CN107626041A - 心脏起搏器、起博电极导线及其头端结构 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及可植入电导线技术领域，公开了一种心脏起搏器、起博电极导线及其头端结构。该头端结构包括：由内传输管延伸出来的内管延伸段、由外传输管延伸出来的外管延伸段、环电极、被动末端鞘以及连接于内管延伸段的末端电极；外管延伸段套设于内管延伸段的第一部分，环电极套设于内管延伸段的第二部分，被动末端鞘同时套设于内管延伸段的第三部分与末端电极；环电极的第一端连接于外管延伸段，环电极的第二端连接于被动末端鞘，且环电极上形成有凹陷结构。本发明实施例还提供一种起博电极导线以及心脏起搏器。本发明实施例的技术方案能够在不增加起搏电极导线结构复杂度的情况下，解决起搏器在MRI扫描时的射频生热问题。

Description

心脏起搏器、起博电极导线及其头端结构

技术领域

本发明实施例涉及可植入电导线技术领域，特别涉及一种心脏起搏器、起博电极导线及其头端结构。

背景技术

磁共振成像(MRI)是医疗断层成像的一种。相比于计算机断层扫描(CT)，MRI有着无电离辐射损害，极高的软组织成像精度等CT无可比拟的优势，这使得MRI在如今的医疗诊断领域有着重要的应用价值。然而，MRI扫描时会产生强大的电磁场，为了安全，一般植入起搏系统的患者并不允许进行MRI扫描。

国际标准化组织于2012年发布了有源植入物磁共振成像兼容的技术方案(ISO/TS10974)，用于指导和设计测试方案。根据ISO/TS10974，有源植入物在MRI环境下比较大的风险之一是器件的射频发热。对应于起搏系统，MRI设备发射出的射频电磁场人体组织中引起涡流，起搏电极导线获取这些涡流后会进一步产生次生射频电磁场(下面简称射频场)，射频场集中在与起搏电极导线一端相连的心脏组织内，使得组织温度升高而坏死。这一过程轻则引发起搏系统感知异常，失夺获，重则引起心脏穿孔，危及病人生命。

近年来，为了减少射频生热，不少起搏器生产商对起搏电极导线进行了优化，如增加导体阻抗以增加电极体热耗散，使得射频能量均匀耗散在整根起搏电极；在电极头端增加射频滤波器等等，从而使得在满足一定条件的情况下带有起搏系统的患者能够进行MRI扫描。

但是，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：上述的用于减少射频生热的设计都需要增加电极额外的零部件，造成工艺和成本的大幅增加。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种心脏起搏器、起博电极导线及其头端结构，在不增加起搏电极导线结构复杂度的情况下，减小了起搏电极导线头端附近组织的电磁场强度，进而把组织温升控制在安全范围内，解决了起搏器在MRI扫描时的射频生热问题。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种起博电极导线的头端结构，起博电极导线包括内传输管以及套设于内传输管的外传输管，头端结构包括：由内传输管延伸出来的内管延伸段、由外传输管延伸出来的外管延伸段、环电极、被动末端鞘以及连接于内管延伸段的末端电极；外管延伸段套设于内管延伸段的第一部分，环电极套设于内管延伸段的第二部分，被动末端鞘同时套设于内管延伸段的第三部分与末端电极；环电极的第一端连接于外管延伸段，环电极的第二端连接于被动末端鞘，且环电极上形成有凹陷结构。

本发明的实施方式还提供了一种起博电极导线，包括上述的头端结构。

本发明的实施方式还提供了一种心脏起搏器，包括：脉冲发生器与上述的起博电极导线；脉冲发生器连接于起博电极导线的与头端相对的另一端。

本发明实施方式相对于现有技术而言，内管延伸段的第一部分与套设于内管延伸段的第一部分的外传输管形成头端结构的第一区域，内管延伸段的第二部分与套设于内管延伸段的第二部分的环电极形成头端结构的第二区域，内管延伸段的第三部分与套设于内管延伸段的第三部分的被动末端鞘形成头端结构的第三区域，末端电极与套设于末端电极的被动末端鞘形成头端结构的第四区域。其中，第二区域的环电极上形成有凹陷结构，使得第二区域的阻抗发生剧烈的变化，此时，第二区域的阻抗与第一区域的阻抗失去匹配、第二区域的阻抗与第三区域的阻抗失去匹配，即，产生阻抗失配现象，从而引起射频场在第二区域产生反射，使得来自于第一区域的射频场被反射回第一区域，来自于第三区域的射频场被反射回第三区域。其中，对于反射回第一区域的射频场，由于第一区域连接的起博电极导线的长度大于射频场的波长，射频场在起博电极导线内形成驻波，被起博电极导线的电阻形成热耗散，而起博电极导线的大部分是浸泡于血液中的，因此，热耗散引起的温升可以忽略；对于反射回第三区域的射频场，由于第三区域与第四区域的长度远小于射频场的波长，反射回第三区域的射频场不会形成驻波，会直接通过第四区域进入末端电极附件的组织，由于第三区域很短，因此，第三区域拾获的射频场很少，故射频场引起的组织温升很小。从而，本实施方式的头端结构，能够在不增加起搏电极导线结构复杂度的情况下(即不会造成工艺和成本的大幅增加)，减小起搏电极导线头端附近组织的电磁场强度，进而把组织温升控制在安全范围内，解决了起博器在MRI扫描时的射频生热问题。

另外，环电极的第一端具有第一环形凸台，且环电极的第一端通过第一环形凸台连接于外管延伸段；环电极的第二端具有第二环形凸台，且环电极的第二端通过第二环形凸台连接于被动末端鞘；第一环形凸台和/或第二环形凸台上形成有凹陷结构。本实施方式提供了一种环电极的具体实现方式，并且，在环形凸台上形成凹陷结构可以同时使得环电极与外管延伸段、被动末端鞘的连接结构更牢固；另外，若第一环形凸台和第二环形凸台上均形成有凹陷结构，相比于在单个环形凸台上形成凹陷结构，能够更好的改变第二区域的阻抗。

另外，末端电极在朝向远离内管延伸段的方向上呈逐渐变粗的台阶状结构。本实施方式提供了末端电极的一种具体实现方式，同时该结构的末端电极能够提高第四区域的阻抗，进一步减小进入末端电极附件组织的射频场，从而进一步减小了组织的温升。

另外，末端电极在朝向远离内管延伸段的方向上呈渐扩状结构。本实施方式提供了末端电极的另一种具体实现方式，该结构的末端电极同样能够提高第四区域的阻抗，进一步减小进入末端电极附件组织的射频场，从而进一步减小了组织的温升。

另外，末端电极上形成有另一凹陷结构。本实施方式提供了末端电极的又一种具体实现方式，该结构的末端电极同样能够提高第四区域的阻抗，进一步减小末端电极附件组织内产生的射频场，从而进一步减小了组织的温升。

另外，凹陷结构包括以下结构的之一或组合：沟槽、开口、螺纹。本实施提供了凹陷结构的三个具体种类。

另外，内传输管包括内导体线圈以及套设于内导体线圈的内绝缘管，内管延伸段包括由内导体线圈延伸出来的内导体线圈延伸段以及由内绝缘管延伸出来的内绝缘管延伸段；外传输管包括外导体线圈以及套设于外导体线圈的外绝缘管，外管延伸段包括由外导体线圈延伸出来的外导体线圈延伸段以及由外绝缘管延伸出来的外绝缘管延伸段。本实施方式提供了内传输管与外传输管的具体实现方式。

另外，末端电极包括末端电极本体与末端套管，末端电极本体通过末端套管连接于内管延伸段。本实施方式提供了末端电极的具体实现方式。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是根据本发明第一实施方式的起博电极导线的头端结构的结构示意图；

图2是根据本发明第一实施方式的起博电极导线的轴向剖面图；

图3是根据本发明第一实施方式的环电极的结构示意图；

图4A是根据本发明第一实施方式的起博电极导线的第一区域A的径向剖面图；

图4B是根据本发明第一实施方式的起博电极导线的第二区域B的径向剖面图；

图4C是根据本发明第一实施方式的起博电极导线的第三区域C的径向剖面图；

图4D是根据本发明第一实施方式的起博电极导线的第四区域D的径向剖面图；

图5是根据本发明第一实施方式的末端电极本体的结构示意图；

图6是根据本发明第二实施方式中的末端电极本体的结构示意图；

图7是根据本发明第四实施方式的心脏起搏器的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本发明而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本发明所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种起博电极导线的头端结构，起博电极导线包括内传输管以及套设于内传输管的外传输管。本实施方式的核心在于，起博电极导线的头端结构包括：由内传输管延伸出来的内管延伸段、由外传输管延伸出来的外管延伸段、环电极、被动末端鞘以及连接于内管延伸段的末端电极；外管延伸段套设于内管延伸段的第一部分，环电极套设于内管延伸段的第二部分，被动末端鞘同时套设于内管延伸段的第三部分与末端电极；环电极的第一端连接于外管延伸段，环电极的第二端连接于被动末端鞘，且环电极上形成有凹陷结构。

相对于现有技术而言，本实施方式的起博电极导线的头端结构，能在不增加起搏电极导线结构复杂度的情况下，减小起搏电极导线头端附近组织的电磁场强度，进而把组织温升控制在安全范围内，解决了起博器在MRI扫描时的射频生热问题。

下面对本实施方式的头端结构的实现细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。

如图1所示，为本实施方式的起博电极导线的头端结构10。

本实施方式中，请参考图2，为起博电极导线的头端结构10的轴向剖面图(图2仅为示意图，不以此为限制)，起博电极导线的内传输管包括内导体线圈以及套设于内导体线圈的内绝缘管，起博电极导线的外传输管包括外导体线圈以及套设于外导体线圈的外绝缘管。其中，内导体线圈延伸出内导体线圈延伸段101，内绝缘管延伸出内绝缘管延伸段102，即，内导体线圈延伸段101与内绝缘管延伸段102形成内传输管的内管延伸段；外导体线圈延伸出外导体线圈延伸段103，外绝缘管延伸出外绝缘管延伸段104，即外导体线圈延伸段103与外绝缘管延伸段104形成外管延伸段。本实施方式中的头端结构10包括由内传输管延伸出来的内管延伸段、由外传输管延伸出来的外管延伸段、环电极105、被动末端鞘106以及连接于内管延伸段的末端电极。其中，被动末端鞘106一般由绝缘材料制成。

本实施方式中，外管延伸段套设于内管延伸段的第一部分，环电极105套设于内管延伸段的第二部分，被动末端鞘106套设于内管延伸段的第三部分与末端电极；环电极105的第一端连接于外管延伸段，环电极105的第二端连接于被动末端鞘106，且环电极105上形成有凹陷结构。其中，凹陷结构包括以下结构的之一或组合：沟槽、开口、螺纹；即，凹陷结构可以是沟槽、开口、螺纹中的一种或者多种的组合。

本实施方式中，请参考图3，环电极105的第一端具有第一环形凸台1051，环电极105的第一端通过该第一环形凸台1051连接于外管延伸段；具体的，第一环形凸台1051与外导体线圈延伸段103接触连接，外绝缘管延伸段104套设于该第一环形凸台1051，且外绝缘管延伸段104的外表面与环电极105的外表面齐平。类似的，环电极105的第二端具有第二环形凸台1052，环电极105的第一端通过第一环形凸台1051连接于外管延伸段，环电极105的第二端通过第二环形凸台1052连接于被动末端鞘106；具体的，被动末端鞘106套设于第二环形凸台1052。第一环形凸台1051和/或第二环形凸台1052上形成有凹陷结构。

本实施例中，凹陷结构形成在环电极105的两端，具体的，第一环形凸台1051和第二环形凸台1052上均形成有凹陷结构；其中，第一环形凸台1051形成的凹陷结构为开口201，第二环形凸台1052形成的凹陷结构为沟槽202。第一环形凸台1051与外管延伸段的固定方式为，在外绝缘管延伸段104的内壁上对应于开口201处设置与开口201大小相同的圆柱形凸台，从而通过圆柱形凸台与开口201的配合将第一环形凸台1051与外管延伸段相固定；同理，可以以类似的方式将第二环形凸台1052与被动末端鞘106相固定。图3中开口201、沟槽202仅为示例性说明，设计人员可以根据需要设计开口及沟槽的数量、形状和大小。

其中，在第一环形凸台1051和第二环形凸台1052上均设计凹陷结构，不仅能够较好地改变环电极105的阻抗，还能够使得环电极105与外管延伸段、被动末端鞘106的连接结构更牢固。相比于在单个环形凸台上形成凹陷结构，能够更好的改变第二区域的阻抗。

需要说明的是，本实施方式对凹陷结构的设置位置不做任何限制，凹陷结构可以设置在环电极的任何位置，只要能够改变换电机的阻抗即可；并且，本实施方式对凹陷结构的具体结构类型也不作任何限制。

本实施方式中，请参考图2，末端电极包括末端套管107与末端电极本体108，末端电极本体108通过末端套管107连接于内管延伸段。具体来说，末端套管107的一端电连接于内导体线圈延伸段101，末端套管107的另一端电连接于末端电极本体108；被动末端鞘106套设于末端套管107与末端电极本体108，且末端电极本体108上远离末端套管107的另一端露出被动末端鞘106。其中，外导体线圈延伸段102也固定于末端套管107。

请参考图2，内管延伸段的第一部分与套设于内管延伸段的第一部分的外传输管形成头端结构10的第一区域，记作A，如图4A所示，为第一区域A的径向剖面图；内管延伸段的第二部分与套设于内管延伸段的第二部分的环电极105形成头端结构10的第二区域，记作B，如图4B所示，为第二区域B的径向剖面图(图2中B1处的径向剖面图)，内管延伸段与环电极105电绝缘；内管延伸段的第三部分与套设于内管延伸段的第三部分的被动末端鞘106形成头端结构10的第三区域，记作C，如图4C所示，为第三区域C的径向剖面图；末端电极与套设于末端电极的被动末端鞘106形成头端结构10的第四区域，记作D，如图4D所示，为第四区域D的径向剖面图(图2中D1处的径向剖面图)；其中，第三区域C是环电极105与末端电极的过渡区域。

其中，本实施例中的起博电极导线的头端结构10能够解决了起博器在MRI扫描时的射频生热问题，具体分析如下：

心脏起搏器一般包括脉冲发生器与起博电极导线；一般会将第一区域A的阻抗设计为，在MRI(磁共振成像)射频场下，第一区域A的阻抗与配合使用的脉冲发生器阻抗不匹配，以减少进入脉冲发生器内部的射频场，另外，还将第三区域C的阻抗设计为与第一区域A保持一致；其中，本实施例中的MRI射频场发出的频率为64MHz，然不以此为限。即，本实施方式中的起博电极导线的头端结构10中，第一区域A中，内导体线圈延伸段101、内绝缘管延伸段102、外导体线圈延伸段103以及外绝缘管延伸段104构成类似同轴传输线的结构，可以通过调整内管延伸段的外径与外传输管的内径来调整第一区域A的阻抗，使得其与脉冲发生器的阻抗不匹配；同理，第三区域C类似开放传输线结构，可以通过调整内管延伸段的外径与被动末端鞘106的厚度来调整第三区域C的阻抗，使得其与第一区域A的阻抗保持一致。而本实施例的结构中，第二区域B的环电极105上形成有凹陷结构，使得第二区域B的阻抗发生剧烈的变化，此时，第二区域B的阻抗与第一区域A的阻抗失去匹配、第二区域B的阻抗与第三区域C的阻抗失去匹配，即，产生阻抗失配现象，从而引起射频场在第二区域B产生反射；使得来自于第一区域A的射频场被反射回第一区域A，来自于第三区域C的射频场被反射回第三区域C。其中，对于反射回第一区域A的射频场，由于第一区域A连接的起博电极导线的长度大于射频场的波长，射频场在起博电极导线内形成驻波，被起博电极导线的电阻形成热耗散，而起博电极导线的大部分是浸泡于血液中的，因此，热耗散引起的温升可以忽略；对于反射回第三区域C的射频场，由于第三区域C与第四区域D的长度远小于射频场的波长，反射回第三区域C射频场不会形成驻波，会直接通过第四区域D进入末端电极附件的组织，由于第三区域C很短，第三区域C拾获的射频场很少，故引起的组织温升很小。从而，本实施方式的头端结构，能够在不增加起搏电极导线结构复杂度的情况下，减小起搏电极导线头端附近组织的电磁场强度，进而把组织温升控制在安全范围内，解决了起博器在MRI扫描时的射频生热问题。

较佳的，请参考图5，末端电极本体108可以被设计为在朝向远离内管延伸段的方向上呈逐渐变粗的台阶状结构，以提高第四区域D的阻抗，进一步抑制进入末端电极附近组织的射频场，从而进一步减小了组织的温升。其中，图5中所示的台阶301的数量为2个且均为圆柱状，然本实施例对台阶的数量及形状不作任何限制，设计人员可以根据实际需要设计。

在其他例子中，还可以将末端电极本体108在朝向远离内管延伸段的方向上呈渐扩状结构以提高第四区域D的阻抗，本实施例对此不作任何限制。

本发明的第二实施方式涉及一种起博电极导线的头端结构。第二实施方式是在第一实施方式基础上的改进，主要改进之处在于：在末端电极本体108上增加了凹陷结构。

请参考图6，为本实施方式的末端电极本体108的结构图，在末端电极的末端电极本体108在朝向远离内管延伸段的方向上呈逐渐变粗的台阶状结构(请参考图5)的基础上，设置了另一凹陷结构302。

本实施方式相对于第一实施方式而言，在台阶状结构的末端电极本体上设置了另一凹陷结构，能够进一步提高第四区域的阻抗，进一步减小进入末端电极附件组织的射频场，从而进一步减小了组织的温升。

本发明第三实施方式涉及一种起博电极导线，包括第一实施方式或第二实施方式中的起博电极导线的头端结构10，请参考图1。

本实施方式相对于现有技术而言，提供了一种包含上述头端结构的起博电极导线，能够在不增加起搏电极导线结构复杂度的情况下，减小了起搏电极导线头端附近组织的电磁场强度，进而把组织温升控制在安全范围内，解决了起博器在MRI扫描时的射频生热问题。

本发明第四实施方式涉及一种心脏起搏器，请参考图7，心脏起搏器包括起博电极导线1与脉冲发生器2，其中，起博电极导线1为第三实施方式中所述的起博电极导线。脉冲发生器2连接于起博电极导线1的与头端相对的另一端。

本实施方式相对于现有技术而言，提供了一种应用上述起搏电极导线的心脏起搏器，能够在不增加起搏电极导线结构复杂度的情况下，减小了起搏电极导线头端附近组织的电磁场强度，进而把组织温升控制在安全范围内，解决了起博器在MRI扫描时的射频生热问题。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施方式，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种起博电极导线的头端结构，其特征在于，所述起博电极导线包括内传输管以及套设于所述内传输管的外传输管，所述头端结构包括：由所述内传输管延伸出来的内管延伸段、由所述外传输管延伸出来的外管延伸段、环电极、被动末端鞘以及连接于所述内管延伸段的末端电极；

所述外管延伸段套设于所述内管延伸段的第一部分，所述环电极套设于所述内管延伸段的第二部分，所述被动末端鞘同时套设于所述内管延伸段的第三部分与所述末端电极；

所述环电极的第一端连接于所述外管延伸段，所述环电极的第二端连接于所述被动末端鞘，且所述环电极上形成有凹陷结构。

2.根据权利要求1所述的起博电极导线的头端结构，其特征在于，所述环电极的第一端具有第一环形凸台，且所述环电极的第一端通过所述第一环形凸台连接于所述外管延伸段；

所述环电极的第二端具有第二环形凸台，且所述环电极的第二端通过所述第二环形凸台连接于所述被动末端鞘；

所述第一环形凸台和/或所述第二环形凸台上形成有所述凹陷结构。

3.根据权利要求1所述的起博电极导线的头端结构，其特征在于，所述末端电极在朝向远离所述内管延伸段的方向上呈逐渐变粗的台阶状结构。

4.根据权利要求1所述的起博电极导线的头端结构，其特征在于，所述末端电极在朝向远离所述内管延伸段的方向上呈渐扩状结构。

5.根据权利要求1所述的起博电极导线的头端结构，其特征在于，所述末端电极上形成有另一凹陷结构。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的起博电极导线的头端结构，其特征在于，所述凹陷结构包括以下结构的之一或组合：沟槽、开口、螺纹。

7.根据权利要求1所述的起博电极导线的头端结构，其特征在于，所述内传输管包括内导体线圈以及套设于所述内导体线圈的内绝缘管，所述内管延伸段包括由所述内导体线圈延伸出来的内导体线圈延伸段以及由所述内绝缘管延伸出来的内绝缘管延伸段；

所述外传输管包括外导体线圈以及套设于所述外导体线圈的外绝缘管，所述外管延伸段包括由所述外导体线圈延伸出来的外导体线圈延伸段以及由所述外绝缘管延伸出来的外绝缘管延伸段。

8.根据权利要求1所述的起博电极导线的头端结构，其特征在于，所述末端电极包括末端电极本体与末端套管，所述末端电极本体通过所述末端套管连接于所述内管延伸段。

9.一种起博电极导线，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的头端结构。

10.一种心脏起搏器，其特征在于，包括：脉冲发生器与权利要求9所述的起博电极导线；

所述脉冲发生器连接于所述起博电极导线的与所述头端相对的另一端。