KR101439683B1

KR101439683B1 - 이식형 의료기기의 리드 선 구조

Info

Publication number: KR101439683B1
Application number: KR1020120152610A
Authority: KR
Inventors: 유형석
Original assignee: 울산대학교 산학협력단
Priority date: 2012-12-24
Filing date: 2012-12-24
Publication date: 2014-09-12
Also published as: KR20140082520A

Abstract

본 발명은 이식용 의료기기의 리드 선 구조에 관한 것이다. 본 발명에 따른 리드 선 구조는, 중앙에 일정 길이로 도선이 형성되고, 상기 도선 일부가 노출된 상태로 그 도선의 외주면을 감싸도록 절연체가 형성된다. 그리고 상기 절연체의 적어도 하나의 길이 방향 및 둘레 방향을 따라서는 복수 개의 네일이 장착된다. 또한 네일이 설치된 상기 절연체의 일부를 감싸도록 형성되는 RF 여기 소스(excitation source)인 솔레노이드가 설치된다. 아울러 상기 네일은 금속 재질인 제 1 부재와 제 2 부재가 결합하여 'T'자 형상으로 형성되고 있다. 이때 제 1 부재는 상기 네일이 리드 선에 장착되었을 때 상기 절연체의 외주면에서 리드 선의 길이 방향으로 배열되는 부분이고, 제 2 부재는 상기 절연체에 일부가 끼워지는 부분이다. 이와 같은 본 발명에 따르면, MRI 장치의 RF 신호에 따라 리드 선의 주위에서 발생하는 산란 전계를 감소시킬 수 있어, 리드 선과 접촉하는 신체 조직의 손상을 방지할 수 있는 이점이 있다.

Description

이식형 의료기기의 리드 선 구조{Lead line structure of Implant type Medical device}

본 발명은 이식형 의료기기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자기공명영상장치(MRI)에서 전달되는 RF 신호에 의하여 인체 내에 이식되어 있는 이식형 의료기기의 리드 선 주위로 발생하는 산란 전계(scattered electric field) 현상을 억제하도록 구조 개선된 이식형 의료기기의 리드 선 구조에 관한 것이다.

이식형 의료기기는 인체 내에 이식되고 프로그램된 전기적 박동을 발생시켜 심장, 신경, 근육 등에 전달하여 생리적인 반응을 만들어냄으로써 치료효과를 얻기 위한 장치이다.

상기 이식형 의료기기의 예로는 인공심장박동기, 대뇌신경자극기, 척추신경자극기 등이 있다. 이들 이식형 의료기기는 전기 자극을 조절하는 전자회로, 상기 전자회로에 전원을 공급하는 배터리, 및 상기 전자회로에서 발생하는 전기를 인체장기에 전달하는 리드 선으로 구성되고, 상기 전자회로에서 발생하는 전기적 신호를 리드 선을 통해 인체장기에 전달시켜주어 인체장기가 정상적인 기능을 유지할 수 있도록 동작한다.

이러한 이식형 의료기기의 일 예로서 인공심장박동기를 도 1a을 참조하여 설명하기로 한다. 인공심장박동기는 크게 심장박동기(10), 리드 선(20) 및 전극(30)으로 구성된다.

심장박동기(10)는 그 내부에 전기 자극을 조절하는 전자회로 및 전자회로에 전원을 공급하는 배터리가 구성된다. 상기 리드 선(20)은 상기 심장박동기(10)에서 발생하는 전기를 전달하여 심장을 박동시키거나 심장에서 발생하는 전기적 신호를 심장박동기(10)에 보내는 역할을 한다. 또한 전극(30)은 리드선(20)의 단부에 구성되고 심장의 근육과 직접 접촉하여 리드 선(20)을 통하여 전달되는 전기자극을 심장근육에 전달시켜 심장이 적절한 심장 박동수를 유지시키는 역할을 한다.

다른 예로 대뇌신경자극기를 도 1b에 도시하고 있다. 이에 도시된 바와 같이 펄스 발생기(40, 즉 심장박동기의 기능과 유사함)와 리드 선(50) 사이에 연장선(70)이 더 구성된다는 점만 상이할 뿐, 펄스 발생기(40), 리드 선(50) 및 전극(60)을 포함하는 구성으로 이는 상기의 도 1a에 도시된 인공심장박동기의 구성과 유사하다고 할 수 있다.

이와 같은 인공심장박동기나 대뇌신경자극기인 이식형 의료기기는 수술 등을 통해 환자의 몸속에 이식되게 된다. 그리고 이식형 의료기기의 고장 또는 배터리 등을 교체하기 전까지는 이식형 의료기기는 몸속에 계속 이식되어 있다.

한편, 이식형 의료기기의 구성요소로 제공되는 리드 선의 구성은 도 2에 도시하고 있다. 도시된 바와 같이 구리 도선(80) 및 그 구리 도선(80)의 외부를 감싸는 절연체(90)로 구성되고 있다.

그런데, 상기 리드 선이 몸속에 이식된 환자가 자기공명영상장치(MRI) 내에 들어간 상태에서 검사가 수행될 경우 리드 선의 주위에서 발생하는 산란 전계(scattered electric field)에 의하여 신체 조직이 손상되고 경우에 따라 환자가 위험에 처할 수 있게 된다.

즉 MRI 장치를 이용하여 환자가 검사를 받게 될 경우, MRI 장치는 MRI 장치 내에 누워있는 환자에게 RF 신호를 주사하게 되는데, 이때 RF 신호에 의하여 리드 선의 끝 부분에는 산란장이 형성된다. 이렇게 형성된 산란장은 리드 선의 일단을 가열하게 되어 리드 선과 접촉된 신체 조직이 손상되게 된다. 뿐만 아니라 리드 선의 주위에서 발생하는 산란장은 MRI 장치에서 획득되는 환자의 스캔 이미지를 왜곡시켜 환자 상태를 정밀하게 검사할 수 없게도 한다.

이에 리드 선의 주위에서 발생하는 산란 전계를 감소시키기 위하여 리드 선에 FSS(Frequency Selective Surface) 구조를 채택하거나 메타 물질(Metamaterial)을 적용하는 방안들이 제안되고 있다. 그러나, 이러한 방안은 도 2에 도시된 리드 선보다는 산란 전계를 감소시키고 있지만 여전히 리드 팁 부분에서의 산란 전계는 감소시키지 못하고 있다.

예컨대, 종래 FSS 구조 및 메타 물질이 채용된 리드 선의 산란 전계의 분포 도면을 도시하는 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명한다. 즉 도 3a에서는 FSS 구조가 채용된 리드 선의 산란 전계 분포를 도시하고 있는데, 리드 팁으로부터 50mm 부근에서 산란 전계가 증가하고 있음을 알 수 있다. 또한 도 3b의 메타 물질이 채용된 리드 선의 경우도 리드 팁에서 대략 130mm 이후에 산란 전계가 감소하고 있으나, 리드 팁의 끝단 부분에서는 산란 전계가 크게 감소하고 있지 못함을 알 수 있다.

이처럼 도 3a 및 도 3b는 종래 기술에서 설명한 바와 같이 리드 팁 부분이 가열되어 그 리드 팁과 접촉된 신체 조직이 손상되는 것을 효율적으로 방지하지 못하고 있는 것이다.

미국등록특허 08260435호 (2012. 9. 4, Implantable lead for an active medical device having an inductor design minimizing eddy current losses) 한국공개특허 10-2010-0015703호(2010. 02. 12, 전도체를 갖는 리드 제조 방법 및 장치와 관련 가요성 리드 구성)

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 이식형 의료기기가 몸속에 이식된 환자가 MRI 장치를 통해 검사를 받는 경우, 리드 선 주위나 리드 팁 부분에서 일어나는 산란 전계를 억제하도록 리드 선의 구조를 개선하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 일정 길이로 형성되는 도선; 상기 도선 일부가 노출되게 하면서 그 도선의 외주면을 감싸도록 형성되는 절연체; 상기 절연체의 적어도 하나의 길이 방향 및 둘레 방향을 따라 설치되는 복수 개의 네일; 및 상기 네일이 설치된 상기 절연체의 일부를 감싸도록 형성되는 RF 여기 소스(excitation source)인 솔레노이드를 포함하는 이식용 의료기기의 리드 선 구조가 제공된다.

그리고 상기 네일은 금속 재질인 제 1 부재와 제 2 부재가 결합하여 'T'자 형상으로 형성되며, 상기 제 1 부재는 상기 네일이 리드 선에 장착되었을 때 상기 절연체의 외주면에서 리드 선의 길이 방향으로 배열되는 부분이고, 상기 제 2 부재는 상기 절연체에 일부가 끼워지는 부분이다.

또한 상기 네일은 자기공명영상장치에서 주사되는 RF 신호에 의하여 상기 리드 선의 길이 방향을 따라 발생하는 산란 전계를 감소시키는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 솔레노이드는 그 솔레노이드 외부의 자기장은 'Zero' 인 것을 특징으로 한다.

그리고 본 실시 예에서 리드 선은 그 리드 선의 둘레 방향을 따라 장착되는 상기 네일 개수보다 상기 리드 선의 길이 방향을 따라 장착되는 상기 네일 개수에 의하여 상기 산란 전계가 더 감소하는 특징이 있다.

또한 상기 제 2 부재의 수평방향 길이(lx)의 변화보다 상기 제 2 부재의 수직 방향 길이(wx)의 변화에 따라 상기 산란 전계 분포가 더 상이하게 나타나고, 상기 제 2 부재의 수직 방향 길이(wx)는 상기 절연체를 관통하여 상기 도선과 접촉하는 길이로 형성되는 것이 바람직하다.

이와 같은 구조를 가지는 본 발명의 실시 예에 따른 이식형 의료기기의 리드 선 구조에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

즉 본 발명은 구리 도선 및 구리 도선을 절연체가 감싸도록 형성하고, 절연체의 외주면에는 절연체의 길이 방향 및 둘레 방향을 따라 'T'자 형상의 네일을 장착하며, 그 네일이 설치된 절연체의 일부를 감싸도록 형성되는 RF 여기 소스(excitation source)인 솔레노이드가 포함되는 리드 선의 구조를 개선하고 있다. 이러한 리드 선을 이식용 의료기기에 채용할 경우, MRI 검사시에 그 MRI 장치의 RF 신호에 따라 리드 선의 주위에서 발생하는 산란 전계를 감소시킬 수 있게 되어, 리드 선이 가열되는 것을 방지할 수 있다.

이에 따라, 리드 선과 접촉하는 신체 조직이 손상되는 것을 방지할 수 있고, 산란 전계로 인해 MRI장치가 획득하는 스캔 이미지의 왜곡도 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1a는 이식형 의료기기의 일 예로 인공심장박동기를 보인 도면
도 1b는 이식형 의료기기의 다른 예로 대뇌신경자극기를 보인 도면
도 2는 이식형 의료기기에 사용되는 일반적인 리드 선의 구조를 설명하는 도면
도 3a 및 도 3b는 본 실시 예와 비교하기 위해 종래 FSS 구조 및 메타 물질이 채용된 리드 선의 산란 전계의 분포 도면
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이식형 의료기기의 리드 선 구조의 단면을 보인 도면
도 5는 도 4에 도시된 리드 선의 도선 및 절연체의 사이즈를 설명하기 위해 제시된 도면
도 6은 도 4에 도시된 네일(nail)을 보인 사시도
도 7은 본 실시 예에 따라 리드 선의 절연체에 네일이 장착된 상태의 등가 회로도
도 8a는 본 실시 예에 따른 솔레노이드의 공진 곡선
도 8b는 본 실시 예에 따른 솔레노이드의 내/외측에 자기장의 형성 유무를 표시하고 있는 도면
도 9는 본 실시 예에 따라 길이 40cm의 리드 선에서 구리 도선의 노출 여부 및 네일의 장착 여부에 따른 산란 전계의 시뮬레이션 결과를 보인 도면
도 10은 본 실시 예에 따라 일부가 노출된 길이 60cm를 갖는 리드 선에 네일의 장착 여부에 따른 산란 전계의 분포 도면
도 11은 본 실시 예에 따라 Ns는 30개로 고정되고, Nn이 1 내지 3개일 때의 산란 전계를 비교한 도면
도 12는 본 실시 예에 따라 Nn은 1개로 고정되고 Ns는 10 내지 30개일 때의 산란 전계를 비교한 도면
도 13은 본 실시 예에 따른 네일의 제 2 부재의 수평 방향 길이(lx)에 따른 산란 전계 분포 변화를 보인 도면
도 14는 본 실시 예에 따른 네일의 제 2 부재의 수직 방향 길이(wx)에 따른 산란 전계 분포 변화를 보인 도면
도 15는 본 실시 예에 따른 네일의 제 1 부재의 수평 방향 길이(lz)에 따른 산란 전계 변화를 보인 도면
도 16은 본 실시 예에 따른 네일의 제 1 부재의 수직 방향 길이(wz)에 따른 산란 전계 변화를 보인 도면
도 17은 본 실시 예에 따른 네일의 두께에 따른 산란 전계 변화를 보인 도면
도 18은 본 실시 예에 따라 리드 선의 길이 방향으로 장착된 네일 들의 위치와 관련된 산란 전계의 변화를 보인 도면

이하 본 발명에 의한 이식형 의료기기의 리드 선에 대한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이식형 의료기기의 리드 선 구조의 단면을 보인 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 리드 선(100)은 중심에 일정 길이를 갖는 구리 재질의 도선(110)이 위치하고, 상기 도선(110)의 일단 일부가 노출되게 상기 도선(110)을 감싸는 절연체(120)로 구성된다. 이때 절연체(120)는 유전율(ε_r )은 2.1인 테프론(Teflon)이 사용되고 있다. 도선(110) 및 절연체(120) 모두 원통 형상이다.

절연체(120)의 외주면에는 리드 선의 길이방향 및 원통의 둘레 방향으로 네일(Nail)(130)이 장착된다. 여기서 네일(130)은 복수 개가 장착되는데, 리드 선(100)의 길이 방향으로 장착된 네일 개수를 Ns라 하고, 리드 선(100)의 둘레 방향으로 장착된 네일 개수를 Nn이라 하기로 한다. 이와 같이 리드 선(100)에 제공되는 복 수개의 네일(130)은 MRI의 RF 신호가 조사될 때 리드 선(100)의 산란 전계를 감소시키는 역할을 하는 것으로 그 구체적인 구조에 대해서는 아래에서 설명되는 도 6을 참조하기로 한다.

리드 선(100)의 외주면 일부만을 감싸는 솔레노이드(140)가 설치된다. 솔레노이드(140)는 RF 여기 소스(excitation source)로의 역할을 수행한다. 실시 예에서 솔레노이드(140)는 리드 선(100)의 중앙 부분을 감싸고 있으며, 총 길이는 15mm로 이루어진다. 또한 솔레노이드(140)는 집중 인덕턴스와 캐패시턴스를 사용하여 64MHz에서 공진한다. 아울러 리드 팁(P)과의 거리(D)는 다양하게 적용 가능하다. 여기서 리드 팁(P)은 리드 선(100)의 산란 전계를 측정하는 지점이다.

한편, 본 실시 예의 리드 선(100)에 적용되는 솔레노이드(140) 외부에서의 자기장은 존재하지 않은 것으로 계산되었다. 즉, 솔레노이드(140) 외부에 대한 자기장은 다음 [수학식 1]같이 정리되고 있다.

도 5는 도 4에 도시된 리드 선의 도선 및 절연체의 사이즈를 설명하기 위해 제시된 도면으로 여기서는 상기 리드 선(100)에 장착된 네일(130) 및 솔레노이드(140)에 대한 구성은 미 도시하고 있다.

도 5에 도시된 바와 같이 리드 선(100)은 도선(110)의 길이(L1)인 40cm이다. 그리고 도선(110)의 외부를 감싸는 절연체의 길이(L2)는 39cm이다. 따라서 도선(100)이 노출된 길이(L3)는 1cm가 된다. 그리고 리드 선(100)의 중심에 위치한 도선(110)의 직경은 1.6mm이며, 도선(110) 및 절연체(120)를 합한 리드 선(100)의 전체 직경은 2.5mm이다. 이러한 사이즈를 채용한 이유는 최근 미국의 식품의약국(FDA)가 이식형 의료기기에 적용되는 리드 선의 표준 치수를 제안한 사항을 고려하기 때문이다. 하지만 반드시 상술한 치수대로 리드 선을 제조하지 않아도 상관없다.

도 6은 도 4에 도시된 네일(nail)을 보인 사시도이다. 네일(130)은 상술한 바와 같이 산란 전계를 감소시키기 위하여 리드 선(100)의 외주면에 리드 선(100)의 길이 방향 및 둘레 방향으로 복수 개가 장착되고 있다.

이러한 네일(130)의 장착 개수 및 네일(130)의 방향성에 따른 산란 전계의 변화에 대해서는 후술하는 시뮬레이션 결과를 통해 확인하도록 할 것이다. 아울러 시뮬레이션에서는 리드 선(100)의 길이는 40cm에 국한하지 않고 더 길게 형성된 리드 선(예컨대, 60cm)에 대한 산란 전계도 함께 살펴볼 것이다.

네일(130)은 그 재질은 금속(Metal) 재질이다. 그리고 대략 'Ｔ' 형상으로 형성된다. 네일(130)은 상기와 같이 'Ｔ' 형상이 하나의 부재로서 일체로 형성될 수 있거나 또는 2개의 부재가 결합하여 형성될 수 있다. 본 실시 예에서는 네일(130)은 제 1 부재(131) 및 제 2 부재(132)가 'Ｔ'자 형상으로 결합하여 형성되는 것으로 설명한다. 제 1 부재(131)는 네일(130)이 리드 선(100)에 장착되었을 때 절연체(120)의 외주면에서 리드 선(100)의 길이 방향으로 배열되는 부분이고, 제 2 부재(132)는 리드 선(100)의 외주면을 감싸는 절연체(120) 내에 일부가 끼워지는 부분으로 구분할 것이다. 이와 같은 제 1 부재(131) 및 제 2 부재(132)의 사이즈는 다음과 같다. 제 1 부재(131)의 수평 방향 길이(lz)는 12mm, 수직 방향 길이(wz)는 0.25mm이다. 그리고 제 2 부재의 수직 방향 길이(wx)는 0.45mm, 수평 방향 길이(lx)는 2mm이다. 여기서 수평 방향은 리드 선(100)의 길이방향과 평형방향을 말하고 수직방향은 리드 선(100)의 길이방향과 직각인 방향을 말한다. 한편 네일(130)의 두께에 대한 부호는 생략하였다.

도 7은 본 실시 예에 따라 리드 선의 절연체에 네일이 장착된 상태의 등가 회로도를 도시하고 있는 도면이다.

도 7a에 도시된 리드 선(100)은 도 7b의 등가 회로로 표시할 수 있다. 이를 보면, 인덕터(L)와 저항(R)은 직렬 접속하고, 커패시턴스(C)는 인덕터(L)와 병렬 접속하는 형태이다. 여기서, 저항(R)은 도선의 저항이고, 인덕터(L)은 64㎒ 또는 128㎒로 주사되는 MRI 신호인 RF 신호가 있는 동안 유효하다. 그리고 커패시턴스(C)는 기생 커패시턴스이다.

한편, 커패시턴스(C)와 인덕터(L)가 병렬로 접속함으로써, 도 7a의 리드 선(100)은 밴드 스톱 필터(Band stop filter)로서 제공된다. 상기 밴드 스톱 필터는 MRI 주파수 근처에서는 보다 높은 임피던스를 제공한다. 그러므로 상기 등가 회로는 고 주파수에서 중요한 고 임피던스를 획득할 수 있는 주파수의 범위를 폭넓게 제공할 수 있고, 따라서 상기 고 임피던스에 의하여 적은 전류가 유도되기 때문에, 리드 팁(P)에서 산란 전계는 감소한 값을 갖을 것이다.

이와 같이 본 실시 예는 구리 재질의 도선(110) 및 그 도선(110)의 일부가 노출되게 절연체(120)를 감싸며, 절연체(120)의 표면에 산란 전계를 감소시키는 네일(130)이 장착되는 구조를 개시하고 있음을 알 수 있다.

이어서는 상기와 같이 구성된 본 실시 예에 따른 리드 선의 시뮬레이션 결과를 살펴보기로 한다.

도 8a는 솔레노이드의 공진 곡선을 보인 그래프이다. 도시된 바와 같이 솔레노이드는 정 자장(B _O )의 세기가 1.5T(Tesla)인 MRI 시스템에서는 64MHz에서 공진이 발생하고 있음을 확인할 수 있다. 반면, 솔레노이드의 내/외측에 자기장의 형성 유무를 표시하고 있는 도 8b를 보면, 솔레노이드 내에서는 자기장이 균일하게 분포됨이 확인되나 솔레노이드 외측에는 상술한 [수학식 1]과 같이 자기장이 형성되지 않고 있음이 확인되었다.

한편, 이하 설명되는 시뮬레이션 결과에 따른 도면, 즉 도 9 내지 도 18에서 수직축(y축)은 산란 전계의 분포를 나타내며 수평축(x축)은 리드 팁(P)에서의 거리(D)를 나타내고 있음에 유의하도록 한다.

도 9는 본 실시 예에 따라 길이 40cm의 리드 선(100)에서 구리 도선(110)의 노출 여부 및 네일(130)의 장착 여부에 따른 산란 전계의 시뮬레이션 결과를 보인 도면으로서, 전체적으로 앞서 설명한 도 8a 및 도 8b에 비하여 리드 팁(P) 부분 및 리드 선(100)의 주위에서 산란 전계가 감소하고 있음을 알 수 있다.

그 중, 본 실시 예가 채택한 리드 선의 구조, 즉 도선(110) 일부를 노출시키고 네일(130)을 장착한 리드 선(100)의 경우에서 산란 전계가 가장 낮게 나타나고 있다. 도면에서는 '40cm capped(With Nails)'가 된다.

즉, 종래 기술에서 설명한 바 있는 도 3a 및 도 3b와 비교하면 본 발명의 실시 예에 따른 리드 선(100)의 산란 전계가 보다 적게 나타나고 있음을 확인할 수 있는 것이다.

도 10은 본 실시 예의 리드 선의 구조를 60cm로 하고, 네일의 장착 및 미장착에 따른 산란 전계의 분포 도면이다. 도 10에서도 리드 선의 길이보다는 네일이 장착된 리드 선의 산란 전계가 더 낮게 나타나고 있음을 알 수 있다.

이와 같이 도 9 및 도 10에 따르면 본 실시 예의 리드 선(100)의 구조에서는 산란 전계가 종래보다 거의 40~50% 정도 감소하고 있다.

다음에는 리드 선(100)의 외주면에 장착된 네일(130)의 개수에 따른 산란 전계의 변화를 살펴보기로 한다. 이때, 위에서 설명한 바 있지만 도면에 표시된 Nn 및 Ns는 각각 리드 선(100)의 둘레 방향으로 장착된 네일(130)의 개수 및 리드 선(100)의 길이 방향으로 장착된 네일(130)의 개수를 말한다. 시뮬레이션에서는 Nn은 1 내지 3개를 제공하고, Ns는 10~30개를 제공하여 각각 시뮬레이션하였다.

도 11은 Ns는 30개로 고정되고, Nn이 1 내지 3개일 때의 산란 전계를 비교한 도면이고, 도 12는 Nn은 1개로 고정되고 Ns는 10 내지 30개일 때의 산란 전계를 비교한 도면이다. 이들 도면에 따르면, 도 11과 같이 Nn의 개수 변화는 산란 전계에 큰 영향을 미치지 않는다. 반면, 도 12와 같이 Ns은 개수가 많을수록 산란 전계가 감소하고 있음을 알 수 있다. 도면에서 Ns가 30개일 때, 리드 팁(P)의 산란 전계가 가장 낮게 나타나고 있다.

다음에는 네일(130)의 치수 변화에 따른 산란 전계를 살펴본다.

도 13은 본 실시 예에 따른 네일의 제 2 부재(132)의 수평 방향 길이(lx)에 따른 산란 전계 분포 변화를 보인 도면이다. 제 2 부재(132)의 수평 방향 길이(lx)는 각각 2mm, 4mm 및 6mm로 선정하여 시뮬레이션하였다. 도 13에서와 같이 제 2 부재(132)의 수평방향 길이(lx)는 그 사이즈를 다르게 하더라도 산란 전계에는 큰 영향을 미치지 않고 있음을 알 수 있다.

도 14는 본 실시 예에 따른 네일의 제 2 부재(132)의 수직 방향 길이(wx)에 따른 산란 전계 분포 변화를 보인 도면이다. 제 2 부재(132)의 수직 방향 길이(wx)는 각각 0.45mm, 0.4mm 및 0.2mm로 선정하여 시뮬레이션하였다. 도시된 바와 같이 제 2 부재(132)의 수직 방향 길이(wx) 변화에 따라서는 산란 전계가 다르게 나타나고 있다. 즉 제 2 부재(132)의 수직 방향 길이(wx)를 각각 0.45mm, 0.4mm 및 0.2mm로 했을 경우, 그 수직 방향 길이(wx)가 상대적으로 길게 형성된 네일이 장착된 경우 리드 팁(P)에서의 산란 전계가 가장 낮게 나타나고 있음이 확인된다. 따라서, 네일(130)은 절연체(120)의 두께를 감안하여, 제 2 부재(132)의 끝단이 리드 선(100)의 중심에 있는 구리 도선(110)에 접촉될 수 있는 수직 방향 길이(wx)를 가져야 할 것이다.

도 15는 본 실시 예에 따른 네일의 제 1 부재(131)의 수평 방향 길이(lz)에 따른 산란 전계 변화를 보인 도면이고, 도 16은 본 실시 예에 따른 네일의 제 1 부재(131)의 수직 방향 길이(wz)에 따른 산란 전계 변화를 보인 도면이다.

도 15에서 제 1 부재(131)의 수평 방향 길이(lz)는 각각 12mm, 8mm 및 4mm로 선정하여 시뮬레이션하였다. 이 경우 제시된 제 1 부재(131)의 수평 방향 길이(lz)에 대해서는 산란 전계는 거의 동일하게 나타나고 있다. 반면 제 1 부재(131)의 수직 방향 길이(wz)를 각각 0.1mm, 0.25mm 및 0.45mm로 선정하여 시뮬레이션한 결과 도면인 도 16을 보면, 대부분이 유사하게 나타나고 있으나, 0.45mm일 때가 산란 전계가 가장 낮게 나타나고 있다.

다음은 네일(130)의 두께에 따른 산란 전계를 살펴본다.

이는 본 실시 예에 따른 네일(130)의 두께에 따른 산란 전계 변화를 보인 도 17을 참조한다. 네일(130)의 두께는 0.2mm, 0.4mm 및 0.6mm를 각각 선정하여 시뮬레이션하였다. 그 결과 도면에서와 같이 모든 두께에서 산란 전계는 거의 유사하게 나타나고 있다.

다음은 리드 선(100)의 길이 방향으로 장착된 네일들의 위치와 관련된 산란 전계를 살펴본다. 이는 도 18을 참조한다.

도 18에서는 Nn은 1개로 고정되고, Ns는 30개가 설치되면서 30개의 네일(130)이 0°, 90°, 180°, 270°방향을 향했을 때를 선정하여 시뮬레이션하였다. 여기서, 0°는 네일(130)이 어느 한 방향을 향했을 때를 기준 각도이며, 그 기준 각도에서 순차적으로 네일(130)을 90°씩 위치를 변경시키는 것을 나타낸다.

그러나, 상기와 같이 리드 선(100)의 길이 방향으로 배열된 네일(130)을 90°씩 방향을 이동시키면서 시뮬레이션하더라도, 네일(130)의 방향은 산란 전계에 큰 영향을 미치지 못함을 알 수 있다. 즉 네일(130)은 리드 선(100)에 어떠한 방향으로 배열 구성하여도 상관없고, 리드 팁(P) 부분에서 산란 전계가 감소하고 있음이 확인되었다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 중심에 구리 도선 및 그 구리 도선의 일부가 노출된 상태로 구리 도선의 외주면을 감싸는 절연체, 그리고 RF 여기 소스(excitation source)로의 역할을 하는 솔레노이드가 절연체의 일부를 감싸도록 형성되고, 아울러 MRI의 RF 신호에 따른 산란 전계를 감소시키기 위한 'Ｔ'자 형상의 네일(nail)이 절연체의 길이방향 및 둘레 방향을 따라 장착되는 새로운 구조의 리드 선을 이식용 의료기기에 제안하고 있음을 알 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 도시된 실시 예를 참고하여 설명하고 있으나, 이는 예시적인 것들에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 요지 및 범위에 벗어나지 않으면서도 다양한 변형, 변경 및 균등한 타 실시 예들이 가능하다는 것을 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적인 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100 : 리드 선 110 : 도선
120 : 절연체 130 : 네일(nail)
131 : 제 1 부재 132 : 제 2 부재
140 : 솔레노이드

Claims

일정 길이의 도선;
상기 도선 일부가 노출되게 하면서 그 도선의 외주면을 감싸도록 형성되는 절연체;
상기 절연체의 적어도 하나의 길이 방향 및 둘레 방향을 따라 설치되는 복수 개의 네일; 및
상기 네일이 설치된 상기 절연체의 일부를 감싸도록 형성되는 RF 여기 소스(excitation source)인 솔레노이드를 포함하는 이식용 의료기기의 리드 선 구조.
제 1 항에 있어서,
상기 네일은 금속 재질인 제 1 부재와 제 2 부재가 결합하여 'T'자 형상으로 형성되며,
상기 제 1 부재는 상기 네일이 리드 선에 장착되었을 때 상기 절연체의 외주면에서 리드 선의 길이 방향으로 배열되는 부분이고,
상기 제 2 부재는 상기 절연체에 일부가 끼워지는 부분임을 특징으로 하는 이식용 의료기기의 리드 선 구조.
제 2 항에 있어서,
상기 네일은 자기공명영상장치에서 주사되는 RF 신호에 의하여 상기 리드 선의 길이 방향을 따라 발생하는 산란 전계를 감소시키는 것을 특징으로 하는 이식용 의료기기의 리드 선 구조.
제 1 항에 있어서,
상기 솔레노이드는 그 솔레노이드 외부의 자기장은 'Zero' 임을 특징으로 하는 이식용 의료기기의 리드 선 구조.
제 3 항에 있어서,
상기 리드 선의 둘레 방향을 따라 장착되는 상기 네일 개수보다 상기 리드 선의 길이 방향을 따라 장착되는 상기 네일 개수에 의하여 상기 산란 전계가 더 감소하는 이식용 의료기기의 리드 선 구조.
제 3 항에 있어서,
상기 제 2 부재의 수평방향 길이(lx)의 변화보다 상기 제 2 부재의 수직 방향 길이(wx)의 변화에 따라 상기 산란 전계 분포가 더 상이하게 나타나고, 상기 제 2 부재의 수직 방향 길이(wx)는 상기 절연체를 관통하여 상기 도선과 접촉하는 길이로 형성되는 것을 특징으로 하는 이식용 의료기기의 리드 선 구조.