自动化氢化对氢诱导极化器的超极化样品体积放大

核磁共振和磁共振成像由于核自旋的热极化较弱而固有地灵敏度较低。对氢诱导极化提供了一条将核磁共振信号增强数个数量级的强大途径，从而实现实时代谢成像。然而，对氢诱导极化的实现通常受限于小样品体积、有限的自动化以及复杂的高压要求。在这项工作中，我们展示了一个升级的、自动化的对氢诱导极化系统，能够对高达2.2 mL的样品体积进行超极化，使其适用于临床前磁共振成像应用。我们开发了多个高压反应器和与标准商用5、10和16 mm玻璃管兼容的多端口核磁共振管帽。反应器设计使用化学抗性聚合物进行模拟和制造，确保在超过30 bar压力下的机械安全性。使用FLASH MRI、nutation和CPMG序列，我们表征了磁场均匀性和稳定性，确定了最佳样品尺寸（内径/外径12.5/16 mm玻璃管，高度20 mm），其B0不均匀性低于2.5 ppm，B1不均匀性约为1%。确认了高水平的注射重现性（体积精度约0.6%）。通过优化实验参数，包括氢化压力、对氢流速和样品温度，实现了快速高效的极化转移。在优化条件下（20 bar对氢，2 L/min流速，55°C，4秒鼓泡时间），对于丙酮中的氘代乙酸乙酯，两个质子实现了高达31.3%的1H极化，理论最大值为50%。该极化水平是在80秒的占空比下实现的，平均值的标准偏差低于6.8%。