專利名稱：具有協(xié)同式mri天線探頭的mri兼容通用傳遞插管的mri系統(tǒng)及相關(guān)系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)用導(dǎo)聯(lián)并且可能尤其適合用于MRI兼容醫(yī)療器械，如可植入式腦深部刺激(“DBS”)導(dǎo)聯(lián)和/或可植入式交感神經(jīng)鏈刺激導(dǎo)聯(lián)。
背景技術(shù)：
腦深部刺激(DBS)正成為罹患各種病癥(包括比如慢性疼痛、帕金森氏癥、特發(fā)性震顫、肌張力障礙和其他健康狀況)的患者的神經(jīng)外科治療中一種可接受的治療方式。利用交感神經(jīng)鏈和/或脊髓的內(nèi)部刺激等的其他電刺激療法也已經(jīng)被實(shí)施或提出。
現(xiàn)有技術(shù)的DBS系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例是Medtronic公司的Activa系統(tǒng)。Activa系統(tǒng)包括被放置于患者胸腔內(nèi)的可植入式脈沖發(fā)生器刺激器和具有軸向間隔分離的電極的導(dǎo)聯(lián)，所述導(dǎo)聯(lián)利用被設(shè)置進(jìn)神經(jīng)組織的電極來(lái)植入。導(dǎo)聯(lián)從腦部至胸腔穿過(guò)皮下，連接電極和脈沖發(fā)生器。這些導(dǎo)聯(lián)在遠(yuǎn)端處可具有多個(gè)外露的電極，所述電極被連接到沿導(dǎo)聯(lián)長(zhǎng)度延伸的導(dǎo)體并且連接到置于胸腔內(nèi)的脈沖發(fā)生器。
一般說(shuō)來(lái)，通常利用植入式導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)，通過(guò)在目標(biāo)頭部組織中傳遞所期望頻率和幅度的脈沖來(lái)實(shí)施電刺激。這些導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)在遠(yuǎn)端處具有外露的電極以此接觸目標(biāo)頭部/神經(jīng)組織。導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)被連接到另外相反一端(近端)處的植入式脈沖發(fā)生器。通過(guò)立體定向外科手術(shù)過(guò)程將導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)的遠(yuǎn)端植入所期望的頭部解剖。在這個(gè)手術(shù)過(guò)程中，通?；谠撌中g(shù)過(guò)程之前采集的MRI、CT或PET圖像，使微型電極系統(tǒng)向前進(jìn)入頭部組織。頭部解剖中導(dǎo)聯(lián)植入的目標(biāo)位置可以通過(guò)利用微型電極系統(tǒng)測(cè)量特定解剖的電信號(hào)(EPG)標(biāo)記來(lái)確定。通常這些手術(shù)過(guò)程較長(zhǎng)并且存在有對(duì)實(shí)時(shí)成像引導(dǎo)的臨床需求。
雖然如上所述，但是仍然保留了對(duì)備選的MRI兼容醫(yī)用導(dǎo)聯(lián)配置的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供了MRI兼容成像系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含MRI兼容插管和協(xié)同式微型電極系統(tǒng)，它們提供了內(nèi)部MRI天線。某些實(shí)施例尤其適于識(shí)別用于植入刺激裝置的腦深部目標(biāo)位置。所述系統(tǒng)可利用用于引導(dǎo)植入和/或介入手術(shù)過(guò)程的基本實(shí)時(shí)的MRI來(lái)進(jìn)入頭部組織的各個(gè)不同部分。這些裝置可獲得MRI信號(hào)環(huán)境以此獲得局部環(huán)繞解剖的MRI圖像并且可用來(lái)檢測(cè)和/或測(cè)量頭部組織的電脈沖。
某些實(shí)施例針對(duì)體內(nèi)腦深部醫(yī)用探頭系統(tǒng)，其包括(a)具有接受孔的MRI兼容插管，所述插管包含多個(gè)同心軸向伸展的管子；以及(b)具有導(dǎo)體(可能是中心導(dǎo)體)和絕緣層的伸長(zhǎng)的天線構(gòu)件，其被配置成可向前滑動(dòng)穿過(guò)插管孔以此定義MRI接收天線。
其他實(shí)施例針對(duì)MRI兼容腦深部成像和記錄探頭系統(tǒng)，其包括(a)具有相對(duì)的近端和遠(yuǎn)端部分的撓性伸長(zhǎng)的內(nèi)部構(gòu)件主體，所述內(nèi)部構(gòu)件主體包含被設(shè)置于遠(yuǎn)端部分的至少一個(gè)記錄電極，所述內(nèi)部構(gòu)件包含被設(shè)置在內(nèi)部構(gòu)件主體的芯的至少一個(gè)軸向伸展的導(dǎo)體和環(huán)繞該導(dǎo)體的軸向延伸的絕緣層，所述絕緣層用于該導(dǎo)體長(zhǎng)度的至少主要部分；(b)具有相對(duì)于內(nèi)部構(gòu)件而增強(qiáng)的剛性的插管構(gòu)件，所述插管構(gòu)件被測(cè)定大小并被配置成可滑動(dòng)接受撓性內(nèi)部構(gòu)件穿過(guò)此處，其中內(nèi)部構(gòu)件和插管配合以此定義MRI天線；(c)RF傳輸去耦電路，所述RF傳輸去耦電路與內(nèi)部構(gòu)件連通并且被配置成可在MRI RF激發(fā)傳輸期間使MRI天線去耦；以及(d)分離器電路，所述分離器電路與內(nèi)部構(gòu)件連通以此使記錄電路與MRI成像電路電絕緣。
其他實(shí)施例針對(duì)保健箱，其包括(a)具有相對(duì)的遠(yuǎn)端和近端部分的伸長(zhǎng)的無(wú)菌生物和MRI兼容的內(nèi)部MRI天線探頭構(gòu)件，所述探頭包含具有中心導(dǎo)體的芯和至少一個(gè)記錄電極，所述至少一個(gè)紀(jì)錄電極與遠(yuǎn)端部分上的導(dǎo)體連通；以及(b)通常剛性的插管，所述插管包含至少兩個(gè)同心管狀構(gòu)件，所述同心管狀構(gòu)件被測(cè)定大小并被配置成可于此滑動(dòng)接受伸長(zhǎng)的MRI天線探頭。在操作中，MRI天線探頭導(dǎo)聯(lián)與插管配合以此定義內(nèi)部MRI天線。
保健箱還可以包括可植入式撓性伸長(zhǎng)的刺激探頭，所述探頭被測(cè)定大小并被配置成可滑動(dòng)伸過(guò)軸向伸展的插管孔。
其他實(shí)施例針對(duì)MRI天線和記錄電極探頭系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括(a)具有軸向伸展的孔的MRI兼容天線；(b)具有被探頭的遠(yuǎn)端部分支持的至少一個(gè)記錄電極的伸長(zhǎng)的撓性探頭；以及(c)伸長(zhǎng)的MRI天線探頭。該探頭被配置成可滑動(dòng)伸過(guò)插管孔，并且在操作中，插管和天線探頭配合以此定義至少一個(gè)腦深部MRI接收天線的若干部件。
其它實(shí)施例針對(duì)計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品用于操作具有MRI天線的多用途MRI兼容記錄探頭。計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括具有嵌入介質(zhì)中的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀程序代碼包括可控地為具有至少一個(gè)記錄電極和MRI天線的MRI兼容記錄探頭占用第一或第二操作模式的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼。第一操作模式具有在MRI操作期間連接MRI天線和MRI掃描儀以及使電極去耦的第一傳輸路徑并且第二操作模式具有在電刺激或記錄期間連接電極和記錄源的第二傳輸路徑。
計(jì)算機(jī)可讀程序代碼可以被配置成將操作模式的選擇定時(shí)成在時(shí)間上緊接但在第一操作模式下通過(guò)MRI天線的MRI信號(hào)采集之后發(fā)生。計(jì)算機(jī)可讀程序代碼可以被配置成基本實(shí)時(shí)地獲得局部組織的縮微紀(jì)錄，在時(shí)間上緊接第一操作模式下通過(guò)MRI天線采集MRI信號(hào)。計(jì)算機(jī)可讀程序代碼可以被配置成可基本實(shí)時(shí)地獲得接近MRI天線的多個(gè)局部神經(jīng)組織的MRI信號(hào)，接著獲得多個(gè)局部神經(jīng)組織的縮微記錄以此允許臨床醫(yī)師利用MRI數(shù)據(jù)和音頻數(shù)據(jù)跟蹤探頭的放置。
在某些實(shí)施例中，插管被配置成，當(dāng)MRI天線探頭被保持在插管內(nèi)時(shí)，可配合MRI天線探頭來(lái)定義MRI接收天線。在特定實(shí)施例中，插管包含與MRI天線探頭配合的導(dǎo)電屏蔽層，以此定義MRI接收天線，從而在放進(jìn)身體期間用來(lái)獲得用于MRI定位引導(dǎo)的MRI信號(hào)。在操作中，天線探頭可保留在適當(dāng)?shù)奈恢蒙喜⑶乙龑?dǎo)刺激探頭進(jìn)入位置或者從插管中被移去并且用刺激探頭來(lái)代替，所述刺激探頭接著被插入由天線探頭識(shí)別的相同的目標(biāo)位置。
其他實(shí)施例針對(duì)MRI兼容腦深部成像和探頭系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括(a)具有相對(duì)的近端和遠(yuǎn)端部分的可撓性伸長(zhǎng)的內(nèi)部構(gòu)件，所述內(nèi)部構(gòu)件包含內(nèi)部構(gòu)件的芯中的至少一條光纖；(b)具有相對(duì)于內(nèi)部構(gòu)件而增強(qiáng)的剛性的插管構(gòu)件，所述插管構(gòu)件被測(cè)定大小并被配置成可滑動(dòng)接受撓性內(nèi)部構(gòu)件穿過(guò)此處，其中內(nèi)部構(gòu)件和插管配合以此定義MRI天線；以及(c)RF傳輸去耦電路，所述RF傳輸去耦電路同內(nèi)部構(gòu)件連通，其中去耦器電路被配置成可在MRI RF激發(fā)傳輸期間使MRI天線去耦。
下面將進(jìn)一步描述這些和其他的實(shí)施例。


圖1是按照本發(fā)明實(shí)施例的、具有插管和伸長(zhǎng)的內(nèi)部MRI天線探頭的MRI組件的示意性說(shuō)明。
圖2是圖1所示組件的某些部件的分解示意圖。
圖3A是按照本發(fā)明實(shí)施例的、圖2所示裝置的剖面圖，其具有組裝在一起的三個(gè)部件。
圖3B是按照本發(fā)明實(shí)施例的、圖2所示裝置的備選剖面圖，其具有中空的芯。
圖4是按照本發(fā)明實(shí)施例的、具有無(wú)回路天線配置的內(nèi)部MRI天線的示意性說(shuō)明。
圖5是按照本發(fā)明實(shí)施例的、匹配調(diào)諧去耦電路以及與MRI探頭組件操作相關(guān)的RF記錄電極分離器電路的示意性說(shuō)明。
圖6是按照本發(fā)明MRI系統(tǒng)實(shí)施例的、用于腦深部手術(shù)過(guò)程的MRI探頭組件的示意性說(shuō)明。
圖7A是按照本發(fā)明實(shí)施例的、具有被測(cè)定大小以此接受MRI天線探頭和刺激探頭的插管的MRI探頭組件的示意性說(shuō)明。
圖7B是可提供圖7A所示的刺激天線探頭和MRI兼容插管的保健箱的示意性說(shuō)明。
圖7C是按照本發(fā)明實(shí)施例的MRI天線組織成像和/或組織數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)與NIR光學(xué)部件的組合的示意性說(shuō)明。
圖8A-8D是按照本發(fā)明實(shí)施例的插管和具有接口連接器的成像天線組件的數(shù)字照片。
圖9是按照本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的框圖。
圖10是調(diào)查研究期間在靈長(zhǎng)類動(dòng)物中的圖8A-8D所示裝置的數(shù)字圖像。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在在下文中將參考其中示出了本發(fā)明實(shí)施例的附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行充分地描述。然而，本發(fā)明可以包含許多不同的形式并且不應(yīng)當(dāng)被解釋成是對(duì)這里提出的實(shí)施例的限制；相反，提供這些實(shí)施例以使這個(gè)公開(kāi)內(nèi)容將是詳盡和完整的，并且將向本領(lǐng)域的技術(shù)人員充分傳達(dá)本發(fā)明的范圍。在整個(gè)附圖中相同的附圖標(biāo)記指相同的元件。將會(huì)意識(shí)到，盡管是相對(duì)于某一天線實(shí)施例進(jìn)行的討論，但是一個(gè)導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)實(shí)施例的特征或操作可應(yīng)用于其他實(shí)施例。
在附圖中，除非另外說(shuō)明，為了清楚起見(jiàn)可以夸大線、層、特征、部件和/或區(qū)域并且虛線說(shuō)明可選的特征或操作。另外，除非另外特別指出，操作順序(或步驟)不限于權(quán)利要求書(shū)中呈現(xiàn)的順序。將會(huì)了解，當(dāng)特征(如層、區(qū)域或基底)被稱為“在另一個(gè)特征或元件上”時(shí)，它可能是直接在另外的元件上或者也可能表現(xiàn)為介入元件之間。相反，當(dāng)元件被稱為“直接在另一個(gè)特征或元件上”時(shí)，則不存在介入元件之間。還將會(huì)了解，當(dāng)特征或元件被稱為“與另一個(gè)特征或元件連接或耦合”時(shí)，它可能是直接連接到另外的元件或者也可能表現(xiàn)為介入元件之間。相反，當(dāng)特征或元件被稱為“與另一個(gè)特征或元件直接連接或直接耦合”時(shí)，則不存在介入元件之間。盡管是相對(duì)于一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行描述或示出的，這樣描述或示出的特征可應(yīng)用于其他實(shí)施例。
除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員之一通常理解的相同的含義。還將會(huì)了解，除非在這里特別這樣定義，這些術(shù)語(yǔ)(如在常用詞典中定義的那些術(shù)語(yǔ))應(yīng)當(dāng)解釋為具有與它們?cè)谙嚓P(guān)領(lǐng)域和該申請(qǐng)的上下文中的含義一致的含義并且不應(yīng)當(dāng)以理想或過(guò)分正式的意義來(lái)解釋。
本發(fā)明的探頭實(shí)施例可以配置成可成像、記錄和/或刺激身體或物體的任何期望的內(nèi)部區(qū)域。物體可以是任何物體，并且可能特別適合于動(dòng)物和/或人類對(duì)象。某些探頭實(shí)施例可以被測(cè)定大小并被配置用于腦深部詢問(wèn)。某些探頭實(shí)施例可以被配置成可放置介入裝置進(jìn)行治療(如刺激電極)從而刺激所期望的腦部區(qū)域和/或交感神經(jīng)鏈。已知刺激治療和/或目標(biāo)身體區(qū)域的實(shí)例在美國(guó)專利Nos.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中進(jìn)行了描述，這些專利的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用而被結(jié)合在此。
圖1說(shuō)明了按照本發(fā)明的、可定義內(nèi)部MRI天線5I的MRI探頭組件5的第一實(shí)施例。如圖所示，組件5包含多個(gè)通常同心的構(gòu)件，如圖所示的三個(gè)構(gòu)件10、20、30。外部構(gòu)件30和/或中間構(gòu)件20可以是插管構(gòu)件75(圖7A、7B)，其被配置成可保持在適當(dāng)?shù)奈恢貌⑶依脧腗RI天線獲得的數(shù)據(jù)引導(dǎo)刺激導(dǎo)聯(lián)100或其它治療裝置進(jìn)入目標(biāo)位置?？梢允褂酶郊拥耐ǔＭ牡臉?gòu)件(如第四最外構(gòu)件)乃至更多構(gòu)件。再次參見(jiàn)圖1，內(nèi)部構(gòu)件10可包括導(dǎo)電芯，其可能是空心或?qū)嵭牡?。在某些?shí)施例中，芯可以包含細(xì)長(zhǎng)的軸向伸展的絕緣導(dǎo)聯(lián)線，所述絕緣導(dǎo)聯(lián)線沿著至少其主體的主要長(zhǎng)度在其外部表面上是絕緣的。中間構(gòu)件20可以與內(nèi)部構(gòu)件10絕緣并且可與內(nèi)部構(gòu)件10配合以此定義用于內(nèi)部MRI天線5I的屏蔽。外部構(gòu)件30可以連接到其中近端部分處的中間構(gòu)件20并且還可能沿其長(zhǎng)度是絕緣的。內(nèi)部構(gòu)件10可被配置成可滑過(guò)中間構(gòu)件20和/或外部構(gòu)件30的孔以此允許在手術(shù)過(guò)程期間于原處伸展到中間構(gòu)件20和/或外部構(gòu)件30的邊界之外。中間構(gòu)件20可以被配置成可滑過(guò)外部構(gòu)件30的孔或者中間構(gòu)件可以被固定到外部構(gòu)件30。構(gòu)件10、20、30的每一個(gè)可包含增加尺寸的同心配置的管子(如鎳鈦合金)。外部構(gòu)件30可以比內(nèi)部和/或中間構(gòu)件20、30更剛硬。
圖2說(shuō)明了組件5的一個(gè)實(shí)施例的分解圖。如圖所示，內(nèi)部構(gòu)件10可具有比中間構(gòu)件20或外部構(gòu)件30的長(zhǎng)度更長(zhǎng)的第一長(zhǎng)度。中間構(gòu)件可具有比內(nèi)部構(gòu)件10短但是比外部構(gòu)件30長(zhǎng)的長(zhǎng)度。在某些特定實(shí)施例中，中間構(gòu)件20比內(nèi)部構(gòu)件10短大約1-3cm并且插管或外部構(gòu)件30可能比中間構(gòu)件短大約1-4cm。在某些實(shí)施例(如針對(duì)較深的放置)，內(nèi)部構(gòu)件10的總長(zhǎng)度可以是大約10英寸至大約13英寸。構(gòu)件10、20和30可以設(shè)置為不同的尺寸以此允許較深或較淺的放置。較淺的探頭放置可以使用的長(zhǎng)度是較深部位構(gòu)件長(zhǎng)度的1/5至1/3。
圖3A說(shuō)明了構(gòu)件10、20、30可以被測(cè)定大小并被配置成可彼此貼身鄰接。在其他實(shí)施例中構(gòu)件10、20、30可具有相對(duì)較小的徑向空隙空間。生物兼容的減摩涂層可用來(lái)在手術(shù)過(guò)程期間促使原位的調(diào)節(jié)(內(nèi)部構(gòu)件10的伸展和/或收回)。圖3A還說(shuō)明了內(nèi)部構(gòu)件芯10c可以是實(shí)心的。圖3B說(shuō)明了內(nèi)部構(gòu)件芯10c可以是打開(kāi)的，從而在未移去內(nèi)部構(gòu)件10的情況下允許附加的介入探頭能夠被引導(dǎo)/插入其中。
圖4說(shuō)明了在某些實(shí)施例中，組件5可以被配置成可定義無(wú)回路MRI天線5I。內(nèi)部構(gòu)件10可包括利用用于改進(jìn)導(dǎo)電性的導(dǎo)電材料或涂層和外部薄電介質(zhì)層11鍍成的芯。電介質(zhì)可結(jié)束以此暴露遠(yuǎn)端或頂部。外部管層30可定義屏蔽。中間構(gòu)件20可包括電介質(zhì)層23，所述電介質(zhì)層23可能是為改進(jìn)的導(dǎo)電性而涂敷的。外部管30的遠(yuǎn)端部分可以是卷曲的30c以此改進(jìn)負(fù)載。如圖所示，組件5主體的的近端部分可連接到微型BNC連接器52。
圖1說(shuō)明了同軸電纜40可電連接至內(nèi)部構(gòu)件10和中間構(gòu)件20。內(nèi)部構(gòu)件10可并入其近端部分處的連接器50。同軸電纜40可連接到MRI掃描儀接口230并且連接器50可與記錄器連通(參見(jiàn)比如圖5)。
在某些實(shí)施例中，如圖1所示，內(nèi)部構(gòu)件10可包括位于其中遠(yuǎn)端部分上的至少一個(gè)記錄電極15。針對(duì)神經(jīng)方面的用途，腦部的不同區(qū)域提供具有強(qiáng)度、頻率和/或可以被感測(cè)或記錄并且是可識(shí)別的間距(通常為大約1-4微伏之間的讀數(shù))的不同“標(biāo)記信號(hào)”。
在這個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電芯10c可連接到電極15并且內(nèi)部構(gòu)件10上的絕緣層可以被配置成可暴露電極15(即，絕緣層或材料可提供空隙或者可在電極位置處結(jié)束)。電極15可以是通常的圓柱形或者以任何期望的配置來(lái)配置。在這個(gè)實(shí)施例中，組件5可定義提供單電極記錄操作模式以及內(nèi)部MRI天線接收模式的雙模態(tài)裝置(通常是電隔離的以使每個(gè)模式不會(huì)同時(shí)運(yùn)行)。
一般說(shuō)來(lái)，組件5可以被配置以使插管75的部件和微型電極系統(tǒng)15形成一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部MRI RF天線5I，所述內(nèi)部MRI RF天線5I可以所關(guān)注的MRI頻率進(jìn)行匹配和調(diào)諧。組件5可包括或者連通匹配/調(diào)諧和RF去耦電路124(圖5)以及分離器電路125(圖5)。匹配/調(diào)諧和RF去耦電路124被配置成可在RF激發(fā)期間使探頭去耦以便在激活RF傳輸期間禁止操作(在RF激發(fā)之后激活天線以此接收MRI信號(hào))。分離器電路125可以配置成可電隔離探頭或者使MRI RF信號(hào)與微電子記錄(EPG)信號(hào)分離。分離器電路125可包括高通和/或低通濾波器。天線的附加部件可以利用比如在美國(guó)專利No.6,284,971中描述的RF扼流圈來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述專利的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用而被結(jié)合在此。術(shù)語(yǔ)“RF扼流圈”指提供小于或等于λ/4(根據(jù)外部電磁波的透視圖)的電長(zhǎng)度以此禁止RF感應(yīng)電流或者AC(交流電，如透熱法應(yīng)用)或RF輻射環(huán)境中駐波形成和/或傳播的屏蔽層配置。提供電波長(zhǎng)的物理長(zhǎng)度可以根據(jù)制造探頭使用的材料(如介電常數(shù))和其中使用的磁場(chǎng)來(lái)變化。
在某些實(shí)施例中，典型的系統(tǒng)5可包含兩個(gè)分離的構(gòu)件，即插管75和內(nèi)部管狀構(gòu)件10，其中一個(gè)可能是絕緣線，另外一個(gè)可以稱為MRI天線探頭10。插管75可包含兩個(gè)或多個(gè)同心管，每個(gè)都與另外一個(gè)絕緣并被布置成可形成MRI天線5I，即無(wú)回路/半波振子天線(圖4)。如果使用兩個(gè)彼此絕緣的同心管，則內(nèi)部管10形成無(wú)回路天線的芯并且外部管形成屏蔽。在不止兩個(gè)管(如三個(gè)管)的情形中，管子可以被布置以使最里面的管10形成芯、中間管20形成屏蔽/接地以及最外面的管30可以連接到近端處的中間管以此形成圖1所示的RF扼流圈。
內(nèi)部構(gòu)件10可以與插管75配合并且充當(dāng)MRI天線5I(RF天線)，其在插管75中向前并且用來(lái)獲得環(huán)繞解剖的MRI圖像。其上的記錄電極15可用來(lái)獲得和/或測(cè)量來(lái)自顱內(nèi)組織的微電子信號(hào)。MRI圖像數(shù)據(jù)和縮微記錄數(shù)據(jù)可為可植入式DBS導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)提供目標(biāo)頭部解剖的更精確識(shí)別。
如圖5所示，，屏蔽30c可以在遠(yuǎn)端部分被卷曲以此減少總的負(fù)載長(zhǎng)度。除了內(nèi)部構(gòu)件10的遠(yuǎn)端頂點(diǎn)以及在某些實(shí)施例中的屏蔽11的遠(yuǎn)端頂點(diǎn)之外，內(nèi)部構(gòu)件10的整個(gè)長(zhǎng)度可以是與聚合物電介質(zhì)絕緣的。這允許來(lái)自頭部組織的EPG或EEG信號(hào)的測(cè)量。如果EPG測(cè)量不是期望的特征，則內(nèi)部構(gòu)件10的整個(gè)長(zhǎng)度可能是絕緣的以此防止與生物流體接觸。如圖5所示，在內(nèi)部構(gòu)件10a的近端處，微型BNC連接器52有助于連接到匹配/調(diào)諧和去耦電路和/或RF-EPG信號(hào)分離器電路。
系統(tǒng)5可與圖6所示的MRI掃描儀一起使用。一旦MRI天線5I和/或微型電極系統(tǒng)被用來(lái)識(shí)別顱內(nèi)位置以此植入導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)，就可移去內(nèi)部構(gòu)件10(并且如果適當(dāng)?shù)脑掃€有中間管20)并且如圖7A所示可以利用插管75引入(以及隨意地植入)導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)或其他介入裝置。另一方面，導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)或其他介入裝置可以利用內(nèi)部構(gòu)件10來(lái)定位于適當(dāng)?shù)奈恢?，其中?nèi)部構(gòu)件包含如圖3所示的中空的芯。
在某些實(shí)施例中，可以使內(nèi)部構(gòu)件10和插管75彼此協(xié)同工作，其中插管管子的功能可能取決于插管75中構(gòu)件10的長(zhǎng)度。在典型的手術(shù)過(guò)程中，插管75將在頭部解剖中向前，并且成像線圈將在插管中向前并進(jìn)入組織中。當(dāng)天線探頭構(gòu)件10部分位于插管75的遠(yuǎn)端外部時(shí)，探頭10充當(dāng)無(wú)回路天線5I的芯10c并且插管75充當(dāng)無(wú)回路天線的屏蔽。當(dāng)天線探頭10在插管75外部達(dá)到所期望的長(zhǎng)度時(shí)，插管75不再充當(dāng)屏蔽而是充當(dāng)內(nèi)部構(gòu)件10的RF扼流圈。這個(gè)機(jī)構(gòu)可以被固定進(jìn)內(nèi)部構(gòu)件10的手柄部分。
在其他實(shí)施例中，插管可以被配置成可定義電感器回路天線配置、多電感器回路配置、反向電磁鐵線圈等的全部或一部分。可以其他方式來(lái)配置內(nèi)部成像天線探頭，比如但不限于電感器回路線圈、正交回路線圈等。
還要注意的是，如果卷曲屏蔽30c的遠(yuǎn)端用來(lái)獲得或測(cè)量縮微記錄或EP信號(hào)的話，RF分離器電路125(圖5)可以在接地電路中實(shí)現(xiàn)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，如上面所注意的，插管75系統(tǒng)5的同心管20、30不會(huì)永久地彼此連接并且能夠滑進(jìn)另外一個(gè)。取決于它們的相對(duì)位置，若干部件實(shí)施不同的電學(xué)功能。例如，插管75可包括兩個(gè)同心管，在手術(shù)過(guò)程期間它們相對(duì)于彼此滑動(dòng)并且根據(jù)需要或在適當(dāng)時(shí)被移去。當(dāng)內(nèi)部管10伸出中間管20時(shí)，它可充當(dāng)無(wú)回路天線的芯。內(nèi)部構(gòu)件10還可包括一個(gè)或兩個(gè)或多個(gè)同心管(其可能是可滑動(dòng)的)，所有這些管是彼此絕緣的，并且具有最里面的電線。因此，在伸展或向前時(shí)，最里面的電線形成無(wú)回路天線的芯，并且外面的管可形成屏蔽和/或平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器。同樣地，取決于內(nèi)部線圈相對(duì)于插管管子的位置，插管相關(guān)的管可形成屏蔽或RF扼流圈平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器。
插管75可以利用通常剛性的主體和/或具有相對(duì)于至少內(nèi)部構(gòu)件10而增強(qiáng)的剛性的主體來(lái)配置。插管75可以被配置成可滑動(dòng)地接受內(nèi)部構(gòu)件10的至少遠(yuǎn)端和中間部分和/或探頭主體100(圖7A)以此引導(dǎo)內(nèi)部構(gòu)件10進(jìn)入位置。插管75和/或相關(guān)構(gòu)件10、20、30可以是一次性和可置換的并且是作為保健箱中的無(wú)菌部件來(lái)提供的，或者它可以被重新作為標(biāo)準(zhǔn)部件來(lái)使用并且通過(guò)用戶/臨床來(lái)殺菌。插管75可以按照所期望的身體進(jìn)入部位來(lái)配置，例如針對(duì)口腔進(jìn)入，插管75可以制成牙墊、鼻腔或耳塞構(gòu)件；而針對(duì)非神經(jīng)用途(如脊柱中的部位)，可能不需要插管。
針對(duì)MRI兼容用途，插管75、構(gòu)件10、20、30、MRI接口電纜和連接器40、50可包含非磁性MRI兼容材料。在某些實(shí)施例中，保健箱可包括可植入式脈沖發(fā)生器50以及可植入式刺激導(dǎo)聯(lián)100，所述可植入式刺激導(dǎo)聯(lián)100還可包含MRI兼容材料以此允許對(duì)象的放置后MRI詢問(wèn)。如上所述，刺激導(dǎo)聯(lián)100可以被配置成被引導(dǎo)穿過(guò)相同插管75成為天線5I。在某些實(shí)施例中，在確定了所期望的位置之后移去天線芯10，接著刺激導(dǎo)聯(lián)或其他裝置被引導(dǎo)穿過(guò)天線75到達(dá)目標(biāo)位置。在其他實(shí)施例中，如上面所注意的，芯保留在適當(dāng)?shù)奈恢貌⑶医槿胙b置被引導(dǎo)穿過(guò)此處。
MRI天線5I被配置成可在MRI過(guò)程期間從局部組織內(nèi)部采集MRI信號(hào)。在某些實(shí)施例中，天線5I具有介于大約1-5cm的焦距或信號(hào)接收長(zhǎng)度，并且典型地被配置成可具有介于大約1-2.5cm的用來(lái)接收來(lái)自局部組織的MRI信號(hào)的觀察長(zhǎng)度。MRI天線5I可以是如圖4所示的無(wú)回路天線。然而，可使用其他天線配置，如鞭狀天線、環(huán)形天線和/或回路天線。參見(jiàn)比如美國(guó)專利Nos.5,699,801、5,928,145、6,263,229、6,606,513、6,628,980、6,284,971、6,675,033和6,701,176，上述專利的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用而被結(jié)合在此。同樣參見(jiàn)美國(guó)專利申請(qǐng)公布Nos.US2003/0050557、US2004/0046557和2003/0028095，上述專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容同樣通過(guò)引用而被結(jié)合在此。天線可用來(lái)引導(dǎo)介入探頭的放置并且不必用來(lái)生成局部結(jié)構(gòu)的圖像。
可以預(yù)計(jì)，天線5I的電極和/或刺激導(dǎo)聯(lián)100可以被測(cè)定大小并被配置成可適合所期望的內(nèi)部目標(biāo)，其可能是相對(duì)較小的區(qū)域，例如小于大約1-3mm。通常，如圖1所示，電極15可以被保持在探頭主體的遠(yuǎn)端部分上。
一般說(shuō)來(lái)，組件具有兩種主要的操作模式，所述的兩種操作模式具有利用分離器電路125(圖5)來(lái)進(jìn)行電引導(dǎo)的不同電傳輸路徑。在操作中，在MRI過(guò)程期間，RF激發(fā)脈沖被傳輸至對(duì)象。MRI天線在RF傳輸期間被去耦，接著在接收循環(huán)期間被操作用來(lái)接收來(lái)自局部組織的信號(hào)。記錄電極15通常借助于分離器電路125被絕緣以使只有MRI天線是激活的。MRI接口與MRI掃描儀連通。
在MRI期間，引導(dǎo)的臨床探頭植入可首先作為MRI天線5I用來(lái)提供目標(biāo)內(nèi)部解剖(如神經(jīng)組織)的高分辨率成像并且通過(guò)獲得MRI和因此被外部線圈和/或內(nèi)部MRI天線采集的圖像定位電極15進(jìn)入身體的位置。電極15還可用來(lái)借助于采集或感測(cè)來(lái)自目標(biāo)(神經(jīng))解剖的電信號(hào)來(lái)估計(jì)位置。
圖7A和7B說(shuō)明了按照本發(fā)明實(shí)施例的雙探頭系統(tǒng)。在這個(gè)實(shí)施例中，MRI天線探頭120a和刺激探頭120b可以被測(cè)定大小并被配置成可逐個(gè)進(jìn)入共同的插管75。天線探頭120a和/或刺激探頭120b可各自包括至少一個(gè)感測(cè)電極。每個(gè)探頭120a、120b可具有分度尺或坐標(biāo)系統(tǒng)，其允許天線探頭120a用來(lái)獲得MRI成像數(shù)據(jù)，所述MRI成像數(shù)據(jù)用來(lái)定位目標(biāo)體內(nèi)的位置。插管75可包括MRI基準(zhǔn)符號(hào)(圖中未示出)。基于由天線探頭120a所提供的數(shù)據(jù)和受控插入到由天線探頭120a定義的位置，天線探頭120a可接著按照相同的軌跡線自動(dòng)向前到達(dá)同一位置，通常達(dá)到較高的精度。兩個(gè)探頭120a、120b可以被測(cè)定大小并被配置成可具有基本相同的截面面積。在某些實(shí)施例中，非導(dǎo)電彈性套筒(圖中未示出)、涂層或其他配置可用來(lái)測(cè)定探頭120a、120b的大小以此根據(jù)需要貼身安裝插管75。在其他實(shí)施例中，插入可用來(lái)調(diào)節(jié)插管75的大小以此與使用當(dāng)中的探頭的尺寸相對(duì)應(yīng)(圖中也未示出)。
圖7B說(shuō)明了保健箱80可包含兩個(gè)探頭120a、120b并且可選地包含插管75。天線探頭120a可以被配置成可同MRI接口相連同時(shí)刺激探頭120b可以被配置成可連接到可植入式脈沖發(fā)生器，其中的每一個(gè)(連同各自的導(dǎo)聯(lián))同樣可形成保健箱80的部分。
插管75可以被測(cè)定大小并被配置成通用傳遞系統(tǒng)插管75，其可滑動(dòng)地逐個(gè)接受可選擇的不同伸長(zhǎng)探頭，如上面討論的微型電極和刺激電極探頭。例如，通用系統(tǒng)插管75可以被配置成可選擇地接受不同的伸長(zhǎng)構(gòu)件，比如但不限于下列MRI兼容裝置中的至少兩個(gè)MRI天線探頭、光學(xué)探頭、深度探頭、EEG探頭以及藥物和/或流體傳遞和/或提取探頭(導(dǎo)管、分流等)。MRI天線探頭可以是與插管75配合的獨(dú)立MRI天線探頭或者可以和任何其他探頭功能進(jìn)行組合。例如，探頭5可以被配置成在位于插管75內(nèi)時(shí)可提供活檢針和MRI天線探頭的組合。針狀天線的實(shí)例在美國(guó)專利No.6,606,513中進(jìn)行了描述，該專利的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用而被結(jié)合在此。
同樣地，插管75可具有ID(內(nèi)徑)，其允許不同探頭被引導(dǎo)穿過(guò)其中，或者在插管75與較大探頭一起使用時(shí)可以將一個(gè)或多個(gè)管子(如三個(gè)管配置中的中間管20)移去。也就是，插管管子的一個(gè)或多個(gè)可以為某些探頭充當(dāng)可移去的套管。在其他實(shí)施例中，插管75具有固定ID，并且不同探頭具有基本相似的OD(外徑)，或者不同探頭的一個(gè)或多個(gè)可使用套管來(lái)提供所期望的尺寸，所述套管允許利用相同的插管75將探頭可靠地引導(dǎo)進(jìn)位置。可與通用插管75一起使用的不同可選擇的內(nèi)部構(gòu)件的OD可能介于大約0.5-3mm之間，并且在某些實(shí)施例中大約是1.5mm或更小，典型地為大約1.3mm或更小，以及更典型地為介于大約1.27-1.3mm之間。插管75的OD可能是大約2mm。構(gòu)件10、20和30可以設(shè)置為不同的尺寸以允許較深或較淺的放置。較淺的探頭放置可以使用的長(zhǎng)度是上述的較深放置構(gòu)件的長(zhǎng)度的1/5至1/3。
插管75和探頭構(gòu)件可以被設(shè)置為不同的尺寸以允許較深或較淺的體內(nèi)放置和/或供大約1.5T或大約3.0T MRI系統(tǒng)使用。對(duì)于腦部應(yīng)用來(lái)說(shuō)，較淺的探頭放置可使用至少是大約3cm的長(zhǎng)度，典型地為大約3cm。較深的放置構(gòu)件可以是至少大約7cm長(zhǎng)，典型地介于大約7-8cm長(zhǎng)。不同的法蘭西尺寸探頭和/或不同長(zhǎng)度的探頭可產(chǎn)生不同的負(fù)載并且調(diào)諧可以因此被調(diào)節(jié)。天線探頭可以被遠(yuǎn)程調(diào)諧以使基本上整個(gè)長(zhǎng)度或其中選擇的部分是激活的。
在某些實(shí)施例中，如圖7C所示，內(nèi)部構(gòu)件10(或可選擇內(nèi)部構(gòu)件探頭的其中之一)可以被配置成NIR(近紅外成像)光學(xué)探頭220。參見(jiàn)Giller等人的validation of a near-infrared probe fro detectionof thin intracranial white matter structures，J.Neurosurg981299-1306(2003)和美國(guó)專利No.6,567,690，上述文章和專利的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用而被結(jié)合在此。在特定實(shí)施例中，如圖7C所示，內(nèi)部構(gòu)件10可以被配置成組合NIR光學(xué)探頭并且可提供MRI天線。例如，探頭220可包含伸長(zhǎng)的光纖或光纖束220f，它們可以被鍍上(意味著光纖被封閉)所期望的MRI兼容導(dǎo)電材料，如金。包層或包裝層可在構(gòu)件220的遠(yuǎn)端處之前結(jié)束(從而暴露光纖的外部表面)。將包層光纖包裝放進(jìn)插管75允許組合探頭220同插管75配合和/或獨(dú)立地定義MRI天線和NIR成像裝置。借助于光纖220f，探頭220可以同光源222(典型地為寬帶光源)和分光計(jì)225(典型地為CCD陣列分光計(jì))連通?；诰植拷M織特征(即，比如反射率或其他所期望的光學(xué)特性)，分光計(jì)可提供組織數(shù)據(jù)225d，如波長(zhǎng)與光子輸出的關(guān)系曲線?？梢詫⒐庠?22和/或分光計(jì)225放置到MRI組的內(nèi)部或外部以此避免MRI干涉和/或可以利用MRI兼容部件和材料來(lái)配置。如圖所示，系統(tǒng)可包括MRI接口230，所述MRI接口230借助于(同軸)電纜221被電連接到探頭220。光纖220f可包含近端部分處的分離器220s，用來(lái)提供分離的光輸入和輸出路徑220i、220e。
正如圖1所示實(shí)施例所描述的，同軸電纜40可以和探頭220的包層以及中間插管構(gòu)件20電連通。同樣地，MRI天線或探頭可以與RF去耦器電路124(圖5)連通?？蛇x的光和MRI定時(shí)器240可用來(lái)促使共同區(qū)域的并發(fā)信號(hào)采集(紀(jì)錄)。NIR探頭功能允許向前觀察(典型地為探頭頂端前方大約1-1.5mm)而MRI天線可收集接近探頭遠(yuǎn)端部分的組織的信號(hào)數(shù)據(jù)。
圖9是說(shuō)明依照本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)、方法和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的示范實(shí)施例的框圖。該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可以借助于可植入式脈沖發(fā)生器和/或MRI掃描儀接口并入數(shù)字信號(hào)處理器和/或與其通信。經(jīng)由地址/數(shù)據(jù)總線448，處理器410與存儲(chǔ)器414通信。處理器410可以是任何市場(chǎng)上可買(mǎi)到的或定制的微處理器。存儲(chǔ)器414表示存儲(chǔ)裝置的整個(gè)分級(jí)，其包含用來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的功能的軟件和數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器414可包括但不限于下列類型的裝置高速緩沖存儲(chǔ)器、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、閃存、SRAM和DRAM。
如圖9所示，存儲(chǔ)器414可包括在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中使用的軟件和數(shù)據(jù)的若干類別操作系統(tǒng)452、應(yīng)用程序454、輸入/輸出(I/O)裝置驅(qū)動(dòng)器458、MRI天線操作或電極操作模塊450和數(shù)據(jù)456。
正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到的，操作系統(tǒng)452可以是適合于供數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)使用的任何操作系統(tǒng)，如OS/2、AIX、DOS、來(lái)自IBM公司的OS/390或System390、Armonk、NY、Windows CE、Windows NT、Windows95、Windows98、Windows2000或其它微軟公司的Windows版本、Redmond、WA、Unix或FreeBSD、來(lái)自Palm公司的Palm OS、來(lái)自蘋(píng)果計(jì)算機(jī)的Mac OS、LabView、或?qū)Ｓ胁僮飨到y(tǒng)。I/O裝置驅(qū)動(dòng)器458通常包括通過(guò)操作系統(tǒng)452由應(yīng)用程序454來(lái)訪問(wèn)以此與比如I/O數(shù)據(jù)端口、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)456和某些存儲(chǔ)器414部件這樣的裝置進(jìn)行通信的軟件例程。應(yīng)用程序454表示實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的各種特征的程序并且可包括至少一個(gè)應(yīng)用程序，其支持按照本發(fā)明實(shí)施例的操作。最后，數(shù)據(jù)456表示被應(yīng)用程序454、操作系統(tǒng)452、I/O裝置驅(qū)動(dòng)器458以及可能駐留在存儲(chǔ)器414中的其它軟件程序使用的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。
雖然本發(fā)明是比如參考圖9中作為應(yīng)用程序的模塊450來(lái)進(jìn)行說(shuō)明的，但是將如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所意識(shí)到的，還可使用其它配置同時(shí)仍然受益于本發(fā)明的教導(dǎo)。例如，模塊450還可被并入操作系統(tǒng)452、I/O裝置驅(qū)動(dòng)器458或數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的其它這樣的邏輯分類。因此，本發(fā)明不應(yīng)當(dāng)被解釋為受限于圖9的配置，其打算包含能夠執(zhí)行這里所描述的操作的任何配置。另外，模塊450可與其它部件進(jìn)行通信，如MRI掃描儀。
I/O數(shù)據(jù)端口可用來(lái)在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)或另一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)(如互聯(lián)網(wǎng))之間傳遞信息或者將信息傳遞至由處理器控制的其他裝置。這些部件可以是常規(guī)部件，如那些在許多常規(guī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中使用的部件，其可以依照本發(fā)明被配置成可按照這里所描述的進(jìn)行操作。
計(jì)算機(jī)可讀程序代碼可包括可控地為具有至少一個(gè)電極和MRI天線的MRI兼容天線和紀(jì)錄探頭占用第一或第二操作模式的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼。第一操作模式具有在MRI操作期間連接MRI天線和MRI掃描儀以及使電極去耦的第一傳輸路徑并且第二操作模式具有在電記錄期間連接電極和記錄源的第二傳輸路徑。
計(jì)算機(jī)可讀程序代碼可以被配置成可記錄選擇操作模式的時(shí)間以此使發(fā)生時(shí)間緊接在第一操作模式下MRI信號(hào)采集之后。計(jì)算機(jī)可讀程序代碼可以被配置成可操作第二模式以此在基本實(shí)時(shí)地接近第一操作模式下通過(guò)MRI天線采集MRI信號(hào)的時(shí)間內(nèi)獲得局部組織的縮微紀(jì)錄。計(jì)算機(jī)可讀程序代碼可以被配置成可基本實(shí)時(shí)地獲得接近MRI天線的多個(gè)局部神經(jīng)組織的MRI信號(hào)，接著獲得多個(gè)局部神經(jīng)組織的縮微記錄以此允許臨床醫(yī)師利用MRI數(shù)據(jù)和音頻數(shù)據(jù)跟蹤探頭的放置。
某些圖形的流程圖和框圖在這里說(shuō)明了本發(fā)明可能的實(shí)際應(yīng)用的結(jié)構(gòu)、功能和操作。在這一點(diǎn)上，流程圖或框圖上的每一塊表示代碼的一個(gè)模塊、片段或部分，其包含了一個(gè)或多個(gè)用于實(shí)現(xiàn)特定邏輯功能的可執(zhí)行指令。還應(yīng)當(dāng)注意到，在某些備選的實(shí)際應(yīng)用中，在塊中紀(jì)錄的功能可以脫離圖中紀(jì)錄的順序發(fā)生。例如，根據(jù)所涉及的功能，實(shí)際上可以基本上同時(shí)執(zhí)行連續(xù)示出的兩個(gè)塊或者有時(shí)可以相反的順序執(zhí)行若干塊。
在下面的非限制性實(shí)例中將進(jìn)一步解釋本發(fā)明。
實(shí)例1圖8A-8D說(shuō)明了具有MRI天線5I的插管75的原型配置，所述MRI天線由內(nèi)部構(gòu)件10和用來(lái)獲得圖10所示的靈長(zhǎng)類動(dòng)物的圖像的插管75形成。MRI兼容插管和微型電子配置在體內(nèi)與Siemens Allegra2.9T掃描儀一起使用。2mm外徑插管包括三個(gè)同心絕緣管，所述三個(gè)同心絕緣管由鎳鈦合金制成并被配置成可定義無(wú)回路RF天線。最里面的管(1.5mm內(nèi)徑)形成無(wú)回路天線的芯并且提供管道以此使附加的MRI天線/微型電極部件向前。中間管形成天線的屏蔽，最外面的管在近端處被連接到中間管以此形成RF扼流圈。插管的內(nèi)徑和外部表面被涂以較薄的聚氨酯絕緣層并且組件的整個(gè)插管部分通過(guò)0.001英寸的聚酰亞胺管而被絕緣。
微型電極無(wú)回路天線構(gòu)件由鎳鈦合金管制成，其中鎳鈦合金管內(nèi)部絕緣的鍍金電線形成了天線的芯。天線的偶極端部分大約為1.5cm并且在最外端部分有大約1mm不是絕緣的以此允許EEG測(cè)量。天線的屏蔽在遠(yuǎn)端處是卷曲的以此將整個(gè)負(fù)載長(zhǎng)度減少到大約3cm。構(gòu)件通過(guò)500微米的聚酯層而被絕緣(如上所述，除了構(gòu)件的遠(yuǎn)端頂點(diǎn)之外以此允許EEG測(cè)量)。插管和微型電極天線構(gòu)件被匹配并被調(diào)諧至大約123.2MHz并且在MRI激發(fā)期間通過(guò)與Ocali等人Intravascular magnetic resonanceimaging using a loopless catheter antenna，Magn Reson Med，1997；37pp.112-118中描述的類似的去耦電路/開(kāi)關(guān)從拾波中去耦。
插管和天線/微型電極構(gòu)件的MRI測(cè)試在Siemens Allegra2.9T掃描儀上實(shí)施。RF功率沉積安全測(cè)試在導(dǎo)電系數(shù)為0.9S/m的聚丙烯酰胺凝膠人體模型上進(jìn)行。標(biāo)稱4W/kg SAR(頭)MRI序列被應(yīng)用了3.4分鐘。插管和微型電極/天線構(gòu)件被放置到距人體模型的邊緣大約1cm處并且局部溫度直接利用FISO光纖溫度探頭來(lái)測(cè)量。實(shí)際的SAR根據(jù)初始溫度上升的速率和凝膠的比熱來(lái)計(jì)算。微型電極/天線和插管系統(tǒng)的MRI信噪比(SNR)在鹽水人體模型中進(jìn)行測(cè)試，其中插入深度是可變的(3cm和10cm)以此刺激某些臨床病癥。
在適當(dāng)?shù)膭?dòng)物管理和使用委員會(huì)核準(zhǔn)的協(xié)議下，將插管和微型電極/天線系統(tǒng)用于MRI引導(dǎo)的腦部(腦深部)(如STN(丘腦下神經(jīng)))進(jìn)入的可行性在靈長(zhǎng)類動(dòng)物中被測(cè)試。外科手術(shù)前的MRI和CT圖像被獲得以此定位頭安裝并且確定用于微型電極前進(jìn)的軌跡線。動(dòng)物被麻醉、準(zhǔn)備鉆孔、頭安裝組件被固定到頭骨上并且在實(shí)時(shí)MRI引導(dǎo)下插管/天線系統(tǒng)向前到達(dá)STN的位置。為了增強(qiáng)SNR和視場(chǎng)，利用相控陣列適配器來(lái)組合從掃描儀的外部頭圈和內(nèi)部天線探頭獲得的圖像。
插管/無(wú)回路天線和同軸電纜具有大約25ohms的阻抗。當(dāng)天線/插管被裝入鹽水人體模型中多達(dá)大約4cm時(shí)，在靈長(zhǎng)類動(dòng)物和二次屏蔽之間產(chǎn)生的RF扼流圈具有大約550ohms的絕緣層。微型電極/天線構(gòu)件的同軸電纜具有大約32ohms的阻抗。天線的SNR輪廓證實(shí)了在天線/微型電極構(gòu)件的遠(yuǎn)端部分周?chē)蠹s5mm半徑的環(huán)狀區(qū)域內(nèi)外部頭圈上大約有50％的改進(jìn)。在靈長(zhǎng)類動(dòng)物研究中，來(lái)自掃描儀的頭圈的信號(hào)描述了整個(gè)頭部解剖，同時(shí)在該線圈向前進(jìn)入STN時(shí)由協(xié)同的MRI兼容插管和微型電極/天線構(gòu)件提供的局部SNR增強(qiáng)被示出在圖10中。
實(shí)驗(yàn)證明適合于顱內(nèi)介入的協(xié)同MRI兼容插管和微型電極/天線構(gòu)件可以被制造并且提供了基本的局部SNR改進(jìn)。局部SNR改進(jìn)可為精確解剖引導(dǎo)/放置提供了增強(qiáng)的局部空間記錄。
在附圖和說(shuō)明中，已經(jīng)存在有本發(fā)明的公開(kāi)實(shí)施例，并且盡管使用了特定項(xiàng)，它們僅僅在一般及描述的意義上被使用并且沒(méi)有限制的目的，本發(fā)明的范圍在下面的權(quán)利要求書(shū)中被提出。因此，前面的描述是對(duì)本發(fā)明的說(shuō)明并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為是對(duì)其中的限制。盡管已經(jīng)描述了本發(fā)明的若干示范實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)很容易地意識(shí)到，在沒(méi)有實(shí)質(zhì)上偏離本發(fā)明新穎的教導(dǎo)和優(yōu)點(diǎn)的情況下，示范實(shí)施例中的許多修改是可能的。因此，正如權(quán)利要求書(shū)中定義的那樣，所有這種修改打算被包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在權(quán)利要求書(shū)中，在使用的地方，在實(shí)施引用功能時(shí)，手段加功能條款打算覆蓋這里所描述的結(jié)構(gòu)，不僅包括結(jié)構(gòu)化的等同物而且包括等效的結(jié)構(gòu)。因此，將會(huì)了解，前面的描述是對(duì)本發(fā)明的描述并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為是對(duì)所公開(kāi)的特定實(shí)施例的限制，并且對(duì)公開(kāi)的實(shí)施例以及其他實(shí)施例的修改打算包括在所附權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。本發(fā)明由下面的權(quán)利要求書(shū)來(lái)界定，權(quán)利要求的等同物將包括在其中。
權(quán)利要求
1.一種體內(nèi)腦深部醫(yī)用探頭系統(tǒng)，包含MRI兼容插管，其具有接受孔并包含多個(gè)同心軸向伸展的管子；以及伸長(zhǎng)的天線構(gòu)件，其具有包含導(dǎo)體和絕緣層的芯，被配置成可向前滑動(dòng)穿過(guò)插管孔以此同所述插管配合從而定義MRI接收天線。
2.如權(quán)利要求1所述的探頭系統(tǒng)，其中所述伸長(zhǎng)的天線構(gòu)件包含中心導(dǎo)體和被設(shè)置于其中的遠(yuǎn)端部分上的至少一個(gè)記錄電極。
3.如權(quán)利要求2所述的探頭系統(tǒng)，其中所述探頭系統(tǒng)具有至少兩種操作模式，包括其中所述天線構(gòu)件接收來(lái)自局部組織的MRI信號(hào)的第一MRI信號(hào)操作模式以及其中所述記錄電極獲得來(lái)自局部目標(biāo)組織的電信號(hào)的第二操作記錄信號(hào)模式。
4.如權(quán)利要求3所述的探頭系統(tǒng)，還包含RF去耦電路和記錄分離器電路，所述RF去耦電路被配置成可在MRI激發(fā)RF傳輸期間使所述MRI接收天線絕緣，所述記錄分離器電路使得所述MRI接收天線在所述記錄模式期間去耦。
5.如權(quán)利要求1所述的探頭系統(tǒng)，還包含MRI兼容介入探頭構(gòu)件，所述MRI兼容介入探頭構(gòu)件被配置成可滑動(dòng)伸過(guò)所述MRI兼容插管。
6.如權(quán)利要求2所述的探頭系統(tǒng)，其中所述天線構(gòu)件與所述插管電配合以此定義無(wú)回路MRI天線。
7.如權(quán)利要求1所述的探頭系統(tǒng)，其中所述插管包含中間管狀構(gòu)件和通常包圍所述中間構(gòu)件的至少主要長(zhǎng)度的外部構(gòu)件。
8.如權(quán)利要求7所述的探頭系統(tǒng)，其中所述天線構(gòu)件具有第一長(zhǎng)度，所述中間構(gòu)件具有第二長(zhǎng)度，并且所述外部構(gòu)件具有第三長(zhǎng)度，所述第一長(zhǎng)度比所述第二和第三長(zhǎng)度更長(zhǎng)，并且所述第二長(zhǎng)度比所述第三長(zhǎng)度更長(zhǎng)。
9.如權(quán)利要求1所述的探頭系統(tǒng)，在所述天線構(gòu)件被由此移去之后，組合被測(cè)定大小并被配置成可滑動(dòng)伸過(guò)所述插管的孔的可植入式刺激導(dǎo)聯(lián)。
10.如權(quán)利要求1所述的探頭系統(tǒng)，其中所述天線構(gòu)件包含中空的芯并且被配置成可滑動(dòng)接受選擇的介入裝置穿過(guò)其中。
11.一種MRI兼容腦深部引導(dǎo)和記錄探頭系統(tǒng)，包含可撓性伸長(zhǎng)的內(nèi)部構(gòu)件主體，其具有相對(duì)的近端和遠(yuǎn)端部分，所述內(nèi)部構(gòu)件主體包含被設(shè)置于所述遠(yuǎn)端部分的至少一個(gè)記錄電極，所述內(nèi)部構(gòu)件包含被設(shè)置在所述內(nèi)部構(gòu)件主體芯內(nèi)的至少一個(gè)軸向伸展的導(dǎo)體和軸向延伸的絕緣層，所述絕緣層具有延續(xù)到所述導(dǎo)體長(zhǎng)度的至少主要部分的長(zhǎng)度；插管構(gòu)件，具有相對(duì)于所述內(nèi)部構(gòu)件而增強(qiáng)的剛性并被測(cè)定大小以及被配置成可滑動(dòng)接受所述撓性內(nèi)部構(gòu)件穿過(guò)此處，其中所述內(nèi)部構(gòu)件和插管配合以此定義MRI天線；RF傳輸去耦電路，其與所述內(nèi)部構(gòu)件連通，其中所述去耦器電路被配置成可在MRI RF激發(fā)傳輸期間使所述MRI天線去耦；以及分離器電路，其與所述內(nèi)部構(gòu)件連通以此使記錄電路與MRI成像電路電絕緣。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)被配置成可附著于MRI掃描儀和記錄電路，用于選擇性操作所述記錄電極或所述MRI天線。
13.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述去耦器電路包含匹配和調(diào)諧去耦電路，所述匹配和調(diào)諧去耦電路占用MRI掃描儀并且在RF傳輸期間使所述天線去耦。
14.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)具有與第一和第二操作模式相關(guān)聯(lián)的選擇性操作的第一和第二電傳輸路徑，所述第一傳輸路徑連接所述MRI天線和MRI掃描儀并且在MRI操作期間使所述電極去耦，以及所述第二傳輸路徑在電記錄期間連接所述電極和記錄源。
15.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述伸長(zhǎng)的構(gòu)件具有中空的芯。
16.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述伸長(zhǎng)的構(gòu)件具有通常的實(shí)心，并且其中所述導(dǎo)體基本上被保持在芯的中心。
17.一種保健箱，包含(a)伸長(zhǎng)的無(wú)菌生物和MRI兼容的內(nèi)部MRI天線探頭構(gòu)件，其具有相對(duì)的遠(yuǎn)端和近端部分，所述探頭包含具有導(dǎo)體的芯；以及(b)通常剛性的插管，其包含至少兩個(gè)通常同心的管狀構(gòu)件，所述同心管狀構(gòu)件被測(cè)定大小并被配置成可于此滑動(dòng)接受所述伸長(zhǎng)的MRI天線探頭，其中，在操作中，所述MRI天線探頭導(dǎo)聯(lián)與所述插管配合以此定義內(nèi)部MRI天線。
18.如權(quán)利要求17所述的保健箱，其中所述天線探頭構(gòu)建包含至少一個(gè)記錄電極，所述至少一個(gè)記錄電極與所述探頭的所述遠(yuǎn)端部分上駐留的所述導(dǎo)體連通。
19.如權(quán)利要求18所述的保健箱，其中所述導(dǎo)體基本上駐留在所述內(nèi)部構(gòu)件的芯的中心。
20.如權(quán)利要求17所述的保健箱，其中所述天線構(gòu)件的芯是中空的。
21.如權(quán)利要求17所述的保健箱，還包含可植入式撓性伸長(zhǎng)的刺激探頭，所述刺激探頭被測(cè)定大小并被配置成可滑動(dòng)伸過(guò)軸向伸展的所述插管的孔。
22.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，用于操作多用途MRI兼容記錄探頭和MRI天線，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包含計(jì)算機(jī)可讀的存儲(chǔ)介質(zhì)，其具有嵌入所述介質(zhì)中的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼，所述計(jì)算機(jī)可讀的程序代碼包含可控地為具有至少一個(gè)記錄電極和MRI天線的MRI兼容記錄探頭占用第一或第二操作模式的計(jì)算機(jī)可讀的程序代碼，所述第一操作模式具有連接所述MRI天線和MRI掃描儀的第一傳輸路徑并且所述第二操作模式具有在電刺激或記錄期間連接所述電極和記錄源的第二傳輸路徑。
23.如權(quán)利要求22所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述計(jì)算機(jī)可讀的程序代碼被配置成將所述第一操作模式的選擇定時(shí)成在時(shí)間上緊接但在MRI激發(fā)信號(hào)之后發(fā)生。
24.如權(quán)利要求22所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，還包含計(jì)算機(jī)可讀的程序代碼，其被配置成可基本實(shí)時(shí)地獲得接近所述MRI天線的多個(gè)局部神經(jīng)組織的MRI信號(hào)、接著獲得多個(gè)所述局部神經(jīng)組織的縮微記錄，以此允許臨床醫(yī)師跟蹤所述探頭的放置。
25.一種MRI天線和記錄電極探頭系統(tǒng)，包含MRI兼容天線，其具有軸向伸展的孔；伸長(zhǎng)的撓性天線探頭，其具有被所述探頭的遠(yuǎn)端部分支持的至少一個(gè)記錄電極；其中所述探頭被配置成可滑動(dòng)伸過(guò)插管孔，并且其中在操作中，所述插管和天線探頭電配合以此定義至少一個(gè)腦深部MRI接收天線的若干部件。
26.如權(quán)利要求25所述的MRI天線探頭系統(tǒng)，其中所述插管被配置成可被插入位于患者頭顱上的鉆孔，并且其中所述記錄探頭和MRI天線探頭被配置成用于腦深部的放置。
27.如權(quán)利要求25所述的MRI天線探頭系統(tǒng)，其中所述MRI天線探頭和所述插管定義了多個(gè)通常同心的管狀構(gòu)件，所述同心的管狀構(gòu)件被配置成可定義被設(shè)置于內(nèi)部導(dǎo)電芯上的軸向伸展的屏蔽，其中所述屏蔽和芯彼此是絕緣的。
28.如權(quán)利要求25所述的MRI天線探頭系統(tǒng)，其中所述插管包含與所述MRI天線探頭配合的導(dǎo)電屏蔽層以定義MRI接收天線，所述MRI接收天線被配置成可獲得用于MRI定位引導(dǎo)的MRI信號(hào)，并且其中在操作中，所述天線探頭從所述插管中被移去并且用刺激探頭來(lái)代替，所述刺激探頭接著被插入與所述天線探頭相同的位置。
29.一種MRI兼容腦深部探頭系統(tǒng)，包含可撓性伸長(zhǎng)的內(nèi)部構(gòu)件，其具有相對(duì)的近端和遠(yuǎn)端部分，所述內(nèi)部構(gòu)件包含內(nèi)部構(gòu)件芯中的至少一條光纖；插管構(gòu)件，其具有相對(duì)于所述內(nèi)部構(gòu)件而增強(qiáng)的剛性，所述插管構(gòu)件被測(cè)定大小并被配置成可滑動(dòng)接受所述撓性內(nèi)部構(gòu)件穿過(guò)此處，其中所述內(nèi)部構(gòu)件和所述插管配合以此定義MRI天線；以及RF傳輸去耦電路，其與所述內(nèi)部構(gòu)件連通，其中所述去耦器電路被配置成可在MRI RF激發(fā)傳輸期間使所述MRI天線去耦。
30.如權(quán)利要求29所述的MRI兼容系統(tǒng)，其中所述芯被封裝進(jìn)MRI兼容導(dǎo)電材料中。
31.如權(quán)利要求29所述的MRI兼容系統(tǒng)，其中所述光纖定義了所述芯，并且其中所述光纖被涂以MRI兼容導(dǎo)電材料。
32.如權(quán)利要求29所述的MRI兼容系統(tǒng)，還包含被設(shè)置在所述內(nèi)部構(gòu)件近端的光纖分離器，所述光纖分離器將所述光纖芯分成兩個(gè)光路，其中輸入路徑適于連接輸入光源并且輸出路徑適于連接分光計(jì)。
33.如權(quán)利要求29所述的MRI兼容系統(tǒng)，其中所述伸長(zhǎng)的內(nèi)部構(gòu)件與所述插管配合并且提供了MRI接收天線和NIR成像構(gòu)件。
34.如權(quán)利要求29所述的MRI兼容系統(tǒng)，其中所述芯通常為實(shí)心的。
35.如權(quán)利要求29所述的MRI兼容系統(tǒng)，其中所述芯通常為中空的。
36.如權(quán)利要求29所述的MRI兼容系統(tǒng)，其中所述插管包含多個(gè)通常同心的管狀構(gòu)件。
37.如權(quán)利要求36所述的MRI兼容系統(tǒng)，其中所述多個(gè)通常同心的管狀構(gòu)件被配置成可彼此貼身鄰接。
全文摘要
體內(nèi)腦深部醫(yī)用探頭系統(tǒng)包括(a)MRI兼容插管，其具有接受孔并包含多個(gè)同心軸向伸展的管子；以及(b)伸長(zhǎng)的天線構(gòu)件，其具有導(dǎo)體和絕緣層并被配置成可向前滑動(dòng)穿過(guò)插管孔以此定義MRI接收天線。
文檔編號(hào)A61B5/05GK101031237SQ200580032451
公開(kāi)日2007年9月5日 申請(qǐng)日期2005年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月27日
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