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使用磁性粒子成像的結腸篩查.pdf

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使用 磁性 粒子 成像 結腸
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摘要
申請專利號:

CN201180054321.4

申請日:

20111107

公開號:

CN103209712A

公開日:

20130717

當前法律狀態:

有效性:

失效

法律詳情:
IPC分類號: A61K49/18,A61B5/05 主分類號: A61K49/18,A61B5/05
申請人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
發明人: J·伯格特,I·施馬勒,J·E·拉米爾,B·格萊希,M·H·庫恩
地址: 荷蘭艾恩德霍芬
優先權: 10190794.7
專利代理機構: 永新專利商標代理有限公司 代理人: 王英;劉炳勝
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201180054321.4

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法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本發明涉及用于通過使用磁性粒子成像的結腸篩查的方法,包括步驟:(a)生成成像磁場,其具有的磁場強度空間分布使得結腸中的檢查區域由具有較低磁場強度的第一結腸子區域和具有較高磁場強度的第二結腸子區域組成,在第一結腸子區域中,預先遞送給結腸的磁性粒子的磁化不飽和,在第二結腸子區域中,所述磁性粒子的磁化是飽和的;(b)改變檢查區域中的兩個子區域的空間位置,使得所述粒子的磁化局部改變;(c)采集取決于檢查區域中受該改變影響的磁化的信號;并且(d)評估所述信號以獲得關于信號在檢查區域中的空間分布的信息。結腸中的檢查區域優選包括結腸的一部分或者一段,并且可以在該結腸部分或者結腸段中在整個蠕動循環期間執行步驟(a)至(c)。本發明還涉及用于采集數據的相應方法、磁性粒子在經由磁性粒子成像的結腸篩查中的用途、用于體內診斷使用的包含磁性粒子的食料或液體、以及用于為通過使用磁性粒子成像的結腸篩查而準備患者的方法。

權利要求書

1.一種用于通過使用磁性粒子成像收集數據的方法,包括步驟:(a)生成成像磁場,其具有的磁場強度空間分布使得結腸中的檢查區域由具有較低磁場強度的第一結腸子區域和具有較高磁場強度的第二結腸子區域組成,在所述第一結腸子區域中,預先遞送給所述結腸的磁性粒子的磁化是不飽和的,在所述第二結腸子區域中,所述磁性粒子的磁化是飽和的;(b)改變所述檢查區域中的兩個子區域的空間位置,使得所述粒子的所述磁化局部改變;并且(c)采集取決于所述檢查區域中受該改變影響的所述磁化的信號;其中,所述結腸中的所述檢查區域包括所述結腸的一部分或者一段,并且其中,在所述結腸部分或者所述結腸段中在整個蠕動循環期間執行步驟(a)至(c),之后將所述檢查區域重新分配給所述結腸的不同部分或者段,優選重新分配給所述結腸的鄰近部分或者段。2.如權利要求1所述的方法,其中,改變所述子區域的所述空間位置的步驟包括生成空間和時間變化的磁場。3.如權利要求1或2所述的方法,其中,通過采用另外的均勻的、時間可變的電磁聚焦場來改善所述檢查區域。4.如權利要求1至3中任一項所述的方法,其中,將所述方法與數據分析方法、優選與采用可視化算法的方法組合、和/或與確定所述數據的質量或者可用性的統計分析方法組合。5.如權利要求1至4中任一項所述的方法,其中,經由食料或者液體的經口攝取將所述磁性粒子預先遞送給所述結腸。6.一種磁性粒子在經由磁性粒子成像的結腸篩查中的用途,其中,所述結腸篩查包括:在結腸的一部分或者一段中在整個蠕動循環期間檢查所述結腸部分或者結腸段,之后將所述檢查區域重新分配給所述結腸的不同部分或者段,優選重新分配給所述結腸的鄰近部分或者段。7.一種用于通過磁性粒子成像針對結腸癌疾病、結腸炎癥、息肉、胃腸道未閉或通過、或者結腸粘膜缺損進行體內篩查的食料,其包括適合于磁性粒子成像的磁性粒子。8.如權利要求5所述的方法,其中,在所述篩查之前1至5天開始所述攝取。9.如權利要求1至5中任一項所述的方法,或如權利要求8所述的方法,如權利要求6所述的用途或者如權利要求7所述的食料,其中,所述磁性粒子是包覆的和/或抗胃的氧化鐵粒子,或者包括氧化鐵粒子的殼結構,優選是包括氧化鐵粒子的非磁性殼結構。10.如權利要求9所述的方法、用途、食料,其中,所述包覆的氧化鐵粒子包覆有聚合物或者包覆有乳膠,或者其中,所述殼結構包括包覆有聚合物的氧化鐵粒子或者包覆有乳膠的氧化鐵粒子,優選是包覆有聚合物的氧化鐵粒子或者包覆有乳膠的氧化鐵粒子的分散體。

說明書

技術領域

本發明涉及用于通過使用磁性粒子成像的結腸篩查的方法,包括步驟:(a)生成成像磁場,其具有的磁場強度空間分布使得結腸中的檢查區域由具有較低磁場強度的第一結腸子區域和具有較高磁場強度的第二結腸子區域組成,在第一結腸子區域中,預先遞送給結腸的磁性粒子的磁化不飽和,在第二結腸子區域中,所述磁性粒子的磁化是飽和的;(b)改變檢查區域中的兩個子區域的空間位置,使得所述粒子的磁化局部改變;(c)采集取決于檢查區域中受該改變影響的磁化的信號;并且(d)評估所述信號以獲得關于信號在檢查區域中的空間分布的信息。結腸中的檢查區域優選包括結腸的一部分或者一段,并且可以在該結腸部分或者結腸段中在整個蠕動循環期間執行步驟(a)至(c)。本發明還涉及用于采集數據的相應方法、磁性粒子在經由磁性粒子成像的結腸篩查中的用途、用于體內診斷使用的包含磁性粒子的食料或液體、以及用于為通過使用磁性粒子成像的結腸篩查準備患者的方法。

背景技術

磁性粒子成像(MPI)是一種斷層成像技術,其依賴磁性粒子磁化曲線的非線性和粒子磁化在某個磁場強度處飽和(Gleich等,2005,Nature,435,1214-1217)的事實。在醫療環境中,MPI使用施予身體的磁性粒子的磁特性測量粒子濃度。因為身體不包含MPI可見的自然發生的磁性物質,所以不存在背景信號。在攝取之后,MPI粒子表現為圖像中的明亮信號,可以從中計算出粒子濃度。通過將高空間分辨率與短圖像采集時間進行結合,MPI還可以采集隨著磁性粒子移動捕獲動態濃度改變。這允許MPI掃描器在單單個掃描中執行范圍廣泛的功能測試。

傳統地,結腸篩查方法基于內窺鏡結腸鏡檢查,即,采用穿過肛門的軟管上的CCD攝像機或者光纖光學攝像機檢查結腸和小腸遠部。該技術允許對所檢查區域的視覺診斷,并且給予病變的活檢和/或移除的機會。然而,內窺鏡結腸鏡檢查尤其帶來胃腸道穿孔的嚴重風險,其可能是威脅生命的并且需要立即進行大手術修復。

可替換的無創技術是虛擬結腸鏡檢查或者計算機斷層攝影(CT)結腸成像。CT結腸成像是一種采用通過計算機處理創建的斷層攝影術的醫學成像方法。使用數字幾何處理從圍繞旋轉軸拍攝的大批二維X射線圖像中生成對象內部的三維圖像。在該過程期間,典型地,患者置于檢查臺的仰臥位中。隨后,將薄管插入直腸內,使得可以經由管子泵入空氣以便給結腸充氣從而更好觀察。隨后,檢查臺移動經過掃描器以產生一系列沿著結腸長度的二維橫截面,同時要求患者屏住他/她的呼吸以避免圖像失真。雖然CT結腸成像僅承受大大減小的胃腸穿孔的風險(主要是由于氣體膨脹),但是該方法承受輻射暴露的嚴重風險。認為來自CT結腸成像的輻射劑量等同于幾百次胸透X射線。因此,假定由于CT結腸成像輻射發展成實體瘤的風險遠遠高于結腸鏡檢查穿孔的風險。

此外,內窺鏡結腸鏡檢查以及CT結腸成像需要腸清潔法,典型地,其包括僅低纖維或者清液體飲食一至三天,其后,在篩查之前的日子里,給予瀉藥和大量液體。該過程導致患者嚴重不適,并且大大減少了他們的順從性。

文檔WO2009/074952公開了用于影響和/或檢測活動區域中的磁性粒子的裝置和方法。本申請的目標是提供用于組合的熱療處置和磁性粒子成像(MPI)的增強的裝置和更有效的方法。

文檔WO2008/078242公開了用于影響和/或檢測活動區域中的磁性粒子的類似裝置和方法。本申請的目標是改善磁場生成器件的質量和/或磁場檢測器件的質量。

Weizenecker等,2009,Phys.Med.Biol,54(L1-L10)公開了體內磁性粒子成像的三維實時。文檔指示了在20.4x12x16.8mm3的3D視場實現的21.5ms的時間分辨率,并且具有足夠解決所有聽力室(hear?chamber)的空間分辨率。

US2006/0241391公開了用于病理檢測的方法和系統,例如,利用MRI技術檢測胃腸道中的癌癥。

內窺鏡結腸鏡檢查以及CT結腸成像的另一種可替換方法是磁共振(MR)結腸成像,其基于磁共振成像(MRI)技術,即,使用磁場以使身體中磁性粒子原子的磁化一致化,并且相應采用射頻場系統地改變該磁化的一致化,其使得原子核產生可以通過掃描器檢測到的旋轉磁場。然而,在MRI方法中,用于體內外成像的閾值使得來自主組織的背景信號是決定性的限制因素,因此限制了本方法的分辨能力。此外,MR結腸鏡檢查仍然需要腸清潔或者至少包括了經由肛管施予諸如鋇的造影劑的結腸腔膨脹(Lauenstein等,2001,American?Journal?of?Roentgenology,177,823-827),其仍然必需對于患者而言高度的不愉快。

因此,存在對可替換的結腸成像方法的需求,其具有提高的患者接受度,同時允許高分辨率結腸篩查。

發明內容

本發明解決該需求,并且提供器件和方法,其允許通過使用磁性粒子成像的技術進行結腸篩查。具體地說,通過用于結腸篩查的方法實現上述目標,包括步驟:

(a)生成成像磁場,其具有的磁場強度空間分布使得結腸中的檢查區域由具有較低磁場強度的第一結腸子區域和具有較高磁場強度的第二結腸子區域組成,在第一結腸子區域中,預先遞送給結腸的磁性粒子的磁化不飽和,在第二結腸子區域中,所述磁性粒子的磁化是飽和的;

(b)改變檢查區域中的兩個子區域的空間位置,使得所述粒子的磁化局部改變;

(c)采集取決于檢查區域中受該改變影響的磁化的信號;并且

(d)評估所述信號以獲得關于信號在檢查區域中的空間分布的信息。

該方法提供了若干優點:由于除了磁性粒子,無須將醫療設備或者儀器引入身體內,所以它本質上是無創的。此外,磁性粒子成像更高的時間分辨率允許沿著腸檢查區域的信號分段檢測和補償腸蠕動的可能性。因此,方法不需要任何腸清潔法或者結腸腔膨脹,而是完全依賴于磁性粒子在腸中的存在,例如,其可以與食物或者液體一起口服施予。

在另一方面中,本發明涉及用于收集數據的方法,包括步驟:

(a)生成成像磁場,其具有的磁場強度空間分布使得結腸中的檢查區域由具有較低磁場強度的第一結腸子區域和具有較高磁場強度的第二結腸子區域組成,在第一結腸子區域中,預先遞送給結腸的磁性粒子的磁化不飽和,在第二結腸子區域中,所述磁性粒子的磁化是飽和的;

(b)改變檢查區域中的兩個子區域的空間位置,使得所述粒子的磁化局部改變;并且

(c)采集取決于檢查區域中受該改變影響的磁化的信號。

在本發明的優選實施例中,改變子區域的空間位置的步驟包括產生空間和時間變化的磁場。

在本發明的另一個優選實施例中,結腸中的檢查區域包括結腸的一部分或一段。

在本發明的另一個優選實施例中,可以在所述結腸部分或者結腸段中在整個蠕動循環期間執行如上所述的步驟(a)至(c)。隨后,可以將檢查區域重新分配給結腸的不同部分或段。在特定優選實施例中,可以將檢查區域重新分配給結腸的鄰近部分或段。

在本發明的另一個優選實施例中,如上所述用于結腸篩查的方法可以包含評估步驟,其包括基于所采集的信號對所有結腸檢查部分的可視化重建。

在本發明的另一個優選實施例中,將磁性粒子預先遞送給結腸。該預先遞送優選可以是經由特別是與食料或者液體一起或者在食料或者液體內口服攝取的預先遞送。

在另一方面中,本發明涉及磁性粒子在經由磁性粒子成像的結腸篩查中的用途。

在本發明的優選實施例中,所述在結腸篩查中的用途包括:在結腸的一部分或者一段中在整個蠕動循環期間檢查所述結腸部分或結腸段,之后將檢查區域重新分配給結腸的不同部分或者段。在本發明的特定優選實施例中,所述檢查區域的重新分配是將檢查區域重新分配給結腸的鄰近部分或者段。

在另一方面中,本發明涉及用于在體內診斷中使用的包含磁性粒子的食料或者液體。

在另一方面中,本發明涉及用于為通過使用磁性粒子成像的結腸篩查而準備患者的方法,包括施予包含磁性粒子的食料或者液體。

在本發明的優選實施例中,所述結腸篩查或者診斷使用是對于結腸癌疾病、結腸炎癥、息肉、胃腸未閉或通過(transit)、或者結腸粘膜缺損的篩查。

在本發明的另一個優選實施例中,將在篩查之前的1至5天開始食料或者液體的所述攝取或者施予。

在本發明的特定優選實施例中,所述磁性粒子是包覆的并且/或者抗胃的氧化鐵粒子。可替換地,所述磁性粒子可以是或者具有包含氧化鐵粒子的殼結構。在另一個特定優選實施例中,所述殼結構是包含氧化鐵粒子的非磁性殼結構。

在本發明的另一個特定優選實施例中,所述包覆的氧化鐵粒子是包覆有聚合物或者包覆有乳膠的。在另一個特定優選實施例中,所述殼結構包括包覆有聚合物或者包覆有乳膠的氧化鐵粒子。在另一個特定優選實施例中,所述殼形結構包括聚合物包覆或者乳膠包覆的氧化鐵粒子。另一個優選是包含包覆有聚合物或者包覆有乳膠的氧化鐵粒子的分散體(dispersion)的殼結構。

附圖說明

圖1示出了MPI的基本成像原理。發送信號包括取決于時間的、優選正弦均勻的電磁場。磁性粒子以磁化的改變對發送信號做出反應。可以根據Langevin理論(Chikazumi?S,1964,Physics?of?Magnetism,John-Wiley,New?York)描述磁化的變化,并且可以將磁化的改變檢測為接收線圈中的感應電壓。由于磁化的改變是非線性現象,所以接收信號包含發送信號中所包含的頻率諧波。對于粒子不飽和的低場強區域,該情況是存在的。

圖2描述了粒子已經飽和的較高場強的情況。由于發送信號導致的任何場強改變僅導致磁化的微小變化。因此,可能檢測不到諧波,并且所得到的接收信號僅包含發送信號的基頻。

圖3示出了磁性粒子成像掃描器的可能實施例。兩個磁體產生具有低場強區域(在數學上稱為無場點)和較高場強區域的場結構。還可以通過麥克斯韋結構的線圈(相反電流)實現該場結構。當存在發送信號時,在低場強區域中出現在圖1中所描述的情況,并且在其它更高場強的區域中出現圖2的情況。以這種方式,可以將對磁性粒子濃度的確定限制于低場強區域,并且可能告訴信號源于何處,實現‘空間編碼’。將患者置于磁體之間,并且可以確定磁性粒子的濃度。通過在檢查區域上移動低場強區域,可以為患者的感興趣區域確定磁性粒子的濃度,在該情況下,患者的感興趣區域是結腸。

圖4示出了包括聚焦場線圈的MPI掃描器設置。

具體實施方式

發明者已經開發了允許通過使用磁性粒子成像技術進行結腸篩查的器件和方法。

雖然關于特定實施例描述了本發明,但是不將該說明解釋為限制意義。

在詳細描述本發明的示例性實施例之前,給出對于理解本發明至關重要的定義。

如在該說明書和所附權利要求中所使用的,除非上下文中清楚規定,否則單數形式“一”和“一個”還分別包括復數。

在本發明的上下文中,術語“大約”和“大致”指示精確度區間,本領域的技術人員將理解該精確度區間仍然確保正在討論的特征的技術效果。該術語典型地指示偏離所指示的數值±20%、優選±15%、更優選±10%、并且甚至更加優選±5%。

應該理解,術語“包括”不是限制性的。為了本發明的目的,將術語“由……組成”視為術語“包括”的優選實施例。如果在下文中,定義了一組包括至少某個數目的實施例,這就意味著也包含優選僅由這些實施例組成的組。

此外,在說明書和權利要求中使用術語“第一”、“第二”、“第三”或者“(a)”、“(b)”、“(c)”、“(d)”等用于區分相似的要素,并且不一定用于描述順序或者時間次序。應該理解,在適當的環境下,如此使用的術語是可互換的,并且在這里所描述的本發明的實施例能夠以與在這里所描述或者所說明的其它次序操作。

在術語“第一”、“第二”、“第三”或者“(a)”、“(b)”、“(c)”、“(d)”等涉及方法或使用的步驟的情況下,除非在申請中如上文或者下文所述指出,否則在步驟之間不存在時間或者時間間隔連貫性,即可以同時執行這些步驟,或者在這些步驟之間可能存在秒、分、小時、日、周、月、或者乃至年的時間間隔。

應該理解,由于方法、協議、試劑等可能變化,所以本發明不限制于在這里所描述的特定方法、協議、試劑等。還應該理解,在這里所使用的術語僅僅是為了描述特定實施例的目的,并且不是旨在限制本發明的范圍,僅通過所附權利要求限制本發明的范圍。除非定義,否則,在這里使用的所有技術和科學術語具有與本領域的普通技術人員通常所理解的意義相同的意義。

如上所述,在一方面中,本發明涉及用于結腸篩查的方法,包括步驟:

(a)生成成像磁場,其具有的磁場強度空間分布使得結腸中的檢查區域由具有較低磁場強度的第一結腸子區域和具有較高磁場強度的第二結腸子區域組成,在第一結腸子區域中,預先遞送給結腸的磁性粒子的磁化不飽和,在第二結腸子區域中,所述磁性粒子的磁化是飽和的;

(b)改變檢查區域中的兩個子區域的空間位置,使得所述粒子的磁化局部改變;

(c)采集取決于檢查區域中受該改變影響的磁化的信號;并且

(d)評估所述信號以獲得關于信號在檢查區域中的空間分布的信息。

如在這里所使用的術語“結腸篩查”是指人或者動物身體的結腸和/或鄰近部分的檢查。如在這里所使用的,術語“結腸和/或鄰近部分”是指結腸和在其附近的胃腸道部分。在某些實施例中,可以對整個胃腸道或者結腸之外的包括諸如胃、小腸、十二指腸、空腸、回腸、盲腸、闌尾或者其細分部分的其它部分執行篩查。檢查區域還可以包括如上所述的胃腸道部分的任何組合。優選結腸檢查。

如在這里所使用的術語“篩查”是指經由對檢查區域中結構、要素和/或所述結構或要素的修改的復制進行分析或者視覺檢查,以及所獲得的信息與控制或者標準值、圖像、或者信息的比較。篩查優選針對異常結構、要素、區域和/或病理狀況的識別以及/或者它們隨著時間的變化。這種異常結構、要素、區域和/或病理狀況的例子是檢查區域中的生長、不正常的功能條件等。優選可以在體內執行檢查。可替換地,本發明還設想了病理檢查。檢查優選是無創的,或者基本上是無創的。在具體實施例中,可以包括一個或多個有創步驟。

在步驟(a)中,可以生成空間不均勻磁場。在典型實施例中,檢查區域的第一子區域中的磁場強度可能很弱以至于磁性粒子的磁化與外部磁場或多或少地顯著不同。因此,磁化可能不飽和。第一子區域可以具有不同的形態或者形狀,可以是連續的或者不連續的。它優選是諸如斑狀或者點狀區域的空間連續區域,具有諸如矩形、梯形、長方體、圓形、管狀、三角形等的典型幾何形狀的線或者區域。在另一個典型實施例中,為了使磁性粒子保持在飽和磁化的狀態中,第二子區域中的磁場強度可以足夠高,其中,第二子區域優選是在第一子區域之外的檢查區域。

如在這里所使用的術語“飽和”是指幾乎所有粒子的磁化基本上都朝向外部磁場的方向。在該狀態中,與第一子區域中的磁化相比,磁場強度的增大優選不會有助于磁化的任何顯著增大。

在方法中使用的合適的磁性粒子是可以以充分小的磁場達到飽和的那些粒子。典型情況下,為了達到該標準,磁性粒子具有最小的尺寸或者最小偶極矩。因此,如在這里所使用的術語“磁性粒子”意味著可以磁化的粒子。合適的磁性粒子優選可以具有與體素大小相比較小的尺寸,通過根據本發明的方法確定該體素的磁化。另外,粒子的磁化優選應該在磁場的最低可能場強處到達飽和。

為此所需的場強越低,空間分辨能力就越高,或者在檢查區域中所產生的(外部)磁場就可能越弱。另外,磁性粒子優選可以具有最高的可能偶極矩或者高飽和感應,使得磁化的改變產生最大的可能輸出信號。在特定優選實施例中,磁性粒子不應該是有毒的。

在所述檢查區域中的磁性粒子可以以足夠高的濃度存在于,即被預先遞送到區域中,以便允許以上述為特點的過程。

在優選實施例中,術語“檢查區域”是指結腸和/或鄰近部分。另外或者可替換地,胃腸道的其它部分也可以是檢查區域。這些部分的例子是胃、小腸、十二指腸、空腸、回腸、盲腸、闌尾或者其細分部分。檢查區域還可以包括整個胃腸道或者如上所述胃腸道部分的任何組合。

術語“預先遞送”意味著已經經由任何合適的器件給檢查區域提供了、安置了或者分配了磁性粒子,檢查區域特別是結腸,但是另外或者可替換地,是諸如胃、小腸、十二指腸、空腸、回腸、或大腸、盲腸、闌尾或者其細分部分等的胃腸道的更多區域。例如,可以經口攝取、灌腸或者諸如經由外科手術直接放置等將磁性粒子提供、安置或者分配給所述胃腸道區域。預先遞送的粒子可以以均勻濃度即基本上相等的濃度存在于胃腸道上、優選是結腸上、更優選是結腸的檢查區域上。可替換地,預先遞送的磁性粒子可以以非均勻濃度存在于胃腸道上、優選是結腸上、更優選是結腸的檢查區域上。例如,預先遞送的磁性粒子可以示出在以下不同方向中的濃度梯度:例如,在胃腸道,特別在結腸的軸線方向(即管狀結構的方向)、或者在諸如從管狀結構的中心到外表部分的徑向方向中。此外,預先遞送的磁性粒子可以示出濃度由于以下所引起的局部改變:胃腸道內部諸如突出物、折疊、褶皺等的結構或者由于胃腸道諸如水或液體內容、食物或攝取食物類型的內容。優選的是高濃度均勻。

在步驟(b)中,可以改變如上所定義的兩個子區域在檢查區域中的空間位置。該變化優選可以導致預先遞送的磁性粒子的磁化局部改變的狀態。具體地說,通過改變兩個子區域在檢查區域中的空間位置,可以改變檢查區域中的整體磁化。在一些實施例中,可以通過相對于患者或者檢查區域移動用于產生磁場的磁體或者磁線圈、或者通過相對于所述磁體或者磁線圈移動患者或者檢查區域來改變兩個子區域在檢查區域中的空間位置。

因此,可以測量檢查區域中的磁化以及/或者與所述磁化直接相關的物理參數,即可以采集信號,該信號取決于檢查區域中受子區域空間位置改變影響的磁化(步驟(c))。優選可以通過盡可能快速地改變兩個子區域的空間位置獲得信號。可以使用用于在檢查區域中生成磁場的線圈采集信號。優選使用至少一個獨立線圈。

隨后,可以使用這些數據,即表征區域中磁化的信號,得到關于預先遞送的磁性粒子在諸如結腸或者鄰近結構的檢查區域中的空間分布的信息。可以因此收集這些信號,根據合適的算法進行數學變換,任選地受到統計學評價,并且最后在一幅或多幅檢查區域圖像中進行可視化。例如,從授權的教材中,尤其是涉及MPI或者CT方法的特定出版物中,例如“Bildgebende?Systeme?für?die?medizinische?Diagnostik”,Heinz?Morneburg?(Hrsg.),3.Auflage,Publicis?MCD?Verlag,Erlangen,1995或者“Digitale?Bildverarbeitung”,Bernd?5.Ausgabe,Springer?Verlag,Berlin,Heidelberg,New?York,2002,對于本領域的技術人員將是得知實現方式和細節。

在另一方面中,本發明涉及用于收集數據的方法,包括步驟:

(a)生成成像磁場,其具有的磁場強度空間分布使得結腸中的檢查區域由具有較低磁場強度的第一結腸子區域和具有較高磁場強度的第二結腸子區域組成,在第一結腸子區域中,預先遞送給結腸的磁性粒子的磁化不飽和,在第二結腸子區域中,所述磁性粒子的磁化是飽和的;

(b)改變檢查區域中的兩個子區域的空間位置,使得所述粒子的磁化局部改變;以及

(c)采集取決于檢查區域中受該改變影響的磁化的信號;并且

步驟(a)至(c)對應于本文中以上用于結腸篩查的方法的上下文中所定義的步驟(a)至(c)。可以根據對于本領域中的技術人員已知的任何合適的方法采集諸如在步驟(c)中所提到的信號的數據。可以將數據直接保存在合適介質上,或者以排序的方式在諸如合適的數據庫中儲存。在本發明的特定實施例中,如上所述用于收集數據的方法可以是用于收集關于結腸或者鄰近部分和/或胃腸道的其它部分的異常結構、要素、區域和/或病理狀況,以及/或者它們隨著時間的改變的數據。在另一個實施例中,可以將數據采集的方法與諸如采用可視化算法的方法的數據分析的方法,和/或確定數據質量或可用性的統計分析方法組合。此外,可以將數據采集方法與隨后的數據變換、數據可視化和/或數據比較方法組合。

在用于結腸篩查的方法或者用于收集數據的方法的優選實施例中,改變子區域的空間位置的步驟可以包括生成空間和時間變化的磁場。因此,為了改變兩個子區域在檢查區域中的空間位置或者改變第一子區域中的磁場強度,例如,可以生成被安置了并且/或者隨著時間變化的磁場。如果通過使用隨著時間變化的磁場實現子區域空間位置的改變,那么這可能在線圈中感應類似周期性的信號。

在本發明的某些實施例中,由于隨著時間變化的磁場作用于檢查區域上的第一頻帶,并且對從線圈所接收的信號中的包含比第一頻帶更高頻率分量的第二頻帶進行評估,以獲得關于磁性粒子空間分布的信息,所以可以避免本發明由于在檢查區域中生成的信號與隨著時間變化的磁場同時有效所造成的在信號采集中的潛在困難。這利用了這樣的事實:僅可以通過由于磁化特性曲線的非線性造成的檢查區域中磁化的改變來創建第二頻帶的頻率分量。當隨著時間變化的磁場具有正弦周期性表現時,第一頻帶可以僅由單一頻率分量即正弦基波振蕩組成。作為比較,除了該基波振蕩之外,第二頻帶可以包含諸如正弦基波振蕩的例如諧波的更高諧波,其優選用于評估。

用于在本發明中用于結腸篩查的方法或者用于收集數據的方法的優選裝置的特征在于,用于生成磁場的器件包括用于生成磁梯度場的梯度線圈裝置,其在檢查區域的第一子區域中反轉其方向并且顯示過零。當梯度線圈裝置例如包括兩個位于檢查區域任一側上運載相反流的相同繞組(麥克斯韋線圈)時,該磁場在繞組軸上的點處為零,并且在該點兩側以相反極性幾乎線性增大。僅在位于該零場點周圍的區域中這些粒子之處磁化是不飽和的。對于該區域之外的粒子,磁化是飽和狀態。因此,為裝置提供這樣的器件:其生成隨著時間變化并且疊加在磁梯度場上的磁場以便在檢查區域中移動兩個子區域。因此,可以通過隨著時間變化的磁場在檢查區域內圍繞零場點,即第一子區域,移動梯度線圈裝置生成的區域。因此,采用該磁場適當的隨著時間變化和方向,可能可以在整個檢查區域中移動零場點。

可以通過合適的線圈裝置檢測由零場點的移動造成的磁化改變。用于檢測在檢查區域中生成的信號的線圈可以是已經用于在檢查區域中生成磁場的線圈。在另一個實施例中,由于單獨的線圈可能與產生隨著時間變化的磁場的線圈裝置解耦,所以可以為接收使用單獨的線圈。另外,采用一個線圈尤其是采用若干個線圈可以實現改善的信噪比。

零場點在檢查區域中的位置改變越快,即疊加在磁梯度場上的隨著時間變化的磁場改變越快,在線圈裝置中所感應的信號的振幅就越大。具體地說,優選裝置包括生成第一磁場和疊加在磁梯度場上的至少第二磁場的器件,其中,第一磁場以高振幅緩慢移動,并且第二磁場以低振幅快速移動。這優選通過兩個線圈裝置生成了具有不同速度和不同振幅的兩個磁場。

在用于結腸篩查的方法或者用于收集數據的方法的另一實施例中,場改變可能非常快(例如,>20kHz),導致它們位于人類的聽力極限之上。在另一個實施例中,一般可以將檢查區域中的兩個磁場彼此垂直對齊。這可以使得零場點在二維區域內運動。通過包括與兩個磁場垂直對齊的分量的另一個磁場可以將此進一步擴展到三維區域。

在另一個實施例中,設想了具有在線圈裝置下游的濾波器的裝置,其抑制通過線圈裝置所感應的信號中第一頻帶中的信號分量,并且允許第二頻帶中的信號分量通過,第二頻帶包含比第一頻率分量更高的頻率分量。因此,磁化特性曲線在磁化從非飽和改變到飽和狀態的區域中可以是非線性的。因此,可以在感應隨著時間變化的非線性區域中生成隨著時間的正弦磁場。

在本發明用于結腸篩查的方法或者用于收集數據的方法的另一個實施例中,當施加具有大約10mT/μ0或者更小強度的外部磁場時,磁性粒子可以變成飽和的。更大的飽和場強度也適合于根據本發明的方法。

另一些合適的磁場強度是大約10mT/μ0或者更小。還可能在1mT/μ0或者更小、或者大約0.1mT/μ0或者更小的區域場強中實現好的測量結果。例如,采用大約10mT/μ0或者更小、大約1mT/μ0或者更小或者大約0.1mT/μ0或者更小的磁場,可以以高精確度和分辨率確定濃度數據、溫度、壓力或者pH值。

在另一個實施例中,磁場強度可以適合于將要檢查的患者或者胃腸道部分的各個特定參數,例如,患者的尺寸、體重、年齡、性別、要檢查區域的大小、其生理狀況、所施予或者存在于檢查區域中的磁性粒子的數量或者濃度等。技術人員可以根據來自相應技術領域的已知數據或者信息確定這些參數并且可以設置相應的值。可以在檢查之前執行該過程,或者在檢查期間動態執行該過程,或者在檢查的步驟或者循環期間或之間動態執行該過程。在另一個實施例中,設想使用固定或者不變的參數。

在本發明用于結腸篩查的方法或者用于收集數據的方法的另一個實施例中,變化磁場的場強可以是成像磁場場強的至少兩倍、優選是成像磁場場強的三倍。本質上可以使變化磁場的場強取決于磁性粒子的大小和性質。適當的計算方案對于本領域的技術人員將是已知的,或者可以從諸如Chikazumi?S,1964,Physics?of?Magnetism,John-Wiley,New?York的授權文本或者出版物中得到。

在特定優選的實施例中,應該將變化磁場的場強和頻率設置為足夠高的值以防止磁性粒子聚合或聚集,并且同時將變化磁場的場強和頻率設置為足夠低的值以防止損害檢查對象或者受檢查患者中的病變。此外,應該將變化磁場的場強和頻率設置為防止變化磁場加熱生物體和/或受檢查組織或組織區域的值。在優選實施例中,變化磁場因此應該具有小于500瓦的功率輸入,優選是小于300瓦。這些值是在大約10秒上的平均值。因此,實際峰值可以更高。在特定優選的實施例中,變化磁場的場強可以小于10mT/μ0。

在另一個實施例中,可以以間歇脈沖施加變化磁場,使得平均功率輸入小于300至500瓦。例如,當施加具有100kHz處20mT/μ0的連續波時,患者將仍然低于加熱限制。可以施加比那更高的振幅,但是那么僅在短脈沖中施加。

在本發明的另一個實施例中,變化磁場的頻率可以是任何合適的值,例如,在大約0.5和1.5MHz之間、優選在大約0.7和1.3MHz之間。

在另一個實施例中,變化磁場的頻率和/或能量輸入可以適于受檢查患者或者胃腸道部分的各個特定參數,例如,患者的尺寸、體重、年齡、性別、要檢查區域的大小、其生理狀況、所給予或者存在于檢查區域中的磁性粒子的數量或者濃度等。技術人員可以根據來自相應技術領域的已知數據或者信息確定這些參數并且可以設置相應的值。可以在檢查之前執行該過程,或者在檢查期間動態執行該過程,或者在檢查的步驟或者循環期間或之間動態執行該過程。在另一個實施例中,還設想采用固定或者不變的參數。

在本發明用于結腸篩查的方法或者用于收集數據的方法的另一個優選實施例中,結腸中的檢查區域包括結腸的一部分或者一段。如在這里所使用的術語“結腸的一部分或者一段”是指整個結腸的一部分或者一段。優選是可以采用以允許對區域詳細可視化或者收集相應數據的適當高的分辨率分析結腸的一部分或者一段。要檢查的結腸的一部分或者一段的精確尺寸可以取決于所使用的磁性粒子的類型、大小或者包覆,在所述段中的磁性粒子的濃度,所使用的磁場,變化磁場的場強,功率輸入,要檢查的患者的尺寸和/或生理機能,患者的蠕動以及/或者更多參數。因此,可以根據這些參數或者本領域的技術人員已知的其它合適的參數將檢查區域設置為特定值。在另一個實施例中,可以在檢查期間例如以縮小或者放大的方式改變或者變化檢查區域的大小,或者它可以保持固定。結腸的一部分或一段的優選檢查區域的例子是大約10cmⅹ10cm的區域。進一步設想的是具有更小或者更大尺寸的區域,例如,大約5cmⅹ5cm、15cmⅹ15cm、20cmⅹ20cm、10cmⅹ5cm、10cmⅹ15cm、15cmⅹ5cm、20cmⅹ10cm、20cmⅹ5cm、20cmⅹ15cm或者任何其它合適尺寸的區域。

在本發明的另一個可選實施例中,檢查區域還可以是胃腸道的其它部分的一部分或者一段。例如,檢查區域可以包括胃的一部分或者一段、小腸、十二指腸、空腸、回腸、盲腸、闌尾或者細分部分,或者在適用情況下,這些段之間或這些段和結腸之間的過渡區域。因此,胃腸道或者其細分部分的一部分或一段的優選檢查區域是大約10cmⅹ10cm的區域。進一步設想的是具有更小或者更大尺寸的胃腸道或者其細分部分的區域,例如,大約5cmⅹ5cm、15cmⅹ15cm、20cmⅹ20cm、10cmⅹ5cm、10cmⅹ15cm、15cmⅹ5cm、20cmⅹ10cm、20cmⅹ5cm、20cmⅹ15cm或者任何其它合適大小的區域。

在另一個實施例中,檢查區域可以重疊,例如可以彼此重疊。重疊可以是大約小于1%至大約90%或者更多之間的重疊。優選是在鄰近區域之間大約20-50%的重疊。可替代地,在檢查區域之間可以不存在重疊。

在本發明的另一個實施例中,結腸或者胃腸道的檢查區域或者選擇段可以適于患者的各個特定參數或者要檢查的胃腸道部分的參數,例如,患者的尺寸、體重、年齡、性別、要檢查區域的大小、其生理狀況、所施予或者存在于檢查區域中的磁性粒子的數量或者濃度等。技術人員可以根據來自相應技術領域的已知數據或者信息確定這些參數并且可以設置相應的值。可以在檢查之前執行該過程,或者在檢查期間動態執行該過程,或者在檢查的步驟或者循環期間或之間動態執行該過程。在另一個實施例中,設想使用固定或者不變的參數。

在本發明的另一個優選實施例中,可以在結腸部分或者結腸段中在整個蠕動循環期間執行在這里如上所定義的用于結腸篩查的方法或者用于收集數據的方法的步驟:生成具有磁場強度空間分布的成像磁場(a);改變兩個子區域在檢查區域中的空間位置(b);并且采集取決于受該改變影響的檢查區域中的磁化的信號(c)。

如在這里所使用的,術語“整個蠕動循環”是指迫使諸如食物的攝取物質的球或者團沿著胃腸道特別沿著結腸前進的一個蠕動波。可以通過在攝取物質的球或者團之后的圓形平滑肌收縮以防止物質后退從而開始波或者蠕動,并且典型地,之后是推動物質向前的縱向平滑肌的收縮。在優選實施例中,蠕動循環可以因此包括兩個肌肉群的收縮。在另一個可選實施例中,還可以在整個蠕動循環的一部分期間執行方法,例如,僅在上述諸如圓形平滑肌或者縱向平滑肌的肌肉群之一收縮期間。

在另一個優選實施例中,例如,可以在多于一個蠕動循環期間重復方法1次、2次、3次、4次、5次、6次、7次、8次或者重復更多次,即可以在1、2、3、4、5、6、7、8或者更多蠕動循環期間檢查同一個檢查區域1次、2次、3次、4次、5次、6次、7次、8次或者更多次。循環可以是相繼循環或者是諸如每2個、3個、4個循環等的時間上不連續的循環。

蠕動循環的周期性還取決于檢查區域。通過改變所述檢查區域,可以因此改變蠕動循環的周期。

因此,本發明的優點是可以在結腸或者胃腸道蠕動期間執行檢查。由于檢查區域相對較小的大小以及本發明的磁性粒子成像技術方法的物理屬性,因此允許不會影響患者正常蠕動的結腸篩查。

在特定實施例中,具體地說,在非常快速蠕動的情況下,或者在患者顯示出痙攣的情況下,或者為了增強關鍵質量圖像,可以通過施予要檢查的患者適當的藥物影響蠕動。例如,可以使用諸如丁溴東莨菪堿溴化物或者其衍生物的副交感神經阻斷藥。另一些合適的藥物對于本領域的技術人員將是已知的。

此外,特別是在患者運動或者患者緊張度增加的情況下,或者為了增強關鍵質量圖像,可以對要檢查的患者施予合適的鎮定劑或者鎮靜劑,例如苯二氮,優選是氯羥去甲安定或者安定。另一些合適的鎮定劑的例子對于本領域的技術人員將是已知的。

在本發明的另一個特定優選實施例中,可以在特定結腸部分或者段即如上所定義的特定檢查區域內在整個蠕動循環期間執行如在這里所定義的用于結腸篩查的方法或者用于收集數據的方法的步驟:生成具有磁場強度空間分布的成像磁場(a);改變兩個子區域在檢查區域中的空間位置(b);并且采集取決于受該改變影響的檢查區域中的磁化的信號(c),之后,將所述檢查區域重新分配給結腸或者胃腸道的不同部分或段。結腸或者胃腸道的“不同”部分或段可以是結腸或者胃腸道的任何其它段,或者可以是另一段結腸或者胃腸道的任何特定檢查區域。該其他特定區域可以位于之前所檢查的區域附近,或者可以移位。要檢查的結腸或者胃腸道的不同或者下一部分或段優選是結腸或者胃腸道的鄰近部分或段。如在這里所使用的“鄰近”意味著該部分要么可以具有與之前所檢查的區域或者分段的公共邊界,要么至少與其部分重疊。重疊可以是大約小于1%至大約90%或者更多之間的重疊。優選是大約10%至大約50%的重疊,例如,10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%或者45%的重疊。

可以因此將檢查區域重新分配給將要檢查的結腸或者胃腸道的下一個或者鄰近部分或段。可以通過在MPI裝置內移動患者或者通過移動對于生成磁場及其檢測必須的裝置或線圈執行該重新分配。

在本發明的特定優選實施例中,可以為如本文上述的結腸篩查方法使用額外的電磁場即聚焦場。

更好地,可以通過采用聚焦場或者實現用于MPI的聚焦場技術改善檢查區域的重新分配。

如在本發明的上下文中所使用的術語“聚焦場”涉及均勻時變電磁場。除了在這里上述的磁場即驅動場或者接收場之外,該場可以存在。聚焦場優選可以基于一組附加線圈(聚焦場線圈),其能夠提供高達大約500mT/μ0。另外,這些線圈比驅動場線圈可以呈現低得多的頻率。在典型實施例中,聚焦場可以具有高至大約500mT/μ0的磁場強度,例如,大約100mT/μ0、110mT/μ0、120mT/μ0、130mT/μ0、140mT/μ0、150mT/μ0、160mT/μ0、170mT/μ0、180mT/μ0、190mT/μ0、200mT/μ0、210mT/μ0、220mT/μ0、230mT/μ0、240mT/μ0、250mT/μ0、260mT/μ0、270mT/μ0、280mT/μ0、290mT/μ0、300mT/μ0、310mT/μ0、320mT/μ0、330mT/μ0、340mT/μ0、350mT/μ0、360mT/μ0、370mT/μ0、380mT/μ0、390mT/μ0、400mT/μ0、410mT/μ0、420mT/μ0、430mT/μ0、440mT/μ0、450mT/μ0、460mT/μ0、470mT/μ0、480mT/μ0、490mT/μ0或者500mT/μ0;以及高至100Hz的頻率,例如,大約50Hz、60Hz、70Hz、80Hz、90Hz、95Hz或者100Hz的頻率。聚焦場可以因此移動區域,通過驅動場對其掃描以覆蓋諸如10ⅹ10ⅹ10cm3體積的某個體積。為了維持快速采集,典型情況下,聚焦場必須通過在其編碼時間內的斑點(patch)的線性尺度來移動快速編碼區域。例如,對于多于10ms的編碼時間,對于一次移動的聚焦場強度可以是大約40mT/μ0,這導致小于4T/μ0/s的轉換速率,其允許場改變低于由于臨床MRI掃描器中的梯度線圈造成的場改變。

在本發明的特定實施例中,為了引導聚焦場通量,可以將軟磁材料引入MPI掃描器中。可以優選在場發生器立方體的外殼中使用軟磁材料。另外,可以屏蔽雜散磁場。在另一個優選實施例中,為了避免生成可能與磁性粒子信號檢測發生干擾的諧波,可以通過鋁板屏蔽軟磁材料。為了防止驅動場穿透屏蔽,但是允許透過低頻聚焦場,板的厚度可以適于對本領域的技術人員已知的合適的值。

另外的特征和細節對于本領域的技術人員將是已知的,并且可以從Gleich等的“Fast?MPI?Demonstrator?with?Enlarged?Field?of?View,2010”,International?Society?for?Magnetic?Resonance?in?Medicine?Meeting,May1-72010,Abstract218中得到。

在用于如本文上述的結腸篩查的方法的另一個特定優選實施例中,對信號進行評估以獲得關于信號在檢查區域中的空間分布的信息包括基于所采集的信號重建受檢查的結腸部分。在一個實施例中,可以采用合適的算法和/或計算機程序或者對于技術人員已知的設備執行該重建。優選是采用為CT數據或信號重建和可視化所開發的算法和/或計算機程序或設備。合適的算法以及更多特征和細節對于本領域的技術人員將是已知的,并且/或者可以從諸如Pickhardt等的2003,N?Engl?J?Med,349,2191-2200的授權出版物中得到。

在特定實施例中,可以通過針對結腸或者整個受檢查區域的受檢查部分或段的一個或多個重疊部分選擇數據并且隨后將這些數據組合來執行重建,所述組合包括對于冗余數據或信息的校正步驟。

在另一個實施例中,重建可以包括使用從患者獲得的第二或者更多數據集,例如,在檢查區域中的兩個或蠕動循環期間從重復檢查獲得的數據集。

在另一個實施例中,重建可以進一步或者另外基于從同一個患者之前獲得的數據,或者基于能夠從數據庫或者信息庫獲得的數據。

可以根據諸如2D或3D可視化的任何合適的方法基于適當的計算機圖形系統或者醫學圖形系統或診斷設備可視化根據本發明的結腸或者胃腸道其它部分的重建部分。

在本發明的特定優選實施例中,如本文上述的用于結腸篩查的方法提供了對患者結腸或者胃腸道受檢查部分的可視化重建,其中,為了可視化大小大約10mm、優選是大約6至10mm大小、更優選是大約1至6mm大小的結構,甚至更優選是大約0.85至1.5mm的結構,例如具有0.85mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.5mm的大小或者直徑的結構,分辨率足夠高。如本文上述的用于結腸篩查的方法還可以提供對患者的結腸或者胃腸道的受檢查部分的可視化重建,其示出了整個結腸或者至少所有受檢查段,例如,還包括受內窺鏡方法阻塞或者否則難以接近的區域。

在另一個實施例中,可以將如本文上述的數據收集的方法與在這如上所定義的視覺重建的步驟組合。

在用于結腸篩查的方法或者用于收集數據的方法的另一個優選實施例中,將所述磁性粒子經由食料或者液體的經口攝取而預先遞送給結腸或者胃腸道。典型情況下,患者在檢查前一天或多天攝取包括磁性粒子的食料或者液體。

在優選實施例中,所述攝取可以發生在大約1至5天時間周期,例如,在檢查前1天、在檢查前2天、在檢查前3天、在檢查前4天、或者在檢查前5天或者更長時間。可以根據將要口服攝取的即在食料或者液體中的磁性粒子的濃度、以及/或者患者的生理、尺寸、年齡、重量、性別等調整施予周期的長度。

在本發明上下文中的食料或者液體可以是對于本領域的技術人員已知的任何合適的食料或者液體,優選是適合于形成非成塊糞便或者勻質糞便的食物。例如,食料可以包括諸如在大約5%和50%之間的食用纖維的一部分食用纖維。在另一個實施例中,食料不應該包括很高水平的蛋白質或者脂肪。液體可以優選包括覆蓋或者結合磁性粒子的成分。具體地說,食料或者液體應該不包含增強特別是氧化鐵粒子的磁性粒子排泄的成分。

為了實現磁性粒子在結腸或者胃腸道中的預先遞送而將要口服攝取的食料或者液體可以包括具有任何合適濃度的所述磁性粒子。可以將濃度設置為盡可能高的值,而不負面地影響食料或者液體的味道,并且/或者不變得對患者有毒或者不給患者提供其它負面影響。

經口攝取可以是與平常進餐一起的攝取,或者可以是在平常進餐之間的攝取,例如,在早中、中下或者晚餐之后。攝取可以每1小時、2小時、3小時、4小時、5小時、6小時、8小時、10小時、12小時、24小時、48小時或者以任何其它合適的時間周期進行。可以根據患者的生理條件、其日常節律等調整攝取。

在另一個特定實施例中,如本文上述的用于結腸篩查的方法或者用于收集數據的方法包括額外的第一步驟或者步驟(0),即施予受檢查患者磁性粒子的步驟。所述施予優選可以是施予包括所述磁性粒子的食料或者液體。在這些實施例中,不預先遞送磁性粒子,而是在方法的第一步驟期間施予磁性粒子。

在另一方面中,本發明涉及磁性粒子在經由磁性粒子成像的結腸篩查中的用途。因此,可以根據對本領域的技術人員已知的,或者可以從諸如Gleich和Weizenecker,2005,Tomographic?imaging?using?the?nonlinear?response?of?magnetic?particles,Nature,435,1214-1217或Weizenecker等,2009,Three-dimensional?real-time?in?vivo?magnetic?particle?imaging,Phys.Med.Biol,54:L1-L10的授權文本或者出版物中得到的所建立的磁性粒子成像原理為結腸或者胃腸道檢查使用特別是如在這里所述的磁性粒子的磁性粒子。

優選的是磁性粒子在如本文上述的結腸或者胃腸道檢查中的用途。進一步地,優選的是磁性粒子在這樣的結腸篩查中的用途:其遵循在這里如上所定義的用于結腸篩查的方法的步驟(a)至(d)中的至少一個。

因此,在本發明的優選實施例中,磁性粒子在經由磁性粒子成像的結腸篩查中的用途包括所述粒子在結腸或者胃腸道的一部分或者一段的檢查中的用途。

在更具體的實施例中,如本文上述,所述粒子在結腸或者胃腸道的一部分或者一段的檢查中的用途包括在所述結腸部分或段或者胃腸道的部分或者段中在整個蠕動循環期間的檢查。

在另一個更具體的實施例中,如本文上述,所述粒子在所述結腸部分或者段中在整個蠕動循環期間為結腸的一部分或者一段或者胃腸道的一部分或者一段的檢查中的用途包括將檢查區域重新分配給結腸或者胃腸道的不同部分或段。

在另一個特定優選的實施例中,所述粒子在以下中的用途包括重新分配給結腸或者胃腸道的鄰近部分或段:所述結腸部分或段或者胃腸道的部分或者段中在整個蠕動循環期間為結腸的一部分或者一段的檢查,之后,將檢查區域重新分配給結腸或者胃腸道的不同部分或段。

在另一方面中,本發明涉及用于體內診斷使用的包括磁性粒子的食料或者液體。根據本發明的用于體內診斷使用的食料可以是具有特別是如在這里所述的磁性粒子的磁性粒子或者富含該磁性粒子的食物產品或者食品。食物優選適合于形成非成塊糞便或者勻質糞便。這種食料的例子是面包、湯、酸奶、谷類食品、基于馬鈴薯的膳食、包括不同配料的方便食品、肉或者諸如巧克力、果凍等的甜食。還設想其它種類或者類型的食料。食料可以包括大約0.001至大約6%w/w比例的磁性粒子。

根據本發明的用于體內診斷使用的液體可以是具有特別是如在這里所述的磁性粒子或者富含該磁性粒子的磁性粒子的飲料或者酒水。液體優選適合于形成非成塊糞便或者勻質糞便。這種液體的例子是水、牛奶、果汁、茶、咖啡、軟飲料、蔬菜汁、啤酒或者葡萄酒。還設想其它種類或者類型的液體。優選是非酒精性飲料,特別是果汁和軟飲料。液體可以包括大約0.001至大約6%w/w比例的磁性粒子。

在特定優選的實施例中,食料或者液體沒有增強磁性粒子特別是氧化鐵粒子的排泄的成分,或者這些成分的數量顯著減少。

本發明還設想生產這種食料或者液體的方法以及在生產為體內診斷使用的食料或者液體中使用磁性粒子。

在另一方面中,本發明涉及用于為通過使用磁性粒子成像的結腸篩查而準備患者的方法,包括施予包含磁性粒子的食料或者液體。如在這里所使用的術語“準備患者”是指針對預定經歷通過如在這里所述的磁性粒子成像的結腸篩查的患者設置生理和醫療條件。該術語優選涉及供應和富集適合于患者的檢查區域中的磁性粒子成像的磁性粒子。在一個實施例中,患者的準備特別包括施予根據本發明的食料或者液體,即包括如在這里所定義的磁性粒子的食料或者液體。

在優選實施例中,所述為結腸篩查而準備患者的方法包括在大約篩查即檢查之前的1至5天的時間窗中施予食料或者液體。例如,可以在篩查之前5天、在篩查之前4.5天、在篩查之前4天、在篩查之前3.5天、在篩查之前3天、在篩查之前2.5天、在篩查之前2天、在篩查之前1.5天、在篩查之前1天或者在篩查之前半天開始施予。此外,可以在所指示點之間的任何時間點處開始施予。此外,可以更早開始施予。在另一個實施例中,可以根據患者的生理、尺寸、性別、重量、其典型進餐量、存在于食料或者液體中的磁性粒子的濃度、或者對于本領域的技術人員已知的任何其它合適的參數調整施予方案。

在本發明的另一個實施例中,可以通過控制步驟或者控制方法實現準備的方法,其中,測量所排泄出的磁性粒子的量。根據來自所述控制步驟的結果和/或所計算的結腸或胃腸道中磁性粒子的濃度,可以調整或者改變食料或液體的類型以及/或者所述食料或者液體中磁性粒子的濃度。

在可替代的實施例中,為了能夠提供患者胃腸道內成分的特別定義組成,或者在患者受便秘折磨的情況下,用于為通過使用磁性粒子成像的結腸篩查而準備患者的方法可以另外包括諸如在篩查前幾天進行腸清潔的步驟。在另一個可替代的實施例中,用于為通過使用磁性粒子成像的結腸篩查而準備患者的方法可以另外包括結腸膨脹的步驟。在另一個可替代的實施例中,為了減少蠕動,用于為通過使用磁性粒子成像的結腸篩查而準備患者的方法可以另外包括施予諸如丁溴東莨菪堿溴化物或者其衍生物的副交感神經阻斷藥的步驟。優選可以在緊鄰篩查開始之前執行該步驟。

在本發明的另一個優選實施例中,如本文上述的結腸篩查或者診斷使用是對結腸癌疾病、結腸炎癥、息肉、胃腸道未閉或者通過、或者結腸粘膜缺損的篩查。如在這里所使用的術語“結腸癌疾病”是指任何典型的結腸癌或者腫瘤,例如,結直腸癌、腺癌、鱗狀細胞癌或者結腸淋巴癌。在另一個實施例中,也可以在本發明的上下文中篩查或者識別胃腸道其它部分的癌癥疾病。該組癌癥疾病包括直腸癌、闌尾癌、小腸癌、十二指腸癌、腸腫瘤、胃腸道間質瘤、回腸類癌瘤或者胃癌。在本發明特定優選的實施例中,結腸篩查是對異常生長形、結構、要素、區域和/或病理狀況以及/或者它們隨著時間變化的篩查。這種生長形的例子是息肉,即從結腸的粘膜或者胃腸道的其它部分伸出的組織的異常生長。更優選地,本發明設想對具有異常、增長大小的息肉的篩查,例如,大于3、4、5或6mm的大小,更優選是大于6mm的例如8、9或10mm的大小。

在另一個特定實施例中,結腸或者胃腸道的篩查可以是對所檢查區域的炎癥性改變的篩查,例如,結腸炎、胃炎、小腸炎等。

在本發明的另一個實施例中,結腸篩查可以是在便秘區域中的篩查,其中,內窺鏡方法是不可能的或者與高風險損傷有關。

在本發明的另一個特定實施例中,結腸篩查或者胃腸道篩查可以是守護過程或者兩種或三種分裂診斷方法的第一步驟,并且/或者可以與隨后的CT結腸成像或者優選是內窺鏡結腸成像組合。例如,在根據本發明的結腸篩查或者胃腸道篩查導致對一個或多個潛在問題狀況的識別,特別是出現一個或多個具有可疑大小或形狀的息肉的情況下,可以在另一個步驟中通過結腸鏡檢查補全篩查。結腸鏡檢查優選局限于在根據本發明的結腸篩查中預先選擇的部分。該方法提供了這樣的優點:僅在根據本發明的無創結腸篩查顯示受檢查區域中的異常改變的那些情況下,才必須執行有創和更令人不舒適的內窺鏡篩查。

在本發明的另一個實施例中,為本發明采用的磁性粒子可以是可以通過奈爾旋轉反向磁化的并且/或者通過布朗旋轉反向磁化的粒子。

根據本發明的磁性粒子可以由對于本領域的技術人員已知的任何合適的物質組成。例如,粒子可以由優選是Fe、Co、Ni、Zn、Mn等或者其化學衍生物的磁性物質組成。本發明還設想的典型的衍生物是合金或者金屬氧化物,例如,Fe、Co、Ni、Zn或者Mn合金或者氧化物或者其任何組合。本發明還包含的是由諸如Co、Ni、Zn或Mn:FexOy的鐵酸鹽物質或者摻雜物質組成的磁性粒子。特定優選的是氧化鐵,例如,Fe2O3或者Fe3O4和/或非化學計量的磁鐵氧化物。

在一些實施例中,根據本發明的磁性粒子的大小可以在直徑大約5nm和50nm之間變化。磁性粒子的大小優選是大約15、20、25、30或者35nm。更優選,直徑>15nm,甚至更優選是大約30nm的直徑。

在本發明的特定優選實施例中,為本發明采用的磁性粒子是包覆磁性粒子,更優選是包覆的氧化鐵粒子。根據本發明的包覆表面或者包覆可以是對于單一粒子合適的封裝,其確保粒子不聚集或者不損壞或改變。例如,該包覆表面或者包覆可以是基于碳水化合物分子存在、或者糖基化模式存在、或者PEG(聚乙二醇)存在的聚合物。在另一個優選實施例中,包覆表面或者包覆應該確保粒子經過胃進入腸特別是進入結腸內的安全通行。在這方面,尤其優選的是乳膠包覆粒子、硅酸鹽包覆粒子、或者抗胃粒子。可以適合于本發明上下文內的包覆的例子是AMI-121(Lumirem或者Gastromark)粒子包覆,或者OMP(Abdoscan)粒子包覆,其可以用于如在這里所述的磁性粒子的包覆。該包覆的更多例子以及其另外細節或者特征對于本領域的技術人員將是已知的,并且/或者可以從諸如M.A.Hayat“Cancer?imaging:Instrumentation?and?applications”,Vol.2,Academic?Press,1st?ed,2007的授權出版物中得到。

在本發明的另一個優選實施例中,也將磁性粒子理解為包括一個或多個磁性粒子優選是大量磁性粒子的殼結構或者容器,具體地說,殼結構包括一個或多個氧化鐵粒子優選是大量氧化鐵粒子。如在這里所使用的術語“殼結構”是指像封皮的結構,典型地,其包括具有相同或者相似化學、物理和/或生物學屬性的小的單元或者實體。此外,像封皮的結構形成腔,即將外部環境從內部排除并且因此作為外部和內部環境、條件等之間的邊界。根據本發明的殼結構優選可以包括疏水層。該層可以是單層或者雙層的。雙層結構的兩側可以具有不同的屬性并且/或者由不同的殼形單元組成。兩側優選將包括指向殼結構或膜的內部的疏水尾結構。例如,殼結構可以具有多層形式或者單層形式,組成了諸如小或者大的多層囊、小的單層囊或者大的單層囊。殼結構可以具有任何合適的形式或者尺寸,例如,殼結構可以是球形的,它可以是橢圓形的,它可以是圓形或者梨形的、像啞鈴形的、扁平形的、錐體形的、像諸如剛性球的球體形的等。殼結構還可以能夠自組裝。

在本發明的典型實施例中,殼形成單元可以包括疏水尾和親水頭。殼結構的內部或者腔優選可以構成諸如水溶液的親水環境。可替換地,殼結構的腔可以包括親水環境。殼結構的腔的環境可以包括與外部相同的環境條件或者不同的環境條件。如在這里所使用的術語“環境條件”是指pH、有機或無機離子濃度、存在一種或多種鹽、存在滲透壓等。例如,殼結構的腔中的pH可以低于、等于或者高于外部的pH,在殼結構中可能存在滲透壓,或者可能存在滲透平衡等。

除了殼形成單元之外,殼可以包括提供額外功能的其它要素。該額外要素的例子是允許通過相容要素與殼結構相互作用和/或識別殼結構的靶向實體,或者更改殼結構的化學、物理和/或生理學屬性的穩定或者不穩定要素。典型地,這些要素可以存在于殼結構的外部或者外表面,并且可以突出或者不突出到殼結構的內部和/或殼結構的腔內。特定優選的是允許殼結構靶向到以下的要素:特定組織類型、特定器官、細胞或者細胞類型、或者身體特別是動物或者人類身體的特定部分、更優選是諸如結腸的胃腸道部分或者存在于諸如粘膜區域的所述身體部分中的組織類型。例如,靶向實體的存在可以導致將殼結構靶向特別是在胃腸道或者結腸中的這種組織或者器官部分。可替換地,靶向實體的存在可以導致靶向諸如癌細胞或者息肉的特定細胞類型,其在表面上呈現出相互作用或者可識別的蛋白質。在本發明的優選實施例中,殼結構可以包括蛋白質或者多肽或者其片段,其提供在殼結構的外部和/或內部的相互作用的表面。這種蛋白質或者多肽要素的例子是能夠結合到受體分子的配體;能夠與配體或者其它受體相互作用的受體分子;抗體或抗體片段或其衍生物,其能夠與它們的抗原、凝集素等相互作用。

還可以由另外的化合物、優選是增大其穩定性和/或循環壽命、影響其生物分布、修改其免疫學行為的化合物覆蓋殼結構。

在本發明的另一個優選實施例中,殼結構可以由抗胃成分組成或者被抗胃成分覆蓋,或者可以適合于經過胃和/或腸和/或結腸安全通行。

可以給特定優選的殼結構包覆以硅酸鹽或者其衍生物或者其功能類似物,或者殼結構外部由硅酸鹽或者其衍生物或者其功能類似物組成。

在另一個優選實施例中,如本文上述的殼結構自身可以是非磁性的。

在另一個優選實施例中,這種非磁性殼結構可以包括、本質上包括或者包含一組單一磁性粒子,更優選是如在這里所述的一組單一氧化鐵粒子。

在另一個優選實施例中,這種殼結構可以包括、本質上包括或者包含一組包覆的氧化鐵粒子,更優選是包覆有聚合物的氧化鐵粒子、包覆有乳膠的氧化鐵粒子、或者其混合。在本發明的另一個優選實施例中,這種非磁性殼結構可以包括、本質上包括或者包含磁性粒子,更優選是如在這里所述的氧化鐵粒子的分散體,其可以有助于避免粒子的凝聚。所包括的粒子的量可以根據粒子性質、所使用的殼結構類型、更多成分的存在等而改變。

典型地,在根據本發明的殼結構中或如本文上述的分散體中可以存在大約1x106至1x108個之間的粒子。在另一個優選實施例中,存在于所述分散體中的磁性粒子或者殼結構內的粒子組是包覆的氧化鐵粒子,更優選是包覆有聚合物的氧化鐵粒子、包覆有乳膠的氧化鐵粒子、或者其混合。

為了說明性目的提供了下列附圖。因此,應該理解,不將附圖理解為限制性的。本領域的技術人員將能夠清楚地設想對在這里所列出的原理的進一步修改。

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