(57)【要約】  磁気共鳴分光学アセンブリが、安定した磁場を生成する磁石と、検査領域にＲＦ励起場を送信し、上記検査領域から磁気共鳴信号を取得するＲＦ送信／受信アンテナと、上記磁気共鳴信号から磁気共鳴分光学データを集めるため上記ＲＦ送信／受信アンテナに結合される磁気共鳴分光計とを含む。介入器具が、上記アセンブリに提供される。この介入器具は、軌道光学運動量（ＯＡＭ）が与えられるフォトニック放射線を生成するため、光学モジュールを搬送する。
2014518381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴分光学アセンブリであって、安定した磁場を生成する磁石と、
検査領域にＲＦ励起場を送信し、前記検査領域から磁気共鳴信号を取得するＲＦ送信／受信アンテナと、
前記磁気共鳴信号から磁気共鳴分光学データを集めるため前記ＲＦ送信／受信アンテナに結合される磁気共鳴分光計と、
軌道光学運動量が与えられるフォトニック放射線を生成するため、光学モジュールを搬送する介入器具とを含む、磁気共鳴分光学アセンブリ。
【請求項２】
前記光学モジュールが、（ｉ）軌道運動量が与えられるフォトニック放射線の生成、及び（ｉｉ）前記介入器具の遠位端部の周りの撮像野の光学撮像の機能を結合する、請求項１に記載の磁気共鳴分光学アセンブリ。
【請求項３】
前記光学モジュールが、回転可能な反射器を含み、前記光学モジュールが、その軌道光学運動量方向において、前記反射器を用いて、軌道光学運動量の付与されたフォトニック放射線を生成し、前記光学モジュールが、前記撮像野を撮像する、請求項２に記載の磁気共鳴分光学アセンブリ。
【請求項４】
前記磁石が、前記介入器具に一体化される、請求項１に記載の磁気共鳴分光学アセンブリ。
【請求項５】
ＲＦ受信／送信コイルが、前記介入器具に一体化され、前記ＲＦ受信／送信コイルは、前記磁気共鳴分光計に結合される、請求項１に記載の磁気共鳴分光学アセンブリ。
【請求項６】
前記磁気共鳴分光計に結合される表面ＲＦ受信／送信コイル又はコイルアレイを有する、請求項１に記載の磁気共鳴分光学アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、安定した磁場を生成するための磁石と磁気共鳴分光学データを集めるための磁気共鳴分光計とを含む磁気共鳴分光学アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
斯かる磁気共鳴アセンブリは、論文「The use of 1-H magnetic resonance spectroscopy in inflammatory bowel diseases: distinguishing ulcerative colitis from Crohn's disease」、Bezabeh T、Somorjai RL、Smith IC、Nikulin AE、Dolenko B、Bernstein CN、2001, Am J Gastroenterol, Vol. 96, pp. 442-448から既知である。
【０００３】
既知の磁気共鳴アセンブリは、小さな動物の組織サンプルの消化管の初期の炎症を検出するため、陽子（１Ｈ）磁気共鳴分光学を用いる。特に、既知の磁気共鳴アセンブリは、クローン病及び潰瘍性大腸炎の間を区別することが可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、磁気共鳴信号を取得するために小さな腸へのアクセスを可能にする磁気共鳴アセンブリを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、磁気共鳴分光学アセンブリにより実現され、このアセンブリは、
安定した磁場を生成する磁石と、
検査領域にＲＦ励起場を送信し、上記検査領域から磁気共鳴信号を取得するＲＦ送信／受信アンテナと、
上記磁気共鳴信号から磁気共鳴分光学データを集めるため上記ＲＦ送信／受信アンテナに結合される磁気共鳴分光計と、
軌道光学運動量（ＯＡＭ）が与えられるフォトニック放射線を生成するため、光学モジュールを搬送する介入器具と含む。
【０００６】
軌道角運動量が与えられるフォトニック放射線が、このＯＡＭフォトニック放射線で照射される組織における分子及び原子と結合する。結果として、核磁気過分極が、照射される組織において生成される。ＲＦ  Ｔ／ＲアンテナによりＲＦ励起場を印加し、続いてＲＦ  Ｔ／Ｒアンテナで磁気共鳴信号を受信することにより、これらの過分極化された核から、磁気共鳴信号が生成されることができる。磁石は、核歳差運動（processional）の周波数を確立するため、静磁場を生成する。通常は、静磁場の磁場強度は、０．０５〜３Ｔの範囲である。
【０００７】
本発明のこれら及び他の側面が、従属項において規定される実施形態を参照して更に説明されることになる。
【０００８】
ＯＡＭ光を生成する光学モジュールは、介入器具の遠位端部（カテーテル先端部）にフィットするよう十分小さく構築されることができる。これは、フォトニック源ビーム、例えば光源ビームが、光ファイバ導波管を介してデバイスの先端にもたらされることで実現される。小型光学要素のセットは、繊維の先端に構成される。これらの要素は、以下を含む。偏光板、ビームエキスパンダ（分岐したホログラムをビームが充填することを可能にするため）、分岐したホログラムパターンを持つ回析格子、空間フィルタ（ＯＡＭを持つ回折要素を選択するため）及び焦束レンズである。光学システムが、フォトニックビームの光学角運動量（ｌ値）の高い値に関して機能することを確実にするため、空間フィルタのサイズ及び他の光学要素の開口部は、ＯＡＭを持つフォトニックビームの半径に基づき増加されることを必要とする（ｌ値と共に増加する）。過分極化された核の歳差運動周波数（即ち、過分極化された核スピンモーメント）を確立するためには比較的弱い静磁場だけが必要とされるので、検査される患者の体の外側で使用されることができる又は介入器具の遠位端部に一体化されることができる簡単な磁石で十分である。磁気共鳴分光計により、取得された磁気共鳴信号から、磁気共鳴スペクトルデータが得られる。こうして、本発明は、医師が小さな腸における健康状態を評価することを可能にするデータを集めるべく、磁気共鳴分光学を局所的に実行するため、小さな腸にアクセスすることを可能にする。ＯＡＭフォトニックビームからの磁気共鳴信号の生成自体は、国際公開第ＷＯ２００９／０８１３６０Ａ１号から知られる。
【０００９】
本発明の側面において、光学モジュールは、組織の過分極を生成するためにＯＡＭフォトニック放射線を生成することと、その組織の光学撮像との機能を結合する。光学撮像は、検査される患者の生体構造、例えば消化管を通り介入器具をナビゲートするために使用されることもできる。
【００１０】
本発明の別の態様において、回転可能な又は可動反射器、例えば回転可能な又は可動な鏡又はプリズムが、光学撮像とＯＡＭフォトニック放射線の生成との間で光学モジュールを切り替えるのに使用される。回転可能なプリズム又は鏡の目的は、代わりに用いられることができる。その結果、フォトニックビームが、ＯＡＭを持つ又はＯＡＭのない介入器具の遠位端部に送信される（ＯＡＭがない場合、視覚検査又はビデオ撮像を補助するため、介入器具の前の生体構造を照射するのに使用される）。好ましくは、複数のプリズムが使用されることができる。ここで、光ファイバウェーブガイドから出てくるフォトニックビームをもはやブロックしないよう、プリズムの１つは、物理的に並進又は回転される位置を持つことができる。
【００１１】
本発明の更なる実施形態において、ＲＦ  Ｔ／Ｒアンテナが、介入器具の遠位端部に取り付けられるマイクロコイルにより形成される。
【００１２】
斯かる小さな大きさのマイクロコイルが、小さな腸を通りナビゲートすることが可能なであるよう十分薄い介入器具の遠位端部に取り付けられることができる。例えばサイズが４〜２０ｍｍの直径の範囲にあるマイクロコイルに対して、介入器具がＭＲ信号に対して感度を持つことを確実にするため、複数の（例えば直交する３つの）ＭＲコイルの構成が有利である。これは、静磁場に対して垂直な平面に存在する。臨床診療において、静磁場に対する内視鏡の物理的な方向は、手順の間、変化する場合があるので、完全なＭＲ信号が再構成されることができることを３つの直交するコイルのセットは確実にする（endure）。代替的に、コイルのセットは、介入器具の遠位端部での先端の左／右に対して及び上部／底部に対して感度を提供するため、可能であればコイルのインダクタンスを上昇させる複数のターンを持つ２つの直交するループコイルと、先端の前の感度を提供するソレノイドコイルとすることができる。本発明の別の実施形態において、ＲＦ  Ｔ／Ｒアンテナは、検査される領域に近い、及び従って介入器具の遠位端部の位置に近い患者の体上に配置されることができる表面コイルにより形成される。従って、介入器具は、ＲＦ  Ｔ／Ｒマイクロコイルを搬送する必要はなく、より小さくなることができる。その結果、小さな腸を通るナビゲートをより簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の磁気共鳴分光学アセンブリの概略的な表現を示す図である。
【図２】本発明の磁気共鳴アセンブリの光学モジュールの詳細の概略的な表現を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明のこれら及び他の側面が、添付の図面を参照し、以下に記載される実施形態を参照して説明されることになる。
【００１５】
図１は、本発明の磁気共鳴分光学アセンブリの概略的な表現を示す。この例において、磁気共鳴分光学アセンブリ１は、介入器具２における部分に一体化される。介入器具２の遠位端部、即ち検査される患者の体に挿入される部分において、光学モジュール３が、安定した磁場を生成するための磁石１０、及びＯＡＭフォトニックビームにより生成される磁気共鳴信号を取得するためのＲＦ送信／受信アンテナ１１に取り付けられる。磁気共鳴分光計１２は、ＲＦ送信受信アンテナの出力に結合される。磁気共鳴分光計１２は、デジタル信号獲得システム（ＤＡＳ）及び磁気共鳴分光計１２を組み込む。ＤＡＳは、ＲＦコイルにより取得される信号を受信し、それらをデジタル信号に変換する。この信号は、磁気共鳴分光計１２へ入力され、この分光計は、入力されたデジタル信号から磁気共鳴スペクトルデータを得る。磁気共鳴スペクトルデータに基づき、磁気共鳴スペクトルが表示されることができる。ＲＦコイルにより取得される信号が、光学モジュールにより生成されるＯＡＭフォトニックビームにより生成される過分極化された組織から生じるので、磁気共鳴スペクトルは、過分極化された組織における複合物を表す。こうして、介入器具に（部分的に）組み込まれる磁気共鳴分光計１２は、介入器具の遠位端部で組織の局所磁気共鳴スペクトルを生成することが可能である。従って、本発明は、最小の侵襲的態様において患者の内部生体構造から磁気共鳴スペクトルを取得することを実現する。ここに示した例では、遠位端部は、患者の生体構造を通り容易にナビゲートすることができる制御可能な曲げ断面として形成される。
【００１６】
光源が、介入器具の近位端部に提供され、光学繊維は、光源から光学モジュール３まで光を誘導するために提供される。
【００１７】
図２は、本発明の磁気共鳴アセンブリの光学モジュールの詳細の概略的な表現を示す。図２を参照すると、光にＯＡＭを与える光学要素の例示的な構成が示される。必ずしも可視光だけではなく、任意の電磁放射線にＯＡＭが与えられることができる点を理解されたい。上記の実施形態は、可視光を用いる。これは、関心分子と相互作用し、生きている組織に対する損傷効果を持たない。しかしながら、可視スペクトルの上下の光／放射線も想定される。白色光源２２は、ビームエキスパンダ２４に送信される可視白色光を生成する。別の実施形態において、慎重に選択される場合、光源の周波数及びコヒーレンスが、信号を操作するために用いられることができる。しかし、斯かる精度は重要でない。ビームエキスパンダは、放出された光を狭いビームへと平行化する入口コリメータ２５１と、凹又は分散レンズ２５２と、再フォーカスレンズ２５３と、最少の分散周波数の光が放出される出口コリメータ２５４とを含む。ある実施形態では、出口コリメータ２５４は、１ｍｍのビームへとビームを狭くする。
【００１８】
ビームエキスパンダ２４後、光ビームは、線形偏光子２６により、円形に分極される。線形偏光子の後には４分の１波長板２８が続く。線形偏光子２６は、偏光されていない光を取り、これに単一の線形分極を与える。４分の１波長板２８は、線形に分極された光の位相を１／４波長分シフトし、これを円形に分極する。円形に分極された光を用いることは重要でない。しかし、それは電子を分極する追加的な利点を持つ。
【００１９】
次に、円形に分極された光は、位相ホログラム３０を通過する。位相ホログラム３０は、入射するビームに対してＯＡＭ及びスピンを与える。ＯＡＭの値「ｌ」は、位相ホログラム３０に依存するパラメータである。ある実施形態では、ＯＡＭ値ｌ＝４０が、入射する光に対して与えられる。しかし、ｌのより高い値が理論的に可能である。位相ホログラム３０は、コンピュータ生成された要素であり、例えば１μｍのセル・ギャップを持つ１２８０ｘ７２０ピクセル、２０ｘ２０μｍ２の液晶オンシリコン（ＬＣｏＳ）パネルといった空間光変調器において、物理的に実現される。代替的に、位相ホログラム３０が、例えば円筒状レンズ又は波長板の組合せといった他の光学要素において実現されることができる。空間光変調器は、ＬＣｏＳパネルに対する簡単な命令を用いて、スキャンの間でさえ変化可能であるという追加的な利点を持つ。
【００２０】
ホログラフィプレート３０を通過する光の全てが、ＯＡＭ及びスピンを与えられるというわけではない。一般に、同じ位相を持つ電磁気波が開口部を通過するとき、それは、回析され、開口部からいくらか離れた所で同心円のパターンへと投影される（エアリーパターン）。中央における明るいスポット（エアリーディスク）は、０次の回折を表す。このケースでは、ＯＡＭのない光である。明るいスポットに隣接する円は、ＯＡＭを搬送する異なるハーモニックの回折されたビームを表す。この分布が生じるのは、分子とのＯＡＭ相互作用の確率が光ビームの中央から遠いポイントで、又は光ビームの中央でゼロに減少するからである。相互作用に関する最大のチャンスは、最大磁場分布に対応する半径上で、即ち、エアリーディスクに近い円に対して発生する。従って、ＯＡＭ相互作用の最大確率は、エアリーディスク半径にできるだけ近い半径を持つ光ビームで得られる。
【００２１】
図２を参照すると、空間フィルタ３６は、ＯＡＭ及びスピンを持つ光だけを選択的に通過させるため、ホログラフィプレートの後に配置される。斯かるフィルタの例は、図５に示される。０次スポット３２は常に、予測可能なスポットにおいて現れ、及び従ってブロックされることができる。図示されるように、フィルタ３６は、ＯＡＭを持つ光が通過することを可能にする。フィルタ３６は、明るいスポット３２の下及び右に発生する円もブロックする点に留意されたい。システムのＯＡＭが節約されるので、この光は、フィルタ３６が通過を許可する光のＯＡＭに等しい及び反対のＯＡＭを持つ。全ての光を通過させることは逆効果である。なぜなら、ターゲット分子に転送される正味のＯＡＭはゼロだからである。従って、フィルタ３６は、１つの極性のＯＡＭを持つ光だけが通過することを可能にする。
【００２２】
図２を引き続き参照すると、ＯＡＭを搬送する回折されたビームが、凹鏡３８を用いて集められ、高速顕微鏡対物レンズ４０を用いて関心領域に焦束される。コヒーレントな光が用いられる場合、鏡３８は必要ではない。エアリーディスクのサイズにできるだけ近いビームウエストの条件を満たすため、（高いエフ数を持つ）より高速レンズが望ましい。別の実施形態において、レンズ４０は、代替的な光ガイド又はファイバオプティックスで置換又は補充されることができる。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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