JP2010522021A - Mri/rf適合リード線、および関連のリード線を操作、作製する方法 - Google Patents

Mri/rf適合リード線、および関連のリード線を操作、作製する方法 Download PDF

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Abstract

MRI/RF適合リード線は、少なくとも1つの導体を含み、それぞれの導体は、多層積層型コイル構成を含む少なくとも1つの区画を有する。リード線は、少なくとも約4W/kgのピーク入力SARおよび/または少なくとも約2W/kgの全身平均SARにおける目標RF周波数に患者が晒される場合に、リード線が、摂氏約10度未満(典型的には摂氏約5度以下)に局所組織を加熱するか、または局所組織を加熱しないように構成可能である。関連するリード線およびリード線を作製する方法についても説明される。

Description

(関連出願)
本願は、米国仮出願第60/895,619号(2007年3月19日出願)、米国仮出願第60/912,835号(2007年4月19日出願)、および米国仮出願第60/995,730号(2007年8月14日出願)の優先権の利益を主張する。これらの内容は、完全に記述されたものとして参照により本明細書に援用される。
(技術分野)
本発明は、導体およびリード線に関し、埋め込み型医療用リード線に特に適切であり得る。
導体を備える直線状リード線は、磁気共鳴映像法(MRI)および磁気共鳴分光法(MRS)で使用されるもの等の、無線周波(RF)電磁場とカップリング可能である。このようなリード線の例として、例えば、埋め込み型ペースメーカーリード線、脊髄刺激器リード線、脳深部刺激器リード線、電気生理学または他の心臓リード線、埋め込み型モニタに使用されるリード線、および外科手術中に療法を施すために使用されるリード線等の、ガイドワイヤおよび/または介入リード線が挙げられる。場合により、カップリングによって、MRI/MRS手順中のRF電力堆積により、リード線に隣接する組織の局所的な加熱がもたらされ、意図しない組織損傷に至る可能性がある。
MRIは、優れた軟組織造影能力および機能的撮像能力を有する非侵襲的画像診断法である。しかしながら、MRIは、いくつかの理由により、埋め込み型パルス発生器(IPG)、脳深部刺激(DBS)電極、脊髄刺激器、生理学的モニタ等を接続するリードを有する心臓ペースメーカーおよび/または除細動器を含む埋め込み型の導電性機器およびワイヤを有する患者にとって禁忌であり得る。例えば、IPG/ICDの電子機器は、高磁場存在下で機能しない可能性があり、またはMRIで使用されるRFは、IPG/ICDの回路に損傷を与える可能性がある。加えて、埋め込み型リード線は、RF励起パルスの伝送中に体内で誘起される局所電場にカップリングされ、これによって、リード線は、リード線に隣接する組織を過度に加熱するか、またはリード線の遠位端における電極に、もしくは機器または機器が接続されるIPGにRFを伝播する可能性があるため、局所的な温度上昇を危険なレベルにまで引き起こし、および/または埋め込み型機器に損傷を与える可能性がある。加熱問題は、研究者による科学文献において報告されている。
例えば、Luechingerらは、MRIスキャン中の、ブタに埋め込まれたペースメーカーリード線に隣接する組織における、20°Cの局所的な温度上昇について報告している。Luechingerらによる非特許文献1を参照されたい。加えて、Rezaiらは、MRIスキャン中の、DBS(脳深部刺激)リード線に隣接する体外組織の20°Cを上回る加熱について報告している。Rezaiらによる非特許文献2を参照されたい。MRI中に生理学的信号(心電図、EKG、脳波図、血圧、超音波検査)を測定および監視するために使用されるリード線等の外部リード線であっても、加熱を受け得る。
IPG等の埋め込み型機器およびリード線を有する患者をMRIによってスキャン可能にする1つの手法は、MRIのRFパルス系列の入力電力を制限するという厳密に制御された条件を使用することである。本手法は、Gimbelらによる非特許文献3およびRoguinらによる非特許文献4によって報告されている。
Luechinger、他「In vivo heating of pacemaker leads during magnetic resonance imaging」, Eur Heart J 2005; 26(4):376−383 Rezai、他「Is magnetic resonance imaging safe for patients with neurostimulation systems used for deep brain stimulation?」Neurosurgery 2005; 57(5):1056−1062 Gimbel、他「strategies for the safe magnetic resonance imaging of pacemaker−dependent patients」, Pacing Clin Electrophysiol 2005;28(10):1041−1046 Roguin、他「Modern pacemaker and implantable cardioverter/defibrillator systems can be magnetic resonance imaging safe: in vitro and in vivo assessment of safety and function at 1.5 T.」Circulation 2004; 110(5):475−482
外部RF電磁(EM)エネルギーが存在するおよび/またはそれが療法目的で使用される等のRFに関する他の(非MRI)使用では、外部リード線または埋め込み型リード線も、印加されたRF電磁場にカップリングされ、危険な組織加熱もしくは損傷を引き起こし、またはそこに接続し得る電子機器を故障させる可能性がある。例えば、RFによる組織のジアテルミーあるいは切除もしくは焼灼は、場合により、埋め込み型または体内リード線を用い、このリード線は、印加されたRF電磁場にカップリングされて、RFジアテルミーを受ける患者に対して報告されている加熱等の危険な組織加熱を引き起こし得る。Nuttらによる「DBS and diathermy induces severe CNS damage」, Neurology 2001;56:1384−1386、およびRuggeraらによる「In Vitro assessment of tissue heating near metallic medical implants by exposure to pulsed radio frequency diathermy」, Physics in Medicine and Biology, 48 (2003)2919−2928、を参照されたい。このような電磁場カップリングが発生し得る別の非MRIの例として、埋め込み型リード線を有する個体が、固定型または携帯型のRADAR、TV、無線電話機、無線施設等の電磁場送信機に近接近することが挙げられる。同様に、電磁カップリングは、強電磁場源に近接する強電磁場に感応性を有する電子装置に接続する外部伝導性リード線によっても発生し得る。
本発明の実施形態は、RF/MRI適合リード線および/または導体を対象とする。リード線および/または導体は、特定レベルのRFに晒された場合に、リード線により取り付けられる電子機器への局所組織の加熱および/またはRFの伝播を阻止、制限、および/または防止するように構成される。本発明の特定の実施形態は、MRIまたはMRSに使用される電場等の外部RF電場において安全に使用可能である単一導体または多数の導体を含む可撓性埋め込み型リード線を対象とする。導体の構成によって、体内に生成されるRF誘起電場への不要なカップリングが低減され、かつ共通モード電流/電圧が低減、最小化、および/または阻止され得る。リード線は、リード線から隣接組織へのRF電力堆積が低減されるように構成可能であり、これによって、このようなリード線が埋め込まれる患者は、より安全な状態下においてMRI/MRSから恩恵を受けることになり、細長いリード線、ケーブル、およびその同等物は、MRI案内手順中にMRスキャナに関連するマグネットボアにおいて使用可能になる。
いくつかの実施形態は、対向する近位および遠位部分を伴う少なくとも1つの導体を備える細長い医療用電気リード線を含む、RF/MRI適合医療用デバイスを目的とする。少なくとも1つの導体は、第1の物理長に対し第1の長さ方向に延び、次いで、第2の物理長に対し実質的に反対の長さ方向に延びる少なくとも1つの逆方向区間を画定するように折れ曲がり、次いで、再び、第3の物理長に対し第1の長さ方向に延びる第3の区間を画定するように折れ曲がる、第1の区間を有するように、少なくとも2回本体上で折り返す。第1、第2、および第3の物理長は、少なくとも1つの導体の全長の主要でない部分的な部分であり得、複数組の折れ曲がりを含んでもよい。他の実施形態では、導体は、導体の実質的に全長を占め得る、第1、第2、および第3の長さを形成する単一組のより長い折れ曲がりによって構成可能である。
少なくとも1つの電気リード線は、少なくとも約4W/kgのピーク入力SARおよび/または少なくとも約2W/kgの全身平均SARにおける目標RF周波数に患者が晒される場合に、リード線が、摂氏約10度未満(典型的には摂氏約5度以下)に局所組織を加熱するか、または局所組織を加熱しないように構成されてもよい。
いくつかの実施形態では、電気リード線は、約4W/kgのピーク入力SARおよび/または少なくとも約2W/kgの全身平均SARにおけるMRスキャナに関連する目標RF周波数に晒される場合に、摂氏約2度未満に局所組織を加熱する。特定の実施形態では、約4から10W/kgの間のピーク入力SARおよび/または約2から5W/kgの間の全身平均SARを発生するMRスキャナに関連する目標RF周波数に晒される場合に、摂氏約5度未満に局所組織を加熱するように構成可能である。
他の実施形態は、MRI/RF適合医療用リード線システムを目的とする。リード線システムは、少なくとも1つの導体を備える、リード線を含む。少なくとも1つの導体は各々、複数の(RF誘起)電流抑制モジュールによって構成される。また、リード線システムは、少なくとも1つの導体と連通する少なくとも1つの電極を含む。
医療用リード線システムは、逆方向区画が、順方向区画よりも短い物理長を有するように構成されてもよく、順方向および逆方向区画は、目標体内の少なくとも1つの導体の着目電磁波長の約λ/4以下である電気的長さを有する。
リード線システムは、約4から10W/kgの間のピーク入力SARおよび/または約2から5W/kgの間の全身平均SARにおけるMRスキャナに関連する目標RF周波数に晒される場合に、摂氏約10度(典型的には摂氏約5度以下)未満に局所組織を加熱するように構成されてもよい。
さらに他の実施形態は、(a)少なくとも1つの電極と、(b)少なくとも1つの電極と連通する少なくとも1つの導体を伴うリード線とを含む、医療用リード線を目的とする。少なくとも1つの導体は、少なくとも1つの電極に向かって、第1の物理的距離に渡って、長さ順方向に延び、次いで、第2の物理的距離に渡って、実質的に反対の長さ後方向に進行する少なくとも1つの後方向部分を画定するように少なくとも一度折り返し、次いで、再び、第3の物理的距離に渡って、順方向に延びる第2の順方向部分を画定するように折り返し、第2の順方向部分の遠位部分は、第1の順方向部分を越えて、下流に存在する、第1の順方向部分を有する。
いくつかの実施形態では、第2の物理的距離は、第1および/または第3の物理的距離未満である。第1の順方向および第1の後方向部分は、MRIスキャナに関連するRF周波数に晒される場合に、実質的に等しい電気的長さを有し得る。
さらに他の実施形態は、離間した電流抑制モジュールを有する少なくとも1つの導体を伴う、医療用リード線を目的とする。電流抑制モジュールのうちの少なくとも1つは、蛇行形状にある複数の近接して離間する導体部分を有する、ある長さの導体を備える。
近接して離間する導体部分の蛇行形状は、リード線の実質的に普通の局所化された長さ方向に延びる領域内に実質的に存在するその間の曲がり部分とともに、長さ方向に延びる導体区画を含み得る。
付加的実施形態は、(a)対向する近位および遠位端部分とともに、ある長さを有する複数の導体を伴う、細長い可撓性リード線であって、導体は各々、導体の長さに沿って延びる複数の電流抑制モジュールを有し、各電流抑制モジュールは、少なくとも1つのコイル状区画を備える、リード線と、(b)複数の電極であって、導体のうちの1つ以上は、電極のうちの各々の1つと連通する電極とを含む、MRI/RF安全リード線システムを目的とする。
リード線システムは、約4W/kgから少なくとも約10W/kgの間のピークSAR入力および/または約2W/kgから少なくとも約5W/kgの間の全身平均SARにおけるMRスキャナに関連するRF周波数に晒される場合に、局所組織における望ましくない温度上昇を摂氏約10度未満(典型的には摂氏約5度以下)に抑止するように構成されてもよい。
リード線システムは、実質的に同一電気的長さを有する対応する対の順方向および後方向部分によって構成されてもよく、順方向部分は、約2−50cmの間の長さ方向物理長を有し、後方向部分は、約1−25cmの間の長さ方向物理長を有する。
さらに他の実施形態は、リード線の対向する近位と遠位端部分との間に延びる複数の導体を有する、埋め込み型可撓性リード線を目的とする。導体のうちの1つ以上は、その遠位端部分において、少なくとも1つまたは複数の電極に接続され、複数の導体のうちの少なくとも一部は、少なくとも1つのコイル状導体部分と、少なくとも1つの近接して離間する蛇行形状の導体部分とによって構成される。
埋め込み型可撓性リード線システムは、導体のうちの少なくとも1つは、蛇行形状部分のうちの少なくとも一部が、各々の導体のコイル状導体部分内に存在するように構成されるように構成されてもよい。
いくつかの実施形態は、リード線の対向する近位と遠位端部分との間に延びる少なくとも第1および第2の導体とを含む、埋め込み型可撓性リード線を目的とする。導体のうちの1つ以上は、その遠位端部分において、複数の電極のうちの少なくとも1つに接続される。第1および第2の導体は、実質的に直線部分と、コイル状部分とを含む。第1の導体の直線部分は、第2の導体のコイル状部分の外側で近接して、または第2の導体のコイル状部分の内側を通って、長さ方向に延びる。
さらに他の実施形態は、医療用リード線を作製する方法を目的とする。方法は、(a)ある長さの少なくとも1つの細長い導体を提供するステップと、(b)順方向に長さ方向に延びる2つの順方向部分と、第2の長さ方向物理的距離に渡って、実質的に反対の後方向に進行する少なくとも1つの後方向部分とを画定するために、少なくとも2回、少なくとも1つの導体自身を折り返すステップとを含む。
方法は、随意にまた、折り曲げのステップ後、可撓性埋め込み型リード線本体を形成し、埋め込み型リード線本体を滅菌およびパッケージングするステップを含んでもよい。
さらに他の実施形態は、対応する第1の電気および物理長を有する第1の順方向に延びる区画と、第1の区画に近接し、第1の順方向区画から実質的に反対の長さ方向に延びる導電体の第2の逆方向区画とともに、患者内に存在するように適合される細長い導電体を伴う、リード線システムを目的とする。約1MHzから少なくとも約200MHzの範囲のRFに晒される場合に、第2の逆方向区画は、第1の順方向区画と実質的に同一、それ未満、またはそれを超える電気的長さを伴う、第1の順方向区画と実質的に同一または短い物理長を有する。
さらなる実施形態は、局所組織の加熱を抑止し、および/または患者内に存在するように構成される電気リード線内の同相RF電流を抑制または相殺する方法であって、電気リード線は、第1の物理的順方向長さを伴う第1の順方向区間と、第1の順方向区間から実質的に反対の長さ方向に延びる少なくとも1つの逆方向区間とを有する、少なくとも1つの導体を備え、少なくとも1つの逆方向区間は、第1の順方向区間よりも短く、第1の順方向区間と実質的に同一またはそれを超える電気的長さを伴う、第2の物理的逆方向長を有する、方法を目的とする。方法は、(a)導電体の第1の順方向区間と、少なくとも1つの逆方向区間におけるRF誘起同相電流を発生させ、それによって、同相電流は、第1の順方向区間および逆方向区間内において、実質的に同一方向に流れ、ステップと、(b)第1の順方向と逆方向区間との間の導体の局所化領域において、第1の順方向区間および逆方向区間内の電流を相殺するステップとを含む。
方法は、患者をMRIスキャナ内に載置し発生ステップを実行するステップと、次いで、少なくとも1つの導体の第1の順方向および逆方向区間と連通する電極を介して、電気出力を局所組織に伝送するステップと、それによって、局所組織を過度に加熱することを抑止するステップであって、それによって、第1の順方向および逆方向区間は、電気リード線によって、電極に伝播される同相電流を抑制する、ステップとを含んでもよい。
さらに他の実施形態は、2つの電子デバイスを接続し、電磁放射源への近接性によって、誘起される信号に実質的な耐性を提供するように適合されるリード線システムを目的とする。リード線システムは、第1の順方向物理長に対し順長さ方向に延び、次いで、逆方向物理長に対し実質的に反対の逆長さ方向に延びる少なくとも1つの逆方向区間を画定するように折れ曲がり、次いで、再び、別の順方向物理長を画定するように折れ曲がる、第1の細長い順方向区間を有する、少なくとも1つの細長い導体を含む。少なくとも1つの導体は、電磁放射源への近接性によって誘起されるRF誘起電流および/または同相信号に対し、実質的に耐性(抑止または非伝播)であるように構成される。
さらに他の実施形態は、少なくとも2回長さ方向に自身で折り返すように構成されるリード線を伴う、少なくとも1つの区画を有する少なくとも1つの連続長の導体を含む、RF適合性医療用リード線を目的とする。
さらに他の実施形態は、MRスキャナボア内で使用するために構成され、耐RF誘起熱ケーブルを画定するために、長さ方向に少なくとも2回、自身で折り返すように構成される、少なくとも1つの導体を伴う、電導性医療用ケーブルを目的とする。
本発明の実施形態に従う他のシステム、デバイス、および/または方法は、以下の図面および発明を実施するための形態を検討することによって、当業者には明白となるであろう。一実施形態に関して記載された特徴または構成要素は、その実施形態に制限されるものではなく、他の実施形態に実装されてもよい。そのようなさらなるシステム、方法、および/またはコンピュータプログラム製品は、本説明内に含まれ、本発明の範囲内であって、付随の請求項によって保護されることが意図される。
図1は、直線状絶縁ワイヤリード線および電極を含む人体模型の略図である。 図2は、4.5W/kgのピーク入力SARのMRIスキャンに基づく、図1に示す電極における温度(C)に対する時間(秒)に関するグラフである。 図3は、本発明の実施形態に従う3つの異なる導体構成の略図である。 図4は、本発明の実施形態に従う2つの異なるリード線構成の略図である。 図5は、本発明の実施形態に従う順方向区画および逆方向区画を有する単一導体の略図である。 図6Aは、本発明の実施形態に従う、容量的にカップリングされ得る順方向区画および逆方向区画を有する単一導体の略図である。 図6Bは、本発明の実施形態に従う、順方向区画および逆方向区画ならびに例示的キャパシタンス構成の電流抑制モジュールを含む導体の略図である。 図6Cは、本発明の実施形態に従う、順方向区画および逆方向区画ならびに例示的キャパシタンス構成の電流抑制モジュールを含む導体の略図である。 図6Dは、本発明の実施形態に従う、順方向区画および逆方向区画ならびに例示的キャパシタンス構成の電流抑制モジュールを含む導体の略図である。 図6Eは、本発明の実施形態に従う、順方向区画および逆方向区画ならびに例示的キャパシタンス構成の電流抑制モジュールを含む導体の略図である。 図7は、本発明の実施形態に従う、導体および電極を含むリード線の略図であり、導体は、長さ方向に離間する複数の順方向区画および逆方向区画を有する。 図8Aは、本発明の実施形態に従う、異なるリード線/導体構成(図8Cは制御ワイヤ)について、時間(秒)に対する摂氏温度(C)の変化に関するグラフである。 図8Bは、本発明の実施形態に従う、異なるリード線/導体構成(図8Cは制御ワイヤ)について、時間(秒)に対する摂氏温度(C)の変化に関するグラフである。 図8Cは、本発明の実施形態に従う、異なるリード線/導体構成(図8Cは制御ワイヤ)について、時間(秒)に対する摂氏温度(C)の変化に関するグラフである。 図9は、本発明の実施形態に従う、多数の密集する導体を含むリード線の略図であり、導体は、逆方向区画および順方向区画を有する。 図10は、本発明の実施形態に従う、図9に示すリード線の略図であり、リード線が、逆方向区画と順方向区画のうちの1つ以上との間に容量カップリングも含み得ることを示す。 図11は、本発明の実施形態に従う、多数の導体ならびに多数のセンサおよび/または電極ならびに多数の逆方向区画および順方向区画を含むリード線の略図である。 図12Aは、本発明の実施形態に従う試作品の可撓性リード線のデジタル写真である。 図12Bは、図12Aに示す試作品の部分図であり、リード線の端部は、定規に対して直線的であるように示される。 図12Cは、図12Bに示すリード線の一部分の拡大画像である。 図12Dは、図12Bに示すリード線の一部分の拡大画像である。 図13Aは、本発明の実施形態に従う、4つの電極および4つの導体のリード線システムに関する、経時的(秒)な温度変化(C)に関するグラフである。 図13Bは、本発明の実施形態に従う、4つの電極および4つの導体のリード線システムに関する、経時的(秒)な温度変化(C)に関するグラフである。 図14Aは、本発明の実施形態に従う導体構成の略図である。 図14Bは、本発明の実施形態に従う導体構成の略図である。 図14Cは、本発明の実施形態に従う導体構成の略図である。 図14Dは、本発明の実施形態に従う導体構成の略図である。 図14Eは、本発明の実施形態に従う導体構成の略図である。 図14Fは、本発明の実施形態に従う導体構成の略図である。 図14Gは、本発明の実施形態に従う導体構成の略図である。 図14Hは、本発明の実施形態に従う導体構成の略図である。 図14Iは、本発明の実施形態に従う導体構成の略図である。 図14Jは、本発明の実施形態に従う導体構成の略図である。 図14Kは、本発明の実施形態に従う導体構成の略図である。 図14Lは、本発明の実施形態に従う導体構成の略図である。 図14Mは、本発明の実施形態に従う導体構成の略図である。 図15Aは、本発明のいくつかの実施形態に従う、食塩水中で測定されるいくつかの例示的リード線の、周波数(MHz)に対するインピーダンス(オーム)のグラフである(図16の「CBS」は、「コイル状戻り方向区間」を意味し、「CSM」は、電流抑制モジュールを意味する)。 図15Bは、本発明のいくつかの実施形態に従う、図15Aに示す結果等の、インピーダンスの測定に使用可能である測定プローブ取り付け構成の略図である。 図16は、本発明のいくつかの実施形態に従う、食塩水中で測定されるいくつかの例示的リード線の、周波数(MHz)に対するインピーダンス(オーム)のグラフである(図16の「CBS」は、「コイル状戻り方向区間」を意味し、「CSM」は、電流抑制モジュールを意味する)。 図17は、1.5TのMRIスキャナおよび3.0TのMRIスキャナのそれぞれのMRIスキャナにおける例示的リード線の時間(秒)に対する温度変化(C)のグラフである。 図18は、1.5TのMRIスキャナおよび3.0TのMRIスキャナのそれぞれのMRIスキャナにおける例示的リード線の時間(秒)に対する温度変化(C)のグラフである。 図19は、種々の材料(食塩水、ゲル)において測定されるリード線の周波数(MHz)に対するインピーダンス(オーム)のグラフである。 図20は、種々の材料(食塩水、ゲル)において測定されるリード線の周波数(MHz)に対するインピーダンス(オーム)のグラフである。 図21Aは、本発明の実施形態に従う、1つの逆方向区間によって接続される2つの順方向区画の多層積層型コイル構成(3層)を含む単一導体の略図である。 図21Bは、積層型3層導体構成の側面図である。図21Bは、単一導体構成を示し、図21Cは、本発明の実施形態に従う2つの共巻き導体を示す。 図21Cは、積層型3層導体構成の側面図である。図21Bは、単一導体構成を示し、図21Cは、本発明の実施形態に従う2つの共巻き導体を示す。 図21Dは、本発明の実施形態に従うリード線の近位端(または遠位端)部分の部分側面図である。 図22Aは、本発明の実施形態に従う、1つの逆方向区間によって接続される2つの順方向区画の多層積層型コイル構成(2層)を含む単一導体の略図である。 図22Bは、2層積層型導体構成の側面図である。図22Bは、単一導体2層積層型構成を示し、図22Cは、本発明の実施形態に従う、2層積層型構成を含む2つの共巻き型導体を示す。 図22Cは、2層積層型導体構成の側面図である。図22Bは、単一導体2層積層型構成を示し、図22Cは、本発明の実施形態に従う、2層積層型構成を含む2つの共巻き型導体を示す。 図22Dは、本発明の実施形態に従う、2層積層型2導体CSMリード線構成の側面図を示す。 図22Eは、本発明の実施形態に従う、図22Dに示す機器の側面図であり、CSM上に配置されるスリーブが付加される。 図22Fは、本発明の実施形態に従う、図22Eに示す機器の部分拡大図であり、リード線がCWからCCW(または逆方向)に進む巻き方向移行ゾーンを示す。 図23は、本発明の実施形態に従う、電極に接続される多層型コイルの多数の離間区画を有する導体を含むリード線の略図である。 図24Aは、図21Aにおいて説明される複数の離間(長さ方向)3層電流抑制モジュール(CSM)を有するリード線の周波数(MHz)に対するインピーダンス(オーム)のグラフである。 図24Bは、本発明のいくつかの実施形態に従う、多導体構成の電流抑制モジュールのインピーダンスを測定するための例示的方法のデジタル写真である。 図25Aは、2つの導体および2つの電極を含む61cmのリード線の時間(秒)に対する温度変化(C)のグラフであり、各導体は、図21Aの説明のように構成される3層電流抑制モジュール(その長さに沿った約12個の電流抑制モジュール)を有する。図25Aは、3TのMRスキャナにおいて4.3W/kgのピーク入力SARを生成するRFパルス系列に関する、ゲル人体模型中において3層CSM構成および2つの電極を含むリード線に対応する。図25Bは、4.3W/KgのピークSARにおいて、1.5TのMRスキャナにおけるゲル人体模型中におけるリード線に対応する。 図25Bは、2つの導体および2つの電極を含む61cmのリード線の時間(秒)に対する温度変化(C)のグラフであり、各導体は、図21Aの説明のように構成される3層電流抑制モジュール(その長さに沿った約12個の電流抑制モジュール)を有する。図25Aは、3TのMRスキャナにおいて4.3W/kgのピーク入力SARを生成するRFパルス系列に関する、ゲル人体模型中において3層CSM構成および2つの電極を含むリード線に対応する。図25Bは、4.3W/KgのピークSARにおいて、1.5TのMRスキャナにおけるゲル人体模型中におけるリード線に対応する。 図26は、図22Aの説明のように構成される離間(長さ方向)2層電流抑制モジュール(CSM)を有するリード線の周波数(MHz)に対するインピーダンス(オーム)のグラフである。 図27は、2つの導体を含む約61cmのリード線の時間(秒)に対する温度変化(C)のグラフであり、各々の導体は、長さが約5.7cmである約12個の2層積層型CSM区画を有する。温度/時間データは、4.3W/Kgのパルス系列のSARにおける1.5MRスキャナで、ゲル人体模型におけるリード線について入手された。 図28Aおよび28Bは、多層コイル状CSM構成を含む導体の略側面断面図である。図28Aは、図22Aに示すような、2層(2重積層)構成の単一導体の第1の層に対応する。図28Bは、図21Aに示すような、3層構成の3つの分離導体層に対応する。 図29Aは、本発明に従う、積層型(3層)CSM構成を有する2つの導体リード線の一部分の大幅に拡大された拡大デジタル画像である。また、図29Bは、本発明の実施形態に従う、実質的に一定の外径のリード線を提供するためのリード線上の外層を示す。 図29Bは、本発明に従う、積層型(3層)CSM構成を有する2つの導体リード線の一部分の大幅に拡大された拡大デジタル画像である。また、図29Bは、本発明の実施形態に従う、実質的に一定の外径のリード線を提供するためのリード線上の外層を示す。 図29Cは、積層型(2層)CSM構成を有する2つの導体リード線の一部分の大幅に拡大された拡大デジタル画像である。また、図29Dは、本発明の実施形態に従う、実質的に一定の外径のリード線を提供するためのリード線上の外層を示す。 図29Dは、積層型(2層)CSM構成を有する2つの導体リード線の一部分の大幅に拡大された拡大デジタル画像である。また、図29Dは、本発明の実施形態に従う、実質的に一定の外径のリード線を提供するためのリード線上の外層を示す。 図30Aは、本発明のいくつかの実施形態に従う、少なくとも1つのリード線、IPG、および電極を含むDBSシステムの略図である(DBSシステムは、2つのリード線および2つのIPGを含む)。 図30Bは、心臓パルス発生器と連通するリード線を含む治療システムの略図である。図30Bは、RAおよびRVにそれぞれ延びる2つのリード線をシステムが含むことが可能であることを示し、図30Cは、心臓システムが3つのリード線(RV、RA、およびLV毎に1つ)を有することが可能であることを示す。 図30Cは、心臓パルス発生器と連通するリード線を含む治療システムの略図である。図30Bは、RAおよびRVにそれぞれ延びる2つのリード線をシステムが含むことが可能であることを示し、図30Cは、心臓システムが3つのリード線(RV、RA、およびLV毎に1つ)を有することが可能であることを示す。 図30Dは、本発明の実施形態に従う、2つの内部機器または外部機器を接続するリード線の略図である。 図30Eは、本発明の実施形態に従う、MRスキャナのボア内に延びるケーブルの略図であり、電流抑制モジュールを含むように構成可能である。 図30Fは、本発明の実施形態に従う、MRスキャナのボア内に延びるケーブルの略図であり、電流抑制モジュールを含むように構成可能である。 図30Gは、本発明の実施形態に従う、MRスキャナのボア内に延びるケーブルの略図であり、電流抑制モジュールを含むように構成可能である。 図31A、31Bは、本発明の実施形態に従う、徐脈性不整脈および頻脈性不整脈のリード線システムに特に適切であり得るリード線の略図である。 図32Aおよび32Bは、本発明の実施形態に従う、徐脈性不整脈および頻脈性不整脈のリード線システムに特に適切であり得るリード線の略図である。 図33は、本発明のいくつかの実施形態に従う、多導体リード線構成の略図である。 図34は、本発明のいくつかの実施形態に従う、多導体リード線の略図であり、各導体は、多数の電流抑制モジュールを有する。 図35は、本発明のいくつかの実施形態に従う、多導体リード線の略図であり、各導体は、多数の電流抑制モジュールを有する。 図36は、本実施形態に従う、さらに別のリード線構成の略図であり単一導体の隣接長さの積層型逆方向区画および順方向区画は、それぞれの電流抑制モジュールを形成し、RFトラップシールド層を含む。 図37は、本発明の実施形態に従う、リード線本体に対して実質的に自由に回転するように構成される少なくとも1つの内側導体を含むリード線の略図である。 図38は、本発明のいくつかの実施形態に従う、図37に示すリード線と類似するリード線の略図であるが、近位電極導体は、リード線の長さに沿ってRFトラップを備える。 図39は、本発明のいくつかの実施形態に従う、3つの導体を備えるリード線の略図であり、それぞれの導体のために少なくともいくつかの電流抑制モジュールを形成するように、いくつかは、他と共巻きされる。 図40は、本発明のいくつかの実施形態に従う、リード線の長さに沿って離間する多数のそれぞれの電流抑制モジュールを有する多数の導体を含むリード線の略図である。 図41は、本発明のいくつかの実施形態に従う、多数の導体を含むさらに別のリード線構成の略図であり、各導体は、電気抑制モジュールを有し、遠位電極導体は、衝撃/刺激電極導体に対して実質的に同心的であり、および/または衝撃/刺激電極導体の内部に存在する。 図42は、本発明に従う、別のリード線構成の略図であり、この場合、遠位電極導体は、電流抑制モジュールを備えるが、他方の導体のうちの1つ以上は、実質的に直線的である。図示するように、リード線は、受動固定式頻脈性不整脈リード線として特に適切であり得る。 図43は、本発明に従う、図42に類似する略図であるが、端部が、能動固定式端部として構成される。本構成は、能動固定式頻脈性不整脈リード線として特に適切であり得る。 図44は、本発明の実施形態に従う、多数の導体を含む別のリード線構成の略図であり、この場合、各導体は、その長さに沿って離間される電流抑制モジュールを含む。本リード線構成は、能動固定式頻脈性不整脈リード線として特に適切であり得る。 図45A−Eは、本発明のいくつかの実施形態に従って、コイル巻き器(2つの共巻き導体を含むように示される)を使用して、3層電流抑制モジュールを作製するための巻き系列の画像である。 図46A−46Fは、本発明のいくつかの実施形態に従って、コイル巻き器を使用して、2層電流抑制モジュールを作製するための巻き系列の画像である。 図47A−47Cは、本発明の実施形態に従う、巻き型/積層型電流抑制モジュールを有する導体を含むリード線のサブアセンブリのデジタル写真である。 図48A−48Dは、本発明の実施形態に従う、図47A−図47Cにおいて示される巻き導体の可撓性リード線本体の形成に使用される金型のデジタル画像である。 図49は、本発明の実施形態に従う、重ね成形型外層および巻き導体を含む可撓性リード線のデジタル画像である。 図50は、本発明の実施形態に従う例示的(および任意の)金型の略図であり、巻き型導体サブアセンブリがそこに存在する。 図51は、図50に示すサブアセンブリおよび金型の端面図である。 図52は、図50に示すサブアセンブリおよび金型の断面側面図である。 図53は、本発明の実施形態に従う、リード線の作製に使用可能である動作のフローチャートである。 図54Aは、本発明の実施形態に従う、いくつかのリード線の耐疲労性の評価に使用される検査設備の例の斜視図である。 図54Bは、図54Aに示す検査設備の上面図である。 図54Cは、本発明の実施形態に従う、検査設備のデジタル写真である。 図55Aは、本発明の実施形態に従う、受動固定式ペースメーカーリード線に適切であり得るリード線の一部分の側面図である。 図55Bは、図55Aに示すリード線の側面斜視図である。 図56Aは、本発明の実施形態に従う、受動固定式ICDリード線に適切であり得るリード線の一部分の側面図である。 図56Bは、図56Aに示すリード線の側面斜視図である。 図57Aは、本発明の実施形態に従う、能動固定式ペースメーカーリード線に適切であり得るリード線の一部分の側面図である。 図57Bは、図57Aに示すリード線の側面斜視図である。 図58Aは、本発明の実施形態に従う、能動固定式ICDリード線に適切であり得るリード線の一部分の側面図である。 図58Bは、図58Aに示すリード線の側面斜視図である。 図59は、本発明の実施形態に従う、MCSMを含むリード線の形成に使用可能である例示的動作のフローチャートである。
本発明について、本発明の実施形態が図示される添付の図面を参照して以下により詳細に説明する。しかしながら、本発明は、多くの異なる形式において具現化され、本明細書に記載の実施形態に限定されるように解釈されるべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、本開示が完全かつ徹底的であり、本発明の範囲を当業者に十分伝えるように提供される。同一番号は、本明細書において同一要素を参照する。1つのリード線システムに関する特定の実施形態、特徴、または動作について説明されているが、実施形態が、他のものに適用可能であることを理解されたい。
図面において、線、層、特徴、構成要素、および/または領域の厚さは、明確化するために誇張される場合があり、また、破線は、他に特に規定のない限り、任意的な特徴または動作を示す。加えて、一連の動作(またはステップ)は、他に特に指示のない限り、請求項に提示される順番に限定されない。層、領域、または基板等の特徴が、別の特徴または要素の「上」に存在するものとして言及される場合、これが、他方の要素上に直接存在可能であるか、または介在要素が存在してもよいことを理解されたい。対照的に、要素が、別の特徴または要素の「上に直接」存在するものとして言及される場合、介在要素は存在しない。また、特徴または要素が、別の特徴または要素に「接続」または「連結」されるものとして言及される場合、これが、他方の要素に直接接続可能であるか、または介在要素が存在してもよいことを理解されたい。対照的に、特徴または要素が、別の要素に「直接接続」または「直接連結」されるものとして言及される場合、介在要素は存在しない。一実施形態に関して説明または図示されるが、このように説明または図示される特徴は、他の実施形態にも適用可能である。
他に規定のない限り、本明細書において使用される全ての用語(技術的および科学的な用語を含む)は、本発明が属する当業者が一般的に理解する意味と同じ意味を有する。さらに、一般的に使用される辞書に規定される用語等の用語が、関連技術および本明細書の関連におけるその意味と一致する意味を有するように解釈されるべきであり、本明細書において他に明示的に規定のない限り、理想的な意味または過度に正式な意味で解釈されるべきではないことを理解されたい。
本明細書で使用する専門用語は、特定の実施形態のみを説明するためのものであり、本発明を限定するものとして意図されない。本明細書で使用する際、単数形は、文脈が他に明確に示さない限り、複数形も含むように意図される。さらに、本明細書で使用する際、用語の「備える」は、記載された特徴、整数、ステップ、動作、要素、および/または構成要素の存在を特定するが、1つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および/またはその群の存在または付加を除外しないことを理解されたい。本明細書で使用する際、用語の「および/または」は、列挙する関連項目のうちの1つ以上の任意の組み合わせおよび全ての組み合わせを含む。本明細書で使用する際、「XからYの間」および「約XからYの間」等の語句は、XおよびYを含むように解釈されるべきである。本明細書で使用する際、「約XからYの間」等の語句は、「約Xから約Yの間」を意味する。本明細書で使用する際、「約XからY」等の語句は、「約Xから約Y」を意味する。
用語の「リード線」は、1つ以上の導体を含む細長いアセンブリをいう。典型的には、リード線は、例えば、一方の端部分にある電源および/または入力部と、遠位端部分等の別の位置にある電極および/またはセンサ、あるいは両方の端部における電極等の、離間した2つの構成要素を接続する。リード線は、典型的には可撓性である。リード線は、実質的に管状であり、円筒形状を有することが可能であるが、他の形状を使用してもよい。リード線は、中実または中空の本体を有することが可能であり、任意により1つ以上の管腔を含んでもよい。特定の実施形態では、リード線は、比較的長い埋め込み型リード線であって、約10cmを上回る物理長(例えば、最大1m以上)を有するリード線であることが可能である。用語の「物理長」は、ミリメートル、インチ、およびその同等物等の長さまたは距離の単位で測定可能である長さをいい、異なる電磁場に晒された場合に典型的には(電気的波形とは異なり)一定であって変動せず、また、低温または高温に晒された場合に物理長が短縮または拡張し得ることが認識される。リード線は、少なくとも1つの電極、いくつかの実施形態では、複数の電極(近位端部分および遠位端部分の両方の上に存在し得る)を含むことが可能であり、いくつかの特定の実施形態では、少なくとも1つの電極は、記録電極もしくは検知電極または記録および刺激および/もしくは切除電極の両方であることが可能である。
用語の「導体」およびその派生物は、伝導性のトレース、ファイラ、ワイヤ、ケーブル、フレックス回路、または他の導電性部材をいう。また、導体は、ファイラまたはワイヤの密集した束として構成されてもよい。導体は、単一の連続的な長さであることが可能である。導体は、個別のファイラ、ワイヤ、ケーブル、フレックス回路、バイファイラ、クアドラファイラ、または他のファイラもしくは構成のうちの1つ以上から、あるいはめっき、エッチング、成膜、または伝導性電気経路の形成のための他の作製方法によって形成可能である。導体は、絶縁可能である。また、導体は、例えば、銀コアと延伸管上のETFE絶縁体とを含むMP35N延伸充填管等の任意の適切なMRI適合性材料(および生体適合性材料)を含むことが可能である。
用語の「電流抑制モジュール」(「CSM」)は、長さ方向に少なくとも2度本体を折り返して、一方の長さ方向に逆方向または戻り方向の区間と、近接して位置する、反対の長さ方向に延びる順方向区間との導体構成を形成する細長い導体をいう。CSMは、導体の長さ全体の部分長さ、例えば、導体の長さよりも短い部分である長さにより構成可能であり、導体は、その長さに沿って多数のCSMを有することが可能である。用語の「MCSM」は、多数のCSMを有する導体をいい、多数のCSMは、典型的には、導体の長さのうちの少なくとも一部、典型的には実質的に全てに沿って、異なる位置に配置される。用語の「戻り方向」、「後方向」、および「逆方向」、ならびにそれらの派生物は、本明細書において交換可能に使用され、順方向の長さ方向または長手方向とは実質的に反対である長さ方向または長手方向をいう。また、単語の「区間」、「部分」、および「区画」、ならびにそれらの派生物も、本明細書において交換可能に使用され、導体またはリード線の個別の部分的な部分をいう。
用語の「MR適合」は、材料が、非磁性であるように、かつMR動作不適合性を引き起こさないように選択され、また、MR画像における不要なアーチファクトを引き起こさないように選択され得ることを意味する。用語の「RF安全」は、機器、リード線、またはプローブが、従来のMRIシステムまたはスキャナに関連する周波数等の目標(RF)周波数に関連する通常のRF信号に晒された場合に、熱関連の許容安全性限界内で動作するように構成されることを意味する。
用語の「高インピーダンス」は、目標周波数範囲におけるRF誘導電流の流れを低減、阻止、妨害、および/または排除するのに十分高いインピーダンスを意味する。インピーダンスは、当業者に周知である関連の抵抗およびリアクタンスを有する。本発明のリード線および/または導体に関するいくつかの実施形態は、少なくとも約100オーム、典型的には、約450オームから約500オームの間等の約400オームから約600オームの間のインピーダンスを提供し得るが、他の実施形態は、約500オームから約1000オーム以上の間のインピーダンスを提供する。
本発明の実施形態は、0.7T、1.0T、1.5T、2T、3T、7T、9T、およびその同等物のうちの少なくとも2つ等の、MRIシステムの複数の異なる従来および今後の磁場強度に関連する周波数において安全(耐熱)であり、これらの環境(今後のおよび過去の標準的なMRIスキャナシステム適合性)において安全な使用を可能にするリード線を構成する。
コイルに関する用語の「同調」は、1つ以上の高磁場MRIスキャナシステムと関連する周波数等の、特定の周波数帯における所望の最小インピーダンスを規定するように同調されることを意味する。特定の構成要素および構成によって規定される誘導特徴および容量特徴を有する並列共振回路に関して使用する場合、単語の「同調」は、典型的には1つ以上のMRI動作周波数を含む1つ以上の目標周波数または周波数帯において高インピーダンスを回路が有することを意味する。
用語の「コイル状区画」は、コイル状構成を有する導体(例えば、トレース、ワイヤ、またはファイラ)をいう。コイルは、実質的に一定の直径もしくは可変直径またはその組み合わせを有する回転を有してもよい。用語の「共巻き区画」は、対象の導体が、同一のまたは異なる半径において、例えば、同一の層または他方の層の上の層において実質的に同心的にコイル化可能であることを意味する。用語の「共巻き」は、複数の導体が、リード線において密集して存在することを示す構造を説明するために使用し、構造の形成方法に限定されない(すなわち、コイル状区画は、同時にまたはまとめて巻かれる必要はないが、そのように形成されてもよい)。
用語の「回転」は、導体がその長手方向/長さ方向に延びる中心軸の周囲を回転するような導体の経路をいう。コイル状である導体は、その回転について、その中心軸から実質的に一定もしくは可変距離または一定および可変距離の組み合わせを有する回転を有することが可能である。
用語の「蛇行性」は、導体の長さの部分集合としての導体の前後の折れ曲がりの曲線形状をいい、例えば、少なくとも1つの平坦な「s」または「z」字形を含むがこれらに限定されない「s」もしくは「z」字形であり、連続的に連結した「s」もしくは「z」字形を含み、または同一のもしくは他の曲線形状の追加の部分的な部分を含んで、導体の順方向区間および戻り方向区間を画定する。蛇行性形状の上側および下側(ならびに任意の中間)の長さ方向に延びる区画は、実質的に同一または異なる物理長を有してもよい。
用語の「特定吸収速度」(SAR)は、無線周波数電磁場に晒された場合に、RFエネルギーが身体によって吸収される速度の大きさである。SARは、特定のRF入力源およびそれに晒される被験体に関連する入力電力の関数であり、典型的にはキログラム毎ワット(W/kg)の単位で測定され、1グラムの組織の容積について求められ、または10グラムの組織について、もしくは試料容積全体について、もしくは試料の暴露部分の容積について平均化される。SARは、ピーク入力および/または全身平均値として表現可能である。MRIスキャナが異なると、ピークSARを測定する方式が異なる場合があり、結果的に、当業者が周知のあるような変動がもたらされるが、全身平均値は、典型的には、MRスキャナ製造者が異なる場合でもより一定である。
ピーク入力SAR測定は、MRIスキャン中に組織に堆積する最大入力RFエネルギーの推定である。ピークSARを測定するためには、適切な人体模型を使用する以下の方法論を用いることが可能である。ピークSAR温度は、典型的には、表面近傍で測定される。人体模型は、任意の形状、サイズ、および/または容積であることが可能であり、典型的には、媒質刺激組織で実質的に充填され、例えば、媒質は、組織の導電性に対応する導電性(典型的には、メートル毎に約0.1〜1.0ジーメンスの間)を有する。媒質は、周知であるように、ゲル、スラリー、またはその同等物であり、伝導機構および/または対流熱伝達機構を有する。ピーク入力SARは、人体模型の表面/側面近傍に配置するセンサによって測定される温度上昇に基づいて推定され、以下の数式1によって計算される。また、入力SARの測定法について記載するASTM規格F2182−02Aも参照されたい。
dT/dt=SAR/C 式(1)
式中、dTは、温度上昇であり、
dtは、時間変化であり、
は、水の定圧比熱(約4180J/kg−°C)である。
用語の「低DC抵抗」は、約1オーム/cm未満、典型的には、約0.7オーム/cm未満を有するリード線をいうため、例えば、60cm〜70cmのリード線は、50オーム未満のDC抵抗を有することが可能である。いくつかの実施形態では、長さが73cmのリード線は、約49オームの低DC抵抗を有することが可能である。低DC抵抗は、例えば、低電力消費および/またはより長い電池寿命を促進するために、電源を特定の構成要素、例えば、電極およびIPGに接続するリード線に特に適切であることが可能である。
リード線は、優れた可撓性および高耐疲労性を有し、長期的埋め込みが可能になる。例えば、可撓性に関し、リード線は、図49に示すように本体が容易に曲がることが可能である。いくつかの実施形態では、リード線は、医療部位に吊り下げて保持される場合に、両側の長い区画がまとめて垂れるか、または下垂する(特定の構成を保持しない)ように十分可撓性である。
いくつかの実施形態では、リード線は、100万回周期の程度の運動に耐えるのに十分な耐疲労性を有することが可能であり、この運動は、ヒトの構造/器官の移動により、適所にあるリード線に与えられる回数より何倍も多い回数の軸回転および側方並進を含む。ストローク周期は、約8Hz〜9Hz(安静時のヒトの平均心拍速度の約1Hzに比べ比較的速い)の間の速度で実行可能である。十分に耐疲労性であると考えられるためには、リード線は、検査周期に晒された場合に、絶縁体の破損、破壊(絶縁体の抵抗の破壊もしくは亀裂、絶縁体の分割もしくは破裂)、または短絡もしくは開路を提示しない。リード線は、約2.9インチの並進ストロークによってリード線を自動的に周期させる検査設備を使用して、液体(生理食塩水)に浸漬させて検査可能である。このストロークは、リード線の対象の埋め込み部位または使用部位の通常の解剖学的運動(例えば、心臓リード線の心周期)または肺領域に存在するリード線の呼吸周期、およびその同等物を大幅に上回るように選択される。また、リード線は、約180度/半周期の回転に耐えるように構成可能である。
例示的自動式検査設備350を図54Aに示す。検査設備350は、駆動システム370を含み、駆動システム370は、ホイール380を回転させるベルトまたは鎖371を駆動するギア372を含むモーター370を含むことが可能である。連結ロッド381は、ホイール380を直線状摺動ブロック393に連結し、直線状摺動ブロック393は、テーブル395上を直線状に摺動する。また、摺動ブロック393は、ギアアセンブリ、例えば、固定ラックギア376(例えば、ラックアンドピニオン式ギアアセンブリ)と連絡する回転式ギア390である回転部材375に連結される。動作の際、ホイール380は、連続的に回転して連結ロッドを引張し、連結された直線状摺動部が前後に動くことによって、ギア390が下部のリード線20に直線状の力および回転力を及ぼす。
リード線20は、ギア390の中心において軸391と同様に保持され、かつ液槽中に垂直に下方延びる(例えば、リード線の端部分は、ロッドにエポキシ樹脂で接着可能であるか、またはロッドに機械的に取り付け可能である)下側延伸ロッド399(例えば、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)ロッド)等の保持具を使用して、設備350に取り付けられることが可能であり、結果的に、ホイール380およびギア390の回転により生成されるストローク周期の直線的並進および回転運動は、リード線20に直接及ぼされる。移動は、自動式駆動システム370を使用して自動的に実行され、このシステム370は、所望の速度/周波数におけるストローク周期によって、繰り返しかつ連続的に被検査物20を自動的に周期させる。
図54Aに示すように、ロッド390は、生理食塩水溶液の温度制御式循環水槽に部分的に浸漬され、一方、リード線20は、完全に浸漬される。リード線の「自由端部」は、任意により、重りで固定され、リード線の運動をある領域または部分に制限することが可能である。設備350は、所望の増分で個別のストローク調整を提供することが可能である。ホイール380は、いくつかの開口部382を含み、開口部382は、装着ピン383(図54C)を摺動可能に収容するようなサイズを有し、かつ収容するように構成される。開口部382は、ホイール380の中心から異なる距離において半径方向にオフセットされる。連結ロッド/クランクピン383を異なる開口部382に配置することによって、ロッド381および摺動ブロック393は、ホイール380の回転によって異なる直線距離を移動する。また、ラック376は、スロット377(図54B)における調整可能な位置において保持される。異なるサイズの直径のギア390(図54C、390a、b、c)が、摺動ブロック393上に配置可能であり、摺動テーブル393の直線移動に基づいてより少ない量(より大きな外周)を回転するように固定ギア376を係合させる。したがって、直線移動および回転移動の両方は、この設備350を使用して容易に調整される。3層積層型コイルから形成されるMCSMを含むリード線20に関する2つの実施形態は、この設備によって検査され、それぞれ、200万回を超える周期および1千500百万を超える周期に耐えている。
上述のように、リード線は、医療的使用に特に適切であり得、また、介入機器または他の機器とともに使用可能であり、外部もしくは体内に急性的に配置されてもよく、または慢性的に埋め込み可能であってもよく、また、刺激、切除、および/または記録電極および/またはセンサのうちの1つ以上を含むことが可能である。リード線は、IPG、心臓除細動器、心臓ペーシング(CP)、神経刺激もしくは神経変調(末梢、脳深部、または脊髄)、EPカテーテル、ガイドワイヤ、SCS、または任意のケーブルもしくは導体、特にMRスキャナで動作するもの、およびその同等物のための埋め込み型リード線システムに特に適切であり得る。
リード線は、少なくとも1つの刺激/ペーシング電極を含む(両端部に電極を有するいくつかの実施形態では)埋め込み型MRI適合性多目的リード線システムであってもよく、また、内部MRI受信アンテナを提供するように任意により構成されてもよい。
リード線は、動物および/または人の被検体のための埋め込み型機器または療法機器として特に適切であり得る。したがって、リード線は、医療的使用のために滅菌化およびパッケージ化されること可能である。いくつかのリード線の実施形態は、脳刺激、典型的には脳深部刺激のためのサイズを有し、かつそのために構成されることが可能である。いくつかのプローブの実施形態は、交感神経鎖の所望の領域を刺激するように構成可能である。他の実施形態は、心臓を含む他の解剖学的構造、器官、または特徴を対象とし得る。例えば、本発明のリード線は、介入手順における使用のために、あるいは心臓、胃腸、膀胱、脊髄、または他の器官もしくは体内領域を治療するための埋め込み型リード線として構成され得る。特定の実施形態では、リード線は、従来のペースメーカー/ICDリード線、すなわち、電気生理学的信号を検知してペースメーカー/ICDに伝送し、刺激パルスをIPG/ICDから心臓組織に供給するリード線として機能する。
以下の説明は、主に医療的使用を対象とするが、本発明の範囲は、それに限定されず、他の実施形態では、リード線は、2つの機器を接続し、かつ約1MHzから少なくとも約1THz、典型的には1MHzから1GHzの間の周波数を有する電磁放射源および/または電磁場(その近接によって誘起される共通モード信号)に対して大幅な耐性を提供するように構成可能である。電磁放射源は、RADAR、通信伝送、例えば、衛星または地上外および地上ベースのセルラシステム、テレビジョン伝送、および/または無線伝送からであることが可能である。リード線は、非医療用外部機器として使用され得る。また、リード線は、内部使用/外部使用の両方またはそれらの組み合わせのために構成され得る。例えば、リード線は、2つの内部機器、例えば1つ以上の電極からIPGに接続する埋め込み型または介入(急性的に配置される)医療用リード線、1つの内部機器を外部機器に(例えば、療法用送達機器を外部電源、制御ユニット、または供給へ)接続する医療用リード線、または2つの外部機器を(例えば、接地パッドをEP(電気生理学)切除手順のためのRF発生器へ)接続する外部医療用リード線として構成可能である。
概して、本発明の実施形態は、単一導体または多導体リード線を対象とし、この場合、リード線の導体は、MRIスキャナと使用されるRFパルス系列に関連するもの等であるがこれに限定されない電磁場への暴露中に、リード線により収集されるRFを低減するように構成される。導体は、リード線の長さに沿った多数のCSMにおいて構成され得る。いくつかの実施形態では、CSMは、例えば、5オーム〜30オームの間の低インピーダンスを有するように構成可能であり、一方、他の実施形態では、CSMは、MRI周波数において、約50オームを上回るインピーダンス、例えば、少なくとも約200オーム等の少なくとも100オームのインピーダンスを有することが可能であり、また、電気的長さは、電場において生理学的媒質中での波長の約4分の1またはそれよりも短いように構成可能である。本構成は、MRIスキャン中に体内に誘起されるRFに対するリード線のカップリングと、リード線の長さに沿い、そしてリード線が任意に有し得る任意の関連電極に隣接する組織に入る電流の伝播とを有意に低減することができる。
MRIスキャン中、患者は、一定の磁場に配置され、外部RF磁場パルスが、コア磁気の配向を変更するように印加され、従って、試料から信号を入手する。例えば、1.5テスラ(T)において、この印加されたRF磁場は、約64MHの周波数を有する。この磁場は、MRIスキャナの静磁場に対して垂直であり、直線状または円形状に偏向される。RF磁場は、電場に関連し得、電場の空間分布は、MRIスキャナの励起コイルの幾何学的形状および患者に依存するが、一般的にその導体に最近接して最大振幅を有する。印加されたRFパルスは、金属製リード線、インプラント(特に細長いもの)、および導体における電圧および電流を伴う電場を直接誘起することが可能であり、それらは、電磁気学の分野における技術者に周知であるファラデーの法則およびマクスウェル方程式に従う。さらに、印加されたRFパルスは、金属製インプラントおよび電気リード線の存在によって効果的に集中され得る局所電場を体内に発生させる。両事例では、リード線の導体において誘起される任意の電圧および電流によって、リード線は、抵抗性加熱される。埋め込み型機器、モニタ、およびIPGと使用するリード線は、典型的には、直流電流(DC)または可聴周波数(AF)信号の伝導のために設計され、また、典型的には、電極接触以外のその長さに沿って電気的に絶縁される。しかしながら、このようなDC/AF絶縁体は、典型的には、組織と導体との間を通過するRF信号に対する妨げをほとんどまたは全く提供せず、例えば、81MHz〜108MHzにおけるFM無線信号の検出能力に影響を及ぼすことなくワイヤ上で日常的に使用されることに留意されたい。したがって、このようなリード線または埋め込み型機器において誘起された電圧および電流が、リード線、電極、および埋め込み型機器に隣接する組織に堆積され得ることが想定される。電極が組織との小接触表面積を有し、かつ誘起された電流および電圧が残りのリード線よりも高くなるように、電極がリード線の末端部に存在する場合、接触組織は、加熱の危険性の増加を提示し得る。同様に、IPG等の埋め込み型機器に接続するリード線の末端部において、過剰レベルの誘起された電流および電圧が、機器を損傷し得ると想定される。
本発明の実施形態に従う伝導性埋め込み型リード線の設計および構成を組み込む機器は、誘起されるRF電流およびRF電力の堆積ならびに/あるいは他のRFまたはMRIベースの加熱現象に対する感応性を大幅に改善することが可能である。これらの構成は、誘起されるRF電流および/または電圧の大きさを低減することが可能であり、それによって、リード線に堆積するおよび/または伴う、結果としてリード線(および電極)に隣接する組織に堆積するRF電力が大幅に抑制される。これによって、リード線および/または電極に隣接する組織における局所的な温度上昇は低減される。
典型的には、本明細書における体内1.5Tおよび3TのMRI結果について例示されるように、リード線は、少なくとも約4W/kg、典型的には、最大少なくとも約20W/kgのピークSAR、および/または少なくとも約2W/kg、典型的には、最大少なくとも約10W/kgの全身平均SARで目標RF周波数に患者が晒される場合に、大気温度または体温を上回って摂氏約10度未満、より典型的には、摂氏約5度以下に局所組織を加熱し得る。いくつかの実施形態では、約4W/kgから約12W/kgの間のピーク入力SARによって、リード線は、摂氏約6度未満、典型的には約5度以下の温度における制限上昇を誘起し得、約4.3W/kgのピークSARにおける温度上昇は、リード線に関連する最大温度上昇が摂氏約2度未満であるように、摂氏約2度未満である。いくつかの実施形態では、リード線は、約8W/kgから約12W/kgの間のピークSARに晒された場合に、摂氏約6度未満に局所組織を加熱し得、約8W/kgのピークSARおよび/または約4W/kgの全身平均SARにおける温度上昇は、典型的には、摂氏約4度未満であり、いくつかの実施形態では、摂氏約1度未満であり得る。
動作に関する任意の特定の理論に束縛されることなく、本発明の実施形態が、導体の構成によって組み込まれる1つ以上の機能的に基本的な機構を用いることによって、RF電磁場を受ける外部、埋め込み型、または体内リード線として実装される場合に、RFカップリング、誘起される電流、および/またはRF電力堆積を、抑制および/または最小化可能であることが想定される。これらの抑制機構は、本明細書において詳述される本発明の実施形態において以下にさらに説明される。
上述のように、リード線は、外部または埋め込み型の導体および機器を有する個体が、個体において電流を誘起し得る電磁場に晒されることによって、安全性の懸念または設備故障がもたらされ得るいくつかの状況において使用可能である(例えば、RADAR、無線、無線電話機(携帯電話機)または通信およびTV伝送および受信設置/施設/設備(固定型または携帯型)、RF機器、ならびにMRI等であるがこれらに限定されないもの)。本発明の対象範囲を限定することなく、例証目的のためだけに、例えば、MRIによりガイドされる介入手順中、またはMRI診断撮像手順中等の医療用MRI状況の関連におけるRFへの暴露に関連する本発明の実施形態について主に説明する。
動作に関する任意の特定の理論に束縛されることなく、ヒトもしくは動物または生物学的に類似のモデル被験体(「人体模型」)等の身体がMRIスキャナに配置されて、スキャン中にMRIのために組織を励起するように外部RF磁場パルスが身体に印加される場合に、励起コイルからの局所電場(「電場」)および渦電流が身体において誘起され得ると現在考えられている。磁気的に誘起された渦電流は、印加されたRF場に直角方向であり、かつ同一周波数である。また、磁束も発生し得る。1つ以上の導体が身体に配置される場合、導体は、局所電場にカップリングし、図1に示すように、渦電流が、リード線1の導体2上に堆積し得る。印加された励起場は、一般に、1つ以上の導体の断面寸法において実質的に均一であることから、導体においてカップリングおよび誘起された電流は、同一方向にあり、以下において「共通モード電流」と称することとする。この電流は、RFにおいて前後に移動し、特に、例えば、図1および図2に示すように、電極に隣接する組織における電流が端部においてピークになる場合に、局所温度を危険なレベルまで上昇させ得る。図2は、2つの異なるリード線、SCS(脊髄刺激)リード線およびDBS(脳深部刺激)リード線に関する温度上昇を示す。局所的な温度上昇は、導体に堆積する全RF電力に比例し得、全RF電力は、印加されたRF場強度、周波数、およびデューティサイクル;導体のRFインピーダンス(その伝導性、絶縁体厚さ、および導体周辺環境の複素インピーダンス)の関数である体内の導体の電気的長さ;ならびに身体のサイズおよびRF電気的特性の関数である。
次に、共通モード電流に関連する動作の一理論について言及すると、実質的に同等または同等の電気的長さ(電気的長さは、それぞれの物理長と同一である必要はない)の2つの導体(例えば、ワイヤまたはファイラ)が、同一の電磁(EM)場に同一の配向で配置された場合、導体に堆積する電流の大きさおよび方向は、実質的に同一または同一である。次に、本発明のいくつかの実施形態によると、本体を2回以上折れ曲がる導体、例えば、長手方向および/または長さ方向において逆方向の長さを含む区間に形成される導体を形成することによって、これらの導体が、共通モード電流を抑制(均衡、相殺、無効、低減、および/または制限)するように配置され得ることが分かる。本構成によって、導体の電気的に同等の順方向長さにおける共通モード電流の低減またはキャンセルが生じ、これらの導体の端部へ流れる電流全体が実質的に低減することが想定される。しかしながら、本概念では、導体(例えば、ワイヤ)が、依然として、一方の構成要素から別の構成要素までの距離、例えば、電極から埋め込み型機器またはIPGまでの距離を縦走することを理解されたい。本発明の実施形態によると、逆方向区間の電気的長さは、その物理長を変更するように修正されるが、共通モード電流の影響をキャンセル、無効、または相殺を提供する。区間の長さは、後述の考慮事項に基づいて選択され、この考慮事項は、導体のインピーダンスおよび伝送線特徴、および/またはその電磁波長に関連する要因も含む。逆方向区間は、少なくとも1つの隣接する(近傍の)順方向区間より小さいまたはそれと同一の物理長を有することが可能であり、また、少なくとも1つの隣接する(近傍の)順方向区間よりも小さい、同一、または大きい電気的長さを有してもよい。
図3を参照すると、3つの異なる導体構成が示される。一番上の導体2の構成は、27cmの長さの直線導体である。本構成の導体が、刺激された組織ゲル人体模型に配置され、約64MHzで動作する1.5TのMRIスキャナにおける外部RF場を受けると、約20°Cの局所的な温度変化が、電極に隣接する組織において測定された(図8C参照)。対照的に、導体3によって示されるように、BS区間10および2つのFS区間9を有する導体部分または区画を画定するように、本体を折り曲げた導体3で(約9cm区間で)、27cmの導体2の構成を修正することによって、局所的な温度変化が実質的に低くなり、導体2について実行された同一のMRIスキャン中に約1°C未満として測定され、これは、一番下の導体構成によって示される9cmの導体を有する導体5に見られるものと類似する。導体5は、約9cmの物理長を有し、約λ/4以下の電気的長さを有し得る。温度低下は、各区間(9cm対27cm)の長さの低下により、局所電場へのカップリングが低下したことを反映すると考えられる。本発明のいくつかの特定の実施形態に関連し、共通モード電流は、折り曲げられた27cmの導体3の全3つの区間において誘起され得る。しかしながら、再び、動作に関して想定される一理論によると、導体3の1つの順方向区間9における電流は、逆方向(戻り方向)区間10によってキャンセルまたは低減され、長さがより短い(9cm)導体5単体と実質的に同一の加熱をもたらす導体3に一致する、第3の(9cm)区間9における低減された電流を残す(または、正味にはキャンセルしない)と考えられる。しかしながら、他の動作機構または追加の動作機構も、加熱低下に関与し得る。
図3の3つのリード線のうちの中央のリード線構成によって概略的に示されるように、導体3の方向を逆方向にすることは、誘起される電流の抑制機構を提供し、この機構は、潜在的に周波数に非特有であり、かつ「広帯域」抑制と考えられ得るように考えられる。しかしながら、実際は、周波数依存性であるいくつかの要因が考えられ得る。具体的には、約30MHz以上のRFでは、埋め込み型リード線の長さは、リード線における電流の電磁波長に匹敵し得、これは、概して、EM波のせいで、リード線に沿った距離の関数として電流の変調をもたらし、これは、電流振幅の変動に応答して位置によって変動する、暴露区間(9、9等)において発生する何らかの熱を引き起こし、それによって上述の共通モード抑制戦略を改変し得る。
したがって、本発明のいくつかの実施形態では、リード線システムにおいて使用される長い導体を、波長と比べて小さい複数の個々のRF誘起電流抑制モジュール8に分割することが望ましい。したがって、いくつかの実施形態では、各個々のCSM8またはそのそれぞれのBS10および/またはFS9は、好ましくは約λ/4以下、典型的にはλ/4より短い電気的長さを有してもよく、ここで、λは、対象のRF(例えば、MRIスキャナの動作周波数)における体内の導体の電磁波長である。概して、各モジュール8は、少なくとも2つの区間、順方向区間(FS)9および戻り方向区間(BS)10を有する。FS9およびBS10は、類似または実質的に同等の電気的長さを有することが可能であるため、同一の電磁場に置かれると、電磁場に対する同程度のカップリングと、類似の大きさおよび方向の共通モード誘起電流とを経験する。共通モード電流抑制機構の一理論によると、順方向区間および戻り方向区間において誘起される電流に関するこれらの類似の大きさおよび方向は、各区間の端部において相互に接触し、結果的に、電流が引き続き衰えず、増加さえし、潜在的に不要な加熱を引き起こし得る従来の直線リード線とは違って、電流の大幅なキャンセルをもたらす。他の同等ではない電気的長さ構成を使用してもよく、例えば、対応するBS10に対してFS9の電気的長さが短く、導体3(例えば、ワイヤまたはファイラ)の物理長全体に対して、近位長または遠位長においてBS10が位置し、および/または導体3における第1の折れ曲がりまたは曲がりに対して対称的に配置されてもよい。
導体の電気的長さおよび波長(λ)は、その物理長、RFインピーダンス、それを囲む絶縁体/誘電材料、およびそれが配置される媒質の電気的特性の関数である。例えば、64MHzにおいて、食塩水(0.9%)中で、長さが9センチの磁気コイル(「磁気ワイヤ」)の巻きに使用されるタイプの銅製ワイヤは、ほぼλ/4に等しい。絶縁体厚さおよび絶縁体の誘電率に依存して、絶縁体が導体に付加される場合、λは、増加し、すなわち、絶縁体を有する9cmの長さの導体は、λ/4よりも短い電気的長さを有することになる。また、導体の長さをコイルにすることは、有効物理長および電気的長さに影響を及ぼし得る。コイルのλ/4の長さは、導体の直径およびコイルの直径に依存する。例えば、図4に示すように、9cmの直線の導体(例えば、磁気ワイヤ)9は、3.5cmの直線区間10sと、導体(例えば、磁気ワイヤ(内径0.040インチ))から形成される1.5cmのコイル10cとを有するワイヤ10と長さが電気的に同等であり、また、0.040インチの内径の同一の導体(例えば、磁気ワイヤ)のコイル状10cの〜2.5cmと同等である(図9)。図5は、戻り方向区間10が、コイル状区間10cと、約5cm全体の物理長「LCB」を有し、ここにおいて約9cmの直線状(直線)で示される順方向区間9と実質的に同一の電気的長さを提供することを示す。
以下にさらに説明するように、リード線上の各CSM8およびいくつかのCSM8のFS9区画および/またはBS10区画の片方または両方は、各々がコイル状であり得るか、またはコイル状の区画を備え得る。本発明の実施形態によると、動作の際、区間9および区間10は、共通モード電流が、本図面において矢印で示される同一方向に誘起されるように、同一または類似の電磁場を受け、区間が接触する場所に特定のレベルのキャンセルを提供する。区間9および区間10が、電気的に実質的に同等の長さを有する場合、および電磁場が、両区間の長さにおいて同一である場合、キャンセルは、完全であると思われ得る。しかしながら、実際は、2つの区間におけるカップリング電場の変動を含む種々の理由により、電流キャンセルが、100%であるとは限らないが、共通モード電流を許容限界内に抑制するには十分であることを理解されたい。図7に示すように構成されるリード線の体外組織加熱検査により、検査リード線を囲むゲルにおいて、図8Aおよび図8Bに示すように〜1°Cの局所的な温度変化がもたらされた。
誘起された電流が、本発明の実施形態に従って改善される機構を考慮すると、提案される電流抑制モジュール8のFS部分およびBS部分9、10が、区間の全抵抗とコイル部分のインダクタンスから主に構成されるリアクタンス構成要素とから構成されるRF電気インピーダンスを有することがさらに認識される。用語の「コイル」が、伝導性リード線によって形成されるコイルに加えて、離散回路インダクタ(典型的には、微細巻きコイルであり;MRI用途のために非磁性およびMRI適合性である)を含むことが当業者に理解されたい。
加えて、リアクタンス構成要素は、図6Aに示すように、FS9およびBS10間で接続するように示され、かつリード線区間間で相互に分布されるか、または個別構成要素として含まれる並列キャパシタンスと、リード線が配置される周囲環境の間の浮遊キャパシタンスとを含み得る。分布キャパシタンスは、ごくわずかな値か値から数十pFまで変動し得る。また、離散回路要素(キャパシタンスおよび/またはインダクタ)を、本発明の実施形態に従って、リード線に直列で使用してもよい。リアクタンスは、上述のように、区間における電磁波長およびその電気的長さに関する決定因子である。したがって、モジュール8のインピーダンス特性を考慮する際、図5に示すFS9およびBS10の導体構成は、対象のRF周波数におけるインピーダンスの大きさが、大きい、例えば>100オームである場合に、高インピーダンスのフィルタリング効果に関する利益を付加する可能性があると考えられ得る。一般に、これは、多様な周波数において発生可能であり、加えて、導体電気的長さがλ/4の整数倍に対応する特定の周波数において、より高いレベルのフィルタリングが期待され得る。後者の特性は、比較的狭いRF範囲(「狭帯域」抑制)に限られ得るが、RFフィルタリングは、インダクタ/キャパシタ(LC)回路のインピーダンスに典型であるモジュールのインピーダンスに起因し、特定の周波数におけるインピーダンスは、区間に組み込まれるコイルによって実質的に形成される直列インダクタンス、ならびに、伝導性リード線と、導体部分(例えば、9および10)近傍を含む隣接する環境との間で発生し得る並列キャパシタンスとによって、決定される。
したがって、図5、図6A〜図6E、図9、および図10に例示されるインピーダンス効果を考慮する場合、BSコイル状区間10cと併用する実質的に直線的な区間9は、RFフィルタ効果を提供するLC回路の同等物を形成するものとして考えられ得る。図6Aに概略的に示すように、コイル状区間10cは、直列インダクタならびに誘電体(例えば、ポリマー)によって絶縁される直線区間9およびコイル状区間10c間の(絶縁)コイルによって形成され得るキャパシタンス7の電気的同等物であることが可能であり、したがって、誘起されたRF電流を抑制する高インピーダンスを潜在的に生成する。図6B〜図6Eは、本発明の実施形態に従う、順方向区画および逆方向区画9、10のCSM8を有する導体と、キャパシタンス構成の例示的電気的同等物との略図である。これらの実施形態では、キャパシタンス/キャパシタは、導体のインダクタンス(図6B、図6C、図6D)と併用して、または1つ以上のコイル状区間(図6E)と併用して使用され、共通モード電流を抑制するため、および/または高インピーダンスRFフィルタリング効果を提供するために、リード線の物理長を固定された電気的長さに対し短縮する。これらの図面のうち、図6Cおよび図6Dが、直列キャパシタンスの存在により、ペースメーカー等の直流電流(DC)または低周波数電流を伴う用途に適切ではないことに留意されたい。図6Cおよび図6Dにおける直列キャパシタンスの目的は、RFフィルタ効果をさらに改善するために、FS9のインピーダンスを増加させることにあり得る。図6Eの実施形態は、BS10のコイルに加え、FS9においてコイル9cを含む。これらのコイルは、相互に反対の方向に巻かれ、BS導体10に隣接するFS導体9が、実質的に同一のコイル半径で共に巻かれ得るか、または2つ以上の層において他方の上部に一方を巻かれ得るか、または連続的にコイル化され得る。追加のコイル9cの目的は、RFフィルタ効果をさらに改善するために、FS9のインピーダンスを増加させることであり、10cとは異なる長さ、直径を有し、異なるインピーダンスを有する。また、コイル9cは、上側および下側FS9部分の片方または両方に形成されもよい。分布キャパシタンスのみを使用する場合、図6Eは、導体3をFSコイル9cおよびBSコイル10cに形成するだけで達成され得る。
次に、本明細書に記載の実施形態に関する概念および原理が、より長いリード線の、FS区間およびBS区間9、10をそれぞれが有する多数のCSM8を含む実施形態に拡張可能であることが分かる。CSM8のうちの1つ以上は、コイル状部分10cを有するBS区間10と、コイル状部分を有するFS区間9とを含むことが可能であり、リード線20は、図示するように、複数の導体3を含むことが可能であり、以下に提示する例において説明される。
図7は、単一電極4を備える長さL(約36cmの長さ等)を有する試作品の単一リード線システムを示し、6つのRF誘起電流抑制モジュール8のうちの4つを示し、各々は、64MHzにおける約λ/4に対応する長さL(約9cmの長さ等)を有する2つのFS9を含み、また、各々は、より長い直線長さL(約3.5cm)とより短いコイル状長さ区画(約1.5cm)10cとを含む長さL(約5cm等)を有する1つのBS10を含む。図示する実施形態では、導体は、0.007インチの直径の磁気ワイヤから形成され、コイル状区間10cは、0.040インチの内径を有する。各抑制モジュール8のインピーダンスを考えると、コイル状BS10は、インダクタンスを提供し、FS9は、インダクタに結合し、浮遊キャパシタンスは、FS9およびBS10本体と環境との間の電気結合によって寄与される。各区間における共通モード誘起電流を考えると、モジュール8のそれぞれの区間9、10の両方が近接近しているため、これらの区間は、実質的に同一の局所電場にカップリングし、かつ所与の時にそれらの区間において誘起されるRF電流について実質的に同一方向を有することが可能であり、結果的に、上記説明によると、順方向区間9上に堆積する電流は、区間が接触する点において、戻り方向区間10において誘起される電流によって大幅にキャンセルされ、CSM8を含まずに発生した電流よりも、全体的に少ない誘起電流が、電極4側に、および隣接組織に流れると考えられ得る。
図7に示す試作品は、健康な筋肉と類似の電気的特性(伝導性、0.7ジーメンズ/m伝導性)を有するゲル媒質中に試作品を配置することによって、64MHzで動作する1.5TのMRIスキャナにおいて体外組織加熱検査を受けた。種々の区間における(つまり、電極4に隣接するゲルにおける)局所的な温度上昇は、光ファイバ温度測定システムを使用して測定された。図8Aは、電極端部におけるゲル中における、本リード線の時間(秒)に対する温度変化(°C)を示し、温度変化は、0.5°C未満である。対照的に、同一電場において同一の長さを有する直線導体の制御リード線は、電極に隣接するゲル中において、20°Cの温度上昇を示した(図8C)。
27cmの試作品は、図7に示す設計に従って作製されたが、同一のFS9およびBS10構成を有するモジュール8の数は少ない(6つに対して4つ)。図8Bは、同一の条件下で実行した体外組織加熱検査データを示す。27cmリード線の電極における加熱は、約1°Cで若干高いが、依然として許容範囲内にあり、いくつかの従来のリード線(図8C)に見られる20°Cに比べると大幅に低下している。
本発明に従うCSM8の別の実施形態を図9に示し、4つの電極および/または4つの導体リード線20の形成に使用可能である単一の抑制モジュール8を含む導体3の一部分を示す。この場合、各戻り方向区間10は、実質的にその長さ全体に渡ってコイル状区画10cを有し、例えば、上述のように約1.5cmではなく約2.5cmの長さを有する。他の長さおよびコイル直径およびコイルサイズを使用してもよい。図示するように、4つの導体またはリード線は、区間10の共巻き型コイル状区間10cを提供して、共通モード電流に逆らうように共に巻かれ得る。FS9およびBS10の外部および周囲にコイル10を形成して、各リード線の組が、方向を逆にし、コイルの中央を通ってその対向端部に戻って、上述のキャンセル効果を提供するような他の構成も可能である。図10に示すように、線のRFインピーダンスの観点から、コイル10cは、他の区間9および/または周囲環境との浮遊キャパシタンス7とともに電流抑制効果を提供する、直列インダクタンスとしての役割を果たし得る。
4つの電極4および/または4つの導体3リード線システム20の多電極、多導体リード線システム20について図11に示す。図11は、モジュール8のサブセット、例えば、58cmのリード線20の例示的な11個のCSM導体のうちの5つのCSM8と、64cmのリード線システムの12個のCSMのうちの5つのCSM8とを示す。図11に示す設計の試作品について、各リード線20は、4つの導体、つまり0.005インチの磁気ワイヤ(4つのワイヤ)で作製され、その各々は、長さが約9cmの直線FS9と、長さが約4.3cmのコイル状BS10c(また、交換可能に「CBS」と呼ばれる)とを有する。コイル10cは、0.046インチの内径を有し、異なる導体のそれぞれのコイル状区画10cは、実質的に共巻きされる。電極とIPGまたはペースメーカーとの間を接続する試作品リード線20の多数のデジタル写真を図12A〜図12Dにおいて示し、図12Aはリード線全体、12Bは電極を示す遠位端を示し、図12Cおよび図12Dは、モジュール8およびコイル10cの拡大写真である。1.5T(64MHz)のMRIスキャナシステムにおいて、ゲル人体模型で体外組織加熱性能について、これらのリード線20を検査した。リード線の異なる区間(遠位端「DM1」、近位端「PM1」、電極近傍「電極」)周囲のゲル中における局所的な温度変化について測定し、図13Aおよび図13Bにおいて報告している。>4W/kgのピークSAR入力を有するMRI系列を使用する場合に、これらの3つの位置におけるリード線20に隣接するゲルにおいて、1°C未満の温度上昇を記録した。
4つのCSM8を含む4つの電極が図11に示されるが、多導体リード線システムのCSM8は、典型的には、約2〜100個の間の導体3および/または電極4を備え、さらに数の多い導体3および/または電極4を、本明細書に説明される実施形態に従って形成することが可能であり、これは、本発明の範囲内に含まれる。
本発明の実施形態では、多数の導体について図11に示す種類の1つ以上のこのようなCSM8は、それぞれの導体のCSM8が、図7に示す単線配置に類似し、〜λ/4以下の電気的長さによって隣接するCSM8から分離されるように配置可能である。ここでλは、リード線が埋め込まれる媒質中における直線(非コイル状)リード線の電磁波長である。電極4を両端に有するように示されるが、他の実施形態では、全電極が、一方の端部分に存在してもよく、電源もしくは他の機器へのコネクタ/インターフェースが、他方の端部に存在してもよい。代替として、多電極および/または多導体(>2の導体)に関する本発明の実施形態は、図7に示す別々の抑制モジュールを有する導体を含むことが可能である。多数の導体3は、集団化可能であり、コイル位置10cは、コイル10cが空間的に一致しないように、また最大リード線直径が過度にならないように相互に移動される。共巻きおよび非共巻きコイル状区間の組み合わせおよび集団化または非集団化導体も使用してもよい。いくつかの実施形態では、それぞれの導体の各コイル状区画は、他方に対して軸方向にあることが可能である(長さ方向に移動される)が、他の実施形態では、導体の一部または全部は、相互に積層されるか、および/または共巻きされることが可能である。
導体3およびCSM8に関する構成詳細は、例証目的のみのものであり、本発明の範囲を限定するように意図されない。動作に関する一理論に束縛されることなく、順方向区間および逆方向区間、コイル区間9cおよび/または10c、ならびに/あるいは図6A〜Eに記載されるリアクタンス要素(コイルおよび/またはキャパシタ)の恊働する1つ以上の対の主な目的は、関連する導体長さの電気的長さを変更して、より長い区間において誘起される共通モード電流を抑制、相殺、または阻止可能にし、かつ例えば、電極とIPGまたはペースメーカーとの間、または外部EKGリード線(または血圧変換器、もしくは血中酸素変換器、もしくは超音波検査変換器)と監視システムとの間等の物理的に分離された部分の間に、電気接続を提供可能にすることにあることが想定される。
図12Aは、本発明の実施形態に従う試作品可撓性リード線のデジタル写真である。図12Bは、図12Aに示す試作品の部分図であり、リード線の端部は、定規に対して直線的であるように示される。図12C〜図12Dは、図12Bに示すリード線の一部分に関する拡大画像である。
図13Aおよび図13Bは、本発明の実施形態に従う4つの電極および4つの導体の試作品リード線システムに関する経時的(秒)な温度変化(C)に関するグラフである。図13Aにおけるグラフは、4つの導体および11個のCSMモジュールを含む4つの電極リード線システムの長さが約58cmである場合の、CSMモジュール1の遠位端(DM1)、CSM1の近位端(PM1)、および電極近傍のゲルにおける経時的温度上昇を示す。図13Bのグラフは、4つの導体、4つの電極、および12個のCSMを含み、長さが64cmの試作品リード線の温度上昇を示す。
具体的に、図14A〜図14Iは、本発明のいくつかの実施形態に従う、代替導体3構成ならびにBS10およびFS9を有する例示的CSM8構成を示し、単一の伝導性リード線に適用される。図14Aでは、導体3は、実質的にその長さの全体に渡ってコイル状区画10cを含むBS10を有し、図9に示すCSMと類似している。図14Bは、上述のキャンセル効果を提供するように、1つのFS9がBS10のコイル内部に延びることを示す。コイルを通過するFS9は、コイルの任意の内側部分を貫通することによって、一般的に、図14Aに比べて小さい外径のリード線をもたらすが、RFインピーダンスにも影響を及ぼす。本構成は、例えば、図9に関する多数の共巻きリード線に容易に拡張され、リード線FS9の1つの束を、共巻きコイル10cの中央に通すことによって、リード線の直径が最小化される。図14Cおよび図14Dは、主要BS10の下流に軸方向に延びる前に、FS9が、BS10の上、下、および/または中で数回軸方向に折り返すまたは折れ曲がる(いくつかの「小型」または「下位」FS9、9および中間の「小型」BS10を画定する)ことを示す。本構成における前後への折り返しによって、上述の動作の機構に従って、区間の電気的長さを変更する追加の手段が提供され、それによって、本質的に、図14Aのようなコイル/インダクタンスが形成されるが、コイル軸は、コイル10を増加させるために約90度回転される。図14Eは、FS9が、コイル状区画9cおよび直線状区画9lを含むことが可能であることを示し、図6Eに類似する。コイル状区画9cは、BS10cに近接して存在することが可能である。BSコイル10cおよびFSコイル9cは、実質的に共に巻かれ得るが、各コイルは、反対方向であるか、または相互に上にまたは周りにもしくは相互に近接し、電気的に結合し、BSの端部において潜在的に電流キャンセルをもたらし、例えば、少なくとも約100オーム、および典型的には約300オーム以上等のインピーダンスの増加を生成し得る。コイル直径、導体サイズおよび/または種類、ならびにコイルの長さは、9c区間および10c区間において同一であってもよく、またはこれらのパラメータのうちの1つ以上は、異なってもよい。導体3は、実質的にその長さ全体に沿って単一の連続導体であることが可能であり、典型的には、それぞれのCSM8の長さに少なくとも沿って同一の導体である。
図14Fは、導体3が、長さ方向に本体を数回折れ曲がる導体の連続的な密集区間を含むことが可能であることを示し、図14Cおよび14Cの実施形態に導入される軸方向/長さ方向折れ曲がりまたは折り返しに類似する。本構成は、多数のBS10がコイル巻きによって形成された後にコイル軸が90度回転されることを除いて、図14Aの構成と類似している。図14G〜図14Iは、複数の隣接する長手方向に延びる前後の長さ(直線、テーパ状、または曲線状であり得る)を備えるさらなる他の導体のCSM8構成を示し、一連の積層された逆方向区画および順方向区画10、9をそれぞれ形成する。図示しないが、1つ以上のコイル3cが、図14K(本図面は、CSM8が1つの2重折れ曲がりを含むことが可能であることも示す)(1つの逆方向区画)構成に示すように、隣接するCSM8間で延在してもよい。図14Jは、図14Kに類似の構成を示すが、コイル状の中間区画3cを含まない。当然ながら、リード線は、異なる種類および構成のCSM8の組み合わせを含むことが可能である。
図14Hは、モジュール8が、側方に(長さ方向に)延びる区画およびコイル状区画の両方を含むことが可能であることを示し、側面に延びる区画は、コイル状区画の内部および/または外部に存在し、コイル状区画は、順方向区画または逆方向区画であることが可能であり、図14Cに類似する。図14Iは、図14Gの隣接するモジュール8の側方の区画が、部分的に交互に重ねられ得ることを示す。さらなる実施形態では、導体の交互配置は全体に拡張され、軸方向および/または長さ方向の折り返しが、共巻きされ、単一のモジュールを形成する。これは、例えば、導体の平坦な折り返しをモジュール8の中心で形成してから、その折り返しを数回折り畳み、それを2つのFS9に対して配置することによって得ることができる。代替実施形態は、平坦な折り返しをコイルとしてFS9に巻くことである。
図14Lおよび図14Mは、リード線20が、電極4とIPG等の電源との間で延びる少なくとも1つのCSM8を含む少なくとも1つの導体3を有することが可能であることを示す。図14Mは、導体3の遠位端が、電極に近接する加熱をさらに低減するために電極4に接続する際にコイル化可能であることを示す。また、図14Lは、複数の導体3を使用して、冗長性および/または低電力もしくは低エネルギー伝送等のために、単一の電極4を接続することを示す。
図15Aは、生理的食塩水中に浸漬される場合の、単一のCSMの周波数に対するイピーダンスを示す。CSMは、4.3cmのコイル状戻り方向区間(CBS)および9cmの(直線)順方向区(FS)を備える。CSMは、4つの共巻き導体(試作品目的のため、直径が0.005インチの磁気ワイヤ)を有し、CBSは、約0.046インチの内径を有する。図15Bは、インピーダンスが、矢印で示す2つの点においてインピーダンス測定プローブをCSMに接続することによって測定可能であることを示す。
図16は、生理的食塩水中に浸漬される場合の、軸方向に離間する連続的な11個のCSMを含むリード線全体の、周波数に対するインピーダンスを示す。リード線は、4つの電極システムであり、FSの長さは約9cmであり、CBSの長さは約4.3cmであり、内径は約0.046インチである。多数のCSMの使用によって、より長いリード線長さに関連する累積インピーダンスおよび波長効果に従って、インピーダンス分散は変更し得る。インピーダンスデータは、DC周波数において非常に低い抵抗(〜1オーム)を示し、RF周波数において約60〜300オームのインピーダンスを示すが、約1600オームのピークが、〜20MHzにおいて明らかである。したがって、導体3は、広帯域ローパスフィルタリングを有することが可能であるとともに、特定の周波数において、より高いインピーダンスの狭帯域のフィルタリング効果を利用することができる。
例示的インピーダンスの極大値は、約20MHz〜25MHzの間で示されるが、位置および/または最大インピーダンス特徴は、CSMを再構成することによって、例えば、BS10の長さ、コイル10c(例えば、インダクタ)を画定する導体の直径、および/またはFS9cの部分、および/またはコイル状BS10cにおける導体の回転数のうちの1つ以上を変更することによって、他の所望のRF周波数に調整することが可能である。また、リード線20は、多数のFS9およびBS10によって構成され、構成、例えば、FS9および/またはBS10の異なるものの長さ/直径/回転数を調整することによって、多数の周波数(または周波数帯)において最大値を生成する。
したがって、いくつかの実施形態によると、CSM8を含む導体3は、周波数帯および/または目標周波数範囲における極大値を変動し、および呈するインピーダンスを有することが可能である。いくつかの特定の実施形態では、CSM8は、対象の目標無線周波数で、そのそれぞれの長さにおいて、少なくとも約100オームのインピーダンスを呈することが可能である。FS区間およびBS区間9、10は、それぞれ、少なくとも1つのインピーダンス極大値が、対象の少なくとも1つの周波数(または周波数帯)(例えば、1.5T用の64MHz、3T用の128MHz等)と実質的に一致するように構成可能である。極大値は、比較的広範囲であるため、目標周波数帯は、MRIスキャナの典型的なRF周波数の+/−約5MHzであることが可能である。いくつかの特定の実施形態では、目標インピーダンス極大値が、全体の最大でもあることが可能である。
図17は、11個のCSMのリード線からの加熱検査データを示し、リード線の幾何学的形状およびインピーダンス特性は、図16に示す。データは、MRIパラメータ:FSPGR系列、TE=4.2、TR=17.3、BW=125、FA=170、256=128画像マトリクス;TG=155−ピーク入力SAR〜4.2W/kgを使用して得られた。図17は、リード線の長さに沿った異なる位置において測定された局所的な温度変化のグラフであり、リード線は、64MHzで動作する1.5TMRIスキャナにおいて11個のCSM(対応するFSおよびCBS)を含む。検査方法は、図8A〜図8Cに関して説明される。
図18は、リード線の長さに沿った異なる位置において測定された局所的な温度変化を示し、リード線は、測定されたピーク入力SAR=4.2W/kgの、3TのMRIスキャナにおいて11個のCSMを含む。この場合のMRIのRF周波数は、128MHzである。リード線は、図16および図17に関して分析されたリード線に対応し、図8A〜図8Cについて説明されたものと同一の検査方法を使用した。
図16〜図18に示す11個のCSMリード線に関して、図16におけるインピーダンス最大値が、64MHzおよび128MHzの2つのMRI周波数と厳密に一致しないことに留意されたい。それにもかかわらず、図17および図18は、リード線が、より高い周波数における加熱の制限に依然として高度に効果的であることを示す。これは、共通モード機構が、対象の周波数において重要な役割を果たしていることに一致する。また、同一のリード線は、2つのMRIスキャナ周波数、例えば、1.5Tの周波数および3Tの周波数の両方における加熱の制限に効果的であることが可能であり、それによって、多数のMRIスキャナおよび/またはRF環境において、潜在的に有害なリード線加熱および/または機器損傷が抑制される。具体的には、導体3は、約10MHzから約200MHzの間の範囲のRFの広帯域において誘起された電圧および電流の除去を提供し得る。いくつかの実施形態では、極大値は、対象の2つ以上のRF周波数に対応することが可能であり、この場合、1つ以上は、0.1、0.3、0.7、1.0、1.5、2.5、3、4、4.7、7、および9.4テスラに対応するRF MRI周波数である。
図19および図20は、周波数(MHz)に対するインピーダンスのグラフである。これらのグラフでは、実施形態「B」は、図14Bに示す実施形態をいい、実施形態「C」は、図14Cに示す実施形態をいい、実施形態「D」は、図14Dに示す実施形態をいう。各実施形態は、RF周波数範囲(MHz)において多数の極大値を生成することが可能であり、実施形態Cは、約70MHz〜80MHzの間で約1000オームを生成し、約50MHz〜100MHzの間で約200オームを上回るオームを生成する。単語の「浸漬」は、導体が周囲の媒質(食塩水またはゲル)に完全に接触するように、導体(磁気ワイヤ)CSM上にポリマー層が存在しないことを意味する。
図示するように、導体3は、CSM(FS9、BS10、FS9)の長さおよびコイル状BS10cに対するFS9の配向に応じて、インピーダンスを増加させ、および/またはインピーダンスの極大値の周波数をシフトするように構成可能である。一般に、インダクタおよび/またはキャパシタンス等の分散または分布インダクタンス要素は、インピーダンスを増加させるため、またはインピーダンス極大値を同調し、望ましい電流抑制能力を提供するために、リード線に含まれ得る。
さらに、導体3および/または電流抑制モジュール8が、上述の構成および/または例えば、以下のうちの1つ以上を含むがこれらに限定されない他の特徴のうちの1つ以上を組み込んでもよいことに留意されたい。
1)BS10に比べてFS9の厚い絶縁体。電流抑制モジュール8のFS9の絶縁体が厚いと、FS9に堆積する電流が低減し、順方向区間の長さの増加が可能になる。
2)他の実施形態では、導体3および/またはリード線のFS9のシールドは、RF堆積を阻止するため、シールドを含まない場合に比べてFS9に堆積する電流を低減させることが可能である。誘導要素および/または容量要素としての離散または巻きRFチョークは、抑制能力を改善するためにシールド間に配置され得る。シールドは、連続的、不連続的であることが可能であるか、または多数の方法、いくつか例を挙げると、例えば、伝導性のためにドープされた伝導性金属で充填されるポリマーを含む絶縁導体、編組コーティング、およびその同等物によって達成され得る。
3)FS9をBS10よりも物理的に長く作製するが、より短い長さと電気的に実質的に同等であるようにFS9を形成する。
4)それぞれのリード線またはそれぞれの導体のためのRF電流誘起抑制モジュール8が異なると、異なる動作周波数において所望の電気的長さおよびRF電流抑制を提供するように、物理長および/または構成が異なるように構成可能である。例えば、多電極システムについて、そのRF電流誘起抑制モジュール8のうちのいくつかは、他とは異なるMRIスキャナ周波数においてλ/4未満の波長を提供し、将来への適合性またはこれまでのものへの適合性のために、異なる高磁場との適合を可能にするように構成可能である。
5)リード線は、1フレンチから約40フレンチの間であることが可能である。心臓リード線では、サイズは、約1フレンチから約10フレンチの間であることが可能である。リード線および導体は、平坦であってもよく、または幾何学的形状、管状、またはその他の形状を有してもよい。リード線は、典型的には可撓性であるが、実質的に硬質であるように構成可能である。
いくつかの実施形態では、長い(同軸)導体上の定在波形成は、バラン回路またはRFチョークを、CSM8間、または電極間もしくは電子機器とCSMとの間に延びるリード線3のより長いFS9または区間上の、または上述の実施形態に含まれるシールド上の種々の位置に組み込むことによって減衰され得る。名称が「Enhanced Safety Coaxial Cables」であるAtalarらによる米国特許第6,284,971号を参照されたく、その内容は、参照によって全体的に本明細書に記載されるように本明細書に組み込まれる。また、Laddらによる「Reduction of resonant RF heating in intravascular catheters using coaxial chokes」, Magn Reson Med 2000; 43(4): 615−619を参照されたい。また、名称が「Implantable MRI Compatible Stimulation Leads and Antennas and Related Systems and Methods」である2005年8月9日に出願されたPCT出願第PCT/US2005/028116号も参照されたく、その内容は、参照によって全体的に本明細書に記載されるように本明細書に組み込まれる。概して、この同時係属出願は、(DBSおよびCP)リード線システム上にRFチョークを組み込むことを記載しており、本明細書における実施形態において、CSM間または電極間もしくは電子機器およびCSM間に延びるリード線3のより長いFS9または部分に、または上述に含まれるシールド上に再び適用され得る。
リード線20に組み込まれるモジュール8を含む導体3および/またはFS9およびBS10のいくつかの物理的パラメータおよび電気的パラメータまたは特徴は、以下を含む。
1)約1cmから3mの間の長さであるが、典型的には約4cmから約10cmの導体の各電流抑制モジュール8の物理長。
2)導体毎CMSの数:典型的には約1〜100個の間であり、より典型的には約1〜25個の間である。
3)それぞれの導体の各またはいくつかのCSMの縦走空間配置は、約0.1mmから約20cmの間、典型的には、約1cmから約9cmの間であることが可能である。
4)CSMのRFインピーダンスは、低インピーダンスから高インピーダンスまでの任意の適切な値であることが可能であり、例えば、約5オームを上回るインピーダンス、典型的には>20オームであり、いくつかの実施形態では、対象のRF周波数におけるそれぞれのCSMの長さに沿って、約100オーム以上である。
5)導体および/またはリード線のRFインピーダンス全体は、任意の適切な値であることが可能であるが、いくつかの実施形態では、>約100オームであることが可能である。
6)低DC抵抗(いくつかの実施形態では、所要電力の低下および/または電池寿命の延長を可能にする)。
7)断面幅、典型的には、導体の直径:0.0001インチから約0.5インチ、典型的には、約0.001インチから約0.2インチの間、より典型的には、約0.002インチから約0.1インチの間。導体のうちの1つ以上は、絶縁および/または絶縁およびシールドされることが可能である。
8)導体は、断面的に、円形、平坦、長方形、四角形、もしくは楕円形、または他の形状であってもよい。絶縁体は、使用する場合、導体への適用時に形状を変形させないように順応性であることが可能である。
9)導体は、例えば、Au、Ag、ニチノール、Ti、Pt、Ir、またはその合金、MP35N、SST、DFT(延伸充填管、典型的には、MP35N外側層および銀コア等の伝導性(金属製)中心部を含む)を含む任意のMRおよび生体適合性材料を含むことが可能である。
10)導体は、例えば、テフロン(登録商標)、ナイロン、ポリマー、PTFE、ETFE、シリコーン、ポリウレタン、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、および/またはエポキシ等の生体適合性材料によって絶縁可能であり、これらの材料は、リード線における種々の伝導性区間間に分布する誘電材料としての役割も果たす。
図21A、図21B、図21C、および図22A、図22B、図22Cは、導体3のCSM8を形成する積層型多層8mを構成するリード線20の例である。図23は、長さ方向または長手方向において離間する複数のCSM8によって形成される少なくとも1つの導体3を含むリード線20を示す。
具体的には、図21Aは、相互に密集して積層される3つのコイル状区画を含む3層構成を示し、FS9cとしての第1の内層コイル16と、第2の中間層コイル状戻り方向区間17(10c)と、第3の外層コイル状順方向区間18(9c)とを含む。図21Bは、単一の導体の3重積層または3層構成8mを示し、一方、図21Cは、2つの導体3、3、3重積層型構成8mを示す。図21A〜図21Cに示すように、外側18および内側コイル16は、2つのFS9(9、9)を形成することが可能であり、中間コイル17は、BS10であることが可能である。複数の導体3n(この場合n>l)を含むリード線では、図9と類似するように、例えば、2つの導体3、3の積層型CSM構成8−2を示す図21Cに示すように、導体3nのうちの2つ以上は、3つの層を形成するように共に巻かれ得る。3つの(それ以上の層構成)では、第1の層16(8i)は、左から右へ(リード線の遠位端から近位端へ)巻くことが可能であり、第2の層17(8k)は、第1の層の上に巻くことが可能であって、右から左(リード線の近位端から遠位端へ)巻かれ、2つの上の最終層18(8o)は、左から右へ(リード線の遠位端から近位端へ)巻くことが可能であり、同一のピッチまたは最初の2つの層よりも小さい(例えば、より密接する)ピッチを有し得る。本実施形態(積層型3層)では、全層16、17、18は、コイル状であり、コイル巻き装置について同一の回転方向(CWまたはCCW)を維持する。第4の層または追加の層は、第3の層18(図示せず)上に積層可能である。
図21Dは、3層積層型構成16、17、18(各々は、異なるが層上で密接に当接する連続的なコイルである)における単一導体3であって、開放管腔(図示せず)を画定し得る一体可撓性内側スリーブ190の周囲に保持される。図示するように、導体3pの少なくとも1つの端部分(例えば、近位端)は、最終または最初のCSM8が、多くの回転、例えば、3〜10回転等のより広いピッチのコイル3wにつながるように構成可能である。図示するように、比較的短い外側スリーブ199が、外側層がそこに配置される前に(例えば、成形または他の適切な方法によって)、CSM8ならびにコイル3wの一部分上に配置され、導体3を適所/適切な形状に保持するのに役立てることが可能である。短い外側スリーブ199の長さは、変動可能であるが、いくつかの実施形態では、約0.5cmから約2cm間の長さであることが可能である。
また、図22Bおよび図22Cは、2層多重積層型CSM8mを示し、図22Bは、単一導体CSM8を示し、図22Cは、2つの導体3、3のCSM8−2を示す。図示するように、内層8iは、1つのFS9cおよび1つのBS10cを含み、これらは、外側CSM層8oとして形成される他のFS9cの下に存在する。
図22D〜図22Fは、2つの導体8−2、2重積層型CSM8を含むリード線20の一部分を示す。図22Dおよび図22Fは、断面図で上部層8oを示し、2つの導体3、3のパターンの下部層8iを示す。図22Fに示すように、導体3、3は、それぞれのCSM8の端部分33において、一度回転方向を変える。図22Eは、短い長さのスリーブ(PET熱収縮管等)199が、リード線の少なくとも1つの端部においてCSM33の端部分上に配置可能であること、ならびにそこに近接する導体3、3のいくつかの回転が、スリーブ190および/またはマンドレル190mに対して導体を適所に保持することを示す。加えて、少量のUV接着剤または他の適切な接着剤(または、他の一時的もしくは永久的な取り付け手段)を、位置33において導体3、3および/またはスリーブ190上に配置し、次のCSM8を巻く前に導体を適所に保持することに役立てることが可能である。1つ以上の電極/センサまたは変換器をリード線本体に取り付ける等のための他の内径スリーブ/管を、異なる位置に配置して、導体を適所に保持することに役立てることが可能である(図示せず)。
いくつかの実施形態では、リード線は、例えば、約2〜100個の間の導体3、典型的には約2〜50個の導体3、より典型的には約3〜16個の導体を有するリード線等の多導体リード線20であるがこれに限定されず、また、導体3の一部または全部は、実質的に平坦または平らな第1の層において、第1の方向(例えば、前から後、または右から左の方向)に並んで巻くことが可能である。
いくつかの実施形態では、共巻き導体は、次いで、第1の層と交互に重ねられる、および/または第1の層の上にある第2の層を形成するように巻くことが可能であり、次いで、少なくとも第3の層(またはさらに多くの層)を再び形成するように巻かれ、第3の層は、第1および/または第2の層に交互に重ねられるか、ならびに/あるいは第1の層および/または第2の層の上に形成される。導体の重複に依存して、導体3が、異なる長さ方向へ推移する際に、第2および第3の層(または、使用する場合、追加の層)は、可変直径を有し得るが、層は、相互に実質的に同心的であり得る。
CSM8内の各コイルは、異なるピッチを有することが可能であるか、または単一のCMS8におけるコイルの一部もしくは全部は、実質的に同一ピッチを有することが可能である。いくつかの実施形態では、第1の層のコイルは、より広い(より低い)ピッチを有することが可能であり、上にあるコイルのうちの1つ以上は、より密接した/より狭い(大きい)ピッチを有することが可能である。それぞれの導体の1つ以上のコイルの各層は、導体のサイズに対応する比較的薄い厚さを有することが可能であり(絶縁体を含む)、例えば、約0.0001インチから約0.2インチの間の厚さである。いくつかの実施形態では、各層は、約0.20インチ未満、例えば、約0.015から0.020インチの間のリード線の全厚さに対し、約0.001インチから約0.006の厚さ、例えば、約0.0026インチを有する(外側の収容体層の厚さに依存する)。
単一導体3の異なる密集型およびまたは積層型コイル状の部分的な部分を、同一または異なるピッチで巻いて、CSM8および/またはCSM、ならびに次の隣接するCSM8の主要部分および/または次の隣接するCSM8への橋部を形成することが可能である。
いくつかの特定の実施形態では、それぞれの導体3の異なるCSM8は、任意により、単一の連続長さの導体ではなく、一緒に取り付けられる多数の長さの別々の導体を使用して形成可能である。
連続長さ導体では、巻きは、それぞれの導体(または、使用する場合、同一の巻き設定中に共巻きされる多数の導体)の長さに沿って実質的に連続的であることが可能であり、例えば、San Dimas,CA.に本社を置くAccuwinder Engineering Co.より入手可能であるAccuwinder Model16B等の自動コイル巻き器を使用して、それぞれの導体を、実質的に連続的にまたは断続的に巻くことによって形成可能である。
多数のCSM8(図23に示す)を組み込むリード線が、試作および検査され、このリード線は、直径が0.007インチの2つの35NLT-DFT導体(例えば、ワイヤ/ファイラ)で、銀コア(19個のファイラケーブル、0.005インチ導体外径、および0.001インチ壁ETFE絶縁)を有し、該導体(例えば、ワイヤ/ファイラ)は、相互に並列して共巻きされ、3つの層においてコイル状である。第1の層(コイル状順方向区間)は、0.023インチの内径を有し、第2の層(コイル状戻り方向区間)は、第1の層の上でコイル状であり、第3の最終層(コイル状順方向区間)は、第1および第2の層の上に存在する。このCSMは、64MHzおよび4.7cmの長さで200オームを上回るインピーダンスを有する。巻きの詳細については、以下の表1に列挙される。
Figure 2010522021
4.7cmのCSM区間のインピーダンスについて図24Aに示す。図24Bは、多導体構成のインピーダンスの測定に使用可能である技術の一例を示す(CSM構成が異なると、測定は異なる場合がある)。図示するように、測定プローブは、機器の異なる導体に接続可能であり、測定される機器(例えば、4のうちの導体2)の各端部の同一の導体を接続するように注意し、この導体を測定プローブのシールドおよびコアに接続する。ネットワーク分析器は、測定プローブの端部に対し較正可能であり、インピーダンスは、食塩水中に装填したときに測定可能である。2つの導体、62cmの長さのリード線であって、リード線の長さに沿って12個の共巻き型3重CSM8mを組み込むリード線は、アクリルアミドゲル人体模型において、1.5T(64MHz)および3T(128MHz)のMRIスキャナで熱検査された。電極に隣接するゲル(刺激組織)中の温度変化(ΔT)は、4.3W/kgのピーク入力SARで2°C未満と測定され、これは、図25Aおよび図25Bに示される。
図22Aは、1つ以上の導体が順方向−戻り方向−順方向区間において巻き/共巻きされる導体3の2層コイル積層構成である。図示するように、2つのコイル16、17は、相互に隣接し、かつ交互に重ねられる同一層に存在し、他方のコイル18は、内層の上に存在する。典型的には、BS10は、第1の層上の第1のFS9のピッチにおいてコイル化され、第2のFS9は、より長く、かつBS10およびFS9の上に延在する。第1の順方向区間および戻り方向区間16(9c)および17(10c)は、これらが重複しないように巻かれ、戻り方向区間17(10c)は、順方向区間16のピッチ(間隙)に嵌入する。これは、導体の近位端をコイル用マンドレルまたはその上のスリーブに取り付けて、巻きの回転方向を切り替える(左から右CW、右から左CCW、次いで、左から右CCW、またはその逆方向)ことによって形成可能である。最終順方向区間18(9c)は、戻り方向区間と同一方向にコイル化され、第1の順方向および戻り方向区間の上にある。取り付けは、接着的におよび/または機械的に実行される。
図22Bは、2重積層8mの単一導体3構成を示し、内側コイルFS9cおよびBSコイル10cは、コイルFS9cを有する第2の層8oの内部に存在する。図22Cは、2導体8−2の2重積層CSM8mを形成するようにコイル化される2つの導体3、3を示し、内層8iは、FS9cおよびBS10cを有し、外層8oは、FS9cを有する。
図21Dに関連して上述したように、図22D〜図22Fは、任意の可撓性スリーブ190(例えば、生体適合性可撓性スリーブ)も示す。スリーブ190は、典型的には、作製中にコイル用マンドレル上に配置され、リード線20の一体化部分として残ることが可能であるが、マンドレルは、典型的には除去される。他のサイズのスリーブも使用可能である。スリーブ190の外径は、典型的には、リード線の所望の直径を提供するようなサイズであり(リード線の外径を考慮することは、積層型層の数、ならびに実質的に一定の外径を画定する外側の収容体または外層に対応する)。スリーブ190は、典型的には、連続的に閉鎖された外壁を有するが、不連続であってもよく、および/または開放の孔または開口部を有してもよい。いくつかの実施形態では、スリーブ190は、生体適合性であり、任意の適切な材料、典型的には、PTFEまたはナイロン(Vestamid(登録商標)L2140等)のポリマーを含むことが可能であり、約0.01インチから約0.1インチの間、典型的には約0.01から約0.05インチの間、より典型的には約0.024インチの外径、約0.001インチから約0.02インチの間の壁厚さ等の適切なサイズを有することが可能であるがこれらに限定されず、約0.001インチから約0.025インチ、約0.014インチ等の典型的には約0.010から約0.02インチの間の内径の貫通管腔を含むことが可能である。リード線20は、MCSMが、隣接CSMの一連の連続的コイルとして、導体の実質的に全体の長さに延在するように構成可能である。リード線20は、電極に接続可能であり、いくつかの心臓用途に関して双極であることが可能である。リード線の遠位端および/または近位端は、電極に接続する直線または単一層コイルの短い長さを含んでもよい。コイル状CSMを適所へ保持することに役立てるために、またはコイルの巻き戻し/移動を阻止するために、熱収縮性管の小部分または短い長さ(例えば、PET熱収縮性管の約10mm以下)が、任意により、異なる導体コイル区画に配置可能であり、導体を適所に保持するように、ライナー/マンドレルに対して導体を圧縮するように加熱される。
加えて、いくつかの特定の実施形態では、第3の層は、回転の大部分が密接ピッチであり、例えば約0.2インチのピッチで78回転、電極の設置/接続をより簡単にするように、最後の端部への数回転において、例えば、約0.7等のより大きなピッチで5〜15回転であるように形成可能である。
この図22AのCSM8設計を組み込むリード線20が、試作品され検査され、該リード線20は、2つの0.007インチ直径のDFT導体(絶縁体を含む)、例えば、銀コアを含むワイヤ/ファイラ、19個のファイラケーブル、0.005インチのケーブル外径、および0.001インチの壁ETFE絶縁体を備え、該導体は、相互に並列に共巻きされ、2つの層においてコイル化される。第1の層(コイル状順方向区間)は、0.023インチの内径および0.05インチのピッチを有し、第2の層(コイル状後方区間)は、第1の層の間隔/ピッチでコイル化され、また、第3の最終層(コイル状順方向区間)は、第1の層および第2の層上/上方に存在する。このCSMは、64MHzにおいて200オームを上回るインピーダンスを有し、約5cmから5.7cmの間の長さを有する。巻きの詳細は、以下の表IIに列挙される。
Figure 2010522021
次の隣接CSMを形成するためには、巻きは、CCW方向(左から右)において継続可能であり、戻り方向区間は、CW方向(右から左)においてコイル化可能であり、その後、他方の順方向区間もCW方向(左から右)で続く。すなわち、導体は、CSMにつき1度コイル回転方向を変更し、各隣接CSMは、異なるFS、BS、FS区画の回転方向を交互させる(例えば、CSMモジュール1、CW、CCW、CCW、CSMモジュール2、CCW、CW、CWモジュール3、CW、CCW、CCW...)。導体3が、上側順方向区間を出ると、導体3は、次の隣接CSM8の下側順方向区間を形成するように継続する。
この5.7cmのCSM8の電気インピーダンスについて図26に示す。リード線20の長さに沿って11個のCSM8を組み込む、長さが62cmのリード線(図23に類似する)を試作および検査した。本リード線からの熱検査結果は、4.3W/kgピーク入力SARを有する1.5T電場強度のMRIスキャナにおいて、電極に隣接して刺激された組織(ゲル)において2°C未満の温度上昇を示す(図27)。
図28Aおよび図28Bは、多層コイル状CSM構成8mを含む導体3の、その長軸の面における略断面図である。図28Aは、図22Aに示すような、2層構成の第1の層に対応する。図28Bは、図21Aに示すような、3層構成の3つの分離層に対応する。
図29Aおよび図29Bは、本発明に従う、CSM8mを形成するコイルの実質的に連続的に配置される3重積層型層において導体3を有する多導体リード線20の拡大デジタル画像である。図29Bは、積層型CSM8mを有する可撓性リード線上において実質的に一定の外径を画定する収容体外層を示す。図29Cおよび図29Dは、本発明の実施形態に従うCSM8mを形成するコイルの実質的に連続的に配置される2重積層型層において導体3を有する多導体リード線20の拡大デジタル画像である。図29Dは、積層型CSM8mを有する可撓性リード線上において実質的に一定の外径を画定する収容体外層を示す。
例示的コイル直径、コイル長さ、および導体長さは、本発明の範囲内において大幅な値の範囲を有することが可能であり、典型的には、主要設計パラメータは、上述の波長の値である。本発明の実施形態は、64MHz(1.5TMRI)および128MHz(3TMRI)におけるMRI暴露の関連において示されているが、本発明のMRIへの適用には、例えば、0.1、0.3、0.7、1.0、1.5、2.5、3、4、4.7、7、および9.4テスラ(T)システムを含むMRIスキャナ、特に、1.5Tスキャナ、3Tスキャナ(128MHz)、1Tスキャナ(42MHz)、0.5Tスキャナ(21MHz)、4T(170MHz)、および7T(300MHz)スキャナ等の市販のスキャナが提供可能な全域のRFにおけるMRIが含まれることが意図される。
また、埋め込み型リード線を伴う実施形態が、生体適合性材料および/またはコーティングの使用を含み、導体3が、アルミニウム、金、銀、白金、ロジウム、イリジウム、希土類金属、これらの合金、およびニッケルチタン合金(例えば、ニチノール、MP35N等)を含む他の伝導性金属を含み、導体が、例えば、金コーティングニチノールまたは等の金属のコーティングまたは、米国のFt.Wayneに存在するFt.Wayne Industriesより市販されるMP35Nから形成される延伸管等の銀またはPtコア等を有するニチノールまたはMP35N、他から形成されることも本発明において想定され、かつ含まれる。
埋め込み型リード線20では、設計は、可撓性、強度、耐久性、耐疲労性、非腐食性、非毒性、非吸収性、ならびに生体適合性および/または生体不活性の機械化学特性を有するように構成可能である。本発明の実施形態が、任意の多様な用途において使用可能であることがさらに想定され、これらの用途において、IPG、DBS電極、心臓ペースメーカー、心臓電極、神経刺激器、電極、EEGおよびEKGモニタ(内部および外部リード線の一方または両方を含む機器)、心臓除細動器、義肢の電源および/または制御線、人工臓器(肝臓等)の電源および/または制御線、埋め込み型生体基板または酵素送達機器(例えば、インスリン送達)または他の薬物送達機器の電源および/または制御線、ならびにその同等物への接続を含むがこれらに限定されない埋め込み型伝導性リード線(または外部またはその組み合わせ)が必要とされる。
図30Aは、本発明のいくつかの実施形態に従う、CSM8ならびにIPGおよび電極4を含む少なくとも1つのリード線(典型的には2つのリード線)を備えるDBSシステムの略図である。任意により、図30Aに示すように、リード線20eの近位部分は、補強され、および/または遠位部分よりも大きい(厚い)ことが可能である。この大きい部分20eは、単一リード線上に一体型であることが可能であるか、または嵌合可能/接続式リード線延長部として提供され得る。近位端部分20eは、約2cm〜15cmの間、典型的には、約5cm〜10cmの間の長さを有することが可能である。より大きい部分/延長部20eは、例えば、IPG等の硬い本体近くに、耐疲労性または耐トルク性の増加、または他の構造補強を提供することが可能である。近位部分またはリード線延長部20eは、1つ以上のCSM8を含むことが可能であるか、または任意のCSM8を含まなくてもよい。代替として、リード線延長部20eは、リード線20の遠位部分に対して、異なって構成されるCSM8および/またはより低密度のCSM配置(cm当たりに少ないCSM)を含み得る。図30Bおよび図30Cは、療法システム(医療機器)に関する略図であり、リード線は、心臓パルス発生器に接続される。図30Bは、右心耳(RA)および右心室(RV)にそれぞれ延びる2つのリード線をシステムが含むことが可能であることを示し、図30Cは、心臓システムが、3つのリード線(RV、RA、および左心室、LV毎に1つ)を有することが可能であることを示す。また、図30Bは、リード線20eの遠位端部分が、図30Aに関連して説明したより可撓性の遠位端部分に対して、より大きい(より厚い)および/または補強構成を有してもよいことを示す。前述のように、近位端20eは、約2cm〜15cmの間、典型的には約5cm〜10cmの間の長さを有することが可能である。
図30Dは、リード線システム20が、人体または動物体の内部または外部に存在する2つの電子機器50、50を相互接続することを概略的に示す。いくつかの実施形態では、機器は、通信機器等の非医療機器であることが可能である。他の実施形態では、機器は、医療機器であることが可能である。例えば、少なくとも1つの導体3の少なくとも1つの端部分は、心電図電極50を接続し、少なくとも別の端部は、心電図監視機器50に接続される。他の実施形態では、少なくとも1つの導体3の少なくとも1つの端部分は、脳波電極50に接続され、少なくとも別の端部は、脳波監視機器50に接続される。さらに他の実施形態では、少なくとも1つの導体3の少なくとも1つの端部分は、血圧監視変換器50に接続され、少なくとも別の端部は、血圧監視機器50に接続される。さらに他の実施形態では、少なくとも1つの導体3の少なくとも1つの端部分は、血中酸素監視50に接続され、少なくとも別の端部は、血中酸素監視機器50に接続される。
図30Eは、強磁場マグネットボア500bを含むMRスキャナ500の略図である。いくつかの実施形態では、リード線20は、いくつかの介入手順または診断手順中に、ボア500b内部で延びるように構成可能である。リード線20は、ロボットによるまたは遠隔操作される器具または他の機器等の機器を操作するケーブル、延長部、またはガイドであることが可能である。リード線20は、外部制御ユニット50を、マグネットボア500b内部の調整可能または移動可能な構成要素または器具50に接続することが可能である。リード線20は、トルクを与えることが可能であり、例えば、入力または外科用の機器もしくは器具の方向を変えるか、またはそれを操作するように回転することが可能である。リード線20は、FS9およびBS10それぞれを少なくとも1つを有する少なくとも1つのCSM8を含む少なくとも1つのケーブルまたは導体を含むことが可能である。図30Fは、器具50が、患者がマグネットボア500bに留まる間に、MR案内を使用してDBSリード線を配置および埋め込みするように、埋め込み型リード線の軌道の調整に使用可能である調整可能な軌道フレームのない頭部装着具510であることが可能であることが示される。図30Gは、手術用器具、フレームのない頭部装着具510の一例であり、ケーブルまたはリード線20は、本発明の実施形態に従う少なくとも1つのCSM8を含んで構成される。
例えば、徐脈性不整脈および頻脈性不整脈等またはICDリード線システムの心臓リード線を含む任意のリード線に実装可能である例示的設計について以下に説明する。電極を含むように示されるが、本構成は、用途に応じて、他の要素とともに使用可能であるか、または単にリード線またはケーブルとともに使用可能である。RF/MRI安全リード線20は、多数のCSM8に配置されるリード線の1つ以上の導体3を含むことが可能であり、この場合、各CSMは、約1.5cmから約6cmの間の長さを有し、各CSM8は、目標MRI周波数(例えば、128MHzおよび64MHz)において約100オームを上回るインピーダンスを有するように構成される。
図31A、図31B、図32A、および図32Bは、本発明の実施形態に従う、徐脈性不整脈および頻脈性不整脈またはICDリード線システムに特に適切であるように説明されるリード線の略図であり、そのリード線に、MRI安全および/またはRF安全を提供することが望ましい。これらのリード線および/またはその特徴は、他の用途にも適合するように修正可能である。リード線20は、例えば、受動固定または能動固定等の異なる組織固定構成を含んでもよい。受動固定では、リード線の遠位端は、心臓組織の襞に固定される。能動固定では、リード線の遠位端は、心臓組織に固定される螺旋状のネジである。
徐脈性不整脈リード線またはペースメーカーリード線(図31A、31B)は、典型的には、2つの電極4、つまり遠位ペーシングおよび検知電極31と、近位接地電極33とを有する。遠位電極31および電極33をIPG接触電極35および電極36に接続する導体3は、典型的には、リード線20の長さに沿って共巻き/コイル化される。受動固定リード線では、遠位電極31は、伝導性接触であることが可能であり、一方、能動固定リード線では、この接触は、電極36を介してコイル状導体の近位端を回転することによってトルクを与えられて回転される螺旋状ネジ37であることが可能である。
頻脈性不整脈リード線(図32Aおよび図32B)は、典型的には、3つの電極、つまり、遠位ペーシングおよび検知電極31と、2つの近位衝撃電極38および40とを有する。遠位電極を接続する導体3は、リード線の長さに沿ってコイル化され、リード線の中心にある。衝撃コイルは、非絶縁導体の共巻き型コイルであり、導体39および導体41によって近位電極/IPGに接続される。
次に、本発明の実施形態によると、頻脈性不整脈、徐脈性不整脈、ICD(埋め込み型心臓除細動器)、および/またはペーシングリード線システムの伝導性リード線は、図33〜図44および図55A〜図58Bに例示されるように、MRI中に誘起されるRF電流を抑制するため、およびこのような機器の安全性を改善するために、CSM8を含むか、またはCSMおよびシールド要素を含んで形成され得る。したがって、図33は、受動固定式徐脈性不整脈リード線設計を含むリード線20であって、2つの導体3、3を含むリード線を示し、各導体は、CSM8において巻かれ、リード線の長さに沿って構成され、一方の導体3は、他方の導体3と交互になる。各導体は、長さに沿って形成され、かつ断続的に離間されるCSM8を有する。リード線の組み立ての際、各導体のCSMは、リード線の長さに沿って交互に重ねられ/交互にされる。導体の直線区間は、典型的には、他の導体のCSMと重複する。遠位電極4および遠位接地電極31に接続する導体3および3は、相互に離間されるCSM8においてそれぞれ巻かれる。リード20の組み立ての際、2つの導体3、3のCSM8は交互になる。
図34および図35は、リード線20の長さに沿って多数のCSM8を含む2つの導体3、3含む実施形態であり、一方の導体3のCSMアセンブリは、他方の導体3と実質的に同心的である。導体3、3のCSM8は、リード線の長さに沿って同心的に構成可能であるように、内径および外径を有する。導体3の一方の導体CSMアセンブリは、他方、すなわち、導体3のCSMアセンブリに対して回転可能である。導体3および導体3のCSM8は、リード線の長さに沿って同心的に構成可能であるように、内径および外径を有する。一方の導体8のCSM3アセンブリは、他方の導体3に対して回転可能である。中心導体CSMアセンブリ3は、遠位端において螺旋状固定具37に接続される。螺旋状固定具37は、中心導体CSMアセンブリ3にトルクを与えることによって操作可能であり、次いで、これは、回転し、螺旋状固定具37をリード線20から出入りするように側方摺動し、心臓組織における固定を可能にする。
図36は、リード線の長さに沿って3重層CSM8mにおいて巻かれ、そしてリード線20の中心にある遠位電極導体3を含む受動固定式徐脈性不整脈リード線の実施形態を示す。近位コネクタは、RFトラップ49を有するRF高インピーダンスシールド層48によってIPGに接続され、シールド層は、内側導体3およびそのCSM8mをシールドすることが可能である。遠位電極に接続する導体3は、1つ以上のCSMを有するように、長さに沿って構成され得る。近位電極を接続する導体3は、シールドの長さに沿ってRFトラップ49を組み込む高インピーダンスシールド48である。RFトラップのインピーダンスは、典型的には、約300オームを上回ることが可能であり、1つ以上のトラップは、リード線の長さに沿って配置可能である。
図37は、能動固定式徐脈性不整脈リード線20における本発明の実施形態を示し、遠位電極導体3は、リード線の長さに沿って、3重層CSM8mにおいて巻かれ、そしてリード線の中心にあり、この導体3は、リード線本体に対して自由に回転することが可能である。近位電極導体3は、CSM8において構成され、遠位電極導体3の外部で実質的に同心的に存在する。
図38は、能動固定式徐脈性不整脈リード線20示し、遠位電極導体3は、リード線の長さに沿って3層CSM8mにおいて巻かれ、リード線の中心にあり、リード線本体に対して自由に回転する。近位電極導体3は、リード線の長さに沿ったRFトラップ49として構成され、内側導体3にシールド49を提供可能である。中心導体CSMアセンブリ3は、遠位端において螺旋状固定ネジ37に接続される。近位電極は、図37に関連して説明されたように、RFトラップ49を含む高インピーダンスシールド48を介して、IPGに接続される。内側導体アセンブリ3は、近位電極を回転させることによって、外側シールド49に対して回転可能である。また、これは、固定ネジ37を回転させ、側方に駆動し、よって心臓組織に定着する。
図39は、別の(受動固定式)頻脈性不整脈リード線20を示し、この場合、3つの導体3、3、3が、CSM8を形成するように共巻きされる。一方は、検知電極40に接続され、他の2つは、衝撃電極4(38)に接続される。3つの導体3、3、3が、共巻きされ、近位区間の長さに沿った多数のCSM8を形成し、中間区間(2つの刺激電極38および40の間)においては、2つの導体3および3がいくつかのCSM8を形成するように共巻きされ、遠位電極導体3は、遠位部分のみにおいてCSM8を形成するように配置される。
図40は、(受動固定式)頻脈性不整脈リード線を示し、この場合、3つの導体3、3、3は、リード線20の長さに沿ってCSM8を有するように構成され、3つの導体3、3、3は、リード線の長さに沿ってCSM8の位置を交互にする。CSM8は、各導体3の長さに沿って非連続的または断続的に配置される。遠位区間では、検知電極導体および遠位衝撃電極導体3、3それぞれは、交互であり、近位区間では、全3つの導体3、3、3上のCSM8は、交互である。本設計は、ICDの衝撃除細動動作中の、遠位電極導体3と刺激また衝撃導体3、3とのカップリングを低減させ得る。
図41は、(受動固定式)頻脈性不整脈リード線20を示し、この場合、3つの導体3、3、3は、リード線20の長さに沿ってCSM8を有するように構成され、遠位電極導体3は、リード線の中心に存在し、衝撃電極導体3、3に同心的である。本設計は、ICDの衝撃動作中の、遠位電極導体と衝撃導体とのカップリングを低減させ得る。
図42は、(受動固定式)頻脈性不整脈リード線20を示し、この場合、遠位電極導体3は、リード線20の長さに沿ってCSM8を有するように構成され、衝撃電極導体は、リード線の長さに沿って直線的である。
図43は、(能動固定式)頻脈性不整脈リード線20を示し、この場合、遠位電極導体3は、リード線20の長さに沿ってCSM8を有するように構成され、刺激/衝撃電極導体3、3は、リード線20の長さに沿って実質的に直線的である。
図44は、能動固定式頻脈性不整脈リード線20を示し、この場合、遠位電極導体3は、リード線20の長さに沿ってCSM8を有するように構成され、刺激電極導体3、3は、リード線の長さに沿ってCSM8を有するように構成される。
いくつかの実施形態では、心臓リード線は、ICDリード線において使用される衝撃電極を含むように構成可能であり、また、従来的に長さが4cm〜5cmであり、かつ巻き導体を備える従来の衝撃電極は、MRI適合性のために修正が必要となり得る。本導体は、MRI周波数においてλ/4よりも長く、また、コイルに隣接する組織における温度上昇を増し得る。衝撃コイルの長さは、電気的に低減可能であり、これは、コイルの代わりに、可撓性ステント状設計を使用することによって、例えば、衝撃電極の電気的長さを低減するようにある区画が、他の区画と相互接続される正弦波螺旋を使用して、達成され得る。
特定の実施形態では、すべてまたはいくつかの交互するCSM8が、磁場を交互にすることによって、リード線において誘起される電流を抑制し、潜在的神経刺激を抑制するように、対向する方向に巻かれ得る。
導体構成は、埋め込み型または非埋め込み型に関わらず、また、慢性使用または急性使用に関わらず、介入手順中に使用される任意のリード線のため、および/または任意の医療機器のために使用可能である。
図55Aおよび図55Bは、受動固定式ペースメーカーリード線に適切なリード線20の遠位端部分を示す。図示するように、CSM8は、3つの層8i、8k、および8oにおいてコイルを含む2導体CSM8を有する3重積層型CSM8mである。FS9cは、内層および外層8i、8oであり、BS10は、層8kにおいて2つのFS9cの間に存在する。リード線20は、1つ以上の電極31および固定突起部34を含むことが可能である。図示するように、適切な生体適合性材料の外層21が、実質的に一定の外径を画定するようにCSM8の上に形成可能である。
図56Aおよび図56Bは、受動固定式ICDリード線に特に適切であり得るリード線20の遠位部分を示す。図示するように、リード線20は、2つの導体8−2および3つの導体8−3のCSM8の両方(両方が3重積層構成)を含む。3つの導体CSM8−3は、先端電極31tにつながる2つの導体CSM8−2の上流に存在する。
図57Aおよび図57Bは、能動固定式ペースメーカーリード線に特に適切であり得る別のリード線20を示す。図示するように、リード線の遠位先端20tは、拡張バネ135につながるネジ電極31sを備えることが可能であり、拡張バネ135は、1つ以上のCSM8(図示するように、内側導体3iは、3重積層型CSM構成)を有する単一の内側導体3と連通する。リード線20は、内側導体3i上に内側スリーブ80を含み、内側スリーブ上に外側スリーブ85を含む。1つ以上のCSMは、内側スリーブ85上に存在することが可能である。図示するように、単一の外側導体3oは、電極31につながる1つ以上の外側3重積層型CSM構成8−loにおいて構成可能である。内側導体3iは、1つ以上の内側CSM構成8−liを含むように構成され、外側スリーブ85に対して回転および/または並進移動可能であり、リード線が画定する管腔からネジ電極31sを延出させる。特定の実施形態では、内側スリーブ80は、内側導体3iに対して加圧されるPET収縮性スリーブであることが可能である。外側スリーブ85は、FEPスリーブまたは外側スリーブ85に接合されるか、もしくは保持される他の適切な生体適合性材料であることが可能である。リード線20は、外側導体/CSM8の上に外層21を含むことが可能である。ナット131は、スリーブ85の遠位端に取り付け可能である。単一導体の外側および内側CSM構成として示され、3重積層CSMとして示されるが、内側および外側の両方の導体構成は、複数の導体であることが可能であり、また、CSMは、他の図面に関して本明細書に説明される他のCSM構成で形成可能である。
図58Aおよび図58Bは、能動固定式ICDリード線に特に適切であり得る別のリード線20を示す。本実施形態は、図57Aおよび図57Bに関して説明されるものと類似しているが、リード線は、3重積層構成8mとして形成される2つの外側導体CSM8−2であって、3重積層構成8mとしても形成される単一導体CSM8−loにつながるものを含む。2導体CSM8−2oは、第1の電極31まで延び、単一CSM8−loは、次の上流電極31まで延びる。前述のように、異なる数の導体および異なる配置またはCSM構成も、ICDリード線の形成に使用可能である。
図45〜図53は、本発明に従う、機器を作製する方法および関連する作製システムまたは装置について説明する。したがって、図45A〜図45Eは、積層型3重層CSM8m(例えば、図21A参照)を形成するようにコイル用マンドレル上に共巻きされる2つの導体を示す。典型的ではあるが任意により、管またはスリーブで被覆される銅製ワイヤまたは他の適切な材料の細長い基板は、マンドレルを形成することが可能である。図46A〜図46Fは、作製中の2層積層型CSM8m導体設計を示す(例えば、図22A参照)。コイル巻き器および/または導体3は、順方向および逆方向に導体をコイル化するようにマンドレル上を前後に移動するように示される(例えば、上記表Iおよび表II参照)。
図47A〜図47Cは、重ね成形された可撓性層がその上に形成される前の、コイル状導体リード線サブアセンブリを示す。図48A〜図48Dは、サブアセンブリが、金型に配置可能であり、材料がその中に向けられることを示す(図48Bにおいて、金型が閉鎖される際に注入されるように示される)。図48Cおよび図48Dは、金型の蓋が除去された後のリード線を示す。図49は、結果としてもたらされた可撓性の重ね成形されたリード線20を示す。
図50〜図52は、可撓性リード線20の形成に使用される例示的金型100を示す。金型100は、コイル状導体30を含むリード線サブアセンブリ20sを収容するようなサイズを有し、かつ収容するように構成される。金型は、サブアセンブリ20sを収容するようなサイズを有し、かつ収容するように構成される浅い型穴103をともに形成する上部および底部101、102を有する。スペーサ120は、任意により、サブアセンブリ20s上に配置可能であり、サブアセンブリを穴103にしっかりと配置して、ポリマースキンまたはリード線20の収容体を形成する流動性ポリマー等の所望の成形可能材料の導入中に、リード線サブアセンブリが移動することを阻止する。比較的長い可撓性導体(ワイヤ)の移動は、外層および/または表層の可変または不均一厚さを引き起こし得る。スペーサ120は、サブアセンブリ20sの周囲に配置可能である螺旋状ラップであり得る。螺旋状ラップ120は、成形された外層が、表層および/または外層の厚さに影響を及ぼすことなく、アセンブリ上に形成することが可能であるように構成可能である。螺旋状ラップ120は、シリコーンテープを使用して、ならびに/あるいは半固体可撓性シリコーン、ポリウレタン、エポキシ、もしくは他のポリマー、コポリマー、もしくはその誘導体および/または同一もしくは他の適切な材料の組み合わせの適用によって形成可能である。また、例えば、ペレットもしくは球等の、別個のポリマーの幾何学的形状部材、および/または保持タブ、ロッド、もしくは円錐体等の他のスペーサ120構成を使用してもよい。型穴103に配置する前にサブアセンブリを包むことによって、リード線サブアセンブリ20sは、流動性(例えば、ゼラチン様または液状)ポリマーの導入中であっても中心に留まることが可能になる。適切な重ね成形層材料には、ポリマー(ホモポリマー、コポリマー、またはその誘導体)、シリコーン、ポリウレタン、ナイロン、テフロン(登録商標)、ETFE、FEP、およびその同等物が含まれるがこれらに限定されない。
金型100は、成形中に開放されたままであり得る1つ以上の開放出口ポート105(図51)を含むことが可能である。サブアセンブリのコイル化に使用されるマンドレル300(図51および図45a)は、ポート105(図51)を介して金型の端部から引張ることによって、サブアセンブリが成形された後に除去可能である。他の実施形態では、マンドレル300は、巻き中に、可撓性薄型スリーブまたは管の内部に保持可能である。スリーブは、後続リード線の一体化部分を形成することが可能である。マンドレルは、成形中に適所に留まり得るか、またはサブアセンブリ(スリーブ上に保持される)を型穴103(図52)に挿入する前にスリーブから引張られ得る。マンドレルは、PTFE管(1/10インチの内径)に挿入可能であるか、および/または被覆された銅製もしくはSSTワイヤまたは他の適切な支持具によって形成可能である。
作製過程を支援して実行可能である例示的動作について説明する図53を参照すると、CSMの積層型コイルの形成に使用される巻き動作は、第1のコイルを順長さ方向(または長手方向)(例えば、左から右)に形成するように、マンドレル上に導体を巻くことによって実行可能である(ブロック200)。マンドレルは、巻き動作中に、張力保持されるワイヤであることが可能である。第1のコイルの巻き後、導体は、第1のコイルの巻き方向とは逆長さ方向(例えば、右から左)に第2の密集コイルを形成するように、マンドレルの上で巻くことが可能である(ブロック210)。第2のコイルは、第1のコイルの上に全体的にまたは部分的に形成可能であるか、または第1のコイルのピッチによって形成される間隙において、第1のコイルと同一層に、第1のコイルの全体的または部分的に隣接して形成可能である。次いで、導体は、順長さ方向(例えば、左から右、第1のコイルと同一の長手方向)に第3のコイルにおいてコイル化可能である(ブロック220)。これは、所望の数のCSMについて繰り返し可能である。次に、重ね成形される外層は、コイルを含む導体に成形可能である(ブロック230)。任意により、マンドレルは、成形ステップ前、成形ステップ中、または成形ステップ後に、積層型コイルの中心から除去可能である(ブロック240)。いくつかの実施形態では、マンドレルは、リード線サブアセンブリを含む金型に配置され、ポリマーの被覆材料が金型に配置されて、必要に応じて金型材料が加熱または硬化された約10分〜30分以上(例えば、1時間〜3時間)後に除去される(リード線本体から引張られる)。
外側表面層は、積層型コイル上に形成される実質的に一定の直径を有することが可能である。また、いくつかの実施形態は、2層または3層積層型構成について説明しているが、例えば、4、5、6、7、8、またはそれ以上の追加の数の積層型層を、導体の前後の巻きを継続することによって使用してもよい。
重ね成形過程について上述したが、他の実施形態では、他の種類の製造過程を使用して、適切な生体適合性の実質的に一定の外径(リード線の少なくとも一部分について)を形成するように、生体適合性外側コーティングを形成することが可能である。いくつかの実施形態では、外径は、一定ではないが、リード線の長さに沿って少なくとも1回以上変動する。代替外層形成過程の例には、押出成形、射出成形、および加熱ドローダウンが挙げられる。例えば、導体より小さい内径を有するシリコーン管等の押出管では、巻きは、拡張され得る(例えば、ヘキサン等を使用して)。拡張されると、巻き導体本体は、管の内部に配置され得る。ヘキサンまたは他の拡張剤は蒸発するため、管は、コイルの巻き構成に対して元々のサイズに収縮する。次いで、電極(使用する場合)が取り付けられ、典型的には、液体射出成形を使用して、必要に応じてその上にオーバー層が形成され得る。別の代替は、標準的な射出成形設備において、シリコーンまたは熱可塑性ポリウレタン(例えば、PellethaneTM)等の熱可塑性ポリマーを含み得る標準的な射出成形を使用することである。PellethaneTMは、Dow Chemicals,Inc.から市販されている。
使用され得るさらに別の過程は、加熱ドローダウンである。本過程は、熱可撓性の押出管(PellethaneTM等)を横切って引かれる加熱ダイを用いて、管材料を再流動させる。材料が再流動するため、材料は、導体巻き本体にドローダウンされる。押出管は、導体巻き本体の外径よりも若干大きい内径を有することが可能であり、導体巻き本体は、管の内部に配置される。次いで、アセンブリは、Interface Associates of Laguna Niguel,CA.によって製造される機械等のドローダウン機に装着可能である。ダイの内径(リード線の所望の最終外径)は、管の外径よりも小さい。ダイは、熱可塑性材料を流動させる温度に加熱される。ダイは、導体巻き本体の長さを横切って引かれ、材料は、本体の長さにおいて平滑かつ実質的に一定の外径をもたらす。
いくつかの実施形態では、リード線の一部は、他の部分よりも厚くてもよい。例えば、リード線の近位部分は、耐久性または耐疲労性の増加を提供させるように補強されてもよく、一方、少なくとも遠位部分は、直径またはサイズがより小さい低プロファイルであることが可能である。他の実施形態では、リード線延長部20e(図30B)は、一方のリード線と、別のリード線あるいは埋め込み型もしくは外部構成要素(例えば、IPG)との間で延在可能である。
導体は、(薄型)マンドレルの上に直接巻くことが可能であるか、またはスリーブを介してマンドレルの上に巻くことが可能である(ブロック205)。すなわち、マンドレル(または下部のスリーブ)に対して強く圧縮された力を有するように導体を巻くのではなく、コイルは、実質的に一定の力であるが、最小の圧縮でマンドレルに(直接的にまたは間接的に)接触するように形成され得る。
巻き動作は、コイルのうちの2つを実質的に一つの層に形成し、他のコイルを別の層に形成して、2層積層型コイル構成を形成するように実行可能である(ブロック215)。第1のコイルは、時計回り方向に、第2のコイルは、反時計回り方向に、第3のコイルは、反時計回り方向に巻くことが可能である(または、巻きは、逆方向になることが可能であり、第1のコイルがCCW方向、第2のコイルおよび第3のコイルがCW方向になる)(ブロック216)。上側層または上部層における第3のコイルの巻きは、次の隣接コイルの第1の(下側)順方向層を形成するために、引き続き順方向であることが可能である。反対の巻き方向に巻きが移行する際に導体を適所に留まらせ易くするためには、逆方向回転への折り返しが第2のコイルについて開始される間、第1のコイルの端部分は、適所に保持され得る。いくつかの実施形態では、巻きは、約0.023インチの開始巻き外径(マンドレルサイズ)を有する約0.007インチ外径の導体を使用して実行可能である。導体は、約0.05インチのピッチで、右(時計回り)に、約30〜60回転、典型的には約32〜45回転で巻くことが可能であり、その後、左(巻きは反時計周りに変わる)に、約30〜60回転、典型的には約32〜45回転で巻くことが可能であり、導体は、マンドレル上の第1のコイルの間隔における間隙に入り、その後、約0.02インチのピッチで、右(反時計回り)に60回転を上回って、典型的には、右に約78〜110回転で巻かれる。いくつかの特定の実施形態では、約57.5cmの長さのリード線は、約10個のCSM8を有することが可能である。
したがって、巻き過程中に2重積層設計を形成するためには、導体供給ヘッドの方向は、方向を変更し、コイル巻き方向も方向を変更する。最初の2つの層の各々のピッチが、典型的には、導体厚さの約2倍を上回り、コイル巻き方向が、逆方向になるため、最初の2つの層は、実質的に並んで存在する。他のピッチおよび回転数を使用して、2重積層構成を形成することが可能である。巻き動作は、リード線の長さ(例えば、MCSM)に沿って、複数回繰り返して、多数のCSM8を形成することが可能である。
巻き動作は、3つ以上の異なる積層型層(例えば、3層構成)でコイルを積層するように実行可能である(ブロック212)。第1のコイルおよび第2のコイルは、実質的に同一のピッチを有することが可能であり、第3のコイルは、より小さい(密接した)ピッチを有することが可能である(ブロック213)。第1、第2、および第3のコイルの全ては、同一の回転方向で巻くことが可能である(時計回りまたは反時計回り方向のいずれか1つ)(ブロック214)。供給ヘッドは、順に方向を3度変更し、3つのコイルを形成する(前述のように、順方向から戻り方向/逆方向、再び順方向)が、回転巻き方向は依然として同じままである。いくつかの実施形態では、巻きまたは折れ曲がりは、約0.023インチの開始巻き外径(マンドレルサイズ)を有する約0.007インチ外径の導体(例えば、ワイヤ)を使用して実行可能である。巻きは、第1の層について、約0.05インチのピッチにおいて、第1の方向、例えば、右(時計回り)へ約20〜60回転、典型的には右へ約32から約38回転で導体を巻き、次いで、第2の層について、約0.05インチのピッチにおいて、反対方向、例えば、左へ約20〜60回転、典型的には左へ約32から約38回転で巻き、次いで、再び第1の方向、例えば右へ、約0.02インチのピッチにおいて、右へ約30から110回転の間、典型的には約78〜94回転で、第3の層を巻くことによって実行可能である。第3の層では、典型的には、第1および第2の層に対して、回転の数が多い。
導体の最終CSMは、第1、第2のコイルの両方、および第3の層コイルの大部分よりも大きいピッチで終端するように作製可能である(例えば、いくつかの実施形態では、約0.20インチである残りの層の回転に対して約0.070インチ)。結果としてもたらされるいくつかの多導体構成は、約0.025インチから約0.1インチ、典型的には、約0.056インチから約0.080インチの間の多層積層型横断面サイズを有することが可能である。他のピッチおよび回転数を使用して、積層型コイルの3重層またはそれを上回る層を形成することが可能である。巻き動作は、リード線の長さに沿って複数のCSM8を形成するように、連続的にまたは実質的に連続的に複数回繰り返し可能である。約72cmの長さを有するリード線20について、CSM8は、約4cmの長さを有することが可能であり、リード線は、約17個のCSM8を有することが可能である。
導体MCSMを形成する任意の1つの方法に束縛されることなく、前述のAccuwinderモデル16を使用して、2導体3層リード線の巻き動作の実行に使用可能である動作に関する例示的な組について、以下に提供する。
1.1 コイル巻き器設定
1.1.1 コイル巻き器およびコンピュータの電源を入れる。
1.1.2 空気圧縮器の電源を入れ、空気圧を最小の60PSIに設定する。
1.1.3 コイル巻き器の空気圧を約20PSIに設定し、ペダル/作動部を数回サイクルさせ、必要に応じて再調整する。
1.1.4 2つの銅製ワイヤスプールを、コイル巻き器のキャリッジに装着する。
1.1.5 ワイヤが、スプールの後部側から出て、巻き中にスプールが時計回りに回転するようにスプールを配向する。
1.1.6 阻害物が無いことを確認するために、左から右にキャリッジを手動で摺動し、残りの設定のためにキャリッジを一番左に配置する(注記:コイル巻き器における配向に関する本明細書における全ての言及は、コイル巻き器に対向する側から、すなわち、操作者の視点からである。本過程を介してもたらされたコイルアセンブリは、コイルの左端が、遠位端になり、右端が近位端になる)。
1.1.7 コイル用マンドレルの装着
1.1.7.1 コイル用マンドレル上に内側ライナーを摺動させる。
1.1.7.2 端部が、コイル用マンドレルにそろうように、内側ライナーの余分な長さを切り揃える。
1.1.7.3 コイル用マンドレル/内側ライナーを、コイル巻き器の両端で固定し、左側から開始する(注記:コイル用マンドレル/内側ライナーは、両方のチャックの内部止め具に当たるべきである。チャックは、コイル用マンドレル/内側ライナーが中心あり、隙間なく把持されるように慎重に締結するべきである)。
1.1.7.4 左側チャックを固定した後、右側チャックにおける張力機構に進めるようにペダルを押下および保持する。コイル用マンドレル/内側ライナーを右側チャックに固定する。ペダルを解放する。適切な張力を確認するために、空気シリンダの一部分が可視的であるかを確認する。
1.1.8 コイル巻き設定
1.1.8.1 トグルスイッチが「CW」(時計回り)に設定されていることを確認する。
1.1.8.2 コイルワイヤ案内が、コイル巻き器に取り付けられ、コイルワイヤ案内管の中心が、中心に存在するか、またはコイル用マンドレル/内側ライナーのレベルの若干下に存在するように調整される。
1.1.8.3 コイルワイヤ案内管が、コイル用マンドレル/内側ライナーに垂直であることを確認する。
1.1.8.4 コイルワイヤ案内管と、コイル用マンドレル/内側ライナーとの間の空間が0.090インチであることを、ピンゲージを使用して確認する。
1.1.8.5 ネジ頭部と、フェルト状の張力クランプの上部との間の距離が、約1インチに相当するように、上側および下側のフェルト状の張力クランプを調整する。
1.1.8.6 張力案内ローラを30に設定する。
1.1.9 コイル巻き器制御設定
1.1.9.1 コイル巻き器の制御器のデスクトップから、フォルダ「2導体リード線」を選択し、アプリケーションファイル「巻き器9」を選択する。
1.1.9.2 「w」を押して、「既存のコイルの巻き」をメニュープロンプトから選択する。
1.1.9.3 ファイル名を入力する。次のプロンプト時に、「n」を選択して、データを表示しないようにする。
1.1.9.4 安全フェンスを一番右の位置に配置する。
1.1.10 以下のステップに従って、コイル巻き器の正確なRPMを確認する。
1.1.10.1 プロンプト時に「w」を押す。
1.1.10.2 キーボード上の「enter」を同時に押して、ストップウォッチを開始する。
1.1.10.3 コイル巻き器が60秒間実行することを可能にしてから、安全クラッチを係合解除してコイル巻き器を停止する。
1.1.10.4 「回転数」が60±5RPMに相当することをモニタ上で確認する。
1.1.10.5 「回転数」が60±5RPMに相当しない場合、速度制御ダイヤルを調整し、所望の速度に到達するまで上記ステップを繰り返す。
1.1.11 電源を消してから電源を入れることによってコイル巻き器をリセットする。コイル巻き器の制御器上の「winder9」ウィンドウを閉じる。
1.1.12 「仮想実行」を実行して、以下のステップに従ってコイル巻き器を準備作動させる。
1.1.12.1 コイル巻き器の制御器設定を上述のように設定する。
1.1.12.2 プロンプト時に「w」を押してから、「enter」を押す。
1.1.12.3 巻き器が、巻き過程全体を実行することが可能になる。
1.1.12.4 キャリッジを係合解除し、一番左の位置に摺動する。
左上部の2つの案内管を介して(左のスプールワイヤは、左の管を介し、右のスプールワイヤは、右の管を介する);上側フェルト状張力クランプを介して;案内/張力ローラを介して;下側フェルト状張力クランプを介して;コイル巻き器案内を介して、かつマンドレルの下に、銅製ワイヤを供給する。
1.1.13 銅製ワイヤを徐々に引張り、ワイヤ上に張力が若干存在することを確認する。
1.1.14 銅製ワイヤがコイルマンドレル/内側ライナー管の下に進む状態で、ワイヤホルダを左側チャックに取り付ける。固定する。
1.1.15 コイル巻き器の制御器設定を上述のように設定する。
1.1.16 プロンプト時に、「w」を押して、「enter」を押して、コイル巻き過程を開始する。
1.1.17 コイル巻き過程の異常を観察する。
1.1.18 銅製MCSMコイルが完成すると、コイル巻き器から銅製MCSMを取り除き、銅製MCSMコイルを点検する。
1.1.18.1 コイル用マンドレルは、最小摩擦によって移動するべきである。
1.1.18.2 コイルは、内側ライナー/管に対して移動すべきでない。
1.1.18.3 コイルマンドレルが観察可能な2つのワイヤ直径よりも広い間隙は存在しない。
1.1.18.4 2つのワイヤ厚さを上回る重複は存在しない。
1.1.18.5 最遠位CSMの遠位区間は、典型的な3つの層構造を呈する。
1.1.19 銅製ワイヤスプールを、ほぼ同一の直径/ワイヤ量であるDFTケーブルスプールに取り替える。
1.1.20 左上部の2つの案内管を介して(左のスプールワイヤは、左の管を介し、右のスプールワイヤは、右の管を介する);上側フェルト状張力クランプを介して;案内/張力ローラを介して;下側フェルト状張力クランプを介して;コイル巻き器案内を介して、DFTケーブルを供給する。
1.1.21 DFTケーブルを徐々に引張り、ケーブル上に張力が若干存在することを確認する。
1.2 MCSMアセンブリ
1.2.1 依然として適所にない場合、キャリッジおよび安全フェンスを一番左の位置に移動する。
1.2.2 上述のステップに従って、コイル用マンドレルを装着する。
1.2.3 上述の設定に従って、コイル巻き器の制御器設定を設定する。
1.2.4 プロンプト時に「w」を押し、「enter」を押してコイル巻き過程を開始する。
1.2.5 コイル巻き過程を観察し、製造ルータの後方における任意の異常を記録する。
1.2.6 接着剤(典型的にはUVグルー)を単一層コイルの近位端に塗布し(例えば、酸性ブラシを使用する)、必要に応じて、UVキュアを20秒間塗布し、コイル/ケーブルが内側ライナー管上に固定されていることを確認する。必要に応じて繰り返す。
1.2.7 コイル巻き器ガイドの後方でケーブルを切り揃え、コイルアセンブリを巻き器から取り外し、0.070インチ内径のPET HSTx5mm〜7mmを上回る1cmの単一層コイルを近位端で摺動させ、残りを隣接するCSM上で摺動させる。
1.2.8 ホットエアガンを空気に関して2.5に、熱に関して5に設定し、使用前に2〜3分間実行する。
1.2.9 エアガンのノズルをPET HSTから5cm〜10cm離して保持し、PET HST管を収縮させてケーブルおよびコイルを内側管/インナーに固定する。PET HSTが熱収縮過程中に損傷を受ける場合、PET HSTを取り外し、以下の同一の過程に従ってPET HSTの新しい区間を適用する。
1.2.10 チャックの内部にあった内側管/インナーの遠位端を切り揃える。
1.2.11内側管上のコイル状区間の端部に印を付ける。
1.2.12 コイルを連続化する。コイルアセンブリを輸送管に配置し、月−日−年−リード線番号(例えば、081307−1コード)を使用して番号をコイルに割り当てる。輸送管をリード線/コイル番号でラベル付けする。
1.2.13
1.3 MCSMコイルアセンブリ点検:
1.3.1 MCSMの長さを測定および記録する。長さは、67.5±1.5cmに同等であるべきである。
1.3.2 内部管/ライナーにおけるコイル用マンドレルの移動を点検する。コイルマンドレルは、最小摩擦によって移動すべきである。
1.3.3 コイルは、内側ライナー/管に対して動作すべきでない。
1.3.4 Micro Vuでコイル不均一性を点検する。
1.3.4.1 コイルマンドレルまたは下部スリーブが観察可能な2つのワイヤ直径よりも広い間隙は存在しない。
1.3.4.2 2つのワイヤ厚さを上回る重複は存在しない。
1.3.4.3 最遠位CSMの遠位区間は、典型的な3層構造を呈する。
1.4 電極アセンブリ
電極は、以下の順番でMCSMに取り付け可能である。
−近位−遠位(IPG)電極
−遠位−近位(IPG)電極
−遠位−近位/接地電極
−遠位−遠位/検知電極
注記:電極ラベリングは、以下の通りであり、第1の用語は、MCSMの端部を識別し、第2の用語は、各端部における2つの電極間の関係をいう。注記:電極アセンブリ過程は、顕微鏡を使用して実行可能である。
1.4.1 近位電極接続:
1.4.1.1 MCSMアセンブリの近位(PET熱収縮性)端部において、内側管/インナーからPET熱収縮が開始する点まで、両方の導体を非コイル化する。
1.4.1.2 内側管/インナーに損傷を及ぼさないように慎重に、必要に応じて顕微鏡を用いて余分な接着剤を取り除く。
1.4.1.3 単一導体の全長からETFE絶縁体を取り除く。導体を直線的に引張り、フラックスおよびスズをはんだで導体に塗布する。IPAおよびKimwipeを使用して余分なフラックスを拭き取る。
1.4.1.4 両方のケーブルが電極の内部にある状態で、電極の遠位端を、PET熱収縮の開始まで摺動する。最小はんだおよびフラックスを使用して、ケーブルおよび電極の近位接合点においてケーブル本体を加熱することによって、スズめっきしたケーブルに電極をはんだ付けする。
1.4.1.5 良好なはんだ接合を確認するために電極を徐々に引張る。電極の外部に延び得る余分な非絶縁ケーブル長さを切り揃える。
1.4.1.6 第2のケーブルからETFE絶縁体を除去し、前にはんだ付けされた電極の近位端から6mm離れて開始する。ケーブルを直線的に引張り、フラックスおよびスズをはんだで導体に塗布する。IPAおよびKimwipeを使用して余分なフラックスを拭き取る。
1.4.1.7 熱収縮の遠位端が、前にはんだ付けされた電極の近位端にそろうように、内側管/ライナーおよびケーブルの上で、0.042インチPET HSTの長さが5mmの部分を摺動させる。
1.4.1.8 上述のように管を熱収縮させる。
1.4.1.9 電極を摺動させて、電極間に6mmの間隙が存在するように離間させる。最小はんだおよびフラックスを使用して、ケーブルおよび電極の近位接合点においてケーブル本体を加熱することによって、スズめっきしたケーブルに電極をはんだ付けする。
1.4.1.10 良好なはんだ接合を確認するために電極を徐々に引張する。電極の外部に延び得る余分な非絶縁ケーブル長さを切り揃える。
1.4.2 遠位電極接続
1.4.2.1 マルチメータを使用して、近位−遠位電極に対応するケーブルを識別する。
1.4.2.2 ブレードを使用して、ETFE絶縁体を取り除き、第1のCSMの遠位端から5mm離れて開始する。ケーブルを直線的に引張し、フラックスおよびスズをはんだで導体に塗布する。IPAおよびKimwipeを使用して余分なフラックスを拭き取る。
1.4.2.3 ケーブルが電極内部にある状態で、スズめっきしたケーブル端部上の絶縁体が終了する点まで、遠位−近位電極を摺動させる。最小はんだおよびフラックスを使用して、ケーブルおよび電極の遠位接合点においてケーブル本体を加熱することによって、スズめっきしたケーブルに電極をはんだ付けする。
1.4.2.4 良好なはんだ接合を確認するために電極を徐々に引張する。電極の外部に延び得る余分な非絶縁ケーブル長さを切り揃える。
1.4.2.5 ブレードを使用して、ETFE絶縁体を取り除き、前にはんだ付けされた電極の遠位端から9mm離れて開始する。ケーブルを直線的に引張し、フラックスおよびスズをはんだで導体に塗布する。IPAおよびKimwipeを使用して余分なフラックスを拭き取る。
1.4.2.6 熱収縮の近位端が、前にはんだ付けされた電極の遠位端にそろうように、内側管/ライナーおよびケーブルの上で、0.042インチPET HSTの長さが8mmの部分を摺動させる。
1.4.2.7 上述のように管を熱収縮させる。
1.4.2.8 電極を摺動させて、電極間に9mmの間隙が存在するように離間させる。最小はんだおよびフラックスを使用して、ケーブルおよび電極の近位接合点においてケーブル本体を加熱することによって、スズめっきしたケーブルに電極をはんだ付けする。
当業者は、他の動作および/または異なるパラメータを使用してもよく、また、本発明の範囲が、本例に限定されないことを理解する。また、本例は、3層MCSM構成に形成される2導体リード線に関するため、導体の追加のコイルを使用してもよく、この場合、2つを上回る導体が、リード線に形成される。
図面および明細書において、本発明の実施形態が開示され、特定の用語が用いられるが、その用語は、限定する目的ではなく、一般的な意味および記述的な意味のみで使用され、本発明の範囲は、以下の請求項において記載される。したがって、前述は、本発明の例証であり、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。本発明のいくつかの例示的実施形態について説明されたが、当業者は、本発明の新規の教示および利点から実質的に逸脱することなく、例示的実施形態において多くの修正が可能であることを容易に理解するであろう。したがって、全てのこのような修正は、請求項において規定される本発明の範囲内に含まれるように意図される。請求項において、手段と機能の節は、使用する場合、列挙される機能および構造的同等物だけでなく同等の構造も実行するものとして、本明細書に記載される構造を含むように意図される。ゆえに、前述が、本発明の例証であり、開示される特定の実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではないことと、開示された実施形態ならびに他の実施形態に対する修正が、添付の請求項の範囲内に含まれるように意図されることを理解されたい。本発明は、以下の請求項によって規定され、請求項の同等物は、本発明に含まれる。

Claims (116)

  1. 対向する近位および遠位部分を伴う少なくとも1つの導体を備える細長い医療用電気リード線であって、
    該少なくとも1つの導体は、第1の物理長に対し第1の長さ方向に延びる第1の区間を有し、次いで、第2の物理長に対し実質的に反対の長さ方向に延びる少なくとも1つの逆方向区間を画定するように折れ曲がり、次いで、再び、第3の物理長に対し該第1の長さ方向に延びる第3の区間を画定するように折れ曲がる、
    細長い医療用電気リード線
    を備える、RF/MRI適合医療用デバイス。
  2. 前記第1、第2、および第3の物理長は、互いに対して近接して位置し、前記少なくとも1つの導体の全長の部分的な部分を占める、請求項1に記載の医療用デバイス。
  3. 前記リード線は、少なくとも約4W/kgのピーク入力SARおよび/または少なくとも約2W/kgの全身平均SARにおける目標RF周波数に患者が晒される場合に、リード線が、摂氏約5度未満に局所組織を加熱するか、または局所組織を加熱しないように構成される、請求項1に記載の医療用デバイス。
  4. 前記電気リード線は、約4W/kgのピーク入力SARおよび/または少なくとも約2W/kgの全身平均SARにおけるMRスキャナに関連する目標RF周波数に晒される場合に、摂氏約2度未満に局所組織を加熱する、請求項1に記載の医療用デバイス。
  5. 前記電気リード線は、約4から10W/kgの間のピーク入力SARおよび/または約2から5W/kgの間の全身平均SARにおけるMRスキャナに関連する目標RF周波数に晒される場合に、摂氏約5度未満に局所組織を加熱する、請求項1に記載の医療用デバイス。
  6. 前記少なくとも1つの導体は、複数の導体であって、該複数の導体の各々は、各々が少なくとも1組の前記第1、第2、および第3の導体区間を有し、連続的単一長の導体を備え、前記リード線は、可撓性である、請求項1に記載の医療用デバイス。
  7. 前記少なくとも1つの導体は、複数の導体であって、各個々の導体は、前記対向する遠位部分と近位部分との間の個々の導体の長さに沿って存在する複数組の前記第1、第2、および第3の区間を有する、請求項1に記載の医療用デバイス。
  8. 前記少なくとも1つの導体の前記第1、第2、および第3の区間は、互いに近接して存在し、該少なくとも1つの導体は、その長さに沿って離間する複数組の該第1、第2、および第3の区間を有し、複数の逆方向区間を画定する、請求項1に記載の医療用デバイス。
  9. 前記少なくとも1つの導体は、前記逆方向区間のいくつかが、リード線の実質的に普通の長さ方向部分に沿って、互いに近接して存在するように、反対の長さ方向に本体を複数回折れ曲がり、対応する逆方向区間によって分離される複数の前記第1および第3の順方向区間を画定する、請求項1に記載の医療用デバイス。
  10. 前記区間のうちの少なくとも1つは、コイル状部分を有する、請求項1に記載の医療用デバイス。
  11. 前記第1、第3、または第3の区間のうちの少なくとも1つは、隣接区間の下を、上を、または中を通って延びる、請求項8に記載の医療用デバイス。
  12. 前記区間のうちの少なくとも1つは、別の区間のコイル状部分に近接して、かつその外側に存在する、請求項10に記載の医療用デバイス。
  13. 前記第3の順方向区間は、前記第1の順方向区間に近接して存在し、前記第2の逆方向区間がそれらの間にある、請求項1に記載の医療用デバイス。
  14. 前記第1、第2、および第3の区間は、前記導体の全長の主要ではない長さを占め、該導体は、該第1、第2、および第3の区間を形成する第1の組の折れ曲がりが、第1、第2、および第3の区間の別の区画を形成する第2の組の折れ曲がりにつながるように構成される、請求項1に記載の医療用デバイス。
  15. 前記導体は、長さ方向に離間した関係において、第1、第2、および第3の区間を複数回形成する2組を超える折れ曲がりを有し、リード線は、10cmを超える長さを有し、前記少なくとも1つの導体は、電極および/または埋め込み型パルス発生器と連通する、請求項1に記載の医療用デバイス。
  16. 前記第2の逆方向区間は、MRIスキャナにおいて約λ/4以下である電気的長さと、前記第1および第3の順方向区間のうちの少なくとも1つの前記物理長と実質的に同一または約30−70%である物理長とを有する、請求項6に記載の医療用デバイス。
  17. リード線の端部部分に接続される埋め込み型または外部医療用デバイスをさらに備え、前記少なくとも1つの細長い導体は、複数の導体である、請求項1に記載の医療用デバイス。
  18. 前記少なくとも1つの導体は、複数の導体であって、該導体は各々、少なくとも1組の前記第1、第2、および第3の区間を有し、前記リード線は、複数の電極をさらに備え、少なくとも1つの電極は、該複数の導体のうちの1つ以上に接続される、請求項1に記載の医療用デバイス。
  19. 前記少なくとも1つの導体は、複数の導体であって、該複数の導体は、実質的に普通の物理的長さ方向位置において、他の導体の第1、第2、または第3の区間のうちの少なくとも1つとともに共巻きされる、少なくとも1つの個々のコイル状の第1、第2、または第3の区間を含む、請求項1に記載の医療用デバイス。
  20. 前記リード線は、MRIまたはMRS手順中、MRIスキャナによって、前記少なくとも1つのリード線内に誘起されるRF電流を抑制するように適合される、請求項1に記載の医療用デバイス。
  21. 前記リード線は、約20MHzから約200MHzの範囲で誘起される電流の実質的に広帯域抑制を提供するように構成される、請求項1に記載の医療用デバイス。
  22. 前記リード線は、埋め込み型であって、一端部分において、埋め込み型治療デバイスおよび/または埋め込み型治療デバイスに接続されるリード線拡張部に接続される、請求項1に記載の医療用デバイス。
  23. 前記少なくとも1つの導体は、前記リード線の他端部分において、少なくとも1つの埋め込み型電極に接続される、請求項22に記載の医療用デバイス。
  24. 前記埋め込み型治療デバイスは、IPG(埋め込み型パルス発生器)を備える、請求項22に記載の医療用デバイス。
  25. 前記リード線は、心臓ペースメーカーリード線、心臓除細動器リード線、または心臓モニタリード線のうちの少なくとも1つである、請求項1に記載の医療用デバイス。
  26. 前記リード線は、埋め込み型脳神経変調または脊髄電気刺激リード線である、請求項1に記載の医療用デバイス。
  27. 前記リード線は、約1MHzから500MHzの範囲の広帯域のRF周波数にわたるRF誘起電圧および/または電流を拒絶するように構成される、請求項1に記載の医療用デバイス。
  28. 前記リード線は、目標周波数範囲に渡って、異なる周波数で変動し、DC(直流)周波数を上回るインピーダンスを有し、広帯域ローパスフィルタを画定する、請求項1に記載の医療用デバイス。
  29. 前記リード線インピーダンスは、MRIスキャナの動作周波数に関連する目標周波数範囲内において、局所極大値を有する、請求項1に記載の医療用デバイス。
  30. 前記リード線は、MRIスキャナに関連する2つのRF MRI周波数に対応する少なくとも2つの局所インピーダンス極大値を伴うインピーダンスを有し、RF MRI周波数には、0.1テスラ(T)、0.3T、0.7T、1.0T、1.5T、2.0T、2.5T、3T、4T、4.7T、7T、および9.4Tのうちの少なくとも2つに対応するものを含む、請求項28に記載の医療用デバイス。
  31. 前記少なくとも1つの導体は、1組の折れ曲がりを伴う遠位端部分を備え、該1組の折れ曲がりは、電極に接続する遠位コイル状部分につながる前記第1、第2、および第3の区間を画定する、請求項1に記載の医療用デバイス。
  32. 前記リード線は、長さ約3cmから約3mを有し、複数の導体を伴う、埋め込み型のシールドされた可撓性リード線であって、該導体は各々、断面サイズ約0.001インチから約0.2インチを有する、請求項1に記載の医療用デバイス。
  33. 前記少なくとも1つの導体の前記遠位端部分は、心電図電極に接続され、前記近位端部分は、心電図監視デバイスと連通する、請求項1に記載の医療用デバイス。
  34. 前記少なくとも1つの導体の前記遠位端部分は、脳波電極に接続され、前記近位端部分は、脳波監視デバイスと連通する、請求項1に記載の医療用デバイス。
  35. 前記少なくとも1つの導体の前記遠位端部分は、血圧監視変換器に接続され、前記近位端部分は、血圧監視デバイスに接続される、請求項1に記載の医療用デバイス。
  36. 前記少なくとも1つの導体の少なくとも一端部分は、血中酸素監視変換器に接続され、少なくとも別の端部は、血中酸素監視デバイスと連通する、請求項7に記載の医療用デバイス。
  37. 前記リード線は、複数の導体を備え、前記少なくとも1つの導体は、複数の第1、第2、および第3の区間を画定する複数組の折れ曲がりによって構成される該第1、第2、および第3の区間を有し、該複数組の折れ曲がりを伴う該導体は、内側導体の上に存在する、請求項1に記載の医療用デバイス。
  38. 前記リード線は、複数の導体を備え、前記少なくとも1つの導体は、複数の第1、第2、および第3の区間を画定する複数組の折れ曲がりによって構成される該第1、第2、および第3の区間を有し、前記複数組の折れ曲がりを伴う該導体は、能動固定のためのネジ電極と連通する内側導体である、請求項1に記載の医療用デバイス。
  39. 前記リード線は、心臓リード線であって、前記導体は、延出可能な能動固定ネジ電極と連通する、請求項1に記載の医療用デバイス。
  40. ある長さを有する少なくとも1つの導体を備えるリード線であって、該少なくとも1つの導体は、その長さに沿って複数の電流抑制モジュールによって構成される対向する近位および遠位端部分を伴う、リード線と、
    該少なくとも1つの導体と連通する少なくとも1つの電極と
    を備える、
    MRI/RF適合性医療用リード線システム。
  41. 前記少なくとも1つの導体は、連続長の導体であって、前記電流抑制モジュールは、1つの電流抑制モジュールが、近接して位置する隣接電流抑制モジュールにつながるように、少なくとも該導体の物理長の大部分に沿って、直列的に配列される、請求項40に記載の医療用リード線システム。
  42. 前記少なくとも1つの導体は、連続長の導体であって、実質的に一定の調節できない物理長を有する、請求項40に記載の医療用リード線システム。
  43. 各電流抑制モジュールは、
    前記少なくとも1つの電極に向かって順長さ方向に延びる第1の順方向区画であって、
    該順方向区画から離れるように折れ曲がり、該順方向区画と反対の逆長さ方向に延びる逆方向区画に近接する、第1の順方向区画と、
    該順長さ方向に延びる、第2の順方向区画と
    を備え、該逆方向区画は、該少なくとも1つの順方向区画の少なくとも1つと実質的に同一、またはそれより短い物理長を有する、
    請求項40に記載の医療用リード線システム。
  44. 前記リード線システムは、約4W/kgから10W/kgの間のスキャナ入力SARおよび/または約2W/kgから5W/kgの間の全身平均SAR入力におけるMRIスキャナに関連するRFに晒される場合に、摂氏約10度未満に局所組織を加熱する、請求項40に記載の医療用リード線システム。
  45. 前記電流抑制モジュールの一部は、その個々の順方向および/または逆方向区画のうちの少なくとも一部を形成する少なくとも1つのコイル状部分を有する、請求項40に記載の医療用リード線システム。
  46. 前記電流抑制モジュールは、順方向に延びる区画につながる折れ曲がりまたは曲がりによって接続される隣接の逆方向区画を伴う複数の近接して離間する逆方向区画を有する、請求項40に記載の医療用リード線システム。
  47. 前記電流抑制モジュールのうちの少なくとも一部は、個々の導体が、そのコイル状部分の上に、下に、または中を通って存在するように、自身が折れ曲がるように構成される、請求項40に記載の医療用リード線システム。
  48. 前記リード線は、複数の逆方向区画を画定する、蛇行形状の複数の近接して離間するリード線折れ曲がりを備え、各隣接対の逆方向区画は、順方向に延びる区画によって分離され、該蛇行逆方向区画は、該リード線の実質的に普通の長さ方向部分に沿って、互いに近接して存在する、請求項40に記載の医療用リード線システム。
  49. 前記逆方向または順方向区画のうちの少なくとも1つは、コイル状順方向または逆方向区画の下を、上を、または中を通って延びる、請求項40に記載の医療用リード線システム。
  50. 前記少なくとも1つの導体は、複数の導体であって、前記少なくとも1つの電極は、複数の電極であって、該導体のうちの1つ以上は、該電極の各々と電気連通する、請求項40に記載の医療用リード線システム。
  51. 前記少なくとも1つの導体は、複数の導体であって、前記少なくとも1つの電極は、複数の電極であって、少なくとも2つの導体は、該電極の各々と電気連通する、請求項40に記載の医療用リード線システム。
  52. 各電流抑制モジュールは、MRIスキャナにおいて約λ/4以下である電気的長さを有する2つの個々の順方向区画を有し、対応する逆方向区画は、該2つの順方向区画のうちの少なくとも1つと実質的に同一、それ未満、またはそれを超える電気的長さを有する、請求項40に記載の医療用リード線システム。
  53. 前記逆方向区画は、少なくとも1つの近接順方向区画の長さ方向物理長と実質的に同一またはそれ未満の長さ方向物理長を有する、請求項52に記載の医療用リード線システム。
  54. 前記リード線システムの前記少なくとも1つの導体と連通する埋め込み型パルス発生器(IPG)をさらに備え、該IPGは、前記少なくとも1つの導体を通して、前記少なくとも1つの電極に電気刺激またはペーシング信号を提供するように構成される、請求項40に記載の医療用リード線システム。
  55. 前記少なくとも1つの導体の前記複数の電流抑制モジュールのうちの少なくとも一部は、長さ方向に近接して離間する、請求項40に記載の医療用リード線システム。
  56. 前記少なくとも1つの導体の前記複数の電流抑制モジュールのうちの少なくとも一部は、長さ方向に不規則または規則的に離間する、請求項40に記載の医療用リード線システム。
  57. 前記複数の電流抑制モジュールのうちの少なくとも一部は、前記導体の長さに渡って繰り返される構成を有する、請求項40に記載の医療用リード線システム。
  58. 前記電流抑制モジュールの一部は、他と異なる物理的および/または電気的長さを有する、請求項40に記載の医療用リード線システム。
  59. 前記導体は、絶縁され、前記リード線システムは、該リード線システムの外部表面上に配置される生体適合性材料の電気絶縁体および/またはRFシールドをさらに備える、請求項40に記載の医療用リード線システム。
  60. 医療用リード線であって、
    少なくとも1つの電極と、
    該少なくとも1つの電極と連通する少なくとも1つの導体を伴うリード線と
    を備え、
    該少なくとも1つの導体は、第1の順方向部分を有し、第1の物理的距離に対して該少なくとも1つの電極に向かって長さ順方向に延び、次いで、少なくとも一度折り返し、第2の物理的距離に対して実質的に反対の長さ後方向に進行する、少なくとも1つの後方向部分を画定し、該リード線は、次いで、再び、折り返し、第3の物理的距離に対して、該順方向に延びる第2の順方向部分を画定し、該第2の順方向部分の遠位部分は、該第1の順方向部分を越えて下流に存在する、
    医療用リード線。
  61. 前記第1の順方向部分、前記第2の順方向部分、または前記後方向部分のうちの少なくとも1つは、コイル状区画を有する、請求項60に記載の医療用リード線。
  62. 前記第1と第2の順方向部分、および前記後方向部分のうちの少なくとも1つは、MRIスキャナにおいて、約λ/4以下である電気的長さを有し、該後方向部分は、該第1と第2の順方向部分と実質的に同一、それ未満、またはそれを超える電気的長さと、該第1と第2の順方向部分のうちの少なくとも1つの約30−70%である物理長とを有する、請求項60に記載の医療用リード線。
  63. リード線であって、
    複数の離間した電流抑制モジュールを有する少なくとも1つの導体
    を備え、該電流抑制モジュールのうちの少なくとも1つは、蛇行形状において、複数の近接して離間する導体部分を有する、ある長さの導体を備える、リード線。
  64. 近接して離間する導体部分の前記蛇行形状は導体区画を含み、該導体区画は、その間の曲がり部分とともに長さ方向に延び、前記リード線の実質的に普通の局所化された長さ方向に延びる領域内に存在する、請求項63に記載のリード線。
  65. 前記長さ方向に延びる導体区画のうちの1つは、前記近接して離間する蛇行性部分のうちの少なくとも一部が、前記コイル状部分の内側、外側、または中を通って存在するコイル状部分を備える、請求項63に記載のリード線。
  66. 前記蛇行形状における前記導体部分は、約0.5cmから約10cmの間の長さ方向物理的距離を有する、請求項63に記載のリード線。
  67. 前記リード線は、電気シールドを備え、前記蛇行導体部分のうちの少なくとも一部は、シールドされず、それによって、MRIスキャナに関連するRFに晒される場合に、他の導体部分に対し、該蛇行導体部分に蓄積されるRF誘起電流を増大させる、請求項63に記載のリード線。
  68. 前記導体は、前記蛇行形状の導体部分のうちの少なくとも一部の両端部分に、第1および第2の順方向部分を備え、該第1および第2の順方向部分は、該蛇行形状の該導体部分に対し増大した絶縁を有する、請求項63に記載のリード線。
  69. 前記蛇行形状を画定する前記導体部分のうちの少なくとも一部は、ともに容量カップリングされる、請求項63に記載のリード線。
  70. 前記リード線は、医療用リード線であって、前記少なくとも1つの導体は、複数の導体であって、各導体は電極に延び、該導体の各々は蛇行形状を有する複数の前記電流抑制モジュールを備え、該各々の蛇行形状は長さ方向に離間する、請求項63に記載のリード線。
  71. MRI安全リード線システムであって、
    対向する近位および遠位端部分を備える、ある定の長さを有する複数の導体を備える細長い可撓性リード線であって、該導体は各々、該導体の長さに沿って延びる複数の電流抑制モジュールを有し、各電流抑制モジュールは、少なくとも1つのコイル状区画を備える、リード線と、
    複数の電極であって、該導体のうちの1つ以上は、該電極のうちの各々の1つと連通する、電極と
    を備える、リード線システム。
  72. 前記リード線システムは、約4W/kgから少なくとも約10W/kgの間のピークSAR入力および/または約2W/kgから少なくとも約5W/kgの間の全身平均SARにおけるMRIスキャナに関連するRF周波数に晒される場合に、局所組織における望ましくない温度上昇を摂氏約10度未満に抑止するように構成される、請求項71に記載のリード線システム。
  73. 各々の電流抑制モジュールの対応する組の順方向および後方向部分は、MRIスキャナにおいて約λ/4以下の電気的長さを有し、該順方向部分は、約1−25cmの間の長さ方向物理長を有し、該後方向部分は、約1−25cmの間の長さ方向物理長を有する、請求項71に記載のリード線システム。
  74. 前記電流抑制モジュールの前記後方向部分は、隣接する順方向部分の物理長の約30−70%の間である物理長を有する、請求項71に記載のリード線システム。
  75. 前記複数の電流抑制モジュールは、約4−40の間である、請求項71に記載のリード線システム。
  76. 前記複数の電流抑制モジュールは、約6−20の間である、請求項71に記載のリード線システム。
  77. 前記複数の導体は、約2−100の間であって、該導体は、前記電流抑制モジュールの前記順方向および/または後方向部分のうちの少なくとも一部の前記コイル状区画が、少なくとも1つの他の導体と共巻きされるように構成される、請求項71に記載のリード線システム。
  78. 前記リード線は、約1フレンチから約10フレンチの間である、請求項71に記載のリード線システム。
  79. 前記導体は、前記電極のうちの1つに接続する順方向コイル状区画で終端する前記電流抑制モジュールのうちの少なくとも1つを伴う遠位端部分を備える、請求項71に記載のリード線システム。
  80. 埋め込み型可撓性リード線であって、
    該リード線の対向する近位と遠位端部分との間に延びる複数の導体を備え、該導体のうちの1つ以上は、その近位または遠位端部分のうちの少なくとも1つにおいて、少なくとも1つまたは複数の電極に接続され、該複数の導体のうちの少なくとも一部は、少なくとも1つのコイル状導体部分と、少なくとも1つの近接して離間する蛇行形状の導体部分とによって構成される、
    埋め込み型可撓性リード線。
  81. 前記導体のうちの少なくとも1つは、前記蛇行形状部分のうちの少なくとも一部が、前記各々の導体の前記コイル状導体部分内に存在するように構成される、請求項80に記載の埋め込み型可撓性リード線システム。
  82. 前記導体のうちの少なくとも1つは、前記蛇行形状部分のうちの少なくとも一部が、前記コイル状部分の上、下、または側方に存在するように構成される、請求項80に記載の埋め込み型可撓性リード線システム。
  83. 前記導体のうちの少なくとも1つは、2つの導体部分が互いにクロスオーバーし、実質的に反対の長手方向に延びるように構成される、実質的に直線の導体部分を有する、請求項80に記載の埋め込み型可撓性リード線システム。
  84. 埋め込み型可撓性リード線であって、
    該リード線の対向する近位と遠位端部分との間に延びる少なくとも第1および第2の導体を備え、
    該導体のうちの1つ以上は、その遠位端部分において、複数の電極のうちの少なくとも1つに接続され、該第1および第2の導体は、実質的に直線部分と、コイル状部分とを備え、該第1の導体の該直線部分は、該第2の導体のコイル状部分の外側で近接して、または該第2の導体のコイル状部分の内側を通って、長さ方向に延びる、
    埋め込み型可撓性リード線。
  85. 医療用リード線を作製する方法であって、
    ある長さの少なくとも1つの細長い導体を提供するステップと、
    順方向に長さ方向に延びる2つの順方向部分と、実質的に反対の後方向に進行する少なくとも1つの後方向部分とを画定するために、該少なくとも1つの導体自身を少なくとも2回折り返すステップと
    を備える、方法。
  86. 前記折り曲げのステップ後、可撓性埋め込み型リード線本体を形成し、前記埋め込み型リード線本体を滅菌およびパッケージングする、請求項85に記載の方法。
  87. 前記提供するステップは、断面幅約0.001インチから約0.2インチを有する導体を使用して実行される、請求項86に記載の方法。
  88. 前記折り曲げのステップは、前記導体の長さに沿って、複数の電流抑制モジュールを画定するために、複数回繰り返される、請求項85に記載の方法。
  89. 前記折り曲げのステップは、前記後方向部分が、前記2つの順方向部分のうちの少なくとも1つと実質的に同一またはそれ未満である第2の物理的距離を有するように実行される、請求項85に記載の方法。
  90. 前記折り曲げのステップは、実質的に直線の導体区画につながる少なくとも1つの長さ方向に延びる蛇行形状を有する、導体区画を形成するステップを備える、請求項85に記載の方法。
  91. 前記折り曲げのステップは、前記少なくとも1つの導体をコイル状にするステップを備える、請求項85に記載の方法。
  92. 前記導体の遠位端部分に電極を取り付けるステップをさらに備える、請求項85に記載の方法。
  93. 細長い導電体を備えるリード線であって、
    該細長い導電体は、患者内に存在するように適合され、対応する第1の電気的長さおよび物理的長さを有する第1の順方向に延びる区画と、該第1の区画に近接し、該第1の順方向区画とは実質的に反対の長さ方向に延びる導電体の第2の逆方向区画とを備え、約1MHzから少なくとも約200MHzの範囲のRFに晒される場合に、該第2の逆方向区画は、該第1の順方向区画と実質的に同一、それ未満、またはそれを超える電気的長さを有し、該第1の順方向区画と実質的に同一または短い物理長を有する、
    リード線。
  94. 局所組織の加熱を抑止し、および/または患者内に存在するように構成される電気リード線内の同相RF電流を抑制または相殺する方法であって、
    該電気リード線は、第1の物理的順方向長を備える第1の順方向区間を有する少なくとも1つの導体を備え、該少なくとも1つの導体は、該第1の順方向区間とは実質的に反対の長さ方向に延びる少なくとも1つの逆方向区間を画定するように折れ曲がり、該少なくとも1つの逆方向区間は、該第1の順方向区間と実質的に同一、それ未満、またはそれを超える電気的長さを備える第2の物理的逆方向長を有し、
    該方法は、
    該導体の該第1の順方向区間と、該少なくとも1つの逆方向区間とにおいて、RF誘起同相電流を発生させ、それによって、同相電流が、該第1の順方向区間および該逆方向区間において、実質的に同一方向に流れる、ステップと、
    該第1の順方向と該逆方向区間との間の該導体の局所化領域において、該第1の順方向区間と該逆方向区間とにおける該電流を相殺するステップと
    を包含する、方法。
  95. 前記患者をMRIスキャナ内に載置し前記発生させるステップを実行するステップと、次いで、
    前記少なくとも1つの導体の第1の順方向および逆方向区間と連通する電極を介して、電気出力を局所組織に伝送するステップと、
    前記相殺するステップに応答して、該電極が局所組織を過度に加熱することを抑止するステップであって、該相殺するステップにより、該第1の順方向および逆方向区間は、前記電気リード線により、該電極に伝播される同相電流を抑制する、ステップと
    をさらに包含する、請求項94に記載の方法。
  96. 電磁放射源への近接性によって誘起される信号に対する実質的な耐性を提供するように適合されるリード線システムであって、
    第1の順方向物理長に対し順長さ方向に延びる第1の細長い順方向区間を有し、次いで、逆方向物理長に対し実質的に反対の逆長さ方向に延びる少なくとも1つの逆方向区間を画定するように折れ曲がり、次いで、再び、該順長さ方向に延びる順方向物理長を備える第2の順方向区間を画定するように折れ曲がる、少なくとも1つの細長い導体
    を備える、リード線システム。
  97. 前記導体は、少なくとも1つの蛇行形状の導体区画を備える、請求項96に記載のリード線システム。
  98. 前記導体の前記第1の順方向区間、前記第2の順方向区間、または前記逆方向区間のうちの少なくとも1つは、コイル状導体区画を備える、請求項96に記載のリード線システム。
  99. 約1MHzから少なくとも約1GHzの間の周波数を有する電磁場に晒される場合に、前記少なくとも1つの逆方向区間は、前記第1の順方向区画と同一、それ未満、またはそれを超える電気的長さを有する、請求項98に記載のリード線システム。
  100. 前記リード線システムは、外部医療用デバイスを、埋め込み型医療用デバイスに接続する、請求項96に記載のリード線システム。
  101. 前記リード線システムは、MRI走査中、患者に近接した2つの外部医療用デバイスを接続する、請求項96に記載のリード線システム。
  102. 前記電磁放射源は、RADAR、通信伝送、テレビジョン伝送、衛星伝送、地上外および/または地上ベースのセルラ伝送システム、および無線伝送のうちの1つである、請求項96に記載のリード線システム。
  103. 前記リード線システムは、埋め込み型デバイスを、内部または外部デバイスに接続する、人体埋め込み型リード線システムである、請求項96に記載のリード線システム。
  104. 前記リード線システムは、2つの電子デバイスを相互接続し、そのうちの少なくとも1つは、人体または動物の身体に近接するが、その外側に存在する、請求項96に記載のリード線システム。
  105. 少なくとも1つの部分的な部分を有する少なくとも1つの連続長の導体を備え、該導体自身が、少なくとも2回長さ方向において折り返す、RF/MRI適合リード線。
  106. 前記リード線は、心臓内電気生理学リード線である、請求項105に記載のリード線。
  107. 前記リード線は、埋め込み型心臓医療用リード線である、請求項105に記載のリード線。
  108. 前記折れ曲がりを伴う前記導体は、能動固定用のネジ電極と連通する、請求項107に記載のリード線。
  109. 前記折れ曲がりを伴う前記導体は、遠位電極と連通し、前記リード線は、受動固定用に構成される、請求項107に記載のリード線。
  110. 前記リード線は、介入または埋め込み型脳内リード線である、請求項105に記載のリード線。
  111. 前記リード線は、脊柱刺激リード線である、請求項105に記載のリード線。
  112. 前記リード線は、外部医療用リード線である、請求項105に記載のリード線。
  113. 前記リード線は、外部部分と、内部部分とを備える医療用リード線である、請求項105に記載のリード線。
  114. 前記部分的な部分は、逆方向区画が、約2−10cmの間の物理長を有するように構成される、請求項105に記載のリード線。
  115. 前記導体自身は、その長さに渡って、少なくとも4つの異なる長さ方向位置において、少なくとも2回折り返す、請求項105に記載のリード線。
  116. MRスキャナボア内またはそれに近接して使用するために構成されたケーブルであって、
    耐RF誘起熱ケーブルを画定するために、長さ方向に少なくとも2回、自身が折り返すように構成される少なくとも1つの導体
    を備える、ケーブル。
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