CN113271846A - Mri兼容设备 - Google Patents

Abstract

本公开提供具有MRI兼容电路的医疗设备。优选地，设备不投射放大的轮廓，但可以在iMRI治疗期间确定它们的位置。这种设备的说明性实施方式可以包括基面、设置在基面上的第一导电层、设置在第一导电层的至少一部分之上的第一绝缘层、以及设置在第一绝缘层的至少一部分之上的第二导电层。

Description

MRI兼容设备

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2018年10月19日提交的序列号为62/748,026的美国专利申请的优先权。前述专利申请以任何目的通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及设计为在介入磁共振成像治疗期间通过嵌入式射频(RF)天线有源可视化的介入设备。

背景技术

介入磁共振成像具有在介入治疗中取代传统基于X射线的透视引导的巨大潜力。然而，与基于X射线的治疗中使用的商业介入设备相比，MRI下的介入设备可视化更为复杂。本公开提供针对这些和其他问题的解决方案。

发明内容

本公开的优点将在下面的描述中阐述并且从下面的描述中变得显而易见。本公开的附加优点将通过在书面描述和其权利要求中以及从附图中特别指出的方法和系统来实现和获得。

执行治疗(例如，心血管经皮治疗)的介入医师需要可视化导管的远端位置和设备的整个轴，以便在血管结构内导航并安全地执行介入治疗，例如，心脏诊断或治疗性导管插入术；心脏消融术；肿瘤治疗，例如，乳房、肝脏、脑或前列腺活检；药物/造影剂注射等。

有两种主要技术可以在MRI下可视化设备，称为无源可视化和有源可视化。无源可视化取决于在磁共振成像期间导致信号无效的金属组件的固有磁化率伪影。无源可视化设备具有取决于设备相对于主磁场的方向的较差的对比度，并且通常会产生比实际设备分布大得多的图像伪影。有源可视化设备包含射频接收器天线。通过MRI扫描器的射频体线圈进行射频激发后，体内被激发的氢质子松弛返回并发射射频波。这些射频波可以通过紧密靠近于这些氢质子的射频接收器天线被接收到。天线的SNR(信噪比)与天线调谐到MRI扫描器的拉莫尔频率(共振频率)密切相关，也与扫描器射频线圈插头的阻抗匹配。通常，环形或线圈天线用于介入MRI(“iMRI”)设备中的远端尖端可视化，并在实时MRI指导下显示为“亮点”。单极或偶极天线通常用于整体轴可视化。

然而，接收信号的接收信号分布和信噪比(SNR)还取决于射频接收器天线的几何特征、导电材料和导电层之间的绝缘材料。传统的射频接收器天线是使用绝缘或裸导体制成的，形式为线、棒、片、双绞线、同轴电缆或管。因此，对会影响接收信号分布的每个天线组件的特征阻抗值进行微调是不切实际的。

本公开提供了可以控制单个天线组件的某些部段的阻抗值的实施方式。虽然整体天线特性阻抗是电感性的，但仍然可以形成电容性子部段，通过改变天线组件分布来修改天线接收信号分布。例如，这可以通过由具有更宽/更窄和/或更厚/更薄导电材料的子部段制成天线的不同部段来实现。此外，可以选择导体本身的电导率以精确控制整个天线的接收信号分布。预计这将导致改进的MRI设备具有不大于物理设备分布本身的信号分布。这可以帮助防止模糊重要的解剖图像。

医生通常同时需要设备尖端和轴的可视化。在某些应用中，例如肿瘤活检，医生甚至需要实时了解针头的总插入长度。因此，本领域已知的有源介入MRI设备是不够的，因为它们结合了多个射频接收器天线组件，这增加了整体设备外形并且还不利地影响机械性能。

此外，包含金属组件的有源设备在MRI扫描过程中会受到射频感应加热的风险。一般而言，当金属部件的电气长度与拉莫尔频率的波长相当(即，长于扫描器射频发射系统的四分之一波长)时，加热量可能会超过基于国际标准(ASTM 2182)的允许范围(躯干区域升温2℃)。

传统有源MRI设备具有高导电天线组件和传输线，以将接收到的射频信号传导到MR扫描器，以实现设备可视化的最小信号损失。然而，这些导电结构也可能在MRI扫描和射频感应电流流经设备期间与射频发射功率耦合。在介入治疗期间有源MRI设备周围的血管和组织具有高电阻。当射频感应电流从有源设备流向周围组织(即，沿设备具有最高电流密度的有源设备远端)时，设备-组织界面处会产生电阻加热，导致突然温度升高可能会对患者造成危险。申请人已经认识到，这可以通过配置设备的电特性以匹配或紧密匹配周围解剖结构的阻抗来解决，因为减小阻抗差异将减小这种电阻加热。

因此，本公开的一个目的是提供一种射频接收器天线制造方法，该方法允许构造可用于使用单个天线设计来可视化设备分布上的所有期望位置的设备，并且不改变设备的机械性能，并且还通过以无缝方式改变导电结构特定部分的特性阻抗来最小化设备主体上的射频感应加热。

为了实现这些和其他优点并根据本公开的目的，如本文所体现的，在一个实施方式中，本公开提供具有MRI兼容电路的医疗设备，该设备不投射放大的轮廓，但可以在iMRI治疗期间确定它们的位置。这种设备的说明性实施方式包括底基面、设置在基面上的第一导电层、设置在第一导电层的至少一部分之上的第一绝缘层、以及设置在第一绝缘层的至少一部分之上的第二导电层。

在一些实施方案中，第一导电层和第二导电层中的一个或两个可以由导电材料的多个离散长度形成。例如，第一导电层和第二导电层可由具有不同阻抗的导电材料的交替长度形成，例如通过将交替长度配置为具有不同的几何特征，例如通过具有不同的厚度和/或不同的宽度。例如，导电材料的多个离散长度可由具有相同体积电特性(bulkelectrical properties)的材料、相同材料或不同材料制成。第一导电层和第二导电层中的一个或两者可以选择性地形成为各自具有与邻近于医疗设备的解剖结构基本匹配的阻抗，例如，以防止或最小化由于阻抗不匹配而在解剖边界处发生的热量。

在一些实施方案中，第一导电层可以形成第一传输线的至少一部分，并且进一步地其中，第二导电层可以形成第二传输线的至少一部分。

如果需要，导电材料的交替长度各自具有的长度可以小于对应于MR扫描器的背景磁场B₀所施加的RF信号的波长的大约四分之一，以便减少、最小化或防止导电材料中的驻波加热效应。例如，交替长度可以小于对于以大约0.1T的增量在0.1T和大约10.0T之间的背景磁场所施加的RF信号的波长的大约四分之一。

如果需要，可以将第一导电层和第二导电层中的一个或两者印刷到医疗设备上。例如，可以使用不同的材料将第一导电层和第二导电层印刷到医疗设备上，并且可以将第一导电层和第二导电层以具有不同几何特征的构型印刷到医疗设备上。如果需要，第一绝缘层被印刷到医疗设备上。可替代地，可以使用除印刷之外的技术形成第一导电层、第二导电层和第一绝缘层中的至少一个。例如，可以通过使用化学气相沉积技术、等离子体增强的化学气相沉积技术、化学蚀刻工艺以及激光烧蚀工艺等中的一种或多种至少部分地形成第一导电层、第二导电层和第一绝缘层中的至少一个。如果需要，可以通过将片状平面导体粘附到医疗设备上而形成第一导电层和第二导电层中的至少一个。可以至少部分地通过围绕医疗设备的至少一部分热收缩聚合体而形成第一绝缘层。

在一些实施方案中，其上形成有第一导电层的基面可以是绝缘材料。如果需要，该设备可以包括绝缘材料层，该绝缘材料层设置在基面的表面的至少一部分之上和第一导电层的至少一部分之下。如果需要，该设备可以进一步包括设置在第二导电层之上的绝缘材料层。

在一些实施方案中，该设备还可以包括设置在医疗设备上的至少一个导电绕组，该至少一个导电绕组电耦合到第一导电层和第二导电层中的至少一个。如果需要，在不存在第一绝缘层的位置处，第一导电层可以电耦合到第二导电层。在一些实施方案中，基面可以包括绝缘套管，该绝缘套管被配置为装配在另一设备的至少一部分之上。

在一些实施方案中，医疗设备可以是介入MRI(“iMRI”)医疗设备。例如，iMRI设备可以是心血管医疗设备，例如针、导管、设备输送导管、导丝、内窥镜、柔性导管、植入物、分流器、支架、起搏器和起搏器引导件等。iMRI设备可以是骨科医疗设备，例如脊椎杆、椎弓根螺钉、骨板、销钉、椎间融合设备等。iMRI设备可以是诊断医疗设备，例如，活检针、探针、染料引入导管等。在一些实施方案中，iMRI设备可以是腹腔镜手术设备，例如，内窥镜、电外科切割器械、超声解剖器、手术网等。在一些实施方案中，iMRI设备是妇科医疗设备，例如，子宫机械手、组织解剖器、探针、电灼设备等。如果需要，iMRI设备可以是治疗性医疗设备，例如植入物、神经调节设备、贴片等。在一些实施方式中，iMRI设备可以是可吸收医疗设备，所述可吸收医疗设备选自由植入物、RFID标签、可食用药片等构成的组。

在一些实施方案中，提供了包括印刷到基面上的导电层的MRI标记物以及用于制造该标记物的方法。

在更进一步的实施方案中，提供了用于制造根据本公开的设备的多种方法。

本公开还提供具有MRI兼容电路的医疗设备的实施方案。该医疗设备包括由挤出件至少部分地形成的细长主体，挤出件又包括至少一条传输线。该至少一条传输线可以由彼此电绝缘的导体的编织双绞线至少部分地形成。

如果需要，医疗设备可以包括多条传输线。每条传输线继而可以由彼此电绝缘的导体的编织双绞线至少部分地形成。如果需要，医疗设备还可包括耦合到挤出件的针。导体的编织双绞线中的至少一个导体可以包括绝缘涂层。在一些实施方案中，可以将导体的编织双绞线设置在两个共挤的聚合物材料层之间。在其他实施方式中，编织层可设置在内轴或管状构件和外管状构件之间，例如由聚合物浸渍层形成的外管状构件，或通过围绕内轴或管状构件和编织材料收缩的收缩管层形成的外管状构件。本公开进一步提供了制造这种设备的方法，该方法包括提供编织装置，以及以双绞线编织至少一对导体以形成医疗设备的至少一部分。

应当理解，前述一般描述和以下详细描述是示例性的并且旨在提供对所公开的实施方式的进一步解释。包含在本说明书中并构成其一部分的附图被包括以说明并提供对所公开的方法和系统的进一步理解。附图与描述一起用于解释本公开的原理。

附图说明

图1是MRI系统的说明性示例。

图2是根据本公开直接印刷到设备表面上的射频天线设计的多层结构的图示。

图3是根据本公开的说明性iMRI设备的等轴示意图。

图4呈现了根据本公开的具有多个头的导体和绝缘体油墨印刷系统的第一组视图。

图5示出了根据本公开的天线印刷系统的另一视图。

图6示出了在导管轴之上印刷射频接收器天线的示例。

图7是阻抗与周围环境相匹配以最小化射频感应加热的说明性传输线设计。

图8和9是示出在置于心轴上的聚合物衬里之上形成编织层的说明性实施方式。

具体实施方式

现在将详细参考本公开的当前优选实施方式，其示例在附图中示出。将结合系统的详细描述来描述所公开的实施方式的方法和相应步骤。

本公开提供了在介入MRI(被称为“iMRI”)治疗中有用的设备的实施方式。申请人已经注意到，为了使诸如手术器械和植入物之类的设备与MRI更加兼容，已经进行了各种尝试。但是，这样的设备有缺点。

作为参考，图1中描绘了示例性磁共振系统，并且包括多个初级磁线圈10，这些初级磁线圈10沿着设备的中心孔12的纵向或z轴产生均匀的、时间上恒定的磁场B₀。在优选的超导实施方式中，初级磁线圈由线圈架14支撑并容纳在环形氦容器或罐16中。容器充满氦以将初级磁线圈保持在超导温度。该罐由一系列被支撑在真空杜瓦瓶20中的冷屏蔽件18围绕。当然，也可以考虑环形电阻磁体、C-磁体等。

全身梯度线圈组件30包括沿孔12安装的x、y和z线圈，用于产生梯度磁场Gx、Gy和Gz。优选地，梯度线圈组件是自屏蔽梯度线圈，其包括封装在介电线圈架中的初级x、y和z线圈组件32和被支撑在限定真空杜瓦瓶20的圆柱体的孔上的次级x、y和z线圈组件34。全身射频线圈36可以安装在梯度线圈组件30内部。全身射频屏蔽件38(例如，铜网)可以安装在全身射频线圈36和梯度线圈组件30之间。如果需要，可插入射频线圈40可以可移除地安装在围绕磁体10的等中心点限定的检查区域内的孔中。在图2的实施方式中，可插入射频线圈是头颈部线圈，用于对患者的头部和颈部之一或两者进行成像，但也可以提供其他四肢线圈，例如用于脊柱成像的背部线圈、膝部线圈、肩部线圈、乳房线圈、腕部线圈等。

继续参考图1，提供了操作员界面和控制站，其包括人类可读的显示器，例如视频监视器52，以及操作员输入设备，例如键盘54、鼠标56、轨迹球、光笔等。还提供了计算机控制和重建模块58，其包括硬件和软件，用于使操作者能够在存储在序列控制存储器中的多个预编程磁共振序列中进行选择，如果射频脉冲将用作成像研究。序列控制器60控制与梯度线圈组件30连接的梯度放大器62，以在所选梯度序列期间的适当时间产生Gx、Gy和Gz梯度磁场，且序列控制器控制数字发射器64，如果要在研究中使用射频脉冲，则该数字发射器使得全身射频线圈和可插入射频线圈中选定的一个在适合于选定序列的时间产生B₁射频场脉冲。

线圈40接收的MR信号由数字接收器66解调并存储在数据存储器68中。来自数据存储器的数据由重建或阵列处理器70重建为存储在图像存储器72中的体积图像表示。如果使用相控阵作为接收线圈组件，则可以从线圈信号重建图像。操作员控制下的视频处理器74将体积图像表示的选定部分转换成切片图像、投影图像、透视图等，如本领域中常规的用于在视频监视器上显示。

进一步根据本公开，提供具有MRI兼容电路的医疗设备。说明性设备包括基面、设置在基面上的第一导电层、设置在第一导电层的至少一部分之上的第一绝缘层、以及设置在第一绝缘层的至少一部分之上的第二导电层。

本公开的实施方式包括有源介入MRI设备、系统和方法。在一些实施方式中，设备包括通过在基材上印刷导体和/或绝缘层而至少部分地形成的天线。无论是印刷的还是通过其他方式形成的，本公开尤其提供了嵌入到本文所述的介入设备中的多层射频天线组件以及射频信号匹配/解谐电路。

在说明性实施方式中，本公开提供直接印刷在设备轴或组件上的射频接收器天线设计(例如，单天线设计)，以提供尖端和轴的可视化，并且在不使用常规天线组件并且在不影响机械性能的情况下最小化MRI下的射频感应加热。具有这些集成功能的有源介入MRI设备通过确保安全的临床操作是介入MRI领域的重大进步。

如图2所示，展示了说明性MRI针的分解图，示出了具有表面的裸针202的基层。第二绝缘层204被印刷或以其他方式沉积在基层上。例如，层204可以经由例如热缩管、在202的表面上印刷绝缘材料、浸入聚合物等形成。第一导电材料层形成为传输线的接地层206，通过本文其他地方阐述的任何技术形成在层204的顶部。然后使用任何期望的技术在接地层206之上沉积第二绝缘层208。然后可以使用任何期望的技术来形成第二导电材料层210，该期望的技术可以包括另外的传输线和一个或多个天线线圈，在本文中被示为环形线圈。然后可以例如在层212之上形成或热收缩成最终绝缘层212。

应当理解，图2中描绘的设备的任何层可以使用任何期望的工艺形成，包括但不限于这里描述和/或提到的那些工艺。例如，可以使用如本文所述的工艺的混合来形成一个或多个层。在一个实施方式中，使用热收缩、浸渍、印刷等形成绝缘层，并且该层可以被蚀刻或烧蚀以暴露下面的导体，然后该导体可以被放置成与一个或多个后续导电层电接触。可以使用任何所需数量的导电和绝缘材料层来形成任何所需的电路。此外，任何层都可以完全或部分地形成在设备表面之上。图3显示了图2中所示组件的最终组装。

在示例性实施方式中，并且如图4-6所示，射频天线印刷系统以4轴CNC系统的形式示出，该系统被配置为将射频天线设计的每一层印刷到基材上，例如介入设备轴(例如，图2中的202)。在说明性的实施方式中，介入设备轴可以安装在中空轴旋转轴上(图4，细节“B”)，并且印刷头可以安装在线性轴之一(例如，Z轴)上，并且印刷头可沿其他两个轴(X轴和Y轴)移动，以配合绕旋转轴线旋转该轴和沿Z(垂直)轴调整工件和/或印刷头的高度来实现印刷作业。

例如，单通道射频天线设计可以使用3D设计软件从多个层形成。天线和/或传输线的特定部段可以标记为用高阻抗油墨印刷(即，几乎匹配邻近组织或解剖结构的复阻抗)。可以使用后处理软件将图像转换为标准G代码，并且可以分配特殊的M代码来改变油墨源以改变天线组件的复阻抗，并且还包括在将射频天线印刷到设备轴上期间两个邻近导电层之间的绝缘层。代替使用沿长度具有均匀分布的传统传输线(即，同轴电缆或双绞线)，所公开的新型射频天线，无论是全部还是部分通过印刷和/或其他形成方法(包括气相沉积、箔、化学蚀刻、激光烧蚀等)形成，允许在MRI扫描期间控制沿天线的电容性和电感性耦合效应，并且还有助于限制射频天线之上的射频感应加热，而无需添加任何庞大的射频电路组件，例如射频陷波器、阻抗平衡器(baluns)、LC储能器(LC tank)等。

在图2-7所示的实施方式中，所公开的射频天线印刷系统具有容纳多个印刷墨盒和喷嘴的旋转印刷头，其允许在印刷天线时对导电或绝缘油墨特性进行可控修改。旋转印刷头的位置可以经由步进/伺服电机控制。喷嘴可以通过分配、喷射或按压等技术将油墨施加到设备轴表面。

在一个实施方式中，射频天线设计印刷系统具有分配器单元，该分配器单元包括安装在4轴CNC控制器(X、Y、Z和A(旋转)轴)的一个轴上的导电和绝缘油墨喷嘴。基于射频设计数据和模拟结果来预测性能，数字射频天线设计可以分为多个层，数字设计文件可以转换为通过后处理器软件创建的G代码(CNC机床的通用编程语言)，以便可以通过CNC单元将目标射频天线几何特征印刷到设备轴或组件上。这可以通过用所公开的多头分配器单元印刷天线组件来实现。分配器单元可以具有多个喷嘴，用于基于用户准备的设计文件将不同的导电和绝缘体油墨印刷到设备表面上。因此，该系统可以例如根据设计将两种不同的油墨混合，以实现所需的电气和机械性能。

旋转开关机制允许在导电油墨印刷和绝缘层印刷之间切换，例如通过旋转分配头。导电和绝缘油墨喷嘴可以附接到印刷头，通过改变旋转头上的活动喷嘴可以获得所需的导电性，并且可以通过改变印刷速度(轴移动得越快，印刷的结构越薄)来实现所需的几何特征(例如，线宽、厚度和方向)。改变天线组件的几何特征(例如，线宽，厚度和布局)和绝缘层厚度可以在目标小部段创建高电容阻抗，可以改变整个天线的信号分布，而不会显着改变整个天线阻抗的电感特性。这在常规的射频天线制造方法中是不可行的，并且这种灵活性允许用户将射频接收器天线直接设计和制造到具有模拟天线设计几乎相同特征的医疗设备轴或组件上。

在另一个实施方式中，射频接收器天线的导电元件的阻抗值可以在印刷过程中进行调整，而不会改变有源医疗设备上的整体设备分布，使得设计用于增强感应磁场的部段可以用低阻抗油墨印刷，长传输线的某些部段可以用更宽的线以较薄的涂层绝缘，以增强传输线与周围环境之间的电容耦合。这可以通过改变导电油墨类型和改变印刷头的移动速度来无缝地改变每个单独天线组件的特性阻抗和几何特征来实现，而不是在制造过程中使用常规的导电传输线材料(即，绝缘线、双绞线或微型同轴电缆)。

应当理解，导电材料层可以通过在给定位置印刷导电油墨的混合物，和/或通过将不同的导电油墨直接接触地层叠在彼此之上，和/或以彼此邻近的方式直接接触而形成。给定的电路路径可以在一系列层之上形成，例如，通过在选定的位置连接导电材料的层，该选定的位置在其他位置通过沿衬底表面的绝缘材料和/或空间分隔而分开。

在另一个实施方式中，可以形成有助于定位MRI下单个位置的空间位置的射频共振标记物。例如，通过调整邻近层之间的导体结构宽度和绝缘厚度以形成LC储能电路，可以将此类标记物印刷在设备轴或组件之上。这可以消除将接收到的MR信号传输到用于有源介入设备的扫描器所需的长传输线。

在又一个实施方式中，射频天线可以被印刷到设备轴上，使得整个射频天线及其传输线的电气长度可以被分割成几个子部段，并且每个子部段长度可以相当于(或小于)在对应于扫描器的背景磁场B₀的波长处的氢的拉莫尔频率(例如，对于1.5特斯拉(Tesla)的64MHz)的四分之一波长，并且其复阻抗可以配置为相当于邻近组织或解剖结构(图7)。这可以通过基于预定间隔改变导电油墨以使得每个段具有与其周围解剖结构匹配的阻抗来实现。然后，沿轴的感应电流密度可以是均匀的，并防止沿设备轴发生任何“热点”。这种设计还消除了包括庞大的模拟电子组件以沿传输线形成射频陷波器或阻抗平衡器的需要，这会对整体有源设备分布和机械性能产生不利影响。

这些公开的实施方式允许在MRI扫描期间增强发射的射频信号与嵌入介入设备的射频接收器天线的某些位置之间的电容耦合。此功能仅使用单个天线设计即可提供有源MRI设备的出色的轴可视化。此外，阻抗沿单个金属组件变化的能力还允许控制有源设备之上的射频感应加热的量，这对于MRI扫描期间的患者安全至关重要。例如，如图所示，可以提供有源MRI针，其具有印刷在针轴上的一个或多个射频接收器天线，该天线可以同时提供沿轴的某些点和总长度。

应当理解，所公开的实施方式的导电层和绝缘层可以使用不同的材料印刷到医疗设备上，并且可以印刷到医疗设备上以形成具有不同几何特征的构型。可替代地，可以使用除印刷之外的技术形成一层或多层(或所有层)。例如，可以至少部分地使用化学气相沉积技术、等离子体增强化学气相沉积技术、化学蚀刻工艺和激光烧蚀工艺等中的一种或多种形成导电层和绝缘层中的至少一个。如果需要，可以通过将片状平面导体粘附到医疗设备上来形成至少一个层。第一绝缘层可以至少部分地通过围绕医疗设备的至少一部分热收缩聚合体来形成。

应当理解，虽然在附图中具体示出了MRI针，但所公开的技术和系统可用于形成许多不同类型的设备。

例如，可以形成iMRI设备。这种设备可以是心血管医疗设备，例如针、导管、设备输送导管、导丝、内窥镜、柔性导管、植入物、分流器、支架、起搏器和起搏器引导件等。

iMRI设备可以是诸如脊椎杆、椎弓根螺钉、接骨板、针、椎间融合设备等骨科医疗设备。

iMRI设备可以是诊断医疗设备，例如，活检针、探针、染料引入导管等。

在一些实施方式中，iMRI设备可以是腹腔镜手术设备，例如，内窥镜、电外科切割器械、超声解剖器、手术网等。

在一些实施方式中，iMRI设备是妇科医学设备，例如，子宫机械手、组织解剖器、探针、电灼设备等。

如果需要，iMRI设备可以是治疗性医疗设备，例如植入物、神经调节设备、贴片等。

在一些实施方式中，iMRI设备可以是可吸收医疗设备，选自由植入物、RFID标签、可食用药片等构成的组。

示例-包括传输线的编织层

如本文所述，在进一步的实施方式中，在将编织导体并入设备的过程中，可以在医疗设备中提供一条或多条传输线。如本文一般所述，射频传输线可用于将仪器检测到的射频信号传送到信号处理器和/或计算设备，以最小化信号衰减。

可以通过使用有源可视化或无源可视化技术在MRI下可视化诸如本文所述的那些介入设备。对于有源设备可视化技术，血管内设备可以将射频接收器天线嵌入设备体内。在激发患者的感兴趣区域(ROI)后，通过MR扫描器的射频传输线圈在ROI中激发患者的氢质子，医疗设备中的天线可以在患者返回到较低能量状态时接收从患者激发的质子发出的微弱射频信号。接收到信号后，医疗设备需要将信号以最小的信号衰减传输到磁共振扫描器，以便根据需要将信号用于成像或设备跟踪目的，例如通过叠加医疗设备的图像或其一部分到由围绕ROI的其他成像线圈接收的数据构建的MRI图像上。

根据所需的机械性能(例如，医疗设备(例如，血管内导管)的可扭转性、可推动性和柔韧性)，多种不同编织模式中的一种或多种可用于构建医疗设备、例如各种不同编织设备(如16头编织机、32头编织机等)中的全负荷、半负荷和菱形模式。由于所需的机械性能而完成编织头和图案后，可以用绝缘导线(例如，漆包铜线)替换两根编织纤维(以及根据需要的额外的编织纤维对)以形成集成到编织层中的双绞线型传输线，例如位于两个共挤的聚合物管状层之间的编织纤维层。形成这种双绞线的每根导线的相反匝可帮助抵消彼此的径向电场分量，这有助于在磁共振成像下最小化长导体之上的射频感应加热。在将接收到的信号传输到MRI扫描器时，它还有助于通过双绞线型传输线最大限度地减少射频信号衰减。

图8展示了放置在心轴上的PTFE衬垫之上的混合编织层的说明性示例。该示例中的两条编织纤维被替换为例如沿编织层形成双绞线的漆包铜线。在远端，特意切割了一根铜线，使其不会一直延伸到设备的远端。线的近端也被切断。当导线放置在编织层之上时，这允许将传输线的自由端置于螺线管环形线圈天线的两端。图9说明了集成到编织层中的双绞线。

本申请的优点和特征仅是实施方式的代表性示例，而不是详尽的和/或排他的。提供它们只是为了帮助理解和教导要求保护的原理。应当理解，它们并不代表所有公开的实施方式。这样，在此未讨论本公开的某些方面。可能尚未针对本公开的特定部分呈现替代实施方式或者对于一部分可能可用的进一步未描述的替代实施方式不应被视为对那些替代实施方式的免责声明。应当理解，许多那些未描述的实施方式合并了本公开的相同原理并且其他是等效的。因此，应当理解，在不脱离本公开的范围和/或精神的情况下，可以利用其他实施方式并且可以进行功能、逻辑、组织、结构和/或拓扑修改。因此，贯穿本公开，所有示例和/或实施方式被认为是非限制性的。此外，除了出于减少篇幅和重复的目的之外，不应就本文讨论的那些实施方式相对于本文未讨论的那些进行推断。例如，应当理解，图中和/或通篇描述的任何程序组件(组件集合)、其他组件和/或任何现有特征集的任何组合的逻辑和/或拓扑结构不受限制到固定的操作顺序和/或布置，而是，任何公开的顺序都是示例性的，并且所有等同物，无论顺序如何，都由本公开考虑。此外，应当理解，这样的特征不限于串行执行，而是可以异步、并发、并行、同时、同步地执行的任意数量的线程、进程、服务、服务器等，本公开预期和/或类似的。因此，这些特征中的一些可能相互矛盾，因为它们不能同时存在于单个实施方式中。类似地，一些特征适用于本公开的一个方面，而不适用于其他方面。此外，本公开包括目前未要求保护的其他实施方式。申请人保留那些目前未被要求的实施方式中的所有权利，包括要求保护这些实施方式、提交附加申请、继续、部分继续、分割和/或类似的权利。因此，应当理解，本公开的优点、实施方式、示例、功能、特征、逻辑、组织、结构、拓扑和/或其他方面不应被视为对权利要求所定义的本公开的限制或对权利要求的等同物的限制。

本文中叙述本公开的原理、方面和实施方式及其具体示例的所有陈述旨在涵盖其结构和功能等价物。另外，意图是这样的等同物包括当前已知的等同物以及将来开发的等同物，即，开发的执行相同功能的任何元件，而与结构无关。

本文对电路和方法步骤以及计算机程序的描述表示体现所公开的实施方式的原理的说明性电路和软件的概念性实施方式。因此，可以通过使用专用硬件以及能够执行与此处阐述的适当软件相关联的软件的硬件来提供此处示出和描述的各种元件的功能。

在本文的公开中，表示为用于执行指定功能的装置的任何元件旨在涵盖执行该功能的任何方式，包括例如，a)执行该功能的电路元件和相关联的硬件的组合或b)以任何形式的软件，因此包括这里阐述的固件、微代码等，与用于执行该软件以执行功能的适当电路相结合。申请人因此认为可以提供那些功能的任何装置与此处所示的那些相同。

类似地，应当理解，这里描述的系统和过程流程代表可以在计算机可读介质中基本上表示并因此由计算机或处理器执行的各种过程，无论这样的计算机或处理器是否被明确示出。此外，各种过程可以被理解为不仅表示处理和/或其他功能，而且可替代地表示为执行这样的处理或功能的程序代码块。

本公开的方法、系统、计算机程序和移动设备，如上面描述的和在附图中示出的，提供了改进的磁共振方法、系统和用于执行它们的机器可读程序。对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以对本公开的设备、方法、软件程序和移动设备进行各种修改和变化。因此，本公开旨在包括在本公开和等效物的范围内的修改和变化。

Claims (73)

1.一种具有MRI兼容电路的医疗设备，包括：

基面；

设置于基面上的第一导电层；

设置在第一导电层的至少一部分之上的第一绝缘层；以及

设置在第一绝缘层的至少一部分之上的第二导电层。

2.根据权利要求1所述的医疗设备，其中，第一导电层和第二导电层中的至少一个由导电材料的多个离散长度形成。

3.根据权利要求1所述的医疗设备，其中，第一导电层和第二导电层中的另一个由不同类型的导电材料的多个离散长度形成。

4.根据权利要求3所述的医疗设备，其中，第一导电层和第二导电层由具有不同阻抗的导电材料的交替长度形成。

5.根据权利要求2所述的医疗设备，其中，导电材料的所述多个离散长度具有不同的阻抗。

6.根据权利要求5所述的医疗设备，其中，导电材料的所述多个离散长度具有不同的几何特征。

7.根据权利要求6所述的医疗设备，其中，导电材料的所述多个离散长度具有不同的厚度和/或不同的宽度。

8.根据权利要求6所述的医疗设备，其中，导电材料的所述多个离散长度由具有相同体积电特性的材料制成。

9.根据权利要求6所述的医疗设备，其中，导电材料的所述多个离散长度由相同的材料制成。

10.根据权利要求6所述的医疗设备，其中，导电材料的所述多个离散长度由不同的材料制成。

11.根据权利要求1所述的医疗设备，其中，第一导电层和第二导电层中的至少一个被选择性地形成为各自具有与邻近于医疗设备的解剖结构基本匹配的阻抗。

12.根据权利要求11所述的医疗设备，其中，第一导电层形成第一传输线的至少一部分，并且进一步地其中，第二导电层形成第二传输线的至少一部分。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的医疗设备，其中，导电材料的交替长度各自具有的长度小于对应于MR扫描器的背景磁场B₀所施加的RF信号的波长的大约四分之一。

14.根据权利要求13所述的医疗设备，其中，交替长度小于对于以大约0.1T的增量在0.1T和大约10.0T之间的背景磁场所施加的RF信号的波长的大约四分之一。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的医疗设备，其中，第一导电层和第二导电层中的至少一个被印刷到医疗设备上。

16.根据权利要求15所述的医疗设备，其中，使用不同的材料将第一导电层和第二导电层印刷到医疗设备上。

17.根据权利要求15所述的医疗设备，其中，将第一导电层和第二导电层以具有不同几何特征的构型印刷到医疗设备上。

18.根据权利要求1至17中任一项所述的医疗设备，其中，第一绝缘层被印刷到医疗设备上。

19.根据权利要求1至14中任一项所述的医疗设备，其中，使用印刷以外的技术形成第一导电层、第二导电层和第一绝缘层中的至少一个。

20.根据权利要求19所述的医疗设备，其中，使用化学气相沉积技术形成第一导电层、第二导电层和第一绝缘层中的至少一个。

21.根据权利要求19所述的医疗设备，其中，使用等离子体增强的化学气相沉积技术形成第一导电层、第二导电层和第一绝缘层中的至少一个。

22.根据权利要求19所述的医疗设备，其中，通过使用化学蚀刻工艺至少部分地形成第一导电层、第二导电层和第一绝缘层中的至少一个。

23.根据权利要求19所述的医疗设备，其中，通过使用激光烧蚀工艺至少部分地形成第一导电层、第二导电层和第一绝缘层中的至少一个。

24.根据权利要求19所述的医疗设备，其中，通过将片状平面导体粘附到医疗设备上而形成第一导电层和第二导电层中的至少一个。

25.根据权利要求19所述的医疗设备，其中，通过围绕医疗设备的至少一部分热收缩聚合体而至少部分地形成第一绝缘层。

26.根据权利要求1所述的医疗设备，其中，基面的其上形成第一导电层的部分是绝缘材料。

27.根据权利要求1所述的医疗设备，还包括绝缘材料层，所述绝缘材料层设置在基面的表面的至少一部分之上和第一导电层的至少一部分之下。

28.根据权利要求1至27中任一项所述的医疗设备，进一步包括设置在第二导电层之上的绝缘材料层。

29.根据权利要求1至28中任一项所述的医疗设备，进一步包括设置在医疗设备上的至少一个导电绕组，所述至少一个导电绕组电耦合到第一导电层和第二导电层中的至少一个。

30.根据权利要求1所述的医疗设备，其中，在不存在第一绝缘层的位置处，第一导电层电耦合到第二导电层。

31.根据权利要求1所述的医疗设备，其中，基面包括绝缘套管，所述绝缘套管被配置为装配在另一设备的至少一部分之上。

32.根据权利要求1所述的医疗设备，其中，医疗设备是介入MRI(“iMRI”)医疗设备。

33.根据权利要求32所述的医疗设备，其中，iMRI设备是心血管医疗设备，所述心血管医疗设备选自由针、导管、设备输送导管、导丝、内窥镜、柔性导管、植入物、分流器、支架、起搏器、以及起搏器引导件构成的组。

34.根据权利要求32所述的医疗设备，其中，iMRI设备是骨科医疗设备，所述骨科医疗设备选自由脊椎杆、接骨螺钉、融合器、椎间融合设备等构成的组。

35.根据权利要求32所述的医疗设备，其中，iMRI设备是诊断医疗设备，所述诊断医疗设备选自由活检针和探针构成的组。

36.根据权利要求32所述的医疗设备，其中，iMRI设备是腹腔镜手术设备，所述腹腔镜手术设备选自由内窥镜、电外科切割器械、缝合设备、钉合器、吻合设备、超声解剖器、粉碎器、锯片、以及手术网构成的组。

37.根据权利要求32所述的医疗设备，其中，iMRI设备是妇科医疗设备，所述妇科医疗设备选自由子宫机械手和组织解剖器构成的组。

38.根据权利要求32所述的医疗设备，其中，iMRI设备是治疗性医疗设备，所述治疗性医疗设备选自由植入物、神经调节设备、以及贴片构成的组。

39.根据权利要求32所述的医疗设备，其中，iMRI设备是可吸收医疗设备，所述可吸收医疗设备选自由植入物、RFID标签、以及可食用药片构成的组。

40.一种MRI标记物，包括印刷在基面上的导电层。

41.一种具有MRI兼容电路的医疗设备，包括由挤出件至少部分地形成的细长主体，所述挤出件继而包括至少一条传输线，所述至少一条传输线由彼此电绝缘的导体的编织双绞线至少部分地形成。

42.根据权利要求41所述的医疗设备，其中，医疗设备包括多条传输线，所述传输线中的每条继而由彼此电绝缘的导体的编织双绞线至少部分地形成。

43.根据权利要求41所述的医疗设备，其中，医疗设备还包括耦合到挤出件的针。

44.根据权利要求41所述的医疗设备，其中，导体的编织双绞线中的至少一个导体包括绝缘涂层。

45.根据权利要求41所述的医疗设备，其中，导体的编织双绞线设置在两个共挤的聚合材料层之间。

46.一种制造根据权利要求41至45中任一项所述的设备的方法，包括：提供编织装置；并且以双绞线布置来编织至少一对导体，以形成医疗设备。

47-100、特此留白。

47.一种形成具有MRI兼容电路的医疗设备的方法，包括：

提供基面；

在基面上形成第一导电层；

在第一导电层的至少一部分之上形成第一绝缘层；以及

在第一绝缘层的至少一部分之上形成第二导电层。

48.根据权利要求101所述的方法，其中，第一导电层和第二导电层中的至少一个由不同类型的导电材料的离散长度形成。

49.根据权利要求101所述的方法，其中，第一导电层和第二导电层中的另一个由不同类型的导电材料的离散长度形成。

50.根据权利要求103所述的方法，其中，第一导电层和第二导电层由具有不同阻抗的导电材料的交替长度形成。

51.根据权利要求101所述的方法，其中，医疗设备是介入MRI(“iMRI”)医疗设备，并且进一步地其中，第一导电层和第二导电层中的至少一个被选择性地形成为各自具有与邻近于医疗设备的解剖结构基本匹配的阻抗。

52.根据权利要求105所述的方法，其中，第一导电层形成第一传输线的至少一部分，并且进一步地其中，第二导电层形成第二传输线的至少一部分。

53.根据权利要求104至106中任一项所述的方法，其中，导电材料的交替长度各自具有的长度小于对应于MR扫描器的背景磁场B₀中的感兴趣的核的拉莫尔频率所施加的RF信号的波长的大约四分之一。

54.根据权利要求107所述的方法，其中，交替长度小于对于以大约0.1T的增量在0.1T和大约10.0T之间的背景磁场所施加的RF信号的波长的大约四分之一。

55.根据权利要求101所述的方法，其中，基面的表面的其上形成第一导电层的部分是绝缘材料。

56.根据权利要求101所述的方法，进一步包括在沉积第一导电层之前在基面的表面的至少一部分之上沉积绝缘材料层。

57.根据前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括在第二导电层之上沉积绝缘材料层。

58.根据前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括在医疗设备上形成至少一个导电绕组，并且将所述至少一个导电绕组电耦合到第一导电层和第二导电层中的至少一个。

59.根据权利要求101所述的方法，其中，在不存在第一绝缘层的位置处，第一导电层电耦合到第二导电层。

60.根据权利要求101所述的方法，其中，基面包括绝缘套管，所述绝缘套管配置为装配在另一设备的至少一部分之上，并且其中，所述方法还包括将绝缘套管设置在另一设备之上。

61.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，第一导电层和第二导电层中的至少一个被印刷到医疗设备上。

62.根据权利要求115所述的方法，其中，使用不同的材料将第一导电层和第二导电层印刷到医疗设备上。

63.根据权利要求115所述的方法，其中，将第一导电层和第二导电层以不同几何特征的构型印刷到医疗设备上。

64.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，第一绝缘层被印刷到医疗设备上。

65.根据权利要求101至114中任一项所述的方法，其中，使用印刷以外的技术形成第一导电层、第二导电层和第一绝缘层中的至少一个。

66.根据权利要求119所述的方法，其中，使用化学气相沉积技术形成第一导电层、第二导电层和第一绝缘层中的至少一个。

67.根据权利要求119所述的方法，其中，使用等离子体增强的化学气相沉积技术形成第一导电层、第二导电层和第一绝缘层中的至少一个。

68.根据权利要求119所述的方法，其中，通过使用化学蚀刻工艺至少部分地形成第一导电层、第二导电层和第一绝缘层中的至少一个。

69.根据权利要求119所述的方法，其中，通过使用激光烧蚀工艺至少部分地形成第一导电层、第二导电层和第一绝缘层中的至少一个。

70.根据权利要求119所述的方法，其中，通过将片状平面导体粘附到医疗设备上而形成第一导电层和第二导电层中的至少一个。

71.根据权利要求119所述的方法，其中，通过围绕医疗设备的至少一部分热收缩聚合体而至少部分地形成第一绝缘层。

72.根据权利要求101所述的方法，其中，医疗设备选自由植入物、分流器、支架、手术网、神经调节设备、脊柱植入物、贴片、以及起搏器引导件构成的组。

73.根据权利要求105所述的方法，其中，iMRI设备选自由针、导管、输送导管、导丝、内窥镜、以及柔性设备构成的组。

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