特許 6184710 磁気共鳴システムにおいて使用するための材料、材料の製造方法及び磁気共鳴システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6184710

(24)【登録日】2017年8月4日

(45)【発行日】2017年8月23日

(54)【発明の名称】磁気共鳴システムにおいて使用するための材料、材料の製造方法及び磁気共鳴システム

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/055 20060101AFI20170814BHJP

   G01N 24/00 20060101ALI20170814BHJP

【ＦＩ】

   A61B5/05 390

   G01N24/00 Z

【請求項の数】15

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-55232(P2013-55232)

(22)【出願日】2013年3月18日

(65)【公開番号】特開2013-192942(P2013-192942A)

(43)【公開日】2013年9月30日

【審査請求日】2016年1月25日

(31)【優先権主張番号】10 2012 204 570.8

(32)【優先日】2012年3月22日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】390039413

【氏名又は名称】シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト

【氏名又は名称原語表記】Ｓｉｅｍｅｎｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ

(74)【代理人】

【識別番号】100075166

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 巖

(74)【代理人】

【識別番号】100133167

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 浩

(72)【発明者】

【氏名】シュテファン ビーバー

(72)【発明者】

【氏名】イヴォンヌ カンディドゥス

(72)【発明者】

【氏名】フベルツス フィッシャー

(72)【発明者】

【氏名】ローベルト グライナー

(72)【発明者】

【氏名】トーマス クントナー

【審査官】 松本 隆彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−２９０８３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０２８５０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２９５８８４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ５／０５５

Ｇ０１Ｒ３３／３８

ＰｕｂＭｅｄ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基体材料（２）、定められた割合で混加された磁性ドーピング材料（３）及び別の割合で混加された別の磁性ドーピング材料（４）を含み、
１ｍｍ³より小さい体積（１０）内に、前記基体材料（２）、前記ドーピング材料（３）及び前記別のドーピング材料（４）の均一な混和が存在し、
前記別のドーピング材料（４）の磁化率の符号が前記ドーピング材料（３）の磁化率の符号に等しくない、磁気共鳴システムに使用するための材料。

【請求項2】

前記ドーピング材料（３）の粒度（２０）が２００μｍより小さい請求項１記載の材料。

【請求項3】

前記ドーピング材料（３）は磁性のナノ粒子を含み、前記ドーピング材料（３）の粒度（２０）が１μｍより小さい請求項１又は２記載の材料。

【請求項4】

前記磁性のナノ粒子は強磁性である請求項３記載の材料。

【請求項5】

前記ドーピング材料の割合は０．１％〜８０％の範囲にある請求項１から４のいずれか１項に記載の材料。

【請求項6】

前記基体材料（２）はアクリロニトリル-ブタジエン-スチロール（ＡＢＳ）合成物質である請求項１から５のいずれか１項に記載の材料。

【請求項7】

前記基体材料（２）は、熱可塑性物質、熱可塑性エラストマー、エラストマー、熱硬化性物質、発泡プラスチックの群から選ばれる請求項１から６のいずれか１項に記載の材料。

【請求項8】

前記ドーピング材料（３）は、成分としてグラファイト、ビスマスを含む反磁性材料の第一の群から選択されるか、又は成分として白金、クロム、タングステン、フェリチンを含む常磁性材料の第二の群から選択される請求項１から７のいずれか１項に記載の材料。

【請求項9】

前記材料（１）は、水、組織、有機材料または空気の磁化率に等しい巨視的磁化率を有する請求項１から８のいずれか１項に記載の材料。

【請求項10】

前記材料（１）は、水、組織、有機材料及び空気の少なくとも１つの磁化率に等しくない巨視的磁化率を有する請求項１から８のいずれか１項に記載の材料。

【請求項11】

前記体積（１０）中の前記材料（１）は核スピンのＴ２^*緩和時間を有し、前記緩和時間は前記基体材料（２）の対応するＴ２^*緩和時間の１／２以下である、請求項１から１０のいずれか１項に記載の材料。

【請求項12】

前記別のドーピング材料（４）の粒度が１００μｍより小さい請求項１から１０のいずれか１項に記載の材料。

【請求項13】

磁気共鳴システムに使用するための材料（１）を製造するために、
合成物質からなる基体材料（２）を押出成形機により融解し、
１ｍｍ³より小さい体積（１０）内に均一な混和が存在するように、前記基体材料、磁性ドーピング材料（３）及び前記磁性ドーピング材料（３）と磁化率の符号が等しくない別の磁性ドーピング材料（４）の混加を行う、磁気共鳴システムに使用するための材料の製造方法。

【請求項14】

請求項１から１２のいずれか１項に記載の材料（１）を製造するために使用される請求項１３記載の方法。

【請求項15】

感度領域内で画像形成のための磁気共鳴データを検出し、
前記画像形成のために感度領域内に構成要素（４１、４２、４３）を含んでおり、
前記構成要素（４１、４２、４３）が請求項１〜１２のいずれか１項に記載の材料（１）を含む磁気共鳴システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、磁気共鳴設備において使用するための材料、その材料の製造方法及びその材料からなる構成要素を含む磁気共鳴設備に関する。特に、本発明は磁気共鳴画像形成における減ぜられた可視化性を有する材料に関する。

【背景技術】

【0002】

磁気共鳴（以下ＭＲという）画像形成は、医学の多くの領域において検査及び診断のために使用される画像形成方法である。核スピン共鳴の物理的効果が基礎を形成する。ＭＲ信号を取り出すため、基本磁場磁石を用いて検査領域内で基本磁場が当てられ、その基本磁場は核、例えば水素原子核Ｈ−１又は窒素原子核Ｎ−１４の磁気モーメントを整列させる。

【0003】

高周波（以下ＨＦという）パルスの照射によって、核スピンは整列した位置から基本磁場に平行に、すなわち静位置に、又は他の状態にそらされ得る、もしくは励起され得る。静位置への緩和の期間中に崩壊信号が生じ、この信号は１つ又は複数のＨＦ受信パルスを用いてＭＲ信号として誘導検出され得る。例えば、核スピンの適切なディフェイジング及びリフェイジングは、適切にスイッチングされた傾斜磁場によってＭＲ信号を得ることができる。そのような効果は、いわゆるグラディエントエコー・ＭＲ撮像シーケンスにおいて使用される。

【0004】

高周波パルスの照射の際にスライス選択グラディエントを添えることによって、検査対象の１つのスライスにおける核スピンのみが励起され、そのスライスにおいては局所的磁場強度に基く共鳴条件が満たされている。他の空間エンコーディングが、読取期間中少なくとも１つの位相エンコーディンググラディエント、および周波数エンコーディンググラディエントを添えることによって行うことができる。それによって、被検者の複数のスライスから空間分解的にＭＲ信号を得ることが可能である。適切な表示方法を用いて、そのように被検者の特定の領域の３次元（以下３ｄという）画像を診断のために利用することが可能である。その際ＭＲ画像形成の典型的な空間分解能は、３空間方向のすべてにおいて例えば１ｍｍの値をとることができる。そのような局所的に広がった画像形成点はボクセルと呼ばれる。

【0005】

ＭＲ画像形成のため、少なくとも寝台又はテーブル上の患者が基本磁場磁石の内部へ運び込まれる。さらに、ＭＲ画像形成の改善のためＨＦ局所コイルが用いられ、このコイルは患者のすぐ傍に位置される。それによって、画像形成の空間内には、患者のみならず、例えば寝台やコイルのような、種々の材料で作られた他の部分も存在する。しかしながら、これらの材料はＭＲ画像形成に対しても用いられる核を含んでいるから、それらの材料も同じように画像形成されている可能性がある。

【0006】

ＭＲ画像形成に用いられる検査領域内に存在する材料の画像形成特性は、ＭＲ画像にアーチファクトを生じさせる可能性がある。そのようなアーチファクトは、不正確な診断に導いたり、或は画像を診断上使用不可能にする可能性がある。経験的なテストにおいて、ＭＲ画像形成における減ぜられた可視化性を有する比較的わずかな材料のみが知られている。ＭＲ画像形成における減ぜられた可視化性と並んで、ＭＲ設備内の利用可能性にとってなお他の基準、例えば導電率が０か又は低いこと、さらに磁化率が０か低いことが決定的であるので、使用し得る材料の数は限られている。

【0007】

例えばあきらかにコストが比較的安い合成物質は使用することができないので、このことはＭＲ設備に使用するための構成要素の製造におけるコストの上昇を結果としてもたらす。さらに、例えば柔らかく可撓性の合成物質は、日常生活の種々の領域から知られているものであるが、ＭＲ画像形成における減ぜられた可視化性を持たないから、バルク材料として使用することができない。このことは、ＭＲ設備に使用するための構成要素の使用もしくは製造の際に快適性を減ぜられること、デザインの自由度を制限されることを結果としてもたらすことになる。さらに、特に良好に加工可能な又は特に強靭もしくは安定な材料を使用することができない可能性がある。このことは、ＭＲ設備に使用するための構成要素の信頼性が減ぜられること、もしくは寿命が減ぜられることを結果としてもたらす可能性がある。

【0008】

例えば、常磁性体及び反磁性体の少なくともいずれか一方の物質を混合することによって、基体材料の磁化率をあらかじめ決定した固定値に整合させることが可能な技術が知られている（例えば特許文献１）。しかしながらそこに開示された技術は、磁化率誤整合の減少に関し、その結果において静磁場は数センチメートルの長さスケール上で変化し、基本磁場の所望の値からずれる。それによって、例えばＭＲ画像におけるずれもしくは位置空間ひずみが発生するか、またはスペクトル脂肪飽和技術の品質が負に影響される可能性がある。しかしながらＭＲ画像形成における材料の可視化性は制御されない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】米国特許第７６０４８７５Ｂ２明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

それ故、ＭＲ設備の構成要素に使用するため、かつ上述の欠点がなく、しかも減ぜられたＭＲ可視化性を持つ材料を供給することが可能な技術を提供する必要が存在する。特に減ぜられた可視化性を持った種々の基体材料を供給する技術を提供する必要が存在する。

【課題を解決するための手段】

【0011】

この課題は、本発明によれば、磁気共鳴設備に使用するための材料が、基体材料と定められた割合で混加された磁性ドーピング材料とを含み、前記材料の１ｍｍ³より小さい体積内に、前記基体材料と前記ドーピング材料との実質的に均一な混和が存在する磁気共鳴設備に使用するための材料によって解決される（請求項１）。
磁気共鳴設備に使用するための材料に関する本発明の有利な実施態様は次の通りである。
・前記ドーピング材料の粒度が、約２００μｍより小さい、好ましくは約１０μｍより小さい（請求項２）。
・前記ドーピング材料は磁性のナノ粒子を含み、前記ドーピング材料の粒度が約１μｍより小さい、好ましくは１００ｎｍより小さい（請求項３）。
・前記磁性のナノ粒子は強磁性である（請求項４）。
・前記ドーピング材料の割合は０．１％〜８０％の範囲、好ましくは１％〜２０％の範囲、特に好ましくは９〜１１％の範囲にある（請求項５）。
・前記基体材料はアクリロニトリル-ブタジエン-スチロール（ＡＢＳ）合成物質である（請求項６）。
・前記基体材料は次の群の熱可塑性物質、熱可塑性エラストマー、エラストマー、熱硬化性物質、発泡プラスチックから選ばれる（請求項７）。
・前記ドーピング材料は成分としてグラファイト、ビスマスを含む反磁性材料の第一の群から選択されるか、又は成分として白金、クロム、タングステン、フェリチンを含む常磁性材料の第二の群から選択される（請求項８）。
・前記材料は、水または組織または有機材料または空気の磁化率にほぼ等しい巨視的磁化率を有する（請求項９）。
・前記材料は、水及び組織及び有機材料及び空気の少なくとも１つの磁化率に等しくない巨視的磁化率を有する（請求項１０）。
・前記材料は前記体積中に核スピンのＴ２^*緩和時間を有し、前記緩和時間は前記基体材料の対応するＴ２^*緩和時間より１／２倍、好ましくは１／４倍小さい（請求項１１）。
・前記材料は、別の割合で混加された別の磁性ドーピング材料を含み、前記体積内には前記基体材料及び前記ドーピング材料及び前記別のドーピング材料の均一な混和が存在し、前記別のドーピング材料の磁化率の符号が前記ドーピング材料の磁化率の符号に等しくない（請求項１２）。
・前記別のドーピング材料の粒度が１００μｍより小さい、好ましくは１０μｍより小さい（請求項１３）。
・前記ドーピング材料の割合と前記別のドーピング材料の別の割合とは異なり、巨視的磁化率が定められた値に等しい（請求項１４）。

【0012】

この課題は、本発明によれば、磁気共鳴設備に使用するための材料を製造するために、
合成物質からなる基体材料を押出成形機により融解し、
１ｍｍ³より小さい体積内に基体材料とドーピング材料との均一な混和が存在するように磁性ドーピング材料の割合の混加を行う
磁気共鳴設備に使用するための材料の製造方法によって解決される（請求項１５）。
磁気共鳴設備に使用するための材料の製造方法に関する本発明の実施態様は次の通りである。
・本発明による材料を製造するために使用される（請求項１６）。
さらに、前記課題は、本発明によれば、感度領域を有する磁気共鳴設備が、感度領域内で画像形成のための磁気共鳴データを検出するために構成されており、磁気共鳴設備が画像形成のために感度領域内に構成要素を含んでおり、前記構成要素が本発明による材料を含む磁気共鳴設備によっても解決される（請求項１７）。

【0013】

１つの視点に従って磁気共鳴（ＭＲ）設備に使用するための材料が提供される。その材料は、基体材料と定められた割合で混加された磁性ドーピング材料とを含み、材料の１ｍｍ³より小さい体積内に基体材料とドーピング材料との実質的に均一な混和が存在する。

【0014】

例えば、磁性ドーピング材料は反磁性、常磁性または強磁性であってよい。そのドーピング材料は、基体材料の磁化率とは異なる磁化率を持っていることができる。例えば、基体材料はすなわち非磁性、つまり磁化率を持たないか又は極めてわずかの磁化率を持つものであってよい。しかしまた、基体材料は磁性であることも可能である。

【0015】

実質的に均一な混和とは、例えば、任意に配置され１ｍｍ³より小さい大きさの適切な（テスト）体積内に、常に定められた割合のドーピング材料が存在することを意味し得るものである。ドーピング材料の混加の際、不均一および濃度における局所的もしくは微視的な差異が生じ得る。このことは、そこに局所的な領域またはクラスターが存在し得る場合であり、そこではドーピング材料が平均値に対し高められた濃度で存在している、ないしはそこでは基体材料が平均値に対し高められた濃度で存在している。しかしながら、混加は精確ないし一様であり得るので、そのような不均一は体積について平均された観察においては存在しない。言い換えれば、ドーピング材料の濃度勾配は、微視的な長さスケール上では、もしくは１ｍｍより小さい長さスケール上では０とは異なる値を取り得るが、一方１ｍｍ又はそれより長い長さにわたる特定のないしは平均化された濃度勾配は０に等しいかそれに近い値をとる。

【0016】

磁化率χ≠０を有する磁性ドーピング材料の混加によって、ＭＲ設備の基本磁場内へ材料が持ち込まれる際、材料内で磁場は局所的に基本磁場強度からずれることが生じる。これは例えば磁性ドーピング材料の減磁効果に基き起こり、この効果は外部磁場を強めたり弱めたりする。静磁場の対応する物理現象は当業者に知られており、それ故この関連においては詳細に討議することは必要としない。

【0017】

したがって局所的に変化する磁化率に基いて、磁場の微視的不均一が発生する。特に混和の精緻さ及びドーピング物質の（微視的）幾何学的形状に関連する代表長さ（characteristic length ;”特性長”または”特性長さ”とも呼ばれている）上の磁場が変化する。すなわち、例えば体積の大きさから生じる１ｍｍより小さい代表長さを持ったものである。１ｍｍより小さい長さスケール上のそのような均一な混和は、スピンがより速くディフェイジングするから、すなわちより短いＴ２^*緩和時間が達成されるから、材料がＭＲ画像形成において減ぜられた可視化性を有することをもたらし得る。例えば、すなわち典型的なＭＲ設備の空間分解能すなわちボクセルの大きさは約１ｍｍのオーダをも有し得る。このことは、例えば１ｍｍ³の対応する画像形成体積についてＭＲ信号が検出される際、平均化されないしは積分されることを意味する。この体積内で磁化率及びしたがって局所磁場が変わると、信号に寄与する核スピンをディフェイジングする割合が局所的に異なり得る。例えばグラディエントエコーシーケンスを使用する場合、このことは異なるエコー時点を生じさせ得る。信号強度は減少し得る。このことは、ＭＲ可視化性を減じ得る。例えばさらに材料は体積中の核スピンのＴ２^*緩和時間を有することができ、この緩和時間は基体材料の対応するＴ２^*緩和時間よりファクター２だけ、好ましくはファクター４だけ小さい、すなわち１／２倍、好ましくは１／４倍小さい。

【0018】

ここで材料とは、基体材料とドーピング材料とを含む材料を意味する。Ｔ２^*緩和時間は、磁場不均一性に関して当業者に知られており、静位置に垂直な核スピンのディフェイジングに関係する（スピン−スピン緩和）。Ｔ２^*緩和時間は、例えば１回限りの９０°ＨＦパルス後の時間を意味し得るもので、その時間後横磁化はその出発値の３７%に戻されている。例えばグラディエントエコー・ＭＲ撮像シーケンスにおいては、Ｔ２^*時間は信号強度ないし信号対雑音比に対し決定的であり得るもので、いわゆるＴ２^*強調画像形成がそれである。

【0019】

これに関して、混加されるドーピング材料に基くＭＲ画像形成における例えば磁化率の局所的変化ないし可視化性は、ドーピング材料の粒度及び粒の形状に特徴的に左右され得る。ドーピング材料の粒度は、２００μｍより小さく、好ましくは１０μｍより小さくあってよい。特に粒度は例えば約１００μｍの範囲にあってよい。用語「粒度」は例えば平均粒度を意味する。ドーピング材料は、特に粒度について例えばガウス曲線によって描くことのできる分布を有することができる。対応するシナリオは当業者に知られている。粒度がわずかなことは、例えば、材料のさらに別の特性、例として頑丈性、伝導率、脆性等に関して利点をも持ち得る。

【0020】

これに関して、ドーピング材料は磁性のナノ粒子を含み、ドーピング材料の粒度は約１μｍより小さい、好ましくは約１００ｎｍより小さいことが可能である。例えば、磁性のナノ粒子として強磁性のものが知られている。典型的には、磁性のナノ粒子は特にわずかな粒度、例えば２０〜５０ｎｍの範囲の大きさを有することができる。そのような場合には、明らかに１ｍｍ³より小さい体積、例えば１μｍ³の大きさの体積、においても特に均一な混和を達成することが可能となり得る。

【0021】

強磁性のナノ粒子は特に大きな磁化率を有することができ、そのようにして局所磁場の特に強い変化を生じさせることが可能である。そのようにして、核スピンの局所的ディフェイジングにおける差異が特に大きい結果となり、かつＭＲ画像形成における可視化性が特に強く減ぜられることが可能である。言い換えれば、強磁性のナノ粒子を使用することによって、基体材料のＴ２^*緩和時間が特にわずかという結果になることが可能である。

【0022】

例えば、割合は０．１％〜８０％の範囲、好ましくは１％〜２０％の範囲、特に好ましくは９％〜１１％の範囲にあり得る。例えば、このパーセントは重量パーセント又は体積パーセントを意味し得る。

【0023】

特に、割合は、材料の巨視的磁化率、すなわち材料の大きな部分に対し平均されて測定される磁化率と直接関連し得る。そうであるから、ドーピング材料のより大きい割合が、材料の巨視的磁化率がより大きな絶対値をとるという結果をもたらす。それ故、一方ではドーピング材料の大きな割合を基体材料に混加することが望ましくあり得る。他方では、混加されるドーピング材料の割合が大き過ぎることによって悪化せしめられるかもしれない、材料の特定の、例えば電気的及び機械的な材料特性を維持することが望ましくあり得る。例えば、特に頑丈な材料を得ることが望ましいが、ドーピング材料の大き過ぎる割合の混加によって脆くなる。

【0024】

これに関して、基体材料は例えばアクリロニトリル−ブタジエン−スチロール（ＡＢＳ）合成物質であってよい。そのような合成物質は、テルラン合成物質（Ｔｅｒｌｕｒａｎ、ＢＡＳＦ社商品名）としても知られている。特に好ましい実施様式においては、基体材料は例えばＡＢＳ ＧＰ２２であってよい。

【0025】

一般に、基体材料は、次の要素、すなわち熱可塑性物質、熱可塑性エラストマー、エラストマー、熱硬化性物質、発泡プラスチックを含む群から選ばれることができる。そのような材料は、強度、弾性、耐熱性、わずかな導電率、磁気特性等に関して好ましい特性を有する。基体材料としてはレキサン合成物質を使用することもできる。

【0026】

それに応じて、ドーピング材料は例えば反磁性（磁化率＜０）または常磁性（磁化率＞０）のいずれかであってよい。例えば、ドーピング材料は成分としてグラファイト、ビスマスを含む反磁性材料の第一の群から選択されることが可能である。しかしまた、ドーピング材料は、成分として白金、クロム、タングステン、フェリチンを含む常磁性材料の第二の群から選択されることも可能である。特にそのような、磁化率の比較的大きな値を持った材料を用いることができ、その結果磁気共鳴設備における基本磁場の値からの磁場の局所的なずれが特に大きくなる。それに応じて、核スピンの局所的ディフェイジングは著しく異なるようになり、その結果Ｔ２^*緩和時間の値は特にわずかな結果になり得る。ドーピング材料はパラジウムであるか、または炭素ナノチューブを含むことも可能である。

【0027】

例えば、材料は、水または組織または有機材料または空気の磁化率に実質的に等しい巨視的磁化率を有することができる。巨視的磁化率は、例えば、材料の大きな部分の特殊な事例において、従って巨視的な規模で測定されるような磁化率の値を意味し得る。そのような部分に対しては、種々の磁気特性（反磁性、常磁性、強磁性）を有する基体材料および１つ又は複数のドーピング材料の平均化された混和が存在する。例えば、その部分は体積に等しいかそれより大きい規模を有し得る。上述の大きさの磁化率に対する値は当業者に知られており、例えば、水ないし組織に対してはχ＝９×１０^-6、または有機材料に対してはχ＝６×１０^-6、または空気に対してはχ＝０．３８×１０^-6である×。

【0028】

先に詳述されたように、本発明のそこで討議された視点に従えば、材料は、基体材料とドーピング材料との細かい混和に基いて磁化率が局所的に変化する効果を持つことができる。それによって、Ｔ２^*緩和時間は特にわずかな結果となり、材料はＭＲ画像形成において減ぜられた可視化性を有することができる。さらになお、材料が上述の値の１つを持つ巨視的の平均化された磁化率を有する場合に対しては、この減ぜられたＭＲ可視化性の効果のかたわらへ、磁化率整合の別の効果が歩み寄る。すなわち、例えば、空気−組織の境界面に磁化率勾配が現れ得る、すなわち磁化率の変化が場所の関数として現れ得る。例えば、皮膚表面において磁化率の値がχ＝０．３８×１０^-6からχ＝９×１０^-6へ変化する。このことは、局所的な磁場の値がこの領域内及び領域の周りでＭＲ設備の基本磁場の値からずれることをもたらし得る。そうすればＭＲ画像形成はこの領域においていわゆる磁化率アーチファクト、例えばＭＲ画像におけるずれ等を有し得る。

【0029】

しかしながら材料が相応にマッチングした値を有する場合には、例えば体の近傍に存在する例えばＨＰコイルまたはシムパッドのようなＭＲ設備の構成要素に対し材料が用いられると、材料−組織の境界面に著しい磁化率勾配は現れないことが達成され得る。言い換えれば、磁化率のミスマッチングは、ＭＲ画像形成に寄与しない領域へ移され得る。それによって、ＭＲ画像における磁化率アーチファクトは減ずることが可能になる。

【0030】

しかしまた、材料は水または組織または空気または有機材料の上述のこれらの値からずれた磁化率を有することも可能である。このことは例えば、特に減ぜられたＭＲ可視化性を達成するために有利であり得る。そうすれば、材料特性の最適化は換言すればＭＲ可視化性の低減に関して行われ得るものであり、そのことはまず第一に磁化率の微視的場所依存性が関係し、一方巨視的磁化率はさして重要ではない。

【0031】

例えば特に、材料は、別の割合で混加された別の磁性ドーピング材料を含み、体積内に基体材料とドーピング材料とさらに別のドーピング材料との均一な混和が存在可能であり、また別のドーピング材料の磁化率の符号がドーピング材料の磁化率の符号に等しくなくてよい。したがって、例えばドーピング材料は常磁性であり、別のドーピング材料は反磁性である（またはその逆）ことが可能である。ドーピング材料又は別のドーピング材料は強磁性であることも可能である。

【0032】

そのような場合、微視的磁化率勾配は特に大きな値をとり、ないしはＭＲ画像形成のボクセル内には多くの異なる局所的磁場強度が存在するから、たとえば特にわずかなＴ２^*緩和時間の効果が達成され得る。同時に、ドーピング材料の割合及び別のドーピング材料の別の割合をそれらの両ドーピング材料の磁化率に依存して適切に選択することによって、材料の巨視的磁化率の値を適切に設定することが可能である。

【0033】

一般に、基体材料（磁化率χ_B）にそれぞれ磁化率χ_nを有するＮ個のドーピング材料を混加することができる。その結果巨視的磁化率χ_mは次式のようになる。

【数1】

ここでＶ_B、Ｖ_Dnは基体材料及びドーピング材料のそれぞれの体積割合である。それ故次式が成立する。

【数2】

例えば、式１から、２つのドーピング材料、すなわちグラファイト粉末χ_D1＝−２０５×１０^-6及びパラジウム粉末χ_D2＝−８０６×１０^-6に対しそれぞれＶ_D1＝５．２０％及びＶ_D2＝０．２０％について非磁性χ_B＝０の基体材料に混ぜ合わされることで、χ_m＝−９×１０^-6の結果が得られる。これは人の組織の値に対応する。この場合基体材料は例えばＡＢＳ ＧＰ２２であってよい。

【0034】

例えばまた、この基体材料にＶ_D1＝５％のグラファイト及びＶ_D2＝０．５０％又はＶ_D2＝１．００％のパラジウムを混加することも可能であり、それは−６．６ｐｐｍないし−２．６ｐｐｍの巨視的磁化率をもたらす。

【0035】

上述の例は純粋に説明用のものである。一般にドーピング材料の割合と別のドーピング材料の別の割合とは異なっていてよく、その結果巨視的磁化率は特定の定められた値に等しい。特に、材料の巨視的磁化率は、ドーピング材料及び別のドーピング材料を混加することによって例えば水、空気、組織又は有機材料の値に等しくあることが可能である。特に、別のドーピング材料の粒度は例えば２００μｍより小さい、ないしは好ましくは１０μｍより小さくあることも可能である。一般に、別のドーピング材料についての対応する要求もしくは同じ要求が設定され得ることは、ドーピング材料に関して先に述べられたと同様である。

【0036】

さらに別の視点に従えば、本発明は磁気共鳴設備に使用するための材料の製造方法に関し、その方法は、合成物質からなる基体材料を押出成形機により融解し、１ｍｍ³より小さい体積内において均一な混和が存在するような割合の磁性ドーピング材料の混加を行うことを含む。そのような方法は、本発明の別の視点に従う磁気共鳴設備に使用するための材料を得るために用いることができる。

【0037】

別の視点に従えば、本発明は感度領域を有する磁気共鳴設備に関し、その磁気共鳴設備は、感度領域内で画像形成のために磁気共鳴データを検出するために構成されており、磁気共鳴設備は画像形成のため感度領域内に構成要素を含む。磁気共鳴設備は、構成要素が先に討議された本発明の視点に従う磁気共鳴設備における使用のための材料を含むことを特徴とする。例えば、構成要素は、高周波コイルに関係し、患者をＭＲ設備へ運び入れるためのテーブルまたは寝台又はシムパッドが関係する。そのような構成要素を製造するために本発明の視点に従う材料が使用されると、これらの構成要素はＭＲ画像形成における減ぜられた可視化性を有することができる。これらの構成要素はまた有利に周辺の磁化率にマッチングした磁化率を有することができ、その結果ＭＲ画像形成における磁化率アーチファクトが減ぜられ得る。

【0038】

当然に、はじめに記述された実施形態の特徴及び本発明の視点は相互に結合することができる。特に、特徴は記述された組合せにおいてのみならず、他の組合せにおいても、または独自に選び取られて、本発明の分野から逸脱することなく、使用されることが可能である。

【0039】

この発明の上述の特性、特徴及び利点並びにこれらのものが達成される方法は、図面と関連して詳細に説明される実施例の以下の記述と関連してより明確、明白になる。

【図面の簡単な説明】

【0040】

【図1】基体材料と混加されるドーピング材料とを有する材料を示す図である。

【図2】ドーピング材料の粒度分布を示す図である。

【図3】磁化率のミスマッチングに基く第一の代表長さスケール上の磁場変化を示す図である。

【図4】微視的磁化率勾配に基く第二の代表長さスケール上の磁場変化を示す図であり、その第二の代表長さスケールは図３の代表長さスケールより小さい。

【図5】基体材料と混加されるドーピング材料と別のドーピング材料とを有する材料を示す図である。

【図6】ＭＲ設備の構成要素を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0041】

以下本発明を有利な実施形態に基づいて図面を参照して詳細に説明する。図において同一符号は同一又は類似の要素を表わす。

【0042】

図１は、基体材料２と混加されたドーピング材料３とから構成されている材料１を表わす。そのドーピング材料は粒ないしクラスター（集合体）状に基体材料２内に埋め込まれて示されている。粒度２０が表示されている。

【0043】

図２において、粒度分布２１、すなわち種々異なる粒度の頻度が例によって示されている。粒度分布２１の最大値は例えば粒度２０を示すことができる。図２において、粒度分布２１はガウス曲線によって描かれている。例えば、粒度２０は２００μｍより小さく、好ましくは１００μｍより小さく、特に好ましくは１０μｍより小さくあってよい。

【0044】

再び図１に関して、ドーピング材料ないし基体材料の、濃度の巨視的平均値からの濃度ずれが存在することが明らかである。このことは、ドーピング材料３の粒ないしクラスターに起因する。均一の混和、したがって基体材料及びドーピング材料の濃度が極端な場合大きな体積の巨視的値に合致する混和は、１ｍｍ³の大きさを持った体積（ボリューム）１０に対して達成される。言い換えれば、関与される材料２、３の濃度は、約１ｍｍの代表長さで微視的に変化する。より大きい長さにわたって平均化されると、値は巨視的平均値に等しい値が得られる。

【0045】

そのようなパラメータは例えば製造プロセスに関係する。そのように、ドーピング材料の下準備がより小さな粒度及びそのように特に均一で細かい混和をもたらすことができる。例えば、基体材料２は合成物質、例えばＡＢＳ ＧＰ２２であってよい。例えば合成物質を融解するための２軸押出機の使用は、特に細かく均一な混和を可能にすることができる。

【0046】

ドーピング材料３は磁性材料であり、すなわち０に等しくない磁化率を有する。ドーピング材料３は例えば強磁性、反磁性または常磁性であってよい。ドーピング材料３は特に、基体材料２の磁化率と異なる磁化率を有することができる。これにより、上述の代表長さスケール上に、すなわち体積（ボリューム）１０内に、磁化率変化、すなわち磁化率の局所的変動が現れる。これは、体積１０内に位置（場所）に依存して異なる磁化率値が存在することを意味する。例えば、ドーピング材料３はグラファイトまたは炭素ナノチューブまたはビスマスまたはパラジウムまたは白金またはクロムまたはタングステンまたはフェリチンであってよい。ドーピング材料は例えば５〜１５重量％ないし体積％の割合に混ぜ合わされ得る。

【0047】

例えば、材料１はＭＲ設備内の構成要用に使用することができる。そこでは典型的に核スピンを偏極させるための基本磁場が存在する。体積１０内の局所的に異なる磁化率に基いて、基本磁場は体積１０内で異なる。それ故体積１０内の異なる位置における核スピンは異なる速さでディフェイジングする。ＭＲ設備がＭＲ画像形成のため体積１０について積分すると、Ｔ２^*緩和時間が短縮されているから、材料１は減ぜられた可視化性を有することになる。特にこのことは、いわゆるグラディエントエコーＭＲ撮像シーケンスに該当し得るものであり、このシーケンスは当業者に知られているところである。体積１０（いわゆるボクセル）についてのＭＲ画像形成のための積分は、例えばＭＲ設備の限定された空間分解能によって引き起こされ得るものであり、ないしは信号対雑音比を高めるため相応に蓄積された測定値を検出するために必要とする限定された感度に基き必要であり得る。

【0048】

材料１の比較的低い均一性の混和の場合、例えば特にＭＲ設備の空間分解能より大きい代表長さスケール上にある材料の混和の場合には、比較的わずかに短縮されたＴ２^*緩和時間が存在し得ることが理解されるべきであろう。そうすれば、すなわち体積１０内に磁場強度の比較的にわずかな変化が存在し得るので、核スピンに対する異なるディフェイジング条件は存在しない。

【0049】

種々の言及した代表長さスケールは図３及び図４に示されている。図３において、局所的磁化率３１（実線、右方スケール）の急な跳躍に対して磁場３０（破線、左方スケール）の値が位置３２の関数として示されている。図３から明らかなように、磁化率跳躍の周りの領域における磁場３０の値は一定値（例えばＭＲ設備における基本磁場の値）から外れる。例えば、跳躍は空気から人の組織へ移行する場合、したがって皮膚表面に現れ得る。

【0050】

図３の典型的な長さスケール、すなわちその上で磁場３０の値が変化する長さスケールはセンチメートル、約５〜１０ｃｍである。しかしながら、ボクセルないし典型的なＭＲ設備の空間分解能は著しく小さい。なお典型的なＭＲ設備においては１ｍｍの空間分解能が達成される。対応する体積１０の側長は長さＩ−Ｉ’として示されている。しかしそのような長さスケール上で、磁場３０は図３の場面では変化しないか又はただほんのわずか変化するだけである。それ故ボクセル内では実質的に均一な磁場が存在することになり、減ぜられたＭＲ可視化性は達成されないか、又はわずかに減ぜられた可視化性が達成されるだけであろう。

【0051】

対応して図４においては上側に磁場３０の値が磁化率３１に対し場所３２の関数として示され、その磁化率は著しく短い長さスケール上で変化する。同じ長さＩ−Ｉ’がそれぞれ図３及び図４に示されている。位置３２の関数としての磁化率のそのような変化は、例えば本発明の視点に従う材料１に対し、１ｍｍ³より小さい体積１０内の基体材料及びドーピング材料２、３の混和が均一であるとき、したがって特に細かい混和が存在するとき達成される。例えば、長さＩ−Ｉ’は１ｍｍの長さを表わし得る。図４から明らかなように、磁場３０はＭＲ画像形成のボクセル内で異なる値を取ることができ、その結果材料１のＴ２^*緩和時間は、例えば基体材料２のＴ２^*緩和時間に対しファクター２または４だけ短縮される、すなわち１／２倍または１／４倍に短縮される。

【0052】

図４の下側において、磁場の向き３０ａが示されている。ドーピング材料３（図１参照）の粒の磁化は実質的に異なって配向され得るから、代表長さスケール上の磁場の向き３０ａも変化し得る。このこともＴ２^*緩和時間への影響を持ち得る。

【0053】

図５には、ドーピング材料３のほかにさらに別のドーピング材料４を含む材料１が示されている。この別のドーピング材料４も磁性であってよい。特に別のドーピング材料４は、ドーピング材料３の磁化率に対し異なる符号を持った磁化率を有することができる。言い換えれば、例えばドーピング材料３は常磁性または強磁性（反磁性）であり、一方別のドーピング材料４は反磁性（常磁性または強磁性）であってよい。

【0054】

材料１を使用することによって２つの効果をもたらすことができる。すなわち、まず第一に、体積１０内の磁化率の場所依存性が特に強い結果になり得る。それによって、局所的磁場が特に強く変りやすくなり、その結果核スピンのＴ２^*緩和時間が特に強く短縮され得る。材料１はしたがってＭＲ画像形成における減ぜられた可視化性を有し得る。第二に、ドーピング材料３、４の割合をそれらの磁化率に基づいて適切に選択することによって、材料１の巨視的磁化率が予め決められた値に等しい、例えば空気、水、組織または有機材料に等しいことが達成される。このことは、上記の式１及び２によって説明される。このことは、ＭＲ画像形成における磁化率アーチファクトを減ずることを可能にし得る。磁化率アーチファクトは、磁場強度３０の局所的ずれによって、図３において説明されているように、生じ得る。しかしながら、これら両効果に対し決定的な長さスケールは異なるオーダを有することが理解されるべきで、それは図３及び図４に関して先に説明されたとおりである。

【0055】

図６には模範的に構成要素４１、４２、４３が図解されており、それらは部分的にまたは主として材料１から製造されていることが可能である。患者を載せてＭＲ設備へ運び入れることのできるテーブルまたは寝台４１が示されている。さらに、ＭＲ信号を検出するため、ないしＨＦパルスの照射によって磁化を励起するために使用することのできるＨＦ局所コイル４２が示されている。シムパッド４３も認められる。シムパッド４３は特定の磁化率、ほぼ人の組織の磁化率を有する。シムパッドがＭＲ画像形成中人体の近傍に置かれると、図３に図解されているように磁化率の跳躍がＭＲ画像形成の部分でない場所に（例えば空気−シムパッドの境界面に）現れる。それによって、例えば皮膚近傍の磁化率アーチファクトは減ぜられ得る。

【0056】

したがって、ＭＲ画像形成の基体材料に、磁性ないし弱磁性であって例えばミクロ又はナノ粒子として製作されているドーピング材料３、４をドーピングすることによって、材料１のＭＲ可視化性の減少が達成される。このことは特に、すべての慣用されている材料、例えば従来の合成物質をＭＲ設備の画像形成ボリュームにおいても使用することを可能にする。それによって、コストが節約され、新しい機械的機能、例えばフレキシブルなコイル、合成物質継ぎ手を有するコイル、より軽くした患者テーブル等が実現され、また患者の快適性が改善される。基体材料２としては、特に熱可塑性物質、熱可塑性エラストマー、エラストマー、熱硬化性物質、発泡スチロールが適している。ドーピング材料３としては、反磁性材料、特にグラファイト及びビスマスのような強い反磁性原材料、並びに全多様な常磁性原材料が適している。ドーピング材料３ないし別のドーピング材料４は、１〜８０重量％の範囲、好ましくは５〜１５重量％の範囲、特に好ましくは９〜１１重量％の範囲で加えることができる。粒度は例えば１００μｍとする、好ましくは１０μｍより小さくすることができる。特に１００ｎｍより小さい粒度を有するナノ粒子の場合には、強磁性原料を使用することができる。

【0057】

基体材料２とドーピング材料３、４との混合の調製においては、二軸押出機を使用すると、特に細かく均一な分布がしかも材料２、３、４の混合によって達成されるので有利である。

【0058】

本発明は有利な実施例によって詳細に図解され説明されたが、本発明は開示された例によって制限されるものではなく、それらから別の変形が当業者によって本発明の保護範囲を逸脱することなく導き出されることが可能である。

【符号の説明】

【0059】

１ 材料
２ 基体材料
３ ドーピング材料
４ 別のドーピング材料
１０ 体積
２０ 粒度
２１ 粒度分布
３０ 磁場
３０ａ 磁場の向き
３１ 磁化率
３２ 位置
４１ 構成要素（テーブルまたは寝台）
４２ 構成要素（高周波局所コイル）
４３ 構成要素（シムパッド）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】