РАДИОЧАСТОТНЫЙ КАТЕТЕР АБЛЯЦИИ И МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНАЯ СИСТЕМА ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ
RADIO-FREQUENCY ABLATION CATHETER AND MAGNETIC RESONANCE IMAGING SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к катетеру, в частности к катетерам, предназначенным для использования в магнитно-резонансных системах формирования изображений.
Уровень техники
Радиочастотные катетеры абляции используют, чтобы удалять или разрушать ткани с помощью электрической энергии. Радиочастотный катетер абляции может быть вставлен в вену или артерию. Использование медицинских способов формирования изображений на основе рентгеновского излучения известно для управления размещением и работой радиочастотных катетеров абляции. Радиочастотные катетеры абляции были успешными при абляции ткани сердца, которая вызывает нарушения ритма, или абляции ткани при другой терапии.
Современные традиционные катетеры абляции ЕР, предназначенные для использования с рентгеновскими системами формирования изображений, обеспечены охлаждением кончика, главным образом, чтобы избегать перегрева и обжигания ткани вблизи кончика, чтобы избегать коагуляции крови, и, следовательно, чтобы предусматривать большую радиочастотную мощность для более глубокой и более быстрой абляции.
Патент США 7388378 раскрывает устройство, предназначенное для защиты проводящих частей электрического устройства от выбросов тока и напряжения индуцируемых колебаниями магнитных полей магнитно-резонансной системы формирования изображений.
Сущность изобретения
Изобретение предоставляет катетер и магнитно-резонансную систему формирования изображений в независимых пунктах формулы изобретения. Варианты осуществления приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Рентгеновские методы формирования изображений являются совместимыми с катетерами, которые содержат проводники или линии передачи, так как рентгеновские лучи не индуцируют токи в линии передачи. Однако ослабление рентгеновских лучей в жестких структурах в теле, таких как кость, больше, чем в мягких тканях. Это является недостатком использования рентгеновского оборудования формирования изображений для управления катетером, поскольку для некоторых использований, таких как управление радиочастотным катетером абляции для абляции мягких тканей, является полезным формирование изображений мягких тканей. В отличие от этого, магнитно-резонансное формирование изображений может эффективно отображать мягкие ткани. Следовательно, было бы выгодным иметь катетер, такой как радиочастотный катетер абляции, который является совместимыми с магнитно-резонансным формированием изображений. Трудностью использования магнитно-резонансного формирования изображений при управлении использованием радиочастотного катетера абляции является то, что электромагнитные поля, генерируемые во время работы магнитно-резонансной системы формирования изображений, могут индуцировать токи в радиочастотной линии передачи, используемой, чтобы доставлять радиочастотную энергию в концевой электрод радиочастотного катетера абляции. Радиочастотные катетеры абляции могут иметь концевой электрод, множество электродов или распределенные электроды. В настоящей заявке понимают, что ссылки на концевые электроды или электроды одинаково применимы ко всем электродам радиочастотных катетеров абляции.
Варианты осуществления изобретения могут предоставить решение этой проблемы с помощью использования радиочастотных заграждающих фильтров, которые распределены вдоль линии передачи. В настоящей заявке понимают, что ссылки и ограничения для радиочастотных линий передач также применимы к линиям передачи. Радиочастотные линии передачи определены в настоящей заявке как линии передачи, адаптированные для передачи электрического сигнала или электрической мощности на радиочастотах. Линия передачи определена в настоящей заявке как провод или проводник, адаптированный для передачи электрического сигнала или электрической мощности. Радиочастотные заграждающие фильтры подавляют индуцированные радиочастотные токи и связанное с этим нагревание кончика, но сами могут нагреваться. В радиочастотном катетере абляции радиочастотные заграждающие фильтры могут быть охлаждены с помощью жидкости, которую подают для охлаждения электрода катетера. С этой целью заграждающие фильтры могут быть сконструированы таким образом, что местоположения высоких электрических полей заграждающего фильтра, которые могут вызывать радиочастотное нагревание смежных диэлектриков, имеющих потери, главным образом ограничены внутри областей вблизи охлаждающей жидкости. Передачу тепла в охлаждающую жидкость оптимизируют и в то же время избегают электрических полей, входящих в смежную ткань объекта. Следовательно, исключают прямое радиочастотное нагревание ткани, смежной с трубкой катетера. Аналогично индуктивные участки радиочастотного заграждающего фильтра, которые могут быть подвержены резистивному нагреванию, сконструированы таким образом, что передачу тепла в линию охлаждения оптимизируют, а передачу тепла в ткань тела минимизируют. Следовательно, минимизируют генерацию избыточного тепла в радиочастотном заграждающем фильтре или вблизи него, а остаточное сгенерированное тепло постоянно охлаждают таким образом, что температуру установившегося состояния заграждающего фильтра поддерживают низкой, что предотвращает отказ радиочастотного заграждающего фильтра и вторичное нагревание ткани.
Изобретение предусматривает катетер, содержащий линию передачи. Линия передачи содержит множество радиочастотных заграждающих фильтров. Катетер дополнительно содержит линию охлаждения, предназначенную для охлаждения множества радиочастотных заграждающих фильтров с помощью жидкости. Когда катетер используют в среде, которая имеет радиочастотную энергию окружающей среды, такую как в устройстве магнитно-резонансного формирования изображений, в линии передачи наводится и имеется индуцированный ток вследствие радиочастотной энергии окружающей среды. Радиочастотные заграждающие фильтры могут быть использованы, чтобы предотвращать индуцированный ток в линии передачи, однако радиочастотная энергия концентрируется в радиочастотных заграждающих фильтрах, которая, в конце концов, превращается в тепло. Текучую среду, транспортируемую линией охлаждения, используют для того, чтобы распределять или удалять тепло из радиочастотных заграждающих фильтров. Эта комбинация дает в результате катетер, который является более безопасным для использования в магнитно-резонансной системе формирования изображений.
Вся линия передачи может быть охлаждена с помощью текучей среды в линии охлаждения или может быть охлаждена только часть линии охлаждения. Это зависит от конструкции радиочастотного заграждающего фильтра. Часть радиочастотного заграждающего фильтра, которая рассеивает радиочастотную энергию, будет нагрета, и она является частью радиочастотного заграждающего фильтра, которую предпочтительно охлаждают. Например, если используют дискретные конденсаторы и катушки индуктивности, чтобы сформировать радиочастотный заграждающий фильтр, то он должен иметь дискретные конденсаторы и катушки индуктивности предпочтительно в линии охлаждения или близи линии охлаждения, таким образом, чтобы тепло могло быть удалено с помощью линии охлаждения.
Имеются много возможных типов катетеров, которые могут быть осуществлены как варианты осуществления изобретения:
- Диагностические катетеры EP, имеющие несколько проводов для соединения электродов;
- Активно отслеживаемые катетеры, имеющие одну или более проволочных миниатюрных катушек приема, предназначенных для определения местоположения в магнитно-резонансных процедурах:
- катетеры пластики сосудов, предназначенные для расширения закупоренных сосудов с использованием или без использования стента,
- катетеры замены клапана,
- катетеры, предназначенные для использования устройств окклюзии для открытого овального отверстия,
- Внутрисосудистые катетеры магнитно-резонансного формирования изображений с проводными внутренними катушками магнитно-резонансного формирования изображений;
- Катетеры, которые требуют проводных датчиков для физиологических измерений:
-катетеры давления, предназначенные для измерения внутреннего кровяного давления,
- катетеры, предназначенные для измерения внутреннего кровяного потока,
- катетеры, предназначенные для измерения внутренней температуры крови.
В другом варианте осуществления катетер является радиочастотным катетером абляции. Линия передачи является радиочастотной линией передачи. Катетер дополнительно содержит электрод. Линия охлаждения адаптирована для подачи текучей среды в электрод. Линия передачи содержит соединительный конец и электродный конец. Соединительный конец адаптирован для соединения с радиочастотным генератором. Электродный конец соединен с электродом. Этот вариант осуществления является выгодным, поскольку он позволяет использовать радиочастотный катетер абляции в высоком радиочастотном поле, без помех для работы катетера. Например, радиочастотная энергия сотен килогерц может быть использована для удаления ткани вблизи электрода. Радиочастотные заграждающие фильтры могут быть сконструированы таким образом, что они блокируют другую частоту радиочастотной энергии. Например, радиочастотное поле, сгенерированное магнитно-резонансной системой формирования изображений, могло бы быть блокировано и предотвращено образование вызываемого им индуцированного тока в линии передачи, который вызывает дополнительное нагревание в электрод.
В другом варианте осуществления множество радиочастотных заграждающих фильтров содержит коаксиальные дроссели. В этом варианте осуществления линия передачи является коаксиальным кабелем. Внешняя экранирующая оболочка коаксиального кабеля прорезана с регулярными интервалами. Один конец экранирующей оболочки соединен с внутренним проводником коаксиального кабеля, а другой конец является открытым или опционально соединен с конденсатором. Секции внешнего проводника коаксиального кабеля короче, чем четверть длины волны частоты, которую желают блокировать или заградить. То, что секции короче, чем четверть длины волны, препятствует накапливанию индуцированных токов на внешнем проводнике коаксиального кабеля. Это препятствует накапливанию индуцированного тока на внутреннем проводнике коаксиального кабеля.
Коаксиальный дроссель также известен как коаксиальный заграждающий фильтр и его обычно называют “balun базука”. Коаксиальный дроссель создает высокий импеданс для токов, протекающих на внешней поверхности коаксиального кабеля. Его первоначальным применением было подавление разбалансированных токов в точках подачи питания сбалансированных антенн, соединенных с (несбалансированным) коаксиальным кабелем (“balun”=сбалансированный-несбалансированный). Высокий импеданс для токов внешнего экрана возникает на основной частоте, в соответствии с полной длиной волны. Для магнитно-резонансного формирования изображений ее выбирают как частоту Лармора, подавляющую экранирующие токи, индуцированные во время магнитно-резонансной радиочастотной передачи.
В другом варианте осуществления линия передачи содержит электрод внешнего экрана. Электрод внешнего экрана содержит множество секций, которые разделены максимумом предварительно определенного расстояния вдоль линии передачи. Множество секций электрически соединены с помощью множества радиочастотных заграждающих фильтров. В осуществлении этого варианта осуществления внешний экран мог бы быть плетеным экраном коаксиального кабеля. Плетеный экран мог бы быть прорезан, чтобы создать электрически изолированные секции. Затем эти электрически изолированные секции могли бы быть электрически соединены друг с другом с использованием радиочастотных заграждающих фильтров. Например, конденсатор и катушка индуктивности, соединенные параллельно, могли бы быть использованы, чтобы соединять две соседние секции внешнего экрана. Этот вариант осуществления мог бы использовать один проводник или провод, который экранирован с помощью внешнего экрана от радиочастотной энергии окружающей среды. В качестве альтернативы множество проводников или проводов могли бы быть экранированы с помощью внешнего экрана. Радиочастотные заграждающие фильтры могли бы быть охлаждены с помощью размещения линии передачи внутри линии охлаждения или размещения компонентов радиочастотного заграждающего фильтра в тепловом контакте с линией охлаждения.
В другом варианте осуществления каждый из множества радиочастотных заграждающих фильтров содержит конденсатор и катушку индуктивности, соединенные параллельно. Радиочастотные заграждающие фильтры разделены промежутками максимума предварительно заданного расстояния вдоль радиочастотной линии передачи.
В другом варианте осуществления множество радиочастотных заграждающих фильтров содержат печатную плату. Катушка индуктивности сформирована на печатной плате. Катушка провода может быть сформирована в виде рельефа на печатной плате. Катушка индуктивности может быть сформирована на одном слое монтажной платы или может быть сформирована на множестве слоев.
В другом варианте осуществления линия радиопередачи сформирована на печатной плате. Катушка индуктивности сформирована на печатной плате. В этом варианте осуществления вся линия передачи или существенный отрезок длины линии передачи катетера выполнен на длинной узкой печатной плате.
Изобретение предусматривает катетер. Катетер может быть радиочастотным катетером абляции. В настоящей заявке понимают, что ссылки на радиочастотные катетеры абляции также применяются к другим катетерам, которые содержат провода или линии передачи. Исключением для этого является то, что не все катетеры, которые являются вариантами осуществления изобретения, содержат электрод или концевой электрод. Радиочастотный катетер абляции содержит электрод. Электрод может быть концевым электродом. Электрод может быть в любом местоположении вдоль местоположения радиочастотного катетера абляции. Радиочастотный катетер абляции также может иметь множество электродов. Все ссылки на концевой электрод понимают в настоящей заявке как применимые к любым другим электродам, которые могут быть компонентом радиочастотного катетера абляции. Радиочастотный катетер абляции дополнительно содержит линию охлаждения, адаптированную для подачи жидкости в концевой электрод. Радиочастотный катетер абляции дополнительно содержит радиочастотную линию передачи. Радиочастотная линия передачи содержит соединительный конец и электродный конец. Соединительный конец адаптирован для соединения с радиочастотным генератором. Электродный конец соединен с концевым электродом. Радиочастотная линия передачи содержит множество радиочастотных заграждающих фильтров. Каждый из множества радиочастотных заграждающих фильтров содержит конденсатор и катушку индуктивности, соединенные параллельно. Радиочастотные заграждающие фильтры разделены промежутками максимума предварительно определенного расстояния вдоль радиочастотной линии передачи. Линия охлаждения адаптирована для охлаждения множества радиочастотных заграждающих фильтров.
Радиочастотные заграждающие фильтры настроены на частоту блокировки. Когда радиочастотный катетер абляции используют в магнитно-резонансной системе формирования изображений, желательно настроить радиочастотные заграждающие фильтры на частоту Лармора магнитно-резонансной системы формирования изображений с помощью выбора индуктивности L и емкости С таким образом, что
<mrow><mi>ω</mi><mfrac><mn>1</mn><mrow><msqrt><mrow><mi>L</mi><mi>C</mi></mrow></msqrt></mrow></mfrac></mrow>
,
<mi>ω</mi>
где
- частота Лармора. Катушка и конденсаторы с распределенными параметрами дополнительно ограничены размерами линии охлаждения.
Конструкция катушки (число витков, плотность намотки) и выбор емкости могут быть определены с помощью установки тестовых катушек в трубку охлаждения и/или с помощью выбора подходящих конденсаторов с сосредоточенными параметрами или с распределенными параметрами. Резонансная частота результирующего заграждающего фильтра может быть измерена следующим образом: порт анализатора схем соединяют с кольцевой катушкой считывания, которую используют, чтобы соединяться способом со слабой индуктивностью с катушкой L. Затем режим S11 анализатора схем показывает минимальное значение отраженной мощности на резонансной частоте радиочастотного заграждающего фильтра.
<mi>ω</mi>
Параметры катушки и конденсаторы могут быть итеративно изменены, чтобы установить резонансную частоту
.
Точная настройка радиочастотного заграждающего фильтра в полностью собранном состоянии может быть выполнена с помощью изменения плотности намотки катушки. С этой целью катушка должна быть свободно намотана на трубку охлаждения во время сборки и только после измерения резонансной частоты радиочастотного заграждающего фильтра и точной настройки с помощью небольшого изменения позиций витков витки катушки могут быть зафиксированы с помощью клея.
Когда радиочастотный катетер абляции соединяют с радиочастотным генератором, радиочастотную электрическую мощность передают в концевой электрод с помощью радиочастотной линии передачи. Радиочастотная электрическая мощность из радиочастотного генератора нагревает ткань около концевого электрода вследствие локальной высокой плотности тока, что вызывает локальную абляцию ткани. Ткань, которая не является смежной с концевым электродом, нагревают с помощью теплопроводности от области ткани, которую нагревают. Линия охлаждения подает жидкость в концевой электрод, чтобы не дать ткани, непосредственно смежной с концевым электродом, стать слишком горячей. Могут быть использованы несколько разных вариантов. Например, линия охлаждения может подавать физиологический раствор в кончик, который затем пропускает охлаждающую жидкость в ткань, смежную к концевому электроду для орошения кончика. В качестве альтернативы может быть использован замкнутый контур, в котором предпочтительно первая трубка подает охлаждающую жидкость в кончик для охлаждения кончика, а линию охлаждения, обеспеченную заграждающими фильтрами, используют, чтобы обеспечить обратный путь для охлаждающей жидкости. В качестве альтернативы заграждающие фильтры могут быть охлаждены с помощью первой трубки. Во всех установках с замкнутым контуром никакая жидкость не просачивается в тело, что позволяет использовать охлаждающие жидкости, отличные от физиологического раствора.
Радиочастотные заграждающие фильтры могут содержать конденсатор и катушку индуктивности, которые соединены параллельно. Это позволяет радиочастотному заграждающему фильтру быть настраиваемым на узкую полосу частот. По существу, конденсатор и катушка индуктивности образуют узкополосный заграждающий фильтр. Размещение радиочастотных заграждающих фильтров регулярно вдоль длины радиочастотной линии передачи позволяет использовать радиочастотный катетер абляции в области с изменяющимся радиочастотным электромагнитным полем. Радиочастотные заграждающие фильтры могут быть настроены таким образом, что они имеют высокий импеданс на резонансной частоте радиочастотного заграждающего фильтра и не дают радиочастотному электромагнитному полю индуцировать ток в радиочастотной линии передачи. Радиочастотные заграждающие фильтры блокируют этот ток с помощью сохранения энергии в конденсаторе и катушке индуктивности. Эту сохраненную энергию в конечном счете преобразуют в тепло, и именно поэтому используют линию охлаждения для охлаждения радиочастотных заграждающих фильтров. Трубка охлаждения охлаждает как концевой электрод, так и радиочастотные заграждающие фильтры.
В другом варианте осуществления конденсатор находится внутри линии охлаждения. Этот вариант осуществления имеет преимущества, поскольку конденсатор окружен хладагентом, а также конденсатор находится внутри линии охлаждения и дальше от стенки катетера. Стенка катетера является трубкой или кожухом, который окружает линию охлаждения и радиочастотную линию передачи.
В другом варианте осуществления линия охлаждения имеет внешнюю поверхность. Конденсатор находится в контакте с внешней поверхностью. Конденсаторы, которые входят в состав радиочастотных заграждающих фильтров, размещены в контакте с линией охлаждения, для того чтобы отводить от них тепло.
В другом варианте осуществления катушка индуктивности содержит спираль. Спираль находится внутри линии охлаждения. Спираль каждого из множества радиочастотных заграждающих фильтров размещена внутри линии охлаждения. Это имеет преимущества, поскольку жидкость, которую используют, чтобы охлаждать концевой электрод, может охлаждать каждую из спиралей, которые входят в состав множества радиочастотных заграждающих фильтров.
В другом варианте осуществления линия охлаждения имеет внешнюю поверхность. Катушка индуктивности содержит спираль. Спираль обернута вокруг внешней поверхности. Этот вариант осуществления имеет преимущества, поскольку спираль размещена в контакте с линией охлаждения, которая может быть использована, чтобы эффективно охлаждать спираль. Таким образом охлаждают спирали, которые образуют катушки индуктивности для каждого из множества радиочастотных заграждающих фильтров.
В другом варианте осуществления конденсатор является конденсатором с сосредоточенными параметрами. Конденсатор с сосредоточенными параметрами, как использован в настоящей заявке, является конденсатором, в котором электроды и диэлектрический слой, используемые чтобы образовывать конденсатор, являются сложенными. Конденсаторы, которые используют в качестве электрических компонентов для электрических устройств, обычно являются конденсаторами с сосредоточенными параметрами.
В другом варианте осуществления конденсатор является конденсатором с распределенными параметрами. Конденсатор с распределенными параметрами, как использован в настоящей заявке, является конденсатором, электроды и диэлектрический слой которого не являются сложенными. Примером конденсатора с распределенными параметрами были бы два плоских электрода с диэлектрическим слоем между ними.
В другом варианте осуществления конденсатор содержит диэлектрический слой. Линия охлаждения образует диэлектрический слой. Например, линия охлаждения может содержать диэлектрический слой. Электрод мог бы быть размещен на внутренней поверхности и внешней поверхности линии охлаждения, противостоящих друг другу. Это образовало бы конденсатор.
В другом варианте осуществления конденсатор содержит первый электрод. Конденсатор дополнительно содержит второй электрод. Диэлектрический слой находится в контакте с первым электродом и вторым электродом. Площадь поверхности первого электрода больше, чем площадь поверхности второго электрода. Второй электрод находится в контакте с линией охлаждения. Множество радиочастотных заграждающих фильтров действуют с помощью сохранения энергии внутри конденсатора и катушки индуктивности. В результате между первым электродом и вторым электродом могут быть большие электрические поля. За счет второго электрода, который меньше, чем первый электрод, и нахождения второго электрода в контакте с линией охлаждения большие электрические поля направляют от стенки катетера. Это имеет преимущества в том, что когда радиочастотный катетер абляции используют в объекте, большие электрические поля конденсаторов не будут вызывать нагревание объекта.
В другом варианте осуществления первый электрод и второй электрод имеют кривизну, которая соответствует кривизне линии охлаждения. Этот вариант осуществления имеет преимущества, поскольку второй электрод меньше, чем первый электрод, и находится в контакте с линией охлаждения. Искривленная поверхность дополнительно направляет большие электрические поля внутрь линии охлаждения. Это дополнительно уменьшает большое электрическое поле множества радиочастотных заграждающих фильтров.
В другом варианте осуществления радиочастотная линия содержит проводящую трубку. Проводящая трубка может покрывать поверхность линии охлаждения или проводящая трубка и линия охлаждения могут быть одним и тем же компонентом. Если они являются отдельными компонентами, линия охлаждения может быть диэлектрической трубкой. Радиочастотный заграждающий фильтр имеет зазор в проводящей трубке. Если проводящая трубка и линия охлаждения являются одним и тем же компонентом, проводящая трубка будет покрывать поверхность диэлектрической трубки. Катушка индуктивности соединена через зазор в проводящей трубке и может быть обернута вокруг диэлектрической трубки. Конденсатор содержит третий электрод. Конденсатор дополнительно содержит проводящую трубку. Третий электрод установлен внутри диэлектрической трубки. Радиочастотная линия является проводящей трубкой. Катушка индуктивности может быть сформирована с помощью спирали из провода, обернутого либо внутри либо снаружи диэлектрической трубки через зазор. Если спираль находится внутри диэлектрической трубки, тогда спираль должна проходить через диэлектрическую трубку или вокруг нее, для того чтобы контактировать с проводящей трубкой. Третий электрод также мог бы быть осуществлен несколькими разными способами. Третий электрод мог бы содержать два отдельных составляющих электрода, которые расположены внутри линии охлаждения. Каждый из составляющих электродов образовывал бы конденсатор с проводящей трубкой на любой стороне зазора в проводящей трубке. Затем два составляющих электрода могли бы быть электрически соединены вместе. Если используют отдельную линию охлаждения и проводящую трубку, не было бы необходимости делать отверстие, чтобы сформировать конденсатор. В качестве альтернативы могло бы быть электрическое соединение, которое проходит через линию охлаждения и прикрепляется к одному концу проводящей трубки. Тогда мог бы быть провод, который соединяют с третьим электродом, а затем третий электрод соединяют с внутренней поверхностью проводящей трубки.
В другом варианте осуществления концевой электрод содержит датчик температуры. Этот вариант осуществления является особенно выгодным, поскольку датчик температуры может быть использован, чтобы выполнять мониторинг температуры концевого электрода, когда используют радиочастотный катетер абляции. Если концевой электрод нагревается больше, чем ожидают, тогда может быть предусмотрена индикация, что один или более из радиочастотных заграждающих фильтров вышли из строя. Это предусмотрено потому, что при выходе радиочастотных заграждающих фильтров из строя в радиочастотной линии передачи может индуцироваться ток.
В другом аспекте изобретение предусматривает магнитно-резонансную систему формирования изображений. Магнитно-резонансная система формирования изображений содержит магнит, адаптированный для генерации магнитного поля для ориентации магнитных спинов атомных ядер объекта, расположенного в объеме формирования изображений. Магнитно-резонансная система формирования изображений дополнительно содержит радиочастотную систему, предназначенную для сбора магнитно-резонансных данных. Магнитно-резонансные данные определены в настоящей заявке как представление радиосигналов, полученных во время процесса работы магнитно-резонансной системы формирования изображений. Например, во время работы магнитно-резонансной системы формирования изображений градиентные поля и радиочастотные поля используют, чтобы манипулировать и управлять ориентацией магнитных спинов атомных ядер. Когда магнитные спины ослабляются, они излучают радиочастоты, которые могут быть обнаружены с использованием антенны и записаны. Запись этих радиопередач от магнитных спинов является магнитно-резонансными данными. Магнитно-резонансные данные могут быть преобразованы с использованием методов Фурье в изображении или визуализации объема формирования изображений объекта.
Радиочастотная система содержит радиочастотный приемопередатчик и радиочастотную катушку. Понятно, что радиочастотный приемопередатчик фактически может быть отдельным передатчиком и отдельным приемником. Радиочастотная катушка также может быть отдельной катушкой передачи и отдельной катушкой приема. Магнитно-резонансная система формирования изображений дополнительно содержит катушку градиента магнитного поля, предназначенную для пространственного кодирования магнитных спинов атомных ядер в объеме формирования изображений. Магнитно-резонансная система формирования изображений дополнительно содержит источник питания катушки градиента магнитного поля, предназначенный для подачи тока в катушку градиента магнитного поля. Магнитно-резонансная система формирования изображений дополнительно содержит электрод объекта, адаптированный для формирования электрического соединения с объектом. Магнитно-резонансная система формирования изображений также содержит опору объекта, адаптированную для приема объекта. Электрод объекта может быть интегрирован в опору объекта.
Магнитно-резонансная система формирования изображений дополнительно содержит радиочастотный генератор, предназначенный для создания радиочастотной мощности на перовой частоте. Радиочастотный генератор соединен с электродом объекта. Радиочастотный генератор адаптирован для соединения с радиочастотным катетером абляции в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Когда радиочастотный катетер абляции размещают в объекте, который находится в контакте с электродом объекта, формируют полную электрическую цепь через катетер, объект, а затем обратно через электрод объекта. Магнитно-резонансная система формирования изображений дополнительно содержит компьютерную систему, адаптированную для создания изображений из магнитно-резонансных данных и для управления работой магнитно-резонансной системы формирования изображений. Компьютерная система адаптирована для генерации магнитно-резонансных изображений объекта, когда радиочастотный генератор является работающим. Эта магнитно-резонансная система формирования изображений является выгодной, поскольку магнитно-резонансные изображения могут быть использованы, чтобы направлять использование радиочастотного катетера абляции с помощью врача или оператора.
В другом варианте осуществления радиочастотный генератор адаптирован для генерации радиочастотной мощности на тестовой частоте. Тестовая частота предпочтительно была бы частотой, на которую настроено множество радиочастотных заграждающих фильтров. Радиочастотный генератор адаптирован для генерации тестовой частоты на более низкой мощности, чем первая частота. Радиочастотный генератор содержит измеритель отраженной мощности, предназначенный для измерения отраженной мощности тестовой частоты. Радиочастотный генератор адаптирован для обнаружения отказа по меньшей мере одного из множества радиочастотных заграждающих фильтров с использованием отраженной мощности. Радиочастотный генератор дополнительно адаптирован для сигнализации компьютерной системе, когда обнаружен отказ. Одним способом измерения мощности является включение функциональных возможностей анализатора цепей в радиочастотный генератор. В качестве альтернативы измеритель отраженной мощности может функционировать с помощью измерения коэффициента стоячей волны на тестовой частоте.
Компьютерная система дополнительно адаптирована для уменьшения генерации радиочастотной мощности с помощью радиочастотного приемопередатчика, когда вычислительной системе сигнализируют с помощью радиочастотного генератора. Генерация радиочастотной мощности также может быть прекращена, когда компьютерной системе сигнализируют с помощью радиочастотного генератора. В этом варианте осуществления тестовую частоту используют, чтобы тестировать, работают ли радиочастотные заграждающие фильтры. Если заграждающий фильтр становится закороченным или открытым, тогда импеданс, по меньшей мере, на тестовой частоте может измениться. Как было упомянуто ранее, тестовая частота могла бы быть частотой, на которую настроены радиочастотные заграждающие фильтры. В качестве альтернативы тестовая частота также могла бы быть другой частотой, например частотой, которая выше, чем тестовая частота и первая частота, или частотой, которая является промежуточной для первой частоты и частоты Лармора атома водорода в магните магнитно-резонансной системы формирования изображений. Если радиочастотный заграждающий фильтр выходит из строя, импеданс и, следовательно, отраженная или переданная мощность тестовой частоты может измениться. В настоящей заявке понимают, что измерение отраженной мощности эквивалентно измерению переданной мощности на тестовой частоте. Это может указывать вышедший из строя радиочастотный заграждающий фильтр.
В другом варианте осуществления радиочастотный катетер абляции имеет концевой электрод, который содержит датчик температуры. Радиочастотный генератор дополнительно адаптирован для определения измерения температуры концевого электрода с использованием датчика температуры. Компьютерная система дополнительно адаптирована для приема измерения температуры из радиочастотного генератора. Компьютерная система дополнительно адаптирована для уменьшения генерации радиочастотной мощности с помощью радиочастотного приемопередатчика, когда измерение температуры выше предварительно определенного порога безопасности. Если множество радиочастотных заграждающих фильтров имеет заграждающий фильтр, который вышел из строя, это может индуцировать ток в радиочастотной линии передачи. Это может привести к нагреванию концевого электрода. Мониторинг температуры концевого электрода на предмет ненормального повышения температуры во время операции позволяет обнаружить вышедшие из строя радиочастотные заграждающие фильтры.
В другом варианте осуществления катетер может содержать датчики для того, чтобы измерять температуру охлаждающей жидкости. Повышенная температура охлаждающей жидкости также может быть использована для обнаружения отказа радиочастотного заграждающего фильтра или иного сильного радиочастотного влияния магнитно-резонансной системы формирования изображений на катетер, например, также вследствие неправильного использования магнитно-резонансной системы формирования изображений или катетера.
Кроме того, температура, измеренная на кончике катетера, например измеренная температура охлаждающей жидкости, может быть использована для того, чтобы управлять различными радиочастотными функциями магнитно-резонансной системы формирования изображений. В частности, радиочастотная мощность, доставленная с помощью радиочастотного катетера абляции, может быть точно отрегулирована на основании температуры, измеренной на кончике катетера. В другом аспекте уровнем мощности радиочастотного поля возбуждения магнитно-резонансной системы формирования изображений можно управлять на основании температуры, измеренной на кончике катетера. Таким образом, уровнем удельного поглощения (SAR) в теле/на теле пациента, управляют на основании температуры, измеренной на кончике катетера. Это управление радиочастотными функциями магнитно-резонансной системы формирования изображений на основании температуры, измеренной на кончике катетера, может быть выгодно использовано независимо от мониторинга отказа работы переключаемых заграждающих фильтров в линии передачи.
Краткое описание чертежей
В дальнейшем предпочтительные варианты осуществления изобретения будут описаны,только в качестве примера, со ссылкой на чертежи, на которых:
фиг.1 иллюстрирует вариант осуществления радиочастотного катетера абляции, в соответствии с вариантом осуществления изобретения;
фиг.2 иллюстрирует дополнительный вариант осуществления радиочастотного катетера 200 абляции, в соответствии с вариантом осуществления изобретения;
фиг.3 иллюстрирует секцию линии охлаждения с вариантом осуществления радиочастотного заграждающего фильтра, в соответствии с изобретением;
фиг.4 иллюстрирует секцию линии охлаждения с дополнительным вариантом осуществления радиочастотного заграждающего фильтра, в соответствии с изобретением;
фиг.5 иллюстрирует секцию линии охлаждения с дополнительным вариантом осуществления радиочастотного заграждающего фильтра, в соответствии с изобретением;
фиг.6 иллюстрирует секцию линии охлаждения с дополнительным вариантом осуществления радиочастотного заграждающего фильтра, в соответствии с изобретением;
фиг.7 иллюстрирует секцию линии охлаждения с дополнительным вариантом осуществления радиочастотного заграждающего фильтра, в соответствии с изобретением;
фиг.8 иллюстрирует секцию линии охлаждения с дополнительным вариантом осуществления радиочастотного заграждающего фильтра, в соответствии с изобретением;
фиг.9 иллюстрирует секцию линии охлаждения с дополнительным вариантом осуществления радиочастотного заграждающего фильтра, в соответствии с изобретением;
фиг.10 иллюстрирует секцию линии охлаждения с дополнительным вариантом осуществления радиочастотного заграждающего фильтра, в соответствии с изобретением;
фиг.11 изображает функциональную схему магнитно-резонансной системы формирования изображений, в соответствии с вариантом осуществления изобретения;
фиг.12 изображает секцию линии охлаждения, в соответствии с вариантом осуществления изобретения;
фиг.13 изображает вариант осуществления, в соответствии с изобретением, линии передачи, изготовленной с использованием печатной платы;
фиг.14 изображает вариант осуществления, в соответствии с изобретением, радиочастотного заграждающего фильтра, сконструированного на печатной плате;
фиг.15 изображает дополнительный вариант осуществления, в соответствии с изобретением, радиочастотного заграждающего фильтра, сконструированного на печатной плате;
фиг.16 изображает дополнительный вариант осуществления, в соответствии с изобретением, радиочастотного заграждающего фильтра, сконструированного на печатной плате;
фиг.17 изображает дополнительный вариант осуществления, в соответствии с изобретением, радиочастотного заграждающего фильтра, сконструированного на печатной плате;
фиг.18 изображает вариант осуществления, в соответствии с изобретением, радиочастотной линии передачи, изготовленной с использованием множества печатных плат;
фиг.19 изображает секцию линии охлаждения, в соответствии с вариантом осуществления изобретения, с линией передачи, которая имеет коаксиальные дроссели;
фиг.20 изображает секцию катетера, в соответствии с вариантом осуществления изобретения, с линией 1902 передачи, которая имеет коаксиальные дроссели;
фиг.21 изображает дополнительный вариант осуществления, в соответствии с изобретением, линии охлаждения с коаксиальным дросселем;
фиг.22 изображает дополнительный вариант осуществления катетера, в соответствии с изобретением; и
фиг.23 изображает вид катетера в разрезе, в соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения.
Подробное описание вариантов осуществления
Одинаковые пронумерованные элементы на этих фигурах являются либо эквивалентными элементами либо выполняют одну и ту же функцию. Элементы, которые обсуждены ранее, не обязательно будут обсуждены далее на фигурах, если функция является эквивалентной.
Фиг.1 иллюстрирует вариант осуществления радиочастотного катетера 100 абляции в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Радиочастотный катетер 100 абляции имеет стенку 102 катетера. В стенке 102 катетера находится линия 104 охлаждения. Стенка 102 катетера может быть трубкой. Стенка 102 катетера обычно составляет от 2 мм до 3 мм в диаметре. На конце стенки 102 катетера находится концевой электрод. В варианте осуществления, изображенном на фиг.1, имеется радиочастотная линия 106 передачи, которая изображена проходящей через линию 104 охлаждения. Радиочастотная линия 106 передачи имеет электродный конец 108, который соединен с концевым электродом 110. Концевой электрод 110 находится на конце стенки 102 катетера. Стрелка, обозначенная 112, изображает направление текучей среды, которую используют, чтобы охлаждать концевой электрод 110. В этом варианте осуществления концевой электрод 110 имеет канал 114 или каналы в концевом электроде, которые позволяют текучей среде вытекать из концевого электрода 110. Стрелки, обозначенные 116, указывают поток текучей среды из канала 114 концевого электрода. В типичном использовании используют один литр жидкости в час, которая обычно является физиологическим раствором. Радиочастотная линия 106 передачи также содержит радиочастотные заграждающие фильтры 118. Радиочастотные заграждающие фильтры 118 изображены как разделенные друг от друга предварительно определенным расстоянием 120. Радиочастотные заграждающие фильтры 118 настроены на конкретную частоту блокировки. Радиочастотные заграждающие фильтры 118 созданы из катушки индуктивности и конденсатора, соединенных параллельно. Это создает так называемый узкополосный заграждающий фильтр. Часто предварительно определенное расстояние 120 является меньшим, чем длина волны электромагнитного сигнала на частоте блокировки в среде, с которую помещен радиочастотный катетер абляции. Для практических целей веществом, которое могло бы быть использовано, чтобы вычислять длину волны, могла бы быть вода, поскольку радиочастотные катетеры абляции обычно используют в ткани, которая в большей степени состоит из воды. Размещение этих радиочастотных заграждающих фильтров 118 на расстоянии меньшем, чем длина волны, препятствует генерации тока в радиочастотной линии 106 передачи с помощью внешнего электромагнитного сигнала на частоте блокировки. Может быть выгодным разместить несколько радиочастотных заграждающих фильтров 118 в пределах длины волны. Это обеспечивается вследствие того, что если один радиочастотный заграждающий фильтр выходит из строя, то ток все же не сможет быть индуцирован в радиочастотной линии 106 передачи.
В варианте осуществления, изображенном на фиг.1, как радиочастотная линия 106 передачи, так и радиочастотный заграждающий фильтр 118 изображены как находящиеся внутри линии 104 охлаждения. Радиочастотная линия 106 передачи может быть внутри или снаружи линии 104 охлаждения. Радиочастотный заграждающий фильтр 118 также может быть внутри или снаружи линии 104 охлаждения. Если радиочастотный заграждающий фильтр 118 не находится внутри линии 104 охлаждения, тогда компоненты, которые составляют радиочастотный заграждающий фильтр 118, предпочтительно находятся в контакте с линией 104 охлаждения.
Фиг.2 изображает дополнительный вариант осуществления радиочастотного катетера 200 абляции в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Конструкция радиочастотного катетера 200 абляции, изображенного на фиг.2, является очень похожей на конструкцию радиочастотного катетера 100 абляции, изображенного на фиг.1. Конструкция концевого электрода 210 и способ охлаждения концевого электрода 210 отличаются от изображенной на фиг.1. Имеется концевой электрод 210, который соединен с линией 104 охлаждения и радиочастотной линией 106 передачи, как было изображено на фиг.1. Концевой электрод 210 также имеет канал 214 для жидкости, которую используют, чтобы охлаждать концевой электрод 210. Однако в этом варианте осуществления жидкость не вытекает из концевого электрода 210, а возвращается обратно внутри полости 216, образованной с помощью стенки 102 катетера. Стрелка, обозначенная 212, указывает направление потока жидкости из канала концевого электрода 214 и обратно через полость 216, образованную с помощью стенки 102 катетера. Поток жидкости из канала также может проходить через дополнительную линию.
В этом варианте осуществления также имеется датчик 202 температуры внутри концевого электрода 210. Датчик 202 температуры может быть использован, чтобы выполнять мониторинг температуры концевого электрода 210 во время операции. Ненормально высокая температура концевого электрода 210 во время операции может указывать отказ работы одного или более радиочастотных заграждающих фильтров 118. Имеется линия 204 высокого импеданса, соединяющаяся с датчиком 202 температуры. Датчик 202 температуры может быть осуществлен с использованием датчика температуры, такого как термопара. Линия 204 высокого импеданса может быть проводными соединениями, которые имеют достаточно высокий импеданс, который является необязательным, чтобы обеспечить импеданс, чтобы блокировать генерацию тока в линии 204 высокого импеданса. В качестве альтернативы датчик 202 температуры может быть соединен с радиочастотной линией 104 передачи. Устройство считывания для сигналов датчика 202 температуры тогда было бы обеспечено схемой блокировки переменного тока, чтобы подавлять радиочастотную электрическую мощность, используемую для абляции, но не низкочастотные сигналы, используемые для считывания температуры.
Фиг.3 иллюстрирует секцию линии 304 охлаждения с вариантом осуществления радиочастотного заграждающего фильтра 318 в соответствии с изобретением. Также изображена эквивалентная схема 302. Компоненты эквивалентной схемы 302 обозначены одинаковым образом с компонентами радиочастотного заграждающего фильтра 318. Радиочастотная линия 106 передачи находится вне линии 304 охлаждения. Спираль 306, обернутая вокруг линии 304 охлаждения, образует катушку индуктивности радиочастотного заграждающего фильтра 318. В линии 304 охлаждения находится конденсатор 308 с сосредоточенными параметрами. В линии охлаждения имеются отверстия 310, чтобы соединять конденсатор 308 с сосредоточенными параметрами с радиочастотной линией 106 передачи.
Фиг.4 иллюстрирует дополнительный вариант осуществления радиочастотного заграждающего фильтра 418, который является подобным фильтру, изображенному на фиг.3. Фиг.4 также имеет графическое изображение 402 эквивалентной схемы, на которой компоненты обозначены таким же образом, как изображено для секции линии 304 охлаждения. Изображена секция линии 304 охлаждения. В этом варианте осуществления радиочастотная линия 106 передачи соединена со спиралью 406, которая находится внутри линии 304 охлаждения. Конденсатор или емкость 408 с сосредоточенными параметрами соединена параллельно со спиралью 406. В этом варианте осуществления как спираль 406, так и конденсатор 408 с сосредоточенными параметрами находятся внутри линии 304 охлаждения.
Фиг.5 иллюстрирует дополнительный вариант осуществления радиочастотного заграждающего фильтра 518. Также имеется эквивалентная схема 502, на которой обозначены компоненты. В этом варианте осуществления линия 304 охлаждения имеет радиочастотную линию передачи, внешнюю к ней. Имеется спираль 506, обернутая вокруг линии 304 охлаждения. Конденсатор с распределенными параметрами является внутренним к линии 304 охлаждения. Линия 310 охлаждения имеет отверстия 310, которые позволяют электрическое соединение между радиочастотной линией 106 передачи и конденсатором 508 с распределенными параметрами. В этом примере конденсатор 508 с распределенными параметрами изображен как являющийся двухэлектродным с диэлектриком между ними. Преимуществом этого варианта осуществления является то, что конденсатор 508 с распределенными параметрами имеет очень большую площадь поверхности. Это помогает при охлаждении конденсатора 508 с распределенными параметрами.
Фиг.6 изображает дополнительный вариант осуществления радиочастотного заграждающего фильтра 618. На этой фигуре имеется эквивалентная схема 602, которая изображает компоненты радиочастотного заграждающего фильтра 618. В этом варианте осуществления имеется линия 304 охлаждения. Радиочастотная линия 106 передачи является внутренней к линии охлаждения. Имеется спираль 606 и конденсатор 608 с распределенными параметрами, причем и то и другое находится внутри линии охлаждения.
В вариантах осуществления, изображенных на фиг.3 и фиг.5, конденсаторы (с сосредоточенными параметрами и с распределенными параметрами) и все проводящие части, вызывающие локальные электрические поля высокой энергии, полностью погружены внутрь охлаждающей жидкости. Это полностью исключает вхождение высокой интенсивности поля в ткань пациента. Постоянный поток через трубку охлаждающей жидкости эффективно “размывает” опасные локальные горячие точки удельного коэффициента поглощения (SAR) с помощью распределения тепла с помощью конвекции жидкости или даже полностью удаляет тепло из системы в случае подхода замкнутого орошения. Фиг.4 и фиг.6 изображают разновидности вариантов осуществлений фиг.3 и фиг.5. В этих вариантах осуществления радиочастотная линия 106 передачи проложена внутри трубки охлаждения, что дополнительно уменьшает общий профиль сборки. Во всех вариантах осуществления, в которых части радиочастотных заграждающих фильтров или кабель абляции проложены внутри трубки охлаждения, предпочтительно к таким частям применяют биологически совместимое изолирующее покрытие, чтобы достичь биологической совместимости и предотвратить утечку радиочастотных токов из таких частей в охлаждающую жидкость, что давало бы в результате меньшее паразитное нагревание охлаждающей жидкости внутри трубки охлаждения.
Фиг.7 изображает дополнительный вариант осуществления радиочастотного заграждающего фильтра 718. Изображен вид 700 сбоку, вид 702 эквивалентной схемы и вид 704 снизу. Вид 704 снизу не изображает линию 104 охлаждения. Радиочастотная линия 106 передачи изображена как являющаяся внешней в линии 104 охлаждения. Имеется 106 спираль, обернутая вокруг линии 104 охлаждения. Имеется конденсатор, который сформирован с помощью первого электрода 720 и второго электрода 722. Первый электрод 720 имеет большую площадь поверхности, чем второй электрод 722. Кроме того, второй электрод 722 является смежным с линией 104 охлаждения. Первый электрод 720 в этом варианте осуществления используют в качестве экрана от линий 724 электрического поля. Радиочастотный заграждающий фильтр 718 может сохранять большие количества электромагнитной энергии. Использование первого электрода 720 в качестве экрана улучшает безопасность радиочастотного заграждающего фильтра 718. В качестве альтернативы радиочастотная линия 106 передачи и/или спираль 706 и/или первый электрод 720 и/или второй электрод 722 могут быть расположены внутри линии 104 охлаждения.
Фиг.8 изображает вариант осуществления, подобный варианту осуществления, изображенному на фиг.7. На фиг.8 изображен вид сбоку секции линии 104 охлаждения с радиочастотным заграждающим фильтром 118. Вид 802 изображает эквивалентную схему с обозначенными компонентами. Вид 804 изображает вид снизу вида 800, но без изображенной линии 104 охлаждения. Изображены радиочастотные линии 106 передачи, которые являются внешними к линии 104 охлаждения. Имеется спираль 806, которая обернута вокруг линии 104 охлаждения. Конденсатор соединен параллельно со спиралью 806, который сформирован с помощью первого электрода 820 и второго электрода 822. В этом варианте осуществления первый электрод 820 и второй электрод 822 изображены как имеющие кривизну, которая соответствует кривизне линии 104 охлаждения. Реальные кривизны, изображенные на фигуре, являются разъединенными, чтобы сделать их более видимыми. Как и в варианте осуществления, изображенном на фиг.7, радиочастотная линия 106 передачи и/или спираль 806 и/или первый электрод 820 и/или второй электрод 822 могут быть расположены внутри линии 104 охлаждения.
Фиг.9 иллюстрирует радиочастотный заграждающий фильтр 918 в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Также изображена эквивалентная схема 902, и компоненты также обозначены на этом графическом изображении 902 эквивалентной схемы. На фиг.9 изображена линия 304 охлаждения. Линия 304 охлаждения может содержать диэлектрик. В этом варианте осуществления радиочастотная линия передачи является проводящей трубкой 924. Радиочастотный заграждающий фильтр 918 сформирован вокруг зазора 932 в проводящей трубке. Между двумя секциями проводящей трубки 924 находится спираль 906, которая образует катушку индуктивности радиочастотного заграждающего фильтра 918. Конденсатор сформирован с помощью третьего электрода 926 и четвертого электрода 928. Эти электроды установлены внутри линии 304 охлаждения. Третий электрод 926 и четвертый электрод 928 установлены на противоположных концах зазора 932 в проводящей трубке. Третий электрод 926 и четвертый электрод 928 соединены емкостным способом с секцией проводящей трубки 924. Третий электрод 926 и четвертый электрод 928 соединены с помощью провода 930 или некоторого другого проводника. Третий электрод 926 и четвертый электрод 928 также могли бы быть установлены на внешней стороне проводящей трубки 924. Однако выгодно иметь третий электрод 926 и четвертый электрод 928 внутри линии 304 охлаждения. Это происходит вследствие того, что проводящая трубка 924 экранирует любые высокие электрические поля, которые могут быть вокруг концов третьего электрода 926 или четвертого электрода 928.
Фиг.10 изображает вариант осуществления, подобный варианту осуществления, изображенному на фиг.9. Фиг.10 изображает вариант осуществления радиочастотного заграждающего фильтра 918 в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Также изображена эквивалентная схема 1002. Компоненты также обозначены на эквивалентной схеме 1002. На фиг.10 изображена линия 304 охлаждения. Радиочастотная линия передачи является проводящей трубкой 924. Как и в варианте осуществления на фиг.9, в проводящей трубке 924 имеется зазор 932, в котором сформирован радиочастотный заграждающий фильтр 1018. Спираль 1006 электрически соединяет два конца зазора 932. Эта спираль образует катушку индуктивности радиочастотного заграждающего фильтра 1018. В этом варианте осуществления имеется третий электрод 1028, который расположен внутри линии 304 охлаждения и находится над проводящей трубкой 924 на одном конце зазора 932. Третий электрод 1028 соединен емкостным способом с секцией проводящей трубки 924. Затем провод 1030 соединяет третий электрод 1028 с проводящей трубкой 924 на другом конце зазора 932. Провод 1030 соединен с проводящей трубкой 924 через отверстие 1010 в линии 304 охлаждения.
В вариантах осуществления, изображенных на фиг.9 и фиг.10, вместо использования отдельной радиочастотной линии передачи и дополнительной линии 304 охлаждения, как обычно сделано в стандартных катетерах абляции, проводящая трубка 924 служит одновременно в качестве радиочастотной линии абляции и в качестве подачи охлаждающей жидкости. Линия 304 охлаждения и проводящая трубка 924 могут быть одним и тем же компонентом. В этом случае имеется секция непроводящей или диэлектрической трубки, установленная между электродами 926, 928, 1028 и проводящей трубкой 924, которая проходит через зазор 932 в проводящей трубке 924 радиочастотного заграждающего фильтра 918, 1018. В качестве альтернативы может быть отдельная трубка охлаждения, которая находится внутри проводящей трубки 924. Для варианта осуществления, в котором использована секция непроводящей трубки, спираль 906, 1006 радиочастотного заграждающего фильтра намотана на непроводящую соединительную трубку.
На фиг.9 эта соединительная трубка снабжена двумя электродами 926, 928, соединенными проводом 930 на его внутренней стенке, расположенными около концов трубки. Проводящие трубки 924 обеспечивают некоторое емкостное перекрытие с теми внутренними пластинами, которые формируют конденсатор с распределенными параметрами. Возможны симметричные варианты осуществления с двумя таким конденсаторами с распределенными параметрами, а также асимметричный вариант только с одним конденсатором на одном конце заграждающего фильтра. Синфазные токи, индуцированные с помощью падающего радиочастотного поля магнитно-резонансной системы на этой проводящей трубке, подавляют с помощью специальных миниатюрных коаксиальных радиочастотных заграждающих фильтров, которые сконструированы таким образом, что почти никакие электрические поля не попадают за пределы катетера, в частности, в смежную ткань. Следовательно, возможное нагревание ограничено внутри заграждающего фильтра. Вследствие высокой тепловой связи конструкции этого заграждающего фильтра в сочетании с проводящей трубкой охлаждения тепло заграждающего фильтра может быть эффективно рассеяно и распределено. Следовательно, полностью исключают локальные горячие точки, и линия абляции становится радиочастотно безопасной.
В альтернативном варианте осуществления такой радиочастотный заграждающий фильтр также может быть сконструирован как непосредственно интегрированный в обычный кабель абляции. Опять конструкция является такой, что электрические поля ограничены в заграждающем фильтре и не попадают в смежную ткань, таким образом, что предотвращается прямой нагрев ткани. При этом стандартную пластиковую трубку охлаждения катетера орошаемого типа используют в качестве опоры для элемента катушки индуктивности, и она служит для того, чтобы охлаждать радиочастотные заграждающие фильтры.
На фиг.11 проиллюстрирован вариант осуществления магнитно-резонансной системы формирования изображений в соответствии с изобретением. Магнитно-резонансная система 1100 формирования изображений имеет магнит 1102. Магнит 1102 может быть сверхпроводящим магнитом, постоянным магнитом, электромагнитом или комбинацией любых из трех предыдущих, и предназначен для генерации магнитного поля для выравнивания спинов атомных ядер объекта 1112 в объеме 1114 формирования изображений. Внутри канала магнита также имеется множество катушек градиента магнитного поля. Понятие катушки градиента магнитного поля относится к одной катушке или набору катушек, используемых для пространственного кодирования магнитных спинов атомных ядер в объеме формирования изображений. Катушка 1104 градиента магнитного поля соединена с источником 1106 питания катушки градиента магнитного поля.
Также в канале магнита находится радиочастотная катушка 1108, которая соединена с радиочастотным приемопередатчиком 1110. Радиочастотная катушка 1108 и радиочастотный передатчик 1110 образуют радиочастотную систему, которую используют для получения магнитно-резонансных данных. Также на фигуре изображен радиочастотный катетер 1120 абляции. Имеется соединение 1122 между радиочастотным катетером 1120 абляции и радиочастотным генератором 1118. Радиочастотный генератор 1118 также изображен как соединенный с электродом 1116 объекта. Электрод 1116 объекта образует электрическое соединение между объектом 1112 и радиочастотным генератором 1118. В этом варианте осуществления электрод 1116 объекта также действует в качестве опоры объекта. На конце радиочастотного катетера 1120 абляции изображен концевой электрод 1124. Когда радиочастотный генератор 1118 снабжает радиочастотный катетер 1120 абляции радиочастотной мощностью, зона 1126 нагревания в объекте 1112 нагревается.
Радиочастотный приемопередатчик 1110, источник 1106 питания градиента магнитного поля и радиочастотный генератор 1118 - все соединены с интерфейсом 1130 аппаратного обеспечения компьютерной системы 1128. Компьютерная система 1128 дополнительно содержит микропроцессор 1132, предназначенный для выполнения инструкций, доступных для выполнения с помощью машины. Микропроцессор соединен с компьютерным запоминающим устройством 1136. Компьютерное запоминающее устройство является запоминающим устройством, которое адаптировано для сохранения инструкций, доступных для выполнения с помощью машины или данных, доступных для выполнения с помощью машины. Примерами компьютерного запоминающего устройства являются накопитель на жестком диске, гибкий диск, флэш-память или другие носители памяти, но не ограничены ими. Микропроцессор 1132 также соединен с пользовательским интерфейсом 1134 и может посылать в него инструкции. Пользовательский интерфейс 1134 содержит компоненты, предназначенные для приема входных данных от оператора, а также для отображения информации или графики для оператора. Например, пользовательский интерфейс может содержать клавиатуру или мышь.
Пользовательский интерфейс 1134 также может содержать компьютерный дисплей, предназначенный для отображения информации и графики. Пользовательский интерфейс может содержать дисплей 1134, предназначенный для отображения магнитно-резонансных изображений, а также плоских изображений, которые врач или оператор может использовать во время направления радиочастотного катетера 1120 абляции в объекте 1112. Компьютерная система 1128 также содержит компьютерную память 1138. Компьютерная память содержит данные, доступные для чтения с помощью машины, и инструкции, доступные для выполнения с помощью машины, предназначенные для использования микропроцессором 1132. Сохраненным в памяти 1138 является компьютерный программный продукт 1140. Компьютерный программный продукт содержит модуль 1142 управления катетером. Модуль 1142 управления катетером содержит инструкции, доступные для выполнения с помощью машины, которые позволяют микропроцессору 1132 управлять функциональными возможностями радиочастотного генератора 1118. Модуль 1142 управления катетером также может управлять специализированными инструкциями, предназначенными для управления работой и обеспечения безопасности радиочастотного катетера 1120 абляции. Например, если концевой электрод 1124 имеет датчик температуры, модуль 1142 управления катетером может содержать специализированные инструкции, доступные для выполнения с помощью машины, которые определяют, является ли концевой электрод 1124 ненормально теплым вследствие токов, индуцированных в радиочастотной линии передачи при сборе магнитно-резонансных данных получения изображений. Например, во время направления радиочастотного катетера абляции, когда не выполняют абляцию, сбор магнитно-резонансных данных получения изображений может вызвать нагревание концевого электрода. Во-вторых, во время использования радиочастотного катетера абляции, чтобы удалить ткань, сбор магнитно-резонансных данных получения изображений может индуцировать токи в радиочастотной линии передачи, которые дают в результате дополнительное нагревание концевого электрода 1124. Если это дополнительное нагревание концевого электрода 1124 в любом из этих двух случаев превышает предварительно определенный порог безопасности, магнитно-резонансное формирование изображений может быть прекращено.
Также, если радиочастотный генератор 1118 содержит измеритель отраженной мощности, предназначенный для измерения отраженной мощности тестовой частоты, которую инжектируют в радиочастотный катетер 1120 абляции, может быть специализированный код в модуле 1142 управления катетером, который позволяет микропроцессору 1132 определять, имеется ли отказ в работе радиочастотного катетера 1120 абляции. Компьютерный программный продукт также содержит модуль 1144 управления магнитно-резонансным формированием изображений, предназначенный для управления функциональными возможностями магнитно-резонансной системы 1100 формирования изображений. Компьютерный программный продукт 1140 также содержит модуль восстановления изображения. Модуль 1146 восстановления изображения содержит инструкции, доступные для выполнения с помощью машины, предназначенные для восстановления магнитно- резонансных данных в магнитно-резонансные изображения.
На практике радиочастотный генератор 1118 обычно будет генерировать радиочастотную мощность на частоте приблизительно 500 кГц, чтобы выполнить абляцию в объекте в зоне 126 разогревания концевого электрода. Частота радиочастотных заграждающих фильтров зависит от силы магнитного поля и типа атомного спина, который измеряют. Например, в поле 1,5 Тл ядра атомов водорода имеют резонансную частоту, приблизительно равную 64 МГц. Большая разность в частоте между частотой Лармора и частотой, используемой для абляции, позволяет радиочастотным заграждающим фильтрам осуществлять эффективную фильтрацию на частоте Лармора без большого ослабления на частоте, используемой для абляции.
Фиг.12 изображает секцию линии 1200 охлаждения в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Внутри линии 1200 охлаждения находится линия 1202 передачи. Линия 1202 передачи соединена с радиочастотными заграждающими фильтрами 1204. В этом варианте осуществления как радиочастотный заграждающий фильтр 1204, так и линия 1202 передачи расположены внутри линии 1200 охлаждения. Будучи расположены внутри линии 1200 охлаждения, радиочастотные заграждающие фильтры 1204 могут быть охлаждены с помощью принудительного пропускания жидкости через линию 1200 охлаждения. В этом примере радиочастотные заграждающие фильтры 1204 сконструированы на печатной плате.
Фиг.13 изображает вариант осуществления линии передачи в соответствии с вариантом осуществления изобретения, изготовленной с использованием печатной платы. На фигуре также изображена секция линии 1200 охлаждения. Вместо наличия линии передачи, которая соединена с отдельными радиочастотными заграждающими фильтрами, как линия 1302 передачи, так и радиочастотные заграждающие фильтры соединены друг с другом на одной и той же части печатной платы. Печатная плата является достаточно тонкой, чтобы она являлась гибкой и изгибаемой. Во время использования, когда манипулируют катетером, печатная плата может скручиваться и изгибаться в катетере, обеспечивая полный диапазон движения катетера.
Фиг.14 изображает вариант осуществления радиочастотного заграждающего фильтра, сконструированного на печатной плате 1410. Имеется конденсатор 1406, соединенный параллельно со спиралью 1408, сформированной в виде рисунка на поверхности печатной платы 1410. В этом примере радиочастотный заграждающий фильтр сконструирован на одной стороне печатной платы 1410.
Фиг.15 изображает альтернативный вариант осуществления радиочастотного заграждающего фильтра 1504, сконструированного на печатной плате. Опять конденсатор 1406 изображен параллельно со спиралью 1508. В этом варианте осуществления спираль 1508 имеет более одного витка. Для того чтобы соединить конденсатор 1406 и спираль 1508, использована трасса 1512 на противоположной стороне печатной платы 1410.
Фиг.16 изображает альтернативный вариант осуществления радиочастотного заграждающего фильтра 1604, сконструированного на печатной плате 1410. Опять конденсатор 1406 изображен параллельно со спиралью 1608. Спираль 1608 сформирована на двух слоях печатной платы 1410. Секция спирали 1608 сформирована на той же стороне печатной платы, что и конденсатор 1406. Пунктирная линия 1612 указывает секцию спирали, сформированную на противоположной стороне печатной платы 1410. Формирование части печатной платы на противоположной стороне позволяет спирали 1608 быть сформированной с большим числом витков.
Фиг.17 изображает дополнительный вариант осуществления радиочастотного заграждающего фильтра 1704, сформированного на печатной плате 1410. В этом варианте осуществления спираль 1708 сформирована на одной стороне печатной платы 1410. Вместо использования конденсатора с дискретными параметрами емкостные электроды сформированы на противоположных сторонах печатной платы 1410. Печатная плата 1410 образует диэлектрик конденсатора. Электрод, обозначенный 1714, образует один электрод конденсатора, а пунктирная линия 1716 указывает электрод, сформированный на противоположной стороне печатной платы 1410. В варианте осуществления на фиг.17 как конденсатор, так и спираль 1708 сформированы на печатной плате 1410.
Фиг.18 изображает секцию линии 1200 охлаждения с альтернативным вариантом осуществления лини передачи печатной платы. Линия передачи сформирована с помощью секций отдельных печатных плат 1800. Изображен детализированный вид одной из печатных плат. Каждая печатная плата 1800 имеет спираль 1802 или дроссель, который сформирован на поверхности печатной платы. Кроме того, каждая печатная плата имеет электрод 1804, который также сформирован на поверхности печатной платы 1800. Затем сформированы конденсаторы с помощью размещения диэлектрического слоя 1806 между двумя печатными платами 1800. Резонансная частота радиочастотных заграждающих фильтров может быть отрегулирована с помощью регулирования величины перекрытия между двумя смежными емкостными электродами 1804. Секции печатной платы 1800 соединены друг с другом, чтобы сформировать линию передачи для катетера. Имеется сквозной контакт 1808, предназначенный для образования электрического контакта между смежными печатными платами 1800.
Фиг.19 изображает секцию линии 1900 охлаждения с линией 1902 передачи, которая имеет коаксиальные дроссели 1914. Линия 1902 передачи расположена внутри линии 1900 охлаждения. Стрелки 1912 указывают поток жидкости через линию 1900 охлаждения. Коаксиальный дроссель 1914 сформирован с помощью коаксиального внешнего экрана, который окружает линию 1902 передачи. Между внешним экраном 1904 и линией 1902 передачи имеется диэлектрический материал 1906. Внешний экран разбит на секции. На одном конце имеется соединение 1908 между внешним экраном 1904 и линией передачи. Другой конец внешнего экрана 1904 либо не соединен с линией 1902 передачи, либо соединен через конденсатор 1910. Когда длина внешнего экрана 1904 меньше, чем четверть длины волны падающего электромагнитного излучения, тогда будет очень малый или не будет никакого тока, индуцированного в линии передачи 1902. В этом варианте осуществления внешний экран 1904 охлаждают с помощью жидкости, которая протекает 1912 через линию 1900 охлаждения.
Фиг.20 изображает секцию катетера 200 в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Внутри катетера находится линия 1900 охлаждения. Стрелки 1912 указывают поток жидкости через линию 1900 охлаждения. Внутри линии 1900 охлаждения находится вариант осуществления линии передачи. В этом варианте осуществления имеются множество линий 2002 передачи. Множество линий 2002 передачи защищены от электромагнитных полей окружающей среды с помощью коаксиальных дросселей 1914. В этом примере коаксиальный дроссель 1914 содержит внешний экран 1904 и внутренний экран 2004. Внутренний экран 2004 является трубкой, через которую проходят множество линий 2002 передачи. Диэлектрический слой 1906 окружает внутренний экран 2004. Внешний экран 1904 окружает диэлектрический слой 1906. Внешний экран 1904 соединен с внутренним экраном 2004 в точке, обозначенной 2008. Это там, где сформировано соединение между внешним экраном 1904 и внутренним экраном 2004. Другой конец внешнего экрана либо не соединен с внутренним экраном 2004 либо соединен с внутренним экраном через конденсатор 1910. В таком катетере 2000 структуру коаксиального дросселя 1914 периодически повторяют. Внешний экран 1904 коаксиального дросселя 1914 охлаждают с помощью потока 1912 жидкости через линию 1900 охлаждения.
Фиг.21 изображает дополнительный вариант осуществления секции линии 2102 охлаждения с коаксиальным дросселем. В этом варианте осуществления линия передачи и линия 2102 охлаждения объединены. Жидкость 2104 протекает 1912 через линию 2102 передачи. Линия 2102 передачи в этом варианте осуществления является полой трубкой. Как с вариантом осуществления, изображенном на фиг.19 и фиг.20, коаксиальный дроссель 1914 сформирован с помощью внешнего экрана 1904, который окружает внутренний проводник, который является в этом случае линией 2102 передачи. В этом варианте осуществления конструкцию коаксиального дросселя 1914 периодически повторяют вдоль длины линии 2102 передачи. Один конец внешнего экрана 1904 соединен с линией 2102 передачи в точке, обозначенной 2108. Другой конец внешнего экрана 1904 либо не соединен с линией 2102 передачи либо соединен с линией передачи через конденсатор 1910. Пространство между внешним экраном 1904 и линией передачи 2102 может быть либо заполнено диэлектрическим материалом 1906 либо оно может быть воздушным зазором. В этом варианте осуществления линию 2102 передачи охлаждают с помощью жидкости 2104.
Фиг.22 изображает альтернативный вариант осуществления катетера в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Фиг.22 изображает вид в разрезе катетера. Изображена внешняя стенка 2000 катетера. В этом варианте осуществления имеется внутренняя стенка 2200. Между стенкой катетера 2000 и внутренней стенкой 2200 находится область 2202, предназначенная для протекания жидкости. Линия охлаждения является областью между внутренней стенкой 2200 и стенкой 2000 катетера. Стрелка, обозначенная 2204, указывает поток жидкости через линию охлаждения. Катетер имеет внутреннюю полость 2208 внутри внутренней стенки 2200. Окружность, обозначенная 2206, указывает возможное местоположение линии передачи и связанных радиочастотных заграждающих фильтров. В этом варианте осуществления внешнюю оболочку катетера 2000 охлаждают, таким образом, что любое тепло из радиочастотных заграждающих фильтров отводят до того, как оно достигнет пациента. Линия передачи и радиочастотные заграждающие фильтры могут быть любого вида, как было описано ранее.
Фиг.23 изображает вид в разрезе короткой секции дополнительного варианта осуществления катетера в соответствии с изобретением. Изображена стенка 2300 катетера. В стенке 2300 катетера находится секция линии 2302 охлаждения. Стрелки 2304 указывают поток жидкости внутри линии 2302 охлаждения. В варианте осуществления, изображенном на фигуре, имеется линия 2306 передачи, которая экранирована с помощью секций внешнего экрана 2308. Секции внешнего экрана 2308 соединены друг с другом с помощью радиочастотных заграждающих фильтров 2310. Внешний экран 2308 изолирован от линии 2306 передачи с помощью диэлектрического слоя 2312 или другого материала, такого как воздух.
Список ссылочных номеров
100 - радиочастотный катетер абляции
102 - стенка катетера
104 - линия охлаждения
106 - радиочастотная линия передачи
108 - конец электрода радиочастотной линии передачи
110 - концевой электрод
112 - стрелка, указывающая поток жидкости к концевому электроду
114 - канал в концевом электроде
116 - стрелка, указывающая поток жидкости из канала концевого электрода
118 - радиочастотный заграждающий фильтр
120 - предварительно определенное расстояние между смежными радиочастотными заграждающими фильтрами
200 - радиочастотный катетер абляции
202 - датчик температуры
204 - линия высокого импеданса
210 - концевой электрод
212 - стрелка, указывающая поток жидкости из канала концевого электрода
214 - канал в концевом электроде
216 - полость, сформированная с помощью стенки катетера
302 - эквивалентная схема
304 - линия охлаждения
306 - спираль
308 - конденсатор с сосредоточенными параметрами
310 - отверстия в линии охлаждения
318 - радиочастотный заграждающий фильтр
402 - эквивалентная схема
406 - спираль
408 - конденсатор с сосредоточенными параметрами
418 - радиочастотный заграждающий фильтр
502 - эквивалентная схема
506 - спираль
508 - конденсатор с распределенными параметрами
518 - радиочастотный заграждающий фильтр
602 - эквивалентная схема
606 - спираль
618 - радиочастотный заграждающий фильтр
700 - вид сбоку
702 - эквивалентная схема
704 - вид снизу без линии охлаждения
706 - спираль
718 - радиочастотный заграждающий фильтр
720 - первый электрод
722 - второй электрод
724 - линии электрического поля
800 - вид сбоку
802 - эквивалентная схема
804 - вид снизу без линии охлаждения
806 - спираль
818 - радиочастотный заграждающий фильтр
820 - первый электрод
822 - второй электрод
902 - эквивалентная схема
906 - спираль
918 - радиочастотный заграждающий фильтр
924 - проводящая трубка
926 - третий электрод
928 - четвертый электрод
930 - провод
932 - зазор в проводящей трубке
1002 - эквивалентная схема
1010 - отверстие
1018 - радиочастотный заграждающий фильтр
1028 - третий электрод
1030 - провод
1100 - магнитно-резонансная система формирования изображений
1102 - магнит
1104 - катушка градиента магнитного поля
1104 - источник питания катушки градиента магнитного поля
1108 - радиочастотная катушка
1110 - радиочастотный приемопередатчик
1112 - объект
1114 - зона формирования изображений
1116 - электрод объекта
1118 - радиочастотный генератор
1120 - радиочастотный катетер абляции
1122 - соединение
1124 - концевой электрод
1126 - зона нагревания
1128 - компьютерная система
1130 - интерфейс аппаратного обеспечения
1132 - микропроцессор
1134 - пользовательский интерфейс
1136 - компьютерное запоминающее устройство
1138 - компьютерная память
1140 - компьютерный программный продукт
1142 - модуль управления катетером
1144 - модуль управления магнитно-резонансным формированием изображений
1146 - модуль восстановления изображения
1148 - магнитно-резонансные данные
1150 - магнитно-резонансное изображение
1200 - линия охлаждения
1202 - линия передачи
1204 - радиочастотный заграждающий фильтр
1302 - линия передачи
1404 - радиочастотный заграждающий фильтр
1406 - конденсатор
1408 - спираль
1410 - печатная плата
1508 - спираль
1512 - трасса схемной платы на противоположной стороне печатной платы
1800 - печатная плата
1802 - спираль
1804 - емкостный электрод
1806 - диэлектрический слой
1900 - линия охлаждения
1902 - линия передачи
1904 - внешний экран
1906 - диэлектрик
1908 - соединение между внешним экраном и линией передачи
1910 - конденсатор
1912 - поток жидкости через линию охлаждения
1914 - коаксиальный дроссель
2000 - стенка катетера
2002 - множество линий передачи
2004 - внутренний экран
2008 - соединение между внешним экраном и внутренним экраном
2102 - объединенные линия передачи и линия охлаждения
2104 - жидкость
2108 - соединение между внешним экраном и линией передачи
2200 - внутренняя стенка
2202 - область для потока жидкости
2204 - сечение, указывающее поток жидкости
2206 - местоположение линии передачи и радиочастотных заграждающих фильтров
2208 - внутренняя полость
2300 - стенка катетера
2302 - линия охлаждения
2304 - стрелка, указывающая поток жидкости
2306 - линия передачи
2308 - внешний экран
2310 - радиочастотный заграждающий фильтр
2312 - диэлектрический слой