DE69425512T2

DE69425512T2 - Medizinische vorrichtungen und materialien mit erhöhter sichtbarkeit bei magnetischer bildgebung

Info

Publication number: DE69425512T2
Application number: DE69425512T
Authority: DE
Inventors: A. Miller; W. Young
Original assignee: Pharmacyclics LLC
Current assignee: Pharmacyclics LLC
Priority date: 1993-04-14
Filing date: 1994-04-12
Publication date: 2001-04-19
Anticipated expiration: 2014-04-13
Also published as: DE69425512D1; WO1994023782A1; AU6631994A; CA2158373A1; NZ265523A; ATE195258T1; AU680248B2; KR100332015B1; EP0750520A1; KR960701674A; EP0750520B1; JPH08509141A

Description

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die magnetische Abbildung von einsetzbaren oder implantierbaren Vorrichtungen im oder auf dem Körper eines Patienten. Im Spezielleren betrifft die vorliegende Erfindung die Herstellung und Verwendung solcher Vorrichtungen mit Eigenschaften, die ihr Bild verbessern, wenn sie durch magnetische Resonanzabbildung oder andere Abbildungstechniken betrachtet werden.
Die Fähigkeit, nicht-invasiv Strukturen im Inneren des Körpers und erkrankte Gewebe innerhalb des Körpers eines Patienten abzubilden ist für die praktische Arbeit der modernen Medizin unabdingbar geworden. Es gibt eine Vielzahl solcher nicht-invasiver Abbildungstechniken, darunter Röntgenabbildung, Ultraschallabbildung, Röntgenstrahlen-Computertomographie, Emissionstomographie und dergleichen. Mit magnetischer Resonanzabbildung können, was für die vorliegende Erfindung von besonderem Interesse ist, zweidimensionale Querschnittsabbildungen durch einen Patienten bereitgestellt werden, die Farb- oder Grauskalen-Kontrastbilder von weichem Gewebe liefern, insbesondere, um Tumore, Ödeme, Infarkte, Infektionen und dergleichen abzubilden. Abgesehen von der hohen Qualität sind magnetische Resonanzbilder deshalb wünschenswert, weil sie den Patienten keiner schädlichen Strahlung aussetzen.
Im Körper von Patienten, an denen magnetische Resonanzabbildung vorgenommen wird, befinden sich oft Katheter, Röhrchen, Implantate und andere Vorrichtungen, und die präzisen anatomischen Positionen derartiger Vorrichtungen können von beträchtlicher klinischer Bedeutung sein. Unglücklicherweise bestehen die meisten Katheter und viele andere Vorrichtungen aus Materialien, wie organischen Polymeren, die keine adäquaten Signale für die Detektion durch magnetische Resonanzabbildungstechniken erzeugen. Insbesondere sind die meisten Polymerkatheter auf magnetischen Resonanzbildern nur dann klar erkennbar, wenn sie von Gewebe umgeben sind, das eine hohe Signalintensität aufweist, und in diesem Fall lassen sie eine dunkle Lücke auf dem Bild.
Es wäre daher wünschenswert, Katheter und andere medizinische Vorrichtungen bereitzustellen, die unabhängig von der Art des umgebenden Gewebes verstärkte Detektierbarkeit bei Betrachtung unter Einsatz magnetischer Resonanzabbildung aufweisen. Zu diesem Zweck ist vorgeschlagen worden, in die Polymerröhrchen, die bei einer Vielzahl von Kathetervorrichtungen eingesetzt werden, ferromagnetische Teilchen aufzunehmen. Die ferromagnetischen Teilchen könnten beim Extrudieren solcher Röhrchen aufgenommen werden und würden ein kontraststarkes Bild ergeben, wenn sie mit magnetischer Resonanzabbildung betrachtet werden. Die Verwendung ferromagnetischer Teilchen in Kathetern würde zwar für verbesserte Sichtbarkeit sorgen, eine derartige Verbesserung ist jedoch von der relativen Ausrichtung des Katheters in Bezug auf das beim Abbilden eingesetzte Magnetfeld abhängig. Insbesondere ist festgestellt worden, dass die Bildverstärkung nur dann auftritt, wenn der Katheter senkrecht zum Hauptmagnetfeld ausgerichtet ist. Bei paralleler Ausrichtung zum Magnetfeld kommt es zu keiner Bildverstärkung. Die Bildverstärkung unter Verwendung ferromagnetischer Teilchen hängt nicht von einer Wechselwirkung mit Protonen ab. Daher wären weitere Verbesserungen der Verstärkung des magnetischen Resonanzbildes von Kathetern und anderen medizinischen Vorrichtungen wünschenswert.
Es ist auch vorgeschlagen worden, flüssige Lösungen und Gels, die paramagnetisches Material enthalten, in Katheterlumen einzubringen. Das paramagnetische Material sorgt unabhängig von der Ausrichtung in Bezug auf das Magnetfeld für Kontrast mit umgebendem Gewebe. Obwohl es sich dabei um eine Verbesserung in einer Hinsicht gegenüber der Verwendung ferromagnetischer Materialien, wie oben erörtert, handelt, stellt die Notwendigkeit zur Aufnahme einer Flüssigkeit oder eines Gels in den Katheter vom Standpunkt der Herstellung eine Schwierigkeit dar, schränkt die Flexibilität des Katheters ein und ist allgemein unpraktisch.
Die direkte Aufnahme von paramagnetischen Materialien in das Polymermaterial von Kathetern und anderen medizinischen Vorrichtung ist jedoch schwierig, da paramagnetische Materialien, wie Übergangsmetallionen, die Nähe von Wasser oder einer anderen protonentragenden Substanz erfordern, um unter magnetischer Resonanzabbildung ein kontrastreiches Signal bereitzustellen. Das Einbringen von hydratisierten Übergangsmetallionen in extrudierte Materialien ist besonders problematisch, da das Hydratationswasser während des Extrudierens bei hoher Temperatur leicht verloren geht.
Es ist ein Verfahren vorgeschlagen worden, um das magnetische Resonanzbild bestimmter Gewebe, z. B. Lebertumore, durch das Einspritzen von Suspensionen superparamagnetischer Teilchen in den Körper eines Patienten aufzuhellen. Superparamagnetische Teilchen sorgen für einen wesentlich größeren Kontrast mit umgebendem Gewebe als äquivalente gelöste paramagnetische Stoffe und treten in Wechselwirkung mit an Wasser angrenzenden Protonen, ohne dass wässrige Lösungen superparamagnetischer Teilchen gebildet werden. Die Teilchen müssen jedoch direkt mit Wasserprotonen in Wechselwirkung treten, um die Bildverstärkung hervorzurufen.
Aus diesen Gründen wäre es wünschenswert, Katheter und andere medizinische Vorrichtungen mit verstärkter Sichtbarkeit bei Betrachtung durch magnetische Resonanz und andere magnetische Abbildung unabhängig von der Ausrichtung der Vorrichtungen in Bezug auf das Hauptmagnetfeld bereitzustellen. Bei derartigen Kathetern und Vorrichtungen sollte es nicht notwendig sein, eine Flüssigkeit oder ein Gel einzuschließen, und sie sollten relativ leicht herzustellen sein. Es wäre weiters wünschenswert, für die Aufnahme paramagnetischer Materialien, wie hydratisierter Übergangsmetallionen, in die polymeren Komponenten eines Katheters oder einer anderen medizinischen Vorrichtung ohne Hydratationsverlust zu sorgen.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Medizinische Katheter, die ferromagnetische Materialien enthalten, um die magnetische Rbsonanzabbildung zu verstärken, werden in Rubin et al. (1990), Inves. Radiol. 25: 1325-1332, sowie in den US-Patenten Nr. 5.154.179 und 4.989.608 beschrieben. Rubin et al. offenbaren, dass das Magnetbild solcher Katheter, die ferromagnetische Materialien enthalten, nicht verstärkt wird, wenn die Katheter parallel zum Magnetfeld ausgerichtet sind. Die Patente Nr. '179 und '608 beschreiben weiters das Einbringen einer wässrigen Flüssigkeit oder eines Gels, das/die ein paramagnetisches Mittel enthält, in ein Katheterlumen, um eine solche Abbildung weiter zu verstärken. US-Patent Nr. 5.122.363 beschreibt die Verwendung von in Zeolith eingeschlossenen paramagnetischen Ionen als Bildaufhellungs- oder Bildkontrastmittel bei magnetischer Resonanzabbildung. Die vollen Offenbarungen eines jeden der obigen Patente sind durch Verweis hierin eingeschlossen. Außerdem beschreibt Contrast Agents, Barry L. Engelstad und Gerlad L. Wolf, in MRI, C. V. Mosby, St. Louis, Kapitel 9, S. 161-181 (1988) die Verwendung superparamagnetischer Teilchen für das Aufhellen von Lebertumoren. Die Verwendung superparamagnetischer und anderer Eisenoxidteilchen als MRI-Kontrastmittel wird in Fahlvik et al., (1993) JMRI 3: 187-194, und Chambron et al., (1993) Magn. Reson. Imaging 11: 509-519, beschrieben.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

i. Paramagnetische ionische Teilchen.

Gemäß vorliegender Erfindung umfassen Gegenstände wie Katheter und andere medizinische Vorrichtungen nicht-metallische Elemente, in denen paramagnetische ionische Teilchen fix enthalten sind. Der Begriff "paramagnetische ionische Teilchen", wie hierin und in den beiliegenden Ansprüchen verwendet, bezeichnet Teilchen, die ein paramagnetisches Kation umfassen, das gemeinsam mit Wasser oder einem anderen Protonen abgebenden Fluid in einem Trägerteilchen, wie einem Ionenaustauschharz oder einer Mikrokapsel enthalten oder eingekapselt ist. Die nicht-metallischen Elemente bestehen üblicherweise aus einem organischen Polymer und wären in Abwesenheit der paramagnetischen ionischen Teilchen schlecht sichtbar, wenn sie durch magnetische Abbildungsverfahren, wie magnetische Resonanzabbildung, spektroskopische magnetische Resonanzabbildung und Biomagnetometrie betrachtet werden. Es ist festgestellt worden, dass die Intensität des magnetischen Resonanzsignals solcher Gegenstände beträchtlich verstärkt werden kann, indem paramagnetische ionische Teilchen in alle oder einen Teil der nicht-metallischen Elemente aufgenommen werden. Insbesondere ist festgestellt worden, dass geeignete paramagnetische ionische Teilchen mit geeigneten Polymermaterialien kombiniert und in eine gewünschte Gestalt, wie ein flexibles Röhrchen, extrudiert werden können, ohne dass es zu einem wesentlichen Verlust von Protonen abgebendem Fluid kommt, was für die Bildverstärkung über die paramagnetischen Metalle von grundlegender Wichtigkeit ist.
Gemäß einem speziellen Aspekt umfasst die vorliegende Erfindung einen Katheter, der ein rohrförmiges Element enthält, das aus einem organischen Polymer besteht. Die paramagnetischen ionischen Teilchen sind fix in ausgewählten Abschnitten des rohrförmigen Elements enthalten und dispergiert, in einer Konzentration, die so gewählt ist, dass sie die Detektierbarkeit bei Betrachtung mit magnetischen Abbildungstechniken erhöht. Paramagnetische ionische Teilchen können gleichmäßig im gesamten Katheter dispergiert sein, oder sie können in einem vorgewählten Muster dispergiert sein, wie einem oder mehreren Umfangsstreifen oder einem axialen Streifen, der sich teilweise oder vollständig entlang der Länge des rohrförmigen Elements erstreckt.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst die vorliegende Erfindung Verfahren zur Herstellung länglicher Polymerröhrchen mit einem verstärkten magnetischen Bild. Das Verfahren umfasst das Kombinieren paramagnetischer ionischer Teilchen, wie hierin definiert, mit einem Polymermaterial, wie einem Polyethylen, einem Polyurethan, einem Polyvinylchlorid, einem Nylon, einem Latex, einem Silikongummi, halogenierten Polyethylenen (z. B. Polytetrafluorethylen (PTFE) und anderen Teflon®-Materialien) Organosilikonen (z. B. Silastic®-Materialien) oder dergleichen. Die mit Polymermaterial kombinierten Teilchen können dann durch herkömmliche Techniken, wie Extrudieren bei erhöhten Temperaturen, zu einem Röhrchen geformt werden. Überraschenderweise ist festgestellt worden, dass das Protonen abgebende Fluid im paramagnetischen ionischen Teilchen während eines solchen Extrudierens oder anderer Herstellungsschritte nicht verloren geht.
Gemäß wieder einem anderen Aspekt umfasst die vorliegende Erfindung Zusammensetzungen, die für das Ausbilden von Gegenständen mit verstärkten magnetischen Bildern nützlich sind. Die Zusammensetzungen umfassen ein Polymermaterial und paramagnetische ionische Teilchen, die fix im Polymermaterial enthalten sind. Gegenwärtig bevorzugte paramagnetische ionische Teilchen sind paramagnetische Metallionen, die in hydratisierten Ionenaustauschharzen enthalten sind, wie in natürlichem Zeolith, Molekularsieb, Ton und synthetischem Ionenaustauschharz. Derartige Zusammensetzungen eignen sich dazu, daraus längliche Polymerröhrchen, wie oben beschrieben, und andere organische Polymergegenstände daraus herzustellen.
Ein Verfahren zur Verwendung der Gegenstände gemäß vorliegender Erfindung zum Abbilden umfasst das Einführen eines Gegenstandes, der ein nicht-metallisches Element umfasst, in dem paramagnetische ionische Teilchen fix enthalten sind, in den Körper eines Patienten. Der Körper wird unter Einsatz einer Vorrichtung zur magnetischen Abbildung, wie magnetischer Resonanzabbildungsvorrichtungen und biomagnetischer Abbildungsvorrichtungen, betrachtet, und der Gegenstand erzeugt ein Bild mit verstärkter Sichtbarkeit in allen Ausrichtungen in Bezug auf die Abbildungsvorrichtungen. Der Gegenstand kann einen Katheter, ein Implantat oder eine andere herkömmliche medizinische Vorrichtung umfassen. Üblicherweise besteht das nicht- metallische Element aus einem organischen Polymer, und die paramagnetischen ionischen Teilchen umfassen paramagnetische Metallionen, die in einem Trägerteilchen, wie einem Ionenaustauschharz, gemeinsam mit einem Protonen abgebenden Fluid, wie Wasser, enthalten sind.
Die Verwendung paramagnetischer ionischer Teilchen weist im Vergleich zu älteren Verfahren und Zusammensetzungen zur Verstärkung des magnetischen Resonanzbildes eine Reihe von Vorteilen auf. Das Bildsignal, das durch Gegenstände erzeugt wird, die solche paramagnetische ionischen Teilchen enthalten, ist sehr intensiv mit minimaler Unscharfe und minimalem Vorhandensein einer Bildkorona. Im Gegensatz dazu kann die Verwendung ferromagnetischer Teilchen bewirken, dass eine Korona im Bild- Artefakt erscheint, was die präzise Lokalisierung des Gegenstand innerhalb des abgebildeten Bereichs schwierig macht. Darüber hinaus ist das durch die vorliegende Erfindung erzeugte Bild-Artefakt von der Ausrichtung unabhängig, wobei unabhängig von der relativen Ausrichtung des Gegenstandes zur Vorrichtung zur magnetischen Resonanzabrichtung gleichermaßen klare Bilder erhältlich sind. Die paramagnetischen Ionen können für eine sehr hohe Signalintensität sorgen, und das erzeugte Bild-Artefakt ist weiß oder hell und nicht schwarz, wie bei Verwendung ferromagnetischer Ionen. Die paramagnetischen ionischen Teilchen sorgen für die Beibehaltung paramagnetischer Ionen und relativ großer Mengen an Wasser oder anderem Protonen abgebendem Fluid, was gemeinsam für eine große Bild-Verstärkung sorgt.

ii. Kleine Eisenteilchen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfassen Gegenstände wie Katheter und andere medizinische Vorrichtung nicht-metallische Elemente mit sehr kleinen Eisenteilchen mit einer Größe von 20 um oder weniger, vorzugsweise superparamagnetische Teilchen, die fix darin enthalten sind. Die nicht-metallischen Elemente bestehen üblicherweise aus einem organischen Polymer und sind in Abwesenheit der Eisen- oder superparamagnetischen Teilchen schlecht sichtbar, wenn sie durch magnetische Abbildungsverfahren, wie magnetische Resonanzabbildung, magnetische spektroskopische Resonanzabbildung und Biomagnetometrie, betrachtet werden. Es ist festgestellt worden, dass die Intensität des magnetischen Resonanzsignals solcher Gegenstände stark verbessert werden kann, indem solche Eisen- und/oder superparamagnetischen Teilchen in alle oder einen Teil der nicht-metallischen Elemente aufgenommen werden. Insbesondere ist festgestellt worden, dass geeignete kleine Eisen- und/oder superparamagnetische Teilchen, die in Polymermaterialien aufgenommen und in einer gewünschten Gestalt, wie der eines flexiblen Röhrchens, extrudiert werden, wenn sie in den Körper eines Patienten eingesetzt werden, mit den umgebenden Wasserprotonen in Wechselwirkung treten, um die Bildverstärkung hervorzurufen. Die resultierende Bildverstärkung ist unabhängig von der relativen Ausrichtung des Röhrchens oder anderen Gegenstands gegenüber dem Magnetfeld. Häufig ist es wünschenswert, dass die Konzentration der Teilchen auf eine äußere oder innere freiliegende Fläche des Gegenstands begrenzt oder dort konzentriert ist, um den Abstand zwischen den Teilchen und dem umgebenden wässrigen Fluid zu verringern, wodurch ihre Wirkung auf umgebende Wasserprotonen intensiviert und dadurch die Bildverstärkung erhöht wird. Daher werden die Teilchen in einer derzeit bevorzugten Ausführungsform zumindest an oder nahe einer freiliegenden Oberfläche des Gegenstandes dispergiert. Mit "freiliegender Oberfläche" ist somit gemeint, dass die Oberfläche während der normalen Verwendung der Vorrichtung einem wässrigen Medium, üblicherweise einem Körperfluid oder Gewebe, ausgesetzt wird.
Gemäß einem speziellen Aspekt umfasst die vorliegende Erfindung einen Katheter, der ein rohrförmiges Element umfasst, das aus einem organischen Polymer besteht. Die superparamagnetischen oder kleinen Eisenteilchen sind fix in ausgewählten Abschnitten des rohrförmigen Elements enthalten und dispergiert, in einer Konzentration, die so gewählt ist, dass sie die Detektierbarkeit durch magnetische Resonanzabbildungstechniken erhöht, unabhängig von der Ausrichtung des rohrförmigen Elements im Magnetfeld, wenn sich das rohrförmige Element im Körper eines Patienten befindet. Die Teilchen können gleichmäßig im gesamten Katheter dispergiert sein, oder sie können in einem vorgewählten Muster dispergiert sein, wie als Umfangsstreifen oder axialer Streifen, der sich teilweise oder ganz entlang der Länge des rohrförmigen Elements erstreckt. Es ist häufig wünschenswert, dass die Verteilung der Teilchen auf eine äußere oder innere freiliegende Oberfläche des Katheters beschränkt oder darauf konzentriert ist. Daher ist es gemäß einer derzeit bevorzugten Ausführungsform wünschenswert, dass die kleinen Eisenteilchen zumindest an oder nahe einer freiliegenden Oberfläche dispergiert werden. Bei der freiliegenden Oberfläche handelt es sich um eine Ober fläche, auf die ein Körperfluid oder ein innerhalb des Lumens des Katheters angeordnetes Fluid einwirkt.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst die vorliegende Erfindung Verfahren zur Herstellung länglicher Polymerröhrchen mit einem verstärkten magnetischen Bild. Das Verfahren umfasst das Kombinieren der kleinen Eisen- und/oder superparamagnetischen Teilchen mit einem Polymermaterial, wie einem Polyethylen, einem Polyurethan, einem Polyvinylchlorid, einem Nylon, einem Latex, einem Silikongummi, halogenierten Polyethylenen (z. B. Polytetrafluorethylen(PTFE) und anderen Teflon®-Materialien, (Organosilikonen (z. B. Silastic®-Materialien) oder dergleichen. Aus den mit Polymermaterial kombinierten Teilchen kann dann nach herkömmlichen Techniken, wie Extrudieren, ein Röhrchen gebildet wird. Es kann auch möglich sein, die Außenseite eines Gegenstands nach der Herstellung direkt mit Teilchen zu imprägnieren oder zu beschichten. Überraschenderweise ist festgestellt worden, dass die Eisen- und/oder superparamagnetischen Teilchen, die sich an, auf oder nahe an der Oberfläche des Röhrchens befinden, mit den Wasserprotonen eines umgebenden Körpers eines Patienten in Wechselwirkung treten, wodurch superparamagnetische magnetische Bildverstärkung hervorgerufen wird. Es ist auch festgestellt worden, dass diese Bildverstärkung von der Ausrichtung des Magnetfeldes unabhängig ist.
Gemäß wieder einem anderen Aspekt umfasst die vorliegende Erfindung Zusammensetzungen, die für das Ausbilden von Gegenständen mit verstärkten magnetischen Bildern nützlich sind. Die Zusammensetzungen umfassen ein Polymermaterial und kleine Eisen- und/oder superparamagnetische Teilchen, die fix darin enthalten sind. Solche Zusammensetzungen eignen sich dazu, daraus längliche Polymerröhrchen, wie oben beschrieben, und andere organische Polymergegenstände herzustellen. Ein Verfahren zu Abbildung gemäß vorliegender Erfindung umfasst das Einführen eines Gegenstands, der ein nicht-metallisches Element umfasst, in dem oder auf dem kleine Eisen- und/oder superparamagnetische Teilchen fix vorhanden sind, in den Körper eines Patienten. Der Körper wird unter Verwendung einer magnetischen Abbildungs vorrichtung, wie einer Vorrichtung zur magnetischen Resonanzabbildung oder einer Vorrichtung zur biomagnetischen Abbildung, betrachtet, und der Gegenstand erzeugt ein Bild mit verstärkter Sichtbarkeit in allen Ausrichtungen in Bezug auf die Abbildungsvorrichtung. Der Gegenstand kann einen Katheter, ein Implantat oder eine andere herkömmliche medizinische Vorrichtung umfassen. Üblicherweise besteht das nicht- metallische Element aus einem organischen Polymer, und die kleinen Eisen- und/oder superparamagnetischen Teilchen sind darin dispergiert, wobei sie vorzugsweise nahe der Oberfläche konzentriert sind, oder darauf aufgetragen.
Die Verwendung kleiner Eisen- und/oder superparamagnetischer Teilchen hat im Vergleich zu bisherigen Verfahren und Zusammensetzungen für magnetische Bildverstärkung eine Reihe von Vorteilen. Das Bildsignal, das durch Gegenstände erzeugt wird, die solche superparamagnetischen Teilchen enthalten, ist sehr intensiv. Darüber hinaus ist das gemäß vorliegender Erfindung erzeugte Bild von der Ausrichtung unabhängig, wobei ungeachtet der relativen Ausrichtung des Gegenstandes gegenüber der Vorrichtung zur magnetischen Resonanzabbildung klarer Bilder erhältlich sind. Das superparamagnetische Verhalten sorgt für eine sehr hohe Signalintensität, und das erzeugte Bildsignal ist weiß oder hell und nicht ein Schwarz-Weiß-Artefakt, wie es unter Verwendung größerer ferromagnetischer Teilchen erzeugt wird. Die superparamagnetischen Teilchen an oder nahe der Oberfläche des Gegenstands treten mit Wasserprotonen des umgebenden Körpers eines Patienten in Wechselwirkung, so dass es nicht mehr notwendig ist, flüssige Lösungen oder Gels in den Katheter selbst aufzunehmen, wie es für die Bildverstärkung mit paramagnetischen Ionen erforderlich war.
Die Art und die Vorteile der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die übrigen Abschnitte der Beschreibung und die Zeichnungen besser verstanden werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 veranschaulicht einen einfachen. Dränage- oder Durchspülungskatheter, der einen flexiblen Polymerkörper umfasst und gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung konstruiert ist.
Fig. 2 veranschaulicht einen Querschnitt des Katheters von Fig. 1, wobei die paramagnetischen Ionen oder die Eisenteilchen in einem axialen Streifen konzentriert sind, anstatt gleichmäßig durch ihn hindurch dispergiert zu sein.
Fig. 3 ist ein Radiogramm eines Kontrollröhrchens (oben mit offenem weißen Pfeil), eines Röhrchens mit 76 mm (3 Zoll) mit Eisenoxid (links, kein Pfeil), und eines Röhrchens mit 102 mm (4 Zoll) mit Eisenoxid (rechts, schwarzer Pfeil) unter magnetischer Resonanzabbildung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Die vorliegende Erfindung ist nützlich, um die magnetischen Abbildungen einer großen Vielzahl einsetzbarer und implantierbarer medizinischer Vorrichtungen zu verstärken, die auf andere Weise schwer mit magnetischen Abbildungsverfahren erkennbar wären. Die magnetischen Abbildungen werden durch bekannte magnetische Abbildungstechniken erzeugt, wie magnetische Resonanzabbildung (MRI), spektroskopische magnetische Resonanzabbildung (MRSI) und Biomagnetometrie (siehe Moshage et al., (1991), Radiology 180: 685, und Scheider et al., (1990) Radiology 176: 825). Die vorliegende Erfindung ist besonders nützlich, um herkömmliche Katheter, Versorgungsröhrchen, Dränageröhrchen, Shunts und andere Vorrichtung, die Polymerröhrchen umfassen, sowie Interventionsvorrichtungen, wie zum Nähen oder zur Biopsie, zu modifizieren, die vorübergehend in eine Körperöffnung oder ein Gewebe eines Patienten eingeführt werden müssen. Die vorliegende Erfindung eignet sich auch zum Modifizieren von Abschnitten oder Komponenten von dauerhaft implantierbaren Vorrichtungen, wie Gelenks- und anderen Prothesen, Brustimplantaten, Schrittmachern, Arzneimittelinjektionsöffnungen, pädiatrische Intercardialvorrichtungen, Arzneimittel abgabevorrichtungen und dergleichen, bei denen es wünschenswert ist, dass das Vorhandensein und die Position der Vorrichtung während der nachfolgenden magnetischen Abbildungsverfahren leicht sichtbar ist.
Die Gegenstände oder Vorrichtungen gemäß vorliegender Erfindung umfassen ein nicht- metallisches Element, das üblicherweise eine primäre Komponente der Vorrichtung umfasst. Im Fall einfacher rohrförmiger Vorrichtungen ist das nicht-metallische Element üblicherweise ein Polymerröhrchen, das den primären Körper der Vorrichtung definiert. Im Fall komplexerer Vorrichtungen kann das nicht-metallische Element jede Komponente sein, bei der es wünschenswert ist, ihre Sichtbarkeit unter magnetischer Abbildung zu erhöhen. Derartige nicht-metallische Komponenten bestehen üblicherweise aus organischen Polymeren, können aber auch Keramikmaterialien, Verbundstoffe oder jedes andere biokompatible Material sein, das nicht das erwünschte magnetische Resonanzabbildungsartefakt erzeugt und so modifiziert werden kann, dass es die paramagnetischen ionischen Teilchen oder die kleinen Eisen- und/oder superparamagnetischen Teilchen gemäß vorliegender Erfindung enthält, wie nachstehend detaillierter beschrieben. Beispiele für organische Polymere sind jene aus der Gruppe, die aus Polyethylen, Polyurethan, Polyvinylchlorid, Nylon, Latex, Silikongummi, halogenierten Polyethylenen (z. B. Polytetrafluorethylen (PTFE) und anderen Teflon®- Materialien), Organosilikonen (z. B. Silastic®-Materialien) und dergleichen besteht. Diese Liste ist jedoch nicht erschöpfend, und es steht eine große Vielzahl anderer organischer Polymere zur Verfügung, um nicht-metallische Elemente gemäß vorliegender Erfindung herzustellen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist das Polymer ein hydratisiertes Polymermaterial mit einem Wassergehalt von etwa 0,001 Gew.-% bis etwa 50 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 5 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-%. Diese hydratisierten Polymere sorgen für zusätzliches Wasser innerhalb der Polymer-Matrix in großer Nähe zu den enthaltenen paramagnetischen Ionen oder den kleinen Eisen- und/oder superparamagnetischen Teilchen, was für eine erhöhte Verstärkung der magnetischen Abbildung sorgt.
Die nicht-metallischen Elemente und die Gegenstände gemäß vorliegender Erfindung sind üblicherweise im Wesentlichen frei von ferromagnetischen Teilchen und insbesondere ferromagnetischen Teilchen mit einer Größe über 20 um. Derartige ferromagnetische Teilchen sind nicht notwendig, um für die Verstärkung der magnetischen Abbildung gemäß vorliegender Erfindung zu sorgen, und ihr Weglassen reduziert oder vermeidet die Unscharfe- oder Bildkoronawirkung, die bisher in Verbindung mit ihrer Verwendung beobachtet wurde. Siehe Rubin et al., (1990), oben.
Die nicht-metallischen Elemente und die Gegenstände gemäß vorliegender Erfindung können gegebenenfalls strahlenundurchlässige Materialien umfassen, um ihre Abbildung unter Röntgenstrahlenabtastung und verwandten Techniken, wie Fluoroskopie, Computertomographie und dergleichen zu verstärken. Im Allgemeinen kann die Vorrichtung entweder gleichmäßig oder in lokalen Bereichen, in Form von Streifen, Bändern und dergleichen, mit strahlenundurchlässigen Materialien durchsetzt oder imprägniert sein. Geeignete strahlenundurchlässige Materialien sind Barium, Wismut und andere strahlendichte Salze, wie in den US-Patenten Nr. 3.529.633; 3.608.555; und 2.857.915 beschrieben. Bevorzugt wird die Verwendung von Bariumsulfat oder anderen Bariumsalzen, von denen festgestellt wurde, dass sie mit den paramagnetischen ionischen Teilchen gemäß vorliegender Erfindung uneingeschränkt kompatibel sind. Es ist auch möglich, diskrete strahlenundurchlässige Markierungen auf den medizinischen Vorrichtung anzuordnen, wie strahlenundurchlässige Gold- oder Platinstreifen, die um Katheterröhrchen angeordnet sind.
Die paramagnetischen ionischen Teilchen gemäß vorliegender Erfindung umfassen ein paramagnetisches Kation, das gemeinsam mit einem Protonen abgebenden Fluid in einem Trägerteilchen enthalten oder eingekapselt ist. Dieses paramagnetische Ion kann jedes Metallion sein, das paramagnetische Eigenschaften aufweist und ist typischerweise ein Element mit der Ordnungszahl 21-29, 42, 44 und 58-70. Beispiele für Übergangsmetall-Kationen sind Gd&spplus;³, V&spplus;&sup4;, V&spplus;³, Cu&spplus;², Ni&spplus;², Cr&spplus;³, Co&spplus;³, Co&spplus;², Cr&spplus;³, Fe&spplus;³, Fe&spplus;² und dergleichen. Die Kationen liegen normalerweise in Form eines Salzes, einschließlich Sulfaten, Chloriden, Acetaten, Nitraten und dergleichen, als Gegenionen vor.
Protonen abgebende Fluids, die zur Verwendung gemäß vorliegender Erfindung geeignet sind, sind jene Fluidmaterialien, die beobachtbare Protonen bereitstellen, um ein magnetisches Resonanzbild zu konstruieren. Zu den geeigneten Protonen abgebenden Fluids gehören Wasser, Alkohole, wie Glykole (z. B. Propylenglykol, Polyethylenglykol und Ethylenglykol), Glycerine, Detergenzien, wie sulfonierte Verbindungen, Ether, wie Glym und Diglym, Amine, Imidazole und Tris, sie sind jedoch nicht darauf beschränkt. Gemäß einer zur Zeit bevorzugten Ausführungsform weist das Protonen abgebende Fluid einen Siedepunkt gleich oder mehr bevorzugt über dem Siedepunkt von Wasser auf. Zur Zeit bevorzugte Protonen abgebende Fluids sind Wasser und Polyethylenglykol.
Die Trägerteilchen, die die paramagnetischen ionischen Teilchen umfassen, umschließen und schützen die paramagnetischen Ionen während der Herstellung des Gegenstands mit verstärktem Bild nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und halten die paramagnetischen Ionen in großer Nähe zum Protonen abgebenden Fluid. Das Trägerteilchen ist üblicherweise ein geladenes Ionenaustauschharz, das fähig ist, die paramagnetischen Ionen und das Fluid unter den Bedingungen des Herstellungsverfahrens zu binden. Geeignete Trägerteilchen sind natürlicher und synthetischer Zeolith und andere Molekularsiebe, Tone und andere makroretikulare Ionenaustauschharze, die fähig sind, die paramagnetischen Ionen und das Protonen abgebende Fluid einzuschließen und zu binden.
Besonders nützliche Trägerteilchen für die praktische Durchführung der Erfindung sind die Zeolithe, für die es zahlreiche Beispiele gibt und die für das Einschließen paramagnetischer Ionen verwendet werden können. Besonders nützlich sind die synthetischen Zeolithe Typ A, Typ X, Typ Y und der natürliche Zeolith ZSM-5, wie in Breck, Zeolite Molecular Sieves, Krieger Publishing Company, Malabar, Florida (1984) und in US-Patent Nr. 4.388.285 beschrieben. Materialien, die Zeolith ähnlich sind, können als Trägerteilchen verwendet werden. Beispielsweise können Molekularsiebe, die Zeolithen in ihrer Struktur ähnlich sind, und insbesondere jene Molekularsiebe, die Ionenaustauscheigenschaften aufweisen, analog zu Zeolithen verwendet werden.
Besonders geeignete Tone zur Verwendung als Trägerteilchen sind die allgemeine Klasse von Seifentonen, für die Hectorit- und Montmorillonitton Beispiele sind (siehe US-Patent Nr. 5.277.896.)
Beispiele für synthetische Ionenaustauschharzteilchen werden in den US-Patenten Nr. 4.297.270; 4.256.840; 4.224.415; 4.382.124; und 4.501.826 beschrieben.
Neben den in Zeolith und Ton eingeschlossenen "freien" paramagnetischen Metallionen ist entdeckt worden, dass nützliche Abbildungszusammensetzungen aus in Zeolith oder Ton eingeschlossenen Metallionchelatkomplexen erhalten werden können. Die paramagnetischen Ionchelate können an Ort und Stelle gebildet werden, d. h., nachdem das Ion innerhalb des Zeoliths oder Tons eingeschlossen worden ist, oder Metallionkomplexe können eingeschlossen werden, indem der Zeolith oder Ton synthetisch um ein Metallionchelat gebildet worden ist. Natrium-Typ A- und Typ B-Zeolithe bilden sich leicht um Gadolinium(III)-Komplexe von 8-Hydroxychinolin, Dipiconilinsäure und Phthalsäure. Andere geeignete Liganden können Salicylamid, Salicylsäure, Anthranilinsäure, Bipyridin, Terpyridin, Phenanthrolin, Ethylendiamin, Bis(salicylaldehyd)ethylendiamin, Ethylendiamindiessigsäure, die Texaphyrine (beschrieben in den US-Patenten Nr. 4.935.498 und 5.252.720) oder dergleichen umfassen. Chelierte paramagnetische Spezies sind in der Regel größer als das freie Ion und müssen daher in den größeren Räumen innerhalb der Zeolithstruktur angeordnet sein. Als Folge ist das paramagnetische Ion leichter für Wasser oder ein andere Protonen abgebendes Fluid zugänglich als Ionen, die sich in kleineren Räumen befinden. Siehe US-Patent Nr. 5.277.896 und die PCT-Veröffentlichung WO 92/10213.
Das Ionenaustauschharz-Trägerteilchen, das die paramagnetischen Ionen und das Protonen abgebende Fluid enthält, kann gegebenenfalls mit einem geeigneten Material, üblicherweise einem Polymer, beschichtet oder eingekapselt sein, um eine Hülle oder einen Film zu bilden, um die paramagnetischen Ionen und das zugeordnete Protonen abgebende Fluid während der Herstellung der Vorrichtungen oder Gegenstände gemäß vorliegender Erfindung weiter einzuschließen und zu schützen. Polymere, die zur Verwendung als Beschichtungen geeignet sind, umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf Zelluloseether, wie Hydroxypropylzellulose und Hydroxypropylmethylzellulose; Acrylharzderivate, wie Methacrylat und Methylmethacrylat-Copolymere, und Methacrylsäureester-Copolymere mit sauren ionisierbaren Gruppen; Ethylzellulose allein oder in Kombination mit einem Zellulosether; Zelluloseacetat; Hydroxypropylmethylzellulosephthalat; Polyvinylacetatphthalat, Zelluloseacetatphthalat; Schellack; Zein; und dergleichen. Das Beschichtungsverfahren ist nicht entscheidend, und das Beschichten kann nach Verfahren erreicht werden, die nach dem Stand der Technik bekannt sind, wie beispielsweise Spritzbeschichtung, Schleuderbeschichtung, Ablagerungsbeschichtung, Lösungsmittel-Verdampfung, Koazervation und andere Einkapselungsverfahren und dergleichen.
Das Trägerteilchen kann alternativ dazu eine Mikrokapsel sein, die einen dünnen Überzug umfasst, der ein kleines Tröpfchen der paramagnetischen Ionen und des Protonen abgebenden Fluids umgibt und einschließt. Derartige Mikrokapseln und ihre Herstellung sind nach dem Stand der Technik wohlbekannt.
Die paramagnetischen Ionen werden durch herkömmliche Techniken in die Trägerteilchen aufgenommen. Beispielsweise werden, wenn das Trägerteilchen ein Ionenaustauschharz ist, die paramagnetischen Ionen typischerweise mit dem Ionenaustauschharzträger in einer wässrigen oder anderen Protonen abgebenden Fluid-Lösung bei mäßigen Temperaturen, typischerweise von Raumtemperatur bis 40ºC, für längere Zeiträume, typischerweise von 2 bis 24 h, gemischt. Die Mischung wird gerührt, und die paramagnetischen Ionen werden im Lauf der Zeit in der porösen Struktur des Ionenaustauschharzes aufgenommen. Typischerweise können die Ionenaustauschharze so beladen werden, dass sie 0,1 bis 20 Gew.-% paramagnetisches Ion, typischerweise von 0,5 bis 15 Gew.-%, üblicherweise 1 bis 10 Gew.-%, enthalten. Die Ionenaustauschharze umfassen je nach der Art des Harzes typischerweise von 10 bis 30 Gew.-% Wasser. Die resultierende Suspension kann filtriert und gewaschen werden, um jegliches freie paramagnetische Ion und/oder Kation, das verbleibt, zu entfernen. Die resultierenden paramagnetischen ionischen Teilchen eignen sich zur Aufnahme in die Gegenstände gemäß vorliegender Erfindung nach den in der Folge beschriebenen Verfahren.
Wenn das Trägerteilchen eine Mikrokapsel ist, kann die Mikrokapsel nach bekannten Verfahren hergestellt werden, wie Koazervation, Phasentrennung, Grenzflächenpolymerisation oder nach elektrostatischen Verfahren. Beispielsweise werden paramagnetische Ionen und ein Protonen abgebendes Fluid miteinander vermischt, und die Lösung dann in einer Flüssigkeit fein dispergiert, mit der sie im Wesentlichen unmischbar ist, um ein Zwei-Phasen-System zu bilden. Somit ist, wenn das Protonen abgebende Fluid Wasser ist, die unmischbare Flüssigkeit vorzugsweise ein organisches Lösungsmittel, um eine Wasser-in-Öl-Emulsion zu erzeugen. Die unmischbare Flüssigkeit umfasst ein Polymer oder ein anderes geeignetes Beschichtungsmaterial, das fähig ist, eine Wand zu bilden. Das System wird gerührt, bis die erforderliche Tropfengröße von Ionen/Fluid erhalten wird. Daraufhin wird das System so behandelt, dass bewirkt wird, dass das wandbildende Material aus der Lösung kommt und sich um jeden Tropfen aus Ionen/Fluid ablagert, wodurch die Bildung einer Kapselhülle um die feindispergierte Ionen enthaltende innere Phase verursacht wird, was eine Mikrokapsel ergibt. Je nach dem verwendeten wandbildenden Material kann der Übergang von löslich auf unlöslich durch eine Vielzahl von nach dem Stand der Technik bekannten Schritten in Gang gesetzt und beendet werden, wie Erwärmen und/oder Abkühlen, pH- Einstellung, Zugabe eines oder mehrerer Substituenten, der/die mit dem wandbildenden Material reagiert/reagieren, um Erzeugnisse mit hohem Molekulargewicht zu bilden, oder die Zugabe von Härtungskatalysatoren. Das wandbildende Material sollte so gewählt werden, dass es unter den Bedingungen zur Herstellung der Gegenstände gemäß vorliegender Erfindung, wie hierin erörtert, nicht schmilzt oder gelöst wird.
Ein besonders bevorzugtes paramagnetischen ionisches Teilchen ist dreiwertiges Gadolinium, das in einem synthetischen Zeolith Typ Y in einer Metallion-Beladung im Bereich von etwa 2 bis 10 Gew.-% Metallion enthalten ist. Spezifische Verfahren zur Herstellung bevorzugter dreiwertiger Gadolinium-Typ A, -Typ X und -Typ Y-Zeolith- Aggregate werden in US-Patent Nr. 5.122.363 beschrieben.
Die paramagnetischen ionischen Teilchen werden während der Herstellung fix im nicht- metallischen Element des Gegenstands gemäß vorliegender Erfindung aufgenommen. Mit "fix aufgenommen" ist gemeint, dass die paramagnetischen ionischen Teilchen, die Protonen abgebendes Fluid enthalten, direkt innerhalb der Materialmatrix des nicht- metallischen Elements dispergiert sind. Das kann durch verschiedene herkömmliche Techniken erreicht werden, wie Imprägnieren, Lamination, Beschichtung, Compoundieren oder dergleichen. Im Fall organischer Polymere wird fixe Aufnahme vorzugsweise erreicht, indem die paramagnetischen ionischen Teilchen mit einem geeigneten Polymermaterial kombiniert werden, bevor daraus der gewünschte Gegenstand gebildet wird, typischerweise durch Extrudieren, Spritzguss oder dergleichen. Die fixe Aufnahme der paramagnetischen ionischen Teilchen gemäß vorliegender Erfindung steht im Gegensatz zum vorübergehenden Aufnehmen einer flüssigen oder gelartigen Form eines paramagnetischen Materials, das in ein Katheterlumen eingebracht, aber nicht in das Polymermaterial des Katheters selbst aufgenommen werden kann, wie in den oben erörterten US-Patenten Nr. 5.154.179 und 4.989.608 gelehrt.
Die paramagnetischen ionischen Teilchen werden in das nicht-metallische Element in einer Menge oder Konzentration aufgenommen, die ausreicht, um die gewünschte Abbildungsverstärkung zu erreichen. Die spezielle Menge oder Konzentration hängt von der Konzentration der paramagnetischen Ionen im Trägerteilchen, der Art des nicht- metallischen Materials und einer Vielzahl anderer Faktoren ab, liegt aber üblicherweise im Bereich von 0,1 bis 20 Gew.-%, üblicher im Bereich von 1 bis 10 Gew.-% und häufig im Bereich von 1 bis 5 Gew.-%.
Beispiele für flexible Röhrchen können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Verwendung der herkömmlichen Extrusionsanlagen und -techniken hergestellt werden. Bei solchen Extrudern werden Polymermaterialien verwendet, und sie bilden durch die Anwendung von Wärme und Druck aus den Materialien eine kontinuierliche Röhrenlänge mit einem gewünschten Durchmesser, gewünschter Wanddicke und dergleichen. Die paramagnetischen ionischen Teilchen gemäß vorliegender Erfindung können in solche Röhrchen aufgenommen werden, indem einfach die ionischen Teilchen vor dem Extrudieren mit dem polymeren Ausgangsmaterial gemischt werden. Gleichmäßiges Dispergieren der paramagnetischen Ionen kann so erreicht werden, indem die ionenhältigen Trägerteilchen innerhalb des polymeren Materials im gewünschten Gewicht und der gewünschten Konzentration vollständig gemischt und dispergiert werden und das Gemisch auf ansonsten herkömmliche Art extrudiert wird (üblicherweise bei erhöhter Temperatur im Bereich von 270ºF (132ºC) bis 380ºF (193ºC)), was zur gleichmäßigen Verteilung der paramagnetischen Ionen im gesamten Röhrchen führt.
Alternativ dazu ist es möglich, die paramagnetischen Ionen nur in einem Abschnitt des Röhrchens vorzusehen, wie in einem distalen Abschnitt, oder in einer Vielzahl von Umfangs-Streifen, die entlang des Röhrchens axial voneinander beabstandet sind. Das Bereitstellen solcher Längen und/oder Streifen paramagnetischer Ionen kann erreicht werden, indem die paramagnetischen ionischen Teilchen periodisch in das Polymermaterial eingebracht werden. Als weitere Alternative können die paramagnetischen Ionen entlang einer Axiallinie oder eines Streifens der flexiblen Röhre bereitgestellt werden, z. B. durch Einbringen der paramagnetischen ionischen Teilchen in den Extruder in einem Umfangsbereich des Röhrchens, während es extrudiert wird.
Im Gegensatz zu Verfahren nach dem Stand der Technik (wie in US-Patent Nr. 5.154.179 und Rubin et al., (1990), oben, geoffenbart), basiert die vorliegende Erfindung in einem Aspekt auf der Aufnahme sehr kleiner Eisen- (Fe&sub2;O&sub3;-, Fe&sub3;O&sub4;- und elementaren Eisen-) Teilchen mit einer Größe von 20 um oder darunter, wie superparamagnetischen Eisenoxidteilchen, die es ermöglichen, dass eine große Anzahl (hohe Konzentration) nahe einer Innenfläche oder Außenfläche des Katheters oder anderer Vorrichtungen vorhanden ist. Wenn eine ausreichend große Anzahl an Teilchen an diesen Positionen vorhanden ist, können sie die Relaxationszeiten benachbarter Wasserprotonen beträchtlich verkürzen. Die Wirkung solcher hoher Oberflächenkonzentrationen auf Eisenteilchen bewirkt eine erhöhte Signalintensität des Wassers, das im Lumen des Katheters oder einer anderen Vorrichtung enthalten ist und an seine Außenfläche angrenzt, und diese erhöhte Signalintensität ist in allen Ausrichtungen des Katheters zu erkennen, egal ob sie senkrecht oder parallel zum externen Magnetfeld verlaufen. Im Gegensatz dazu weisen die Katheter von US-Patent Nr. 5.154.179 und Rubin et al., (1990) keine Bildverstärkung auf, wenn sie parallel zum MR-Feld ausgerichtet sind. Daher wird angenommen, dass die eingesetzten Teilchengrößen ausreichend groß waren, um die Oberflächenkonzentationen der ferromagnetischen Eisenoxidtteilchen zu verringern.
Katheter, die mit Eisenoxidteilchen mit einer Größe von weniger als 1 um gemäß vorliegender Erfindung hergestellt wurden, erzeugen eine erhöhte Signalintensität des Wassers innerhalb des Lumens der Katheter. Es hat sich herausgestellt, dass dieses Phänomen invers proportional zur Konzentration der Eisenoxidteilchen ist, wenn die Katheter parallel zum statischen Magnetfeld verlaufen, aber die höchste Signalintensität trat bei 0,5% Gewichtsvolumen auf, wenn die Katheter senkrecht zum äußeren Magnetfeld verlaufen. Dieses Phänomen steht scheinbar mit einer erhöhten Suszeptibilität in Beziehung, wenn die Katheter senkrecht zum äußeren Feld verlaufen (siehe Tabelle 2 im nachstehenden Abschnitt über Versuche).
Der wichtige bestimmende Faktor scheint die Anzahl an Teilchen zu sein, die auf der Oberfläche des Katheters verteilt sind. Eine homogene Verteilung relativ kleiner Teilchen über die gesamte Katheterwand mildert die Anfälligkeitswirkungen innerhalb der Katheterwand selbst (die in US-Patent Nr. 5.154.179 und Rubin et al., (1990), oben beschriebenen Artefakte). Ein weiterer wichtiger Unterschied besteht darin, dass das nützliche Signal zum Identifizieren eines Katheters durch den Einfluss der kleinen Eisenoxidteilchen auf die Wasserprotonen in Nachbarschaft der Oberfläche des Katheters erzeugt wird. Dieses nützliche Signal ist bei großen ferromagnetischen Eisenteilchen nicht vorhanden, wie in Rubin et al., beschrieben.
Obwohl die Größenverteilung von Eisenteilchen klar superparamagnetische Einzeldomänenteilchen (z. B. < 50 nm) umfasst, tritt diese Wirkung auch bei Eisenteilchen auf, die eine Größe von weniger als 1 um aufweisen. Bei der entsprechenden Formulierung sollte diese Wirkung bei Teilchen mit einer Größe von bis zu 20 um auftreten. Wie hierin verwendet, bezieht sich Teilchengröße auf die durchschnittliche Teilchengröße, wie durch herkömmliche Techniken gemessen, z. B. Laserlichtstreuung bei Teilchen mit einer Größe in der Größenordnung von Mikrometer und Röntgenbeugung bei kleineren Teilchen in der Größenordnung von Manometer. Derartige Messtechniken sind nach dem Stand der Technik wohlbekannt. Zweckmäßig können Eisen- und Eisenoxidteilchen in den erwünschten Größenbereichen im Handel von Anbietern wie Aldrich Chemical Co., Milwaukee, Wisconsin 53201, erhalten werden.
Große Eisenteilchen erhöhen das magnetische Moment eines jeden Zentrums und erhöhen da das Suszeptibilitätsartefakt. Bei vergleichbarem Gewicht verringert eine große Teilchengröße jedoch die Anzahl an Teilchen, die entlang der Außen- oder Innenfläche des Katheters vorhanden sind und verringert dadurch den Einfluss der Teilchen auf die Wasserprotonen, die nahe der Oberfläche des Katheters vorhanden sind. Kleinere Eisenoxidteilchen im superparamagnetischen Bereich und bis zu etwa 20 um verringern die Suszeptibilitätsunterschiede innerhalb der Wand des Katheters und stellen mehr Teilchen entlang der Katheteroberfläche bereit, wodurch das Potential zur Verkürzung der Relaxationszeiten innerhalb von Wassermolekülen in Nachbarschaft der Katheter-Oberfläche erhöht wird, was für eine Bildverstärkung in allen Ausrichtungen in Bezug auf das Hauptmagnetfeld sorgt.
Bevorzugte superparamagnetische Teilchen gemäß vorliegender Erfindung können alle Teilchen mit Einzeldomänengröße sein, die superparamagnetische Eigenschaften aufweisen, wobei es sich typischerweise um ein Eisenoxid handelt. Beispiele für Verbindungen sind Fe&sub2;O&sub3;, Fe&sub3;O&sub4; und elementares Eisen, jedes mit einer Kristallgröße unter etwa 5 nm, vorzugsweise im Bereich von etwa 1 nm bis 3 nm. Spezifische Verfahren zur Herstellung der bevorzugten superparamagnetischen Teilchen werden in Chambron et al., (1993), Magnetic Resonance Imaging 11: 509-519, beschrieben.
Die superparamagnetischen und/oder anderen kleinen Eisenteilchen werden während der Herstellung fix im Körper oder über der Oberfläche des nicht-metallischen Elements des Gegenstands gemäß vorliegender Erfindung aufgenommen. Mit "fix aufgenommen" ist gemeint, dass die Teilchen direkt innerhalb der Materialmatrix des nicht-metallischen Elements dispergiert oder auf andere Weise darin aufgenommen werden. Das kann durch verschiedene herkömmliche Techniken erreicht werden, wie Extrudieren, Imprägnieren, Compoundieren, Laminieren, Beschichten, Aufstreichen, chemische Dampfabscheidung (CVD) oder dergleichen. Im Fall organischer Polymere wird fixes Aufnehmen innerhalb der Materialmatrix vorzugsweise erreicht, indem die kleinen Eisen- und/oder superparamagnetischen Teilchen mit einem geeigneten polymeren Material kombiniert werden, bevor daraus der gewünschte Gegenstand gebildet wird, typischerweise durch Extrudieren, Spritzguss oder dergleichen. Alternativ dazu können die Teilchen durch herkömmliche Beschichtungstechniken aufgetragen oder darübergeschichtet werden, wie Auftragen einer Suspension der Teilchen in einer flüssigen Phase, die getrocknet oder gehärtet (z. B. vernetzt) werden kann, um das Äußere des Gegenstands zu bedecken.
Die superparamagnetischen und/oder anderen kleinen Eisenteilchen werden in das nicht-metallische Element in einer Menge oder Konzentration aufgenommen, die ausreicht, um die erwünschte Bildverstärkung zu erreichen. Die spezielle Menge oder Konzentration hängt von der Stärke der magnetischen Teilchen, der Art des nicht- metallischen Materials und einer Vielzahl anderer Faktoren ab, liegt aber üblicherweise im Bereich von 0,001 bis 1 Gew.-%, häufiger im Bereich von 0,01 bis 0,5 Gew.-%, und häufig im Bereich von 0,1 bis 0,5 Gew.-%, wenn die Teilchen gleichmäßig dispergiert sind. Geringere Gesamtkonzentrationen können eingesetzt werden, wenn die Teilchen an oder nahe der Außenfläche des Gegenstands aufgetragen oder konzentriert werden.
Die Eisenteilchen müssen nicht im gesamten Volumen des nicht-metallischen Elements dispergiert werden, da sie nur an oder nahe der Oberfläche wirken. Insbesondere wirken die superparamagnetischen und kleinen Eisenteilchen, indem sie die Relaxationszeit der Wasserstoffatome in umgebenden wässrigen und Körperfluids, z. B. Körperfluids wie Blut, Ergüsse und dergleichen, verkürzen. Die Wirkung reicht jedoch nur über eine begrenzte Distanz, so dass nur jene Teilchen wirksam sind, die bis zu einer Tiefe von etwa 5 um von der Außen- und/oder Innenfläche, vorzugsweise etwa 50 nm, vorhanden sind. Daher sind bei bestimmten Ausführungsformen die superparamagnetischen und anderen kleinen Eisenteilchen vorzugsweise innerhalb solcher äußerer Bereiche des nicht-metallischen Elements positioniert oder konzentriert.
Beispiele für flexible Röhrchen können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Einsatz herkömmlicher Extrusionsanlagen und -techniken hergestellt werden. Bei solchen Extrudern werden polymere Materialien eingesetzt, und durch das Anwenden von Wärme und Druck wird aus dem Polymer eine kontinuierliche Länge Röhrenmaterial mit einem gewünschten Durchmesser, einer gewünschten Wanddicke und dergleichen gebildet. Die kleinen Eisen- und/oder superparamagnetischen Teilchen gemäß vorliegender Erfindung können in solche Röhrchen aufgenommen werden, indem die Teilchen einfach vor dem Extrudieren mit dem polymeren Ausgangsmaterial gemischt werden. Gleichmäßiges Dispergieren der Teilchen kann so erreicht werden, indem die Teilchen im gewünschten Gewicht und der gewünschten Konzentration vollständig in das Polymermaterial eingemischt und dispergiert werden und das Gemisch auf ansonsten herkömmliche Weise extrudiert wird, was zu einer gleichmäßigen Verteilung der kleinen Eisen- und/oder superparamagnetischen Teilchen im gesamten Röhrchen führt.
Alternativ dazu ist es möglich, die kleinen Eisen- und/oder superparamagnetischen Materialien nur in einem Abschnitt des Röhrchens, wie einem distalen Abschnitt, oder in einer Vielzahl den Umfang entlang gehender Streifen vorzusehen, die das Röhrchen entlang axial beabstandet sind, oder in einem ringförmigen Film oder entsprechenden Schicht, der/die über einen Abschnitt oder die gesamte Außenfläche des Vorrichtung angeordnet ist. Das Bereitstellen solcher Längen und/oder Streifen von Teilchen kann erreicht werden, indem die kleinen Eisen- und/oder superparamagnetischen Teilchen periodisch in das Polymer eingebracht werden. Als weitere Alternative können die kleinen Eisen- und/oder superparamagnetischen Teilchen entlang einer axialen Linie oder einem Streifen der flexiblen Röhre eingebracht werden, beispielsweise durch Einbringen der Teilchen in den Extruder an einem Umfangsbereich des Röhrchens, während es extrudiert wird. Ringförmige Schichten können zum Zeitpunkt des Extrudierens oder nach dem Extrudieren durch Beschichten des fertigen Röhrchens eingebracht werden.
Nun auf Fig. 1 Bezug nehmend wird eine exemplarische Kathetervorrichtung dargestellt, die nach den Prinzipien der vorliegenden Erfindung konstruiert ist. Der Katheter 10 umfasst einen länglichen Körper in Form eines flexiblen Polymerröhrchens 12. Das Röhrchen kann nach jeder der oben beschriebenen Techniken ausgebildet werden und umfasst ein nach außen konisch erweitertes proximales Ende 14 und ein allgemein abgedichtetes stumpfes Ende 16. Eine Vielzahl von Ansaug/Durchströmungsöffnungen 18 ist nahe dem distalen Ende des Katheters ausgebildet, und ein axiales Lumen 20 ermöglicht es, dass Fluid über das proximale Ende 14 durch die Öffnungen 18 eingebracht oder angesaugt wird. Der Katheter 10 ist somit als Dränagekatheter, Durchströmungskatheter oder dergleichen nützlich. Gemäß einer Ausführungsform von Fig. 1 sind paramagnetische ionische Teilchen fix im Polymermaterial von Katheter 10 enthalten und gleichmäßig darin dispergiert. Alternativ dazu sind gemäß einer weiteren Ausführungsform von Fig. 1 kleine Eisen- und/oder superparamagnetische Teilchen zumindest an oder nahe einer freiliegenden Oberfläche des Katheters 10, beispielsweise der Außenfläche 13 des Katheters und/oder der das Lumen 20 umgebenden Innenfläche 19 fix im Polymermaterial enthalten und dispergiert.
Wie in Fig. 2 dargestellt, kann der Katheter 10 von Fig. 1 so hergestellt werden, dass er nur einen einzelnen Streifen 22 aus paramagnetischen ionischen Teilchen oder kleinen Eisen- und/oder superparamagnetischen Teilchen umfasst, die axial entlang seiner Länge verlaufen. Der Streifen 22 kann ausgebildet werden, indem die Teilchen selektiv um den Umfang des Extruders eingebracht werden, wie oben beschrieben.
Es versteht sich, dass die Verfahren und die medizinischen Vorrichtungen, wie flexible Röhrchen, gemäß vorliegender Erfindung eingesetzt werden können, um eine Vielzahl anderer Typen, wie Gefäßplastikkatheter, Atheroektomiekatheter, Einführungshülsen, Intrakardialkatheter und dergleichen zu bilden.
Die folgenden Beispiele dienen der Veranschaulichung, nicht der Einschränkung.

BEISPIEL 1

Herstellung von paramagnetischen ionischen Teilchen

Natriumchlorid (29,2 g) wurde in einem Liter destilliertem Wasser gelöst. 50 g Zeolith LZ-Y54 (UOP, Des Plaines, IL) wurde dann der Lösung zugegeben und 12 bis 24 h lang gerührt. Der hydratisierte Zeolith wurde durch Ansaugfiltration gesammelt und mit destilliertem Wasser gewaschen, bis das Filtrat bezüglich Chloridion ein negatives Testergebnis ergab. Der hydratisierte Zeolith wurde auf 1 l destilliertes Wasser übertragen, und der pH wurde durch die Zugabe von 0,1 N HCl auf 4,8 eingestellt. GdCl&sub3;-6H&sub2;O (16,0 g) wurde in 500 ml destilliertem Wasser gelöst und der Zeolith- Suspension zugegeben, die dann 3 bis 6 h lang gerührt wurde. Der Feststoff wurde durch Ansaugfiltration gesammelt und mit destilliertem Wasser gewaschen. Die resultierenden paramagnetischen ionischen Teilchen wurden dann luftgetrocknet. Proben wurden entnommen und auf Wassergehalt und Gadoliniumgehalt getestet. Typischerweise enthielt der Zeolith LZ-Y54 etwa 8,5% Gadolinium und 20 bis 25% Wasser. Andere Zeolithe, wie CBV-720 (PQ Corporation, Valley Forge, PA) können nach ähnlichen Verfahren hergestellt werden, es hat sich aber erwiesen, dass sie eine geringere Gadolinium-Beladung ergeben, typischerweise 1,5% Gadolinium und 10 bis 15% Wasser.

Herstellung von Kathetern

Die Herstellung des Katheters wurde durch händisches Mischen der oben hergestellten paramagnetischen ionischen LZ-Y54-Teilchen (1 Gew.-%) in Polyethylen niedriger Dichte erreicht. Das Gemisch wurde bei 280ºF (138ºC) unter Verwendung eines Harrel Extruders (Norwalk, CT) extrudiert, um ein röhrenförmiges Element zu bilden.

Magnetische Resonanzabbildung des Materials

Zwei wie oben beschrieben hergestellte Katheter wurden vollständig in Wasser in Teströhrchen eingetaucht und vertikal in einem Teströhrchengestell angeordnet, das in einen 1,5 Tesla MRI-Scanner (GE Medical Systems, Milwaukee, WI) gestellt wurde. Ein Kontrollröhrchen (ohne paramagnetische ionische Teilchen) sowie Luft- und Wasser- Standards wurden ebenfalls im Gestell angeordnet. Die Signalintensitäten und Standardabweichungen wurden in Bereichen von Interesse (ROI's) gemessen, und die Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt.
Drei Pulssequenzen, die eingesetzt wurden, um die Kathetermaterialien zu bewerten, waren folgende:
(1) T1-Sequenz: TR/TE, 300/15/fr (Fraktion/Echo), 6 KHz, 22 cm Sichtfeld, 10 mm Scheibendicke ohne Auslassung zwischen den Scheiben. 256 · 256 Matrix, 1 NEX.
(2) T2-Sequenz (Spin-Echo): TR/TE, 2500/20/80, 16 KHz, 22 cm Sichtfeld, 10 mm Scheibendicke, 256 · 256 Matrix, 1 NEX.
(3) GRASS (Gradientenecho)-Sequenz: TR/TE 133/5/fraktionelles Echo, 60º Spitzenwinkel, 16 KHz, 22 cm Sichtfeld, 10 mm Scheibendicke, kein Spalt, 256 · 256 Matrix, 2 NEX. TABELLE 1 Signalintensitäten
Bei der T1-Sequenz wurde eine 9%ige Zunahme der Signalintensität gegenüber der Kontrolle gemessen. Beim zweiten Echo der Spin-Echosequenz wurde eine 12%ige Zunahme der Signalintensität gegenüber der Kontrolle gemessen. Bei der GRASS- Sequenz wurde eine 27%ige Zunahme der Signalintensität gegenüber der Kontrolle gemessen. Diese Daten weisen darauf hin, dass die Signalintensität durch den Einschluss paramagnetischer ionischer Teilchen in die Polyethylenstruktur der Katheterwand erhöht wird.

BEISPIEL 2

Eisenoxid (Fe&sub2;O&sub3;-) Teilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße unter 1 um wurden von Aldrich Chemical Co., Milwaukee, Wisconsin, 3201, erhalten und nach dem Verfahren von Beispiel 1 in Konzentrationen von 1 Gew.-%, 0,5 Gew.-% und 0,1 Gew.-% gleichmäßig zu Polyethylenröhren mit einem Durchmesser von 1 mm extrudiert. Röhren mit dem gleichen Durchmesser und der gleichen Zusammensetzung, aber ohne das Eisenoxid, wurden ebenfalls extrudiert. Bündel der Röhren mit und ohne Eisenoxid wurden nach dem Verfahren von Beispiel 1 mit 1,5 T (in Wasser eingetaucht) gescannt.
Die Ergebnisse sind in nachstehender Tabelle 2 angeführt. Die Signalintensitäten waren bei der Röhre mit 0,1% Eisenoxid am höchsten, nämlich um 47% höher als bei der Kontrollröhre. Die anderen beiden Konzentrationen waren aufgrund der erhöhten T2- Wirkungen der Eisenoxidteilchen bei höherer Konzentration in der Wand jeweils niedriger (Röhre nur zu B0 parallel). Hohe Signalintensitäten wurden sowohl in parallelen als auch senkrechten Ausrichtungen in Bezug auf B" festgestellt (statisches Magnetfeld). Die Signalintensitäten waren etwas geringer, wenn die Röhrchen senkrecht zum Magnetfeld standen. Das kann auf ein erhöhtes Suszeptibilitätsphänomen zurückzuführen sein, wie in Rubin et al., (1990), oben, beschrieben. Tabelle 2
T1 = 300/15 (TR/TE), 1,5 Tesla

Beispiel 3

Nach den Verfahren von Beispiel 2 wurde Polyethylen-Röhrenmaterial extrudiert, wobei die Röhre einen Durchmesser von 3 Zoll (7,6 cm) aufwies und Eisenoxidteilchen (durchschnittliche Teilchengröße 80 nm) in einer Konzentration von 0,5 Gew.-% gleichmäßig darin dispergiert enthielt. Eine identische Röhren aber mit einem Durchmesser von 4 Zoll (10,2 cm) wurde ebenfalls extrudiert. Eine Röhre mit der gleichen Zusammensetzung, aber ohne die Eisenoxidteilchen, wurde ebenfalls als Kontrolle hergestellt. Proben einer jeden der Röhren wurden in Wasser innerhalb von Teströhren suspendiert, und es wurde eine axiale MRI-Abtastung erhalten. Die Proben wurden mit der Längsachse parallel zum statischen Magnetfeld (B-0) ausgerichtet. Ein Radiogramm der drei Proben wird in Fig. 3 gezeigt. Es werden MR-Bilder der Kontrollröhre (im Bild oben befindlich, durch den offenen weißen Pfeil markiert), der 3 Zoll-Röhre mit Eisenoxid (links, kein Pfeil) und der 4 Zoll-Röhre mit Eisenoxid (rechts, schwarzer Pfeil) gezeigt. Wasser in der Mitte des Katheters mit Eisenoxid-Kontrastmittel in der Wand weist eine erhöhte Signalintensität auf (weißer Punkt, durch langen weißen Pfeil markiert, 4 Zoll-Röhre), und eine ähnliche Zunahme in der Wasser-Signalintensität ist um die Röhre zu erkennen (schwarzer Pfeil). Die tatsächliche Röhrenwand ist als schwarze Struktur zu erkennen, die vom Kopf des langen weißen Pfeils durchquert wird. Ähnliche Ergebnisse sind bei der 3 Zoll-Rohre zu erkennen, die Eisenoxid enthält. Wasser, das die Kontrollröhre umgibt (ohne Eisenoxid-Kontrastmittel in der Wand) weist eine viel geringere Signalintensität auf als Wasser, das die Oberfläche der Röhre umgibt, wenn Kontrastmedien in ihren Wänden enthalten sind.
Die MRI-Bilder wurden bei 1,5 Tesla unter Verwendung einer T1 gewichteten Pulssequenz erhalten (TR/TE, 300/15, 256 · 256, 2nex, 16 kHz Bandbreite).
Obwohl die obige Erfindung aus Gründen der Klarheit anhand veranschaulichender Beispiele im Detail beschrieben worden ist, versteht es sich, dass bestimmte Änderungen und Modifikationen innerhalb des Schutzumfangs der beiliegenden Ansprüche vorgenommen werden können.

Claims

1. Gegenstand (10) zur Verwendung bei Verfahren der inneren Medizin, wobei der Gegenstand ein nicht-metallisches Element (12) umfasst, in dem Fremdkörperteilchen feststehend in einer Konzentration enthalten sind, die wirksam ist, um die Detektierbarkeit zumindest eines Teils des Gegenstandes bei Betrachtung durch magnetische Abbildung zu verstärken, wenn der Gegenstand in einer wässrigen Umgebung vorliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Fremdkörperteilchen so gewählt sind, dass die Verstärkung unabhängig von der Ausrichtung des Gegenstandes im Magnetfeld ist, und worin die Fremdkörperteilchen paramagnetische ionische Teilchen sind, oder worin die Fremdkörperteilchen Eisenteilchen mit einer Größe von oder unter 20 /ym sind und zumindest an oder nahe einer freiliegenden Oberfläche des nicht-metallischen Elements vorliegen.

2. Gegenstand nach Anspruch 1, worin das nicht-metallische Element (12) ein längliches flexibles Element ist.

3. Gegenstand nach Anspruch 2, worin das längliche flexible Element aus organischem Polymer besteht.

4. Gegenstand nach Anspruch 3, worin das längliche flexible Element ein rohrförmiges Element ist.

5. Gegenstand nach Anspruch 4, worin das rohrförmige Element zumindest einen Teil eines Katheters bildet und worin die Fremdkörperteilchen feststehend in einem ausgewählten Abschnitt des rohrförmigen Elements in einer Konzentration enthalten sind, die die Detektierbarkeit des ausgewählten Abschnitts bei Betrachtung durch magnetische Abbildung wirksam verstärkt.

6. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin die Fremdkörperteilchen im Wesentlichen gleichmäßig im gesamten nicht-metallischen Element enthalten sind.

7. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin die Fremdkörperteilchen in einem vorgewählten Muster im nicht-metallischen Element enthalten sind, wodurch nur Abschnitte des Gegenstands ein verstärktes magnetisches Resonanzbild aufweisen.

8. Gegenstand nach Anspruch 7, worin das vorgewählte Muster einen oder mehrere axiale Streifen (22) umfasst, die im nicht-metallischen Element ausgebildet sind.

9. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin das nicht-metallische Element ein hydratisiertes Polymer umfasst.

10. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 9, worin die paramagnetischen ionischen Teilchen paramagnetische Metallionen umfassen, die in einem Trägerteilchen mit einem Protonen abgebenden Fluid eingeschlossen sind.

11. Gegenstand nach Anspruch 10, worin die eingeschlossenen Ionen aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Elementen mit den Ordnungszahlen 21-29, 42, 44 und 58-70 besteht.

12. Gegenstand nach Anspruch 10 oder 11, worin das Protonen abgebende Fluid Wasser, ein Alkohol, ein Glycerin, ein sulfoniertes Detergens, ein Ether, ein Amin oder ein Imidazol ist.

13. Gegenstand nach Anspruch 10, 11 oder 12, worin das Trägerteilchen ein natürlicher oder synthetischer Zeolith, ein Molekularsieb, ein Ton oder ein synthetisches Ionenaustauschharz ist.

14. Gegenstand nach Anspruch 10, worin die eingeschlossenen Ionen Gd&spplus;³ sind, das Protonen abgebende Fluid Wasser ist und das Ionenaustauschharz ein Zeolith Typ Y ist.

15. Gegenstand nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin das nicht- metallische Element im Wesentlichen frei von ferromagnetischen Materialien ist.

16. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 9, worin die Fremdkörperteilchen Eisenteilchen in einer Konzentration im Bereich von 0,001 bis 5 Gew.-% sind.

17. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder 16, worin die Eisenteilchen nur an oder nahe einer freiliegenden Oberfläche des nicht-metallischen Elements vorhanden sind.

18. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder 16-17, worin die Eisenteilchen Eisen oder Eisenoxide umfassen.

19. Gegenstand nach Anspruch 18, worin die Eisenteilchen superparamagnetisch mit einer mittleren Kristallgröße unter 50 nm sind.

20. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder 16 bis 19, worin das nicht- metallische Element im Wesentlichen frei von ferromagnetischen Materialien mit einer Teilchengröße über 20 um ist.

21. Gegenstand nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin das nicht- metallische Element weiters strahlenundurchlässiges Material umfasst.

22. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 15, worin die Konzentration der paramagnetischen ionischen Teilchen im Bereich von 0,1 bis 20 Gew.-% liegt.

23. Zusammensetzung, die nützlich für die Ausbildung von Gegenständen ist, die bei magnetischer Abbildung sichtbar sind, wobei die Zusammensetzung umfasst:

ein polymeres Matrixmaterial; und

Fremdkörperteilchen, die im polymeren Matrixmaterial enthalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass

die Fremdkörperteilchen so ausgewählt sind, dass der Gegenstand unabhängig von seiner Ausrichtung im Magnetfeld verstärkte Detektierbarkeit aufweist, worin die Fremdkörperteilchen paramagnetische ionische Teilchen oder Eisenteilchen mit einer Größe von oder unter 20//m sind.

24. Zusammensetzung nach Anspruch 23, worin das polymere Material ein Material umfasst, das aus der aus Polyethylen, Polyurethan, Polyvinylchlorid, Nylon, Latex, Silikongummi, einem fluorierten Kohlenwasserstoff und einem Organosilan bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

25. Zusammensetzung nach Anspruch 23 oder 24, worin die paramagnetischen ionischen Teilchen paramagnetische Metallionen umfassen, die in einem Trägerteilchen mit einem Protonen abgebenden Fluid eingeschlossen sind.

26. Zusammensetzung nach Anspruch 25, worin die eingeschlossenen Ionen aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Elementen mit den Ordnungszahlen 21-29, 42, 44 und 58-70 besteht.

27. Zusammensetzung nach Anspruch 25 oder 26, worin das Protonen abgebende Fluid Wasser, ein Alkohol, ein Glycerin, ein sulfoniertes Detergens, ein Ether, ein Amin oder ein Imidazol ist.

28. Zusammensetzung nach Anspruch 25, 26 oder 27, worin das Trägerteilchen ein natürlicher oder synthetischer Zeolith, ein Molekularsieb, ein Ton oder ein synthetisches Ionenaustauschharz ist.

29. Zusammensetzung nach Anspruch 25, worin die eingeschlossenen Ionen Gd&spplus;³ sind und das Ionenaustauschharz ein Zeolith Typ Y ist.

30. Zusammensetzung nach Anspruch 23 oder 24, worin die Eisenteilchen Eisen oder Eisenoxide umfassen.

31. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 23, 24 oder 30, worin die Eisenteilchen superparamagnetisch mit einer durchschnittlichen Kristallgröße unter 50 nm sind.

32. Verfahren zur Herstellung eines länglichen Polymerrohrs mit einem verstärkten magnetischen Bild unabhängig von der Ausrichtung des Polymerrohrs im Magnetfeld, wobei das Verfahren umfasst:

das Kombinieren von Fremdkörperteilchen mit einem polymeren Material; und

das Formen der Kombination aus Teilchen und polymerem Material zu einem Rohr, worin die Fremdkörperteilchen paramagnetische ionische Teilchen oder Eisenteilchen mit einer Größe von oder unter 20 um sind.

33. Verfahren nach Anspruch 32, worin die Teilchen kontinuierlich kombiniert werden, so dass sie im Wesentlichen gleichmäßig im Rohr dispergiert werden.

34. Verfahren nach Anspruch 32, worin die Teilchen periodisch kombiniert werden, so dass sie ungleichmäßig im Rohr dispergiert werden.

35. Verfahren nach Anspruch 32, worin die Eisenteilchen nur mit dem polymeren Material kombiniert werden, das den äußeren Abschnitt des Rohrs bildet.

36. Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 35, wobei der Formungsschritt das Extrudieren der kombinierten Teilchen und des polymeren Materials bei höheren Temperaturen umfasst.

37. Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 36, worin die paramagnetischen ionischen Teilchen paramagnetische Ionen umfassen, die gemeinsam mit einem Protonen abgebenden Fluid in einem Trägerteilchen eingeschlossen sind, worin das Extrudieren unter solchen Bedingungen durchgeführt wird, dass das Protonen abgebende Fluid innerhalb des Trägerteilchens verbleibt.

38. Verfahren nach Anspruch 37, worin das Protonen abgebende Fluid Wasser oder Polyethylenglykol ist.

39. Verfahren nach Anspruch 38, worin das polymere Material Polyethylen umfasst und die paramagnetischen ionischen Teilchen Gadoliniumionen umfassen, die mit Wasser in einem Zeolith vorliegen.

40. Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 36, worin die Eisenteilchen Eisen oder Eisenoxide umfassen.

41. Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 36 oder 40, worin die Eisenteilchen superparamagnetisch mit einer durchschnittlichen Kristallgröße unter 50 nm sind.

42. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 38 oder 40 bis 41, worin das polymere Material aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Polyethylen, Polyurethan, Polyvinylchlorid, Nylon, Latex, Silikongummi, einem fluorierten Kohlenwasserstoff und einem Organosilan besteht.

43. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 23 bis 31, worin das polymere Material hydratisiert ist.

44. Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 42, worin das polymere Material hydratisiert ist.