[发明专利]利用被赋予轨道角动量的光的光学超极化

说明书

技术领域

本发明涉及超极化造影剂的生成。光学系统产生被赋予光学角动量OAM光束。这种OAM光子束在化合物中生成原子核超极化，之后能够将所述化合物用作MR检查中的超极化造影剂。

背景技术

从国际申请WO2009/081360已知这样的基于光子的超极化系统。

所述已知的基于光子的超极化系统包括具有光输出部的表面探头，其引导被赋予轨道角动量的光穿透待检查的患者的组织。在所述已知的基于光的超极化系统的备选实施例中提供了导管。这些已知的基于光子的超极化的应用以生物材料生成超极化造影剂，并且对于生物（例如，人或动物）组织仅具有短的穿透深度。因此，这些已知的应用局限于内窥镜应用、侵入式应用和介入式应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分配器，其具有适于非介入式应用的基于光子的超极化系统。

实现这一目的所借助的分配器包括：

-容纳化合物的室，

-光子超极化系统，其生成被赋予轨道角动量的OAM光子束，并且被布置成引导所述OAM光子束进入所述室中，从而在所述化合物中生成原子核超极化，

-并且所述室具有输出部，超极化化合物能够通过所述输出部释放。

本发明以洞察到的这样一种认识为基础，即，采用赋予轨道角动量的光子束（OAM光束）使所述室内的例如流体物质的化合物超极化。所述超极化化合物在NMR或MRI实验中起着造影剂的作用，并且被施予给要检查的诸如患者的对象。OAM光子束的射束路径与NMR或MRI实验是分离的。因而，在所述室的尺寸方面要考虑OAM光的穿透深度方面的限制。所述化合物的超极化发生在所述室内，对于OAM光子束而言，所述室很好进入，即，可通过透明窗口进入，这样保持了OAM光子束的轨道角动量。之后，所述超极化化合物通过所述室的输出部释放，并且可以将其作为造影剂施予给要检查的患者。在另一种实施中，将超极化从第一超极化化合物转移至被用作造影剂的第二接收化合物。由于所述超极化是体外生成的，因而对于本发明而言，OAM光子束在生物学组织内的穿透深度是不相干的。能够将所述室实现为容纳所述化合物的分离的容器，所述化合物在所述容器内被OAM光子束超极化，并且接下来被作为造影剂分配。或者，所述室可以是注入线（infusion line）的不可分割的部分，所述化合物沿所述注入线传送，受到OAM光子束的超极化，并作为造影剂分配。所述室不管是作为分离的容器，还是作为注入线的不可分割的部分，都优选沿所有方向具有数毫米的尺寸。这种尺寸的室容易利用大约一千（1000）个斑点（spot）的（一条或多条）OAM光子束进行照射。例如，能够采用30×30个1mm²的斑点在1mm的深度上对所述化合物进行超极化。通过这种方式，能够生成1ml/s到10ml/s的超极化化合物。将参考在从属权利要求中界定的实施例进一步详细描述本发明的这些和其他方面。

在本发明的另一方面中，所述分配器包括极化转移系统。所述室内的化合物是源化合物，在所述源化合物内由OAM光子束生成原子核超极化或电子超极化。在所述极化转移系统中，将所述原子核超极化或电子超极化从这种超极化源化合物转移至受体化合物。当OAM光子束对所述源化合物进行超极化时，这种受体化合物未必一定存在，而是可以稍后添加这种受体化合物。通常，源化合物内的超极化原子核不同于受体化合物内的超极化原子核。具体而言，在所述源化合物中，通过OAM光子束对质子（¹H）进行超极化，并将这一超极化转移至所述受体化合物的原子核，例如¹³C、¹⁵N、¹⁷O或¹⁹F。具体而言，所述源化合物可以是能够通过OAM光子束对其质子（¹H）进行有效极化的水。如果在与OAM光子束的相互作用过程中，在混合物内存在角动量，那么能够并且将通过角动量守恒直接使这些细胞核极化。