[发明专利]具有减少组织囊加热的电磁干扰过滤器设备的可植入医疗设备

说明书

技术领域

本发明涉及可植入医疗设备，并且具体地，涉及用于防止在磁共振成像存在的情况下在可植入医疗设备周围的组织囊的加热的技术。

背景技术

有源可植入医疗设备(Active implantable medical device,AIMD)在将电刺激输送到身体神经和组织以用于各种生物紊乱的治疗神经刺激系统中得到适用，该神经刺激系统如治疗心律不齐的起搏器、治疗心脏纤维颤动的除颤器、治疗耳聋的人工耳蜗、治疗失明的视网膜刺激器、产生协调肢体活动的肌肉刺激器、治疗慢性疼痛的脊髓刺激器、治疗运动和心理紊乱的皮层和深度脑刺激器、以及治疗尿失禁、睡眠呼吸暂停、肩半脱位等的其它神经刺激器。AIMD典型地植入患者的组织囊中，并且连接至在远离组织囊的目标刺激点处植入的神经刺激导线。

在神经刺激系统中使用的AIMD采用两个普通类型的形式：完全植入的和射频(RF)控制的。完全植入的AIMD包括控制电路以及电源例如电池，所有都在连接至带有用于刺激组织的一个或多个电极的一根或多根导线的可植入脉冲生成器(IPG)内，使得在编程和打开后，IPG可以独立于外部硬件而操作。打开和关闭IPG并且对IPG编程以使用经由皮肤的电磁链路从外部编程设备生成期望刺激脉冲。相反，RF控制的AIMD包括经由电磁链路感应耦合至植入的接收器-刺激器的外部发射器，该植入的接收器-刺激器连接至带有用于刺激组织的一个或多个电极的一根或多根导线。用于对植入的接收器进行供电的电源例如电池以及用于命令接收器-刺激器的控制电路包括在外部控制器中，该控制器为典型地在患者皮带上穿戴的或在口袋中装载的手持尺寸设备。从位于植入的接收器-刺激器上方的缆线连接发射线圈经由皮肤耦合数据/功率信号。植入的接收器-刺激器接收信号并且生成刺激。

AIMD一般包括密封外壳或壳体(通常称为“罐”)，其当植入患者体内时接触组织。这个外壳由生物兼容材料构造而成，并且典型地为金属材料，例如钛。包括在壳体内的内部组件典型地为被设计用于多个过程如生理信号感测、诊断、数据存储、治疗输送和遥测技术的电子电路。壳体用于将典型地不为生物兼容的内部组件与生物环境隔离。在一些AIMD中，壳体还用作允许刺激能量的感测和输送的公共或返回电极。这个实施通常被称为“单极”或“单一极性”感测或质量。

AIMD一般植入到需要磁共振成像的患者身体中。因此，当设计可植入神经刺激系统时，应当对AIMD所植入的患者可能经受MRI扫描器生成的EMI的可能性给予考虑，该EMI可以潜在地引发对于AIMD的破坏，以及患者的不适。具体地，在MRI中，空间编码依靠于连续施加的磁场梯度。磁场强度基于在整个成像过程中应用的梯度场的位置和时间。在大静态磁场存在的情况下，在单个图像的获取中，梯度场典型地将梯度线圈(或磁铁)打开或关闭几千次。现今的MRI扫描器可以具有100mT/m的最大梯度强度和150mT/m/ms的快速切换次数(转换速率)，这可以导致带有与刺激治疗频率可比较的频率含量的感应电压。典型MRI扫描器创建在100Hz至30KHz范围内的梯度场，和对于1.5特斯拉扫描器而言的64MHz的射频(RF)场以及对于3特斯拉扫描器而言的128MHz的射频(RF)场。

在一定程度上，AIMD壳体提供对抗来自环境源和医疗诊断工具如MRI扫描器的电磁干扰(EMI)的保护。但是，梯度磁场的强度可能足够高以引起(取决于与MRI扫描器有关的主体内的导线的方向，为5-10伏特)至刺激导线上的电压，该电压因而被AIMD电子设备看到。如果这些感应电压高于AIMD电子设备的电压供应轨，则在AIMD内可能存在可能通过刺激导线上的电极引起的电流的路径，其因而可能由于MRI生成的梯度场和用于治疗的期望刺激能量频率之间的相似频带，引发对患者的不想要的刺激，以及潜在地损坏在AIMD内的电子设备。为了进一步阐述，梯度(磁)场可以在刺激导线的线内引起电能量，电能量可以被输送至AIMD的电路并且然后经由无源电荷恢复开关输出至刺激导线的电极。例如，在常规神经刺激系统中，在AIMD的连接器处，高于AIMD电池电压(～4-5V)的感应电压可以引起这种不想要的刺激电流。MRI扫描器生成的RF能量可能引起在AIMD内的甚至更高的电压的电流。