5 μT to about 105 μT.

Es ist auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das vorstehend erwähnte System bereitzustellen, wobei der Anstieg in der Feldintensität bereitgestellt wird in einer Weise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus linear, nichtlinear, schrittweise, exponentiell und jeder Kombination davon.It is also an object of the present invention to provide the above-mentioned system wherein the increase in field intensity is provided in a manner selected from the group consisting of linear, nonlinear, stepwise, exponential, and any combination thereof.

Es ist auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das vorstehend erwähnte System bereitzustellen, wobei das null-Gauß-Modul dazu konfiguriert ist, die hyperpolarisierbare Substanz zu hyperpolarisieren, gefolgt von einer Verwendung der vorbestimmten Abfolge von Magnetfeldintensitäten.It is also an object of the present invention to provide the aforementioned system wherein the zero gauss module is configured to hyperpolarize the hyperpolarisable substance, followed by using the predetermined sequence of magnetic field intensities.

Es ist auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das vorstehend erwähnte System bereitzustellen, weiter umfassend ein externes Magnetfeldmodul, das dazu konfiguriert ist, schaltbar ein Magnetfeld in das null-Gauß-Modul zu induzieren.It is also an object of the present invention to provide the aforementioned system, further comprising an external magnetic field module configured to switchably induce a magnetic field into the zero Gaussian module.

Es ist auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das vorstehend erwähnte System bereitzustellen, wobei das externe Magnetfeldmodul zumindest eine Solenoidspule ist, die dazu konfiguriert ist, ein Magnetfeld in das null-Gauß-Modul zu induzieren.It is also an object of the present invention to provide the aforementioned system wherein the external magnetic field module is at least one solenoid coil configured to induce a magnetic field into the zero Gaussian module.

Es ist auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das vorstehend erwähnte System bereitzustellen, wobei das externe Magnetfeldmodul dazu konfiguriert ist, ein Magnetfeld von zumindest ungefähr 50 μT bereitzustellen.It is also an object of the present invention to provide the aforementioned system wherein the external magnetic field module is configured to provide a magnetic field of at least about 50 μT.

Es ist auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das vorstehend erwähnte System bereitzustellen, weiter aufweisend ein aktives Magnetfeldmodul, das dazu konfiguriert ist, entsprechend einem vorbestimmten Verfahrensablauf betreibbar zu sein.It is also an object of the present invention to provide the aforementioned system, further comprising an active magnetic field module configured to be operable in accordance with a predetermined procedure.

Es ist auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das vorstehend erwähnte System bereitzustellen, wobei der vorbestimmte Verfahrensablauf eine mechanische Verrückung des aktiven Magnetfeldmoduls, eine elektrische Modulation des aktiven Magnetfeldmoduls oder beides umfasst.It is also an object of the present invention to provide the above-mentioned system, wherein the predetermined procedure comprises a mechanical displacement of the active magnetic field module, an electrical modulation of the active magnetic field module, or both.

Es ist auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das vorstehend erwähnte System bereitzustellen, wobei das aktive Magnetfeldmodul zumindest eine Solenoidspule und einen Signalgenerator umfasst.It is also an object of the present invention to provide the above-mentioned system, wherein the active magnetic field module comprises at least a solenoid coil and a signal generator.

Es ist auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das vorstehend erwähnte System bereitzustellen, wobei das Subjekt in einem Aufnahmebehälter beherbergt ist, der dazu konfiguriert ist, zwischen dem null-Gauß-Modul und dem aktiven Magnetfeldmodul bewegbar zu sein.It is also an object of the present invention to provide the aforementioned system wherein the subject is accommodated in a receptacle configured to be movable between the zero gauss module and the active magnetic field module.

Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures

Um die Erfindung zu verstehen und zu sehen, wie sie in die Praxis umgesetzt werden kann, wird die Offenbarung in der nachfolgenden Beschreibung, jedoch nur als nicht beschränkende Beispiele, Einzelheiten von bevorzugten Ausführungsformen mit Bezug zu den folgenden Figuren bereitstellen, wobei:In order to understand the invention and to consider how it may be put into practice, the disclosure in the following description, by way of non-limiting example only, will provide details of preferred embodiments with reference to the following figures, wherein:

1 eine (nicht proportionale) zeitliche Darstellung ist, die die Abfolge von Magnetfeldintensitätswerten zeigt, denen ein Subjekt 200 ausgesetzt ist; 1 is a (non-proportional) temporal representation showing the sequence of magnetic field intensity values to which a subject 200 is exposed;

2a eine konzeptionelle Zeichnung der null-Gauß-Kammer 120 ist, die die innere Mu-Metalllage 130 und die äußere, nicht Mu-Metalllage 140 illustriert; 2a a conceptual drawing of the zero Gaussian chamber 120 is that the inner mu-metal layer 130 and the outer, not Mu metal layer 140 illustrated;

2b eine konzeptionelle Zeichnung des Querschnittes der null-Gauß-Kammer 120 in einer Ausführungsform ist, in der die Kammer zylindrisch ist; 2 B a conceptual drawing of the cross section of the zero Gaussian chamber 120 in an embodiment in which the chamber is cylindrical;

3 eine konzeptionelle Zeichnung einer Ausführungsform der null-Gauß-Kammer 120 ist, die mit einer Solenoidspule 150 konfiguriert ist, die ein Magnetfeld erzeugt, wenn sie durch den elektrischen Signalgenerator 110 mit einem elektrischen Strom versorgt wird; 3 a conceptual drawing of an embodiment of the zero Gaussian chamber 120 is that with a solenoid coil 150 is configured, which generates a magnetic field when passing through the electrical signal generator 110 is supplied with an electric current;

4a eine schematische Illustration eines vorklinischen MRD-basierten Bildgebungssystems ist; 4a Figure 3 is a schematic illustration of a preclinical MRD-based imaging system;

4b eine schematische Illustration eines vorklinischen Tierhandhabungsuntersystems ist; 4b is a schematic illustration of a pre-clinical animal handling subsystem;

4c eine schematische Illustration einer Ausführungsform des Systems ist, wie es von der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird, mit einem Tierhandhabungssystem, wie es in 3 gezeigt ist; 4c FIG. 3 is a schematic illustration of one embodiment of the system as provided by the present invention with an animal handling system as shown in FIG 3 is shown;

5 eine konzeptionelle Zeichnung ist, die sich verändernde, zeitindexierte Magnetfeldwerte mit einer räumlichen Systemdarstellung zusammenführt, in der ein Subjekt relativ zu der null-Gauß-Kammer beweglich ist; 5 is a conceptual drawing that merges changing time-indexed magnetic field values with a spatial system representation in which a subject is movable relative to the zero-Gaussian chamber;

6 eine (nicht proportionale) zeitliche Darstellung ist, die die Abfolge von Magnetfeldintensitätswerten zeigt, denen ein Subjekt ausgesetzt ist, wobei die Abfolge einen schrittweisen Anstieg der magnetischen Intensität zeigt; 6 is a (non-proportional) time plot showing the sequence of magnetic field intensity values to which a subject is exposed, the sequence showing a gradual increase in magnetic intensity;

7 eine schematische Illustration einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die eine statische, stabile Komponente und eine aktive, schaltbare oder bewegbare Komponente bereitstellt; und 7 Figure 3 is a schematic illustration of an embodiment of the present invention providing a static, stable component and an active, switchable, or movable component; and

8 eine schematische Illustration einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die ein externes Magnetfeldmodul bereitstellt, das das null-Gauß-Modul des Systems umfasst, wie es von 3 bereitgestellt wird. 8th FIG. 3 is a schematic illustration of another embodiment of the present invention providing an external magnetic field module comprising the zero gauss module of the system as shown in FIG 3 provided.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten AusführungsformenDetailed Description of the Preferred Embodiments

Die folgende Beschreibung wird durchgehend für alle Kapitel der vorliegenden Erfindung bereitgestellt, um es jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung zu benutzen, und legt die besten Weisen dar, die vom Erfinder zur Ausführung dieser Erfindung erwogen werden. Verschiedene Modifikationen sind jedoch dazu angepasst, für die Fachleute offenbar zu bleiben, da die generischen Prinzipien der vorliegenden Erfindung spezifisch definiert worden sind, um Verfahren und Systeme zum Einsetzen der Zeit der Induktion einer MRT-Hyperpolarisierung eines Subjektes mit einem schwachen Feld bzw. einem Feld mit niedrigem Level bereitzustellen.The following description is provided throughout for all the chapters of the present invention to enable any person skilled in the art to make use of the invention and sets forth the best modes contemplated by the inventor for carrying out this invention. However, various modifications are adapted to remain obvious to those skilled in the art, as the generic principles of the present invention have been specifically defined to provide methods and systems for employing the time of induction of MRI hyperpolarization of a subject with a weak field to provide at a low level.

Der Begriff „feldzyklisch” oder „zyklisches Feld” bezieht sich hierin auf ein Messverfahren, das sich verändernde Magnetfelder verwendet, um die Hyperpolarisierung von Subjekten bzw. Untersuchungsgegenständen zu erreichen.As used herein, the term "cyclic" or "cyclic field" refers to a measuring method that utilizes varying magnetic fields to achieve hyperpolarization of subjects.

Der Begriff „Fluidzyklus” bezieht sich hierin auf die Abfolge der Magnetfeldveränderungen, die durch die Konfiguration von verschiedenen Komponenten in dem Weg des Flusses eines Fluids erzeugt werden.As used herein, the term "fluid cycle" refers to the sequence of magnetic field changes produced by the configuration of various components in the path of flow of a fluid.

Der Begriff „dreilagiges Mu-Metall” bezieht sich hierin auf drei konzentrische Lagen von Mu-Metall, die, wenn sie als ein Material einer Umgrenzung konfiguriert sind, als Barriere zum Abschirmen gegen ein Magnetfeld oder sonstwie zur Reduktion der Intensität eines Magnetfeldes dienen.As used herein, the term "three layer mu-metal" refers to three concentric layers of mu-metal which, when configured as a material of a boundary, serve as a barrier to shielding against a magnetic field or otherwise reducing the intensity of a magnetic field.

Der Begriff „Magnetfeldabsorptionseigenschaften” bezieht sich hierin auf die Magnetfeldreduktions- oder Magnetfeldeliminierungscharakteristiken eines Objektes oder Subjektes.The term "magnetic field absorption characteristics" herein refers to the magnetic field reduction or magnetic field eliminating characteristics of an object or subject.

Der Begriff „ungefähr” bezieht sich hierin auf einen Wert, der 20% größer oder kleiner als das definierte Maß ist.The term "about" herein refers to a value that is 20% greater or less than the defined amount.

Der Begriff „Fluid” bezieht sich hierin auf eine oder mehrere Substanzen, die sich kontinuierlich unter einer einwirkenden Scherspannung deformieren (oder fließen). Fluid schließt Flüssigkeiten ein (Wasser, Emulsionen, nicht wassermischbare Fluide usw.), Gase, Plasmen und verformbare Festkörper. Fluide sind auch jedwede ein oder mehrere Subjekte, die einen Schermodul von ungefähr null haben, oder, in einfacheren Worten, ist ein Fluid ein Subjekt, das jedweder Scherkraft, die auf es ausgeübt wird, nicht widerstehen kann. Ein Fluid ist z. B. Wasser, eine Arzneimittelsuspension, ein Körperfluid (Blut, Urin, Stuhl, interzelluläre und extrazelluläre Fluide, Speichel usw.), Öl, Gas, industrielle Rohstoffe, Abbau- bzw. Abfallprodukte und Produkte davon, Nahrungsmittel und Getränke usw. Der Begriff bezieht sich weiter auf Fluide die bei der Infusion von Flüssigkeiten in einen Patienten verwendet werden, z. B. auf Flüssigkeiten, die im Zusammenhang mit einer intravenösen Therapie stehen, und auf die Infusion von flüssigen Substanzen direkt in eine Vene.As used herein, the term "fluid" refers to one or more substances that continuously deform (or flow) under an applied shear stress. Fluid includes liquids (water, emulsions, water immiscible fluids, etc.), gases, plasmas, and malleable solids. Fluids are also any one or more subjects that have a shear modulus of approximately zero, or, in simpler words, a fluid is a subject that can not resist any shear force exerted on it. A fluid is z. Water, a drug suspension, body fluid (blood, urine, stool, intercellular and extracellular fluids, saliva, etc.), oil, gas, industrial raw materials, waste products and products thereof, foods and drinks, etc. The term refers further to fluids used in the infusion of fluids into a patient, eg. On fluids associated with intravenous therapy and infusion of liquid substances directly into a vein.

Der Begriff „null-Gauß-Kammer” bezieht sich hierin auf ein vordefiniertes Volumen wie einen Behälter oder einen Schlauch, in dem das Umgebungsmagnetfeld (das Erdfeld) innerhalb des besagten Volumens auf nahezu null reduziert ist.As used herein, the term "zero Gaussian chamber" refers to a predefined volume such as a container or tube in which the ambient magnetic field (earth field) is reduced to near zero within said volume.

Der Begriff „Magnetresonanzbildgebungsvorrichtung” (MRD) bezieht sich hierin insbesondere auf jedwede Magnetresonanzbildgebungsvorrichtung (MRT), jedwedes Kernmagnetresonanzspektroskop (NMR), jedwedes Elektronenspinresonanzspektroskop (ESR), jedwede Kernquadrupolresonanz (NQR) oder jede Kombination davon. Der Begriff bezieht sich in dieser Erfindung auch auf alle anderen Analyse- und Bildgebungsgeräte, die ein Volumen von Interesse umfassen, wie die Computertomographie (CT), Ultraschall (US) usw.The term "magnetic resonance imaging device" (MRD) refers herein in particular to any magnetic resonance imaging (MRI) device, any nuclear magnetic resonance (NMR) spectrometer, any electron spin resonance spectroscopy (ESR), any nuclear quadrupole resonance (NQR), or any combination thereof. The term also applies in this invention to all other analysis and imaging devices that include a volume of interest, such as computed tomography (CT), ultrasound (US), etc.

Der Begriff „MRT-sicher” bezieht sich hierin auf jedwede Vorrichtung, jedes Teil, jedes Element, jede Komponente oder jedes Implantat, das vollständig nichtmagnetisch ist, nicht elektrisch leitfähig ist und nicht HF-reaktiv ist und alle hauptsächlichen potentiellen Gefahren während eines MRT-Verfahrens eliminiert.As used herein, the term "MRI safe" refers to any device, part, element, component, or implant that is completely non-magnetic, non-electrically conductive, and not RF-reactive, and that addresses all major potential hazards during an MRI scan. Method eliminated.

Die Begriffe „Subjekt”, „Säugetier”, „Mensch” oder „Patient” beziehen sich hierin insbesondere und manchmal austauschbar auf jedwedes abgebildete Subjekt einschließlich Labortiere (Maus, Ratte, Kaninchen, Schwein usw.) und menschliche Patienten einschließlich Neugeborene. Der Begriff bezieht sich auch auf Teile selbiger und auf Organe, Biopsien und ein oder mehrere Schnitte selbiger.The terms "subject", "mammal", "human" or "patient" herein refer in particular, and sometimes interchangeably, to any one depicted Subject including laboratory animals (mouse, rat, rabbit, pig, etc.) and human patients including newborns. The term also refers to parts thereof and organs, biopsies and one or more sections thereof.

Es ist ein Kern der vorliegenden Erfindung Systeme und Verfahren bereitzustellen für die Hyperpolarisation einer hyperpolarisierbaren Substanz in einem schwachen Feld, die vorher einem Subjekt verabreicht wurde. Die hyperpolarisierbare Substanz, die in einem nicht beschränkenden Beispiel eine metabolische Verbindung sein könnte, die mit ¹³C- oder ¹⁵N-Derivaten versehen ist, wird dem Subjekt in einem Gleichgewichtszustand bereitgestellt. Nur nachdem das Subjekt einem null-Gauß Schwachfeld-MRT unterworfen worden ist, wird die Substanz dann eine Hyperpolarisierung durchlaufen, und das Subjekt wird dadurch dann für eine Bildgebung bereit sein. Daher ist es ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung, ein in-situ Einsetzen des Hyperpolarisierungsverfahrens in Echtzeit bereitzustellen, was eine größere Flexibilität und Genauigkeit bei der Verwendung von MRT-Bildgebung von hyperpolarisierten Substanzen für die Diagnose, die Forschung oder andere Zwecke erlaubt.It is a core of the present invention to provide systems and methods for the hyperpolarization of a hyperpolarizable substance in a weak field previously administered to a subject. The hyperpolarisable substance, which in a non-limiting example could be a metabolic compound provided with ¹³ C or ¹⁵ N derivatives, is provided to the subject in an equilibrium state. Only after the subject has been subjected to zero Gaussian low-field MRI will the substance then undergo hyperpolarization, and the subject will then be ready for imaging. Therefore, it is an important feature of the present invention to provide real-time in situ deployment of the hyperpolarization method, allowing greater flexibility and accuracy in the use of MRI imaging of hyperpolarized substances for diagnosis, research, or other purposes.

Die hierzu offenbarte Technologie ist gemäß einer nicht beschränkenden Ausführungsform der Erfindung ein MRD-integriertes System für das in situ Einsetzen der Hyperpolarisierung einer hyperpolarisierbaren Substanz in Echtzeit, die vorher einem Subjekt unter reversiblen, zeitlich festgelegten Bedingungen eines null-Gauß-Magnetfeldes verabreicht wurde, umfassend eine null-Gauß-Kammer (ZGC), die zumindest ein null-Gauß-Modul (ZGM) hat, wobei die besagte ZGC und/oder das besagte ZGM dazu konfiguriert ist, zumindest zeitweilig das besagte Subjekt einzuhüllen oder sonstwie ein null-Gauß-Magnetfeld über dem besagten Subjekt zu induzieren, während es innerhalb der besagten MRD beherbergt ist. Gemäß noch einer anderen nicht beschränkenden Ausführungsform der Erfindung betrifft die offenbarte Technologie weiter ein Verfahren des in situ Einsetzens der Hyperpolarisierung einer hyperpolarisierbaren Substanz in Echtzeit, die vorher einem Subjekt unter reversiblen, zeitlich festgelegten Bedingungen eines null-Gauß-Magnetfeldes verabreicht wurde, umfassend Schritte des Integrierens eines MRD-integrierten Systems mit einer null-Gauß-Kammer (ZGC), die zumindest ein null-Gauß-Modul (ZGM) hat, und des zumindest zeitweiligen Umhüllens des besagten Subjektes mittels der besagten ZGC und/oder ZGM. Gemäß noch einer anderen nicht beschränkenden Ausführungsform der Erfindung betrifft die offenbarte Technologie weiter ein Verfahren des in situ Einsetzens der Hyperpolarisierung einer hyperpolarisierbaren Substanz in Echtzeit, die vorher einem Subjekt unter reversiblen, zeitlich festgelegten Bedingungen eines null-Gauß-Magnetfeldes verabreicht wurde, umfassend Schritte des Integrierens eines MRD-integrierten Systems mit einer null-Gauß-Kammer (ZGC), die zumindest ein null-Gauß-Modul (ZGM) hat, und des Induzierens eines null-Gauß-Magnetfeldes über dem besagten Subjekt während es innerhalb der besagten MRD beherbergt ist.The technology disclosed for this purpose is, in a non-limiting embodiment of the invention, an MRD-integrated system for the in situ onset of hyperpolarization of a hyperpolarizable substance in real time, previously administered to a subject under reversible, timed conditions of zero gaussian magnetic field a zero Gaussian chamber (ZGC) having at least one zero Gaussian module (ZGM), said ZGC and / or said ZGM being configured to at least temporarily encase said subject or otherwise form a zero gaussian Induce magnetic field over said subject while it is hosted within said MRD. According to yet another non-limiting embodiment of the invention, the disclosed technology further relates to a method of in situ starting hyperpolarization of a hyperpolarizable substance in real time previously administered to a subject under reversible timed conditions of zero gaussian magnetic field comprising steps of Integrating a zero Gaussian chamber (ZGC) MRD integrated system having at least one zero Gaussian module (ZGM) and at least temporarily shrouding said subject by said ZGC and / or ZGM. According to yet another non-limiting embodiment of the invention, the disclosed technology further relates to a method of in situ starting hyperpolarization of a hyperpolarizable substance in real time previously administered to a subject under reversible timed conditions of zero gaussian magnetic field comprising steps of Integrating a zero gauss chamber (ZGC) MRD integrated system having at least one zero gauss module (ZGM) and inducing a zero Gaussian magnetic field over said subject while accommodating within said MRD is.

Es wird nun auf 1 Bezug genommen, die schematisch ein Schema der MRT-Hyperpolarisierung mit schwachem Feld illustriert. Es ist gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die hier als ein Beispiel bereitgestellt wird, dass bei einer in situ Hyperpolarisierung mit schwachem Feld in Echtzeit ein Startfeld mit einem Wert A in einem Bereich von ungefähr 50 μT, d. h. ein simuliertes „Erd”-Magnetfeld, verwendet wird, das erzeugt wird, wenn der elektrische Signalgenerator 110 „Ein” ist; danach ein linearer Abfall C in der Feldintensität, der zu der Zeit B beginnt, über einen Zeitraum in einem Bereich von ungefähr 50 ms, wobei B–D als die Einsatzzeit (T₀) bereitgestellt ist, hin zu einem Bereich von nicht mehr als ungefähr 100 nT, der erzeugt wird, wenn der elektrische Signalgenerator 110 „Aus” ist; wobei dann das null-Gauß-Kammer-Magnetfeld in einem Bereich von nicht mehr als ungefähr 100 nT ist (der „Aus”-Zustand), welches über einen Zeitraum in einem Bereich von ungefähr 500 ms beibehalten wird; dann ein linearer Anstieg F des null-Gauß-Kammer-Magnetfeldes über einen Zeitraum von 2 Sekunden E–G, dann zurück zu einem Bereich von ungefähr 50 μT; und dann ab G ein gleichbleibender Feldwert H in einem Bereich von ungefähr 50 μT.It will be up now 1 Referring to Figure 1, which schematically illustrates a low field MRI hyperpolarization scheme. It is, according to an embodiment of the present invention provided herein as an example, that in in situ hyperpolarization with low field in real time a start field having a value A in a range of about 50 μT, ie a simulated "earth" magnetic field , which is generated when the electric signal generator 110 "One"is; thereafter, a linear drop C in the field intensity beginning at the time B over a period of time in a range of about 50 ms, where B-D is provided as the use time (T ₀ ), to a range of not more than about 100 nT, which is generated when the electrical signal generator 110 "Is over; wherein then the zero Gaussian chamber magnetic field is in a range of not more than about 100 nT (the "off" state) maintained over a period of time in a range of about 500 ms; then a linear increase F of the zero Gaussian chamber magnetic field over a period of 2 seconds E-G, then back to a range of approximately 50 μT; and then from G a constant field value H in a range of approximately 50 μT.

Es ist daher in dem Bereich einer spezifischen Ausführungsform der Erfindung wobei der vorbesagte beginnende „Ein”-Zustand eine Feldintensität in einem Bereich von ungefähr 5 μT bis ungefähr 85 μT hat; einen linearen Abfall in der Feldintensität über einen Zeitraum in einem Bereich von ungefähr 5 ms bis ungefähr 110 ms hin zu einem „Aus”-Zustand, der einen Bereich von nicht mehr als ungefähr 25 nT bis ungefähr 175 nT hat; dem besagten „Aus”-Zustand von nicht mehr als einem Bereich von ungefähr 25 nT bis ungefähr 175 nT, der über einen Zeitraum in einem Bereich von ungefähr 100 ms bis ungefähr 900 ms beibehalten wird; einem Anstieg in der besagten Feldintensität über einen Zeitraum von ungefähr 0,5 Sekunden bis 5,2 Sekunden hin zu einem Bereich von ungefähr 5 μT bis ungefähr 85 μT; und dann einem stationären Feldwert, der von ungefähr 2,5 μT bis ungefähr 105 μT reicht.It is therefore within the scope of a specific embodiment of the invention wherein the foregoing onset "on" state has a field intensity in a range of about 5 μT to about 85 μT; a linear decrease in field intensity over a period in a range of about 5 ms to about 110 ms towards an "off" state having a range of not more than about 25 nT to about 175 nT; said "off" state of no more than a range of about 25 nT to about 175 nT, which is maintained over a period in a range of about 100 ms to about 900 ms; an increase in said field intensity over a period of about 0.5 seconds to 5.2 seconds to a range of about 5 μT to about 85 μT; and then a steady field value ranging from about 2.5 μT to about 105 μT.

Es wird nun auf 2a Bezug genommen, die eine konzeptionelle Illustration einer null-Gauß-Kammer darstellt, und ihres schematischen Querschnittes, der in 2b gezeigt ist.It will be up now 2a Reference is made, which is a conceptual illustration of a zero Gaussian chamber, and its schematic cross-section, the in 2 B is shown.

Diese Figuren deuten als ein nicht beschränkendes Beispiel drei Lagen des Mu-Metalls 130 an und die äußeren Hülle 140 aus nicht-Mu-Metall an. Es wird angemerkt, dass null-Gauß-Kammern in verschiedenen Formen ausgeführt werden können und dass die Beschreibung der Erfindung nicht als die Form der null-Gauß-Kammer beschränkend interpretiert werden sollte.These figures, by way of non-limiting example, illustrate three plies of mu-metal 130 at and the outer shell 140 made of non-mu metal. It is noted that null Gaussian chambers may be implemented in various forms and that the description of the invention should not be interpreted as limiting the form of the zero Gaussian chamber.

Die vorliegende Erfindung stellt somit neuartige Systeme 100 und Verfahren für die in situ Hyperpolarisierung von Substanzen wie Rohstoffe, Abbauprodukte, Produkte, Industrieanlagen, Labortiere oder Menschen 200 in Echtzeit unter den Bedingungen eines schwachen Magnetfeldes bereit.The present invention thus provides novel systems 100 and methods for the in situ hyperpolarization of substances such as raw materials, degradation products, products, industrial plants, laboratory animals or humans 200 in real time under the conditions of a weak magnetic field.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das System unter anderem gekennzeichnet durch eine „null-Gauß-Kammer” oder dergleichen (ZGC, 120), die von einer inneren Hülle umhüllt ist und zumindest teilweise und/oder reversibel das besagte Subjekt beherbergt, zumindest eine Lage Mu-Metall-Hülle 130, die zum Absorbieren von Magnetfeldenergie konfiguriert ist, einer äußeren Hülle, die aus einem nicht-Mu-Metall 140 hergestellt ist, einer Spule 150, die innerhalb der ZGC 120 durch einen anliegenden Strom zum Erzeugen eines Magnetfeldes geringer Intensität konfiguriert ist, einem Signalgenerator 110, der zum Bereitstellen eines gesteuerten veränderbaren elektrischen Strom gegenüber der Spule 150 konfiguriert ist und dadurch ein gesteuertes variables Magnetfeld niedriger Intensität erzeugt, wobei das Magnetfeld als „Ein” definiert ist, wenn die Spule 150 das ZGC-Magnetfeld von ungefähr 50 μT (mikroTesla) erzeugt, und als „Aus”, wenn fast kein Strom gegenüber der Spule 150 bereitgestellt wird und die Magnetfeldintensität in der ZGC ungefähr 100 nT (nanoTesla) ist, ein abgeschirmtes geräuschreduzierendes Kabel 170, das dazu konfiguriert ist, den elektrischen Strom von dem elektrischen Signalgenerator zu der Solenoidspule 150 zu führen, und das mit der Mu-Metall-Hülle 130 verbunden ist und dadurch als eine geräuschreduzierende künstliche Erde dient, und einen Aufnahmebehälter 501 zum Halten des Subjektes 500 innerhalb der ZTC-Bohrung 160.In one embodiment of the present invention, the system is characterized inter alia by a "zero Gaussian chamber" or the like (ZGC, 120 ) enveloped by an inner sheath and harboring, at least partially and / or reversibly, said subject, at least one layer of mu-metal sheath 130 configured for absorbing magnetic field energy, an outer shell made of a non-mu metal 140 is made of a coil 150 within the ZGC 120 is configured by an applied current for generating a low-intensity magnetic field, a signal generator 110 for providing a controlled variable electrical current to the coil 150 is configured and thereby generates a controlled variable magnetic field of low intensity, wherein the magnetic field is defined as "on" when the coil 150 generates the ZGC magnetic field of about 50 μT (microTesla), and as "off" when there is almost no current across the coil 150 and the magnetic field intensity in the ZGC is about 100 nT (nanoTesla), a shielded noise reducing cable 170 configured to receive the electrical current from the electrical signal generator to the solenoid coil 150 to lead, and that with the mu-metal shell 130 is connected and thereby serves as a sound-reducing artificial earth, and a receptacle 501 for holding the subject 500 within the ZTC hole 160 ,

In einer Ausführungsform der Erfindung, die hier in einer nicht beschränkenden Weise bereitgestellt wird, ist die besagte ZGC 160 beweglich relativ zu dem besagten abgebildeten Subjekt 500. Es ist ebenfalls in dem Bereich der Erfindung, dass (i) die ZGC dynamisch manövrierbar ist, während das Subjekt ortsfest ist, (ii) die ZGC ortsfest ist, während das Subjekt dynamisch manövrierbar ist, oder (iii) sowohl die ZGC also auch das Subjekt dynamisch manövrierbar sind.In one embodiment of the invention provided herein in a non-limiting manner, said ZGC 160 movable relative to said imaged subject 500 , It is also within the scope of the invention that (i) the ZGC is dynamically maneuverable while the subject is stationary, (ii) the ZGC is stationary while the subject is dynamically maneuverable, or (iii) both the ZGC and the Subject are dynamically maneuverable.

Der Begriff „dynamisch manövrierbar” bezieht sich hier beispielsweise auf eine Hin-und-Her-Bewegung, eine lineare oder nichtlineare Bewegung, eine Verdrehung, eine Faltung, jedwede Bewegung entlang der X-, Y- und/oder Z-Achse, jede Kombination davon, jede Drehung und auf kontinuierliche oder nichtkontinuierliche Bewegungen.As used herein, the term "dynamically maneuverable" refers to, for example, a back-and-forth motion, a linear or non-linear motion, a twist, a convolution, any movement along the X, Y, and / or Z axes, any combination of which, every rotation and to continuous or non-continuous movements.

Es wird nun auf 3 Bezug genommen, die eine schematische Illustration eines klinischen MRD-basierten Bildgebungssystems 100a darstellt, das ein null-Gauß-Modul hat, das eine null-Gauß-Kammer kombiniert mit einer Solenoidspule umfasst. Dieses System umfasst einen MRT mit offener Bohrung, eine null-Gauß-Kammer 120, die unter anderem einen Subjektaufnahmebehälter 501 enthält, hier zumindest ein Teil, ein Ort, ein definiertes Volumen, ein Segment oder ein mechanisch bewegliches manschettenartiges Gerät innerhalb oder in Verbindung mit dem besagten MRT 160, eine Solenoidspule 150 oder dergleichen und eventuell ein Drahtpaar, das der Solenoidspule 150 einen Strom bereitstellt und das Mu-Metall erdet. In der Figur ebenfalls dargestellt sind die innere Mu-Metall-Hülle 130, die äußere nicht-Mu-Metall-Hülle 140, das geräuschreduzierende Kabel 170 und der elektrische Signalgenerator 110. Ein abzubildender Patient bzw. ein abzubildendes Organ oder Teil davon (Hand, Bein, Handgelenk, Kopf usw.) 500 liegt immobilisiert auf einer MRT-Auflagefläche 501.It will be up now 3 Reference is made, which is a schematic illustration of a clinical MRD-based imaging system 100a which has a zero Gaussian module comprising a zero Gaussian chamber combined with a solenoid coil. This system includes an open-hole MRI, a zero Gaussian chamber 120 including a subject receptacle 501 contains, here at least a part, a location, a defined volume, a segment or a mechanically movable cuff-like device within or in connection with said MRI 160 , a solenoid coil 150 or the like, and possibly a wire pair, that of the solenoid coil 150 provide a current and ground the mu-metal. Also shown in the figure are the inner mu-metal shell 130 , the outer non-mu metal shell 140 , the noise-reducing cable 170 and the electrical signal generator 110 , A patient to be imaged or an organ or part of it (hand, leg, wrist, head, etc.) 500 is immobilized on an MRI support surface 501 ,

Das Einsetzen der Hyperpolarisierung wird ausgeführt durch Unterwerfen des Patienten einer null-Gauß-Umgebung. Es ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, dass der Patient beweglich ist und die ZGC ortsfest 502 ist. Hier bestimmt die Geschwindigkeit der Patientenbewegung, z. B. eine lineare Hin-und-Her-Bewegung entlang der Auflagefläche mittels einer Schiene in Verbindung mit selbiger oder durch andere Mittel die Geschwindigkeit des Einsetzens. Es ist gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, dass der Patient ortsfest und die ZGC 120 beweglich 503 ist. Hier bestimmt die Geschwindigkeit der ZGC-Bewegung, z. B. eine lineare Hin-und-Her-Bewegung entlang der Auflagefläche und über den Patienten, der auf der Auflagefläche liegt, mittels einer Schiene in Verbindung mit selbiger oder durch andere Mittel die Geschwindigkeit des Einsetzens. Es ist gemäß noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung, dass der Patient beweglich ist und die ZGC 120 ebenfalls beweglich 503 ist. Hier bestimmt die Geschwindigkeit von sowohl Patientenbewegung wie auch ZGC-Bewegung, z. B. eine lineare Hin-und-Her-Bewegung entlang der Auflagefläche und über den Patienten 500, der auf der Auflagefläche liegt, mittels einer Schiene in Verbindung mit selbiger oder durch andere Mittel die Geschwindigkeit des Einsetzens.The onset of hyperpolarization is performed by subjecting the patient to a zero Gaussian environment. It is according to an embodiment of the invention that the patient is mobile and the ZGC is stationary 502 is. Here determines the speed of patient movement, z. B. a linear reciprocating motion along the support surface by means of a rail in conjunction with the same or by other means the speed of insertion. It is according to another embodiment of the invention that the patient is stationary and the ZGC 120 movable 503 is. Here determines the speed of the ZGC movement, z. B. a linear reciprocating motion along the support surface and over the patient, which lies on the support surface, by means of a rail in conjunction with the same or by other means the speed of insertion. It is according to yet another embodiment of the invention that the patient is mobile and the ZGC 120 also movable 503 is. Here, the speed of both patient movement and ZGC movement, e.g. B. a linear reciprocating motion along the support surface and over the patient 500 located on the support surface, by means of a rail in conjunction with the same or by other means the speed of insertion.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein abzubildender Patient oder ein Teil davon auf einer MRT-Auflagefläche immobilisiert, während er optional mit einem oder mehreren Lebensunterstützungssystemen und entsprechenden Leitungen davon, die an dem distalen Teil der Vorrichtung angeordnet sind, verbunden ist, einschließlich eines Infusionsschlauches bzw. eines IV-Zugangs eines hyperpolarisierbaren Mittels in einem Fluid. Der Patient ist damit einem vorbestimmten Maß des besagten Fluids ausgesetzt, das zu jedweder Zeit vor der Bildgebung verabreicht werden kann. Dann umhüllt die ZGC den Patienten oder den Teil davon für eine sehr kurze vorbestimmte Zeitspanne und setzt damit das Magnetfeld des Patienten und des beschickten hyperpolarisierten Mittels darin auf null, d. h. stellt dem hyperpolarisierbaren Mittel in dem Blut und Körper des Patienten null („Aus”) Gauß bereit und lässt die Hyperpolarisierung der verabreichten Substanz einsetzen. Nach einem vorbestimmten Zeitraum wird die sargartige oder manschettenartige ZGC in einer vorbestimmten Geschwindigkeit vom Umhüllen des Patienten abgezogen bzw. entfernt und stellt dem Patienten und dem hyperpolarisierten Mittel darin so sein hohes („Ein”) Magnetfeld bereit, während fortwährend oder alternativ nicht fortwährend die Hyperpolarisierungseigenschaften des Patienten und dessen Organs mittels der besagten MRD gemessen werden.According to one aspect of the invention, a patient to be imaged or a part thereof is immobilized on an MRI support surface while being optionally associated with one or more life support systems and corresponding conduits thereof connected to the distal part of the device, including an infusion tube or IV access of a hyperpolarisable agent in a fluid. The patient is thus exposed to a predetermined amount of said fluid which may be administered at any time prior to imaging. Then, the ZGC envelops the patient or part thereof for a very short predetermined period of time, zeroing the magnetic field of the patient and the loaded hyperpolarized agent therein, ie zero ("off") the hyperpolarisable agent in the patient's blood and body. Gauss and allows the hyperpolarization of the administered substance. After a predetermined period of time, the coffin-like or cuff-like ZGC is withdrawn from the patient's sheath at a predetermined rate, thus providing the patient and the hyperpolarized agent with his high ("on") magnetic field, while continually or alternatively not continually hyperpolarizing of the patient and his organ are measured by means of said MRD.

Es ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, dass die Solenoidspule ein Magnetfeld bereitstellt und dass nur durch die Reduktion des von der Solenoidspule erzeugten Magnetfeldes der Patient einer null-Gauß-Umgebung ausgesetzt wird. Die Reduktion des von der Solenoidspule über dem Patienten induzierten Magnetfeldes kann entweder durch ein mechanisches Entfernen oder eine Bewegung der Solenoidspule heraus aus dem Bildgebungsbereich oder durch ein Reduzieren des der Solenoidspule zugeführten elektrischen Stromes erfolgen. Das heißt, dass die Solenoidspule auch bezüglich des Patienten oder bezüglich der null-Gauß-Kammer oder beidem beweglich sein kann. Die Spule könnte auch unter Verwendung einer Schiene, eines Gelenks oder irgendeiner anderen üblichen mechanischen Einrichtung bewegbar sein.It is according to an embodiment of the invention that the solenoid coil provides a magnetic field and that only by reducing the magnetic field generated by the solenoid coil is the patient exposed to a zero Gaussian environment. The reduction of the magnetic coil induced by the solenoid coil over the patient can be accomplished either by mechanical removal or movement of the solenoid coil out of the imaging region or by reducing the electrical current applied to the solenoid coil. That is, the solenoid coil may also be movable with respect to the patient or with respect to the zero Gaussian chamber or both. The coil could also be movable using a rail, a hinge, or any other conventional mechanical means.

Somit kann der Patient mit einer hyperpolarisierbaren Substanz vorbehandelt worden sein und in der null-Gauß-Kammer, die die darin arbeitende Solenoidspule hat, untergebracht sein. Sobald ein Einsetzen der Hyperpolarisierung gewünscht ist, wird das von der Solenoidspule induzierte Magnetfeld mechanisch oder elektronisch entfernt und damit wird der Patient, der innerhalb der ZGC ist bzw. war, einem null-Gauß-Feld ausgesetzt, das eine Hyperpolarisierung induziert. Nach einer kurzen vorbestimmten Zeitspanne ist die Solenoidspule dazu konfiguriert, das Magnetfeld wieder einzuführen bzw. anzulegen, und die Bildgebung der Relaxation der hyperpolarisierten Substanz findet statt.Thus, the patient may have been pretreated with a hyperpolarisable substance and housed in the zero Gaussian chamber having the solenoid coil operating therein. Once hyperpolarization is desired, the magnetic coil induced magnetic field is mechanically or electronically removed, and thus the patient who is within the ZGC is exposed to a zero Gauss field that induces hyperpolarization. After a short predetermined period of time, the solenoid coil is configured to re-apply the magnetic field and imaging of the hyperpolarized substance relaxation takes place.

m einer Ausführungsform der Erfindung ist die ZGC statt eines Bereitstellens einer beweglichen ZGC alternativ mit einer Solenoidspule und einem vorbestimmten Protokoll zum Induzieren eines Magnetfeldes mittels der Solenoidspule bereitgestellt. Durch Steuern der Stärke des Magnetfeldes durch eine Stromversorgung können die null Gauß zum Einsetzen induziert werden, gefolgt von einem Anwachsen des elektrischen Stroms und damit einem Anstieg des Magnetfeldes, ohne dass man die ZGC von dem abgebildeten Subjekt weg entfernen muss.In one embodiment of the invention, instead of providing a movable ZGC, the ZGC is alternatively provided with a solenoid coil and a predetermined protocol for inducing a magnetic field by means of the solenoid coil. By controlling the strength of the magnetic field through a power supply, the zero Gaussian can be induced to assemble, followed by an increase in electrical current and hence an increase in the magnetic field without having to remove the ZGC away from the imaged subject.

Es wird nun auf 4a Bezug genommen, die eine schematische Illustration eines vorklinischen MRD-basierten Bildgebungssystems 1100 darstellt, das mit einer ZGC versehen ist, die eine eingebaute Solenoidspule 150 und eine Stromversorgung 110 hat. Dieses System umfasst einen MRT 100b mit offener Bohrung wie die M2-, M3- oder M10-Reihe von MRT-Vorrichtungen, die kommerziell von Aspect Imaging Ltd. in den USA erhältlich sind. Ein Tierhandhabungssystem (AMS, 1000) wie eine Tierauflagefläche, die kommerziell von Aspect Imaging Ltd. in den USA erhältlich ist, ist nützlich bereitgestellt zum Positionieren eines immobilisierten Tieres in einer vordefinierten Konfiguration. Das AMS umfasst einen Teil, der innerhalb der MRD 1002 unterzubringen ist, und einen externen Teil 1003.It will be up now 4a Reference is made, which is a schematic illustration of a preclinical MRD-based imaging system 1100 which is provided with a ZGC having a built-in solenoid coil 150 and a power supply 110 Has. This system includes an MRI 100b open-bore, such as the M2, M3 or M10 series of MRI devices commercially available from Aspect Imaging Ltd. available in the USA. An animal handling system (AMS, 1000 ), such as an animal pad commercially available from Aspect Imaging Ltd. available in the USA, is usefully provided for positioning an immobilized animal in a predefined configuration. The AMS includes a part that is within the MRD 1002 is to be accommodated, and an external part 1003 ,

Es wird nun auf 4b Bezug genommen, die eine schematische Illustration eines vorklinischen AMS-Untersystems 1101 darstellt. Das AMS 1000 umfasst, unter anderem, einen Teil, der dazu konfiguriert ist, reversibel innerhalb der offenen Bohrung 160 der MRD 1050 untergebracht zu werden, und einen externen Teil 1060, in das externe Lebensunterstützungssysteme und entsprechende Leitungen davon hineinverbunden sind. Das dieses System für vorklinische Zwecke verwendbar ist, werden Labortiere 1100a einschließlich Mäuse, Ratten, Kaninchen usw. unter Betäubung und Betreuung (z. B. Temperatursteuerung, Sauerstoff, Medikamente und hyperpolarisierbare Fluide, die über Infusionsschläuche bereitgestellt werden) immobilisiert. Die Lebensunterstützungssysteme und deren Schläuche werden mit der äußeren Umgebung über die Schnittstelle 1002 der MRD verbunden bzw. übertragen.It will be up now 4b Reference is made, which is a schematic illustration of a preclinical AMS subsystem 1101 represents. The AMS 1000 includes, inter alia, a part configured to be reversible within the open bore 160 the MRD 1050 to be accommodated, and an external part 1060 into which external life support systems and corresponding lines are connected. This system is suitable for preclinical purposes become laboratory animals 1100a including mice, rats, rabbits, etc., under anesthesia and care (eg, temperature control, oxygen, drugs and hyperpolarisable fluids provided via infusion tubes). The life support systems and their hoses are connected to the outside environment via the interface 1002 connected or transmitted to the MRD.

Es ist in dem Bereich der vorliegenden Erfindung dass z. B. das AMS ein nahes Teil umfasst, das außerhalb der medizinischen Vorrichtung gehalten ist, und zumindest einen inneren Schaft und zumindest einen äußeren Schaft umfasst, wobei der zumindest eine äußere Schaft teleskopartig entlang des zumindest einen inneren Schafts beweglich ist, um einen Teleskopmechanismus mit variabler (naher bzw. proximaler) Länge bereitzustellen, das nahe Teil, wobei ein fernes bzw. distales Teil ein konfigurierbares einkapselbares Lebensunterstützungssystem (ELSS) umfasst, und wobei das ELSS mittels des beweglichen Teleskopmechanismus des nahen Teils drehbar und/oder linear entlang der Hauptlongitudinalachse der Schäfte hin und her bewegbar ist. Der nahe Teil weist weiter Zeichen auf, die die lineare Verrückung und Drehung des ELSS des fernen Teils anzeigen, sodass das ELSS genau und reversibel innerhalb der medizinischen Vorrichtung für eine optimierte Tieranalyse konfiguriert ist.It is within the scope of the present invention that e.g. For example, the AMS includes a proximal portion held external to the medical device and including at least one inner shaft and at least one outer shaft, wherein the at least one outer shaft is telescopically movable along the at least one inner shaft to provide a variable telescoping mechanism (near or proximal) length, the proximal portion, with a distal portion comprising a configurable encapsulating life support system (ELSS), and the ELSS being rotatable and / or linear along the major longitudinal axis of the shanks by means of the proximal movable telescoping mechanism is movable back and forth. The near portion continues to have indicia of linear displacement and rotation of the ELSS of the far part so that the ELSS is accurately and reversibly configured within the medical device for optimized animal analysis.

Es wird nun auf 4c Bezug genommen, die eine schematische Illustration eines vorklinischen AMS-Untersystems 1101 darstellt. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das AMS weiter in seinem inneren Teil 1050 oder ist bereitgestellt in Verbindung mit einer null-Gauß-Kammer 120, die unter anderen eine Mausimmobilisierungsauflage aufweist. Eine sargartige oder manschettenartige ZGC 140 ist mit dem nahen Teil in der offenen Bohrung 160 der MRD angeordnet. Weiter ist eine Solenoidspule 150 und ein Adernpaar bereitgestellt, das der Solenoidspule 150 Strom bereitstellt und mit einem Mu-Metall erdend verbunden ist. Auch dargestellt in der Figur sind die innere Mu-Metall-Hülle 130, die äußere nicht-Mu-Metall-Hülle 140, das geräuschreduzierende Kabel 170 und der elektrische Signalgenerator 110. Eine abzubildende Maus 1000a ist auf einer MRT-Auflagefläche immobilisiert und mit einem Lebensunterstützungssystem verbunden, das an dem fernen Teil der Vorrichtung 1060 angeordnet ist, einschließlich eines Infusionsschlauches bzw. eines IV-Zugangs eines hyperpolarisierbaren Mittels in einem Fluid. Die Maus ist einem vorbestimmten Maß des besagten Fluids (in einem entsprechenden Hochmagnetfeld, „Ein”) über einen vorbestimmten Zeitraum ausgesetzt. Dann wird für eine sehr kurze vorbestimmte Zeit der der Solenoidspule bereitgestellte Strom eliminiert, während die ZGC die Maus umhüllt, so dass dadurch das Magnetfeld der Maus auf null gesetzt wird und die Hyperpolarisierung des Mittels darin hervorgerufen wird, d. h. es wird ein Einsetzen des hyperpolarisierbaren Mittels bzw. einer Hyperpolarisierung darin im Blut und Körper der Maus durch null Gauß („Aus”) bereitgestellt. Nach einem vorbestimmten Zeitraum wird der elektrische Strom in einer variablen und graduellen Weise bereitgestellt, so dass dadurch die Maus und das hyperpolarisierte Mittel darin hin zu seinem Hochmagnetfeld („Ein”) bereitgestellt wird, während kontinuierlich oder nichtkontinuierlich die Hyperpolarisierungseigenschaften der Maus und von deren Organen mittels der besagten MRD gemessen werden.It will be up now 4c Reference is made, which is a schematic illustration of a preclinical AMS subsystem 1101 represents. According to one embodiment of the invention, the AMS further comprises in its inner part 1050 or is provided in conjunction with a zero Gaussian chamber 120 which has a mouse immobilization pad among others. A coffin-like or cuff-like ZGC 140 is with the near part in the open hole 160 the MRD arranged. Next is a solenoid coil 150 and a pair of wires provided to the solenoid coil 150 Providing electricity and grounding with a mu-metal. Also shown in the figure are the inner mu-metal shell 130 , the outer non-mu metal shell 140 , the noise-reducing cable 170 and the electrical signal generator 110 , A mouse to be imaged 1000a is immobilized on an MRI support surface and connected to a life support system attached to the remote part of the device 1060 including an infusion tube or IV access of a hyperpolarisable agent in a fluid. The mouse is exposed to a predetermined amount of said fluid (in a corresponding high magnetic field, "on") for a predetermined period of time. Then, for a very short predetermined time, the current supplied to the solenoid coil is eliminated while the ZGC envelops the mouse, thereby zeroing the magnetic field of the mouse and causing the hyperpolarization of the agent therein, ie, employing the hyperpolarisable agent or a hyperpolarization therein in the blood and body of the mouse by zero gauss ("off"). After a predetermined period of time, the electrical current is provided in a variable and gradual manner, thereby providing the mouse and hyperpolarized means therein towards its high magnetic field ("on"), while continuously or non-continuously providing the hyperpolarization properties of the mouse and its organs be measured by means of said MRD.

Es ist gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, dass ein Verfahren zum Hyperpolarisieren eines Subjektes, z. B. eines Patienten, unter Bedingungen eines schwachen Magnetfeldes nützlich bereitgestellt wird. Das Verfahren umfasst die folgenden Komponenten: Eine „null-Gauß-Kammer” 120, wobei die Kammer von einer inneren dreilagigen Mu-Metall-Hülle 130 zum Absorbieren von Magnetfeldenergie umhüllt ist und einer äußeren Hülle, die aus einem nicht-Mu-Metall 140 hergestellt ist; eine Kupfersolenoidspule 150, die innerhalb der null-Gauß-Kammer 120 dazu konfiguriert ist, ein Magnetfeld niedriger Intensität aus einem anliegenden Strom zu erzeugen; einen elektrischen Signalgenerator 110, der dazu konfiguriert ist, der Kupfersolenoidspule 150 einen gesteuerten variablen elektrischen Strom bereitzustellen, um ein gesteuertes variables Magnetfeld niedriger Intensität zu erzeugen, wobei das Magnetfeld als „Ein” definiert ist, wenn die Solenoidspule 150 ein Magnetfeld in der null-Gauß-Kammer von ungefähr 50 μT (mikroTesla) erzeugt, und als „Aus”, wenn der Solenoidspule 150 kein Strom bereitgestellt wird und die Magnetfeldintensität in der null-Gauß-Kammer 120 ungefähr 100 nT (nanoTesla) ist; ein abgeschirmtes zweiadriges geräuschreduzierendes Kabel 170, von dem die erste Ader dazu konfiguriert ist, den elektrischen Strom von dem elektrischen Signalgenerator 110 zu der Solenoidspule 170 zu leiten, und von dem die zweite Ader in dem abgeschirmten zweiadrigen Kabel 170, d. h. die Ader, die nicht mit der Solenoidspule 150 verbunden ist, mit der Mu-Metall-Hülle 130 verbunden ist, um als eine geräuschreduzierende künstliche Erde zu dienen; und ein Aufnahmebehältnis zum Halten des Subjektes 200 innerhalb der null-Gauß-Kammer 160.It is according to another embodiment of the present invention that a method for hyperpolarizing a subject, e.g. A patient provided under conditions of a weak magnetic field. The method comprises the following components: A "zero Gaussian chamber" 120 , wherein the chamber of an inner three-layer mu-metal shell 130 is enveloped to absorb magnetic field energy and an outer shell made of a non-mu metal 140 is made; a copper solenoid coil 150 that within the zero Gauss chamber 120 configured to generate a low intensity magnetic field from an applied current; an electrical signal generator 110 which is configured to the copper solenoid coil 150 provide a controlled variable electrical current to produce a controlled variable low intensity magnetic field, wherein the magnetic field is defined as "on" when the solenoid coil 150 generates a magnetic field in the zero Gaussian chamber of approximately 50 μT (microTesla), and as "off" when the solenoid coil 150 no current is provided and the magnetic field intensity in the zero Gaussian chamber 120 about 100 nT (nanoTesla) is; a shielded two-core noise-reducing cable 170 of which the first wire is configured to receive the electrical power from the electrical signal generator 110 to the solenoid coil 170 and from which the second wire in the shielded two-wire cable 170 that is, the wire that is not with the solenoid coil 150 connected with the mu-metal shell 130 connected to serve as a sound-reducing artificial earth; and a receptacle for holding the subject 200 within the zero Gauss chamber 160 ,

Es ist bevorzugt, jegliches bzw. jedes verfügbare Mittel zu verwenden, um elektronisches Rauschen zu reduzieren, das umgebende magnetische Energie erzeugen kann und das verzerren kann, was sonst ein sorgfältig kontrolliertes bzw. gesteuertes Magnetfeld wäre. Ein Kabel mit verdrillten Adernpaaren weist den Vorteil einer weiteren Reduktion von elektromagnetischem Übersprechen („cross-talk”) bzw. einer Induktion zwischen Drähten auf. Ein Koaxialkabel weist den Vorteil der elektromagnetischen Abschirmung auf.It is preferred to use any means available to reduce electronic noise that can generate ambient magnetic energy and that can distort what would otherwise be a carefully controlled magnetic field. A cable with twisted wire pairs has the advantage of a further reduction of electromagnetic cross-talk or an induction between wires. A coaxial cable has the advantage of electromagnetic shielding.

Die Verwendung einer Verbindung mit der Mu-Metall-Hülle ist ebenfalls eine nützliche Strategie zum Reduzieren von magnetischem Rauschen, da Umgebungsinduktion typischerweise „Erd”-Felder über die für spezifische Mess- und Diagnosebedürfnisse gewünschten oder erforderlichen schwachen Magnetfelder hinaus erzeugt.The use of a compound with the mu-metal shell is also a useful strategy for reducing magnetic noise since ambient induction typically generates "earth" fields beyond the weak magnetic fields desired or required for specific measurement and diagnostic needs.

Es ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ein System 100 und ein Verfahren vorzustellen, wobei das Kabel 170 ausgewählt ist aus seiner Gruppe bestehend aus abgeschirmt, Koaxialkabel und abgeschirmtes Kabel mit verdrillten Adernpaaren.It is a system according to a preferred embodiment of the present invention 100 and to present a method wherein the cable 170 is selected from its group consisting of shielded, coaxial cable and shielded twisted pair cable.

Es ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ein System 100 und ein Verfahren vorzustellen, wobei der elektrische Signalgenerator 110 dazu konfiguriert ist, den Strom der Solenoidspule 150 zu verändern und dadurch eine Abfolge von Magnetfeldzuständen in der null-Gauß-Kammer 120 wie folgt zu erzeugen: Ein Startfeld von ungefähr 50 μT (ein simuliertes „Erd”-Magnetfeld, das erzeugt wird, wenn der elektrische Signalgenerator 110 „Ein” ist); einen linearen Abfall in der Feldintensität über einen Zeitraum von ungefähr 50 ms hin zu nicht mehr als 100 nT (erzeugt, wenn der elektrische Signalgenerator 110 „Aus” ist); ein null-Gauß-Kammer-Magnetfeld von nicht mehr als 100 nT (der „Aus”-Zustand), das über einen Zeitraum von ungefähr 500 ms beibehalten wird; einen linearen Anstieg der null-Gauß-Kammer-Magnetfeldintensität über einen Zeitraum von ungefähr 2 Sekunden zurück zu ungefähr 50 μT und dann einen gleichbleibenden Feldwert von ungefähr 50 μT.It is a system according to a preferred embodiment of the present invention 100 and to provide a method wherein the electrical signal generator 110 configured to control the current of the solenoid coil 150 and thereby a sequence of magnetic field states in the zero Gaussian chamber 120 as follows: On Start field of approximately 50 μT (a simulated "earth" magnetic field, which is generated when the electrical signal generator 110 "One"is); a linear drop in field intensity over a period of about 50 ms to not more than 100 nT (when the electrical signal generator 110 "Is over); a zero gaussian field magnetic field of not more than 100 nT (the "off" state) maintained over a period of about 500 ms; a linear increase in zero gaussian field magnetic field intensity over a period of about 2 seconds back to about 50 μT and then a steady field value of about 50 μT.

Es ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ein System 100 und ein Verfahren vorzustellen, wobei der elektrische Signalgenerator 110 dazu konfiguriert ist, den Strom der Solenoidspule 150 zu verändern und dadurch eine Abfolge von Magnetfeldzuständen in der null-Gauß-Kammer 120 wie folgt zu erzeugen: Ein Startfeld von ungefähr 50 μT (ein simuliertes „Erd”-Magnetfeld, das erzeugt wird, wenn der elektrische Signalgenerator 110 „Ein” ist); einen linearen Abfall in der Feldintensität über einen Zeitraum von ungefähr 50 ms hin zu nicht mehr als 100 nT (erzeugt, wenn der elektrische Signalgenerator 110 „Aus” ist); ein null-Gauß-Kammer-Magnetfeld von nicht mehr als 100 nT (der „Aus”-Zustand), das über einen Zeitraum von ungefähr 500 ms beibehalten wird; einen gepulsten Anstieg der null-Gauß-Kammer-Magnetfeldintensität über einen Zeitraum von ungefähr 2 Sekunden zurück zu ungefähr 50 μT und dann einen gleichbleibenden Feldwert von ungefähr 50 μT.It is a system according to a preferred embodiment of the present invention 100 and to provide a method wherein the electrical signal generator 110 configured to control the current of the solenoid coil 150 and thereby a sequence of magnetic field states in the zero Gaussian chamber 120 as follows: A start field of approximately 50 μT (a simulated "earth" magnetic field generated when the electrical signal generator 110 "One"is); a linear drop in field intensity over a period of about 50 ms to not more than 100 nT (when the electrical signal generator 110 "Is over); a zero gaussian field magnetic field of not more than 100 nT (the "off" state) maintained over a period of about 500 ms; a pulsed rise in zero gaussian field magnetic field intensity over a period of about 2 seconds back to about 50 μT and then a steady field value of about 50 μT.

Eine andere, potentiell vorteilhafte Diagnose- oder Messoption beim Hyperpolarisierungsverfahren könnte darin bestehen, den Anstieg des Magnetfeldes zu pulsen, wenn der ”Erde”- oder der ”Ein”-Magnetfeldzustand in der null-Gauß-Kammer 120 erreicht wird. Es wird hierin erwähnt, dass auch andere Arten von nichtlinearen Feldanstiegskurven bei niedrigen Niveaus in der null-Gauß-Kammer nützliche Abwandlungen bzw. Variationen der molekularen Beeinflussung erzeugen könnten.Another potentially advantageous diagnostic or measurement option in the hyperpolarization technique could be to pulse the magnetic field rise when the "earth" or "on" magnetic field state in the zero Gauss chamber 120 is reached. It is noted herein that other types of low-level non-linear field rise curves in the zero Gaussian chamber could also produce useful variations of molecular impact.

Es wird nun auf 5 Bezug genommen, die eine konzeptionelle Zeichnung zeigt, die sich verändernde, zeitindexierte Magnetfeldwerte mit einer schematischen Illustration des Weges, den ein Subjekt 1100 in einer MRD 110b durchläuft, die eine null-Gauß-Kammer 130 hat, zusammenführt. Das Subjekt, das in 5 in einem nicht beschränkenden Beispiel als eine Maus gezeigt ist, wird auf einer Auflagefläche oder einem Aufnahmebehältnis 300 platziert. Dieses Aufnahmebehältnis 300 kann entlang zumindest eines Bereiches der MRD-Bohrung 160 beweglich sein. In verschiedenen Ausführungsformen ist die ZGC 130 bezüglich des Aufnahmebehältnisses 300 beweglich, oder sie sind beide relativ zueinander beweglich. Dem Subjekt 1100 wird eine Substanz verabreicht, die einer Hyperpolarisierung unterzogen werden kann, nachdem sie durch die ZGC 130 zur Zeit 0 induziert wurde. Dann wird das Subjekt einer vorbestimmten Abfolge von Magnetfeldintensitäten unterworfen, die dazu konfiguriert sind, Nutzen aus der hyperpolarisierten Substanz zu ziehen und eine magnetische Bildgebung mit erhöhtem Signal und Kontrast und reduziertem Rauschen erlangen.It will be up now 5 Reference is made, which shows a conceptual drawing, the changing, time-indexed magnetic field values with a schematic illustration of the path that a subject 1100 in an MRD 110b passes through a zero Gauss chamber 130 has, merges. The subject in 5 shown in a non-limiting example as a mouse is placed on a support surface or receptacle 300 placed. This receptacle 300 may be along at least a portion of the MRD bore 160 be mobile. In various embodiments, the ZGC 130 with respect to the receptacle 300 mobile, or they are both movable relative to each other. The subject 1100 is administered a substance that can undergo hyperpolarization after being passed through the ZGC 130 at the time 0 was induced. Then, the subject is subjected to a predetermined sequence of magnetic field intensities configured to take advantage of the hyperpolarized substance and obtain magnetic imaging with increased signal and contrast and reduced noise.

Es ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ein System 100 und ein Verfahren vorzustellen, wie dies in 5 gezeigt ist, wobei die Komponenten dazu konfiguriert sind, die sequentielle Magnetfeldintensität, der das Objekt unterworfen ist, wie folgt zu verändern: Ein Startfeldwert von ungefähr 50 μT (a) (ein simuliertes „Erd”-Magnetfeld; der „Ein”-Zustand); einen linearen Abfall über einen Zeitraum von 50 ms hin zu nicht mehr als ungefähr 100 nT (b) (der „Aus”- und der einsetzende Zustand); ein null-Gauß-Kammer-Magnetfeld von nicht mehr als ungefähr 100 nT (der „AUS”-Zustand), das über einen Zeitraum von ungefähr 500 ms beibehalten wird (c); einen linearen oder schrittweise Anstieg der null-Gauß-Kammer-Magnetfeldintensität über einen Zeitraum von ungefähr 2 Sekunden (d) zurück zu ungefähr 50 μT; und dann einen gleichbleibenden Feldwert von ungefähr 50 μT (e).It is a system according to a preferred embodiment of the present invention 100 and to present a method as described in 5 wherein the components are configured to vary the sequential magnetic field intensity to which the object is subjected as follows: A start field value of about 50 μT (a) (a simulated "earth" magnetic field; the "on"state); a linear decrease over a period of 50 ms to not more than about 100 nT (b) (the "off" and onset states); a zero gaussian field magnetic field of not more than about 100 nT (the "OFF" state) maintained for a period of about 500 ms (c); a linear or incremental increase in zero gaussian field magnetic field intensity over a period of about 2 seconds (d) back to about 50 μT; and then a steady field value of about 50 μT (e).

Es wird nun auf 6 Bezug genommen, einen (nicht proportionalen) Zeitgraph, der eine Abfolge von Magnetfeldintensitätswerten zeigt, denen ein Subjekt 500 unterworfen ist. Die Figur schließt klar markierte Sequenzzustände (a)–(e) ein. Der Zustand (e) ist als ein nichtlinearer, gepulster Anstieg ausgehend von dem „Aus”- oder „null-Gauß”-Zustand hin zu dem „Ein”- oder „Erd”-Zustand gezeigt. Die Form des Pulses wie auch die Gesamtkurvatur dieses Anstiegs können im Interesse der Erkundung von verschiedenen Wirkungen von magnetischen Veränderungen mit schwacher Intensität auf Subjekte verändert werden.It will be up now 6 Referring to FIG. 5, there is shown a (non-proportional) time graph showing a sequence of magnetic field intensity values to which a subject 500 is subject. The figure includes clearly marked sequence states (a) - (e). State (e) is shown as a nonlinear, pulsed rise from the "off" or "zero gauss" state to the "on" or "ground" state. The shape of the pulse as well as the overall curvature of this increase may be changed to subjects for the purpose of exploring various effects of low intensity magnetic changes.

Es ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ein System 100 und ein Verfahren zum Zirkulieren eines hyperpolarisierbaren Fluids 200 durch ein Säugetier einschließlich einen Menschen 500 vorzustellen, wobei das System die folgenden Komponenten umfasst: Eine „null-Gauß-Kammer” 120, wobei die Kammer von einer inneren dreilagigen Mu-Metall-Hülle 130 zum Absorbieren von Magnetfeldenergie umhüllt ist, und einer äußeren Hülle, die aus einem nicht-Mu-Metall 140 hergestellt ist, durch das die Spule 160 dem Subjekt 500 ein „null-Gauß”-Magnetfeld übermittelt und in dem das Subjekt einem „null-Gauß”-Magnetfeld unterworfen ist, das eine Intensität von nicht größer als ungefähr 100 nT hat. Die Komponenten des Systems 100 sind derart angeordnet, dass das Subjekt, wenn es sich relativ zu dem System 100 bewegt, einer gesteuerten Abfolge von sich verändernden schwachen Magnetfeldintensitäten unterworfen ist.It is a system according to a preferred embodiment of the present invention 100 and a method for circulating a hyperpolarisable fluid 200 by a mammal including a human 500 The system comprises the following components: A "zero Gaussian chamber" 120 , wherein the chamber of an inner three-layer mu-metal shell 130 is enveloped to absorb magnetic field energy, and an outer shell made of a non-mu metal 140 is made, through which the coil 160 the subject 500 transmitting a "zero Gaussian" magnetic field and subjecting the subject to a "zero Gaussian" magnetic field having an intensity no greater than about 100 nT. The components of the system 100 are arranged such that the subject when it is relative to the system 100 moved, one controlled sequence of changing weak magnetic field intensities.

Es ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ein System 100 und ein Verfahren zum Hyperpolarisieren einer Substanz, die in ein Subjekt 500 hinein verabreicht wurde, und zum Messen einer magnetischen Resonanz eines schwachen Feldes von einem Fluid, das durch das Subjekt 500 zirkuliert, vorzustellen, wobei das System 100 umfasst: Eine Fluid-null-Gauß-Kammer 120; eine Schwachfeld-Magnetfeldresonanzbildgebungsvorrichtung (MRD) 600, die dazu konfiguriert ist, zumindest eine Maus zu beherbergen und bis hin zu einem Menschen oder einem Organ davon, 500; die ZGC 120 hyperpolarisiert die Substanz, nachdem sie dem Subjekt verabreicht worden ist; das hyperpolarisierte Fluid zirkuliert durch das Subjekt 500; die MRD 600 appliziert eine Abfolge von Nullfeld-(„zero-level”) bis schwachen („low-level”) Magnetfeldzuständen; die MRD 600 misst Resonanzeigenschaften der hyperpolarisierten Substanz.It is a system according to a preferred embodiment of the present invention 100 and a method for hyperpolarizing a substance that is in a subject 500 and measuring a magnetic field of a weak field from a fluid passing through the subject 500 circulates, imagine the system 100 includes: A fluid zero Gauss chamber 120 ; a low-field magnetic resonance imaging (MRD) device 600 that is configured to house at least one mouse and up to a human or an organ thereof, 500 ; the ZGC 120 hyperpolarizes the substance after it has been administered to the subject; the hyperpolarized fluid circulates through the subject 500 ; the MRD 600 applies a sequence of zero-field to low-level magnetic field states; the MRD 600 measures resonance properties of the hyperpolarized substance.

Eine Schlüsselvariable beim Betrieb des beschriebenen Systems und Verfahrens ist die niedrige Intensität des Magnetfeldes, das auf das Fluid einwirkt, und jedes Werkzeug oder Objekt, das mit dem Fluid in Kontakt kommen könnte, sollte vorzugsweise nichtmagnetisch sein. Kommerziell verfügbare nichtmagnetische IV-Infusionspumpen, die speziell für MRT gestaltet und durch magnetische Feldlinien von ungefähr 10000 Gauß gekennzeichnet sind, sind kommerziell verfügbar von IRadimed (US), siehe die derzeit verfügbare Webseite http://www.iradimed.com , die hierin als ein Bezug aufgenommen wird.A key variable in operating the described system and method is the low intensity of the magnetic field acting on the fluid, and any tool or object that might come in contact with the fluid should preferably be nonmagnetic. Commercially available non-magnetic IV infusion pumps designed specifically for MRI and characterized by magnetic field lines of approximately 10,000 Gauss are commercially available from IRadimed (US), see the website currently available http://www.iradimed.com , which is incorporated herein by reference.

Es ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ein System 100 und ein Verfahren vorzustellen, wobei das hyperpolarisierbare Fluid durch die null-Gauß-Kammer 120 durchgeleitet wird, nachdem es aus dem Menschen 500 ausgeflossen ist, und erst dann einem Einsetzen („onsetting”) und der Bildgebung unterzogen wird.It is a system according to a preferred embodiment of the present invention 100 and to provide a method wherein the hyperpolarisable fluid passes through the zero Gaussian chamber 120 is passed after it is out of the human 500 and then undergo onsetting and imaging.

Es wird nun auf 7 Bezug genommen, die eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert, die zumindest eine unveränderliche konstante Komponente und zumindest eine bewegliche Komponente hat. Entweder die statische unveränderliche Komponente oder die bewegliche Komponente könnten jeweils durch entweder die ZGC 130 oder die Solenoidspule 160 repräsentiert sein. In verschiedenen Ausführungsformen ist das System mit vorbestimmten Protokollen bzw. Verfahrenabläufen für das Etablieren der relativen Positionen zwischen der ZGC 130, der Solenoidspule 150 und dem Patienten 500 bereitgestellt. Die Position dieser Komponenten sollte das Nettomagnetfeld bestimmen, das über dem Patienten 500 induziert wird, und wird den gesamten Betriebsablauf bereitstellen vom Einsetzen der hyperpolarisierbaren Substanz, die dem Patienten vorher verabreicht wurde, über das Aussetzen der hyperpolarisierten Substanz gegenüber verschiedenen Magnetfeldern bis hin zum Untersuchen ihrer Relaxationseigenschaften.It will be up now 7 Reference is made illustrating another embodiment of the present invention having at least one fixed constant component and at least one movable component. Either the static immutable component or the moveable component could each be replaced by either the ZGC 130 or the solenoid coil 160 be represented. In various embodiments, the system is with predetermined protocols for establishing the relative positions between the ZGCs 130 , the solenoid coil 150 and the patient 500 provided. The position of these components should determine the net magnetic field that is above the patient 500 and will provide the overall operation from the onset of the hyperpolarisable substance previously administered to the patient, the exposure of the hyperpolarized substance to various magnetic fields, to the study of its relaxation properties.

Es wird nun auf 8 Bezug genommen, die noch eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert, die eine passive statische ZGC 130 und eine aktive externe Solenoidspule 250 hat. Die Solenoidspule ist dazu konfiguriert, schaltbar ein Magnetfeld zu induzieren, während die ZGC passiv eine Abschirmung von solch einem Feld auferlegt. Dadurch wird die ZGC durch Schalten der Spule 250 hin zu einem „Ein”-Zustand das wahre magnetische Feld innerhalb ihrer Bohrung 160 im Wesentlichen um ein kalibriertes magnetisches Maß verringern. Somit kann das System dazu konfiguriert werden, mittels der besagten Solenoidspule 250 ein externes Magnetfeld zu induzieren und mittels der besagten ZGC dieses Magnetfeld zu einem niedrigeren Wert wie, in einer nicht beschränkenden Weise, zum Erdmagnetfeld von ungefähr 50 μT zu reduzieren. Durch Umschalten der externen Spule 250 zu einem „Aus”-Zustand wird das Subjekt im Inneren der Bohrung 160 sofort einer null-Gauß-Umgebung ausgesetzt, was das Einsetzen von jedweder hyperpolarisierbaren Substanz hervorruft, die ihm vorher verabreicht wurde. Die externe Solenoidspule 250 kann dann wieder auf „Ein” geschaltet werden und kann jedwedes vorbestimmtes Protokoll bereitstellen, das dazu gestaltet ist, die hyperpolarisierte Substanz zu messen.It will be up now 8th Referring still to illustrate another embodiment of the present invention, which includes a passive static ZGC 130 and an active external solenoid coil 250 Has. The solenoid coil is configured to switchably induce a magnetic field while the ZGC passively applies a shield from such a field. This will cause the ZGC by switching the coil 250 towards an "on" state the true magnetic field within its bore 160 essentially decrease by a calibrated magnetic measure. Thus, the system can be configured by means of said solenoid coil 250 to induce an external magnetic field and to reduce, by means of said ZGC, this magnetic field to a lower value such as, in a non-limiting manner, the Earth's magnetic field of approximately 50 μT. By switching the external coil 250 an "off" state becomes the subject inside the bore 160 immediately exposed to a zero Gaussian environment, causing the onset of any hyperpolarisable substance previously administered to it. The external solenoid coil 250 can then be switched back to "on" and can provide any predetermined protocol designed to measure the hyperpolarized substance.

BeispieleExamples

Onkologisches ScanningOncological scanning

Durch Polarisierung des Molekülspins erhöht die Hyperpolarisierung wirksam den Kontrast von NMR-Scans, da die NMR-Empfindlichkeit erhöht wird. Die Verwendung von hyperpolarisierten Subjekten als Kontrastmittel kann daher die Akquisitionszeiten drastisch reduzieren und dank der starken Signalverbesserung die Genauigkeit der abgelesenen Messwerte und von Modellierungen verbessern.By polarizing the molecular spin, hyperpolarization effectively increases the contrast of NMR scans as NMR sensitivity is increased. The use of hyperpolarized subjects as contrast agents can therefore drastically reduce acquisition times and improve the accuracy of the readings and modeling thanks to the strong signal enhancement.

Dies ist nirgendwo wichtiger als bei der onkologischen Diagnose, wo die Identifikation von Krebszellen und eine genaue Messung ihrer Konzentration kritisch sind.Nowhere is this more important than oncological diagnosis, where the identification of cancer cells and accurate measurement of their concentration are critical.

In einer beispielhaften Ausführungsform verwendet ein System für die Krebszellendetektion und das Krebszellenmapping in einem menschlichen Patienten ein passives System der Hyperpolarisation eines strömenden Fluides 200 unter den Bedingungen eines schwachen Magnetfeldes. Das System umfasst die folgenden Komponenten: eine „null-Gauß-Kammer” 120, wobei die Kammer von einer inneren dreilagigen Mu-Metallhülle 130 zum Absorbieren von Magnetfeldenergie umhüllt ist, und eine äußere Hülle, die aus einem nicht-Mu-Metall 140 hergestellt ist, durch die der Schlauch bzw. die Röhre 160 das Fluid 200 befördert und in dem bzw. der das Fluid 200 einem „null-Gauß”-Magnetfeld mit einer Intensität von nicht mehr als 100 nT ausgesetzt ist.In an exemplary embodiment, a system for cancer cell detection and cancer cell mapping in a human patient uses a passive system of hyperpolarization of a flowing fluid 200 under the conditions of a weak magnetic field. The system includes the following components: a "zero Gaussian" Chamber" 120 , wherein the chamber of an inner three-layer Mu-metal shell 130 is enveloped to absorb magnetic field energy, and an outer shell made of a non-mu metal 140 is made, through which the tube or the tube 160 the fluid 200 transported and in the or the fluid 200 is exposed to a zero gauss magnetic field with an intensity of not more than 100 nT.

Die Komponenten des Systems 100 sind so angeordnet, dass das Fluid 200 wie z. B. ein Stoffwechselmarker, wenn es durch das System 100 strömt, zum Hyperpolarisieren des Fluides einer kontrollierten, feldzyklischen Abfolge einer sich verändernden schwachen Magnetfeldintensität ausgesetzt ist. Die feldzyklische Abfolge zur Hyperpolarisierung wird wie folgt beschrieben: Ein Startfeldwert von ungefähr 50 μT (ein simuliertes „Erd”-Magnetfeld, das erzeugt wird, wenn der elektrische Signalgenerator 110 „Ein” ist); ein linearer Abfall in der Feldintensität über einen Zeitraum von ungefähr 50 ms auf nicht mehr als ungefähr 100 nT (erzeugt, wenn der elektrische Signalgenerator 110 „Aus” ist); ein null-Gauß-Kammer-Magnetfeld von nicht mehr als ungefähr 100 nT (der „Aus”-Zustand), das über einen Zeitraum von ungefähr 500 ms beibehalten wird; einen gepulsten Anstieg der null-Gauß-Kammer-Magnetfeldintensität über einen Zeitraum von 2 Sekunden zurück zu ungefähr 50 μT; und dann ein stationärer Feldwert von ungefähr 50 μT.The components of the system 100 are arranged so that the fluid 200 such as As a metabolic marker, when it passes through the system 100 is subjected to hyperpolarization of the fluid of a controlled, cyclic sequence of changing weak magnetic field intensity. The field cyclic sequence for hyperpolarization is described as follows: A start field value of approximately 50 μT (a simulated "earth" magnetic field generated when the electrical signal generator 110 "One"is); a linear drop in field intensity over a period of about 50 ms to not more than about 100 nT (when the electrical signal generator 110 "Is over); a zero gaussian field magnetic field of not more than about 100 nT (the "off" state) maintained over a period of about 500 ms; a pulsed rise in zero gaussian magnetic field intensity over a period of 2 seconds back to about 50 μT; and then a steady field value of about 50 μT.

Eine hyperpolarisierbare Substanz wird einem Subjekt wie einem Menschen verabreicht und danach hyperpolarisiert das System die Substanz zu einer gewünschten Zeit bzw. entsprechend einem gewünschten Timing. Die hyperpolarisierte Substanz zirkuliert durch einen menschlichen Körper 500. Eine MRD 600 appliziert eine Abfolge von schwachen Magnetfeldzuständen; die MRD 600 misst Resonanzeigenschaften der Substanz. Ein Scan von Organen und Körperregionen wird durchgeführt während das Fluid zirkuliert, das fortwährend dem Feldzyklus entsprechend der Hyperpolarisierungssequenz bzw. -abfolge unterworfen wird. Die Hyperpolarisierung des Markerfluids verbessert den Kontrast der Messwerte des Resonanzsignals.A hyperpolarisable substance is administered to a subject such as a human and then the system hyperpolarizes the substance at a desired time or timing. The hyperpolarized substance circulates through a human body 500 , An MRD 600 applies a sequence of weak magnetic field states; the MRD 600 measures resonance properties of the substance. A scan of organs and body regions is performed as the fluid circulates, which is continually subjected to the field cycle in accordance with the hyperpolarization sequence. The hyperpolarization of the marker fluid improves the contrast of the measured values of the resonance signal.

Während die Erfindung für verschiedene Modifikationen und alternative Formen empfänglich ist, sind spezifische Ausführungsformen der Erfindung exemplarisch in den Zeichnungen und der obigen detaillierten Beschreibung gezeigt worden. Es sollte jedoch verstanden werden, dass es nicht beabsichtigt ist, die Erfindung auf die speziellen offenbarten Formen zu beschränken, sondern, im Gegenteil, dass es beabsichtigt ist, alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen zu erfassen, die in das Wesen und den Umfang der Erfindung fallen, wie sie in den nachfolgenden Ansprüchen definiert ist.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments of the invention have been shown by way of example in the drawings and detailed description above. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but, on the contrary, that it is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives that are within the spirit and scope of the invention fall as defined in the following claims.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

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Claims

Das System gemäß Anspruch 1, wobei die besagte null-Gauß-Kammer (ZGC) zumindest eine innere Hülle mit einer Mu-Metalllage zum Absorbieren von Magnetfeldenergie umfasst.The system of claim 1, wherein said zero Gauss chamber (ZGC) comprises at least one inner shell having a Mu metal layer for absorbing magnetic field energy.

Das System gemäß Anspruch 2, wobei die besagte ZGC weiter zumindest eine äußere Hülle aus nicht-Mu-Metall umfasst.The system of claim 2, wherein said ZGC further comprises at least one outer shell of non-mu metal.

Das System gemäß Anspruch 2, wobei die besagte Mu-Metallhülle eine Hülle aus dreilagigem Mu-Metall umfasst.The system of claim 2, wherein said mu-metal shell comprises a three-layer mu-metal shell.

Das System gemäß Anspruch 1, wobei das besagte null-Gauß-Modul weiter eine Magnetfeldquelle umfasst, die dazu konfiguriert ist, relativ zu dem besagten Subjekt beweglich zu sein.The system of claim 1, wherein said zero gauss module further comprises a magnetic field source configured to be movable relative to said subject.

Das System gemäß Anspruch 1, wobei das besagte null-Gauß-Modul dazu konfiguriert ist, zwischen einem „Ein”-Zustand, der durch ungefähr 5 μT bis ungefähr 80 μT gekennzeichnet ist, und einem „Aus”-Zustand, der durch ungefähr 90 nT bis ungefähr 220 nT gekennzeichnet ist, umschaltbar zu sein.The system of claim 1, wherein said zero gauss module is configured to switch between an "on" state characterized by about 5 μT to about 80 μT and an "off" state passing through about 90 μT nT to about 220 nT is marked to be switchable.

Das System gemäß Anspruch 6, weiter umfassend einen Signalgenerator, der dazu konfiguriert ist, mittels der besagten Magnetfeldquelle reversibel ein Magnetfeld zu induzieren und dadurch das besagte Einsetzen der besagten Hyperpolarisation bereitzustellen.The system of claim 6, further comprising a signal generator configured to reversibly induce a magnetic field by means of said magnetic field source and thereby provide said onset of said hyperpolarization.

Das System gemäß Anspruch 1, wobei das besagte null-Gauß-Modul beweglich ist in einer Weise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus das besagte null-Gauß-Modul ist beweglich, während das besagte Subjekt ortsfest ist, das besagte null-Gauß-Modul ist ortsfest, während das besagte Subjekt beweglich ist, sowohl das besagte null-Gauß-Modul als auch das besagte Subjekt sind beweglich relativ zueinander und jeder Kombination davon.The system of claim 1, wherein said zero Gaussian module is movable in a manner selected from the group consisting of said zero Gaussian module being movable while said subject is stationary, said zero gaussian module stationary while said subject is movable, both said zero gauss module and said subject are movable relative to each other and any combination thereof.

Das System gemäß Anspruch 1, wobei das besagte null-Gauß-Modul relativ zu dem besagten Subjekt beweglich ist in einer Weise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer linearen Bewegung, einer nichtlinearen Bewegung, einer Verdrehung, einer Faltung, einer Drehung und jeder Kombination davon.The system of claim 1, wherein said zero gauss module is movable relative to said subject in a manner selected from the group consisting of linear motion, nonlinear motion, rotation, convolution, rotation, and any combination thereof ,

Das System gemäß Anspruch 1, wobei das besagte null-Gauß-Modul relativ zu dem besagten Subjekt beweglich ist in Form einer kontinuierlichen Bewegung, einer nichtkontinuierlichen Bewegung oder beidem.The system of claim 1, wherein said zero Gaussian module is movable relative to said subject in the form of a continuous motion, a non-continuous motion, or both.

Das System gemäß Anspruch 1, wobei das besagte null-Gauß-Modul relativ zu dem besagten Subjekt durch eine Schiene beweglich istThe system of claim 1, wherein said zero gauss module is movable relative to said subject by a rail

Das System gemäß Anspruch 1, weiter umfassend ein Tierhalteuntersystem.The system of claim 1, further comprising an animal maintenance subsystem.

Das System gemäß Anspruch 1, weiter umfassend zumindest ein Lebensunterstützungssystem.The system of claim 1, further comprising at least one life support system.

Das System gemäß Anspruch 1, weiter umfassend zumindest einen Infusionsschlauch oder einen IV-Zugang, der zum Vorverabreichen zumindest eines hyperpolarisierbaren Materials in das besagte Subjekt konfiguriert ist.The system of claim 1, further comprising at least one infusion tube or IV access configured to pre-administer at least one hyperpolarisable material into said subject.

Das System gemäß Anspruch 1, weiter umfassend eine Leitung, die dazu konfiguriert ist, als geräuschreduzierende künstliche Erdung zu dienen.The system of claim 1, further comprising a conduit configured to serve as noise reducing artificial grounding.

Das System von 15, wobei die besagte Leitung ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus einem Koaxialkabel, einen Kabel mit verdrillten Adernpaaren und jeder Kombination davon.The system of 15, wherein said line is selected from a group consisting of a coaxial cable, a twisted-pair cable, and any combination thereof.

Das System gemäß zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das besagte null-Gauß-Modul dazu konfiguriert ist, die besagten reversiblen, zeitlich festgelegten Bedingungen eines null-Gauß-Magnetfeldes entsprechend einer vorbestimmten Abfolge von Magnetfeldintensitäten wie folgt zu verändern: a) einem anfänglichen „Ein”-Zustand, der eine Feldintensität in einem Bereich von ungefähr 5 μT bis ungefähr 85 μT hat; b) einem linearen Abfall in der Feldintensität über einen Zeitraum in einem Bereich von ungefähr 5 ms bis ungefähr 110 ms hin zu einem „Aus”-Zustand, der einen Bereich von nicht mehr als ungefähr 25 nT bis ungefähr 175 nT hat; c) dem besagten „Aus”-Zustand von nicht mehr als einem Bereich von ungefähr 25 nT bis ungefähr 175 nT, der über einen Zeitraum in einem Bereich von ungefähr 100 ms bis ungefähr 900 ms beibehalten wird; d) einem Anstieg in der besagten Feldintensität über einen Zeitraum von ungefähr 0,5 Sekunden bis 5,2 Sekunden hin zu einem Bereich von ungefähr 5 μT bis ungefähr 85 μT; und dann e) einem stationären Feldwert, der von ungefähr 2,5 μT bis ungefähr 105 μT reicht.The system of at least one of the preceding claims, wherein said zero Gaussian module is configured to vary said reversible timed conditions of a zero Gaussian magnetic field according to a predetermined sequence of magnetic field intensities as follows: a) an initial " A "state having a field intensity in a range of about 5 μT to about 85 μT; b) a linear drop in field intensity over a period in a range of about 5 ms to about 110 ms towards an "off" state having a range of not more than about 25 nT to about 175 nT; c) said "off" state of no more than a range of about 25 nT to about 175 nT, which is maintained over a period of time in a range of about 100 ms to about 900 ms; d) an increase in said field intensity over a period of about 0.5 seconds to 5.2 seconds to a range of about 5 μT to about 85 μT; and then e) a steady field value ranging from about 2.5 μT to about 105 μT.

Das System gemäß Anspruch 17, wobei der besagte Anstieg in der besagten Feldintensität bereitgestellt wird in einer Weise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus linear, nichtlinear, schrittweise, exponentiell und jeder Kombination davon.The system of claim 17, wherein said increase in said field intensity is provided in a manner selected from the group consisting of linear, nonlinear, stepwise, exponential, and any combination thereof.

Das System gemäß Anspruch 17, wobei das besagte null-Gauß-Modul dazu konfiguriert ist, die besagte hyperpolarisierbare Substanz zu hyperpolarisieren, gefolgt von einer Verwendung der besagten vorbestimmten Abfolge von Magnetfeldintensitäten.The system of claim 17, wherein said zero Gaussian module is configured to hyperpolarize said hyperpolarisable substance, followed by use of said predetermined sequence of magnetic field intensities.

Das System gemäß Anspruch 1, weiter umfassend ein externes Magnetfeldmodul, das dazu konfiguriert ist, schaltbar ein Magnetfeld in das besagte null-Gauß-Modul hinein zu induzieren.The system of claim 1, further comprising an external magnetic field module configured to switchably induce a magnetic field into said zero Gaussian module.

Das System gemäß Anspruch 20, wobei das besagte externe Magnetfeldmodul zumindest eine Solenoidspule ist, die dazu konfiguriert ist, ein Magnetfeld in das besagte null-Gauß-Modul hinein zu induzieren.The system of claim 20, wherein said external magnetic field module is at least one solenoid coil configured to induce a magnetic field into said zero Gaussian module.

Das System gemäß Anspruch 20 oder 21, wobei das besagte externe Magnetfeldmodul dazu konfiguriert ist, ein Magnetfeld von zumindest ungefähr 50 μT bereitzustellen.The system of claim 20 or 21, wherein said external magnetic field module is configured to provide a magnetic field of at least about 50 μT.

Das System gemäß Anspruch 1, weiter aufweisend ein aktives Magnetfeldmodul, das dazu konfiguriert ist, entsprechend einem vorbestimmten Verfahrensablauf betreibbar zu sein.The system of claim 1, further comprising an active magnetic field module configured to be operable according to a predetermined procedure.

Das System gemäß Anspruch 23, wobei der besagte vorbestimmte Verfahrensablauf eine mechanische Verrückung des besagten aktiven Magnetfeldmoduls, eine elektrische Modulation des besagten aktiven Magnetfeldmoduls oder beides umfasst.The system of claim 23, wherein said predetermined methodology comprises mechanical displacement of said active magnetic field module, electrical modulation of said active magnetic field module, or both.

Das System gemäß Anspruch 23, wobei das besagte aktive Magnetfeldmodul zumindest eine Solenoidspule und einen Signalgenerator umfasst.The system of claim 23, wherein said active magnetic field module comprises at least one solenoid coil and a signal generator.

Das System gemäß Anspruch 23, wobei das besagte Subjekt in einem Aufnahmebehälter beherbergt ist, der dazu konfiguriert ist, zwischen dem besagten null-Gauß-Modul und dem besagten aktiven Magnetfeldmodul bewegbar zu sein.The system of claim 23, wherein said subject is housed in a receptacle configured to be movable between said zero gauss module and said active magnetic field module.