使用体外极化磁共振成像剂的奥氏磁共振成像方法

专利名称：使用体外极化磁共振成像剂的奥氏磁共振成像方法
技术领域：
本发明涉及一种改进的电子自旋共振增强的磁共振成像方法。
由于磁共振成像(MRI)是非入侵性的，而且不会把被诊断的病人暴露于可能有害的射线(例如X-射线)中，因此它已成为一种内科医生甚有兴趣使用的诊断方法。
电子自旋共振增强的MRI[在这里是指OMRI(奥氏MRI)，但是在早期的文献中也指ESREMRI或PEDRI]是一种MRI方法，其中通过动态核极化(奥氏效应)使成像的磁共振信号增强，这种动态核极化发生在特高频(VHF)激发受试主体中磁性材料(以下称为OMRI造影剂)的ESR过渡态(该磁性材料通常是顺磁性的但也可以是如超顺磁性的)。磁共振信号可以增强一百倍或更多，使得OMRI成像迅速产生，而且/或者使用较低的原始磁场就可以产生OMRI成像。
著名的几位作者eunbach、Lurie、Ettinger、Grucker、Ehnholm和Sepponen已经在EP296833、EP361551、WO90/13047、J.Mag.Reson.76366-370(1988)、EP302742、SMRM 9619(1990)、SMRM 624(1987)、SMRM 71094(1988)、SMRM 8329(1989)、US4719425、SMRM 8816(1989)、SMRM 9612(1990)、SMRM 9121(1990)、GB2227095、DE4042212和GB2220269中描述了OMRI技术。一个特别有趣的方面是用OMRI测定样品(例如动物体)中氧气的浓度，这是Leunbach的未审定的美国共同申请08/540146的主题。
在基本的体内OMRI技术中，成像过程涉及先用选定频率的射线(通常是VHF射线)辐照放在均匀磁场(原始磁场B0)的主体以激发主体中的或已经服用OMRI造影剂的主体中的窄线宽ERS过渡态。动态核极化导致选定核即产生磁共振信号的那些核(一般为质子)(以下称为MR成像核)的核自旋激发态和基态间的数量差增大。由于MR信号的强度与该数量差成正比，使基本上按常规MRI技术进行的成像过程在后续阶段检测到的MR信号的幅度增大了。具有能与MR成像核的NMR过渡态耦合的ESR过渡态的OMRI造影剂可以是天然存在于主体中的(例如氧气或黑素)或者是给药到主体内的。
在多篇文献中已经报道了可用于OMRI常规方法并适合体内给药的造影剂。例如在WO-A-88/10419(Hafslund Nycomed Innovation AB)中特别强调使用氮氧自由基、四氯苯醌半醌自由基或Fremy盐的各种OMRI造影剂。在WO-A-90/00904(Hafslund Nycomed Innovation AB)中提出了使用氘代的自由基(例如氘代的氮氧自由基)作为OMRI造影剂。WO-A-91/12024(NycomedInnovation AB)一般性地提到了使用碳自由基即未配对电子主要与碳原子相连的自由基(例如三芳基甲基，其中电子电荷在几个芳香核上离域)。更具体地，其中至少一个芳香基团是硫杂环的三芳基甲基自由基在OMRI中的应用是WO-A-96/39367(Nycomed Imaging AS)的主题。其中电子电荷通过C-基π-体系离域的自由基在OMRI中的应用可参考WO-A-93/02711(HafslundNycomed Innovation AB)，然而，OMRI造影剂并不限于顺磁性的有机自由基，1996年3月15日Nycomed Imaging AS提交的英国专利申请9605482中提出了颗粒状的铁磁性、亚铁磁性和超顺磁性造影剂。
要成为常规OMRI方法中成功的体内OMRI造影剂，选定的材料还必须具有生理可忍受性，单独这个因素就对能真正实用于诊断的OMRI类型产生了严重的限制作用。例如，有机自由基在生理条件下经常是不稳定的或者寿命很短，产生毒性问题。经常发生的事是，在试管中发现有优良的奥氏增强因子的自由基由于生理不相容性而不能用于诊断，因此，需要更灵活的即不受生理因素限制的改进的OMRI方法。
1996年7月5日Nycomed Imaging AS提交的英国专利申请9614139.5中公开了一种特定的OMRI方法，其中可以避免以全部的或基本上全部的OMRI造影剂向样品给药，同时还能达到所要的奥氏增强的造影效果。该方法是利用OMRI造影剂对MR成像剂(例如水)的选定核进行体外动态核极化，在把极化的MR成像剂给药到主体之前可以很方便地处理OMRI造影剂)。
本发明是对体外OMRI方法的改进，体外OMRI方法使用一种比从水得到的弛豫时间更长T1的材料作为MR成像剂。因此，注入的造影剂团一般需要10-20秒才能到达心脏和肺的正确部位，而在此情况下，水质子的磁化值已经下降到其原始值的3.6％，T1值为10秒的MR成像剂的磁化值已经下降到37％。而且与水相比，MR成像剂中较低的质子浓度将导致信号强度比水溶液的信号强度大许多倍。
因此，本发明的一个方面是提供一种对样品(优选人体或除人以外的动物体如哺乳动物、爬行类或鸟类)进行磁共振测试的方法，所说的方法包括(i)在均匀磁场中放置一种包含一种OMRI造影剂和一种MR成像剂的组合物，其中MR成像剂含有能发射磁共振信号(例如原始磁场B0)的核(MR成像核)并且弛豫时间T1能达到6秒或6秒以上(在37℃下D2O在7T的磁场中)；(ii)用选定频率的第一组射线照射所说的组合物以激发所说的OMRI造影剂中的电子自旋过渡态；(iii)选择性地但是优选地把全部、基本上全部或部分的所说OMRI造影剂从所说的MR成像剂中分离出来；(iv)将所说的MR成像剂用于所说的样品；(v)用选定波长的第二组射线照射所说的样品以激发核自旋过渡态；(vi)检测所说样品中的磁共振信号；和(vii)选择性地从所检测的信号中得到象或动态流量数据。
因此，本发明的这个方面涉及的几个步骤先后是MR成像核的体外动态核极化、服用极化的MR成像核(优选在一部分或更优选在基本上全部OMRI造影剂不存在的情况下给药)、和常规的体内MR信号的产生和测定。用这种方式得到的MR信号可以很方便地转变为成像数据(例如二维或三维成像数据)或流量数据。与已知的OMRI体内方法相比，根据本发明这个方面的方法有许多优点，下面详细讨论其中的几个优点。
本发明方法的一个优点是，与常规方法相比，在使用该方法进行的所有诊断中，OMRI造影剂的生理可耐受性不是一个决定因素。同样，在常规OMRI方法中OMRI造影剂的诊断用途受配制造影剂的给药媒介的物理和化学特性的限制，例如OMRI造影剂对药剂的黏度、pH等因素有不利的影响。而本发明这个方面的方法不受这些因素的限制，因为在给药剂型中不需要有OMRI造影剂。另外，诸如生物降解性和生物分布等将不再是决定本发明体内适用性的重要因素，而常规OMRI方法中OMRI造影剂的适用性可能会受这些因素的影响。
在按常规方式进行的体内OMRI试验中有许多次级因素使自旋激发态弛豫回到平衡态并因此而减小了所得MR信号的幅度。具体地，MR成像剂受局部磁场非均匀性(例如由于存在顺磁性物质如铁(例如红细胞中的铁)或体液中的溶解氧或者引起奥氏增强效应(即自由基自变宽)的自由基本身)的影响，所有这些因素都有助于提高弛豫速率。弛豫速率也依赖于体液的温度和化学性质。然而本发明方法通过提供体外奥氏激发而减小了这些问题，因此该方法允许操作者优化化学环境、pH和温度，并且减小了上述局部磁场的非均匀性而造成的影响。奥氏增强效应也强烈地依赖于样品的密度(即样品构成)，用于体内时对射线穿透大的样品还增加了非均匀性问题，而在根据本发明这个方面的方法中不会产生这个问题。
组合物所感受到的磁场强度将直接影响奥氏信号的强弱，因此本发明方法的另一个优点是体外试验所用的磁场远远高于体内试验技术中一般可能使用的磁场。对于体内试验技术来说，由于高射频在人体组织中的穿透深度较差，需要减小磁场强度。
合适的MR成像剂可以包含核例如质子，然而也可以使用其它核自旋不为零的核(例如19F、3Li、1H、15N、29Si、13C或31P)，特别优选13C和31P。在这种情况下，产生图像的MR信号基本上只来自于MR成像剂本身。极化的MR成像剂可能对体内水质子产生重要的影响，足以使常规的1H MRI在这些质子上进行。
当MR成像核不是质子(13C或19F)时，基本上没有背景信号的干扰(13C和19F的自然丰度可以忽略不计)，图像对比度将非常高。特别是当成像剂本身被富集到高于天然丰度时，更是这样。因此，本发明方法的优点是能给所产生的图像提供显著的空间加权效应。实际上，把极化的MR成像剂给药到样品的选定区域(例如通过注射)就是指可以把造影效果定位在那个区域。当然准确的效果依赖于在MR成像剂保留相当程度的极化期间其生物分布的程度。总之，身体的特定给药部位(即目的区域如血管系统或特定器官如脑、肾脏、心脏或肝脏)可以用这些部位所得到的信噪比的改进(特别是改善的造影与噪声的比)来确定。
在一种实施方式中，可以产生样品(例如身体)的“原始图像”(即在服用MR成像剂之前得到的图像或服用了没有事先按照常规方式极化的MR成像剂而得到的图像)以提供结构(例如解剖)信息，而按照本发明方法得到的图像是叠加在该结构信息上的。由于体内13C和19F的丰度很低，当13C或19F作为成像核时，“原始图像”一般是得不到的。在这种情况下，可以制作质子MR成像来提供可以被叠加13C或19F图像的解剖信息。
MR成像剂一般可以是固体或液体，当然它应当是生理上可以忍受的或者是能以生理上可忍受的给药形式提供。优选的MR成像剂是易溶于(或分散或悬浮于)水性介质(例如水)的，而且当最终目的用途是在体内时也当然是无毒的。
MR成像剂一旦被极化，它将保持该极化状态足够长的时间使得成像过程能够在一个舒适的时间段内进行。如果给药剂型(例如注射溶液)中的MR成像剂的T1值(在0.01-7T的场强和20-40℃范围的温度下)在6秒或6秒以上，优选8秒或8秒以上，更优选10秒或10秒以上，特别优选15秒或15秒以上，更特别优选30秒或以上，更加特别优选70秒或以上，甚至更加特别优选100秒或以上，例如8-1000秒，特别是15-500秒，更特别是70-300秒，它将保留足够的极化(例如在37℃下，水中，1T和至少1mM的浓度下)。具有长弛豫时间T2的MR成像剂可能是优选的。
尤其是具有长弛豫时间T1的某些13C核更具有优点，因此某些含有13C核的MR成像剂优选用于本发明的方法中。在大约10MHz的Larmor频率和1T下，碳的γ-因子大约是氢的γ-因子的1/4，射频在病人身体中的吸收和反射必然是低于在水中(质子)成像时，在效果上也是如此。优选的极化MR成像剂具有一种有效的13C核极化，与在300K热平衡下在0.1T或以上，更优选在25T或以上，特别优选在100T或以上，更特别优选在5000T或以上(例如50kT)的磁场中得到的极化相当。含有19F核的MR成像剂也是优选的。
当给定分子的电子云与周围组织中的原子相互作用时，与MR信号有关的原子屏蔽随MR频率的位移而改变(“化学位移效应”)。当分子发生代谢时，化学位移将改变，使用对化学位移敏感的脉冲可以分别显示处于不同化学环境中的MR成像剂。当处于不同环境中的MR成像剂分子之间的频率差为150Hz或更高(对应于1T下3.5ppm或更高)时，可以分别激发两种组分并显示在两张图像中，然后可以利用标准的化学位移选择性的激发脉冲。当频率差较小时，使用频率选择性的射频脉冲可能不能把两种组分分开。介于激发脉冲后与检测MR信号之间的延迟时间期间产生的相差可以用来把两种组分分开。相敏感成像脉冲排序方法(Dixon，Radiology，1984，153189-194和Sepponen，Mag.Res.Imaging，3，163-167，1985)可用来产生能显示不同化学环境或不同代谢物的图像。在作为MR成像剂一个特征的长的弛豫时间T2的这些情况下，使得用长的回声时间(TE)时还能得到高的信噪比成为可能。因此，本发明方法所用的MR成像剂的一个重要的优点是这些成像剂的化学位移取决于它们所处的身体局部的组成。优选的MR成像剂具有(在1T下)大于2ppm，优选大于10ppm的化学位移，取决于MR成像剂是定位在血管系统内还是血管系统外。含有极化的13C核(或19F核)的MR成像剂其化学位移随生理变化(例如pH、pO2、pCO2、氧化还原电势、温度或离子(例如Na+、K+、Ca2+)浓度)或代谢活动而发生大的改变，因此可用于监测这些参数。
固体MR成像剂(例如富含13C或19F的固体)可以有很长的弛豫时间T1，因此特别优选用于本发明方法中。在松散固相中，弛豫时间T1可以是几个小时，但是可以通过减小颗粒尺寸和/或添加顺磁性杂质如分子氧来缩短该时间。固体的弛豫时间长的优点在于测试过程能方便地进行，特别有利于极化的固体MR成像剂在制药和给药前能够储存和运输。在一种实施方式中，极化的MR成像剂可以在低温下(例如以冷冻形式)储存，然后在给药前使用常规技术(例如红外线或微波或仅仅通过加热、加入无菌给药介质如盐水)把MR成像剂迅速温热到生理温度。这种冷冻极化的组合物形式构成了本发明的另一个方面。
用于体内时，可以把极化的固体MR成像剂溶于给药介质(例如水或盐水)中，向主体给药，按照常规方式进行MR成像。因此，优选固体MR成像剂能迅速溶解(例如易溶于水)以有助于配制给药介质。优选的MR成像剂应当能以1mM/3T1或以上，更特别优选1mM/2T1或以上，更加特别优选1mM/T1或以上的速率和至少1mM的浓度溶于生理上可忍受的载体(例如水或林铬氏溶液)中。当固体MR成像剂是冷冻的时，可以把给药介质加热，优选加热到这样的程度使得混合后介质的温度接近37℃。
极化的MR成像剂可以以液体剂型给药(例如单独给药或与其它组分如其它的MR成像剂一起给药)。液体一般扩散较慢，使得可以采用顺序成像，如回声平面成像(EPI)方法。整个技术将比较快并在当前的取数时间下获得比常规技术(体素尺寸大约为1-5mm)更好的分辨率(体素尺寸＜1mm)。它在包括低场(例如0.01-0.5T)在内的所有磁场的仪器中都能给出良好的图像。
假定本发明的方法应当在MR成像剂还保留相当程度极化的时间内进行，那么最好是迅速有效地服用极化的MR成像剂，之后不久就进行MR测量。该极化的MR成像剂的优选给药方式是非肠胃给药例如注入药团、静脉注射、动脉注射或经口注射。注射时间应与5T1相当或更短，优选3T1或更短，特别优选T1或更短，更特别优选0.1T1或更短。肺部成像可以用喷雾剂例如气雾剂。
也可以选择水溶性的OMRI的造影剂(例如典型地为WO-A-93/02711中所述的水溶性自由基)或能分散在水中或悬浮于水中得到所要的组分用于本发明这个方面的方法。在使用前可以把该组合物方便地储存在“备用”的剂型中。因此，本发明的另一个方面是提供一种试剂盒，该试剂盒包括一种OMRI造影剂和弛豫时间T1达到6秒或以上的MR成像剂的水溶液或非均相组合物和把所说的MR成像剂给药到样品的用具。在一种优选的实施方式中，该试剂盒包括一种OMRI造影剂、一种固定所说的OMRI造影剂的用具、一种弛豫时间T1达到6秒或更多的MR成像剂和一种输送MR成像剂的用具(例如通过活塞式或压力式点样器)。
至于本发明的MR成像剂，特别提到的是1，3，5-三羧基苯。
本发明的另一个方面是提供一种包含OMRI造影剂和弛豫时间T1达到6秒或更多(在37℃下在D2O中在7T的磁场中)的MR成像剂的成像组合物。
通过使用提供极化磁场的第一个磁铁和为MR成像提供原始磁场的第二个磁铁，可以很方便地实施本发明这个方面的方法。有一个用于提供动态核极化的单独的磁铁有利于操作者在不受MR成像磁场约束的情况下优化磁场强度。适用于该实施方式的MRI装置可以是标准化的用于各种相似条件下进行的成像，因此使该OMRI装置生产费用低，使用简单。所以，适用于上述方法的MR装置提供了本发明的又一个方面，所说的装置包括提供用于动态核极化流体的磁场的第一个磁铁和提供用于对主体(例如一种动物主体)进行MR成像的原始磁场的第二个磁铁。附

图1是本发明的装置的一种实施方式的示意图，其中自立式极化磁铁(1)选择性地与一个滤波器一起围绕着提供核极化的EPR谐振器(2)。包含一个泵的容器(3)用于装载造影剂组合物，通过一个输送管线(5)把组合物输送到主体(4)，主体位于常规的MR扫描仪内。
在本发明的方法和装置的一种实施方式中，可以把介电谐振器用于动态核极化过程中。一般来说，动态核极化需要一个具有相当强的高频磁场和尽可能小的附加电场的空腔。介电谐振器可用于提供优选的场分布，其中磁力线的形状象一捆玉米秆，而电场形成圆圈，好象缠绕着该捆玉米秆的线一样。这种场分布可以用几圈或几束介电常数高、损耗低的材料形成。本领域技术人员将会理解，这种管束将表现不同的电磁谐振模式。一种主要模式具有所要的特征电场在管壁内绕管束轴循环，并且在轴上和与轴垂直的地方为零。另一方面，该磁场集中在管轴周围，并且其方向主要为轴向。很方便地把要极化的组合物置于谐振器内，而把谐振器放在一个空隙大小典型地为谐振腔尺寸的金属盒里，并把组合物激发到使其与耦合环等产生所要的谐振。金属盒确保电磁能量不会因辐射而泄漏。附图2表示一个位于金属盒(3)中的介电谐振器(1)(有一个旋转对称轴(2)。
介电谐振器的另一种实施方式是谐振腔，其中有几种谐振腔是本领域技术人员已知的。一种简单而有效的谐振腔是一种金属盒，例如圆筒状的金属盒。一种合适的模式是已知的TM1，1，0，它产生垂直于腔轴的磁场。也可以在同一个腔中以同样的频率激发两个这样的模式，得到相互垂直的场。通过布置使它们有90°的相差，可以得到一个能特别有效地对样品进行动态极化并且损耗最小的旋转磁场。具有相似场分布的不同形状腔(例如矩形腔)的模式是本领域技术人员所熟悉的。
在本发明这个方面的方法和装置的另一个实施方式中，在动态核极化步骤中，可以把组合物分散到多个腔室中，因此一般可以把组合物分成平行的几个通道，例如由平行的几个分开的平板、盘或管(典型地为末端开口的管)。通过使用能隔离电的阻挡层(优选阻挡层的位置与场垂直)把组合物分成更小的体积，可以降低由磁场引起的组合物的电损耗(涡流)。如果组合物放在被前面所述的介电谐振腔包围的圆筒状容器中，起隔离作用的阻挡层将沿着从容器轴到容器壁的平面呈辐射状分布。一种简单而更实用的布置是在含有多个用隔离材料(如石英、玻璃或塑料)制成的薄壁管的容器中极化组合物，这样做的优点是能减小组合物中电的损耗，使得使用相同功率的电磁波可以极化更大体积的组合物。
可以设想，在本发明这个方面的方法中可以使用已知的能使服用了MR成像剂的样品中造影剂的诊断效果增强的任何OMRI造影剂。在OMRI造影剂是一种顺磁性自由基的情况下，在实施本发明这个方面的方法之前不久，通过常规物理或化学的自由基生产步骤，可以很方便地从一种稳定的自由基前体原位制得该自由基。这样做是特别有效的，因为自由基的寿命很短。在这些情况下，自由基一般是不能重复使用的，一旦本发明这个方法的分离步骤已经完成，就可以很方便地把自由基扔掉。优选的用于本发明方法的OMRI造影剂是那些具有窄的ESR固有线宽，优选小于500mG，特别优选小于400mG，更特别优选小于150mG的造影剂。一般来说，有机自由基(例如三芳基甲基)、氮氧化物自由基(R2NO)(例如porphyrexide、TEMPO、TEMPONE和TEMPOL，如下所示)、氮中心自由基(例如二苯基-2，4，6-三硝基苯基肼基(DPPH)，如下所示)、氧中心自由基(例如Galvinoxyl，如下所示)、稳定的碳中心自由基(例如如下所示的三苯甲游基，和烯丙基)、含有未配对电子的金属离子(例如Cr(V)(如BHHA-Cr(V)和EHBA-Cr(V)，如下所示)、Mn(II)(如MnCl2)、Tm(II)、Yb(III)、Nd(III)、V(IV)、Ni(II)和Fe(III)离子)、辐射产生的自由基中心和双自由基是最可能提供所要的如WO88/10419、WO90/00904、WO93/02711或WO96/39367所述的这种窄线宽自由基的来源。
然而，用于本发明方法的OMRI造影剂并不局限于顺磁性的有机自由基，象其它带有自由电子的颗粒一样，具有超顺磁性、亚铁磁性或铁磁性等磁性能的颗粒也可以是有用的OMRI造影剂。超顺磁性纳米颗粒(例如铁或氧化铁纳米颗粒)是特别有用的，磁性颗粒比有机自由基更有效它们的高稳定性和强的电子/核自旋耦合产生了更大的奥氏增强因子。
根据本发明这个方面的方法具有能给产生的图像提供显著的空间加权的优点。实际上，把极化的MR成像剂给药到样品的选定区域(例如通过注射)是指造影效果一般定位在那个区域。这当然依赖于MR成像剂保留相当程度的极化期间生物分布的程度。一般来说，特定的身体空间(即目的区域)可以用这些空间中所得的图像改善了的信噪比性能来确定。
在一种实施方式中，可以产生样品(即身体)的“原始图像”(即在服用MR成像剂之前得到的图像或服用了没有事先象常规的MR试验那样进行奥氏增强的MR成像剂而得到的图像)以提供结构(例如解剖)信息，这时本发明方法得到的成像可以是叠加的。这是本发明的一个特别有用的方面，因为MR成像剂的极化可能只维持一段很短的时间，而在测量的时间范围内生物分布可能是有限的。
由于本发明这个方面的方法应当在MR成像剂保留相当程度极化的时间内进行的，因此，最好是一旦把MR成像剂分离出来，就迅速给药，之后不久进行MR测量。这意味着样品(身体或器官)应当从距离进行极化的地区较近的地方取得。优选的MR成像剂的给药方式是注射(例如团注射)或者当肺成像时，通过喷雾剂如气雾剂给药。
MR成像剂可以用常规的药用或兽医用载体或赋型剂很方便地配制。本发明生产或使用的MR成像剂配方除MR成像剂外还可以包含配方助剂例如常规的人药或兽药中使用的治疗或诊断组合物。因此，该配方可以包含例如稳定剂、抗氧化剂、渗透压调节剂、助溶剂、乳化剂、增粘剂、缓冲剂等。优选所有这样的配方助剂都不是顺磁性的、超顺磁性的、亚铁磁性的或铁磁性的。该制剂可以是适于非肠胃给药(例如口服或直肠给药)的剂型例如用于直接进入含有向外排空的导管的体腔(例如肺、胃肠道、膀胱和子宫)或适于向心血管系统注射或灌输的剂型。但是一般优选的是在生理上可忍受的载体(例如水)中的溶液、悬浮液和分散液。
用于体内成像时，较为合适服用的制剂(优选基本上是等渗的)其在成像区MR成像剂的浓度足以达到1μM-1000mM；然而，精确的浓度和剂量当然还要取决于多种因素如MR成像剂的毒性、定位靶器官的能力和给药方式。MR成像剂的最佳浓度代表一个各种因素之间的平衡。一般来说，在大多数情况下，最佳浓度处于10-10000mM，特别是20-2000mM，更特别是20-1000mM。
非肠胃给药剂型当然应当是无菌的，不含有生理上不可接受的试剂，并应当有低的重量摩尔渗透压浓度以尽可能地减小给药后产生的刺激和其它副作用，因此制剂优选应当是等渗的或稍高渗的。合适的载体包括常规上以非肠胃用溶液的给药中使用的水性载体，例如氯化钠溶液、林格氏溶液、葡萄糖溶液、葡萄糖和氯化钠溶液、乳酸林格氏溶液和其它溶液，例如Remington的Pharmaceutical Science，15th ed.，EastonMack PublishingCo.，pp.1405-1412和1461-1487(1975)和The National Formulary XIV，14thed.WashingtonAmerican Pharmaceutical Association(1975)中所述的溶液。该组合物可以含有以常规非肠胃用溶液给药时使用的防腐剂、抗微生物剂、缓冲剂和抗氧化剂、与MR成像剂相容而且不干扰产品的生产、储存和使用的赋型剂和其它添加剂。
当注射MR成像剂时，适宜的是在一系列给药位点同时注射使得在极化作用因弛豫而丧失之前能显示更大比例的树状血管。
根据本发明这个方面的方法所使用的MR成像剂的剂量将随所用的成像剂、目的组织或器官和测量装置的精确性而变化。优选的是尽可能把剂量保持在低水平的同时仍能达到检测造影效果。总之，最大剂量取决于毒性参数。
从给药目的来说，应当优选使MR成像剂在不存在或基本上不存在所有OMRI造影剂的情况下给药。优选除去至少80％，特别优选90％或更多，更特别优选95％或更多，最特别优选99％或更多的OMRI造影剂。总之，在给药前最好是除去尽可能多的OMRI造影剂以提高生理耐受度并增大T1。因此，用于本发明的优选的OMRI造影剂是那些可以用下述已知技术方便而迅速地与极化的MR造影剂分离的。然而，当OMRI造影剂无毒时，该分离步骤可以省去。可以把包含OMRI造影剂和已经被极化的MR造影剂的固体(例如冷冻的固体)组合物迅速溶解于盐水(例如温热的盐水)中，之后不久将该混合物用于注射。
在本发明方法的分离步骤中，最好尽可能快地从组合物中基本上除去全部的OMRI造影剂(或至少把OMRI造影剂减少到生理上可耐受的水平)。可以使用本领域已知的许多物理和化学分离或萃取技术来快速而有效地把OMRI造影剂和MR成像剂分离。更优选的分离技术显然是那些能迅速进行分离的技术，特别是能在少于一秒的时间内实现分离的技术。在这方面，可以使用磁性颗粒(例如超顺磁性颗粒)作为OMRI造影剂是有效的，因为这样可以利用颗粒的固有磁性并使用已知的技术来实现迅速分离。相似地，当OMRI造影剂或颗粒与固体小珠结合时，可以方便地把它从液体中分离出来(即如果用合适的磁场把固体小珠磁化)。为了使OMRI造影剂和MR成像剂易于分离，特别优选二者的组合物是一个非均相体系，例如是一个两相液体、固体在液体中的悬浮液、存在于液体中的具有较高表面积的固体底物，如分散在MR成像剂液相中碎的纤维或片。在所有情况下，MR成像剂与OMRI之间的分散距离必须足够小，能够实现有效的奥氏增强。某些OMRI造影剂本来就是颗粒状的，例如前面提到的顺磁性颗粒和超顺磁性试剂。可以用常规手段把其它的OMRI造影剂固定、吸收或偶合在固体底物或载体(例如有机聚合物或无机基质例如沸石或硅材料)。一般来说，OMRI造影剂和固体底物或载体之间强的共价结合会限制造影剂达到所要的奥氏效应的效果，因此，优选使OMRI造影剂与固体载体或底物之间的结合(如果有的话)弱到使OMRI造影剂依然能自由旋转的地步。可以在极化前把OMRI造影剂结合到不溶于水的底物/载体上，或者在极化后把OMRI造影剂连接/结合到底物/载体上。然后在给药前，把OMRI造影剂从MR成像剂中分离(例如通过过滤)出来。也可以把OMRI造影剂结合到水溶性的大分子上，在给药前把OMRI造影剂-大分子从MR造影剂中分离出来。
当OMRI造影剂和MR成像剂的组合物是一个非均相体系时，可以利用各相的不同物理性能，通过常规技术实现分离。例如当一相是水相，而另一相是非水相(固体或液体)时，可以简单地把一相从另一相中倾滗出来。或者，当OMRI造影剂是一种悬浮于液体MR成像剂中的固体或固体底物(例如小珠)时，可以用常规手段(例如过滤、重量分析法、色谱或离心手段)把固体从液体中分离出来。也可以设想，OMRI造影剂可以包含亲脂基团，因此可以通过使其穿过一个固定的亲脂介质而把它分离出来，或者把OMRI造影剂化学结合到一种亲脂的固体小珠上。在极化过程中，MR成像剂也可以是固态形式(例如冷冻的固体)，并且与固体OMRI造影剂紧密接触。极化后，它可以溶于热水或盐水中或熔化并除去OMRI或与OMRI造影剂分离，其中后者是有毒的，不能服用。
一种分离技术是利用阳离子交换聚合物和阳离子OMRI造影剂例如带有侧羧酸酯基的三芳基甲基自由基。或者把溶液酸化到pH4左右，使OMRI造影剂沉淀出来。然后例如通过过滤，中和而实现分离。另外一种技术涉及添加离子，使离子型的OMRI造影剂沉淀，然后过滤掉。
某些OMRI造影剂(例如三芳基甲基自由基)可能对蛋白质有亲和力，因此，极化后，使含有对蛋白质有亲和力的OMRI造影剂的组合物穿过一种蛋白质，该蛋白质以一种大表面积的方式(例如颗粒状或表面负载形式)与造影剂接触。OMRI造影剂以这种方式与蛋白质结合，从而使它能从组合物中除去。
或者，当亲水的MR成像剂是固体(例如冷冻固体)时，可以使它与溶于熔化温度高于MR成像剂的有机液体中的疏水的OMRI造影剂接触。冷冻混合物并进行极化。极化后，加热混合物，除去固体OMRI造影剂及其溶剂。MR成像剂在冷冻状态将保留相当长时间的超极化，并且可以被运输很长的距离，然后溶于水或盐水中，用于注射。
权利要求
1.一种对样品进行磁共振测试的方法，所说的方法包括(i)在均匀磁场中放置一种包含一种奥氏磁共振造影剂和一种含有能发射磁共振信号(例如原始磁场B0)的核(磁共振成像核)并且弛豫时间T1能达到6秒或6秒以上(在37℃下D2O在7T的磁场中)磁共振成像剂；(ii)用选定频率的第一组射线照射所说的组合物以激发所说的奥氏磁共振造影剂中的电子自旋过渡态；(iii)选择性地但是优选地把全部、基本上全部或部分的所说奥氏磁共振造影剂从所说的磁共振成像剂中分离出来；(iv)将所说的磁共振成像剂用于所说的样品；(v)用选定波长的第二组射线照射所说的样品以激发核自旋过渡态；(vi)检测所说样品中的磁共振信号；和(vii)选择性地从所检测的信号中得到图像或动态流量数据。
2.权利要求1中所述的方法，其中所说的磁共振成像剂的T1＞8秒。
3.权利要求1中所述的方法，其中所说的磁共振成像剂的T1＞10秒。
4.权利要求1中所述的方法，其中所说的磁共振成像剂的T1＞15秒。
5.权利要求1中所述的方法，其中所说的磁共振成像剂的T1＞30秒。
6.权利要求1中所述的方法，其中所说的磁共振成像剂的T1＞70秒。
7.权利要求1中所述的方法，其中所说的磁共振成像剂的T1＞100秒。
8.前述任意一项权利要求中所述的方法，其中所说的磁共振成像剂具有长的弛豫时间T2。
9.含有奥氏磁共振造影剂和弛豫时间T1能达到6秒或更多的磁共振成像剂的成像组合物。
10.权利要求9中所说的组合物，其中所说的磁共振成像剂的T1＞8秒。
11.权利要求9中所述的方法，其中所说的磁共振成像剂的T1＞10秒。
12.权利要求9中所述的方法，其中所说的磁共振成像剂的T1＞15秒。
13.权利要求9中所述的方法，其中所说的磁共振成像剂的T1＞30秒。
14.权利要求9中所述的方法，其中所说的磁共振成像剂的T1＞70秒。
15.权利要求9中所述的方法，其中所说的磁共振成像剂的T1＞100秒。
16.一种试剂盒，该试剂盒包括一种奥氏磁共振造影剂和一种弛豫时间T1能达到6秒或更多的磁共振成像剂的水溶液或非均相组合物，以及把所说的磁共振成像剂给药到样品的用具。
17.权利要求16中所说的试剂盒，还包括一种固定所说的奥氏磁共振造影剂的用具。
全文摘要
本发明提供一种对样品进行磁共振研究的方法,所说的方法包括:(i)在均匀的磁场中放置一种包含OMRI造影剂和一种含有能发射磁共振信号(例如原始磁场B
文档编号A61K49/00GK1269015SQ9880637
公开日2000年10月4日 申请日期1998年6月19日 优先权日1997年6月19日
发明者简·H·阿登克加尔－拉森, 克莱斯·戈尔曼, 乔格·汉森, 伊布·勒恩巴赫, 斯蒂芬·彼得森, 拉斯-戈兰·威斯特兰德, 奥斯卡·阿克塞森 申请人:耐克麦德英梅金公司