[發明專利]構造MRI兼容電極電路的方法

有效

• 申請號: 201310392581.3
• 申請日: 2010-03-04
• 公開（公告）號: CN103549952A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 托馬斯·W·勞埃德;史蒂文·R·韋丹;格雷格·S·斯滕策爾
• 申請（專利權）人: 艾姆瑞科醫療系統有限公司
• 主分類號: A61B5/05
• 分類號: A61B5/05
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 李曉冬

本申請是PCT國際申請日為2010年3月4日、PCT國際申請號為PCT/US2010/026232（國家申請號為201080010330.9）、發明名稱為“MRI兼容電極電路”的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及具有用于磁共振成像（MRI）環境的組織接觸電極的醫療設備，尤其涉及用于在MRI掃描期間減弱施加于這種設備的電磁場的方法和裝置。

背景技術

MRI在診斷成像模式并日益在介入成像模式中取得了顯著成就。MRI在其他成像方式（例如，X射線）的主要好處包括優越的軟組織成像并避免病人暴露于X射線產生的電離輻射。MRI的優越軟組織成像能力在診斷成像方面提供了極大的臨床效益。同樣地，傳統使用X射線成像來引導的介入治療從MRI的軟組織成像能力中極大受益。此外，利用MRI導引消除了病人大面積暴露于與傳統X射線引導介入治療相關的電離輻射。

MRI利用三種場來顯示病人解剖的影像：大靜磁場，時變梯度磁場以及射頻（RF）電磁場。靜磁場和時變梯度磁場協同工作以與靜磁場建立質子對準并在病人體內建立空間相關質子自旋頻率（諧振頻率）。以諧振頻率施加的RF場干擾初始對準，使得當質子放松恢復初始對準時，可檢測并處理從放松事件發出的RF以建立圖像。

當醫療設備在外部或內部非常接近或接觸病人組織時，與MRI相關的三種場中的每種都會對病人產生安全隱忠。一個重要的安全隱患是MRI掃描儀的RF場和醫療設備（RF感應受熱），特別是具有帶有組織接觸電極的細長導電結構的醫療設備（例如起搏器中的電極線，以及植入式心率轉復除顫器(ICD)的引線，導線和導管）之間相互作用產生的熱。因此，隨著更多的病人裝配植入式醫療設備，使用MRI診斷成像持續流行和增加，MRI環境對安全設備的需求也會增加。

多種MRI技術正發展成為用于引導介入治療的X射線成像的替代。例如，由于在介入治療期間醫療設備通過病人的身體得到了改進，因此可跟蹤其進度，使得可以將該設備適當地輸送到靶位。一旦輸送到靶位，就可監控設備和病人組織以提高治療傳送。示例性介入治療包括，例如，心臟電生理治療，心臟電生理治療包括診斷心律失常的診斷治療和諸如房顫消融、室性心動過速消融、心房撲動消融、預激綜合癥消融、AV結消融、SVT消融等的消融手術。利用MRI跟蹤醫療設備的位置可用于諸如乳腺癌、肝癌和前列腺腫瘤消融的腫瘤手術，以及諸如子宮肌瘤和前列腺肥大消融的泌尿系統手術。

MRI環境下與電極線相關的RF感應受熱安全隱患由RF場和電極線之間的耦接產生。在這種情況下，存在幾種受熱的相關惰況。一種情況存在是因為電極線通過電極與組織電接觸。電極線中感應的RF電流可通過電極輸送至組織中，導致組織中電流密度較高以及相關的焦耳或歐姆組織受熱。同樣，電極線中RF感應電流可導致附近組織中RF能量的局部吸收率增加，從而升高了組織的溫度。前述現象被稱為介電受熱。即便電極線不與電接觸組織，例如，如果電極與組織絕緣或如果不存在電極，介電加熱也可能發生。此外，電極線中的RF感應電流可引起電極線自身的歐姆受熱，由此產生的熱量可傳遞給病人。在這種情況下，試圖減少電極線中存在的RF感應電流并限制輸送至周圍環境的電流是很重要的。

用于試圖解決前述問題的方法和裝置是公知的。例如，高阻抗電極線限制電流的流動并減少RF感應電流；放置在電極/導線界面處的諧振LC濾波器可減少通過電極輸送至人體的電流，放置在電極/導線界面處的非諧振組件也可減少傳輸至人體內的電流；共徑向電極線可用于沿導線的長度提供分布電抗，從而增加導線的阻抗并減少感應電流量。

盡管上文試圖減少RF感應加熱，但是重要的問題仍然存在。例如，高阻抗電極線限制了電極線的功能并不允許有效消融、起搏或感應。在超過200℃時，放置在導線/電極界面處的諧振LC濾波器本身導致了造成濾波器本身發熱的諧振組件內的較大電流強度。此外，在導線/電極界面處的諧振LC濾波器可導致電極線上感應電流的較強反射，并導致增加導線本身溫度上升和/或導致電極線附近的介電受熱增加的駐波，這反過來將周圍組織加熱到可能無法接受的級別并可融化導管或容納導管的引線體。非諧振組件不能單獨提供充分的衰減以將感應電流減少到安全級別。此外，如果導體的橫截面積太小，則組件將經歷溫度上升。當具有分布電抗（即，盤繞導線）的電極線可降低導線上電流的級別時，不能充分阻止導線上感應的電流通過電極離開導線。因此，當盤繞導線以某個長度或距離工作時，在需要更長長度或距離的情況下，盤繞尋線不能獨自提供足夠的阻抗來阻止電流。