專利名稱：可植入mri兼容刺激導(dǎo)線和天線以及相關(guān)系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及介入醫(yī)學(xué)導(dǎo)線(lead)，并且可能尤其適用于MRI兼容的可植入深度腦刺激(“DBS”)和/或可植入交感神經(jīng)鏈刺激導(dǎo)線。
背景技術(shù)：
對于受慢性疼痛、帕金森疾病或發(fā)作或者其它醫(yī)學(xué)狀況困擾的患者，深度腦刺激(DBS)成為一種可接受的神經(jīng)外科治療的治療模式。還實施或建議了使用交感神經(jīng)鏈和/或脊髓等的內(nèi)部刺激的其它電刺激療法。
現(xiàn)有技術(shù)DBS系統(tǒng)的一個實例是Medtronic公司的Activa系統(tǒng)。Activa系統(tǒng)包括放置在患者胸腔內(nèi)的可植入脈沖發(fā)生刺激器和以電極設(shè)置在神經(jīng)組織中的方式植入的具有軸向間隔放置的電極的導(dǎo)線。導(dǎo)線從腦表面下穿到胸腔，將電極與脈沖發(fā)生器連接。這些導(dǎo)線在末端可具有多個暴露的電極，這些電極連接到導(dǎo)體，這些導(dǎo)體沿著導(dǎo)線長度方向延伸并且連接到放置在胸腔中的脈沖發(fā)生器。
功能性MRI是一種成像模式，其能夠用于評估心臟、神經(jīng)和/或其它紊亂。對植入了刺激裝置和導(dǎo)線的患者使用MRI可能是令人滿意的。然而，當前可獲得的導(dǎo)線系統(tǒng)可能不適于在磁共振成像(MRI)系統(tǒng)中使用。例如，所述裝置可能不是MRI兼容的，即，它們可能包含會使MRI圖像失真的鐵磁材料。同樣，當前可獲得的導(dǎo)線/探針/電纜系統(tǒng)可能易于受到不必要的感應(yīng)RF和/或AC電流和/或組織的局部加熱的影響。例如，Medtronic的Activa設(shè)備推薦在1.5T磁場下實施MRI成像，而不使用身體線圈，即，僅使用頭線圈用于發(fā)射RF激勵脈沖。同樣，隨著諸如3T系統(tǒng)的更高磁場對于MRI成像變得更為普遍(RF脈沖具有更短波長)，有害RF沉積(deposition)的問題可能增加。
人們認為，一些醫(yī)學(xué)過程的臨床結(jié)果，尤其是那些使用DBS的，可能取決于與感興趣組織接觸的電極的精確位置。例如，目前，為了治療帕金森震顫，將DBS探針放置在神經(jīng)組織中，電極將信號發(fā)射到腦的丘腦區(qū)域。然而，已經(jīng)報道，在約30％的植入有這些裝置的患者中，裝置/過程的臨床功效并非最優(yōu)。這可能歸因于導(dǎo)線/探針/電極相對于腦或神經(jīng)組織的不準確/不精確放置。
諸如RF/微波透熱療法治療的其它非MRI應(yīng)用，可使用采用交流電燒灼組織的導(dǎo)線。在該療法期間傳遞的透熱療法交流電可處于約1KHz到350MHz的之間的范圍中。在某些情況下，導(dǎo)線系統(tǒng)可能不合需要地起到天線的作用，在導(dǎo)線暴露的局部組織接收和沉積電流，由此潛在地增加SAR或比吸收率(specific absorption rate)(測量由人體吸收的射頻(RF)能量的量的一種方法)。
雖然如上所述，還需要作為替代的醫(yī)學(xué)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一些實施例提供了治療導(dǎo)線系統(tǒng)。這些導(dǎo)線系統(tǒng)可以包括RF扼流器(choke)和/或抗感應(yīng)電流導(dǎo)線。這些導(dǎo)線系統(tǒng)可以是可植入的、MRI兼容的多用途導(dǎo)線系統(tǒng)，配置成提供內(nèi)部MRI接收天線和至少一個刺激電極。
所述導(dǎo)線可以是相對長的可植入導(dǎo)線，其在人體內(nèi)具有大于10cm的長度。該至少一個電極可以是多個電極，其中一個是記錄和/或記錄并刺激和/或消融電極。
該設(shè)備能夠是多用途導(dǎo)線系統(tǒng)，其允許使用集成的MRI接收天線的放置和使用電極的刺激更加精確。該導(dǎo)線系統(tǒng)可具有相對的遠端和近端部分，其中近端部分構(gòu)造成在導(dǎo)線放置期間位于對象外部。在一些實施例中，近端部分可以可釋放地附連于MRI接口或可植入脈沖發(fā)生器。近端部分能夠并入連接器中。該遠端部分包括多個刺激電極和一MRI天線。
某些實施例涉及活體內(nèi)醫(yī)學(xué)刺激探針，其包括(a)細長的導(dǎo)線，具有放置在其遠端部分上的至少一個刺激電極；和(b)多個軸向間隔開的RF扼流器，其在至少一個電極之前放置在導(dǎo)線的軸向延伸的屏蔽層上和/或內(nèi)，以抑制感應(yīng)RF電流形成和/或沿著屏蔽層傳播。
該導(dǎo)線可以是彈性的導(dǎo)線，而該至少一個電極可以是多個間隔開的電極。該導(dǎo)線可包括保持在該導(dǎo)線核心中的多個導(dǎo)體，每個導(dǎo)體用于一個電極。屏蔽層可以是不連續(xù)的并且可構(gòu)造成在導(dǎo)線的至少主要長度上圍繞導(dǎo)體并且在電極之前的導(dǎo)線位置終止。該探針可包括軸向延伸的初級內(nèi)屏蔽，其圍繞具有多個電極的核心。該不連續(xù)的屏蔽層可以是第二屏蔽層，其基本上柱形地布置在內(nèi)部初級屏蔽層上。該初級和第二屏蔽都在電極之前的位置終止。
其它實施例涉及長期可植入深度腦刺激和MRI成像探針系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括(a)包括MRI天線的MRI兼容細長導(dǎo)線，所述MRI天線具有用于內(nèi)部接收局部活體內(nèi)MRI信號的軸向延伸徑向間隔開的第一和第二屏蔽層；(b)至少一個電極，保持在導(dǎo)線的遠端部分上，并且在操作中構(gòu)造成產(chǎn)生刺激脈沖來刺激腦深部神經(jīng)組織；(c)與該至少一個電極通信的刺激電路；(d)與MRI天線通信的MRI信號接收電路；(e)與刺激和接收電路通信的分流器電路，用于選擇性地電連接MRI接收或刺激電路；以及(f)用于抑制導(dǎo)線的第二屏蔽層上的RF感應(yīng)電流的裝置。
又一些其它實施例涉及MRI兼容深度腦刺激和成像探針系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括(a)彈性細長探針主體，具有相對的近端和遠端部分，探針主體包括布置在遠端部分上的多個電極；(b)置于該導(dǎo)線核心中的多個導(dǎo)體，一個導(dǎo)體用于一個電極；(c)軸向延伸內(nèi)部屏蔽，在該多個導(dǎo)體的至少大部分長度上圍繞該多個導(dǎo)體；(d)軸向延伸并與內(nèi)部屏蔽徑向分隔開的第二屏蔽；(e)軸向延伸的第一絕緣/電介質(zhì)層，布置在內(nèi)部屏蔽和第二屏蔽中間；(f)MRI天線，由探針主體保持在其遠端部分；(g)與MRI天線通信的RF發(fā)射去耦電路；以及(h)附連于探針主體的近端部分的至少一個連接器，構(gòu)造成為每個電極保持一個導(dǎo)體發(fā)射線。
又一些其它實施例涉及醫(yī)療箱。所述醫(yī)療箱包括細長的已滅菌的生物兼容及MRI兼容的導(dǎo)線，該導(dǎo)線具有相對的遠端和近端部分。該導(dǎo)線包括MRI天線、位于遠端部分上的多個刺激電極以及布置在導(dǎo)線的屏蔽層中的多個軸向間隔開的RF扼流器。該導(dǎo)線構(gòu)造成具有與第一和第二操作模式相關(guān)聯(lián)的選擇性操作第一和第二電傳輸路徑。在MRI操作期間，第一傳輸路徑連接MRI天線和MRI掃描器并使電極去耦，而在電刺激或記錄期間，第二傳輸路徑連接電極及刺激或記錄源。
另外的實施例涉及放置和操作深度腦刺激探針的方法。該方法包括(a)將彈性細長導(dǎo)線插入對象的腦部，該導(dǎo)線包括MRI天線和位于其遠端部分上的至少一個刺激電極；(b)將導(dǎo)線連接到與分流器電路通信的MRI掃描器接口，所述分流器電路具有至少兩個不同的電傳輸路徑，第一路徑用于MRI操作而第二路徑用于刺激操作；(c)使用第一傳輸路徑從MRI天線中獲取與最接近MRI天線的局部神經(jīng)組織相關(guān)的MRI信號；(d)基于來自獲取步驟的數(shù)據(jù)將導(dǎo)線上的電極放置在腦中的期望位置；然后(e)使用第二傳輸路徑用電極刺激神經(jīng)組織；以及(f)將該導(dǎo)線構(gòu)造成抑制RF感應(yīng)電流的形成和/或傳輸。使用相同的導(dǎo)線執(zhí)行刺激和獲取步驟。
其它實施例涉及計算機程序產(chǎn)品，其用于操作具有MRI天線的多用途MRI兼容刺激探針。該計算機程序產(chǎn)品包括計算機可讀存儲介質(zhì)，在介質(zhì)中嵌入了計算機可讀程序代碼。該計算機可讀程序代碼包括可控制地結(jié)合多種不同模式中至少一種的所需操作模式的計算機可讀程序代碼，所述多種不同模式包括用于具有至少一個電極和MRI天線的MRI兼容刺激探針的第一和第二操作模式。第一操作模式具有在MRI操作期間連接MRI天線和MRI掃描器并使電極去耦的第一傳輸路徑，而第二操作模式具有在電刺激或記錄期間連接電極和刺激或記錄源的第二傳輸路徑。
該計算機可讀程序代碼可以配置成安排選擇第二操作模式的時間，使該選擇發(fā)生在第一操作模式中由MRI天線采集MRI信號之后但時間上最接近。該計算機可讀程序代碼可以配置成基本實時地、接近在第一操作模式中由MRI天線采集MRI信號的時間，獲取局部組織的微記錄。該計算機可讀程序代碼可以配置成基本實時地獲取接近MRI天線的局部神經(jīng)組織的多個MRI信號，然后獲取該局部神經(jīng)組織的多個微記錄，以允許臨床醫(yī)生使用MRI數(shù)據(jù)和音頻數(shù)據(jù)跟蹤探針的放置。
又一些其它實施例涉及MRI兼容治療刺激探針，其包括(a)細長的彈性探針主體，具有置于其中的軸向延伸內(nèi)腔；(b)至少一個電極，由探針主體的遠端部分保持；以及(c)至少一個軸向延伸導(dǎo)體，構(gòu)造成可滑動地延伸進入探針主體的腔內(nèi)，該至少一個導(dǎo)體相對于探針主體具有增加的剛性。在放置在體內(nèi)的過程中，該至少一個導(dǎo)體與探針主體協(xié)作并且定義了活體內(nèi)MRI天線，用于獲取進行MRI位置引導(dǎo)的MRI信號。在放置之后，該至少一個導(dǎo)線能夠從探針主體移除，留下探針主體在人體內(nèi)合適的位置。
套管可構(gòu)造成插入位于患者顱骨內(nèi)的鉆孔中，刺激探針和MRI天線探針可以構(gòu)造成用于通過套管引導(dǎo)到腦深部放置。
在一些實施例中，套管構(gòu)造成當MRI天線探針保持在套管內(nèi)部時，套管與MRI天線探針協(xié)作以定義MRI接收天線。在特定實施例中，套管包括導(dǎo)電屏蔽層，在放置在體內(nèi)的過程中，其與MRI天線探針協(xié)作以定義MRI接收天線，用于獲取將刺激電極放置在同一探針上的MRI位置引導(dǎo)的MRI信號。
將在下面進一步描述這些和其它實施例。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的具有可植入刺激導(dǎo)線的醫(yī)療箱的示意圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的具有植入的MRI兼容的深度腦刺激導(dǎo)線的對象的圖像。
圖3A是根據(jù)本發(fā)明實施例的刺激導(dǎo)線的側(cè)視圖。
圖3B是沿著線3B-3B的圖3A中所示設(shè)備的橫截面視圖。
圖3C是根據(jù)本發(fā)明實施例的具有線性和/或可延伸電極的探針的示意性側(cè)視圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的圖3A中所示的設(shè)備的電示意圖。
圖5A是根據(jù)本發(fā)明實施例的多用途探針的局部分解示意性圖示。
圖5B是示出了探針腔室而沒有中心導(dǎo)體的圖5A中所示探針的橫截面視圖。
圖5C是示出了探針腔室持有中心導(dǎo)體的圖5A中所示探針的橫截面視圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的雙模式導(dǎo)線操作電路的結(jié)構(gòu)圖。
圖7A是根據(jù)本發(fā)明實施例的另一操作電路的結(jié)構(gòu)圖。
圖7B是根據(jù)本發(fā)明實施例的操作電路的又一結(jié)構(gòu)圖。
圖8A是根據(jù)本發(fā)明實施例的分流器電路的示意性圖示。
圖8B是圖8A中所示的電路的端視圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明實施例構(gòu)造成將MRI兼容刺激探針插入適當位置的MRI引導(dǎo)固定系統(tǒng)的示意性圖示。
圖10A是根據(jù)本發(fā)明其它實施例的雙探針系統(tǒng)的示意性透視圖示。
圖10B是根據(jù)本發(fā)明實施例的雙探針醫(yī)療箱的示意圖。
圖11是根據(jù)本發(fā)明實施例的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在，在下文中將參考隨附附圖更完整地描述本發(fā)明，在附圖中示出了本發(fā)明實施例。然而，本發(fā)明可以以多種不同形式表現(xiàn)，并且不應(yīng)解釋為局限于在此闡述的實施例；更確切地，提供這些實施例使得本公開內(nèi)容將是徹底和完整的，并且將向本領(lǐng)域技術(shù)人員完整地表達了本發(fā)明的范圍。全文中，相同的附圖標記指示相同的元件。將意識到，雖然就某一天線實施例進行討論，但是一個導(dǎo)線系統(tǒng)實施例的特征或操作能夠應(yīng)用到其它實施例。
在附圖中，除非另外指定，線、層、特征、部件和/或區(qū)域的厚度可能是為了清楚起見而夸大的，而虛線圖示了可選擇的特征或操作。另外，除非另外特別指示，操作(或步驟)的順序不局限于在權(quán)利要求中呈現(xiàn)的順序。將理解的是，當諸如層、區(qū)域或基板的特征稱為在另一特征或元件“之上”時，其能夠直接位于其它元件之上或者還可能存在居間元件。相反地，當一個元件稱為“直接”位于另一特征或元件“之上”時，不存在居間元件。還將理解的是，當一個特征或元件稱為“連接”或“耦合”到另一特征或元件時，其能夠直接連接到其它元件或者可能存在其它居間元件。相反的，當一個特征或元件稱為“直接連接”或“直接耦合”到另一元件時，不存在居間元件。雖然參考一個實施例進行描述和圖示，但是如此描述或圖示的特征能夠應(yīng)用到其它實施例。
除非另外定義，在此所用的所有術(shù)語(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語)，具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常所理解的相同的意義。將進一步理解，諸如在通常使用的字典中定義的那些術(shù)語，應(yīng)當解釋為具有它們在相關(guān)領(lǐng)域和本說明書的上下文中的意義一致的意義，并且不應(yīng)當解釋為理想化的和過于形式的意義，除非如在此明確定義。
本發(fā)明的探針實施例可以構(gòu)造成刺激人體和對象的任何所需內(nèi)部區(qū)域。該對象可以是任何對象，并且可以尤其適于動物和/或人類對象。一些探針實施例的尺寸和構(gòu)造適用于腦部刺激，通常為深度腦刺激。一些探針實施例可構(gòu)造成刺激交感神經(jīng)鏈的所需區(qū)域。其它實施例可針對其它解剖結(jié)構(gòu)、器官或特征，包括深組織、內(nèi)腔等。例如，本發(fā)明的探針系統(tǒng)可以構(gòu)造成治療心臟、胃腸、泌尿或其它身體區(qū)域。
在美國專利No.6,708,064；6,438,423；6,356,786；6,526,318；6,405,079；6,167,311；6,539,263；6,609,030和6,050,992中描述了已知刺激治療和/或目標身體區(qū)域的實例，所述文獻的內(nèi)容在此全部引入作為參考。
現(xiàn)在，下面將參考附圖詳細描述本發(fā)明實施例。圖1圖示了醫(yī)療箱10，其包括具有至少一個刺激和/或消融電極25的至少一個刺激導(dǎo)線或探針20。該至少一個電極25在圖1中示為三個基本上圓柱形、軸向間隔開的電極。術(shù)語“導(dǎo)線”和“探針”能夠可互相交換地用于指示用于支撐刺激電極25的主體。能夠使用其它數(shù)量的電極以及其它電極結(jié)構(gòu)。圖3A圖示了4個電極25，而圖3C圖示了電極25可以是基本上線性的電極25，其能夠相對于探針主體平移以延伸出其端部和/或側(cè)壁部分以提供附加(通?？蓡为氝x擇地)刺激和/或傳感選項?？梢韵氲?，可以使該(多個)電極能夠的尺寸和結(jié)構(gòu)“適合”所需內(nèi)部目標，該目標可以是相對小的區(qū)域，諸如小于約1-3mm。通常，如圖1中所示，該(多個)電極25可保持在探針主體的遠端部分上。探針主體近端部分上的連接器30可構(gòu)造成在導(dǎo)線安置期間位于身體之外。探針主體的近端部分可構(gòu)造成經(jīng)由相應(yīng)的連接器40c、50c可釋放地嚙合MRI掃描器接口40或可植入脈沖發(fā)生器50。
如由虛線所示，醫(yī)療箱10還可以有選擇地包括具有可植入導(dǎo)線51和連接器50c的至少一個可植入脈沖發(fā)生器50。該發(fā)生器和導(dǎo)線50、51還可包括MRI兼容材料和/或部件。另外，任選地，醫(yī)療箱10可包括MRI接口導(dǎo)線41和/或MRI掃描器接口40。MRI接口40和/或?qū)Ь€41可以是標準器械，在使用不同探針20的多種過程中都可使用。導(dǎo)線41、連接器40c和/或MRI接口40可以提供為醫(yī)療箱10中的一次性使用消毒部件或者在使用之間由診所消毒。探針20通常是細長的彈性探針，包括諸如聚合物的彈性材料的外層，該外部層在探針主體的外表面上延伸，而留下構(gòu)造成接觸人體內(nèi)合適位置的組織的(多個)電極25。探針20包括至少一個導(dǎo)體導(dǎo)線26(圖3B)，其將電極25電連接到遠程輸入或輸出源，諸如MRI掃描器接口40或可植入脈沖發(fā)生器50。(多條)導(dǎo)線26能夠包括任何合適的材料，在一些實施例中可以包括諸如鎳鈦諾(Nitinol)的形狀記憶合金。用于可植入脈沖發(fā)生器50的連接器50c可以配置成具有比MRI導(dǎo)線連接器40c更小的外形，因為其可能構(gòu)造成植入到對象的皮膚下用于長期刺激。
如圖1中所示，在一些實施例中，醫(yī)療箱10還可以包括MRI兼容的基本剛性的套管75和/或相對于探針具有增加的剛性的套管75，其構(gòu)造成可滑動地接收探針主體的至少遠端和中間部分以將探針20引導(dǎo)到合適的位置中。和接口導(dǎo)線41一樣，套管75可以是一次性使用的并且提供為醫(yī)療箱75中的消毒部件，或者其可以作為標準部件重復(fù)使用并且由用戶/診所消毒。套管75可根據(jù)所需人體進入位置而構(gòu)造；例如，對于口腔進入，套管75可形成為咬塊、鼻腔或者耳塞元件，而對于如放置在脊柱中的非神經(jīng)使用，可不需要套管。
對于MRI兼容的使用，套管75、探針20、MRI接口電纜41和連接器40c可包括非磁MRI兼容材料，并且配置成在高磁場環(huán)境中工作。如上所述，在一些實施例中，可植入脈沖發(fā)生器50以及可植入導(dǎo)線51和連接器50c還可以包括MRI兼容的材料以允許對象的安置后的MRI詢問。
在一些實施例中，探針20包括MRI天線35，其配置成在MRI過程期間拾取局部組織中的MRI信號。MRI天線35能夠配置成位于探針20的遠端部分上。在一些實施例中，天線35具有約1-5cm的焦距或信號接收長度，并且通常配置成具有一觀察長度，以接收來自約1-2.5cm的局部組織的MRI信號。MRI天線35在圖3B和圖4中示為包括同軸天線。然而，能夠使用其它天線結(jié)構(gòu)，諸如，鞭狀天線、線圈天線、無環(huán)天線(loopless antenna)和/或成環(huán)天線。參見，例如，美國專利No.5,699,801；5,928,145；6,263,229；6,606,513；6,628,980；6,284,971；6,675,033；和6,707,176，所述文獻的內(nèi)容在此全部引入作為參考。還參見美國專利申請公開No.US2003/0050557；US2004/0046557；和2003/0028095，所述文獻的內(nèi)容在此全部引入作為參考。
圖3A-3B圖示了具有多個電極25的探針20的一個實施例。至少一個電極25可以是傳感電極(即，微電記錄)。通常，一個或多個電極25可能能夠既感測又刺激(或消融)。對于神經(jīng)使用，腦中不同區(qū)域提供了可以確認的不同感測強度、頻率和/或音調(diào)(pitch)(通常讀數(shù)約為1-4微伏)。
圖3B圖示了探針20的核心部分能夠配置成保持多個軸向延伸的導(dǎo)體26，通常一個導(dǎo)體對應(yīng)一個電極25。在其它實施例中，可以使用比電極數(shù)目更多或更少的導(dǎo)體。導(dǎo)體26可以是靜態(tài)的并且基本上保持封裝在第一絕緣電介質(zhì)層61中。在其它實施例中，導(dǎo)體26可以保持在第一電介質(zhì)材料61中，使得它們能夠如圖3C所示在軸向和/或基本上向外或橫向方向上平移。再參考圖3B，軸向延伸的第一屏蔽層62可圍繞第一屏蔽層62。第二軸向延伸屏蔽層64可在其近端部分電連接到第一屏蔽層62(其還可以稱作初級屏蔽層)。外部聚合物絕緣層65可圍繞內(nèi)部層61-64同時終止，以通常暴露電極25，從而在操作期間允許更強的刺激接觸。導(dǎo)體26從連接器30延伸到相應(yīng)的電極25。探針20包括電接地68，且連接器30連接接地68和每個電極25。
圖4圖示了圖3A和圖3B中所示的探針20的電示意圖。如圖所示，初級或第一屏蔽層62在第一電極251之前在探針的遠端部分終止。初級屏蔽62可以在探針20的遠端部分形成線圈62c。在其它實施例中，初級屏蔽62可終止而不形成線圈(未示出)。在又一些實施例中，屏蔽62可以在一個或多個電極25之后一定距離形成線圈，包括一直前進到遠端部分(未示出)。在一些實施例中，相應(yīng)的一個導(dǎo)體26可延伸到一相應(yīng)的電極25，其中最長的導(dǎo)體26對應(yīng)于最遠端電極25。(多個)導(dǎo)體26沿著如所示的探針主體的長度可以基本上是線性的、或者可以形成線圈。如果形成線圈，導(dǎo)體26的線圈可能位于遠端部分，僅僅在相應(yīng)電極25之前，其可增強信號(未示出)。
每個電極25通常與至少一個被絕緣的導(dǎo)體26通信。在探針20的近端，導(dǎo)體26連接到連接器30，以便在MRI引導(dǎo)的探針/導(dǎo)線/電纜放置期間，連接到可植入信號發(fā)生器50或者連接到接口電路40。這些被絕緣的導(dǎo)體26通常覆蓋有聚合物絕緣套61，并且導(dǎo)電材料呈圓柱形地鋪設(shè)以在絕緣體上形成第一屏蔽層62。該屏蔽62逼近電極終止并且不與導(dǎo)體或電極電接觸。第二絕緣體/聚合物/電介質(zhì)層63還使該屏蔽絕緣以形成多芯同軸型的電纜系統(tǒng)，其阻抗通常約為10-100歐姆。RF扼流器64rf能夠集成或者安裝在形式為第二屏蔽的屏蔽64中，該第二屏蔽是不連續(xù)的并且具有多個部分，每部分的長度為λ/4或更短。如圖4中所示，在近端，每個部分或片段64s連接到初級屏蔽62，并且遠端可以不電連接到初級屏蔽62，或者連接到在初級屏蔽62和第二屏蔽64之間的電容164。可使用頂部絕緣體/聚合物層65使探針主體20b絕緣，電極25除外。
如由圖4中的軸向箭頭所示，天線35的MRI有源部分可以在初級屏蔽62終止的位置和第一電極251之間延伸。然而，如上所述，還可以使用其它天線35的結(jié)構(gòu)。如圖所示，第二屏蔽層64包括多個軸向分隔開的RF扼流器64rf。術(shù)語“RF扼流器”指的是一種屏蔽層結(jié)構(gòu)，其提供小于或等于λ/4的電長度(從外部電磁波的觀點)以抑制AC(交變電流，例如透熱療法應(yīng)用)或RF暴露環(huán)境中的RF感應(yīng)電流或駐波的形成和/或傳播。提供電波長的物理長度可取決于制作探針的材料(諸如介電常數(shù))和其使用時所處的磁場而改變。在一些實施例中，探針20具有大于10cm、通常為約20cm到約150cm的物理長度。在一些實施例中，可植入導(dǎo)線段50也可包括沿著目標區(qū)域或沿著基本上整個可植入長度形成的RF扼流器64rf。在圖4中所示的實施例中，RF扼流器64rf包括屏蔽64的多個斷開和/或不連續(xù)的電絕緣第二屏蔽段。在其它實施例中，RF扼流器64rf可包括一系列軸向分開的平衡不平衡轉(zhuǎn)換電路(Balun circuit)或其它合適的電路結(jié)構(gòu)。參見，例如美國專利No.6,284,971，所述文獻的內(nèi)容在此全部引入作為參考，用于附加描述能夠抑制RF感應(yīng)電流的RF抑制同軸電纜。
如圖4中所示，第二屏蔽層64可以在段64s的相對端耦合到第一屏蔽層62。如圖所示，斷開的段64s的一端(通常近端部分)直接耦合到屏蔽層62，而另一端(通常遠端部分)電容性耦合到第一屏蔽層62。每個段64s可以構(gòu)造成以相同的方式或相反不同的電方式(未示出)與第一屏蔽層62接合。
圖5A-5C圖示了探針20的另一實施例。在該實施例中，探針主體20b構(gòu)造成限定軸向延伸的腔27(圖5B)，其尺寸確定成并配置成其中至少具有一個導(dǎo)體26。圖5B圖示了探針主體20b，沒有導(dǎo)體，腔室27敞開，而圖5C圖示了導(dǎo)體26在合適的位置。導(dǎo)體26可以是如圖所示的單個導(dǎo)體26或者多個導(dǎo)體(通常結(jié)構(gòu)上綁或捆在一起)。導(dǎo)體26可類似于引導(dǎo)線(guidewire)構(gòu)造，一旦探針主體在合適的位置，其就能夠從探針主體20釋放，并且/或者在放置期間，可為探針20提供結(jié)構(gòu)剛性。如圖5C所示，在合適的位置，導(dǎo)體26可構(gòu)造成與其它保持在探針上/內(nèi)的部件協(xié)作，以限定MRI天線35和允許MRI引導(dǎo)。探針20可提供接地，而導(dǎo)體26能夠提供(+)電通路。在插入期間，導(dǎo)體26能夠位于探針主體內(nèi)或者可以延伸穿過其遠端部分。導(dǎo)體26能夠在探針20中封裝在合適的位置或者可以就地裝配。代替使用內(nèi)部導(dǎo)體來連接電極，探針主體20b能夠包括導(dǎo)電跡線或金屬線25t(通常表面下或在絕緣層65下)，其將電極25連接到(多個)輸入/輸出源。雖然在圖5B和5C中示為具有若干電介質(zhì)和導(dǎo)電屏蔽層，但也可使用其它探針主體結(jié)構(gòu)以提供所需電極和/或MRI天線。
探針主體腔27和/或?qū)w26可構(gòu)造成具有可緊密配合的結(jié)構(gòu)，其允許在腔中的角度調(diào)整。例如，導(dǎo)體26的一個外周部分可以平面化、平坦化或粗糙化。
雖然未示出，在一些實施例中，探針20可構(gòu)造成具有一個或多個內(nèi)腔和出口，其傳遞所需細胞、生物和/或藥物治療到諸如腦的目標區(qū)域。探針20還可以結(jié)合活檢和/或注射針和/或燒灼裝置。
本發(fā)明的實施例提供多功能MRI安全導(dǎo)線或探針20，其至少能夠雙模式地工作即，在MRI過程期間，從體內(nèi)局部組織獲取MRI信號，以及在MRI過程期間和/或之后刺激和/或燒蝕目標組織。在一些實施例中，探針20可長期植入并且能夠至少以三種模式工作，以(1)選擇性地感測局部組織中的微電活性，(2)刺激局部組織，以及(3)獲取局部組織的MRI信號。通常連續(xù)地或者獨立于其它操作地執(zhí)行每個操作。探針20可構(gòu)造成用于任何合適的MRI掃描器中，諸如低磁場(通常約0.5-1.0T場)，到常規(guī)1.5T磁場或更高，諸如2T、3T或者甚至更高。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員，MRI掃描器是公知的，包括但不局限于SIEMES和GE MRI系統(tǒng)。
探針20構(gòu)造成既用作MRI天線35也用作刺激探針，可以減少將電極放置在所需位置所需的時間，提供了提高的位置精確性和/或減少了裝置插入腦部或其它目標區(qū)域中的次數(shù)。
圖6圖示了電路100，其能夠提供探針20的雙模式操作。如圖所示，電路100包括分流器電路102，其與對(多個)電極25提供刺激的電極刺激電路110通信。分流器電路102還與RF發(fā)射去耦電路115通信，該去耦電路115與MRI天線RF接收電路120和天線35通信。一些部件或者所有部件可保持在MRI掃描器接口40中。在其它實施例中，電路100的某些或所有部件可保持在連接器30中。
一般而言，介入探針系統(tǒng)能夠具有多個不同操作模式，這樣探針可以與兩個或多個操作傳遞路徑相關(guān)聯(lián)。在一些實施例中，探針可包含具有不同電傳遞路徑的兩個初級操作模式，其使用分流器電路102進行電導(dǎo)向。在操作中，在MRI過程期間，將RF激勵脈沖發(fā)射到對象。在RF發(fā)射期間，使MRI天線去耦，然后在接收周期期間，使其工作以接收來自局部組織的信號。刺激電極25通常通過分流器電路102隔離，從而僅MRI天線35是激活的。MRI接口40(圖1)與MRI掃描器通信，并且可以配置有補充端口以允許可植入脈沖發(fā)生器與其連接，由此在放置過程(確認合適的放置)期間，允許IPG刺激電極，而不使去耦該接口。在一些實施例中，MRI接口40可包括獨立于IPG操作電極的刺激和/或感測模式。在其它實施例中，在初始放置和連接到IPG之后，連接器30可從MRI接口斷開并連接到IPG，以及按需要重新連接到MRI接口40來獲得另外的MRI數(shù)據(jù)和/或圖像。
在MRI引導(dǎo)的探針20的臨床植入期間，探針20能夠用作MRI天線35以收集MRI或NMR數(shù)據(jù)。任選地，探針20可以用于產(chǎn)生目標內(nèi)部解剖結(jié)構(gòu)(諸如神經(jīng)組織)的高分辨率圖像，和/或通過獲取MRI信號以及(無論局部信號還是圖像)在體內(nèi)定位電極25的位置。MRI信號可由外部線圈和/或內(nèi)部MRI天線35采集。電極25還可用于通過采集來自目標(神經(jīng))解剖結(jié)構(gòu)的電信號而評估位置。
圖7A和7B圖示了不同的電路100，其可以用于提供探針20的不同操作模式。圖7A圖示了接收來自局部組織的MRI響應(yīng)信號的MRI天線接收電路135，和在RF發(fā)射期間能夠使天線35和電極去耦的RF發(fā)射去耦電路135D。電路100還包括電極刺激電路125，其對電極25提供刺激脈沖，并且可包括電極脈沖濾波電路225和用于收集局部微電信號的記錄電極電路226。圖7B圖示了電路100可包括控制器200，諸如數(shù)字信號處理器，其可形成分流器電路102(圖6)的一部分，用來引導(dǎo)MRI天線模式或電極模式的操作。
圖8A是根據(jù)本發(fā)明一些實施例的示例性分流器電路102的示意性圖示，所述分流器電路102為在成像(MR信號)模式下和感測微電模式下的信號操作提供了不同的傳輸路徑。圖8A圖示了電路102可具有兩側(cè)，分別為102A、102B，它們基本上互相疊置，如圖8B中所示，其間具有地平面。側(cè)A 102A是具有匹配和調(diào)諧部件的MRI天線35有效路徑，包括去耦電容器127、導(dǎo)體連接126(到各個導(dǎo)體26)、到MRI掃描器131的輸入(示為BNC輸入)、到用于電極脈沖信號(EP信號)的多管腳連接器的輸入132、PIN二極管128、匹配調(diào)諧感應(yīng)器129和匹配/調(diào)諧電路電容器130。側(cè)B是電極操作電路，配置成用作高通濾波器。如圖所示，到導(dǎo)體26的各個電傳輸路徑包括電容器138(示為1000pF電容器)和64MHz RF阻塞感應(yīng)器139。該阻塞感應(yīng)器139能夠變成阻塞使用中的MRI系統(tǒng)的頻率(較高的頻率用于較高場的磁體，即，對于質(zhì)子成像，96MHz用于2T，而128MHz用于3T)。注意，出于易于討論的目的，關(guān)于側(cè)A和B示出了示例性電路的部件，但是某些電路(或整個電路)可能位于與所示的不同側(cè)(且不需要位于一側(cè))。
在一些實施例中，探針20能夠經(jīng)由形成于顱骨中的鉆孔而放置在腦中，例如位于丘腦下核或其它深部腦目標。使用探針20的MR成像能夠引導(dǎo)在丘腦中或其它所需解剖結(jié)構(gòu)中提高的放置精確性。此外，能夠分析和評估來自局部組織的電信號，以確定電極25的最終位置。在這期間，探針能夠連接到可包括匹配-調(diào)諧去耦電路的MRI掃描器接口40和分流器電路，以從由局部目標組織產(chǎn)生的電信號中分離MR信號。一旦探針系統(tǒng)合適地放置在所需解剖部位，則可連接激勵器以進行功能的生理確認。如果符合要求，探針的近端部分能夠皮下運送并且連接到植入在胸腔中的信號發(fā)生器50。用于使導(dǎo)線伸長或縮短的伸縮系統(tǒng)可以在探針的近端部分中實現(xiàn)，因為直徑/外形在該區(qū)域內(nèi)可能不是重要的考慮。
圖9示意性地圖示了定向(stereotaxis)引導(dǎo)系統(tǒng)400，其能夠用于植入探針20。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，也能夠使用其它引導(dǎo)或植入系統(tǒng)。在示出的實施例中，系統(tǒng)400包括基本上圓形的環(huán)401，其固定到患者頭部。該環(huán)401具有一個或多個旋轉(zhuǎn)半圓形環(huán)402，構(gòu)造成以基本上筆直的軌跡推進探針20。環(huán)401具有定位臂403，其具有MRI基準標記404，以識別探針20將在其中推進到腦內(nèi)的長軸平面。執(zhí)行MR成像以識別探針20遠端的位置。一旦完成，就確定了合適的長軸平面并且將定位/導(dǎo)向臂403固定在該平面中。探針20用作MRI天線并且在推進到所需解剖結(jié)構(gòu)期間被跟蹤，基本上實時地收集由頭蓋骨解剖結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的電信號。一旦遠端電極位于合適的解剖結(jié)構(gòu)，就移除定向引導(dǎo)系統(tǒng)400，而將探針20留在原位作為植入的DBS導(dǎo)線。
探針20可以具有一個或多個內(nèi)腔，構(gòu)造成將細胞和/或生物治療傳遞到期望的神經(jīng)組織。所述內(nèi)腔可以容納可延伸的針，其可以從遠端或從側(cè)面、近端、遠端出探針，或者甚至穿過電極從探針出去，以將細胞/生物治療精確地傳遞到期望的解剖位置目標。這種傳遞構(gòu)造可能是治療患者的潛在方法，其中細胞/生物治療傳遞到期望解剖結(jié)構(gòu)中，且神經(jīng)遞質(zhì)/信號發(fā)生器在細胞上走動以改變它們的功能。這樣，即使信號發(fā)生器有故障，細胞(干細胞)可以區(qū)分和接管所述功能。MRI能夠有效地用于監(jiān)視腦內(nèi)治療的功效。
圖10A和10B圖示了根據(jù)本發(fā)明其它實施例的雙探針系統(tǒng)。在該實施例中，MRI天線探針120a和刺激探針120b的尺寸和構(gòu)造使它們能夠順次進入公共套管75。天線探針120a和刺激探針120b各自可具有至少一個感測電極。每個探針120a、120b可具有刻度尺或坐標系，其允許天線探針120a用于獲取用于找到目標在活體內(nèi)位置的MRI成像數(shù)據(jù)。套管75可包括MRI基準標記(未示出)。然后，天線探針120a能夠移除并且由刺激探針120b代替，基于天線探針120a提供的數(shù)據(jù)和高精確度地受控插入由天線探針120a定義的位置，該刺激探針120b能夠自動以相同的軌跡前進到相同的位置。兩個探針120a、120b的尺寸和構(gòu)造使它們能夠具有基本上相同的橫截面積。在一些實施例中，非導(dǎo)電彈性套管(未示出)、涂層或其它結(jié)構(gòu)可用于確定探針120a、120b的尺寸，使它們按需要緊貼地與套管75相配合。在其它實施例中，能夠使用插入物調(diào)整套管的尺寸以對應(yīng)于所使用(也未示出)的探針尺寸。套管75和探針120a、120b是MRI兼容的，并且至少探針120a和120b可以包括RF扼流器64rf(圖4)。
在一些實施例中，天線探針35可定義相對小的MRI接收器長度“L”，諸如小于約5cm，通常約1-2.5cm，如上所述。如前所述，天線35可以是任意合適的類型并且不局限于同軸電纜類型(例如，包括上述偶極或無環(huán)天線)。套管75能夠形成屏蔽層。在一些實施例中，套管75可以包括聚合物層并且可以包括諸如鎳鈦諾的MRI兼容導(dǎo)電材料。
在一些實施例中，套管75可構(gòu)造成與天線探針120a協(xié)作以限定天線35。套管75能夠提供接地和正信號路徑。再參考圖4，套管75能夠提供一個或多個絕緣層61、63或屏蔽層62、64，而天線探針120a提供至少一個導(dǎo)體26并且可能提供絕緣層61或屏蔽層62、64中的一個或多個。在特定實施例中，套管75提供第二屏蔽層64，并且可以包括RF扼流器64rf。
圖10B示出了醫(yī)療箱10’可包括兩個探針120a、120b，并且可選擇包括套管75。天線探針120a可構(gòu)造成連接MRI接口40(圖1)，而刺激探針120b可構(gòu)造成連接到可植入脈沖發(fā)生器50，它們中的每一個(與各自的導(dǎo)線41、51一起)也可形成醫(yī)療醫(yī)療箱10’的一部分。
圖11是數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的示例性實施例的框圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的系統(tǒng)、方法和計算機程序產(chǎn)品。該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可以結(jié)合在可植入脈沖發(fā)生器50和/或MRI掃描器接口40中的數(shù)字信號處理器中，并且/或者與其通信。處理器410經(jīng)由地址/數(shù)據(jù)總線448與存儲器414通信。處理器410可以是任何商業(yè)上可獲得的或常規(guī)微處理器。存儲器414代表所有層次的存儲設(shè)備，包含用于實施數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的功能的軟件和數(shù)據(jù)。存儲器414可包括，而不局限于下列類型的設(shè)備高速緩沖存儲器、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、閃存、SRAM和DRAM。
如圖11中所示，存儲器414可以包括在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中使用的多種軟件和數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)452；應(yīng)用程序454；輸入/輸出(I/O)設(shè)備驅(qū)動器458；MRI天線操作或電極操作模塊450；以及數(shù)據(jù)456。
正如本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到的，操作系統(tǒng)452可以是適用于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的任何操作系統(tǒng)，例如紐約Armonk的InternationalBusiness Machines公司的OS/2、AIX、DOS、OS/390或System 390，華盛頓Redmond的微軟公司的Windows CE，Windows NT，Windows95，Windows98，Windows2000或其它Windows版本，Palm公司的Unix或Linux或FreeBSD、Palm OS，Apple Computer的Mac OS，LabView或?qū)Ｓ胁僮飨到y(tǒng)。I/O設(shè)備驅(qū)動458通常包括由應(yīng)用程序454通過操作系統(tǒng)452訪問的軟件程序，以與諸如I/O數(shù)據(jù)端口、數(shù)據(jù)存儲456以及某些存儲器414部件的設(shè)備通信。應(yīng)用程序454說明了實施數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的各種特征的程序，并且能夠包括至少一個支持根據(jù)本發(fā)明的操作的應(yīng)用軟件。最后，數(shù)據(jù)456表示由可位于存儲器414中的應(yīng)用程序454、操作系統(tǒng)452、I/O設(shè)備驅(qū)動器458以及其它軟件程序使用的靜態(tài)和動態(tài)數(shù)據(jù)。
雖然例如參考圖11中作為應(yīng)用程序的模塊450圖解說明了本發(fā)明，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到，還可以利用其它結(jié)構(gòu)同時還受益于本發(fā)明的教導(dǎo)。例如，模塊450還可以結(jié)合到操作系統(tǒng)452、I/O設(shè)備驅(qū)動器458或數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的其它這種邏輯分割。因而，本發(fā)明應(yīng)當不解釋為局限于圖11的結(jié)構(gòu)，其意圖包括能夠?qū)崿F(xiàn)在此描述的操作的所有結(jié)構(gòu)。此外，模塊450能夠與諸如MRI掃描器的其它部件通信。
I/O數(shù)據(jù)端口可用于在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、產(chǎn)品推進器和剪刀(clipper)機械或另一計算機系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)(例如，因特網(wǎng))之間傳送信息，或者將信息傳送到由處理器控制的其它設(shè)備。這些部件可以是諸如在許多常規(guī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中使用的常規(guī)部件，其可以根據(jù)本發(fā)明配置以便如在此所述地運行。
該計算機可讀程序代碼可包括可控地與MRI兼容刺激探針的第一和第二操作模式接合的計算機可讀程序代碼，所述探針具有至少一個電極和MRI天線。第一操作模式具有在MRI操作期間連接MRI天線和MRI掃描器并使電極去耦的第一傳輸路徑，而第二操作模式具有在電刺激或記錄期間連接電極和刺激或記錄源的第二傳輸路徑。
該計算機可讀程序代碼可以配置成安排選擇第二操作模式的時間，使該選擇發(fā)生在第一操作模式中由MRI天線采集MRI信號之后但時間上最接近。計算機可讀程序代碼可以配置成基本實時地、最接近在第一操作模式中由MRI天線采集MRI信號的時間，獲取局部組織的微記錄。該計算機可讀程序代碼可以配置成基本實時地獲取接近MRI天線的局部神經(jīng)組織的多個MRI信號，然后獲取該局部神經(jīng)組織的多個微記錄，以允許臨床醫(yī)生使用MRI數(shù)據(jù)和音頻數(shù)據(jù)跟蹤探針的放置。
某些附圖的流程圖和結(jié)構(gòu)圖在此圖示了本發(fā)明可能實施方案的可能結(jié)構(gòu)、功能和操作。在這點上，流程圖或結(jié)構(gòu)圖中的每個框表示模塊、片段或部分代碼，其包括一個或多個用于實施特定邏輯功能的可執(zhí)行指令。還應(yīng)當注意到，在一些備選實施方案中，在框中注釋的功能可能不以圖中所示的順序發(fā)生。例如，連續(xù)示出的兩個框事實上可能基本上同時執(zhí)行，或者這些框有時可能以相反的次序執(zhí)行，這取決于有關(guān)的功能。
在附圖和說明書中，已經(jīng)公開了本發(fā)明的實施例，并且雖然采用了特定術(shù)語，僅在通用和描述意義上使用它們，而不是出于限制目的，在權(quán)利要求中闡明了本發(fā)明的范圍。因而，前述說明書闡釋了本發(fā)明，但是不解釋為限制本發(fā)明。雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的一些典型實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員將易于意識到，在典型實施例中可能具有多種修改方案，而本質(zhì)上不脫離本發(fā)明的新教導(dǎo)和優(yōu)點。因此，所有這種修改方案意圖包括在如權(quán)利要求中所定義的本發(fā)明的范圍中。在權(quán)利要求中，其中使用的裝置加功能項，意圖將在此描述的結(jié)構(gòu)覆蓋為執(zhí)行所陳述的功能，不僅是結(jié)構(gòu)上等效，還有等效的結(jié)構(gòu)。因此，應(yīng)當理解的是，前述說明書闡釋了本發(fā)明，而不應(yīng)認為其限制為所公開的特定實施例，并且所公開實施例的修改方案以及其它實施例意圖包括在隨附權(quán)利要求的范圍中。本發(fā)明由下列權(quán)利要求定義，其中權(quán)利要求的等效包括其中。
權(quán)利要求
1.一種活體內(nèi)醫(yī)療刺激探針，包括細長的導(dǎo)線，具有布置在其遠端部分上的至少一個刺激電極和軸向延伸的屏蔽層；以及多個軸向間隔開的RF扼流器，在該至少一個電極之前布置在所述屏蔽層上和/或所述屏蔽層中，以抑制感應(yīng)RF電流形成和/或沿著屏蔽層行進。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的醫(yī)療刺激探針，該導(dǎo)線還包括布置在遠端部分的記錄/感測電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的醫(yī)療刺激探針，其中該導(dǎo)線是彈性導(dǎo)線，并且其中該至少一個電極是多個間隔開的電極，該導(dǎo)線還包括保持在該導(dǎo)線核心中的多個導(dǎo)體，一個導(dǎo)體用于一個電極，且其中所述屏蔽層不連續(xù)并且構(gòu)造成在該導(dǎo)線的至少大部分長度上圍繞所述導(dǎo)體并且在所述電極之前的導(dǎo)線位置終止。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的醫(yī)療刺激探針，還包括軸向延伸的初級內(nèi)部屏蔽，圍繞具有所述多個電極的核心，其中所述不連續(xù)屏蔽層是第二屏蔽層，其基本上呈圓柱形地布置在該內(nèi)部屏蔽層上，并且其中該初級和第二屏蔽層都在所述電極之前的導(dǎo)線遠端位置終止。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的醫(yī)療刺激探針，還包括布置在所述導(dǎo)體和初級內(nèi)部屏蔽之間的第一絕緣電介質(zhì)層，和布置在所述初級內(nèi)部屏蔽和第二屏蔽之間的第二絕緣電介質(zhì)層，其中所述導(dǎo)體、第一和第二絕緣層以及初級內(nèi)部和第二屏蔽層包括MRI兼容材料，并且其中RF扼流器形成在第二屏蔽中以提供約λ/4或更小的電長度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的醫(yī)療刺激探針，該導(dǎo)線還包括生物和MRI兼容的外部聚合物層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的醫(yī)療刺激探針，其中所述導(dǎo)線是MRI兼容的并且還包括MRI天線，該MRI天線構(gòu)造成響應(yīng)在MRI掃描器系統(tǒng)中施加的RF激勵脈沖來接收和發(fā)射信號數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的醫(yī)療刺激探針，其中所述MRI天線是同軸天線，具有約1-4cm的信號接收長度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的醫(yī)療刺激探針，其中所述導(dǎo)線是可長期植入的，并且其中該至少一個電極是多個電極，其尺寸和構(gòu)造使得其可以施加深度腦刺激。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的醫(yī)療刺激探針，還包括布置在其近端部分的連接器，該連接器構(gòu)造成可釋放地串行附連于可植入脈沖發(fā)生器和MRI掃描器接口，由此允許所述導(dǎo)線的雙模式操作。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的醫(yī)療刺激探針，其中所述導(dǎo)線構(gòu)造成具有至少兩個操作模式，包括其中該導(dǎo)線接收來自MRI天線的MRI信號的第一MRI操作模式，和其中導(dǎo)線傳遞刺激脈沖到所述至少一個電極的第二治療操作模式。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的醫(yī)療刺激探針，其中該至少一個電極是多個電極，至少其中之一配置為記錄電極，并且其中所述導(dǎo)線構(gòu)造成提供三模式操作，在第三操作模式中所述導(dǎo)線從記錄/感測電極接收來自局部組織的微電信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求11醫(yī)療刺激探針，其中該MRI天線構(gòu)造成接收來自約2.5cm或更短距離的局部組織的信號。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的醫(yī)療刺激探針，其中MRI天線與最近的電極軸向間隔開約1-4cm的距離。
15.根據(jù)權(quán)利要求9的醫(yī)療刺激探針，其中導(dǎo)線具有大于10cm的長度。
16.一種可長期植入的深度腦刺激和MRI成像探針系統(tǒng)，包括內(nèi)部MRI兼容細長導(dǎo)線，包括具有軸向延伸的、徑向間隔開的第一和第二屏蔽層以及至少一個核心導(dǎo)體的MRI天線，用于在內(nèi)部接收局部活體內(nèi)MRI信號；保持在該導(dǎo)線遠端部分上的至少一個電極，其構(gòu)造成在操作中對深部腦組織產(chǎn)生刺激脈沖；刺激電路，與該至少一個電極通信；MRI信號接收電路，與該MRI天線通信；分流器電路，與該刺激電路和接收電路通信，用于電連接MRI接收或刺激電路；以及用于抑制在該導(dǎo)線的第二屏蔽層上的RF感應(yīng)電流的裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的深度腦刺激和MRI成像探針，還包括去耦電路，用于在MRI的RF發(fā)射操作期間電去耦MRI天線。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的深度腦刺激和MRI成像探針，其中用于抑制的裝置在第二屏蔽層中包括多個軸向間隔開的間斷面。
19.根據(jù)權(quán)利要求16的深度腦刺激和MRI成像探針，其中用于抑制的裝置包括與第二屏蔽層通信的軸向間隔開的RF扼流器電路。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的深度腦刺激和MRI成像探針，其中RF扼流器電路包括平衡不平衡轉(zhuǎn)換電路。
21.根據(jù)權(quán)利要求17的深度腦刺激和MRI成像探針，還包括用于接收與神經(jīng)組織相關(guān)的微電信號的微記錄電極。
22.根據(jù)權(quán)利要求17的深度腦刺激和MRI成像探針，其中所述導(dǎo)線在其近端部分并入連接器，該連接器構(gòu)造成串行地可互換地接合MRI掃描器接口和可植入脈沖發(fā)生器。
23.一種MRI兼容深度腦刺激和MRI信號采集探針系統(tǒng)，包括彈性細長探針主體，具有相對的近端和遠端部分，該探針主體包括布置在遠端部分上的多個電極；多個軸向延伸的導(dǎo)體，布置在該探針主體核心中，每一個導(dǎo)體與一個電極相關(guān)聯(lián)；軸向延伸的內(nèi)屏蔽，在該多個導(dǎo)體的大部分長度上圍繞該多個導(dǎo)體；軸向延伸的第二屏蔽，在內(nèi)屏蔽上徑向地間隔開；軸向延伸的第一絕緣/電介質(zhì)層，布置在內(nèi)部屏蔽和第二屏蔽中間；MRI天線部件，至少部分地布置在該探針主體上和/或內(nèi)，以能夠在其遠端部分收集MRI信號；RF發(fā)射去耦電路，與MRI天線部件通信；以及附連于探針主體近端部分的至少一個連接器，構(gòu)造成為每個電極保持導(dǎo)體傳輸線。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的系統(tǒng)，其中該連接器構(gòu)造成附連于具有分流器電路的MRI掃描器，用于選擇性地操作所述電極或MRI天線部件。
25.根據(jù)權(quán)利要求23的系統(tǒng)，還包括保持RF發(fā)射去耦電路的MRI接口，該MRI接口配置成將所述導(dǎo)線連接到MRI掃描器，其中在MRI的RF激勵發(fā)射期間，所述去耦電路使MRI天線部件去耦。
26.根據(jù)權(quán)利要求23的系統(tǒng)，其中RF發(fā)射去耦電路保持在所述連接器中。
27.根據(jù)權(quán)利要求25的系統(tǒng)，其中所述去耦電路包括匹配和調(diào)諧去耦電路，其與MRI掃描器接合并且使所述電極去耦。
28.根據(jù)權(quán)利要求23的系統(tǒng)，還包括分流器電路，其與RF發(fā)射去耦電路和刺激電路通信。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的系統(tǒng)，其中刺激電路包括高通濾波器，布置在刺激源和所述電極之間的傳輸路徑中。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的系統(tǒng)，其中刺激電路配置成阻止具有這樣的諧振頻率的RF信號，所述諧振頻率與用于操作至少部分由所述天線部件和/或探針限定的MRI天線的MRI系統(tǒng)的磁場強度相關(guān)聯(lián)。
31.根據(jù)權(quán)利要求23的系統(tǒng)，還包括分流器電路，具有與第一和第二操作模式相關(guān)的選擇性操作第一和第二電傳輸路徑，第一傳輸路徑在MRI操作期間將MRI天線部件與MRI掃描器連接并使所述電極去耦，而第二傳輸路徑在電刺激或記錄期間將所述電極與刺激或記錄源相連接。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的系統(tǒng)，其中分流器電路配置成在MRI操作期間用作高通濾波器，以使第二傳輸路徑與第一傳輸路徑電隔離。
33.根據(jù)權(quán)利要求31的系統(tǒng)，其中分流器電路保持在MRI接口中，該接口可釋放地可附連于所述連接器。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的系統(tǒng)，其中分流器電路保持在所述連接器中。
35.根據(jù)權(quán)利要求27的系統(tǒng)，其中所述導(dǎo)線構(gòu)造成與MRI掃描器和可植入脈沖發(fā)生器串行接合。
36.根據(jù)權(quán)利要求35的系統(tǒng)，其中可植入脈沖發(fā)生器是MR兼容的。
37.根據(jù)權(quán)利要求27的系統(tǒng)，其中所述導(dǎo)線包括至少一個內(nèi)腔和相關(guān)端口，構(gòu)造成發(fā)射治療流體到神經(jīng)組織。
38.根據(jù)權(quán)利要求27的系統(tǒng)，其中所述導(dǎo)線構(gòu)造成在深部腦放置期間，可滑動地進入套管，其中連接器保持位于套管外部。
39.根據(jù)權(quán)利要求38的系統(tǒng)，其中套管是MRI兼容的。
40.根據(jù)權(quán)利要求38的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)配置成在深部腦放置期間利用MRI兼容定向引導(dǎo)系統(tǒng)工作。
41.一種醫(yī)療箱，包括一種細長的消毒的生物兼容且MRI兼容導(dǎo)線，具有相對的遠端和近端部分，該導(dǎo)線包括MRI天線、位于遠端部分上的多個刺激電極以及布置在該導(dǎo)線的屏蔽層中的多個軸向間隔開的RF扼流器，該導(dǎo)線構(gòu)造成具有與第一和第二操作模式相關(guān)的選擇性操作第一和第二電傳輸路徑，第一傳輸路徑在MRI操作期間將MRI天線與MRI掃描器連接并使所述電極去耦，而第二傳輸路徑在電刺激、消融或記錄期間使所述電極與刺激、消融或記錄源連接。
42.根據(jù)權(quán)利要求41的醫(yī)療箱，其中該導(dǎo)線的尺寸和構(gòu)造使其可以長期植入用于深度腦刺激。
43.根據(jù)權(quán)利要求41的醫(yī)療箱，其中該導(dǎo)線包括位于其近端部分的連接器，該連接器構(gòu)造成在第二操作模式中與長期可植入脈沖發(fā)生器接合。
44.根據(jù)權(quán)利要求41的醫(yī)療箱，其中所述連接器構(gòu)造成在第一操作模式中與MRI掃描器通信。
45.根據(jù)權(quán)利要求44的醫(yī)療箱，其中所述連接器構(gòu)造成連接到具有分流器電路的MRI接口和具有連接到MRI掃描器的MRI接口的RF發(fā)射去耦電路。
46.一種放置和操作深度腦刺激探針的方法，包括將彈性細長導(dǎo)線插入對象腦部，所述導(dǎo)線包括MRI天線和位于其遠端部分上的至少一個刺激電極；將該導(dǎo)線連接到與分流器電路通信的MRI掃描器接口，所述分流器電路包括用于MRI操作的第一電傳輸路徑和用于刺激操作的第二電傳輸路徑；使用第一傳輸路徑，從MRI天線獲取與最接近MRI天線的局部神經(jīng)組織相關(guān)的MRI信號；基于獲取步驟將導(dǎo)線上的電極放置在腦中所需位置；然后使用第二傳輸路徑用電極刺激神經(jīng)組織；以及將該導(dǎo)線構(gòu)造成抑制RF感應(yīng)電流的形成和/或傳輸，其中使用同一導(dǎo)線執(zhí)行刺激和獲取步驟。
47.根據(jù)權(quán)利要求46的方法，還包括將該導(dǎo)線植入腦中，其中電極保持在腦中所需位置；將該導(dǎo)線連接到可植入脈沖發(fā)生器；以及基于從可植入脈沖發(fā)生器傳送的刺激信號，使用所述至少一個電極刺激神經(jīng)組織，以提供治療。
48.根據(jù)權(quán)利要求46的方法，其中放置步驟包括通過MRI兼容套管主體的孔插入所述導(dǎo)線，該套管主體相對于所述導(dǎo)線具有增加的剛性，該套管主體延伸穿過顱骨進入神經(jīng)組織。
49.根據(jù)權(quán)利要求46的方法，其中使用具有MRI基準標記的定向引導(dǎo)系統(tǒng)執(zhí)行放置步驟。
50.根據(jù)權(quán)利要求46的方法，其中重復(fù)并且基本上實時執(zhí)行獲取步驟，以跟蹤導(dǎo)線在腦中的位置。
51.根據(jù)權(quán)利要求46的方法，其中所述導(dǎo)線包括具有至少一個出口的軸向延伸內(nèi)腔，該方法還包括將治療流體釋放入腦中。
52.根據(jù)權(quán)利要求46的方法，其中在放置步驟之前重復(fù)獲取步驟數(shù)次，該方法還包括記錄從該至少一個電極感測得的微電音頻信號，并且在至少一些獲取步驟之間將所述音頻信號傳送到外部音頻設(shè)備。
53.根據(jù)權(quán)利要求52的方法，其中在MRI成像期間中的RF發(fā)射期間，使MRI天線和至少一個電極去耦。
54.根據(jù)權(quán)利要求46的方法，其中所述至少一個電極是多個電極，至少其中之一是記錄和刺激電極，并且其中MRI天線具有約1-4cm的觀察長度。
55.根據(jù)權(quán)利要求46的方法，還包括將導(dǎo)線的操作分成MRI操作和刺激操作，其中電極具有在刺激和MRI操作期間不同的電路傳輸路徑。
56.根據(jù)權(quán)利要求46的方法，其中該至少一個電極是多個電極，該導(dǎo)線具有用于每個電極的保持在核心中的軸向延伸的電導(dǎo)體，每個導(dǎo)體通常從相應(yīng)的電極延伸到公共連接器，其中該方法還包括根據(jù)所需操作模式，選擇性地將該連接器附連于MRI系統(tǒng)或者附連于可植入脈沖發(fā)生器。
57.一種計算機程序產(chǎn)品，用于操作多用途MRI兼容刺激探針和MRI天線，該計算機程序產(chǎn)品包括計算機可讀存儲介質(zhì)，具有包含在所述介質(zhì)中的計算機可讀程序程序代碼，所述計算機可讀程序代碼包括計算機可讀程序代碼，其可控制地接合多個操作模式之一，所述多個操作模式包括用于具有至少一個電極和MRI天線的MRI兼容刺激探針的第一或第二操作模式，第一操作模式具有在MRI操作期間將MRI天線與MRI掃描器連接并使所述電極去耦的第一傳輸路徑，而第二操作模式具有在電刺激或記錄期間將所述電極與刺激或記錄源連接的第二傳輸路徑。
58.根據(jù)權(quán)利要求57的計算機程序產(chǎn)品，其中該計算機可讀程序代碼配置成安排選擇第二操作模式的時間，使該選擇發(fā)生在第一操作模式中由MRI天線采集MRI信號之后但時間上最接近。
59.根據(jù)權(quán)利要求57的計算機程序產(chǎn)品，還包括計算機可讀程序代碼，其配置成基本實時地、最接近在第一操作模式中由MRI天線采集MRI信號的時間，獲取局部組織的微記錄。
60.根據(jù)權(quán)利要求57的計算機程序產(chǎn)品，還包括計算機可讀程序代碼，其配置成基本實時地獲取最接近MRI天線的局部神經(jīng)組織的多個MRI信號，然后獲取該局部神經(jīng)組織的多個微記錄以允許臨床醫(yī)生跟蹤和/或引導(dǎo)探針的放置。
61.一種MRI兼容的治療刺激探針，包括細長彈性探針主體，具有布置在其中的軸向延伸內(nèi)部腔室；由探針主體的遠端部分保持的至少一個電極；以及至少一個軸向延伸導(dǎo)體，構(gòu)造成可滑動地延伸進入探針主體的所述腔室，該至少一個導(dǎo)體相對于探針主體具有增加的剛性，其中，在體內(nèi)放置期間，該至少一個導(dǎo)體與探針主體協(xié)作并且限定用于獲取用于MRI定位引導(dǎo)的MRI信號的活體內(nèi)MRI天線，并且其中，在放置之后，該至少一個導(dǎo)體能夠從探針主體中移除，將探針主體和電極留在體內(nèi)合適的位置。
62.根據(jù)權(quán)利要求61的MRI探針，其中該至少一個電極是多個電極，至少其中之一配置為感測和刺激電極。
63.根據(jù)權(quán)利要求62的MRI探針，其中該至少一個導(dǎo)體是多個已附連的絕緣的導(dǎo)體。
64.根據(jù)權(quán)利要求61的MRI探針，其中探針主體包括具有多個軸向間隔開的RF扼流器的屏蔽層。
65.根據(jù)權(quán)利要求64的MRI探針，其中探針主體包括第一絕緣層、第一屏蔽層、第二絕緣層和第二屏蔽層，并且其中RF扼流器布置在第二屏蔽層中。
66.一種MRI天線和刺激探針系統(tǒng)，包括MRI兼容套管，具有軸向延伸的孔；以及延伸彈性的刺激和內(nèi)部MRI信號采集探針，具有由該探針遠端部分保持的至少一個電極；其中該刺激和天線探針構(gòu)造成可滑動地延伸通過套管孔，并且其中在操作中，套管和天線探針協(xié)作以限定至少一個深部腦MRI信號接收天線的部件。
67.根據(jù)權(quán)利要求66的MRI天線探針和刺激探針系統(tǒng)，其中套管構(gòu)造成插入位于患者顱骨中的鉆孔中，并且其中該刺激和MRI天線探針構(gòu)造成用于深部腦放置。
68.根據(jù)權(quán)利要求66的MRI天線探針和刺激探針系統(tǒng)，其中套管包括多個基本上同心管狀部件，這些管狀部件構(gòu)造成限定布置在內(nèi)部導(dǎo)電核心上的軸向延伸的屏蔽，其中所述屏蔽和核心互相絕緣。
69.根據(jù)權(quán)利要求66的MRI天線探針和刺激探針系統(tǒng)，其中套管包括導(dǎo)電屏蔽層，其在定位期間與刺激和MRI天線探針協(xié)作以限定MRI接收天線，來獲取用于MRI定位引導(dǎo)的MRI信號。
70.根據(jù)權(quán)利要求69的MRI天線探針和刺激探針系統(tǒng)，其中刺激探針構(gòu)造成保持植入在體內(nèi)。
71.根據(jù)權(quán)利要求66的MRI天線探針和刺激探針系統(tǒng)，其中該刺激和MRI天線探針包括多個軸向間隔開的RF扼流器。
72.根據(jù)權(quán)利要求66的MRI天線探針和刺激探針系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括受控放置系統(tǒng)，其被配置成當保持在腦中目標區(qū)域時確定所述刺激和天線探針的定位位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及活體內(nèi)醫(yī)療刺激探針，其包括細長導(dǎo)線，所述導(dǎo)線具有布置在其遠端部分上的至少一個刺激電極。該探針可以包括在該至少一個電極之前布置在軸向屏蔽層上和/或屏蔽層中的多個軸向間隔開的RF扼流器，以抑制感應(yīng)RF電流形成和/或沿著屏蔽層行進。
文檔編號A61B5/05GK101039619SQ200580034421
公開日2007年9月19日 申請日期2005年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月9日
發(fā)明者P·V·卡馬卡 申請人:約翰斯·霍普金斯大學(xué)