CN105050655A - Mri兼容电极电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种MRI兼容电极电路构造。该构造包括由电极丝构造的至少两个滤波器部件。一个滤波器部件可以是被定位成贴近电极、通过有效地阻止丝上的RF感应电流通过电极离开丝来解决衰减不足问题的单层或多层共振LC滤波器。第二滤波器部件可以包括沿着电极丝的长度定位的、通过在丝上的感应电流到达共振LC滤波器之前使其显著减弱来解决共振LC滤波器过热问题的一个或多个非共振滤波器。共振LC滤波器还可以被定位在非共振滤波器末端的远侧。

Description

MRI兼容电极电路

技术领域

本发明涉及在磁共振成像(MRI)环境中使用的带有组织接触(tissuecontacting)电极的医疗设备，并且具体地涉及一种用于减弱在MRI扫描过程中施加于这种设备上的电磁场的方法和设备。

背景技术

MRI作为诊断性成像模式、并且日益作为介入性成像模式已经取得成功。MRI较其他成像模式(如X射线)的主要好处包括优越的软组织成像以及避免患者暴露于X射线产生的电离辐射下。MRI的优越的软组织成像能力对于诊断性成像提供了很大的临床效益。类似地，传统上使用X射线成像用于引导的介入性治疗一直从MRI软组织成像能力获益匪浅。此外，用MRI引导消除了患者显著暴露于和传统X射线引导的介入性治疗相关联的电离辐射下。

MRI使用三个场来使患者解剖结构成像：大的静磁场、时变梯度磁场以及射频(RF)电磁场。静磁场和时变梯度磁场配合工作，以建立与静磁场的质子对准并且还有患者内的空间相关性质子自旋频率(共振频率)。在共振频率下施加的RF场干扰初始对准，从而使得当质子弛豫返回至其初始对准时，弛豫事件发出的RF可以被检测到，并且被处理以产生图像。

当医疗设备靠近或者在外部或内部与患者组织接触时，与MRI相关联的三个场中的每个场给患者带来安全风险。一项重要的安全风险是MRI扫描仪的RF场与医疗设备(特别是具有细长的导电结构并且电极与组织接触的医疗设备，如起搏器和植入性心律转复除颤器(1CD)导线中的电极丝(electrodewire)、导丝和导管)之间的相互作用可能引起的发热(RF感应发热)。因此，随着为更多的患者提供植入性医疗设备，并且随着MRI诊断性成像的使用继续盛行和增长，对MRI环境中的安全设备的需求增加。

正在开发多种MRI技术作为用于引导介入性治疗的X射线成像的替代方案。例如，随着医疗设备在介入性治疗过程中前进通过患者的身体，可以跟踪其进度，从而使得设备能够被正确地递送到目标位点。一旦被输送到目标位点，能够监测设备和患者组织以改进治疗递送。因此，跟踪医疗设备的位置在介入性治疗中是有用的。示例性介入性治疗包括例如心脏电生理治疗，包括用于诊断心律失常的诊断治疗和消融治疗(如心房颤动消融、心室性心博过速消融、心房扑动消融、沃-帕-怀综合征(WolfeParkinsonWhiteSyndrome)消融、AV节点消融、SVT消融等等)。使用MRI跟踪医疗设备的位置还在肿瘤治疗中是有用的，如乳房、肝和前列腺肿瘤消融；并且在泌尿治疗中是有用的，如子宫肌瘤和前列腺肿大消融。

MRI环境下与电极丝相关联的RF感应发热安全风险由RF场与电极丝之间的耦合引起。在这种情况下，存在与加热相关的状况。存在一种状况，因为电极丝通过电极与组织电接触。电极丝中的RF感应电流可以通过电极被递送到组织内，从而在组织中产生高电流密度和相关联的焦耳或欧姆组织发热。并且，电极丝中的RF感应电流可以引起附近组织中的RF能量的局部特定吸收增加，从而升高组织的温度。前述现象被称为电介质发热。即使电极丝不与组织电接触(例如，如果电极与组织绝缘或者如果不存在电极)也可能发生电介质加热。此外，电极丝中的RF感应电流可能在电极丝本身内引起欧姆发热，并且所产生的热量可能传递至患者。在这种情况下，重要的是既减少电极丝中存在的RF感应电流，也限制递送至周围组织的电流。

用于试图解决前述问题的方法和设备是已知的。例如，高阻抗电极丝限制电流并且减少RF感应电流；放置在丝/电极接口处的共振LC滤波器可以减少通过电极输送至身体的电流，放置在丝/电极接口处的非共振部件也可以减少传输至身体的电流；并且同径向电极丝可以用于沿着丝的长度提供分布式电抗，从而增大丝的阻抗并且减少感应电流量。

虽然前述内容试图减少RF感应发热，但仍然有很大的问题。例如，高阻抗电极丝限制电极丝的功能性并且不允许有效消融、起搏或传感。放置在丝/电极接口处的共振LC滤波器内在地在共振部件内产生大电流强度，从而引起滤波器本身发热，有时超过200℃。此外，丝/电极接口处的共振LC滤波器能够引起电极丝上的感应电流的强反射，并且可以引起使丝本身的温升增大的驻波，和/或在电极丝附近引起增大的电介质发热，这进而将周围的组织加热至可能不能接受的水平，并且可能融化对其进行容纳的导管或导线本体。单独的非共振部件不提供足够的衰减来将感应电流减少至安全水平。此外，如果导体截面面积太小，这些部件将经历温升。虽然具有分布式电抗的电极丝(即，盘绕丝)可以减少丝上的感应电流，但其不足以阻止丝上的感应电流通过电极离开丝。因此，虽然盘绕丝可以工作一定短的长度或距离，在需要较长长度或距离的情况下，盘绕丝自己不提供足够的阻抗来阻止电流。

用于减少医疗设备(尤其是具有诸如电极丝之类的细长的导电结构的那些医疗设备)中的RF感应发热的当前技术是不足的。因此，新的电极丝构造和导线或导管总成是必要的，以克服RF能量衰减不足的问题。

发明内容

根据本发明的MR兼容电极电路通过提供用于通过减弱医疗设备中由MRI感应的RF电流来减少组织的RF感应发热的改进设备和方法解决了传统电极丝构造的缺陷。

在本发明的一方面，提供了一种MRI兼容电极电路，该电极电路解决了当前技术的局限性，如RF能量衰减不足。

在本发明的另一方面，提供了一种电极电路构造，该电极电路构造保持了物理挠性、可操纵性以及弯曲能力。

在一方面，本发明是被适配为可用在植入式或介入性导线或导管总成中的电路。每个电路包括由单丝构造的多个滤波器部件。

在另一方面，滤波器部件包括两个滤波器部件。一个滤波器部件可以是在电极/丝接口处或其附近的、通过有效地阻止丝上的RF感应电流通过电极离开丝来解决衰减不足问题的共振滤波器。第二滤波器部件可以包括沿着丝的长度定位的、通过在丝上的感应电流到达共振LC滤波器之前使其显著减弱来解决共振LC滤波器过热问题的一个或多个非共振滤波器或电感器。非共振滤波器还可以使从共振LC滤波器反射的RF电流减弱，由此解决共振滤波器的强反射功率的问题和相关联的电介质发热。

在另一方面，非共振滤波器可以包括出于在仍然允许设备弯曲的同时比单个滤波器自己提供更大衰减的目的而放置成极为贴近(如在大致1cm或更小以内)的多个(多重)电感器。

在另一方面，可以形成被放置成极为贴近的多个非共振滤波器以产生分布式电抗。例如，两条同径向缠绕的电极丝可以产生分布式电抗。在替代性实施例中，三条或更多条同径向缠绕的电极丝可以包括产生分布式电抗。进一步的替代性实施例可以包括两条或更多条同轴缠绕的丝用于电极。

在另一方面，新颖电极电路可以包括单条丝，由此消除了对键合点的需求，降低了丝机械故障的可能性。

在另一方面，电极丝具有截面面积，从而使得在例如1.5TMRI的64MHz的MR工作频率下丝的电阻率低到足够确保丝的发热是最小的。

在另一方面，电极电路和集成部件可以被构造为被集成到10F或更小的导管内。

在另一方面，电极电路可以用于植入式医疗设备中，如1CD、起搏器、神经刺激器等等。

在另一方面，导管或导线装配(1eadassembly)包括具有第一末端和第二末端的细长的本体。细长的本体在其中限定管腔，管腔接纳第一电路和第二电路。第一电路和第二电路各自包括沿着其长度形成多个滤波器的电极丝。位于细长的本体的远端处的尖端电极耦接至第二电极丝。细长的本体在第一末端和尖端电极的近端还包括环形电极。该环形电极电耦接至第一丝。细长的本体的第二末端可操作地耦接至本体的外部或者内部的电子控制设备。在另一方面，第二末端附接至用于感测心脏活动的放大器以及用于刺激心脏组织的起搏电路。第二末端还可以连接至RF消融发生器，以使例如心脏组织消融。一个由每条电极丝形成的滤波器可以是在电极/丝接口处或其附近、通过有效地阻止丝上的RF感应电流通过电极离开丝来解决衰减不足问题的共振LC滤波器。由每条电极丝形成的第二滤波器可以包括沿着细长的本体的长度定位的、通过在丝上的感应电流到达共振LC滤波器之前使其减弱来解决共振LC滤波器过热问题的一个或多个非共振滤波器或电感器。非共振滤波器还可以使从共振LC滤波器反射的RF电流减弱，由此解决共振滤波器的反射功率强的问题和相关联的电介质发热。

在另一方面，导线装配包括具有第一末端和第二末端的细长的本体。多个电极位于细长的本体的远端处。多个电极可以包括尖端电极和任何数量的环形电极或者可以包括多个环形电极。细长的本体在其中进一步限定管腔，管腔接纳多个电路。包括多个电路的每条单独的电极丝形成多个沿着其长度分布的非共振滤波器或电感器。细长的本体的第二末端可以可操作地耦接至本体的外部或内部的电子控制设备、用于感测心脏活动的放大器、RF消融发生器等等。包括多条电极丝的每个单独的电路还形成在细长的本体的远端或在电极/丝接口处或附近的、被定位在细长的本体的管腔内的共振LC滤波器。

在另一方面，导线装配包括具有近端和远端的细长的本体，细长的本体在其中限定了管腔。远端被布置和构型为与组织接触，并且近端可操作地耦接至电子控制设备。至少一个电极位于细长的本体上，并且至少一个电路与至少一个电极通信。电路被容纳在细长的本体内，并且包括形成至少一个非共振滤波器和至少一个共振LC滤波器的一条或多条电极丝。共振LC滤波器被定位在细长的本体的远端，贴近电极/丝接口。电路可以是挠性的或刚性的。

在本发明的另一方面，共振LC滤波器被配置为在比MR的工作频率更高或更低的频率下共振，同时仍然在MR工作频率处提供高阻抗。

在本发明的另一方面，共振LC滤波器可以呈尺寸与电路中的非共振部件不同的单层电路/线圈的形式。例如，外径可以更大或更小。可替代地，共振部件可以具有比非共振部件更长的长度。根据单层电路/线圈的大小、电感、电容和共振频率之间的关系，所希望的阻抗可以使用各种配置实现。

在本发明的另一方面，共振LC滤波器可以被放置在非共振滤波器的近端。

在本发明的另一方面，非共振滤波器可以被放置在共振LC滤波器的远端。

在本文所公开的MR兼容电极电路的不同实施例中，电极电路可以由单条连续的丝或多段非连续的丝构造，其中通过缠绕该丝形成共振LC滤波器，从而使得由一段丝形成的电感和电容以电并联方式被配置。LC滤波器的电感可以由被布置为电串联并在物理上堆叠的多个单独线圈/电感器产生。电路的并联电容可以由多个堆叠的线圈之间的电容、单独线圈的绕组之间的电容、或者两者产生。

在本发明的一个独特结构中，将线圈进行堆叠将在每个线圈之间产生与线圈的电感电并联的、基本上均匀分布的电容。由一段连续的丝或多段不连续的丝形成电极电路允许以下内容：

·产生电感受到良好控制的、紧密缠绕且物理上键合的滤波器。

·以一种方式堆叠单独的线圈以确保可预测/可重复的电感、分布式电容以及共振频率。

·以向整个结构提供物理稳定性的方式构造电路。

·产生不随着导线构型(弯曲/轨迹)变化的单独且分布式阻抗。

·将单独滤波部件的物理大小最小化，从而使得每个部件沿着电极电路占用最小可能的物理距离和最小电路直径(距离电路的中心线轴线的距离)，由此最小化总体结构的大小。

·在电路的共振区段中的所希望的频率处产生高达15k欧姆或更大的、受到良好控制的滤波电抗的能力，这对于分离部件来说是无法实现的。

·将整个电路集成到单个物理上稳健的结构中。

在本发明的另一方面，非共振滤波器沿着电极丝的长度具有均匀分布的电感。沿着结构的非共振部分的受到良好控制的、均匀分布的电感的产生是由于非共振部件沿着结构的非共振部分的间隔开的、重复模式，在单个非共振滤波器占用结构的非共振部分的长度的情况下，间隔开的关系可以是零。

虽然公开了多个实施例、目标、特征和优点，但对于本领域的技术人员而言，本发明的其他实施例仍然将会从以下进行的详细描述与附图中变得显而易见，前述内容是说明性的而非限制性的。

附图说明

图1是框图，描绘了被容纳在导管或导线装配内的本发明的基本部件。

图2是描绘了本发明的实施例的图解，其中非共振滤波器以与贴近电极的共振LC滤波器间隔开的关系沿着丝分布。

图3A是包括MR兼容导电电极丝的示例性医疗设备的截面图，电极丝形成沿着丝分布的非共振滤波器，并且每条丝形成贴近电极的共振LC滤波器。

图3B示出了图3A的共振LC滤波器和非共振滤波器的详细视图。

图4A是图3的示例性医疗设备的示意图，其中MR兼容电极丝被定位在导线装配的管腔内的。

图4B是MR兼容电极丝被嵌入围绕着导线装配的护套中的示例性医疗设备的示意图。

图5描绘了本发明的实施例，其中由单条丝形成的多个非共振电感器被分组在一起，并且沿着该丝分布，并且该丝进一步形成贴近电极的共振LC滤波器。

图6A是描绘了同径向缠绕的电极丝的透视图。

图6B是图6A的、被定位在共振LC滤波器贴近电极的示例性医疗设备内的同径向缠绕的丝的示意图。

图6C是图6A的、被嵌入在共振LC滤波器贴近电极的示例性医疗设备的护套内的同径向缠绕的丝的示意图。

图7是描绘了单层共振LC电路的图解。

图8是描绘了本发明的实施例的图解，其中非共振滤波器被放置在共振LC滤波器的远端。

具体实施方式

在本文描述本发明时，参考了包括导管的示例性导线装配。然而，如本领域的技术人员将认识到的，本发明可以与任何可植入式医疗设备一起使用。可植入是指永久地可植入，正如心脏起搏器、除颤器和神经刺激器；或者暂时可植入，如在介入性治疗中，并且举例来讲包括心脏消融设备等等。此外，示例性导线装配可以在身体外部使用，但仍然与身体组织(如皮肤)接触。并且如本文中使用的，电极丝可以是与电极电接触的任何导电结构。典型地，电极丝是实际的丝；然而，电极丝还可以是电路板迹线、导电管腔或导电的任何材料。

图1是框图，图示了根据本发明的呈其最简单形式的导线装配100。导线装配100大致包括具有第一末端112和第二末端114并且在其中限定了管腔116的细长的本体110。电极118位于细长的本体110的第一末端112处并且与电路120电通信。管腔116容纳电路120。电路120包括形成多个间隔开的滤波器部件124的至少一条电极丝122。每个电路120可以由单个连续的丝构造而成。可替代地，电路120可以构造有离散滤波器部件以及将这些离散滤波器部件连接起来的单条电极丝或多段非连续的电极丝。可替代地，电路120可以构造有形成滤波器部件124的一条电极丝和形成滤波器部件126的离散电极丝。任何非磁性丝可以用于构造根据本发明的电路，包括铜、钛、钛合金、钨、金和前述内容的组合。可选地，电极丝120是可键合的丝，如可以热、化学或粘着性方式键合，以允许在制造过程中用一条丝形成这些滤波器。在多段丝被用作连接部分的情况下，这些丝可以铸入硅中，和/或沿着长度在某些点处被热处理以确保丝不移位。可替代地，足够刚性以至于当被弯曲时可以保持其形状的任何丝可以被使用。电极丝120还可以形成与丝/电极接口128相邻定位的滤波器部件126，以有效地阻止RF感应电流通过电极118离开导线装配。沿着丝长度分布的附加滤波部件124在丝本身上的感应电流到达滤波器部件126之前使电流减弱，由此避免滤波器部件126过热。当滤波器的温度大致上升到高于设备所接触的组织的正常温度2至4度时，将会发生过热。

优选地，电极/丝接口128处的滤波器部件126是通过有效地阻止丝122上的RF感应电流来解决衰减不足问题的共振LC滤波器。滤波器部件124优选地包括多个非共振滤波器或电感器，这些非共振滤波器或电感器通过在丝上的感应电流达到共振LC滤波器之前使电流显著减弱来解决共振LC滤波器过热的问题。非共振滤波器部件124还可以使从共振LC滤波器部件126反射的RF电流减弱，由此使共振LC滤波器126的强反射功率减弱，并且降低相关联的电介质发热。

图2是描绘了本发明的实施例的示意图。导线装配200大致包括具有第一末端212和第二末端214的细长的本体210，并且在其中包括管腔216。导线或导管总成200包括位于导线装配200的第一末端212处的第一电极218。第一电极218可以是尖端电极。可替代地，第一电极可以是环形电极或本领域的技术人员已知的其他电极。管腔216容纳电路220。电路220包括形成多个间隔开的滤波器部件224的至少一条导电电极丝222。每个电路可以由单条连续的非磁性丝构造而成，如铜、钛、钛合金、钨、金和前述内容的组合。可替代地，每个电路可以包括多段丝。与图1中所描绘的实施例一样，电极丝222是可键合的丝，如可以热、化学或粘着性方式键合，以允许在制造过程中用一条丝形成这些滤波器。这消除了对在每个滤波器224的每个末端处的连接点的需求，并且由此改进了电路220的机械耐久性，并且降低了其制造成本。在所展示的实施例中，导线装配200包括被定位成与丝/电极接口228相邻并且在其近端的共振LC滤波器226。共振LC滤波器总成226被适配为有效地阻止RF感应电流通过电极218离开导线装配200。共振LC滤波器226通过被构造成使得滤波器的电感或电容性特性一起共振，从而在感兴趣的MRIRF频率(例如，大致1.5特斯拉MRI的64MHz或者大致3.0特斯拉MRI的128MHz)下产生高阻抗来有效地阻止RF感应电流。沿着丝长度分布的滤波部件224在丝本身上的感应电流到达共振LC滤波器部件226之前使电流减弱，由此避免共振LC滤波器226过热。针对大致1米的导线长度，滤波部件224一起优选地沿着整个电路220产生至少1,000或更大欧姆的阻抗。本领域的技术人员将认识到总阻抗量将必然随着导线长度变化而变化。每个滤波部件224可以包括由具有大致45匝的电极丝222形成的电感器，从而当大小被确定为适合8F导管(假设电感器的内径是0.045英寸)时产生大致150欧姆。针对更大直径的电感器，需要更少的匝来产生相同的阻抗。滤波部件224可以非均匀地间隔开，从而使得它们之间的丝段各自具有不同的共振频率，或者滤波部件224可以基本上均匀地间隔开。

现在参照图3A，图示了本发明的示例性实施例的详细截面图。导线装配300包括被护套311围绕的细长的本体310。细长的本体310包括第一末端312和第二末端314并且包括其中的管腔316。第二末端314被适配为连接至患者身体内部或外部的电子控制设备，并且可以包括连接器(未示出)。管腔316容纳电路320、321。电路320、321各自分别包括一条位于导线装配300的管腔316内的导电电极丝322、323。在替代性实施例中，导电电极丝322、323可以被嵌入护套311内，如从图4B中看到的，由此减小导线装配300的总直径。每条导电电极丝322、323包括单段导电丝，每段导电丝长度分别形成多个间隔开的滤波器部件324、325。滤波器部件324、325包括沿着导电电极丝322、323的长度间隔开的非共振滤波器或电感器。电极319、318位于细长的本体310的第一末端312上，并且分别电耦接至第一导电丝322和第二导电丝323。在所示的实施例中，第一电极319是环形电极，并且第二电极318是尖端电极。然而，电极318、319可以是导线装配技术领域内的技术人员已知的任何类型的电极。例如，电极可以是单个尖端电极。可替代地，这些电极可以是单个或者一系列环形电极。还可替代地，这些电极可以是放置在外壳的任一侧上的电极。因此，尽管所示实施例被描绘为包括尖端电极和环形电极，但前述电极中的任意电极落入本发明的范围内。

第一导电丝322与第二导电丝323彼此电绝缘。第一导电丝322与第二导电丝323两者均可以包括绝缘或非导电涂层。优选地，绝缘涂层是可热键合的材料，如聚氨酯、尼龙、聚酯、聚酯酰胺、聚酯亚胺、聚酯酰胺亚胺和前述内容的组合。可替代地，仅一条丝可以是绝缘的。丝绝缘包括之前所述的可键合的材料。此外，如从图3B中最佳看到的，当电极丝322、323两者围绕在其中限定管腔的非导电管330缠绕时，电路320、321被进一步电绝缘。管330可以由如下文所述的硅材料、特氟龙、膨体四氟乙烯(eTFE)、聚四氟乙烯(pTFE)等等形成。围绕非导电管330缠绕非共振滤波器324、325或电感器方便了构造电感器和共振LC电路。而且，非导电管330有利地允许当被放置在细长的本体内时电路保持挠性和可操纵性。有利地，其他需要的或外科或介入性治疗中希望使用的物品(如光纤电缆、冲洗管腔、同轴电缆)还可以穿过管330的管腔。

参照图3A，环形电极319耦接至第一导电丝322，其中尖端电极318位于环形电极319的远端并被在导线装配300的第一末端312处耦接至第二导电丝323。管腔316容纳分别包括电极丝322、323的电路320、321。可替代地，并且如图4B中最佳所示的，电极丝322、323可以整个或部分嵌入护套311内。如之前所讨论的，每条电极丝322、323形成包括非共振滤波器的多个间隔开的滤波器部件324、325。如在之前的实施例中，每个电路可选地是由单段连续的非磁性丝构造而成，如铜、钛、钛合金、钨、金和前述内容的组合；然而，每个电路可以可替代地由多段电极构造而成，或者包括通过分开的多段电极丝连接的离散滤波器部件。如果所有滤波器由一段丝形成，则重要的是该丝是可键合的丝，如可以热、化学或粘着性方式键合，从而允许如下文将描述的在制造过程中用一条丝形成滤波器。

现在参照图3B，每个电路320、321以基本上类似的方式构造而成。电极丝322、323缠绕在挠性管330上，该管优选地由聚酰亚胺、聚烯烃、pTFE、eTFE、聚醚酮(PEEK)和其他类似挠性材料制成。在制造过程中，硬杆(未示出)被放置在挠性管330内部，以便为组装过程提供附加支撑。在制造之后，杆被移除并且带有电路构造的挠性管330被放置在细长的本体310中。

每个电路320、321单独用第一电路320构造，该第一电路从最近的共振LC滤波器326开始从远端到近端构造而成。因此，假设多个电路，与下一个最远的共振LC滤波器327相关联的电极丝在最近的共振LC滤波器上方经过。使电极丝在共振LC滤波器下方经过将对其共振产生不利影响。另一方面，使丝在非共振电感器下面经过将不会对其性能产生不利影响。因此，示例性共振LC滤波器326是通过电极丝322的分层来形成三个层335、336、337而构成。从内层到外层的匝数比可以大致为3∶2∶1，从而产生共振LC滤波器的不变的物理几何形状。产生共振LC滤波器对于本领域的技术人员而言是显而易见的，并且许多实施例将满足本发明的要求。例如，电容器可以与电感器并联放置。其他类型的共振LC滤波器也将落入本发明的范围内。

在示例性实施例中，构造了多个盘绕的丝层，从而使得这些层与单独匝之间的电容提供所需的电感电容比以满足共振条件并且在共振频率下提供最大阻抗。如之前所描述的，可以使用三个层，从内层到外层的匝数比为大致3∶2∶1。这一比率产生高度结构整体性、可操纵性和可重复性。在示例性实施例中，其中共振LC滤波器的共振频率是大致64MHz，以阻止1.5特斯拉MRI的RF，内层可以包括30匝，中间层可以包括20匝，而外层可以包括10匝。通常，确切的匝数是由可用的空间与所希望的共振频率决定的。共振LC滤波器的阻抗、带宽和品质因数可以通过修改滤波器的电容电感比来调节。这可以通过改变匝数、层数、各层之间的匝数比或所有这些来完成。例如，该比率可以在每种情况下变化一匝、两匝或三匝以获得所希望的滤波器特性。

在形成最近的共振LC滤波器326之后，第一电极丝322螺旋形地围绕管330缠绕。本领域的技术人员将认识到，连接段332不一定需要包括围绕管330的特定的匝数。相反，重要的是以如下方式缠绕电极丝：包括某种松弛或“游隙”，由此允许导线装配在使用过程中保持其挠性。接下来，通过在挠性管330上盘绕电极丝322形成电感器324。每个电感器324可以通过螺旋形地缠绕或盘绕电极丝322大致四十五匝而形成，从而当大小被确定为适合8F导管(假设电感器的内径是0.045英寸)时产生大致150欧姆。然而，本领域的技术人员将认识到，针对更大直径的电感器，可能需要更少的匝来产生相同的阻抗。电感器324可以非均匀地间隔开，从而使得它们之间的丝段具有不同的共振频率，或者可以基本上均匀放置。

接下来构造第二电路321并且基本上与电路320类似。本领域的技术人员将认识到，图3A和图3B中所示的示例性导线装配包括两个电路320、321和两个电极319和318。然而，可以构造任何数量的电路和相应的电极。例如，在一个示例性构造中，各自包括多个非共振滤波器和共振LC滤波器的四个电路电耦接至四个电极(三个环形电极和一个尖端电极，或者可替代地，四个环形电极)。在另一个示例性构造中，各自包括多个非共振滤波器和共振LC滤波器的十个电路电耦接至十个电极。可以构造任何数量的电路。然而，在每种情况下，包括最近的共振LC滤波器的电路被首先构造，而包括最远的共振LC滤波器的电路被最后构造，从而使得所产生的多个被容纳在导管内的电极丝具有在所有贴近的共振LC滤波器上方经过的连接电极丝段。例如，只要包括最近的共振LC滤波器的电路首先被构造，构造电路320、321可以通过首先在近端开始(而不是远端)来完成。以此方式，随后构造的电路的连接电极丝段将始终在所有相邻的、贴近的共振LC滤波器上方经过，从而使得共振不被干扰。对本领域的技术人员而言，其他组装技术将是显而易见的。

然而，本领域的技术人员将认识到，在本发明的另一方面，共振LC滤波器被配置为在比MR的工作频率更高或更低的频率处共振，同时仍然在MR工作频率处提供高阻抗。如从图7中最佳看到的，共振LC滤波器可以呈单层电路/线圈的形式。示例性单层电路可以包括与电路的非共振部件不同的尺寸。

在本发明的另一方面，共振LC滤波器可以被放置在非共振滤波器的近端。

在本发明的另一方面，非共振滤波器可以被放置在共振LC滤波器的远端。

如图4A和图4B中所示的，电路可以被构造成使得共振滤波器和/或非共振滤波器可以部分或全部嵌入到导管护套内。

现在参照图5，示出了本发明的示例性实施例。在本示例性电路520中，多个小的非共振滤波器524被分组在一起，以形成沿着导电电极丝522以间隔开的关系定位的多个电感器540。这种滤波器分组共同地增加每个非共振滤波器的阻抗，并且减小沿着导电电极丝522的电流。如在其它实施例中，在电极/丝接口528处的滤波器部件包括被适配为有效地阻止RF感应电流通过电极518离开导线装配500的共振LC滤波器526。沿着电极丝522长度分布的非共振滤波器524的组540在丝本身上的感应电流到达共振LC滤波器526之前使电流减弱，由此避免共振LC滤波器526过热。非共振滤波器524的组540还可以使从共振LC滤波器526反射的RF电流减弱，由此使共振LC滤波器526的强反射功率减弱。图5中描绘的实施例以与之前关于图3B所描述的几乎相同的方式被构造。

现在参照图6A至图6C，示出了本发明的替代性实施例600。如可以在图6A中看到的，提供两条电极丝640、650并且电极丝640、650以同径向方式缠绕。同径向缠绕的电极丝640、650共享在绕组中心的共同的磁通量通道，从而使得两条丝上存在的共同模式的RF将倾向于相抵消并且因此被减弱。这种同径向方法可以扩展至多于两条电极丝，并且可以包括任何数量的同径向缠绕的丝。本领域的技术人员将认识到，同径向缠绕的电极丝与非共振滤波器表现一样。

参照图6B，导线装配600包括被护套611围绕的细长的本体610。细长的本体610包括第一末端612和第二末端614，并且包括其中的管腔616。第二末端614被适配为连接至患者身体内部或外部的电子设备，并且可以包括连接器(未示出)。管腔616容纳同径向缠绕的导电电极丝640、650。在替代性实施例中，如图6C中最佳所示的，同径向缠绕的丝640、650可以被嵌入护套611中。每条同径向缠绕的电极丝640、650包括单段导电丝，由此消除了对键合点的需求，并且降低了丝的机械故障的可能性。导电电极丝640、650朝同一方向缠绕并且线圈具有相同的直径。当导线装配暴露于RF场时，如在MRI扫描过程中一样，同径向缠绕的电极丝640、650常常阻止更高频率的共同模式的RF电流沿着单独的导电丝的长度传输。每条同径向缠绕的电极丝640、650可以具有相等或不相等的匝数。然而，优选地，导电电极丝640、650包括相等的匝数，以使线圈的RF泄漏量最小化，这种泄漏引起不太有效的RF电流阻止。在图6B和图6C中所示的实施例中，同径向缠绕的丝640、650基本上沿着整个导线装配长度延伸，在共振LC滤波器的近端。在其他实施例中(未示出)，同径向导电电极丝可以仅沿着导线本体的一部分延伸。

在示例性盘绕构型中，第一导电丝与第二导电丝彼此电绝缘。第一导电丝640与第二导电丝650两者均可以包括绝缘或非导电涂层。绝缘涂层可以由聚氨酯材料、尼龙、聚酯、聚酯酰胺、聚酯亚胺、聚酯酰胺亚胺、硅材料、特氟龙、膨体四氟乙烯(eTFE)、聚四氟乙烯(pTFE)等等形成。可替代地，仅一条丝可以是绝缘的。在任何情况下，电极丝应彼此电隔离。

在之前的实施例中，每条同径向缠绕的电极丝640、650由单段连续的非磁性丝构造而成，如铜、钛、钛合金、钨、金和前述内容的组合。如果每个丝电极由一个段丝构造而成，则其可以是可键合的丝，如可以热、化学或粘着性方式键合，以允许在制造过程中用一条丝形成这些滤波器。可替代地，若干段非连续的丝可以被使用并且仍然落入本发明的预期范围内。在这种情况下，这些丝可以铸入硅中，并且在某一位置被热处理以确保丝不移位。可替代地，胶或具有足够刚性以至于当被弯曲时其保持其形状的丝可以用于防止包括电路的丝移位。

如在图6B中最佳看到的，如上文所述构造了第一和第二共振LC滤波器626、627。共振LC滤波器626、627可以被放置成与丝/电极接口相邻并且在其近端，以有效地阻止RF感应电流通过电极离开导线装配。同径向缠绕的丝640、650作用与非共振滤波器相同，并且在丝本身上的感应电流到达共振LC滤波器之前使电流减弱，由此避免过热。

与其他实施例一样，电极丝640、650同径向缠绕在挠性管340的长度上，挠性管由聚酰亚胺、聚烯烃、pTFE、eTFE、聚醚酮(PEK)和其他类似挠性材料制成。每条电极丝上在利用同径向缠绕的电极丝或是离散电感器之间的选择取决于若干因素。同径向缠绕的电极丝可以被实施在更小直径的导线中，因为除了在共振LC滤波器处以外，一条电极丝从不需要在另一条电极丝上方或下面经过。然而，离散电感器方法的阻抗可能更加可预测，并且不取决于设备的长度或弯曲度。

现在参照图8，描绘了MR兼容电极电路800的另一方面。如可以看到的，共振LC滤波器826可以被放置在非共振滤波器824的近端，或者换言之，一个或多个非共振滤波器824可以被放置成与电极818相邻并且位于共振LC滤波器826远端。

在本文所介绍的不同实施例中，导体包括足够的截面面积，从而使得在1.5特斯拉MRI的64MHz的MR工作频率下导体的电阻率低到足够确保丝的焦耳发热是最小的。在示例性实施例中，丝可以是用于长度为大致一米的电路的36AWG铜磁体丝。例如，诸如时域有限差分法(FDTD)或矩的方法之类的数值建模可以用于粗略估计具体设备的预期电流。正在使用的丝的长度和在患者中的预期轨迹决定了所希望的电路上的总阻抗。因此，针对任何具体长度的丝，于是可以选择适当的规格。

100mA的DC电流将引起盘绕的40AWG丝的短区段中的温度上升大致10°。对于36AWG丝而言，温升被减小至2°。对于AC而言，导体电阻随着频率增大。当将DC电阻与60MHZ的电阻相比较时，五倍或更大的增长是可能的，对于相同的功率输入而言，这直接转换成更大的导体温升。根据本发明的新颖的电极丝构造被配置为被集成在10F或更小的导线装配或导管中。

可以对所讨论的示例性实施例做出各种修改和添加而不脱离本发明的范围。例如，虽然上述实施例引用了具体特征，但本发明的范围还包括具有不同特征组合的实施例和不包括所述所有特征的实施例。因此，本发明的范围旨在包括落入权利要求书的范围内的所有这类替代方案、修改和变化及其所有等效物。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种导线装配，包括：

细长的本体，所述细长的本体具有近端和远端、并且在其中限定了管腔，所述远端被布置和构型为与组织接触，并且所述近端可操作地耦接至电子控制设备；

位于所述细长的本体上的至少一个电极；以及

与所述至少一个电极通信的至少一个电路，所述电路被容纳在所述细长的本体内，并且包括形成至少一个非共振滤波器和至少一个共振LC滤波器的一段电极丝，所述至少一个非共振滤波器被定位成在所述共振LC滤波器的远侧。

2.根据权利要求1所述的导线装配，其中所述至少一个非共振滤波器包括多个非共振滤波器，并且所述至少一个共振LC滤波器被放置在所述电极电路的近端处的第一系列非共振滤波器与位于所述电极电路的远端处的第二系列非共振滤波器之间。

3.一种导线装配，包括：

细长的本体，所述细长的本体具有近端和远端、并且在其中限定了管腔，所述远端被布置和构型为与组织接触并且所述近端可操作地耦接至电子控制设备；

位于所述细长的本体上的至少一个电极；以及

与所述至少一个电极通信的至少一个电路，所述电路被容纳在所述细长的本体内，并且包括形成至少一个非共振滤波器和至少一个共振LC滤波器的一段电极丝，所述非共振滤波器和共振滤波器是由单层的所述电极丝构造的，所述共振LC滤波器被定位成贴近所述至少一个电极。

4.根据权利要求3所述的导线装配，其中由单层电极丝构造的所述共振LC滤波器具有比非共振部件更长的长度。

5.根据权利要求2所述的导线装配，其中所述电极丝包括形成多个非共振滤波器和多个共振LC滤波器的单段、连续的电极丝。

6.一种导线装配，包括：

细长的本体，所述细长的本体具有近端和远端、并且在其中限定了管腔，所述远端被布置和构型为与组织接触，并且所述近端可操作地耦接至电子控制设备；

位于所述细长的本体上的至少一个电极；以及

与所述至少一个电极通信的至少一个电路，所述电路被容纳在所述细长的本体内，并且包括形成至少一个非共振滤波器并且形成至少一个共振LC滤波器的一段电极丝，所述共振LC滤波器被配置成在比MR的工作频率更高或更低的频率下共振并且被进一步配置成在MR工作频率处提供高阻抗，所述共振LC滤波器被定位成贴近所述至少一个电极。

7.一种导线装配，包括：

细长的本体，所述细长的本体具有近端和远端、并且在其中限定了管腔，所述远端被布置和构型为与组织接触，并且所述近端可操作地耦接至电子控制设备；

位于所述细长的本体上的至少一个电极；以及

与所述至少一个电极通信的至少一个电路，所述电路被容纳在所述细长的本体内，并且包括形成至少一个非共振滤波器并形成至少一个共振LC滤波器的一段电极丝，所述共振LC滤波器被定位成在最后的非共振滤波器近侧。

Claims (7)

1.一种导线装配，包括：

细长的本体，所述细长的本体具有近端和远端、并且在其中限定了管腔，所述远端被布置和构型为与组织接触，并且所述近端可操作地耦接至电子控制设备；

位于所述细长的本体上的至少一个电极；以及

与所述至少一个电极通信的至少一个电路，所述电路被容纳在所述细长的本体内，并且包括形成至少一个非共振滤波器和至少一个共振LC滤波器的一段电极丝，所述至少一个非共振LC滤波器被定位成在所述共振LC滤波器的远侧。

2.根据权利要求1所述的导线装配，其中所述至少一个非共振滤波器包括多个非共振滤波器，并且所述至少一个共振LC滤波器被放置在所述电极电路的近端处的第一系列非共振滤波器与位于所述电极电路的远端处的第二系列非共振滤波器之间。

3.一种导线装配，包括：

细长的本体，所述细长的本体具有近端和远端、并且在其中限定了管腔，所述远端被布置和构型为与组织接触并且所述近端可操作地耦接至电子控制设备；

位于所述细长的本体上的至少一个电极；以及

与所述至少一个电极通信的至少一个电路，所述电路被容纳在所述细长的本体内，并且包括形成至少一个非共振滤波器和至少一个共振LC滤波器的一段电极丝，所述非共振滤波器和共振滤波器是由单层的所述电极丝构造的，所述共振LC滤波器被定位成贴近所述至少一个电极。

4.根据权利要求3所述的导线装配，其中由单层电极丝构造的所述共振LC滤波器具有比非共振部件更长的长度。

5.根据权利要求2所述的导线装配，其中所述电极丝包括形成多个非共振滤波器和多个共振LC滤波器的单段、连续的电极丝。

6.一种导线装配，包括：

细长的本体，所述细长的本体具有近端和远端、并且在其中限定了管腔，所述远端被布置和构型为与组织接触，并且所述近端可操作地耦接至电子控制设备；

位于所述细长的本体上的至少一个电极；以及

与所述至少一个电极通信的至少一个电路，所述电路被容纳在所述细长的本体内，并且包括形成至少一个非共振滤波器并且形成至少一个共振LC滤波器的一段电极丝，所述共振LC滤波器被配置成在比MR的工作频率更高或更低的频率下共振并且被进一步配置成在MR工作频率处提供高阻抗，所述共振LC滤波器被定位成贴近所述至少一个电极。

7.一种导线装配，包括：

细长的本体，所述细长的本体具有近端和远端、并且在其中限定了管腔，所述远端被布置和构型为与组织接触，并且所述近端可操作地耦接至电子控制设备；

位于所述细长的本体上的至少一个电极；以及

与所述至少一个电极通信的至少一个电路，所述电路被容纳在所述细长的本体内，并且包括形成至少一个非共振滤波器并形成至少一个共振LC滤波器的一段电极丝，所述共振LC滤波器被定位成在最后的非共振滤波器近侧。