[发明专利]在MRI中使用CEST造影剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及磁共振成像。更具体地，本发明涉及在磁共振成像(MRI)中使用造影剂的方法。

背景技术

在医疗领域中，磁共振成像(MRI)是一种重要的成像技术，并且是用于分子成像的主要载体之一。通过将强磁场、磁场梯度和频率匹配的(RF)脉冲应用于患者而获得图像。在成像过程期间，体内的原子核被RF照射激发，该原子核具有磁矩，其主要是水和脂防分子中的质子。当RF脉冲停止时，被激发的核子驰豫而发射RF信号。由于应用了磁场梯度，所发射的该RF信号的频率包含了空间信息，并且可以用于构建图像。

有时，MRI信号强度在不同组织之间的差异，即对比度不足以获得令人满意的临床信息，那么需要使用MRI造影剂。如今，在MRI中，越来越多地使用了造影剂(CA)。现有的造影剂包括影响附近的水¹H核子的驰豫过程从而使图像对比度发生局部变化的(超)顺磁性材料。

分子成像的目的在于显示生物通路的体内特征。与当前相比，这能够探测更为早期的疾病。为了实现这个目的，需要特殊设计的造影剂，此造影剂与所要研究的生物过程的标记物结合(靶向造影剂)，或在所要研究的生物过程的部位使MR信号出现差异(响应地，智能(smart)或传感器(sensor)造影剂)。MR信号的这种差异可以由例如pH值、温度或代谢物浓度的差异引起。例如，通过对pH值成像能够探测很小的癌病变，因为在这样的部位，pH值由于缓冲能力减弱和乳酸产物增多而降低。类似地，通过对温度制图能够探测发生炎症的部位。

授予Balaban等人的WO00/66180描述了用于通过进行‘基于化学交换的饱和转移(Chemical Exchange Dependent Saturation Transfer)’即现在所谓的‘化学交换饱和转移’(CEST)而提高在MRI中所形成的对比度的方法。凭借此CEST技术，通过改变水质子信号的强度而获得图像对比度。这通过使用RF脉冲，选择性地对CEST造影剂的可交换质子库进行饱和来完成。这些质子随后通过与水质子进行交换而将饱和转移给附近的水，由此使水质子信号减弱。

在WO00/66180中的实施例的特征包括以下步骤中的一些或全部：选择一种或多种造影剂；将此造影剂或包含此造影剂的组合物施予受试对象；以水质子信号的第一预定频率(+Δω_CA)对造影剂的(可交换)质子进行照射，并由此使其饱和，且提供图像；以水质子信号的第二预定频率(-Δω_CA)进行照射，这也可以称为偏共振，并且提供第二图像；确定第三图像，此图像通过第一图像相对于第二图像的减法或比值来提供，±Δω_CA指在造影剂的可交换实体(例如可交换质子、水分子或磷酸基团(phosphate group))的共振和水质子共振之间的化学位移差。

水质子信号减弱的程度取决于质子交换率，以及可交换质子的浓度。因为质子交换率通常取决于pH值，所以这种方法能够进行pH值制图。

在WO00/66180中所显示的是，在使用CEST技术进行pH值制图中，凭借单一的具有两种可交换质子库的CEST造影剂，可以消除造影剂浓度的依赖性。这些质子库应该具有不同的共振频率，从而使其可以分别饱和，并且这些质子库应该使质子交换对pH值具有不同的依赖性。

满足这些条件并且由Balaban等人测量的CEST剂是5，6-二氢尿嘧啶。对于5.00和2.67ppm的两种质子库，CEST效应具有不同的pH值依赖性。

Balaban所开发的手段称为‘比值度量方法(ratiometric method)’，其原理解释为如下。基本上，由CEST引起的水质子信号的减弱可以通过方程

(1)描述：