(57)【要約】患者の病理学的病変を客観的に特徴付けるための方法および組成物が提供される。本方法は、患者にコントラスト強調剤を導入することと、画像を取得するために、患者に磁気共鳴撮像およびコンピュータ断層撮影のうちの少なくとも１つを受けさせることと、少なくとも１つの３Ｄ自己相関スペクトルを取得するために、３Ｄ自己相関関数を画像の対象となるサブドメインに適用することと、を含む。本方法はさらに、少なくとも１つの３Ｄ自己相関スペクトルを、病理学的病変に特徴的である既存の３Ｄ自己相関スペクトルと比較することを含み得る。一実施例において、本方法および組成物は、アルツハイマー病のアミロイド斑沈着特性を識別し、客観的に特徴付けるために有用であり得る。【選択図】  図１
2015505483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の病理学的病変を特徴付けるための方法であって、
前記患者にコントラスト強調剤を導入することと、
画像を取得するために、前記患者にＭＲＩおよびＣＴのうちの少なくとも１つを受けさせることと、
少なくとも１つの３Ｄ自己相関スペクトルを取得するために、３Ｄ自己相関関数を前記画像の対象となるサブドメインに適用することと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの３Ｄ自己相関スペクトルを、前記病理学的病変に特徴的である既存の３Ｄ自己相関スペクトルと比較することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記受けさせることは、前記患者にＭＲＩを受けさせることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記コントラスト強調剤は、
リポソームであって、
リン脂質と、
ポリマーによって誘導体化されるリン脂質と、
コレステロールと、を含む、リポソームを含み、
前記リポソームは、ガドリニウム化合物のカプセル化およびキレート化のうちの少なくとも１つを行う、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記コントラスト強調剤は、
リポソームであって、
ＤＰＰＣと、
Ｇｄ−ＤＴＰＡ−ＢＳＡと、
コレステロールと、
ｍＰＥＧ２０００−ＤＳＰＥと、を含む、リポソームを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記コントラスト強調剤は、ジフェニルシクロヘキシルホスフェート基を有するＧｄＤＴＰＡキレート誘導体を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記受けさせることは、前記患者にＣＴを受けさせることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記コントラスト強調剤は、
リポソームであって、
リン脂質と、
ポリマーによって誘導体化されるリン脂質と、
コレステロールと、を含む、リポソームを含み、
前記リポソームは、非放射性ヨウ素化コントラスト強調剤をカプセル化する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記コントラスト強調剤は、
リポソームであって、
ＤＰＰＣと、
ｍＰＥＧ２０００−ＤＳＰＥと、
コレステロールと、を含む、リポソームを含み、
前記リポソームは、イオヘキソールおよびイオジキサノールのうちの少なくとも１つをカプセル化する、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
患者の脳のアミロイド斑沈着を検出するための方法であって、
前記患者にナノ粒子コントラスト強調剤を導入することと、
画像を取得するために、前記患者にＭＲＩおよびＣＴのうちの少なくとも１つを受けさせることと、
少なくとも１つの３Ｄ自己相関スペクトルを取得するために、３Ｄ自己相関関数を前記画像の対象となるサブドメインに適用することと、
を含む、方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの３Ｄ自己相関スペクトルを、脳のアミロイド斑沈着に特徴的である既存の３Ｄ自己相関スペクトルと比較することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記受けさせることは、前記患者にＭＲＩを受けさせることを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記ナノ粒子コントラスト強調剤は、
リポソームであって、
リン脂質と、
ポリマーによって誘導体化されるリン脂質と、
コレステロールと、を含む、リポソームを含み、
前記リポソームは、ガドリニウム化合物のカプセル化およびキレート化のうちの少なくとも１つを行う、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ナノ粒子コントラスト強調剤は
リポソームであって、
ＤＰＰＣと、
Ｇｄ−ＤＴＰＡ−ＢＳＡと、
コレステロールと、
ｍＰＥＧ２０００−ＤＳＰＥと、を含む、リポソームを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記ナノ粒子コントラスト強調剤は、ジフェニルシクロヘキシルホスフェート基を有するＧｄＤＴＰＡキレート誘導体を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記受けさせることは、前記患者にＣＴを受けさせることを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
前記ナノ粒子コントラスト強調剤は、
リポソームであって
リン脂質と、
ポリマーによって誘導体化されるリン脂質と、
コレステロールと、を含む、リポソームを含み、
前記リポソームは、非放射性ヨウ素化コントラスト強調剤をカプセル化する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記ナノ粒子コントラスト強調剤は、
リポソームであって、
ＤＰＰＣと、
ｍＰＥＧ２０００−ＤＳＰＥと、
コレステロールと、を含む、リポソームを含み、
前記リポソームは、イオヘキソールおよびイオジキサノールのうちの少なくとも１つをカプセル化する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
患者のアルツハイマー病を診断するための方法であって、
前記患者にナノ粒子コントラスト強調剤を導入することであって、
リポソームであって、
ＤＰＰＣと、
Ｇｄ−ＤＴＰＡ−ＢＳＡと、
コレステロールと、
ｍＰＥＧ２０００−ＤＳＰＥと、を含む、リポソームを含む、ナノ粒子コントラスト強調剤を導入することと、
画像を取得するために、前記患者にＭＲＩを受けさせることと、
少なくとも１つの３Ｄ自己相関スペクトルを取得するために、３Ｄ自己相関関数を前記画像の対象となるサブドメインに適用することと、
を含む、方法。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの３Ｄ自己相関スペクトルを、アルツハイマー病に特徴的である既存の３Ｄ自己相関スペクトルと比較することをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記ＤＰＰＣ、前記Ｇｄ−ＤＴＰＡ−ＢＳＡ、前記コレステロール、および前記ｍＰＥＧ２０００−ＤＳＰＥのモル比は、約３０：２５：４０：５である、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記リポソームは、約１５０ｎｍ未満の平均直径を有する、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１２年１月２０日に出願された米国仮特許出願第６１／５８９，１６５号からの優先権を主張し、該米国仮特許出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
医学画像は、多数の疾患のスクリーニング、診断、および治療において日常的に獲得される。例えば、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）、Ｘ線、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、超音波撮像、および核医学を含む、様々な撮像技術が存在する。具体的には、ＭＲＩ、Ｘ線、およびＣＴは、病理学的病変等の解剖学的構造の画像を生成する。
【０００３】
現在の撮像技術の１つの制限は、人間の解釈を必要とすることなく撮像された（病理学的病変の事例における）構造を客観的に特徴付けるための方法が殆ど存在しないことである。客観的画像分析について試みられた１つの方法は、２次元（２Ｄ）自己相関関数である。しかしながら、様々な理由から、２Ｄ自己相関関数は、３次元（３Ｄ）画像という状況では、事実上無意味である。
【０００４】
画像を客観的に特徴付ける形態計測指標−ある医学画像の形態学的尺度−を使用するためのシステムおよび方法が必要である。したがって、本明細書では、医学画像を客観的に特徴付けるために、３Ｄ自己相関関数を使用するためのシステムおよび方法が提供される。
【発明の概要】
【０００５】
一実施形態において、患者の病理学的病変を特徴付けるための方法が提供され、該方法は、患者にコントラスト強調剤を導入することと、画像を取得するために、患者にＭＲＩおよびＣＴのうちの少なくとも１つを受けさせることと、少なくとも１つの３Ｄ自己相関スペクトルを取得するために、３Ｄ自己相関関数を画像の対象となるサブドメインに適用することと、を含む。本方法はさらに、少なくとも１つの３Ｄ自己相関スペクトルを、病理学的病変に特徴的である既存の３Ｄ自己相関スペクトルと比較することを含み得る。
【０００６】
別の実施形態において、患者の脳のアミロイド斑沈着を検出するための方法が提供され、患者にナノ粒子コントラスト強調剤を導入することと、画像を取得するために、患者にＭＲＩおよびＣＴのうちの少なくとも１つを受けさせることと、少なくとも１つの３Ｄ自己相関スペクトルを取得するために、３Ｄ自己相関関数を画像の対象となるサブドメインに適用することと、を含む。本方法はさらに、少なくとも１つの３Ｄ自己相関スペクトルを、脳のアミロイド斑沈着に特徴的である既存の３Ｄ自己相関スペクトルと比較することを含み得る。
【０００７】
別の実施形態において、患者のアルツハイマー病を診断するための方法が提供され、該方法は、患者にナノ粒子コントラスト強調剤を導入することであって、リポソームであって、１，２−ジパルミトイル−ｓｎ−グリセロ−３−ホスホコリン（ＤＰＰＣ）と、Ｇｄ−ＤＴＰＡビス（ステアリルアミド）（Ｇｄ−ＤＴＰＡ−ＢＳＡ）と、コレステロールと、１，２−ジステアロイル−ｓｎ−グリセロ−３−ホスホエタノールアミン−Ｎ−［メトキシ（−ポリ（エチレングリコール））−２０００］（ｍＰＥＧ２０００−ＤＳＰＥ）と、を含む、リポソームを含む、ナノ粒子コントラスト強調剤を導入することと、画像を取得するために、患者にＭＲＩを受けさせることと、少なくとも１つの３Ｄ自己相関スペクトルを取得するために、３Ｄ自己相関関数を画像の対象となるサブドメインに適用することと、を含む。本方法はさらに、少なくとも１つの３Ｄ自己相関スペクトルを、アルツハイマー病に特徴的である既存の３Ｄ自己相関スペクトルと比較することを含み得る。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
添付図面において、下で提供される詳細な説明とともに、特許請求される本発明の例示的な実施形態を説明する実験データが与えられる。
【０００９】
【図１】Ｃ５７ＢＬ／６マウスにおける脳の磁気共鳴血管造影を示す図である。
【図２】図１の脳の磁気共鳴血管造影で示される脳血管系のサブドメインの２次現像を示す図である。
【図３ａ】図２のサブドメインのマルチフラクタル性および空隙性分析の結果を示す図であり、サブドメインは、アミロイド斑をシミュレーションする合成の「穴」を導入するために、デジタル的に操作されている。
【図３ｂ】図２のサブドメインの２Ｄ自己相関分析の結果を示す図であり、サブドメインは、アミロイド斑をシミュレーションする合成の「穴」を導入するために、デジタル的に操作されている。
【図４】アミロイド陽性のマウス（Ａ〜Ｃ）およびアミロイド陰性のマウス（Ｄ〜Ｆ）の縦緩和時間（Ｔ１）血管系マップの３Ｄ自己相関関数を示す図である。
【図５】頭蓋血管系画像の３Ｄ自己相関分析を示す図であり、画像は、アミロイド斑をシミュレーションする合成の「穴」を導入するために、ランダムにデジタル的に操作されている。
【図６】頭蓋血管系画像の３Ｄ自己相関分析を示す図であり、画像は、組織の中の血管系構造に沿ってアミロイド斑をシミュレーションする合成の「穴」を導入するために、デジタル的に操作されている。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
患者の病理学的病変（複数可）を客観的に特徴付けるための方法および組成物が提供される。一実施形態において、本方法は、患者にコントラスト強調剤を導入することと、画像を取得するために、患者にＭＲＩおよびＣＴのうちの少なくとも１つを受けさせることと、少なくとも１つの３Ｄ自己相関スペクトルを取得するために、３Ｄ自己相関関数を画像の対象となるサブドメインに適用することと、を含む。本方法はさらに、少なくとも１つの３Ｄ自己相関スペクトルを、病理学的病変（複数可）に特徴的である既存の３Ｄ自己相関スペクトルと比較することを含み得る。
【００１１】
より高次の自己相関は、次式のように定義される。
【数１】
2015505483.tif 000003
【００１２】
この量は、ある距離τ離れた場所でのその値に関する、ドメインの中の任意の場所での関数Ｓの値の直接的な尺度である。時間を分析する方法としてのその原点からの空間変位τはまた、「遅延」座標とも呼ばれる。しかしながら、この形式的に完全な表現は、数値的に非常に強力であり、関数評価毎の演算の数は、η２としてスケーリングし、ここで、ηは、使用される遅延間隔の数である。したがって、１Ｄのデータは、計算することが比較的容易であるが、２Ｄのデータはη４としてスケーリングし、また、３Ｄのデータはη６としてスケーリングするので、面倒な計算が要求される。より高次の自己相関関数には、ウィーナー−ヒンチンの定理が必要になり、該定理は、自己相関が元々の関数の電力スペクトルのフーリエ変換に等しいことを示す。高速フーリエ変換アルゴリズムを使用すると、計算負荷は、２ηｌｏｇηとしてスケーリングし、これは、はるかに実用的な状態である。
【００１３】
自己相関関数の物理的解釈は、容易である。基本的に、ドメインの中の任意の出発点からある距離での、関数の挙動を測定する。したがって、ゼロ遅延座標では、任意の点での関数がそれ自体に等しいので、自己相関は、常に１である。純粋にランダムな関数は、｛Ａ：Ａτ＝０＝１；Ａτ≠０＝０｝を示す。関数における固有の減衰および周期性は、自己相関において増幅され、｛０，１｝の範囲に自動的にスケーリングする。
【００１４】
本方法の１つの例示的な実施形態では、患者の脳のアミロイド斑沈着が検出され得る。したがって、患者にナノ粒子コントラスト強調剤が導入され、画像を取得するために、患者は、ＭＲＩおよびＣＴのうちの少なくとも１つを受ける。
【００１５】
選択すべき撮像技術がＭＲＩである場合、コントラスト強調剤は、長い循環特性を有するガドリニウム錯体等の、ＭＲに有効なナノ粒子コントラスト強調剤を含み得、該ガドリニウム錯体は、例えば、Ｇｈａｇｈａｄａ，Ｋ．Ｂ．ｅｔ  ａｌ．，「Ｎｅｗ  ｄｕａｌ  ｍｏｄｅ  ｇａｄｏｌｉｎｉｕｍ  ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ  ｃｏｎｔｒａｓｔ  ａｇｅｎｔ  ｆｏｒ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  ｉｍａｇｉｎｇ．」ＰｌｏＳ  Ｏｎｅ，４（１０），ｅ７６２８．Ｄｏｉ：１０．１３７１／ｊｏｕｒｎａｌ．ｐｏｎｅ．０００７６２８で説明される、二重ガドリニウムリポソーム剤等であり、該文献は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。一実施形態において、二重ガドリニウムリポソーム剤は、平均直径が約２００ｎｍ未満である。一実施形態において、二重ガドリニウムリポソーム剤は、平均直径が約１７５ｎｍ未満である。一実施形態において、二重ガドリニウムリポソーム剤は、平均直径が約１５０ｎｍ未満である。一実施形態において、二重ガドリニウムリポソーム剤は、平均直径が約１００ｎｍである。別の好適なＭＲに有効な剤としては、（Ｎ．Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ，Ｕ．Ｓ．Ａ．にあるＬａｎｔｈｅｕｓ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ，Ｉｎｃ．によって製造される）Ａｂｌａｖａｒ（登録商標）（ガドホスベセット三ナトリウム）、すなわち、ジフェニルシクロヘキシルホスフェート基を有する、安定ドリニウムジエチレントリアミンペンタ酢酸（ＧｄＤＴＰＡ）キレート誘導体が挙げられ得る。別の好適なＭＲに有効な剤としては、リポソームを含む剤が挙げられ得、該リポソームは、リン脂質（例えば、ＤＰＰＣ）と、ポリマーによって誘導体化されるリン脂質（例えば、ｍＰＥＧ２０００−ＤＳＰＥ等のＰＥＧ化リン脂質）と、コレステロールと、を含み、該リポソームは、種々の形態でガドリニウムをカプセル化するか、キレート化するか、またはカプセル化およびキレート化する。
【００１６】
選択すべき撮像技術がＣＴである場合、コントラスト強調剤は、例えば、非放射性コントラスト強調剤、例えばイオヘキソールまたはイオジキサノール等のヨウ素化非放射性コントラスト強調剤をカプセル化するリポソームを含む、リポソーム剤等の、ＣＴに有効なナノ粒子コントラスト強調剤を含み得る。例えば、ナノ粒子コントラスト強調剤は、リポソームであって、リン脂質（例えば、ＤＰＰＣ）と、ポリマーによって誘導体化されるリン脂質（例えば、ｍＰＥＧ２０００−ＤＳＰＥ等のＰＥＧ化リン脂質）と、コレステロールと、を含む、リポソームを含み、該リポソームは、非放射性ヨウ素化コントラスト強調剤（例えば、イオヘキソールまたはイオジキサノール）をカプセル化する。一実施形態において、ナノ粒子コントラスト強調剤は、平均直径が約２００ｎｍ未満である。一実施形態において、ナノ粒子コントラスト強調剤は、平均直径が約１７５ｎｍ未満である。一実施形態において、ナノ粒子コントラスト強調剤は、平均直径が約１５０ｎｍ未満である。一実施形態において、ナノ粒子コントラスト強調剤は、平均直径が約１００ｎｍである。
【００１７】
画像が取得されると、少なくとも１つの３Ｄ自己相関スペクトルを取得するために、３Ｄ自己相関関数が、画像の対象となるサブドメインに適用され得る。換言すれば、一実施形態において、３Ｄ自己相関関数は、局所的な感覚で、慎重に選択されたサブドメインに適用され得、計算は、画像全体にわたって自己相関関数を算出するのではなく、そのように限定される。
【００１８】
本方法はさらに、少なくとも１つの３Ｄ自己相関スペクトルを、脳のアミロイド斑沈着に特徴的である既存の３Ｄ自己相関スペクトルと比較することを含み得る。
【００１９】
アミロイド斑沈着は、アルツハイマー病の主要な神経病理学的特質であり、臨床症状が識別できるようになるかなり前に現れる。したがって、一実施形態において、本方法は、生きている患者のアルツハイマー病を診断するために有用であり得る。
【００２０】
一実施形態では、ナノ粒子コントラスト強調剤が患者の正常な画像およびスペクトルのベースラインスペクトルを確立するために、その後のＭＲＩ／ＣＴおよび３Ｄ自己相関とともに患者に投与されてもよい。一実施形態において、患者は、ベースラインスペクトルが確立されるときには健康である。したがって、以降の投与は、次いで、例えば、疾病状態を示すベースラインスペクトルからの逸脱を判定するために使用され得る。別の実施形態において、患者は、患者のスペクトルを変更することが既知かかまたは疑われる病気を有すると診断されているかもしれない。その場合、以降の投与は、例えば、疾患の進行を測定する、または治療の効果を判定するために使用され得る。さらに別の実施形態において、ベースラインスペクトルは、研究中の患者以外の健康なまたは病気にかかった患者のサンプリングを反映し得る。したがって、患者への投与は、例えば、疾病状態があること、または疾病状態がないことを示すベースラインスペクトルまたはスペクトルからの逸脱、またはそれとの類似点を判定するために使用され得る。
実施例
【００２１】
ある実施形態を、実施例の形態で、下で説明する。本発明のあらゆる可能なアプリケーションを描写することは、不可能である。したがって、実施形態は、かなり詳細に説明されているが、添付の特許請求の範囲の範囲をそのような詳細に、または任意の特定の実施形態に制限すること、またはいかなる形であれ限定することを意図しない。
実施例１−二重Ｇｄリポソームの調製
【００２２】
３０：２５：４０：５のモル比でＤＰＰＣ、Ｇｄ−ＤＴＰＡ−ＢＳＡ、コレステロール、およびｍＰＥＧ２０００−ＤＳＰＥを含む脂質混合物を、クロロホルム：メタノール（１：１ｖ／ｖ）混合物中に溶解した。溶媒混合物を真空下で蒸発乾固し、そして、脂質含有物をガドベン酸ジメグルミン（Ｍｕｌｔｉｈａｎｃｅ（登録商標）、Ｇｄ−ＢＯＰＴＡ、５００ｍＭのＧｄ）の溶液で水和し、４０ｍＭの脂質濃度を達成した。溶液は、６０℃で９０分間攪拌し、次いでその後に、４００ｎｍのＮｕｃｌｅｐｏｒｅ膜を５回通過させ、２００ｎｍのＮｕｃｌｅｐｏｒｅ膜を７回通過させ、そして、１００ｎｍのＮｕｃｌｅｐｏｒｅ膜を１０回通過させて押し出した。結果として生じた溶液は、５００ｋＤａの分画分子量のＭｉｃｒｏＫｒｏｓ（登録商標）モジュール（Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ、ＣＡ）を使用して限外濾過（ｄｉａｆｉｌｔｅｒ）し、カプセル化およびキレート化されていないＧｄキレート分子を除去した。リポソームのサイズ分析は、直径が約１００ｎｍの粒子を示した。種々の調合物に関する低い多分散性指数は、狭いサイズ分布を示した。９５％を超えるリポソームが、直径１５０ｎｍ未満であった。
実施例２−マウスの脳血管系のＭＲＩ
【００２３】
実施例１の二重Ｇｄリポソームを使用し、２００ｍｇ  ｌｉｐｉｄ／ｋｇの用量で、静脈内に注射し、Ｃ５７ＢＬ／６マウスにおける脳の血管造影図を獲得した。撮像は、５１２３の画像マトリクスを使用したＦＳＰＧＲ（Ｆａｓｔ  Ｓｐｏｉｌｔ  Ｇｒａｄｉｅｎｔ）を使用し、次のパラメータ、繰り返し時間（ＴＲ）＝２０．０ｍｓ、エコー時間（ＴＥ）＝３ｍｓ、フリップ角度（ＦＡ）＝３０°、視界（ＦＯＶ）＝３０ｍｍ×３０ｍｍ×３０ｍｍで行い、画像は、６０μの異方性ボクセルサイズで生成した。図１は、マウスの頭蓋血管系のＭＲＩ画像を示す。図１では、ウィリス動脈輪および頸動脈を過ぎて約４次の分岐生成までの微小血管を含む、頭蓋血管系の全体を明確に見ることができる。
実施例３−形態学的分析
【００２４】
３つの形態計測技術（マルチフラクタル性、空隙性、および２Ｄ自己相関）の感度を試験するために、ＭＡＴＬＡＢにおいて、それぞれについてアルゴリズムを実施した。図１からのマウスの脳血管系の２Ｄ区画を使用し、図２に示す。血管信号を示すために、リポソームコントラストによるＴ１加重画像をウィンドウ化したが、いかなる軟部組織コントラストも示さなかった。この区画は、中心線に対して右吻側に配置され、視床および海馬の一部分の中の血管系を含めた。血管異形の存在に対する形態計測尺度の感度を試験するために、断面画像をデジタル的に操作して、閾値未満の「穴」を導入した。そのような穴は、アミロイド斑沈着が血管を歪ませるときに生じる。そのような３つの事例を作成し、その１つでは、約１ｍｍ×０．５ｍｍの単一の大きい「穴」を区画の中に作成し、第２の事例では、約１００μ×２００μの単一の小さい穴を作成し、第３の事例では、複数の小さい穴を作成した。穴は、球体の塊をランダムに生成するアルゴリズムを使用して作成し、その直径は、アミロイド斑をシミュレーションするために、拡散律速凝集体に類似する、ほぼ平均に正規分布させた。凝集体を血管画像のボクセル構造上に重ね合わせるときに、凝集体は、全体的および部分的なボクセル閉塞をもたらし、ボクセル強度は、ベースラインまで全体的または断片的に低減される。
【００２５】
結果は、図３ａおよび図３ｂにおいて、事例Ａ（正常）、Ｂ（大きい穴）、Ｃ（小さい穴）、およびＤ（複数の小さい穴）で示される。それぞれの事例において、３つの形態計測分析、すなわち、マルチフラクタルスペクトル、空隙性、および２Ｄ自己相関を行った。画像は、逆Ｕ字状のスペクトルの特徴から明らかなように、マルチフラクタル挙動を明確に示す。領域の約２％を占める１つの大きい穴を導入することで、マルチフラクタルスペクトルの劇的な変化を生じさせるが、そのような大きい変化を実際のアミロイド沈着において期待することは非現実的である。領域分画がより小さいときに、マルチフラクタルスペクトルは、感度が低い。空隙性は、感度があまり高くないままであり、最も大きい穴の設定についてだけ差異を示す。２Ｄ自己相関スペクトルも同様に、極僅かな変化しか示さない。
実施例４−容積に基づく形態計測
【００２６】
７匹の異なるマウスからの脳血管画像を選択した。そのうち３匹のマウスは、生後１４〜２１ヵ月の範囲で、顕著な認識障害および認知症の徴候を示す、ＡＰＰ／ＰＳＥＮ１マウスであった。そのうち２匹のマウスは、同じ一般的な年齢範囲の非トランスジェニック同胞種であった。そのうち２匹のマウスは、生後約１０ヵ月の正常なＣ５７ＢＬ／６マウスであった。実施例１の血液プール造影剤を使用して、これらのマウスのそれぞれのＭＲ脳血管造影図を獲得した。獲得シーケンスは、実施例２で説明されるものであった。
【００２７】
図２で示される皮質および海馬を代表する容積を選択し、３Ｄ自己相関研究を行った。容積は、Ｃ：５２Λ３ボクセルであった。容積Ｃは、容積Ｂのサブセットである。容積Ｃ内の血管マップの３Ｄ自己相関関数は、図４で示される（図４は、Ｔ１血管マップの３Ｄ自己相関関数を示す）。上列の３つの画像（Ａ、Ｂ、Ｃ）は、アミロイド陽性トランスジェニックマウスに対応し、一方で、下列は、２つの年齢を適合させたアミロイド陰性のマウス（非トランスジェニック同胞種、ＤおよびＥ）および対照の生後１２ヶ月のＣ５７ＢＬ／６（Ｆ）に対応する。
【００２８】
アミロイド陽性マウスの特性構造は明確であり、自己相関関数における際立った亀裂を伴い、Ｃ２回転対称性を伴う。対照的に、正常なおよび陰性の対照マウスは、均一の特性構造を呈し、同じくＣ２対称性を呈する。したがって、２つの構造分類を区別することは容易であり、さらに、血管構造自体は、視覚的に目立たない。
【００２９】
相関関数は、ドメインの中の任意の２つの点の相関関係の程度を示すものであり、間隔は、相関関数の因数に等しい。したがって、完全相関（常に、ゼロ変位で取得される）は、１であり、一方で、無相関イベントは、ゼロの相関を呈する。故に、図４の画像のそれぞれの原点は白色であり、これは、ゼロ変位で、相関が１であることを示す。他の場所のグレイスケールは、相関の低減を示し、黒色は、いかなる相関も示さない。したがって、下列（Ｄ、Ｅ、Ｆ）の正常なマウスでは、原点から全ての方向において相関の穏やかな低下がある。それは、血管系（相関関数によってサンプリングしたドメイン）の中の任意の点において、正常な血管マップで予想されるように、それを取り囲む点との有限相関があることを意味する。
【００３０】
アミロイド陽性マウスの相関関数における特徴的な亀裂は、亀裂のその狭い領域における相関関数の急激な低下に対応する。亀裂は回転対称（Ｃ２）であり、それは、血管ドメインの中に異方性点対称（Ｄ２ｎ）があることを示唆する。いかなるそのような低下もない亀裂に平行な特定の方向は、相関が維持される血管ドメインの中に一定の方向があることを示唆する。
【００３１】
同じく正常なマウスＦは、若干異なる挙動を示し、相関の小さい局所的な低下を伴う。局所的な低下は、相関における極めて特異的な方向性損失を示唆するが、アミロイド陽性の事例の急激な亀裂構造と明確に区別することができる。
実施例５−血管亀裂のシミュレーション
【００３２】
血管ドメインの中の相関関数に関する亀裂構造の意味を判定するために、亀裂をシミュレーションし、正常な血管マップから開始した（実施例３で説明される手順に類似する）。異方性点対称性（Ｄ２ｎ）は、斑状の高密度な物体がオーバーレイされた血管と一致する。したがって、血管の軸方向では、強度のいかなる低下もなく、一方で、他の角度では、基準中心に関して点対称である。他方では、斑が血管上にオーバーレイされない場合、この対称性は損なわれる。
【００３３】
２つの事例をシミュレーションした。第１の事例では、合成血小板を容積の中にランダムに分散させ、重なりが生じた血管を遮断した。第２の事例では、合成血小板を血管に沿って選好的に分散させた。どちらの事例においても、斑は、ＭＲ画像において強度の損失を呈し、正常な組織に類似するように見えると仮定した。
【００３４】
図５は、選択された組織ドメインの他の正常な血管系上にオーバーレイされた、そのような「シミュレーションした」斑の実施例を示す。３つの事例が示され、平均「斑」サイズは、半径が１００μ〜３００μの間で変動し、組織ドメインの総容積の約５％を占める。選択される基礎事例は、正常な生後１７ヵ月のマウス（非トランスジェニックの）の血管マップである。自己相関関数のＺ方向（ＸＹ平面）およびＺ断面（ＸＹ平面）における血管画像の投影が示される。自己相関関数は、相関損失の回転対称の小結節を出現させるが、アミロイド陽性マウスの相関関数とはいかなる特質も共有しない。
【００３５】
他方で、図６は、血管系構造に沿って選好的に分散させた合成血小板の事例を示す。基礎事例は、正常な生後１７ヵ月のマウス（非トランスジェニックの）の血管マップである。斑は、画像強度の増加によって示される（ΔΙの倍数単位、不変の画像強度分布の９９％の幅）。図６はまた、シミュレーションした斑の３Ｄレンダリング、Ｚ方向（ＸＹ平面）における血管マップの投写、および各事例についての自己相関関数のＺ断面も示す。相関マップは、アミロイド陽性の事例に特徴的である、回転対称の亀裂構造を明確に出現させる。
【００３６】
したがって、次のように結論される。（１）正常なマウスの脳血管系は、一様な自己相関関数か、または一部の事例において、血管信号の中のノイズによる、局所的な低下を伴う相関関数の中の島構造のいずれかを示す。（２）アミロイドマウスの血管系は、自己相関関数の中に、全ての他の形態と明確に区別することができる、特徴的な亀裂構造を示す。
【００３７】
本明細書または請求項において用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」または「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」が使用される限りでは、請求項において過渡的な用語として用いられると解釈される用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」に類似する様式で包括的であることを意図する。さらに、用語「または（ｏｒ）」（例えば、ＡまたはＢ（Ａ  ｏｒ  Ｂ））が用いられる限りでは、「ＡまたはＢあるいは両方（Ａ  ｏｒ  Ｂ  ｏｒ  ｂｏｔｈ）」を意味することを意図する。「ＡまたはＢだけで、両方ではない（ｏｎｌｙ  Ａ  ｏｒ  Ｂ  ｂｕｔ  ｎｏｔ  ｂｏｔｈ）」を意図するときには、用語「ＡまたはＢだけだが、両方ではない（ｏｎｌｙ  Ａ  ｏｒ  Ｂ  ｂｕｔ  ｎｏｔ  ｂｏｔｈ）」が用いられる。したがって、本明細書での用語「または（ｏｒ）」の使用は、包含的であり、排他的な使用ではない。Ｂｒｙａｎ  Ａ．Ｇａｒｎｅｒ、Ａ  Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ  ｏｆ  Ｍｏｄｅｒｎ  Ｌｅｇａｌ  Ｕｓａｇｅ  ６２４（２ｄ．Ｅｄ．１９９５）を参照されたい。また、本明細書または請求項において用語「中に」または「中で」（ｉｎまたはｉｎｔｏ）」が使用される限りでは、付加的に「上に」または「上で」（ｏｎまたはｏｎｔｏ）」を意味することを意図する。最後に、数と併せて用語「約」が使用される場合、それは、その数の±１０％を含むことを意図する。例えば、「約１０」は、９〜１１を意味し得る。
【００３８】
上で述べたように、本出願は、実施形態の説明によって例示されているが、また実施形態は、かなり詳細に説明されているが、添付の特許請求の範囲の範囲をそのような詳細に制限すること、またはいかなる形であれ限定することを意図しない。当業者には、さらなる利点および修正物が容易に明らかになるであろう。したがって、本開示は、そのより広い態様において、示される具体的な詳細および実例となる実施例に限定されない。全般的な発明の概念の趣旨または範囲から逸脱することなく、そのような詳細および実施例からの逸脱が起こり得る。
【図１】
2015505483.tif 000004
【図２】
2015505483.tif 000005
【図３ａ】
2015505483.tif 000006
【図３ｂ】
2015505483.tif 000007
【図４Ａ）】
2015505483.tif 000008
【図４Ｂ）】
2015505483.tif 000009
【図４Ｃ）】
2015505483.tif 000010
【図４Ｄ）】
2015505483.tif 000011
【図４Ｅ）】
2015505483.tif 000012
【図４Ｆ）】
2015505483.tif 000013
【図５】
2015505483.tif 000014
【図６】
2015505483.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成26年8月4日(2014.8.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の病理学的病変を特徴付けるための方法であって、
前記患者にコントラスト強調剤を導入することと、
画像を取得するために、前記患者にＭＲＩを受けさせることと、
少なくとも１つの３Ｄ自己相関スペクトルを取得するために、３Ｄ自己相関関数を前記画像の対象となるサブドメインに適用することと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの３Ｄ自己相関スペクトルを、前記病理学的病変に特徴的である既存の３Ｄ自己相関スペクトルと比較することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記コントラスト強調剤は、
リポソームであって、
リン脂質と、
ポリマーによって誘導体化されるリン脂質と、
コレステロールと、を含む、リポソームを含み、
前記リポソームは、ガドリニウム化合物のカプセル化およびキレート化のうちの少なくとも１つを行う、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記コントラスト強調剤は、
リポソームであって、
ＤＰＰＣと、
Ｇｄ−ＤＴＰＡ−ＢＳＡと、
コレステロールと、
ｍＰＥＧ２０００−ＤＳＰＥと、を含む、リポソームを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記コントラスト強調剤は、ジフェニルシクロヘキシルホスフェート基で誘導体化されたＧｄＤＴＰＡキレートを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
患者の脳のアミロイド斑沈着を検出するための方法であって、
前記患者にナノ粒子コントラスト強調剤を導入することと、
画像を取得するために、前記患者にＭＲＩを受けさせることと、
少なくとも１つの３Ｄ自己相関スペクトルを取得するために、３Ｄ自己相関関数を前記画像の対象となるサブドメインに適用することと、
を含む、方法。
【請求項７】
前記少なくとも１つの３Ｄ自己相関スペクトルを、脳のアミロイド斑沈着に特徴的である既存の３Ｄ自己相関スペクトルと比較することをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ナノ粒子コントラスト強調剤は、
リポソームであって、
リン脂質と、
ポリマーによって誘導体化されるリン脂質と、
コレステロールと、を含む、リポソームを含み、
前記リポソームは、ガドリニウム化合物のカプセル化およびキレート化のうちの少なくとも１つを行う、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記ナノ粒子コントラスト強調剤は
リポソームであって、
ＤＰＰＣと、
Ｇｄ−ＤＴＰＡ−ＢＳＡと、
コレステロールと、
ｍＰＥＧ２０００−ＤＳＰＥと、を含む、リポソームを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記ナノ粒子コントラスト強調剤は、ジフェニルシクロヘキシルホスフェート基を有するＧｄＤＴＰＡキレート誘導体を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
患者のアルツハイマー病を診断するための方法であって、
前記患者にナノ粒子コントラスト強調剤を導入することであって、
リポソームであって、
ＤＰＰＣと、
Ｇｄ−ＤＴＰＡ−ＢＳＡと、
コレステロールと、
ｍＰＥＧ２０００−ＤＳＰＥと、を含む、リポソームを含む、ナノ粒子コントラスト強調剤を導入することと、
画像を取得するために、前記患者にＭＲＩを受けさせることと、
少なくとも１つの３Ｄ自己相関スペクトルを取得するために、３Ｄ自己相関関数を前記画像の対象となるサブドメインに適用することと、
を含む、方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの３Ｄ自己相関スペクトルを、アルツハイマー病に特徴的である既存の３Ｄ自己相関スペクトルと比較することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ＤＰＰＣ、前記Ｇｄ−ＤＴＰＡ−ＢＳＡ、前記コレステロール、および前記ｍＰＥＧ２０００−ＤＳＰＥのモル比は、約３０：２５：４０：５である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記リポソームは、約１５０ｎｍ未満の平均直径を有する、請求項１１に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１２年１月２０日に出願された米国仮特許出願第６１／５８９，１６５号からの優先権を主張し、該米国仮特許出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
医学画像は、多数の疾患のスクリーニング、診断、および治療において日常的に獲得される。例えば、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）、Ｘ線、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、超音波撮像、および核医学を含む、様々な撮像技術が存在する。具体的には、ＭＲＩ、Ｘ線、およびＣＴは、病理学的病変等の解剖学的構造の画像を生成する。
【０００３】
現在の撮像技術の１つの制限は、人間の解釈を必要とすることなく撮像された（病理学的病変の事例における）構造を客観的に特徴付けるための方法が殆ど存在しないことである。客観的画像分析について試みられた１つの方法は、２次元（２Ｄ）自己相関関数である。しかしながら、様々な理由から、２Ｄ自己相関関数は、３次元（３Ｄ）画像という状況では、事実上無意味である。
【０００４】
画像を客観的に特徴付ける形態計測指標−ある医学画像の形態学的尺度−を使用するためのシステムおよび方法が必要である。したがって、本明細書では、医学画像を客観的に特徴付けるために、３Ｄ自己相関関数を使用するためのシステムおよび方法が提供される。
【発明の概要】
【０００５】
一実施形態において、患者の病理学的病変を特徴付けるための方法が提供され、該方法は、患者にコントラスト強調剤を導入することと、画像を取得するために、患者にＭＲＩを受けさせることと、少なくとも１つの３Ｄ自己相関スペクトルを取得するために、３Ｄ自己相関関数を画像の対象となるサブドメインに適用することと、を含む。本方法はさらに、少なくとも１つの３Ｄ自己相関スペクトルを、病理学的病変に特徴的である既存の３Ｄ自己相関スペクトルと比較することを含み得る。
【０００６】
別の実施形態において、患者の脳のアミロイド斑沈着を検出するための方法が提供され、患者にナノ粒子コントラスト強調剤を導入することと、画像を取得するために、患者にＭＲＩを受けさせることと、少なくとも１つの３Ｄ自己相関スペクトルを取得するために、３Ｄ自己相関関数を画像の対象となるサブドメインに適用することと、を含む。本方法はさらに、少なくとも１つの３Ｄ自己相関スペクトルを、脳のアミロイド斑沈着に特徴的である既存の３Ｄ自己相関スペクトルと比較することを含み得る。
【０００７】
別の実施形態において、患者のアルツハイマー病を診断するための方法が提供され、該方法は、患者にナノ粒子コントラスト強調剤を導入することであって、リポソームであって、１，２−ジパルミトイル−ｓｎ−グリセロ−３−ホスホコリン（ＤＰＰＣ）と、Ｇｄ−ＤＴＰＡビス（ステアリルアミド）（Ｇｄ−ＤＴＰＡ−ＢＳＡ）と、コレステロールと、１，２−ジステアロイル−ｓｎ−グリセロ−３−ホスホエタノールアミン−Ｎ−［メトキシ（−ポリ（エチレングリコール））−２０００］（ｍＰＥＧ２０００−ＤＳＰＥ）と、を含む、リポソームを含む、ナノ粒子コントラスト強調剤を導入することと、画像を取得するために、患者にＭＲＩを受けさせることと、少なくとも１つの３Ｄ自己相関スペクトルを取得するために、３Ｄ自己相関関数を画像の対象となるサブドメインに適用することと、を含む。本方法はさらに、少なくとも１つの３Ｄ自己相関スペクトルを、アルツハイマー病に特徴的である既存の３Ｄ自己相関スペクトルと比較することを含み得る。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
添付図面において、下で提供される詳細な説明とともに、特許請求される本発明の例示的な実施形態を説明する実験データが与えられる。
【０００９】
【図１】Ｃ５７ＢＬ／６マウスにおける脳の磁気共鳴血管造影を示す図である。
【図２】図１の脳の磁気共鳴血管造影で示される脳血管系のサブドメインの２次現像を示す図である。
【図３ａ】図２のサブドメインのマルチフラクタル性および空隙性分析の結果を示す図であり、サブドメインは、アミロイド斑をシミュレーションする合成の「穴」を導入するために、デジタル的に操作されている。
【図３ｂ】図２のサブドメインの２Ｄ自己相関分析の結果を示す図であり、サブドメインは、アミロイド斑をシミュレーションする合成の「穴」を導入するために、デジタル的に操作されている。
【図４】アミロイド陽性のマウス（Ａ〜Ｃ）およびアミロイド陰性のマウス（Ｄ〜Ｆ）の縦緩和時間（Ｔ１）血管系マップの３Ｄ自己相関関数を示す図である。
【図５】頭蓋血管系画像の３Ｄ自己相関分析を示す図であり、画像は、アミロイド斑をシミュレーションする合成の「穴」を導入するために、ランダムにデジタル的に操作されている。
【図６】頭蓋血管系画像の３Ｄ自己相関分析を示す図であり、画像は、組織の中の血管系構造に沿ってアミロイド斑をシミュレーションする合成の「穴」を導入するために、デジタル的に操作されている。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
患者の病理学的病変（複数可）を客観的に特徴付けるための方法および組成物が提供される。一実施形態において、本方法は、患者にコントラスト強調剤を導入することと、画像を取得するために、患者にＭＲＩを受けさせることと、少なくとも１つの３Ｄ自己相関スペクトルを取得するために、３Ｄ自己相関関数を画像の対象となるサブドメインに適用することと、を含む。本方法はさらに、少なくとも１つの３Ｄ自己相関スペクトルを、病理学的病変（複数可）に特徴的である既存の３Ｄ自己相関スペクトルと比較することを含み得る。
【００１１】
より高次の自己相関は、次式のように定義される。
【数１】
2015505483.tif 000016
【００１２】
この量は、ある距離τ離れた場所でのその値に関する、ドメインの中の任意の場所での関数Ｓの値の直接的な尺度である。時間を分析する方法としてのその原点からの空間変位τはまた、「遅延」座標とも呼ばれる。しかしながら、この形式的に完全な表現は、数値的に非常に強力であり、関数評価毎の演算の数は、η２としてスケーリングし、ここで、ηは、使用される遅延間隔の数である。したがって、１Ｄのデータは、計算することが比較的容易であるが、２Ｄのデータはη４としてスケーリングし、また、３Ｄのデータはη６としてスケーリングするので、面倒な計算が要求される。より高次の自己相関関数には、ウィーナー−ヒンチンの定理が必要になり、該定理は、自己相関が元々の関数の電力スペクトルのフーリエ変換に等しいことを示す。高速フーリエ変換アルゴリズムを使用すると、計算負荷は、２ηｌｏｇηとしてスケーリングし、これは、はるかに実用的な状態である。
【００１３】
自己相関関数の物理的解釈は、容易である。基本的に、ドメインの中の任意の出発点からある距離での、関数の挙動を測定する。したがって、ゼロ遅延座標では、任意の点での関数がそれ自体に等しいので、自己相関は、常に１である。純粋にランダムな関数は、｛Ａ：Ａτ＝０＝１；Ａτ≠０＝０｝を示す。関数における固有の減衰および周期性は、自己相関において増幅され、｛０，１｝の範囲に自動的にスケーリングする。
【００１４】
本方法の１つの例示的な実施形態では、患者の脳のアミロイド斑沈着が検出され得る。したがって、患者にナノ粒子コントラスト強調剤が導入され、画像を取得するために、患者は、ＭＲＩを受ける。
【００１５】
選択すべき撮像技術がＭＲＩである場合、コントラスト強調剤は、長い循環特性を有するガドリニウム錯体等の、ＭＲに有効なナノ粒子コントラスト強調剤を含み得、該ガドリニウム錯体は、例えば、Ｇｈａｇｈａｄａ，Ｋ．Ｂ．ｅｔ  ａｌ．，「Ｎｅｗ  ｄｕａｌ  ｍｏｄｅ  ｇａｄｏｌｉｎｉｕｍ  ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ  ｃｏｎｔｒａｓｔ  ａｇｅｎｔ  ｆｏｒ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  ｉｍａｇｉｎｇ．」ＰｌｏＳ  Ｏｎｅ，４（１０），ｅ７６２８．Ｄｏｉ：１０．１３７１／ｊｏｕｒｎａｌ．ｐｏｎｅ．０００７６２８で説明される、二重ガドリニウムリポソーム剤等であり、該文献は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。一実施形態において、二重ガドリニウムリポソーム剤は、平均直径が約２００ｎｍ未満である。一実施形態において、二重ガドリニウムリポソーム剤は、平均直径が約１７５ｎｍ未満である。一実施形態において、二重ガドリニウムリポソーム剤は、平均直径が約１５０ｎｍ未満である。一実施形態において、二重ガドリニウムリポソーム剤は、平均直径が約１００ｎｍである。別の好適なＭＲに有効な剤としては、（Ｎ．Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ，ＭＡ，Ｕ．Ｓ．Ａ．のＬａｎｔｈｅｕｓ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ，Ｉｎｃ．）ＡＢＬＡＶＡＲ（登録商標）（ガドホスベセット三ナトリウム）、すなわち、ジフェニルシクロヘキシルホスフェート基を有する、安定ドリニウムジエチレントリアミンペンタ酢酸（ＧｄＤＴＰＡ）キレート誘導体が挙げられ得る。別の好適なＭＲに有効な剤としては、リポソームを含む剤が挙げられ得、該リポソームは、リン脂質（例えば、ＤＰＰＣ）と、ポリマーによって誘導体化されるリン脂質（例えば、ｍＰＥＧ２０００−ＤＳＰＥ等のＰＥＧ化リン脂質）と、コレステロールと、を含み、該リポソームは、種々の形態でガドリニウムをカプセル化するか、キレート化するか、またはカプセル化およびキレート化する。
【００１６】
画像が取得されると、少なくとも１つの３Ｄ自己相関スペクトルを取得するために、３Ｄ自己相関関数が、画像の対象となるサブドメインに適用され得る。換言すれば、一実施形態において、３Ｄ自己相関関数は、局所的な感覚で、慎重に選択されたサブドメインに適用され得、計算は、画像全体にわたって自己相関関数を算出するのではなく、そのように限定される。
【００１７】
本方法はさらに、少なくとも１つの３Ｄ自己相関スペクトルを、脳のアミロイド斑沈着に特徴的である既存の３Ｄ自己相関スペクトルと比較することを含み得る。
【００１８】
アミロイド斑沈着は、アルツハイマー病の主要な神経病理学的特質であり、臨床症状が識別できるようになるかなり前に現れる。したがって、一実施形態において、本方法は、生きている患者のアルツハイマー病を診断するために有用であり得る。
【００１９】
一実施形態では、ナノ粒子コントラスト強調剤が患者の正常な画像およびスペクトルのベースラインスペクトルを確立するために、その後のＭＲＩおよび３Ｄ自己相関とともに患者に投与されてもよい。一実施形態において、患者は、ベースラインスペクトルが確立されるときには健康である。したがって、以降の投与は、次いで、例えば、疾病状態を示すベースラインスペクトルからの逸脱を判定するために使用され得る。別の実施形態において、患者は、患者のスペクトルを変更することが既知かかまたは疑われる病気を有すると診断されているかもしれない。その場合、以降の投与は、例えば、疾患の進行を測定する、または治療の効果を判定するために使用され得る。さらに別の実施形態において、ベースラインスペクトルは、研究中の患者以外の健康なまたは病気にかかった患者のサンプリングを反映し得る。したがって、患者への投与は、例えば、疾病状態があること、または疾病状態がないことを示すベースラインスペクトルまたはスペクトルからの逸脱、またはそれとの類似点を判定するために使用され得る。
実施例
【００２０】
ある実施形態を、実施例の形態で、下で説明する。本発明のあらゆる可能なアプリケーションを描写することは、不可能である。したがって、実施形態は、かなり詳細に説明されているが、添付の特許請求の範囲の範囲をそのような詳細に、または任意の特定の実施形態に制限すること、またはいかなる形であれ限定することを意図しない。
実施例１−二重Ｇｄリポソームの調製
【００２１】
３０：２５：４０：５のモル比でＤＰＰＣ、Ｇｄ−ＤＴＰＡ−ＢＳＡ、コレステロール、およびｍＰＥＧ２０００−ＤＳＰＥを含む脂質混合物を、クロロホルム：メタノール（１：１ｖ／ｖ）混合物中に溶解した。溶媒混合物を真空下で蒸発乾固し、そして、脂質含有物をガドベン酸ジメグルミン（ＭＵＬＴＩＨＡＮＣＥ（登録商標）、Ｇｄ−ＢＯＰＴＡ、５００ｍＭのＧｄ，Ｂｒａｃｃｏ  Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ  Ｉｎｃ．，Ｍｏｎｒｏｅ  Ｔｏｗｎｓｈｉｐ，ＮＪ）の溶液で水和し、４０ｍＭの脂質濃度を達成した。溶液は、６０℃で９０分間攪拌し、次いでその後に、４００ｎｍのＮＵＣＬＥＰＯＲＥ（登録商標）膜（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ）を５回通過させ、２００ｎｍのＮＵＣＬＥＰＯＲＥ膜を７回通過させ、そして、１００ｎｍのＮＵＣＬＥＰＯＲＥ膜を１０回通過させて押し出した。結果として生じた溶液は、５００ｋＤａの分画分子量のＭＩＣＲＯＫＲＯＳ（登録商標）モジュール（Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ、Ｒａｎｃｈｏ  Ｄｏｍｉｎｇｕｅｚ，ＣＡ）を使用して限外濾過（ｄｉａｆｉｌｔｅｒ）し、カプセル化およびキレート化されていないＧｄキレート分子を除去した。リポソームのサイズ分析は、直径が約１００ｎｍの粒子を示した。種々の調合物に関する低い多分散性指数は、狭いサイズ分布を示した。９５％を超えるリポソームが、直径１５０ｎｍ未満であった。
実施例２−マウスの脳血管系のＭＲＩ
【００２２】
実施例１の二重Ｇｄリポソームを使用し、２００ｍｇ  ｌｉｐｉｄ／ｋｇの用量で、静脈内に注射し、Ｃ５７ＢＬ／６マウスにおける脳の血管造影図を獲得した。撮像は、５１２３の画像マトリクスを使用したＦＳＰＧＲ（Ｆａｓｔ  Ｓｐｏｉｌｔ  Ｇｒａｄｉｅｎｔ）を使用し、次のパラメータ、繰り返し時間（ＴＲ）＝２０．０ｍｓ、エコー時間（ＴＥ）＝３ｍｓ、フリップ角度（ＦＡ）＝３０°、視界（ＦＯＶ）＝３０ｍｍ×３０ｍｍ×３０ｍｍで行い、画像は、６０μの異方性ボクセルサイズで生成した。図１は、マウスの頭蓋血管系のＭＲＩ画像を示す。図１では、ウィリス動脈輪および頸動脈を過ぎて約４次の分岐生成までの微小血管を含む、頭蓋血管系の全体を明確に見ることができる。
実施例３−形態学的分析
【００２３】
３つの形態計測技術（マルチフラクタル性、空隙性、および２Ｄ自己相関）の感度を試験するために、ＭＡＴＬＡＢにおいて、それぞれについてアルゴリズムを実施した。図１からのマウスの脳血管系の２Ｄ区画を使用し、図２に示す。血管信号を示すために、リポソームコントラストによるＴ１加重画像をウィンドウ化したが、いかなる軟部組織コントラストも示さなかった。この区画は、中心線に対して右吻側に配置され、視床および海馬の一部分の中の血管系を含めた。血管異形の存在に対する形態計測尺度の感度を試験するために、断面画像をデジタル的に操作して、閾値未満の「穴」を導入した。そのような穴は、アミロイド斑沈着が血管を歪ませるときに生じる。そのような３つの事例を作成し、その１つでは、約１ｍｍ×０．５ｍｍの単一の大きい「穴」を区画の中に作成し、第２の事例では、約１００μ×２００μの単一の小さい穴を作成し、第３の事例では、複数の小さい穴を作成した。穴は、球体の塊をランダムに生成するアルゴリズムを使用して作成し、その直径は、アミロイド斑をシミュレーションするために、拡散律速凝集体に類似する、ほぼ平均に正規分布させた。凝集体を血管画像のボクセル構造上に重ね合わせるときに、凝集体は、全体的および部分的なボクセル閉塞をもたらし、ボクセル強度は、ベースラインまで全体的または断片的に低減される。
【００２４】
結果は、図３ａおよび図３ｂにおいて、事例Ａ（正常）、Ｂ（大きい穴）、Ｃ（小さい穴）、およびＤ（複数の小さい穴）で示される。それぞれの事例において、３つの形態計測分析、すなわち、マルチフラクタルスペクトル、空隙性、および２Ｄ自己相関を行った。画像は、逆Ｕ字状のスペクトルの特徴から明らかなように、マルチフラクタル挙動を明確に示す。領域の約２％を占める１つの大きい穴を導入することで、マルチフラクタルスペクトルの劇的な変化を生じさせるが、そのような大きい変化を実際のアミロイド沈着において期待することは非現実的である。領域分画がより小さいときに、マルチフラクタルスペクトルは、感度が低い。空隙性は、感度があまり高くないままであり、最も大きい穴の設定についてだけ差異を示す。２Ｄ自己相関スペクトルも同様に、極僅かな変化しか示さない。
実施例４−容積に基づく形態計測
【００２５】
７匹の異なるマウスからの脳血管画像を選択した。そのうち３匹のマウスは、生後１４〜２１ヵ月の範囲で、顕著な認識障害および認知症の徴候を示す、ＡＰＰ／ＰＳＥＮ１マウスであった。そのうち２匹のマウスは、同じ一般的な年齢範囲の非トランスジェニック同胞種であった。そのうち２匹のマウスは、生後約１０ヵ月の正常なＣ５７ＢＬ／６マウスであった。実施例１の血液プール造影剤を使用して、これらのマウスのそれぞれのＭＲ脳血管造影図を獲得した。獲得シーケンスは、実施例２で説明されるものであった。
【００２６】
図２で示される皮質および海馬を代表する容積を選択し、３Ｄ自己相関研究を行った。容積は、Ｃ：５２Λ３ボクセルであった。容積Ｃは、容積Ｂのサブセットである。容積Ｃ内の血管マップの３Ｄ自己相関関数は、図４で示される（図４は、Ｔ１血管マップの３Ｄ自己相関関数を示す）。上列の３つの画像（Ａ、Ｂ、Ｃ）は、アミロイド陽性トランスジェニックマウスに対応し、一方で、下列は、２つの年齢を適合させたアミロイド陰性のマウス（非トランスジェニック同胞種、ＤおよびＥ）および対照の生後１２ヶ月のＣ５７ＢＬ／６（Ｆ）に対応する。
【００２７】
アミロイド陽性マウスの特性構造は明確であり、自己相関関数における際立った亀裂を伴い、Ｃ２回転対称性を伴う。対照的に、正常なおよび陰性の対照マウスは、均一の特性構造を呈し、同じくＣ２対称性を呈する。したがって、２つの構造分類を区別することは容易であり、さらに、血管構造自体は、視覚的に目立たない。
【００２８】
相関関数は、ドメインの中の任意の２つの点の相関関係の程度を示すものであり、間隔は、相関関数の因数に等しい。したがって、完全相関（常に、ゼロ変位で取得される）は、１であり、一方で、無相関イベントは、ゼロの相関を呈する。故に、図４の画像のそれぞれの原点は白色であり、これは、ゼロ変位で、相関が１であることを示す。他の場所のグレイスケールは、相関の低減を示し、黒色は、いかなる相関も示さない。したがって、下列（Ｄ、Ｅ、Ｆ）の正常なマウスでは、原点から全ての方向において相関の穏やかな低下がある。それは、血管系（相関関数によってサンプリングしたドメイン）の中の任意の点において、正常な血管マップで予想されるように、それを取り囲む点との有限相関があることを意味する。
【００２９】
アミロイド陽性マウスの相関関数における特徴的な亀裂は、亀裂のその狭い領域における相関関数の急激な低下に対応する。亀裂は回転対称（Ｃ２）であり、それは、血管ドメインの中に異方性点対称（Ｄ２ｎ）があることを示唆する。いかなるそのような低下もない亀裂に平行な特定の方向は、相関が維持される血管ドメインの中に一定の方向があることを示唆する。
【００３０】
同じく正常なマウスＦは、若干異なる挙動を示し、相関の小さい局所的な低下を伴う。局所的な低下は、相関における極めて特異的な方向性損失を示唆するが、アミロイド陽性の事例の急激な亀裂構造と明確に区別することができる。
実施例５−血管亀裂のシミュレーション
【００３１】
血管ドメインの中の相関関数に関する亀裂構造の意味を判定するために、亀裂をシミュレーションし、正常な血管マップから開始した（実施例３で説明される手順に類似する）。異方性点対称性（Ｄ２ｎ）は、斑状の高密度な物体がオーバーレイされた血管と一致する。したがって、血管の軸方向では、強度のいかなる低下もなく、一方で、他の角度では、基準中心に関して点対称である。他方では、斑が血管上にオーバーレイされない場合、この対称性は損なわれる。
【００３２】
２つの事例をシミュレーションした。第１の事例では、合成血小板を容積の中にランダムに分散させ、重なりが生じた血管を遮断した。第２の事例では、合成血小板を血管に沿って選好的に分散させた。どちらの事例においても、斑は、ＭＲ画像において強度の損失を呈し、正常な組織に類似するように見えると仮定した。
【００３３】
図５は、選択された組織ドメインの他の正常な血管系上にオーバーレイされた、そのような「シミュレーションした」斑の実施例を示す。３つの事例が示され、平均「斑」サイズは、半径が１００μ〜３００μの間で変動し、組織ドメインの総容積の約５％を占める。選択される基礎事例は、正常な生後１７ヵ月のマウス（非トランスジェニックの）の血管マップである。自己相関関数のＺ方向（ＸＹ平面）およびＺ断面（ＸＹ平面）における血管画像の投影が示される。自己相関関数は、相関損失の回転対称の小結節を出現させるが、アミロイド陽性マウスの相関関数とはいかなる特質も共有しない。
【００３４】
他方で、図６は、血管系構造に沿って選好的に分散させた合成血小板の事例を示す。基礎事例は、正常な生後１７ヵ月のマウス（非トランスジェニックの）の血管マップである。斑は、画像強度の増加によって示される（ΔΙの倍数単位、不変の画像強度分布の９９％の幅）。図６はまた、シミュレーションした斑の３Ｄレンダリング、Ｚ方向（ＸＹ平面）における血管マップの投写、および各事例についての自己相関関数のＺ断面も示す。相関マップは、アミロイド陽性の事例に特徴的である、回転対称の亀裂構造を明確に出現させる。
【００３５】
したがって、次のように結論される。（１）正常なマウスの脳血管系は、一様な自己相関関数か、または一部の事例において、血管信号の中のノイズによる、局所的な低下を伴う相関関数の中の島構造のいずれかを示す。（２）アミロイドマウスの血管系は、自己相関関数の中に、全ての他の形態と明確に区別することができる、特徴的な亀裂構造を示す。
【００３６】
本明細書または請求項において用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」または「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」が使用される限りでは、請求項において過渡的な用語として用いられると解釈される用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」に類似する様式で包括的であることを意図する。さらに、用語「または（ｏｒ）」（例えば、ＡまたはＢ（Ａ  ｏｒ  Ｂ））が用いられる限りでは、「ＡまたはＢあるいは両方（Ａ  ｏｒ  Ｂ  ｏｒ  ｂｏｔｈ）」を意味することを意図する。「ＡまたはＢだけで、両方ではない（ｏｎｌｙ  Ａ  ｏｒ  Ｂ  ｂｕｔ  ｎｏｔ  ｂｏｔｈ）」を意図するときには、用語「ＡまたはＢだけだが、両方ではない（ｏｎｌｙ  Ａ  ｏｒ  Ｂ  ｂｕｔ  ｎｏｔ  ｂｏｔｈ）」が用いられる。したがって、本明細書での用語「または（ｏｒ）」の使用は、包含的であり、排他的な使用ではない。Ｂｒｙａｎ  Ａ．Ｇａｒｎｅｒ、Ａ  Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ  ｏｆ  Ｍｏｄｅｒｎ  Ｌｅｇａｌ  Ｕｓａｇｅ  ６２４（２ｄ．Ｅｄ．１９９５）を参照されたい。また、本明細書または請求項において用語「中に」または「中で」（ｉｎまたはｉｎｔｏ）」が使用される限りでは、付加的に「上に」または「上で」（ｏｎまたはｏｎｔｏ）」を意味することを意図する。最後に、数と併せて用語「約」が使用される場合、それは、その数の±１０％を含むことを意図する。例えば、「約１０」は、９〜１１を意味し得る。
【００３７】
上で述べたように、本出願は、実施形態の説明によって例示されているが、また実施形態は、かなり詳細に説明されているが、添付の特許請求の範囲の範囲をそのような詳細に制限すること、またはいかなる形であれ限定することを意図しない。当業者には、さらなる利点および修正物が容易に明らかになるであろう。したがって、本開示は、そのより広い態様において、示される具体的な詳細および実例となる実施例に限定されない。全般的な発明の概念の趣旨または範囲から逸脱することなく、そのような詳細および実施例からの逸脱が起こり得る。
【国際調査報告】
2015505483.tif 000017