CN102341037B - Mri兼容电极电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了MRI兼容电极电路结构。该构造包括至少两个由电极线构成的滤波器组件。一个滤波器组件可以是位于或靠近电极/导线界面的谐振LC滤波器，通过有效阻止导线上的RF感应电流通过电极离开导线来解决衰减不充分的问题。第二滤波器组件可包括位于电极线的长度方向的一个或多个非谐振滤波器，通过在到达该谐振LC滤波器之前显著地减弱导线上感应的电流来解决该谐振LC滤波器的过度受热的问题。非谐振滤波器还可减弱该谐振LC滤波器反射的RF电流，从而解决了谐振滤波器较强反射功率以及相关的介电受热的问题。

Description

MRI兼容电极电路
技术领域
本发明涉及具有用于磁共振成像(MRI)环境的组织接触电极的医疗设备，尤其涉及用于在MRI扫描期间减弱施加于这种设备的电磁场的方法和装置。
背景技术
MRI在诊断成像模式并日益在介入成像模式中取得了显著成就。MRI在其他成像方式(例如，X射线)的主要好处包括优越的软组织成像并避免病人暴露于X射线产生的电离辐射。MRI的优越软组织成像能力在诊断成像方面提供了极大的临床效益。同样地，传统使用X射线成像来引导的介入治疗从MRI的软组织成像能力中极大受益。此外，利用MRI导引消除了病人大面积暴露于与传统X射线引导介入治疗相关的电离辐射。
MRI利用三种场来显示病人解剖的影像：大静磁场，时变梯度磁场以及射频(RF)电磁场。静磁场和时变梯度磁场协同工作以与静磁场建立质子对准并在病人体内建立空间相关质子自旋频率(谐振频率)。以谐振频率施加的RF场干扰初始对准，使得当质子放松恢复初始对准时，可检测并处理从放松事件发出的RF以建立图像。
当医疗设备在外部或内部非常接近或接触病人组织时，与MRI相关的三种场中的每种都会对病人产生安全隐患。一个重要的安全隐患是MRI扫描仪的RF场和医疗设备(RF感应受热)，特别是具有带有组织接触电极的细长导电结构的医疗设备(例如起搏器中的电极线，以及植入式心率转复除颤器(ICD)的引线，导线和导管)之间相互作用产生的热。因此，随着更多的病人装配植入式医疗设备，使用MRI诊断成像持续流行和增加，MRI环境对安全设备的需求也会增加。
多种MRI技术正发展成为用于引导介入治疗的X射线成像的替代。例如，由于在介入治疗期间医疗设备通过病人的身体得到了改进，因此可跟踪其进度，使得可以将该设备适当地输送到靶位。一旦输送到靶位，就可监控设备和病人组织以提高治疗传送。示例性介入治疗包括，例如，心脏电生理治疗，心脏电生理治疗包括诊断心律失常的诊断治疗和诸如房颤消融、室性心动过速消融、心房扑动消融、预激综合症消融、AV结消融、SVT消融等的消融手术。利用MRI跟踪医疗设备的位置可用于诸如乳腺癌、肝癌和前列腺肿瘤消融的肿瘤手术，以及诸如子宫肌瘤和前列腺肥大消融的泌尿系统手术，。
MRI环境下与电极线相关的RF感应受热安全隐患由RF场和电极线之间的耦接产生。在这种情况下，存在几种受热的相关情况。一种情况存在是因为电极线通过电极与组织电接触。电极线中感应的RF电流可通过电极输送至组织中，导致组织中电流密度较高以及相关的焦耳或欧姆组织受热。同样，电极线中RF感应电流可导致附近组织中RF能量的局部吸收率增加，从而升高了组织的温度。前述现象被称为介电受热。即便电极线不与电接触组织，例如，如果电极与组织绝缘或如果不存在电极，介电加热也可能发生。此外，电极线中的RF感应电流可引起电极线自身的欧姆受热，由此产生的热量可传递给病人。在这种情况下，试图减少电极线中存在的RF感应电流并限制输送至周围环境的电流是很重要的。
用于试图解决前述问题的方法和装置是公知的。例如，高阻抗电极线限制电流的流动并减少RF感应电流；放置在电极/导线界面处的谐振LC滤波器可减少通过电极输送至人体的电流，放置在电极/导线界面处的非谐振组件也可减少传输至人体内的电流；共径向电极线可用于沿导线的长度提供分布电抗，从而增加导线的阻抗并减少感应电流量。
尽管上文试图减少RF感应加热，但是重要的问题仍然存在。例如，高阻抗电极线限制了电极线的功能并不允许有效消融、起搏或感应。在超过200℃时，放置在导线/电极界面处的谐振LC滤波器本身导致了造成滤波器本身发热的谐振组件内的较大电流强度。此外，在导线/电极界面处的谐振LC滤波器可导致电极线上感应电流的较强反射，并导致增加导线本身温度上升和/或导致电极线附近的介电受热增加的驻波，这反过来将周围组织加热到可能无法接受的级别并可融化导管或容纳导管的引线体。非谐振组件不能单独提供充分的衰减以将感应电流减少到安全级别。此外，如果导体的横截面积太小，则组件将经历温度上升。当具有分布电抗(即，盘绕导线)的电极线可降低导线上电流的级别时，不能充分阻止导线上感应的电流通过电极离开导线。因此，当盘绕导线以某个长度或距离工作时，在需要更长长度或距离的情况下，盘绕导线不能独自提供足够的阻抗来阻止电流。
用于减特别是具有诸如电极线的细长导电结构的医疗设备，例如电极线中RF感应受热的现有技术是不适当的。因此，需要新的电极线结构和引线或导管组件来克服RF能量衰减不充分的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供用于利用MRI衰减医疗设备中感应的RF电流来减少组织的RF感应加热的改进的装置和方法。
本发明的另一个目的在于提供为MRI兼容的并解决诸如RF能量衰减不充分的现有技术的限制的新型电路结构，。
本发明的另一个目的在于提供保持灵活性、可操作性以及弯曲能力的新型电路结构。
在一个实施方式中，本发明是适于与植入式或介入引线或导管组件一起使用的电路。每个电路包括多个由单一导线构成的滤波器组件。
在一个实施方式中，滤波器组件包括两个滤波器组件。一个滤波器组件可以是位于或靠近电极/导线界面的谐振滤波器，其通过有效阻止导线上的RF感应电流通过电极离开导线来解决不充分衰减的问题。第二滤波器组件可包括沿着导线的长度的一个或多个非谐振滤波器或感应器，其通过在到达该谐振LC滤波器之前显著地减弱导线上感应的电流来解决该谐振LC滤波器过度受热的问题。非谐振滤波器还可减弱从该谐振LC滤波器反射的RF电流，从而解决了谐振滤波器较强反射功率以及相关的介电受热的问题。
在一个实施方式中，非谐振滤波器可包括非常接近(诸如在约1cm以下)设置的多个多重感应器，以在仍然允许装置弯曲的同时比单个滤波器提供更多的衰减。
在一个实施方式中，非常靠近设置的多个非谐振滤波器可构成为产生分布电抗。例如，两条共径向缠绕的电极线可产生分布电抗。在可选的实施方式中，两条或多条共径向缠绕的电极线可包括产生分布电抗。另一选择实施方式可包括将两条或多条共径向缠绕的导线用于电极。
在一个实施方式中，新型电极电路结构可包括单一导线，从而无需减少了导线机械故障的可能性的结合点。
在一个实施方式中，电极线具有横截面积，使得在MR操作频率(例如，1.5T MRI的64MHz)下的导线的电阻率足够低以确保导线受热最少。
在一个实施方式中，电极电路和集成组件可构造成组合为10F以下的导管中。
在一个实施方式中，电极电路可用在诸如ICD、起搏器、神经刺激器等的植入医疗设备。
在一个实施方式中，导管或引线组件包括具有第一和第二端的细长体。该细长体将容纳第一和第二电路的管腔限定在其中。该第一和第二电路均包括构成沿其长度分布的多个滤波器的电极线。位于细长体远端的端部电极耦接至第二电极线。细长体还包括位于第一端并接近端部电极的环形电极。环形电极电耦接至第一导线。细长体的第二端在人体的外部或内部可操作地耦接至电子控制器。在一个实施方式中，第二端与用于检测心脏活动的放大器连接，并与起搏电路连接以刺激心脏组织。第二端还可与RF消融发生器连接切除例如心脏组织。由每条电极线构成的一个滤波器可以是位于或靠近电极/导线界面的谐振LC滤波器，其通过有效阻止导线上的RF感应电流通过电极离开导线解决了衰减不充分的问题。由每条电极线构成的第二滤波器可包括沿细长体的长度方向设置的一个或多个非谐振滤波器或感应器，其通过在到达该谐振LC滤波器之前减弱导线上感应的电流来解决该谐振LC滤波器过度受热的问题。非谐振滤波器还可减弱从该谐振LC滤波器反射的RF电流，从而解决了谐振滤波器较强反射功率以及相关的介电受热的问题。
在另一实施方式中，引线组件包括具有第一和第二端的细长体。多个电极位于细长体的远端。多个电极可包括端部电极和任意数量的环形电极或可包括多个环形电极。细长体进一步将容纳多个电路的管腔限定在其中。每条包括多个电路的单独的电极线构成多个沿其长度分布的非谐振滤波器或感应器。细长体的第二端在人体的内部或外部可操作地耦接至电子控制器，用于检测心脏活动的放大器、RF消融发生器等。每个包括多条电极线的单独电路还构成了位于或靠近电极/导线界面的位于细长体远端的细长体管腔内的谐振LC滤波器。
在另一实施方式中，引线组件包括具有近端和远端的细长体，该细长体将管腔限定在其中。该远端被设置并配置为接触组织，该近端可操作地耦接至电子控制器。至少一个电极位于该细长体上，至少一个电路与该至少一个电极连通。该电路容纳在该细长体内并包括一条或多条电极线，该一条或多条电极线构成至少一个非谐振滤波器和至少一个谐振LC滤波器。该谐振LC滤波器位于接近电极/导线界面的细长体的远端。该电路可以是柔性电路或刚性电路。
尽管公开了多种实施方式、目的、特点和优势，但对本领域的技术人员来说，根据结合附图的以下详细描述，本发明的其他实施方式将变得显而易见，上文是说明性的而不是限制性的。
附图说明
图1为描述容纳在导管或引线组件内的本发明的基本组件的框图。
图2为描述非谐振滤波器沿导线与接近电极的谐振LC滤波器以间隔关系分布的发明实施方式的框图。
图3A为包括形成沿导线分布的非谐振滤波器的MR兼容导电电极线且每条导线形成接近电极的谐振LC滤波器的示例性医疗设备的截面图。
图3B示出了图3A的谐振LC滤波器和非谐振滤波器的详细示图。
图4A为图3的具有位于引线组件管腔内的MR兼容电极线的示例性医疗设备的示意图。
图4B为具有嵌入在包围引线组件的护套之中的MR兼容电极线的示例性医疗设备的示意图。
图5描述了由单个导线形成的多个非谐振感应器组合在一起并沿导线分布且进一步形成接近电极的谐振LC滤波器的本发明实施方式。
图6A为描述共径向缠绕电极线的透视图。
图6B为图6A的嵌入在具有接近电极的谐振LC滤波器的示例性医疗设备内的共径向缠绕电极线的示意图。
图6C为图6A的嵌入在具有接近电极的谐振LC滤波器的示例性医疗设备的护套内的共径向缠绕电极线的示意图。
具体实施方式
在本文中描述本发明时，可参照包括导管的示例性引线组件。然而，本领域的技术人员应理解，本发明可用于任何植入式医疗设备。植入指的是永久性地植入心脏起搏器、除颤器和神经刺激器，或诸如在介入治疗中和包括通过例如心脏消融设备等暂时植入。此外，示例性引线组件可用于身体外部但仍与身体组织(例如皮肤)接触。同样在本文使用的，电极线是任何与电极电接触的导电结构。通常，电极线为实际的导线；然而，电极线也可为电路板迹线、导电管腔或任何导电的材料。
图1为示出根据本发明的最简单形式的引线组件100的框图。引线组件100大体包括具有第一端112和第二端114并将管腔116限定在其中的细长体110。电极118位于细长体110的第一端112并与电路120电连通。管腔116容纳电路120。电路120包括形成多个间隔的滤波器组件124的至少一条电极线122。每个电路120可由单一连续长度的导线构成。可选地，电路120可由离散的滤波器组件和连接离散滤波器组件的单一电极线或多段不连续电极线构成。可选地，电路120可由形成滤波器组件124的电极线以及形成滤波器组件126的离散电极线构成。任何非磁性导线都可用于构造根据本发明的电路，包括铜、钛、钛合金、钨、金及前述的组合。可选地，电极线120为诸如热、化学或胶粘合的粘合线以使在利用一条导线制造的过程中形成滤波器。在多段导线用作连接段的情况下，导线可用有机硅铸造和/或沿长度方向在某些点进行热处理，以确保导线不移动。可选地，可使用具有足够刚性使得在弯曲时保持其形状的任何导线。电极线120还可形成位于靠近导线/电极界面128的滤波器组件126以有效阻止RF感应电流通过电极118离开引线组件。沿导线长度分布的其他滤波组件124在电流到达滤波器组件126之前减弱了导线自身上的感应电流，从而避免了滤波器组件126过度受热。当滤波器的温度上升至设备接触的组织的正常温度以上大约2至4度时会发生过度受热。
优选地，电极/导线界面128的滤波器组件126为谐振LC滤波器，通过有效阻止导线122上的RF感应电流解决了不充分衰减的问题。滤波器组件124优选包括多个非谐振滤波器或感应器，通过在电流到达谐振LC滤波器之前显著地减弱导线上感应的电流来解决谐振LC滤波器过度受热的问题。非谐振滤波器124还可减弱从谐振LC滤波器126反射的RF电流，从而减弱了谐振滤波器126的较强反射功率并减少了相关介电受热。
图2为描述本发明实施方式的示意图。引线组件200大体包括具有第一端212和第二端214的细长体210并包括位于其中的管腔216。引线或导管组件200包括位于引线组件200第一端212的第一电极218。第一电极218可以是端部电极。可选地，第一电极可以是环形电极或其他本领域的技术人员公知的电极。管腔216容纳电路220。电路220包括形成多个间隔的滤波器组件224的至少一条导电电极线222。每个电路可由单一连续长度的非磁性导线构成，诸如铜、钛、钛合金、钨、金及前述的组合。可选地，每个电路可包括多段导线。与图1描述的实施方式一样，电极线222为诸如用热、化学或胶粘合的粘合线，以使在利用一条导线制造的过程中形成滤波器。这不需要每个滤波器224的每个端的连接点，从而改善了电路220的机械耐久性并降低了其制造成本。在示出的实施方式中，引线组件200包括位于靠近并接近导线/电极界面228的谐振LC滤波器226。谐振LC滤波器226适用于有效阻止RF感应电流通过电极218离开引线组件200。谐振LC滤波器226通过构造成使得滤波器的感应和电容特性一起谐振以在关注的MRI RF频率下(例如，约1.5Tesla MRI的64MHz或3.0Tesla MRI的128MHz下)产生高阻抗来有效阻止RF感应电流。沿导线长度分布的滤波组件224在电流到达谐振LC滤波器226之前减弱了导线自身上的感应电流，从而避免了谐振LC滤波器226过度受热。引线长度约为1米时，滤波组件224一起沿整个电路220优先产生了至少1,000欧姆以上的阻抗。本领域的技术人员应理解，整个阻抗的数量将随着引线长度的改变而发生变化。各个滤波组件224可包括由约45匝的电极线222构成的感应器，假设感应器的内径为0.045英寸，当大小符合8F的导管时产生约150欧姆的电阻。较大直径的感应器产生相同的阻抗只需要较少匝数。滤波组件224可以非均匀间隔，使得组件之间的各段导线都具有不同的谐振频率，或基本上均匀。
现参照图3A，示出了本发明实施方式的详细的截面图。引线组件300包括由护套311包围的细长体310。细长体310包括第一端312和第二端314并包括位于其中的管腔316。第二端314适于在病人体内或体外连接至电子控制器，并可包括连接器(未示出)。管腔316容纳电路320、321。电路320、321均包括分别位于引线组件300的管腔316内的一条导电电极线322、323。在可选的实施方式中，导电电极线322、323可嵌入护套311之中，如在图4B中可见，从而减小了引线组件300的整体直径。每条导电电极线322、323包括单段导电线，每段分别形成多个间隔的滤波器组件324、325。滤波器组件324，325包括沿导电电极线322、323的长度间隔的非谐振滤波器或感应器。电极319、318位于细长体310的第一端312并分别电耦接至第一和第二导电电极线322，323。在示出的实施方式中，第一电极319为环形电极，第二电极318为端部电极。然而，电极318、319可以是引线组件的领域的技术人员公知的任何类型的电极。例如，电极可以是单个端部电极。可选地，电极可以是一个或一系列环形电极。还可选地，电极可以位于壳体的任意侧上的电极。因此，尽管示出的实施方式被描述成包括端部和环形电极，但是前述任意电极仍然落在本发明的范围内。
第一和第二导电电极线322、323彼此电绝缘。第一和第二导电电极线322、323都包括绝缘或非导电涂层。优选地，绝缘涂层为诸如聚氨酯、尼龙、聚酯、聚酯酰胺、聚酯酰亚胺、聚酯酰胺酰亚胺以及前述的组合的热粘合材料。可选地，可只绝缘一条导线。电线绝缘包括前述的粘合材料。此外，最好如图3B可见，当电极线322、323都缠绕在将管腔限定在其中的非导电管330上时，电路320、321还进一步被电绝缘。非导电管330可由有机硅材料、铁氟龙、膨胀四氟乙烯(eTFE)、聚四氟乙烯(pTFE)等制成，如下文所述。将非谐振滤波器324，325或感应器缠绕在非导电管330上便于构造感应器以及谐振LC电路。此外，当非导电管330在细长体内侧时有利于使电路保持灵活性和可操作性。有利地，在外科手术或介入治疗中所需或要使用的其他物品(诸如光缆、滴注管腔和同轴电缆)也可穿过非导电管330的管腔。
参照图3A，环形电极319与第一导电电极线322耦接，端部电极318位于环形电极319的远端并在引线组件300的第一端312耦接至第二导电电极线323。管腔316容纳分别包括电极线322、323的电路320、321。可选地，如图4B最佳地所示，电极线322、323可整体地或部分地嵌入护套311之中。如前所述，每条电极线322、323形成包括非谐振滤波器的多个间隔的滤波器组件324、325。如前面的实施方式，可选地，每个电路可由单一连续长度的非磁性导线(诸如铜，钛、钛合金、钨、金以及前述的组合)构成。然而，可选地，每个电路可由多段电极构成或包括单独段的电极线连接的离散滤波器组件。如果所有滤波器都由一段导线构成，则重要的是，导线为例如用热、化学或胶粘合的粘合线，以使在利用导线制造的过程中形成滤波器，如下文所述。
参照图3B，基本上相同地构造每个电路320、321。电极线322、323缠绕在优选由聚酰亚胺、聚烯烃、pTFE、eTFE、聚醚酮(PEEK)或其他类似柔性材料制成的柔性管330上。在制造过程中，将刚性杆(未示出)放置在柔性管330内侧以为装配过程提供额外的支持。在制造后，去除杆并将带有电路结构的柔性管道330放置在细长体310中。
每个电路320、321独立于由最近端谐振LC滤波器326开始从远端到近端构成的第一电路320构造。因此，假设多个电路，与下一个最远端谐振LC滤波器327相关的电极线穿过最近端的谐振LC滤波器。将电极线穿过谐振LC滤波器的下方会给共振带来负面影响。另一方面，将导线穿过谐振LC滤波器的底部不会对其性能产生负面影响。因此，示例性谐振LC滤波器326通过将电极线322分层以形成三层335、336、337来构造。内层至外层的匝数比大约为3∶2∶1，产生了固定物理几何形状的谐振LC滤波器。构造谐振LC滤波器对本领域的技术人员来说是显而易见的，许多实施方式应满足本发明的要求。例如，电容器可与电感器平行放置。其他类型的谐振LC滤波器也落入本发明的范围内。
在示例性实施方式中，构造多层盘绕的导线，使得层与各匝之间的电容提供满足共振条件所需的电感电容比并以谐振频率提供最大阻抗。如前文所述，可使用三层，内层至外层的匝数比约为3∶2∶1。该比例导致较高的结构完整性、可加工性和可重复性。在示例性实施方式中，其中，谐振LC滤波器的谐振频率大约为64MHz，阻止RF达到1.5Tesla MRI，内层可包括30匝，中间层可包括20匝，外层可包括10匝。总的来说，确切的匝数由可用空间和所需谐振频率确定。谐振LC滤波器的阻抗、带宽和质量因子可通过修改滤波器的电容与电感的比值进行调整。通过改变匝数、层数、层之间的匝比或所有这些值来实现该目的。例如，在一匝、两匝或三匝的各种情况下比值可能发生改变，以获得期望的滤波器特性。
在形成最近端谐振LC滤波器326之后，第一电极线322螺旋缠绕在管道330上。本领域的技术人员应理解连接段332没有必要包括管道330上的具体匝数。相反，用这种方式缠绕电极线以具有一定程度的松弛量或“发挥余地”是很重要的，从而使引线组件在使用期间保持其弹性。接下来，通过将电极线322盘绕在柔性管330上来形成感应器324。每个感应器324可通过将电极线322螺旋缠绕或盘绕约四十五匝来构成，假设感应器的内径为0.045英寸，当大小符合8F的导管时产生约150欧姆的电阻。然而，本领域的技术人员应理解，较大直径的感应器产生相同的阻抗只需要较少匝数。滤波组件324可以非均匀间隔，使得组件之间的各段导线都具有不同的谐振频率，或基本上均匀放置。
接下来构造第二电路321，基本上与电路320相似。本领域的技术人员应理解，图3A和3B所示的示例性引线组件包括两个电路320、321以及两个电极319和318。然而，可构造任意数量的电路和相应的电极。例如，在一个示例性结构中，均包括多个非谐振滤波器和谐振LC滤波器的四个电路都电耦接至四个电极(三个环形电极和一个端部电极或可选地四个环形电极)。在另一示例性结构中，均包括多个非谐振滤波器和谐振LC滤波器的十个电路均电耦接至十个电极。可构造任意数量的电路。然而，在每种情况下，首先构造包括最近端谐振LC滤波器的电路，最后构造包括最远端谐振LC滤波器的电路，使得容纳在导管内的多条由此产生的电极线具有穿过所有近端谐振LC滤波器的连接电极线段。例如，只要首先构造包括最近端谐振LC滤波器的电路，就可通过首先从近端(而不是远端)开始来构造电路320、321。这样，随后构造的电路的连接电极线段总会穿过所有相邻的近端谐振LC滤波器，从而不会干扰谐振。其他装配技术对本领域的技术人员来说是显而易见的。
如图4A和4B所示，可构造电路使得可将谐振和/或非谐振滤波器部分地或整体地嵌入导管护套之中。
现参照图5，示出了本发明的一个实施方式。在该示例性电路520中，多个较小的非谐振滤波器524组合在一起构成沿导电电极线522的长度以间隔关系设置的多个感应器540。这种滤波器的组合总体增加了每个非谐振滤波器的阻抗，减少了沿导电电极线522的电流。如在其他实施方式中，电极/导线界面528的滤波器组件包括适于有效阻止RF感应电流通过电极518离开引线组件500的谐振LC滤波器526。沿电极线522的长度分布的非谐振滤波器524的群组540在电流到达谐振LC滤波器526之前减弱了导线自身上感应的电流，避免了谐振LC滤波器过度受热。非谐振滤波器524的群组540还可减弱谐振LC滤波器526反射出来的RF电流，从而减弱谐振LC滤波器526较强反射功率。以与前述关于图3B的大致相同的方式构造图5所示的实施方式。
现参照图6A至图6C，示出了本发明的选择实施方式600。从图6A可见，以共径向方式设置并缠绕两条电极线640，650。共径向缠绕电极线640、650共绕组中心的常见磁通通道，使得两条电极线上存在的共模射频RF趋向抵消并从而被减弱。可将共径向方式扩展到两条电极线以上，并包括任意数量的共径向缠绕导线。本领域技术人员应理解，共径向缠绕电极线用作非谐振滤波器。
参照图6B，引线组件600包括护套611包围的细长体610。细长体610包括第一端612和第二端614，并包括位于其中的管腔616。第二端614适于在病人体内或体外与电子器件连接，并包括连接器(未示出)。管腔616容纳共径向缠绕导电电极线640、650。在可选的实施方式中，如图6C最佳地所示，共径向缠绕电极线640、650可嵌入护套611之中。每条共径向缠绕电极线640、650均包括单段导线，从而无需结合点并减少了导线机械故障的可能。导电电极线640、650沿相同的方向缠绕，线匝具有相同的直径。当引线组件暴露于RF场时，如在MRI扫描期间，共径向缠绕电极线640、650趋向于阻止较高频率共模RF电流沿各个导电线的长度传输。每条共径向缠绕导电电极线640、650可具有相同或不同的匝数。然而，优选地，导电电极线640、650包括相同的匝数，以最大程度减少线匝RF泄漏量，泄漏使RF电流阻止效率变低。在图6B和6C所示的实施方式中，共径向缠绕电极线640、650接近谐振LC滤波器组件基本上沿引线组件的整个长度延伸。在其他实施方式(未示出)中，共径向导电电极线可以只沿引线体的一部分延伸。
在示例性盘绕结构中，第一和第二导电电极线彼此电绝缘。第一和第二导电电极线640、650都包括绝缘或非导电涂层。绝缘涂层可由聚氨酯材料、尼龙、聚酯、聚酯酰胺、聚酯酰亚胺、聚酯酰胺酰亚胺、有机硅材料、铁氟龙、膨胀四氟乙烯(eTFE)、聚四氟乙烯(pTFE)等制成。可选地，只绝缘一条导线。在任何情况下，电极线彼此电绝缘。
与前述实施方式一样，每条共径向缠绕电极线640、650由单一连续长度的非磁性导线(例如，铜、钛、钛合金、钨、金以及前述的组合)构成。如果每条电极线由一段导线构成，则电极线可以是例如用热、化学或胶粘合的粘合线，以使在利用导线制造的过程中形成滤波器。可选地，可使用多段不连续的导线，并仍落在本发明的范围。在这种情况下，导线可用有机硅铸造和/或在某些位置进行热处理以确保导线不移动。可选地，可使用胶水或具有足够刚性以便在弯曲时保持其形状的导线来防止包括电路的导线移动。
从图6B可见，如上所述，构造第一和第二谐振LC滤波器组件626、627。谐振LC滤波器626、627可靠近并接近导线/电极界面放置以有效阻止RF感应电流通过电极离开引线组件。共径向缠绕电极线640、650用作非谐振滤波器，在电流到达该谐振LC滤波器之前减弱电极线自身上的感应电流，从而避免过度受热。
和其他实施方式一样，电极线640、650共径向缠绕在优选由聚酰亚胺、聚烯烃、pTFE、eTFE、聚醚酮(PEK)或其他类似柔性材料制成的柔性管340上。在使用共径向缠绕电极线和每条电极线上的离散感应器之间的选择取决于多种因素。共径向缠绕电极线适合应用于较小直径的引线，因为一条电极线从不需要越过或穿过另一条电极线，除在谐振LC滤波器上之外。然而，离散电感方式更具可预测性，不取决于装置的长度或弯曲度。
在本文提出的各种实施方式中，导体包括足够的横截面积，使得以1.5Tesla MRI的约64MHz的操作频率的导体的电阻率足够低，以确保导线的焦耳受热最少。在一个实施方式中，导线可以是用于大约一米长的电路的36AWG铜磁导线。数值模拟(例如，时域有限差分方法(FDTD)或矩量法)可用于估算用于特殊装置的期望电流。所使用的导线的长度和病人体内的期望轨迹确定整个电路所需的总阻抗。因此，然后可针对任何特定长度的导线选择适当的计量器。
100mA直流电的电流在一段短的40AWG盘绕导线中导致温度上升大约10°。对于36AWG的导线，温度上升降低到2°的温度上升。对于交流电，导体的电阻随频率增加。在将直流电阻和60MHZ的电阻相比较时，增加五折或更多是可能的，在相同功率输入时直接转化为导体较大的温度上升。根据本发明的新型电极线结构配置为组合为10F以下的引线组件或导管。
在不背离本发明的范围的情况下，可对讨论的示例性实施方式做出各种修改和增加。例如，尽管上述实施方式涉及具体特点，但本发明的范围同样包括具有不同特点组合的实施方式以及不包括所有所述特点的实施方式。相应地，本发明的范围旨在包含落入本权利要求范围的所有替代、修改和变更以及其所有等同物。

Claims (20)

1.一种引线组件，包括：
具有近端和远端的细长体，所述细长体内限定有管腔，所述远端设置并配置为接触组织，所述近端可操作地耦接至电子控制器；
位于所述细长体上的至少一个电极；以及
至少一个电路，与所述至少一个电极连通，所述电路容纳在所述细长体内并包括单一连续长度的电极线，所述单一连续长度的电极线形成至少一个非谐振滤波器和至少一个谐振LC滤波器，所述谐振LC滤波器位于接近所述至少一个电极的所述细长体的远端。
2.根据权利要求1所述的引线组件，其中，所述单一连续长度的电极线由多段不连续的导线形成。
3.根据权利要求1所述的引线组件，其中，所述至少一个非谐振滤波器包括沿一段所述电路以间隔关系设置的多个非谐振滤波器，其中，所述间隔关系包括均匀或非均匀间隔。
4.根据权利要求1所述的引线组件，其中，所述至少一个电路包括多个电路，所述至少一个电极包括多个电极，其申所述多个电路中的每个电耦接至单独电极。
5.根据权利要求1所述的引线组件，其中，所述细长体包括导管，所述导管可选地包括导管护套。
6.根据权利要求1所述的引线组件，其中，所述引线组件用于植入式医疗设备或非植入式医疗设备。
7.根据权利要求1所述的引线组件，其中，所述电极线包括电路板迹线或导电管腔，所述电极线选自由铜、钛、钛合金、钨、金以及前述的组合组成的组。
8.根据权利要求1所述的引线组件，其中，所述单一连续长度的电极线包括可通过加热、化学或粘合方式结合的绝缘涂层，并且其中，所述绝缘涂层选择由聚氨酯、尼龙、聚酯、聚酯酰胺、聚酯酰亚胺、聚酯酰胺酰亚胺以及前述的组合组成的组。
9.根据权利要求1所述的引线组件，其中，所述谐振LC滤波器有效阻止RF感应电流离开所述引线组件。
10.根据权利要求1所述的引线组件，其中，所述至少一个非谐振滤波器包括至少两个非谐振滤波器，所述至少两个非谐振滤波器在所述电极线上的感应电流到达所述谐振LC滤波器之前减弱所述电流，从而避免所述谐振LC滤波器的过度受热。
11.根据权利要求1所述的引线组件，其中，构造所述至少一个谐振LC滤波器，使得感应和电容特性谐振以在1.5Tesla MRI的约64MHz和3.0Tesla MRI的约128MHz下产生最大阻抗。
12.根据权利要求1所述的引线组件，其中，所述至少一个非谐振滤波器形成有约45匝所述电极线。
13.根据权利要求5所述的引线组件，其中，所述导管包括导管护套，并且所述电路部分地或整体地嵌入所述导管护套中。
14.根据权利要求1所述的引线组件，其中，所述电极包括环形电极或至少一个端部电极。
15.根据权利要求1所述的引线组件，其中，所述电路完全容纳在所述细长体的管腔内。
16.根据权利要求1所述的引线组件，还包括所述非谐振滤波器和谐振LC滤波器螺旋缠绕的柔性管。
17.根据权利要求1所述的引线组件，其中，所述至少一个谐振LC滤波器包括将所述电极线分层而形成的多个层，这些层包括以大约3∶2∶1的匝数比形成的内层、中间层和外层。
18.根据权利要求1所述的引线组件，其中，所述谐振LC滤波器包括由所述电极线构成的约30匝的内层，约20匝的中间层和约10匝的外层。
19.根据权利要求1所述的引线组件，还包括：
位于所述细长体的至少第一电极和第二电极；
共径向缠绕的至少第一电极线和第二电极线；
至少第一谐振LC滤波器和第二谐振LC滤波器，由所述至少第一电极和所述第二电极线形成并与所述第一电极和所述第二电极电连通。
20.根据权利要求1所述的引线组件，其中，所述引线组件是MRI兼容的。
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