(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴撮影処置と適合して生体内で使用される装置であって、前記装置は、少なくとも１対の相対向するＲＦレシーバ・マイクロコイルを有するエレメントを備え、前記１対の相対向するＲＦレシーバ・マイクロコイルは共通軸に沿って複数のコイルを有し、これらのコイルは前記１対のマイクロコイル間で逆極性を有し、前記マイクロコイルは、前記１対のマイクロコイルの各マイクロコイル間でスペースを有し、前記マイクロコイルの巻き線は、２．４ｍｍ未満の直径を有し、さらに、
前記装置内には、少なくとも３個のポートが、これらのポートを介して少なくとも３個のマイクロカテーテルによって薬物送達するために設けられ、かつ、前記装置内には、前記少なくとも３個のポートを通る前記少なくとも３個のマイクロカテーテルのそれぞれを方向付けるための少なくとも３個のデフレクタが設けられている、磁気共鳴撮影処置と適合して生体内で使用される装置。
【請求項２】
前記装置は、少なくとも１つのルーメンを持つカテーテルを備え、前記少なくとも１対のマイクロコイルは、前記少なくとも１つのルーメンの周りに半径方向に配置され、前記コイルは、０．１ｍｍより大きく２．４ｍｍより小さい直径を持つ、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
少なくとも１つの薬物送達ポートが、前記ポートから送達される少なくとも幾らかの薬が前記マイクロコイル間の前記スペース内において前記装置から外部へ送達されるように配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記装置内に複数のカテーテルがあり、前記カテーテルが、前記少なくとも１対のマイクロコイル内の各マイクロコイル間のスペースを形成する少なくとも１対のマイクロコイルの端で、カテーテルから半径方向に伸びる面によって形成される容積内に少なくとも幾らかの液体材料を送達するために、前記装置から外に延長している、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記装置が、無線周波数送信に応答して、前記容積内で均一な受信フィールドを発生する、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記装置はルーメンを有するカテーテルを備え、前記少なくとも１対のマイクロコイルが、前記ルーメンを囲む結合材に埋め込まれる、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記少なくとも１対のマイクロコイルが、前記装置の生体に挿入される部分内で前置増幅器に電気接続される、請求項１乃至５の何れか１項に記載の装置。
【請求項８】
電気接続が前記装置内にあり、前記電気接続の少なくとも一部が前記装置内に埋め込まれている、請求項１乃至５の何れか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記少なくとも１対のマイクロコイルの半分を備えた少なくとも１組のマイクロコイルが、隣接する巻き線間に間隔１、間隔２および間隔３の寸法の少なくとも３つのスペースを持つ少なくとも４つの巻き線を備え、前記少なくとも３つのスペースのうち少なくとも１つが前記スペースのうち他の少なくとも１つのスペースの寸法と等しくない、請求項１乃至５の何れか１項に記載の装置。
【請求項１０】
対をなすマイクロコイルの各マイクロコイル間にスペースを持つ少なくとも１対の相対するＲＦレシーバ・マイクロコイルを持つエレメントを備え、前記ＲＦレシーバ・マイクロコイルの各々が少なくとも３つの個々の巻き線を備え、前記マイクロコイルの前記の少なくとも３つの巻き線が前記マイクロコイル内の個々の巻き線の少なくとも２対の間の間隔が少なくとも１０％異なるように隣接する巻き線間に間隔を持つ、生体内で使用するための装置。
【請求項１１】
前記の少なくとも１対のＲＦレシーバ・マイクロコイルが前記対をなすマイクロコイルの間にスペースを持ち、前記少なくとも１つのＲＦレシーバ・マイクロコイルが前記のスペースを囲む円筒体積内において磁界強度最大値を示す磁界強度を生じ、かつ前記装置の縦軸に平行な線に沿って、前記スペースの中点と前記少なくとも１対のＲＦレシーバ・マイクロコイルの一部を構成するマイクロコイルの近端との間の中間位置で第２の磁界強度を生じ、前記装置の縦軸に平行な線に沿った前記第２の磁界強度が前記マイクロコイル間の前記磁界強度最大値以下で４０％より大きくない、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記第２の磁界強度が、前記磁界強度最大値以下で２０％より大きくない、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記マイクロコイルの巻き線の直径が２．４ｍｍ未満である、請求項１０乃至１２の何れか１項に記載の装置。
【請求項１４】
少なくとも１つの薬物送達ポートが前記装置内にあり、前記少なくとも１つの薬物送達ポートが、前記ポートを経て投与される少なくとも幾つかの薬が、前記少なくとも１対のマイクロコイルの各マイクロコイル間の前記スペースの上の体積内において前記装置から投与されるように配置される、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記少なくとも１対のマイクロコイルの半分を備えた少なくとも１組のマイクロコイルが、隣接する巻き線間に間隔１、間隔２および間隔３の寸法の少なくとも３つのスペースを持つ少なくとも４つの巻き線を備え、前記少なくとも３つのスペースのうち少なくとも１つが、前記スペースのうち他の少なくとも１つのスペースの寸法と等しくない、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
磁気共鳴撮影処置に適合して生体内で使用される装置であって、前記装置は、少なくとも１対の対向するＲＦレシーバ・マイクロコイルを有するエレメントを備え、前記各マイクロコイルは、共通の軸に沿った複数のコイルを前記１対のマイクロコイル間で極性を反対にして有し、前記１対のマイクロコイルの各マイクロコイル間にスペースを有し、前記装置内において前記マイクロコイルと連結される電線および／または前置増幅器の半径方向外側に層があり、前記層が前記マイクロコイルと連結される前記電線および／または前置増幅器のためのＲＦ遮蔽となり、前記層が前記マイクロコイルと連結される前記電線および／または前置増幅器から電気的に絶縁される、磁気共鳴撮影処置に適合して生体内で使用される装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔発明の属する技術分野〕
（発明の分野）
本発明は、磁気共鳴撮影（ＭＲＩ）中に行われる処置と両立する医療装置、特に磁気共鳴（ＭＩ）映像技術を使って観察される処置中に薬物送達できる医療装置に関するものである。
【０００２】
〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕
（技術の背景）
医療処置は、現在、患者の比較的小さい部位に行うことができる。小さい細胞の塊に、静脈および動脈内であるいは身体の離れた部位で、身体を外科的に切開することなく最小限に侵襲的な技術で処置を行うことができる。気球血管形成、顕微手術、電気療法および薬物送達などの処置は、患者に大きな切開手術を施すことなく最小限に侵襲的な技術で行われるが、これらの処置と同時に処置を見ることができるように、技術を開発することが必要になっている。Ｘ線透視法などＸ線撮影は、処置部位を観察するために可能な方法であるが、長時間のＸ線照射はそれ自体が患者に有害である。処置部位の光ファイバー観察は患者に有害な放射が行われないが、光ファイバーは観察に必要な光と光を戻すための経路を用意するために占めるスペースが大き過ぎ、表面映像以上のものはできない（つまり、光ファイバー装置が配置される位置からは内部対象の表面しか観察できない）。光ファイバーまたは直接光観察は、実質内薬物送達または脈管内薬物送達または処置など顕微的処置より胃腸などの医療処置に向いている。
【０００３】
ＭＲ映像システムにより追跡される装置内にＭＲレシーバ・コイルを使用することにより、患者体内においてＭＲ適合装置が比較的大きな部位を観察するための技術は、これまでに開発されている。ＭＲ観察機能および特定の治療機能を持つ装置、特に治療プロセスとＭＲ観察能力の両方について特定の治療とＭＲレシーバ・コイルの間の関係を最適化しなければならない装置について、特に設計上考慮されたことはあまりない。
【０００４】
米国特許第５，２１１，１６５号は、侵襲的な装置、特にカテーテルなど無線周波数磁界勾配を使用する医療装置の位置および方位を追跡するための追跡システムについて説明している。無線周波数信号の検波は、位置に応じてほぼ直線的に変化する感度動向を持つコイルによって行われる。この侵襲的な装置は、その端付近に送信コイルが取り付けられ、低出力ＲＦ電源により駆動されて、被験者の対象部位の周りに配分される受信コイル配列が検出できる双極電磁界を生じる。
【０００５】
米国特許第５，２７１，４００号は、被験者体内の侵襲的な装置の位置および方位を監視するための追跡システムについて説明している。この装置は、ＭＲ活性サンプルおよびＭＲ活性サンプルにより発せられる磁気共鳴信号に感応するレシーバ・コイルを持つ。この信号は、磁界勾配があるときに検出されるので、応用される勾配の方向に沿ったコイルの位置にほぼ比例する周波数を持つ。信号は、順次応用される相互に直交する磁気勾配に反応して検出され、いくつかの次元で装置の位置を決定する。図２ａおよび２ｂに示される侵襲的装置は、それぞれＲＦコイルおよびＭＲ活性サンプルが医療装置に組み込まれ、ＭＲ活性サンプルが医療装置に組み込まれる。
【０００６】
米国特許第５，３７５，５９６号は、カテーテル、チューブ、配置ガイドワイヤおよび生体組織に移植可能なポートなどの装置の位置を決定するための方法および装置について説明している。この装置は、アンテナおよび無線信号送信器が装置の全長に沿って配置される交流無線周波数送信器を持つ送信器／検波器ユニットを含むことができる。アンテナは、取り外し可能なクリップにより、送信器／検波器ユニット内に配置される広帯域無線周波数（ＲＦ）検波回路に接続される。
【０００７】
米国特許第４，５７２，１９８号は、カテーテルの先端に弱い磁界を励起するためにコイル巻き線を含む、ＮＭＲ映像システムと共に使用するためのカテーテルについて説明している。２つの導体を接続するループは、ＮＭＲ画像を局部的にゆがめる双極磁界をサポートし、磁気共鳴映像ディスプレイ上に画像カーソルを与える。
【０００８】
米国特許第４，７６７，９７３号は、複数の自由度において対象物を感知し移動するためのシステムおよび方法について説明している。センサ・システムは、望ましい感度を持つよう選択された幾何学的形状を持つ電界効果トランジスタ少なくとも１つから成る。
公告されたＰＣＴ出願第ＷＯ９３／１５８７２号、ＷＯ９３／１５８７４号、ＷＯ９３／１５７８５号およびＷＯ９４／２７６９７号は、カテーテルが補強コイルを含むことができる耐キンク管材およびカテーテルを含む管材の形成方法を示している。補強材の層を補強コイルの上に沈積することができる。
【０００９】
米国特許第５，４５１，７７４号および５，２７０，４８５号は、平行にかつ相互に接触するように配置される複数の細長い基板を含む３次元回路構造について説明している。電気素子は、これらの素子に結合される導体と共に基板の表面に構成される。導体は、隣接する基板上の導体と接触するように各基板上で選択的に配置される。基板上の導体パターンはらせん状、円周状あるいは縦軸方向でもよい。基板間の無線周波数信号は、基板上にある無線周波数信号送信および受信回路および送信アンテナおよび受信アンテナを使って送受される（例えば、カラム７、ライン３２−４３）。装置内の冷却液の循環が示されている。
【００１０】
米国特許第５，２７３，６２２号は、基板上のミクロ構造（電子ミクロ回路を含めて）および薄膜半導体の組み立て用システム、特にファイバーまたはフィラメントなどの細長い基板に使用するための連続プロセスについて説明している。
米国特許第５，１０６，４５５号および第５，２６９，８８２号は、非平面照射ビーム・リトグラフィを使用する薄膜半導体装置の組み立ての方法および装置について説明している。円筒形物体に形成される回路が示されている。米国特許第５，１６７，６２５号は、薬物送達に使用できる信号（無線信号を含めて）に反応する電気回路を含むことのできる移植可能な多胞薬物送達システムについて説明している。
【００１１】
ＰＣＴ出願第ＷＯ／９６／３３７６１号（１９９６年４月１５日提出）は、カテーテルに結合されたポンプから成る、薬またはその他の薬剤を投与するための実質内輸液カテーテルについて説明している。カテーテルの遠位端に多孔先端が配置され、先端は、選択された場所で薬剤または薬を排出するために多孔性である。カテーテルは、カテーテル・システムの伸縮部分により使用中に用途に合わせることができる。
【００１２】
「脈管内コイルによる血管のＭＲ映像」（Ｊ．Ｍａｇ．Ｒｅｓ．Ｉｍａｇ．、１９９２年、２月、第４号、ｐ．４２１−４２９）においてＭａｒｔｉｎ，Ａ．Ｊ、Ｐｌｅｗｅｓ，Ｄ．Ｂ．およびＨｅｎｋｅｌｍａｎ，Ｒ．Ｍ．は、ギャップ領域で区切られた２つの同軸ソレノイドおよび反対方向に流れる電流を土台とする理論上のレシーバ・コイルの設計を使用する血管の高解像度磁気共鳴（ＭＲ）画像の作成方法について説明している。コイルの直径は３から９ｍｍまでの範囲である。図３ｂは、コイルの直径が９ｍｍから７ｍｍ、５ｍｍ、３ｍｍへと移行するに従い、感度が低くなることを示しているようである。相対するループおよび相対するソレノイド・コイルのＱ値の研究の結果は、相対するループ・コイルが低いＷ値を示したこと、および相対するソレノイド設計においてＱ直径が小さいときＱ値が小さくなる一般的傾向があったことを示している。研究対象の範囲内で、性能を改良するためのより厚いワイヤの使用とコイル全体の寸法を抑えるためのより薄いワイヤの使用の間に妥協があると述べられている。ＭＲ映像法においてこのカテーテルをベースとするシステムを使って映像機能を果たす上で減結合回路が有益であることも示されている。「脈管内（カテーテル）ＮＭＲレシーバ・プローブ：仮設計分析および犬の腸骨大腿骨映像への応用」（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｎ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅ、２４、３４３−３５７−１９９２年）においてＨｕｒｓｔ，Ｇ．Ｃ．、Ｈｕａ．Ｊ．、Ｄｕｅｒｋ，Ｊ．Ｉ．およびＣｈｏｅｎ，Ａ．Ｍ．は、動脈壁のＮＭＲ検査用の、カテーテルをベースとするレシーバ・プローブの実現可能性を探っている。相対するソレノイドを含めて様々な設計の可能性が検討されている（たとえば、図２ｂおよび図３ａおよびｂ）。図３に示されるカテーテル・プローブは、１００ｐｆコンデンサと６４ＭＨｚで共鳴するプローブを持ち、ソレノイド間の間隔７．５ｍｍおよび公称ソレノイド直径２．８ｍｍ、ソレノイド１つ当たり２８ゲージ・ワイヤ５巻きとなるように構成された。
【００１３】
米国特許第５，４２９，１３２号は、プローブに沿って間隔を置いて取り付けられるＲＦ感知コイルおよび平面グリッド配列のアンテナから成る、医療処置中に使用できるプローブ・システムについて説明している。プローブからの信号を使って、プローブの３次元位置が決定される。
米国特許第５，４４５，１５１号は、ＲＦ信号に応答するコイルを持つＭＲカテーテルを使用して血液の流れの加速および速度を測定するための方法について説明している。複数のコイル（例えば、３つのコイル）が侵襲的装置内に配置され、ＲＦ送信パルスの規則的パターンが放射されて定常ＲＦ応答信号を生じる。間欠的に上流に配置されるＲＦコイルから第２のＲＦ信号が送信される。時間的遅延およびＲＦコイル間の距離から、直接、流体の速度が決定される。
【００１４】
米国特許第５，７２７，５３３号は、Ｘ線設備を付随的に使用せずにカテーテルの位置を決定するために使用できる一体式電磁識別装置を持つカテーテルについて説明している。電磁界検出装置には、カテーテルの壁に組み込まれた１対のリード線、およびカテーテルの遠位端に配置されるファイン・ワイヤのコイルが含まれる。放射線不透過のストリップなど、コイル内側に透磁性材料のコアを配置することができる。
【００１５】
〔課題を解決するための手段〕
（発明の要約）
対をなすマイクロコイルの各マイクロコイル間にスペースを持つ少なくとも１対の相対するＲＦレシーバ・マイクロコイルを持つエレメントを備え、前記マイクロコイルのコイルの直径が有益なサイズたとえば３ｍｍ、４ｍｍまたはそれ以上でも可能であるが、多くの望ましいシステムにおいては２．４ｍｍ未満または２．６ｍｍ未満である、生体内で使用するための装置が説明されている。装置は、少なくとも１つルーメンを持つカテーテルにより構成することができ、この場合、少なくとも１対のマイクロコイルが少なくとも１つのルーメンの周りに半径方向に配置され、コイルの直径は０．１ｍｍより大きく２．４ｍｍより小さい（コイルにもっと直径の大きいワイヤを使用することができるが）。装置は、装置内にポートを持たなくてもよいし、少なくとも１つ薬物送達ポートを持つこともできる。少なくとも１つの薬物送達ポートは、前記ポートから投与される少なくとも多少の薬が前記マイクロコイルの間の前記スペース内において前置装置から投与されるように配置することができる。薬物送達ポートは、少なくとも１対のマイクロコイルの各マイクロコイル間のスペースを形成する少なくとも１対のマイクロコイルの端でカテーテルから半径方向に伸びる面によって形成される体積内に少なくとも多少の液体材料を投与するために、前記装置内にあり前記装置の外に伸びるマイクロカテーテルを含むことができる。装置は、無線周波数送信に応答して、前記マイクロコイルの各々の半径方向のすぐ上に位置する前記カテーテルを取り囲んだ匹敵するサイズの体積において、より前記体積内において、平均的な強度を持つ磁界を発生する。少なくとも１対のマイクロコイルは、前記ルーメンを囲む結合材の中に埋め込むことが望ましい。少なくとも１対のマイクロコイルは、前記装置の生体内に挿入される部分内で前置増幅器に電気接続される。電気接続が前記装置内にある場合、前記電気接続の少なくとも一部は前記装置内において自然な位置（ｉｎ  ｓｉｔｕ）で形成されていることが望ましい。
【００１６】
〔発明の実施の形態〕
（発明の詳細な説明）
以下の望ましい実施態様の詳細な説明においては、本出願の一部を構成し本発明の望ましい実施態様を例示として示す添付図面を参照する。望ましい実施態様については、当業者が本発明を実施できるように充分に詳細に説明されるが、他の実施態様も利用できること、および本発明の精神および範囲を逸脱することなく構造的、論理的、物理的、建築的および電気的変化を加えることができると解釈されるものとする。従って、以下の詳細な説明は、限定的に捉えるべきものではなく、本発明の範囲は付属の特許請求の範囲およびこれと同等のものによってのみ定義される。
【００１７】
本発明の特定の態様の実施は、１次医療処置と同時に行われる磁気共鳴映像観察処置に使用されるすべての医療装置に応用できる。医療装置の分野においてこの一般的応用性を個別に持つことのできる本発明の特徴には、そのＭＲ適合性を保証するために医療装置に取り付けられるＲＦ応答コイルのタイプ、この医療装置に連結される回路、およびカテーテル装置内においてマイクロエレメント／マイクロカテーテル素子などの方向を定めるための手段が含まれる。望ましい構造は、マイクロコイルの相対するソレノイド方位を使用し、マイクロコイルの設計はギャップ領域で区切られた２つの同軸ソレノイドを基本とし、電流は２つのコイルを横切り相対する方向に流される。
【００１８】
本発明の１つの態様は、対をなすコイルを持つ装置の周りに磁界を正確に形成するために相対する対をなすマイクロコイルを使用する。相対する対をなすコイルとは、１つの軸を中心とするコイルまたは巻き線の角度が２組のコイル（例えば、レシーバ・コイル）の間で異なり（表面に対する垂線からプラスの角度の回転であるいはその線からマイナスの角度の回転でプラスまたはマイナスに）、通常、この角度がコイルが巻かれる対象物の軸に対して直角の面から外れるか、その面から測定して一方のコイルについてはプラスの角度で他方のコイルについてはマイナスの角度で形成されるコイルを意味する。本発明の実施の潜在的分野におけるその他の発展として、コイルに接続される回路、装置内におけるその遮蔽、およびワイヤによりコイルに連結される減結合回路が含まれる。装置の広範な機能的ニーズに応える侵襲的な無線周波数検波医療装置の実際の設計およびエンジニアリングの細部にはこれまでほとんど特異性がなかった。本発明はこの種の装置に本質的な進歩をもたらす。
【００１９】
本発明においてもう１つ重要なのは、選択により、無線周波数検波装置内の薬物送達用マイクロカテーテルに、事件整理番号ＳＬ  ＷＫ  ６００．３９２ＵＳ１を持ちＪｏｈｎ  ＫｕｃｈａｒｃｚｙｋおよびＭｉｃｈａｅｌ  Ｍｏｓｅｌｅｙの名前で１９９７年５月１５日に提出された同時係属米国特許出願番号第０８／８５７，０４３号において説明される発明に基づく実際の薬の投与および移動を感知するためのプロセスに使用可能なレシーバ・コイルを取り付けられることである。
【００２０】
図１は、本発明に基づく望ましい薬物送達用カテーテル２を示している。カテーテル２は、カテーテル２の先細端８のポート６から外に伸びる中央ルーメン４を含む。第１のマイクロコイル１０は、個々のコイル１２が全体に先細端８と反対の方向に傾くようにルーメン４の周りに巻かれる。リード線１４が第１のマイクロコイル１２に接続される。第２のマイクロコイル１６は、ルーメン４の周りに巻かれ、個々のコイル１８は全体に先細端８の方向に傾く。第１のマイクロコイル１０（および３２。まとめて１０として参照される）および第２のマイクロコイル１６（および１８、まとめて１６として参照される）の対は、相対する対をなすマイクロコイルを形成する。相対的に近位のマイクロコイルのセット１０の個々のコイル１０および３２と第２のマイクロコイル１６の個々のコイル１６および１８は、カテーテル２の軸を効果的に形成するルーメン４に直交する面Ａ−Ｂに対して相対する（プラスおよびマイナス）の角度を持つ。対をなすコイルは、隣接するコイル間で異なる間隔を持ちうることに注意すること（たとえば、１５と１７の間の間隔に比較して１３と１５の間の間隔）。この間隔の差については後に論じる。リード線２０は、第１のマイクロコイル１０からのリード線１４と同様第２のマイクロコイル１６から電子回路２２まで通される。第１のマイクロコイル１０と第２のマイクロコイル１６の間はスペースによりはっきりと分離されており、このスペース内において、コイル１０、１６からのＲＦ応答フィールド（図には示されていない）がもっとも大きい。マイクロカテーテル２４、２６、２８および３０からの薬物送達がもっとも効果的に観察されるのは、２つのマイクロコイル１０および１６の（それぞれ）相対する端３２および３４により形成されるゾーンのカテーテル２外部のスペースＢ内である。
【００２１】
マイクロコイル１０および１６は、高分子材料、複合材料、無機材料（例えば、無機酸化物）などの支持材料３４に埋め込まれる。この材料の組成は生体適合性を持たなければならず、ポリアミド、ポリエステル、ポリ（メチル）アクリレート、ポリ酢酸ビニル、酢酸セルロースまたは生体適合性を持つその他の有機ポリマーなどの高分子材料が望ましい。この支持材料３４は、先細端８の組成も構成することができる。リード線３６および３８は、回路２２を外部制御装置および／または電源に接続する。マイクロカテーテル２４、２６、２８および３０の端２４ａ、２６ａ、２８ａおよび３０ａは、薬物送達システムまたは薬剤または薬の供給用ポンプとの接続は省かれて図示されている。
【００２２】
相対するマイクロコイルとマイクロコイルの間のマイクロコイル間間隔Ｂ（マイクロコイル内間隔に対して）は、通常、各薬物送達タイプごとにまたはカテーテルかその他の装置かに関係なくＭＲ適合可能な装置２により行われる処置のタイプに応じて、最適化される。最適化のために特にマイクロコイルの位置に関して考慮されるパラメータには、少なくとも、コイルからの磁界の望ましい直径、磁界の強さ、磁界の幅、磁界の数（たとえば、相対するマイクロコイルの対の数）、カテーテルの遠位端に対する対のマイクロコイルの位置、薬剤または薬の投与点に対するマイクロコイルの位置などが含まれる。これらの考慮事項が、コイルの厚みおよびサイズ、コイルの組成、回路の設置位置（カテーテル内か、リード線を介して外部回路に接続されるか）およびカテーテル構造内の他の材料の組成など工学的およびその他の設計上の考慮事項に加わる。
【００２３】
前記のカテーテル構造内のもっとも近位端（先端から離れた部分）に、プラスティック層３５（ここでは層８の続きとして示されている）、リード線３６および３８マイクロコイルと連結される前置増幅器を被覆し、リード線３６および３８および／または前置増幅器の周りの（半径方向に離れた位置に）層を形成する遮蔽３９からこれを電気絶縁する第２絶縁層３７（たとえば、層３４の支持材料の説明と同様プラスティック、セラミックまたは生体適合性材料）を含むことができる。
【００２４】
コイル内間隔およびマイクロコイル内間隔に関しても（これはコイル直径に関してなどコイル間およびマイクロコイル間に関する考慮事項と重なる）、本発明のシステムの設計を最適化するために考慮しなければならない。
コイル、特にＭＲＩにおける脈管内ＲＦコイルなどのコイルは、限られた視界（ＦＯＶ）で高い信号雑音比および空間的解像度で管腔形態をＭＲ撮影するのに非常に有益になりうる。この種の目的にとってもっとも有望な基本的コイル設計は、以前に公表された（Ｍａｒｔｉｎ、前述）相対するソレノイド・コイルである。報告されたコイルは、逆極性で共通軸に沿って置かれた同一形状で均一のコイル直径の２つの均等に巻かれたソレノイドである。この特殊なコイル設計は、参考資料においては開示されない考慮事項に基づいて改良の余地が多く残っている。信号の機能的特徴にとって改良の１つの基準は、コイル内の電流分布を最適化することにより、より良い脈管内コイルが得られることである。要求される磁界拘束条件に対してシリンダー（たとえば、カテーテルなど基礎となる装置を円筒形と仮定する）表面における電流分布を最適化するために、円筒形コイル外部の磁界に関する解析式がすでに開発されており、今回の新しいコイル設計にこれを使用することが望ましい。このように最適化されたコイルは、磁界強度および磁界の均等性を改良する。本発明の装置のある種の使用方法は、画像を生成するためまたは画像内のある種の情報（たとえば信号密度の差によって表される薬物送達速度または治療効果の程度）を提供するために密度読み取りおよび微分を使用するので、均等な磁界強度は、特に重要である。
【００２５】
ＲＦコイルの形状は、本解析においては、限定長さの小さい円筒を基準としている。電流密度はコイルの円筒表面に限定される。半径ａの円筒形コイルにおける該当の静磁界の問題を解くと、ＲＦコイル外部の磁界の半径成分（＞ａ）は、下記の式で与えられる。
【００２６】
【数１】
0004246378.tif 000002
【００２７】
ここで、ＪΦ（ｍ、ｋ）は、上の式において下記の式で定義される表面電流密度の方位角成分を示す。
【００２８】
【数２】
0004246378.tif 000003
【００２９】
また、Ｉｍ（ｔ）およびＫｍ（ｔ）は、２種のｍ位の変形ベッセル関数を示し、ｍは整数（たとえば、１、２、３、．．．．．）であり、Ｉ’ｍ（ｔ）およびＫ’ｍ（ｔ）はＩｍ（ｔ）およびＫｍ（ｔ）の一次導関数を表す。
コイルに関連する蓄積磁気エネルギーは下記の通り級数展開式の形で示される。
【００３０】
【数３】
0004246378.tif 000004
【００３１】
特に表面電流密度がｚ成分を持たないソレノイド・コイルまたはｚコイルの場合、エネルギーおよび磁界に関する上記の式は、下記のとおりに単純化される。
【００３２】
【数４】
0004246378.tif 000005
【００３３】
いくつかの空間位置で一組の磁界拘束条件を満たす円筒表面の電流密度分布に関する最適の（またはエネルギーが最小の）解決法を見つけるために、エネルギー汎関数構成が下記のとおりに定義される。
【００３４】
【数５】
0004246378.tif 000006
【００３５】
ここで、１組のＬ乗数を表す。磁界拘束条件は、対象結像容積の数点において１組の望ましい磁界値を規定する。
電流密度汎関数に対するエネルギー汎関数を最小限にするために、電流密度汎関数に下記のとおり変分を加える。
【００３６】
【数６】
0004246378.tif 000007
【００３７】
次に、最適化された電流密度がＬ乗数について下記のとおりに表される。
【００３８】
【数７】
0004246378.tif 000008
【００３９】
ＪΦ（ｚ）は、望ましい磁界分布の場合ｚで非対称なので、そのフーリエ成分は下記のとおりに表すことができる。
【００４０】
【数８】
0004246378.tif 000009
【００４１】
電流密度に関する式を磁界拘束条件式に挿入すると、乗数λに関する１組の１次方程式が得られる。
【００４２】
【数９】
0004246378.tif 000010
【００４３】
ラグランジュの乗数について磁界拘束条件１次方程式を解くと、このラグランジュの乗数を含む式から電流密度を決定できる。限定長さ（Ｌ）のＲＦコイルの場合、表面電流密度は正弦級数式で望ましい位数まで展開できる。
【００４４】
【数１０】
0004246378.tif 000011
【００４５】
ここで、ｋｎの値は下記のとおりである。
【００４６】
【数１１】
0004246378.tif 000012
【００４７】
また、Ｊｎは、電流密度に関する膨張係数を示す。
次に、限定長さのコイルの表面電流密度についてｋ空間における一般式を下記のとおりに表すことができる。
【００４８】
【数１２】
0004246378.tif 000013
【００４９】
ここで、Ψｎ（ｋ）は、下記の式で定義されるｋの奇関数である。
【００５０】
【数１３】
0004246378.tif 000014
【００５１】
新しい関数展開式を使って、蓄積磁気エネルギーおよび磁界に関する式を下記のとおりに表すことができる。
【００５２】
【数１４】
0004246378.tif 000015
【００５３】
コイル外部の望ましい受信フィールド分布は、いくつか選択された位置の数個の磁界拘束条件ポイントに変換することができる。各設計ごとに、磁界拘束条件ポイントが下記のとおりに定義される。
【００５４】
【数１５】
0004246378.tif 000016
【００５５】
拘束条件は、相対的な磁界強度のほかにギャップにおいて要求されるコイルの磁界の均質性を規定する。様々な点での半径成分に関する磁界拘束条件式は下記のとおりに表すことができる。
【００５６】
【数１６】
0004246378.tif 000017
【００５７】
便宜上、磁界の式およびエネルギー式は両方とも行列で表される。２つの式の間で、ｂの行列要素は下記のとおりに示される。
【００５８】
【数１７】
0004246378.tif 000018
【００５９】
コイルの蓄積磁気エネルギーは、下記のとおりである。
【００６０】
【数１８】
0004246378.tif 000019
【００６１】
ここで、エネルギー行列要素は下記の式で示される。
【００６２】
【数１９】
0004246378.tif 000020
【００６３】
磁界拘束条件式を含むエネルギー汎関数は下記のとおりに定義される。
【００６４】
【数２０】
0004246378.tif 000021
【００６５】
エネルギー汎関数の最小条件を求めるために、電流列ベクトルＪに対してＦ汎関数を最小にする。すなわち、
【００６６】
【数２１】
0004246378.tif 000022
【００６７】
こうして、電流密度を含めた下記の最小条件方程式にたどり着く。
【００６８】
【数２２】
0004246378.tif 000023
【００６９】
別の独立方程式として下記の磁界拘束条件式を使用する。
【００７０】
【数２３】
0004246378.tif 000024
【００７１】
まず、ラグランジュの乗数を、上の最小条件式および磁界拘束条件式を組み合わせた下記の１次方程式において解くことができる。
【００７２】
【数２４】
0004246378.tif 000025
【００７３】
ラグランジュの乗数にこの値を使って、コイルの表面電流密度を下記のとおりに決定することができる。
【００７４】
【数２５】
0004246378.tif 000026
【００７５】
また、電流密度は下記のとおりである。
【００７６】
【数２６】
0004246378.tif 000027
【００７７】
コイルの半分の総電流は下記の式で示される。
【００７８】
【数２７】
0004246378.tif 000028
【００７９】
巻きの数がＮｔｕｒｎに設定される場合、個々の電流は下記のとおりに決定できる。
【００８０】
【数２８】
0004246378.tif 000029
【００８１】
コイルの半分でＮ巻きのコイルのインダクタンスは下記のとおりである。
【００８２】
【数２９】
0004246378.tif 000030
【００８３】
各電流腹部のポジションを決定するために、コイルの中心から下記の電流密度の積分を計算する。
【００８４】
【数３０】
0004246378.tif 000031
【００８５】
この積分により、Ｎ個の異なる離散的電流ワイヤ・ループ全体のすべての空間的間隔を求めることができる。ｚ軸に沿った各ワイヤの正確な位置は、該当の間隔の質量の中心として決定することができる。
【００８６】
【数３１】
0004246378.tif 000032
【００８７】
要するに、相対する対のマイクロコイルの各マイクロコイル内におけるコイルのコイル内分布を最適化するための手段は、電流の効果、コイルの特性および個々のコイルまたは巻き線のポジショニングおよび設計に関する以上のようなまたはこれに代わる数学的モデルを土台とすることができる。この特殊な構図は、円筒形のＲＦコイルのために開発されたものであり、この技術は、脈管内、窩腔内、実質内または管内ＭＲ映像コイルの電流腹部位置の設計を最適化するための簡単な手順となる。
【００８８】
図４（ａ、ｂおよびｃ）を参照すると、コイル内設計の修正が本発明のカテーテルの性能を向上させる様子を理解するのに役立つ。図４ａは、ギャップの中点（例えば、図１のスペース１９によって表される２ｄの距離で分離された相対するマイクロコイルの最近端間の真中）からの距離の関数として磁界強度（ｙ軸）を示している。図４ａは、個々の巻き線のサイズおよび巻き線間の間隔が同じである相対する対のマイクロコイルを持つ円筒形装置における磁界強度の関係を示している。図４ａから分かるとおり、最大磁界強度Ｆｍａｘは比較的急なピークを描き、ギャップの中心（ｘ＝０）からの距離が変化するにつれて、磁界強度は減少する。ギャップの真中（相対するマイクロコイルの相互に一番近い端からｄの距離）と相対するマイクロコイルの端の間の中ほどで、磁界強度は大幅に、通常Ｆｍａｘの２５％から５０％低下する。この急速で大幅な磁界強度の変化は、ある種の処置において画像のタイプおよび品質を提供する装置の機能を減ずる可能性がある。図４ｂは、上に論じたモデリングに関する考慮事項に従ったマイクロコイルの位置、形状、厚みおよび分布の設計により得られる磁界強度分布の理想的な形を示している。個々の巻き線の効果は上に示されるとおり数学的に計算できるので、個々の効果を加算して、有効磁界強度を決定できる。個々の巻き線の効果の数学的加算にはある程度の相互作用的効果を考慮して、コイルの組み合わせから得られるより現実的な磁界効果に合わせることができる。さらに到達可能な磁界強度分布が図４ｃに示されている。この図には、理想的という点では劣るが、大幅に改良された磁界強度分布が示されている。図４ｃは、磁界強度と円筒形装置に沿った位置の関係を示しており、装置は、相対するコイルの近端の間に２ｄの間隔を置いて相対する対のマイクロコイルを持ち、対のマイクロコイルは異なる間隔（例えば、巻き線１３と１５の間の間隔が同一のマイクロコイルの巻き線１５と１７の間の間隔に比べて異なる）のコイル巻き線部分（図１においては、例えば１３、１５および１７）を持つ。磁界強度は、図４ａに示される相対するマイクロコイル構造の場合に比べて、ギャップ中心（ｘ＝０）付近でより均等になる。磁界強度は、ギャップ中心からの距離が大きくなるにつれて減少するが、減少速度は、図４ｂの理想的結果に比べれば大きいが、図４ａの均等コイル巻き線の場合より小さい。ギャップ中心とギャップ中心からマイクロコイルの近端までの距離の半分であるｄ／２位置の間での磁界強度の低下は２０％以下と予想される。Ｆｍａｘとギャップ中点とマイクロコイルの近端の間の真中であるｄ／２ポイントでの磁界強度の間の減少は１７％未満が望ましく、１５％未満であればもっと望ましく、さらには１２％未満が望ましく、一番望ましいのは１０％か８％未満である。
【００８９】
本発明に基づく装置は、対のマイクロコイルの各マイクロコイル間に間隔を置いて相対するＲＦレシーバ・マイクロコイルを少なくとも１対持つエレメントから成り、前記ＲＦレシーバ・マイクロコイルが各々少なくとも３つの個々のコイルを持ち、前記の少なくとも３つの個々のコイルが前記のマイクロコイル内の少なくとも２対の個々のコイル間の間隔が少なくとも１０％異なるように隣接するコイル間に間隔を持つ、生体に使用するための医療装置として説明することもできる。ギャップ内の磁界強度分布の結果を改良するために、対の個々のコイル（または巻き線）間の間隔は、マイクロコイルが属し円筒（またはその他の形状）の軸に平行の平面内にある線に沿って測定して、隣接する巻き線間の他の間隔に比べて少なくとも１２％、１５％あるいは２０％かそれ以上の違いにすることができる。
【００９０】
本発明の実施において有益な構造に使用できる別の設計構成は、１対のマイクロコイルの半分を形成する領域に２層のマイクロコイルを持つ構成である。つまり、ギャップの方向に傾く第１のマイクロコイルのセットをＭＲ観察可能装置の１つの層に配置し、第２のマイクロコイルのセット（たとえば、１組の巻き線）もギャップの方向に傾かせるが、第１のマイクロコイルのセットの上または下に重なる絶縁層内に配置することができる。同様の傾きのマイクロコイルのセット内におけるコイル間の間隔は、同じ幅でも異なる幅でもよく、同じまたは異なるコイル間の間隔で、同じ角度でも異なる角度でもよい（両方ともギャップ方向に傾くか、両方ともギャップと反対の方向に傾かなければならないが）。この装置は、少なくとも１組のマイクロコイルを持つことができ、前記の少なくとも１対のマイクロコイルの半分が隣接する巻き線間で少なくとも３つのスペース、スペース１、スペース２およびスペース３を持つ少なくとも４つの巻き線から成り、前記の少なくとも３つのスペースのうち少なくとも１つが前記スペースのうち少なくとも他の１つと異なる寸法を持つ。
【００９１】
技術上周知の技術および構造上の考慮事項の一部は本発明の新規の構造設計に使われているが、技術上周知の多くの技術および構造上の考慮事項を本発明の実施に含めることができる。たとえば、ルーメン４、支持材料３４およびカテーテル・ケーシング４０の組成を、医療用に開発された既知の生体適合性の材料から選ぶことができる。カテーテル・システムの一部を構成するマイクロコイルおよび回路は、これまで医療装置の分野で使用されたことがない技術でもこれを使って、提供することができる。たとえば、マイクロコイルは、導電体（特に銅、銅被覆材および技術上周知のその他のＲＦアンテナ材）のフィラメントをラップすることにより、またはルーメンの上にフィラメントを形成することにより提供することができるだろう。このような形成プロセスには、沈積プロセス、成長沈積プロセス、沈積エッチング・プロセス、マイクロリトグラフィ、マスキング沈積などが含まれる。沈積プロセスには、めっき、無電解めっき、スパッタリング、有核成長（たとえば第４，７７５，５５６号および４，７１０，４０３号）、高エネルギー沈積またはエッチング・プロセス（たとえば、米国特許第５，３８９，１９５号および５，３３２，６２５号）、化学的沈積およびエッチング・プロセスなどを含めることができる。米国特許第５，１０６，４５５号、５，１６７，６２５号および５，２６９，８８２号において示される回路および配線を作るための技法は、フィラメント製品および表面に回路を沈積するために一般的に有益なその他の技術の例である。
【００９２】
図２は、本発明において使用できる１つの構成に基づくカテーテル１００の中間部分の断面図である。マイクロカテーテル１０２は、マイクロカテーテル１０２の一端１０５がカテーテル１００の壁の穴１０８からカテーテル１００の外に伸びるように、内部案内エレメントまたはデフレクタ１０６に接して反っているところが示されている。マイクロカテーテル１０２は、デフレクタ１０４によって反って、接点１０３からデフレクタ１０４に支えられる。穴１０８は、図２においてカテーテル１００の実質的壁を構成する材料の３つの層１１０、１１２および１１４として示されるものを貫通する。デフレクタ１０４は、マイクロカテーテルを穴１０８に導き入れこれに通すための案内となる。カテーテルの外に出るマイクロカテーテルごとに穴およびデフレクタが１つあり（これらのマイクロカテーテルは自身の固有のマイクロコイルを持つことができる）、これらのマイクロカテーテル（図には示されていない）はカテーテル１００から外に伸びる。ただし、２本以上のマイクロカテーテルが単一の穴から出る場合はこの限りではないが、これは、マイクロカテーテルの効果（たとえば、薬物送達）の大部分がカテーテル１００の表面に対して小さいエリアで生じることになるという理由で、望ましい構造ではない。この装置は、少なくとも３つの別個のポートから少なくとも３本のマイクロカテーテルの各々の方向を定めるために少なくとも３つのデフレクタを持つことができる。
【００９３】
図２には、１対のマイクロコイル１１６および１１８も示されている。これらのマイクロコイル１１６および１１８は、カテーテル１００の層１１２の中に埋め込まれているところが示されている。カテーテル１００の映像化および位置設定機能が最適に働くために、マイクロコイル１１６および１１８によって発せられる信号が可能な限り正確で明確であることが非常に望ましい。カテーテル内に他の回路およびワイヤが存在すると、この種の性能を妨害する可能性があるので、カテーテルおよびそのサブコンポーネントの各種部品の電気および電子機能妨害の問題を防止するために特に考慮しなければならない。例えば、それぞれマイクロコイル１１６および１１８の端１２４および１２６に接続されるワイヤ１２０および１２２は、電気的に接続するための点（例えば、端１２４および１２６）以外ではマイクロコイル１１６および１１８に接触してはならない。これは、本発明の実施に基づき様々な方法で可能にすることができる。この種の問題が生じる可能性は近位のマイクロコイル１１６においては構造的に小さい。なぜなら、その端１２４をコイル回路を通らずにワイヤ１２２に接続できるからである。従って、ワイヤ１２２をコイル１１６と同じ層１１２に配置することができる。遠位のマイクロコイル１１８の場合、ワイヤ１２０を２つのコイル１１６および１１８越しに通さなければならず、マイクロコイル１１６および１１８に接触したり、容易にマイクロコイルからの信号に干渉する可能性がある。これを防止するために、マイクロコイル１１６および１１８は、単一の層１１２内に示されているが、遠位マイクロコイル１１８からのワイヤ１２０は、コイル１１６および１１８またはカテーテル１００内のその他の回路（図には示されていない）への電気的または電子的な干渉またはこれとの相互作用を減少または排除するために、層１１４内に示されている。素子の適切な位置設定の必要性が認識されれば、一般的な製造技術において利用できる多数の技術を使って、それぞれの素子を別個の層に分離することができる。たとえば、マイクロコイルを設置した後（例えば、ラップ、沈積またはエッチングにより）、ポリマーまたはその他の絶縁材により１つの層（例えば、層１１２）にマイクロコイルを閉じ込めることができる。この保護層または囲い込み層が確立されたら（適切な電気接続点を他の電気または電子接続のために維持して）、他の配線または回路をこの被覆囲い込み層（たとえば、層１１２）の上に構築することができる。この追加の配線または回路はコイルを作るために使われるプロセスと同様のプロセス、またはラップ、予め作られた回路の応用、回路またはワイヤ素子の沈積、回路またはワイヤ素子のエッチングおよび技術上周知のその他の構造またはミクロ構造技術など技術上周知のその他のプロセスにより構成できる。本発明の一部の構成の実施にこの選択的構造を使用する主な目的は、カテーテルの異なる層（同じポリマー結合材組成であっても）内に回路および（または）配線を配置することである。配線または追加の回路の配置は、クロストーク、干渉、相互作用またはその他マイクロコイルおよび回路の性能を損なうような関連効果を最小限に抑えることを意図して行われる。上記の考慮の際に、それぞれの素子の配置設計において、固有の干渉波効果または磁界効果を考慮することができる。
【００９４】
本発明の一部の態様に基づくＭＲ画像監視薬物送達用複合カテーテルは、治療中のＭＲ映像（分光分析）監視またはその他の生理学的監視のためにマイクロイメージング・コイルが組み込まれた複合装置（針またはカテーテル）またはその他の装置に関わる。コイルのすぐ近くの領域ならびに治療場所の病理学的変化を非常に高い信号雑音比で投与プロセスを妨害することなく画像化するために、マイクロ・コイルを、従来のＭＲスキャナにインターフェイスすることができる。この種の装置は、多くの神経学的実質間（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｈｙｍａｌ）または脈管内治療用として近い将来非常に需要が大きくなるだろう。
【００９５】
複合装置の１つが図１に略図的に示されている。図１に示されるとおり、カテーテルは、生理学的測定、薬物送達、材料の引き上げ、サンプリング、温度緩和または変動、電気刺激など様々な機能を果たすためにルーメン４の中に多数のマイクロサイズのチューブ２４、２６、２８および３０を持っている。カテーテルの先端には、ＭＲ映像および分光のための微小な前置増幅装置２２といっしょにマイクロコイル１０がある。
【００９６】
一般的に言って、この種の複合装置（つまりカテーテル）は、図２に示されるとおり下記の４つのモジュラー部分に分解できるマイクロイメージング・コイルを少なくとも１つ含む。
１）最適化されたイメージング・コイルまたは電極
２）前置増幅および減結合集積回路
３）信号送信および遮蔽
４）遠隔整合回路
上記の４つの部分は、個々の複合装置設計の場合必ずしも相互に分離されないが、以下の説明を容易にするためにのみモジュールを分離する。
【００９７】
ほとんどの場合、これらのモジュールの一部は１つの複合装置に統合されることが多い。ＭＲ映像のためのマイクロコイルは、シングル・ループ、より線、２つの相対するソレノイドのうち１つとすることができる。これらのコイル設計はすべて、コイルの近接領域に対して非常に敏感である。個々のコイルの空間的感度動向の詳細は、その導体のパターンに依存する。
【００９８】
相対するソレノイドの場合、受信のための一次磁界フラックスは２つのコイルの間のギャップではじき出される（一般的に巻き線にあるいはコイルが巻かれるまたは形成される円筒形装置の軸に直交する方向に）。必要な巻き線の数はコイル当たり少なくとも３であり、３から２０の間が望ましく、４から１６までがさらに望ましく、もっとも望ましいのは５から１２までの巻き線であり、各コイルの直径は可能であれば０．１から２．４ｍｍとし、直径０．３から２．０ｍｍを使用すればもっと望ましく、０．５から２．０ｍｍの直径を使用すれば最も望ましい。コイルを表面に沈積することにより、カテーテルのサイズに応じてコイルとして材料の薄い層を沈積して（例えば、数ミクロンの厚みからコイルの幅と同じ厚みまで可能である）、コイルによって占める体積を小さくし、コイルの幅を広くすることができる。コイルは小さい直径の円筒形表面に巻かれるか沈積されるが、最適化のための自由度がいくつかある。ソレノイド・コイル設計の場合、自由度の１つは、巻き線間の間隔である。マイクロサイズのコイルの設計は、ある程度まで、特定の臨床用装置によって課せられる形状的制約の下で空間的に望ましい受信フィールド・パターン（均等性）を生じるために、数値的に最適化することができる。ターゲット・フィールド法を使って、導体パターンを、ターゲット受信フィールド・パターンにほぼ整合するように数値的に最適化することができる。マイクロコイル内のコイルは、隣接するコイルの中心間の間隔をコイル直径の２．０倍（隣接するコイルの外面間の間隔が個々のコイルの直径に等しくなるように）から１０倍（隣接するコイルの外面間の間隔が個々のコイルの直径の９倍になるように）として形成するか巻くことができる。間隔は直径の２．５から８倍の間が望ましく、もっと望ましいのは３倍から６倍の間である。前に述べたように、先行技術は、２．８ｍｍ未満の直径のマイクロコイルの使用は望ましくないことを示唆している。コイルが相対していて傾いていれば、本発明の実施においてコイル直径を２．４ｍｍ以下とすることが望ましい。本発明においては、対のコイルの各半分で異なるコイル内間隔を持つマイクロコイルを提供すること、および望ましい２．４ｍｍ未満より大きいコイル直径を持つことも新規である。例えば、コイルは、コイル内間隔を本発明の教訓に従って変動する場合、もっと小さい望ましい寸法を含めて、簡単に４．０ｍｍに、３．５ｍｍあるいは３．０ｍｍにすることができる。
【００９９】
さらに、コイルのワイヤの材料は、非磁気性金属または人間の組織と同様の磁化率を持つ金属合金とすることができる。例えば、望ましい材料としては、銅、銀、アルミニウムおよび銅・アルミニウム合成物がある。銅も銀も反磁性であり、アルミニウムは常磁性である。磁界かく乱を最小限に抑えるために、コイル導線を異なる金属材料の複数の同心層を持つように作ることができる（Ｃｕχ＝−９．７×１０−６およびＡｌχ＝＋２０．７×１０−６）。異なる金属成分の正確な層の厚みまたは半径は、ワイヤのサイズに応じて数値的に最適化できる。ゼロ磁化率の円筒形ワイヤの場合、半径比は下記の式で与えられる。
【０１００】
【数３２】
0004246378.tif 000033
【０１０１】
マイクロコイルと画像励起に使われるボリューム・コイルの間の相互結合を最小限に抑えるために、減結合回路をマイクロコイルに組み込むことが望ましい。励起中、減結合回路素子は、イメージング・コイルの共鳴周波数を送信ＲＦ周波数から外すことによって、マイクロコイルをボリューム・コイルにとって見えないものにする。コイル減結合要件を満たす設計の１つが図３に示されている。装置が、Ｄで示されるＰＩＮダイオードを２つのコンデンサ（Ｃ１およびＣ２）と直列に含む場合、イメージング・コイルはＬとして抽象的に示されている。ＰＩＮダイオードＤは、ダイオードを横切る外部制御電圧Ｖｄによって能動的にオン・オフが切り替えられる。ダイオードＤがオンに切り替えられると、コイルＬおよび２つのコンデンサＣ１、Ｃ２は、周波数に同調された共鳴回路を構成する。これは、前置増幅装置を含む回路の改良版である。装置は、１台だけのコンデンサと直列のＰＩＮダイオードを含むこともできる。ダイオードは外部制御電圧によって能動的にオン・オフが切り替えられる。ＲＦ周波数の信号増幅のためにＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を備えることができる。ＦＥＴ素子またはその他のタイプの前置増幅モジュールをＲＦ励起中保護するために、ＦＥＴの前にクロス・ダイオードを配置して、ＲＦ送信中過剰に誘導された電流をバイパスすることができる。
【０１０２】
コイル全体を複合にすることができる。言い換えると、カテーテルに沿った複数の場所で同時に映像化するために、イメージング・コイル全体を直列にまたは位相配列に接続された複数のコイル素子で作ることができる。上記の複数のコイルすべてが幾何学的に同じ形状でも、異なる形状でもよい。イメージング・コイルは、非局部的にすることもできる。つまり、コイルをカテーテルのかなりの長さに沿って空間的に分散することができる（特に、上に示したモデリングを考慮することにより）。このために、能動コイル素子には、より線、２本の平行なワイヤ、同軸ケーブル、これらの組み合わせなど、多くの選択肢がある。
【０１０３】
イメージング・コイル素子の選択肢の多様性のほかに、マイクロ電極などその他の様々な素子を、細胞または膜の電位測定、圧力／流量監視またはその他の生理学的監視のための装置に組み込むことができる。
信号雑音比（Ｓ／Ｎ）を最適にするためまたは雑音値を最小限に抑えるために、検波されるＭＲ信号は、できる限りコイル素子に近い場所で即時増幅されること（たとえば前置増幅）が望ましい。実際のカテーテル形状は、従来の増幅素子を使用するための十分なゆとりはない。前置増幅など様々な信号の予備調整に使われる電子素子のサイズを最小限に抑えるために、イメージング・モジュール付近に集積回路モジュールが取り入れられている。集積回路モジュールは、前置増幅装置（またはＲＦ周波数の装置）およびシリコン・チップに組み立てられるその他の補助装置を含む。シリコン・チップは４ｍｍ２未満のサイズであることが望ましい。集積回路モジュールは、特定の機器設計と形状的に両立する小型の非磁気ケーシングの中に収められることが望ましい。もっとも単純な装置の１つとして、単一のＦＥＴ素子しか含まないものが考えられる。もっと複雑な回路を組み立てて性能をよくするために、集積回路技術の助けを借りて、１つのシリコン・モジュールにもっとも多くの素子を組み込むことができる。
【０１０４】
望ましい送信モジュールは、その後の信号の増幅およびその他の処理のためにコイルから遠隔ターミナルにＭＲ映像化のために検出されるＲＦ信号を送信するための、カテーテルに沿ったたわみケーブルの一部である。望ましい設計においては、ケーブルのすべての素子がカテーテルに組み込まれる。ケーブルの望ましい要件の１つは、微細なＭＲ信号に対する信号減衰を小さくすると同時に雑音汚染をわずかにすることである。ケーブルに関するその他の要件は、カテーテルのフレキシビリティおよび硬さへの妨害を最小限にすることである。この要件を満たすために、装置には下記の通り多くの多様な代替形態がある。
【０１０５】
１）３層同軸ケーブル（中心の導線が同心の２層の遮蔽材で囲まれるケーブル）。このケーブルのバリエーションは、中心の導線がケーブルの中心軸に沿ってらせん状に巻かれるものである。
２）遮蔽より線ケーブル（中央の２本のより線が同心の遮蔽材の層で囲まれるケーブル）。このケーブルの１つのバリエーションは、２本のワイヤがケーブルの中心軸に沿って渦巻き状またはらせん状に巻かれるものである）。
【０１０６】
３）遮蔽平行双極ケーブル（２本の平行の双極ワイヤが中心軸に対して対称的に配置され、同心の遮蔽材の層で囲まれるケーブル）。このケーブルの１つのバリエーションは、２本のワイヤがケーブルの中心軸に沿って平行に渦巻き状にまたはらせん状に巻かれるものである）。
遮蔽層としては、細い編組導線の層、金属フィルムの層あるいは本発明の実施に適合する寸法で供給できる技術上周知のその他の遮蔽材（望む場合には、接地できる）の層が可能である。
【０１０７】
さらに別の有益な設計は、すべての素子を遠隔装置（または遠位端）に置くという考え方である。図３に略図的に示される回路図は、イメージング・コイル（マイクロおよびマクロ）、送信線、移相ネットワーク、同調および減結合回路およびバラン（平衡不平衡インピーダンス整合変成器）を含んでいる。Ｚは、減結合回路の一部としての同調素子（ＬまたはＣ）を表す。送信線と移相ネットワークの組み合わせは、１／４または半波長特性を示す。
【０１０８】
遠隔整合装置とは、装置の遠隔端に配置される装置である。この遠隔装置は、先端のイメージング・コイル用の特別な同調装置としても、離調（または減結合）装置としても使用できる。遠隔整合装置は、コイル・インピーダンス整合および周波数同調のために送信装置の効果的なインピーダンス変成を考慮に入れている。この設計においては、送信線および遠隔装置の両方が、同調および離調のために使われる。送信線の特性を利用するために、無線周波数の１／４または半波長のワイヤが使用される。そうでなければ、同じ有効な１／４または半波長行動を示す移相ネットワークを持つ送信線を使用することができる。コイル同調はコンデンサまたはインダクタを使って行える。さらに、装置のサイズは幾何学的には制限されない。このモジュールの装置サイズは問題にはならないので、従来の電子素子をもっと使用できる。個々の設計に応じて、遠隔装置は非常に重要にもなりうるし、重要でない場合もある。
【０１０９】
最後に、カテーテル先端には安定化メカニズムが組み入れられる。望ましい安定化装置は、機械的に駆動できるか、形状記憶合金で作られ外部電圧信号により制御される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明の実施に基づく薬物送達用カテーテルを示す。
【図２】  図２は、カテーテルのマイクロカテーテル出口およびカテーテルの配線を強調したカテーテルの断面図である。
【図３ａ】  図３ａは、本発明のカテーテルの回路略図である。
【図３ｂ】  図３ｂは、本発明のカテーテルの回路略図である。
【図４ａ】  図４ａは、３つのマイクロコイル構造に関する磁界強度対相対する２対のマイクロコイル間のギャップ中心からの距離のグラフを示している。
【図４ｂ】  図４ｂは、３つのマイクロコイル構造に関する磁界強度対相対する２対のマイクロコイル間のギャップ中心からの距離のグラフを示している。
【図４ｃ】  図４ｃは、３つのマイクロコイル構造に関する磁界強度対相対する２対のマイクロコイル間のギャップ中心からの距離のグラフを示している。
【図１】
0004246378.tif 000034
【図２】
0004246378.tif 000035
【図３ａ】
0004246378.tif 000036
【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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