DE102019106675A1 - Lead for a medical implant, with integrated periodic induction coils (iPIC) for reduced interactions with electromagnetic fields - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine implantierbare Leitung (1), die mehrere Leiter (10, 11,...) umfasst, die entlang einer Längsachse (z) der Leitung (1) verlaufen, wobei jeder Leiter (10, 11,...) zumindest ein erstes Teilstück (10a, 11a,...) und ein zweites Teilstück (10b, 11b,...) umfasst, wobei im ersten Teilstück der betreffende Leiter eine Spirale bildet, die um die Längsachse (z) gewickelt ist und eine erste Steigung (p) aufweist, und wobei im zweiten Teilstück der betreffende Leiter linear verläuft oder eine Spirale bildet, die um die Längsachse (z) gewickelt ist und eine zweite Steigung (p') umfasst, wobei die erste Steigung (p) kleiner ist als die zweite Steigung (p'), so dass Strom- und Spannungsstehwellen in der implantierbaren Leitung (1), die von einem externen elektromagnetischen Wechselfeld verursacht werden, durch Reflexion und negative Interferenz dieser Wellen abgeschwächt werden.The present invention relates to an implantable lead (1) comprising a plurality of conductors (10, 11, ...) extending along a longitudinal axis (z) of the lead (1), each lead (10, 11, ... ) comprises at least a first portion (10a, 11a, ...) and a second portion (10b, 11b, ...), wherein in the first portion of the respective conductor forms a spiral which is wound around the longitudinal axis (z) and a first slope (p), and wherein in the second portion the conductor in question is linear or forms a spiral wound around the longitudinal axis (z) and having a second pitch (p '), the first pitch (p) being smaller is considered the second slope (p '), so that current and voltage standing waves in the implantable lead (1) caused by an external alternating electromagnetic field are attenuated by reflection and negative interference of these waves.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine implantierbare Leitung einer medizinischen Vorrichtung, konkreter eine Leitung zur Rückenmarksstimulierung (SCS).The present invention relates to an implantable lead of a medical device, more specifically to a cord for spinal cord stimulation (SCS).
Die Herstellung MR-tauglicher SCS-Leitungen ist im Allgemeinen viel schwieriger als die von MR-tauglichen kardialen Leitungen. Dies liegt hauptsächlich daran, dass kardiale Leitungselektroden im Herzen lokalisiert werden, das stark durchblutet ist. Der starke Blutstrom um die Elektrode transportiert die durch MR induzierte Wärme ab. Im Gegensatz dazu befinden sich die Elektroden bei SCC an einer Stelle mit so gut wie keiner Durchblutung, und daher haben sie fast keinen konvektiven Wärmeverlust. Aus diesem Grund ist das Design von MR-tauglichen SCS-Leitungen häufig komplexer als das von MR-tauglichen kardialen Leitungen.Manufacturing MR-enabled SCS leads is generally much more difficult than MR-enabled cardiac leads. This is mainly because cardiac lead electrodes are localized in the heart, which is heavily perfused. The strong blood flow around the electrode transports the heat induced by MR. In contrast, in SCC, the electrodes are in a location with virtually no blood flow, and therefore have almost no convective heat loss. For this reason, the design of MR-enabled SCS leads is often more complex than that of MR-enabled cardiac leads.
Implantierbare Leitungen, wie z.B. implantierbare SCS-Leitungen, werden mit langen leitfähigen Drähten und/oder Kabeln konstruiert, die sich über die Länge der Leitung erstrecken und distale, eine Therapie bereitstellende Elektroden mit proximalen Kontakten verbinden, die einen Kontakt mit der Quelle für die therapeutischen Impulse (z.B. einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung wie etwa einem implantierbaren Impulsgeber) herstellen. Wenn Patienten, denen solche Leitungen implantiert wurden, einer Abtastung für eine Magnetresonanztomographie (MRI) unterzogen werden, werden die Leitungen dem elektromagnetischen HF-Feld des MRI-Scanners ausgesetzt. Die langen Leitungsdrähte verhalten sich wie Antennen, so dass das gekoppelte einfallende elektromagnetische Feld Spannungs- und Stromstehwellen an den Leitungsdrähten induziert. Die induzierte Spannung an den Leitungselektroden führt zu einer lokalen Verstärkung von elektrischen Feldern an den distalen Leitungselektroden (die mit Gewebe in Kontakt kommen), was zu einer Erwärmung des Gewebes und möglicherweise einer Schädigung des Gewebes führt. Die Stromstehwellen können auch einen starken Strom in die Vorrichtung treiben, der eine Fehlfunktion oder ungesteuerte und störende therapeutische Impulse verursachen kann.Implantable leads, such as Implantable SCS leads are constructed with long conductive wires and / or cables that extend the length of the lead and connect distal therapy providing electrodes to proximal contacts that make contact with the source of therapeutic pulses (eg, an implantable lead) medical device such as an implantable pulse generator). When patients who have had such leads implanted are scanned for magnetic resonance imaging (MRI), the leads are exposed to the RF electromagnetic field of the MRI scanner. The long wires behave like antennas, so that the coupled incident electromagnetic field induces voltage and current standing waves on the wires. The induced voltage across the lead electrodes results in local enhancement of electric fields at the distal lead electrodes (which come into contact with tissue), resulting in tissue heating and possibly tissue damage. The current standing waves may also drive a strong current into the device which may cause malfunction or uncontrolled and disturbing therapeutic pulses.
Das grundsätzliche Ziel der heutigen Lösungen für diese Probleme ist entweder die Abschirmung der Leitungsdrähte vor den einfallenden elektromagnetischen MRI-Wellen oder die Bereitstellung einer hohen Impedanz gegen den induzierten Strom oder die induzierte Spannung, so dass die induzierte Leistung an den Leitungselektroden minimiert wird.The basic objective of today's solutions to these problems is either to shield the lead wires from the incident electromagnetic MRI waves or to provide a high impedance to the induced current or voltage so that the induced power at the lead electrodes is minimized.
Ferner sind die Verwendung einer Abschirmung mit einer dünnen Isolierung zur Unterdrückung der HF-Erwärmung von Gewebe an den distalen Elektroden und eine Stromeinspeisung in die Vorrichtung am proximalen Ende der Leitung bekannt. Solche Abschirmungen werden üblicherweise als Floating Shields gestaltet. Floating Shields lassen sich jedoch nur schwer so gestalten, dass sie eine konstante Leistung bringen. Das liegt daran, dass eine hoch leitfähige Abschirmung den Leitern der Leitung möglicherweise keinen ausreichenden Schutz vor externer HF bietet, und zwar aufgrund des Skin-Effekts, wegen dem die hoch leitfähige Abschirmung zwei Wege für den Stromfluss bereitstellt, einen äußeren Weg auf der Außenfläche der Abschirmung und einen inneren Weg auf der Innenfläche der Abschirmung. Bei Leitungslängen, die ungefähr eine Länge eines beliebigen ganzzahligen Vielfachen von λ/2 nahekommen, bilden die beiden Wege einen einzelnen Weg für eine Stromschleife. Dies könnte möglicherweise Stehwellen am Leitungsdraht sogar im Vergleich zum ungeschirmten Design verstärken.Also known is the use of a shield with thin insulation to suppress tissue RF heating at the distal electrodes and current injection into the device at the proximal end of the lead. Such shields are usually designed as floating shields. Floating shields, however, are difficult to design to deliver consistent performance. This is because a highly conductive shield may not provide the conductors of the line with sufficient protection against external RF, due to the skin effect, because of which the highly conductive shield provides two paths for current flow, an outer path on the outer surface of the Shield and an inner path on the inner surface of the shield. For line lengths approaching approximately a length of any integer multiple of λ / 2, the two paths form a single path for a current loop. This could potentially amplify standing waves on the lead wire even compared to the unshielded design.
Eine weitere Lösung für die oben angegebenen Schwierigkeiten umfasst die Implementierung eines Wiederholungsmusters aus Vorwärts-rückwärts-vorwärts-Wicklungen aus mehreren Fasern, um eine Strominduktion an den Leitern der Leitung deutlich zu verringern. Aufgrund des Wicklungsmusters weisen solche Designs eine entsprechende Komplexität auf, und der Leitungsdurchmesser kann deutlich vergrößert sein.Another solution to the above difficulties involves implementing a repeating pattern of forward-backward-forward windings of multiple fibers to significantly reduce current induction at the conductors of the line. Due to the winding pattern, such designs have a corresponding complexity, and the line diameter can be significantly increased.
Ferner wurde auch die Verwendung von hochohmigen In-line-HF-Drosseln, Eigenresonanzspeicherkreisen und Ballastschaltkreisen vorgeschlagen.Further, the use of high-impedance in-line RF chokes, self-resonant storage circuits and ballast circuits has also been proposed.
Ferner beschreibt
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Vor dem oben beschriebenen Hintergrund ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine implantierbare Leitung mit einer Leistung bereitzustellen, die konsistent ist im Hinblick auf eine Dämpfung der Ströme, die an den Leitern der Leitung, die MRI-HF-Feldern ausgesetzt werden, induziert werden. Insbesondere ist ein weiteres Ziel die Verringerung der Amplitude der Strom- und Spannungsstehwellen, die an den Leitern der Leitung induziert werden. Insbesondere ist ein weiteres Ziel die Eliminierung mechanischer Schwachstellen der implantierbaren Leitung.In view of the background described above, it is an object of the present invention to provide an implantable lead having a performance consistent with attenuation of the currents induced on the conductors of the lead exposed to MRI RF fields , In particular, another object is to reduce the amplitude of the current and voltage standing waves induced on the conductors of the line. In particular, another objective is the elimination of mechanical weak points of the implantable lead.
Was die oben genannten Ziele betrifft, so wird eine implantierbare Leitung mit den Merkmalen von Anspruch 1 offenbart, wobei bevorzugte Ausführungsformen dieser implantierbaren Leitung in den Unteransprüchen genannt sind und nachstehend beschrieben werden.With regard to the above-mentioned objects, there is disclosed an implantable lead having the features of claim 1, wherein preferred embodiments of this implantable lead are mentioned in the subclaims and will be described below.
Gemäß Anspruch 1 umfasst die implantierbare Leitung mehrere Leiter, die entlang einer Längsachse der Leitung verlaufen, wobei jeder Leiter von den mehreren Leitern zumindest ein erstes Teilstück und ein zweites Teilstück aufweist, wobei der betreffende Leiter im ersten Teilstück eine Spirale bildet, die um die Längsachse herum verläuft und eine erste Steigung aufweist, und wobei der betreffende Leiter im zweiten Teilstück gerade ist oder eine Spirale bildet, die um die Längsachse herum verläuft und eine zweite Steigung aufweist, wobei die erste Steigung kleiner ist als die zweite Steigung, so dass Stehstrom- und Stehspannungswellen in der Leitung, die auf ein externes elektromagnetisches Wechselfeld (das z.B. während der MRI erzeugt wird) zurückgehen, durch Reflexion und negative Interferenz der Wellen abgeschwächt werden (z.B. auf einer Übertragungsleitung, die von Leitern der Leitung gebildet wird). Zum Beispiel ist bei einem bipolaren Betrieb einer der anderen Drähte der Rückkanal, wodurch effektiv eine 2-drahtige Übertragungsleitung gebildet wird. Bei einem unipolaren Betrieb stellt das leitfähige Gewebe einen Rückkanal für Strom bereit, wodurch eine koaxialartige Übertragungsleitung gebildet wird.According to claim 1, the implantable lead includes a plurality of conductors extending along a longitudinal axis of the lead, each lead of the plurality of leads having at least a first portion and a second portion, the conductor in question forming a spiral in the first portion about the longitudinal axis around and having a first slope, and wherein the respective conductor in the second portion is straight or forms a spiral which extends around the longitudinal axis and has a second slope, the first slope being smaller than the second slope, so that and withstand voltage waves in the line due to an external alternating electromagnetic field (eg generated during MRI) are attenuated by reflection and negative interference of the waves (eg on a transmission line formed by conductors of the line). For example, in bipolar mode, one of the other wires is the return channel, effectively forming a 2-wire transmission line. In a unipolar mode, the conductive tissue provides a return path for current, thereby forming a coaxial transmission line.
Somit betrifft die Erfindung konkret ein Design einer Leitung eines medizinischen Implantats, das zu deutlich verringerten Wechselwirkungen der Leiter der Leitung mit einem einfallenden elektromagnetischen (EM) MRI-HF-Feld führt; wodurch die resultierende HFinduzierte Erwärmung verringert wird. Konkret lehrt die Erfindung ein verteiltes integriertes Induktordesign, wobei die integrierten Induktoren von den ersten Teilstücken gebildet werden, wobei die Leiter konkret zu mehreren integrierten induktiven Impedanzen ausgebildet werden, die insgesamt eine hohe induktive Impedanz für Strom bereitstellen, der durch einfallende MRI-HF-Felder induziert wird, während sie einzeln die Bildung von Strom- und Spannungsstehwellen unterdrücken.Thus, in particular, the invention relates to a medical implant lead design that results in significantly reduced line conductor interactions with an incident electromagnetic (EM) MRI RF field; whereby the resulting HF-induced heating is reduced. Specifically, the invention teaches a distributed integrated inductor design wherein the integrated inductors are formed by the first sections, the conductors being concretely formed into a plurality of integrated inductive impedances that together provide a high inductive impedance for current through incident MRI RF fields while individually suppressing the formation of current and voltage standing waves.
Konkret sorgt die Erfindung für eine konsistente Leistung der implantierbaren Leitung im Hinblick auf eine Dämpfung der induzierten Ströme an den Leitern der Leitung, die MRI-HF-Feldern ausgesetzt werden, durch selektives Bereitstellen einer hohen Impedanz für eine HF-Frequenz. Ferner ermöglicht die Erfindung konkret die Verkleinerung der Amplitude der Strom- und Spannungsstehwellen, die an den Leitern der Leitung induziert werden, durch Implementierung von periodischen induktiven Impedanzen. Ferner können gleichzeitig mechanische Schwachstellen der Leitung durch Implementierung der integrierten periodischen induktiven Impedanzen eliminiert werden, so dass die Leitungsdrähte kontinuierlich auf das erste und das zweite Teilstück übergehen. Ferner stellt die Erfindung vorteilhafterweise statt einer einzigen langen Antenne eine Reihe von elektrisch kurzen Antennen bereit, die durch eine Impedanzdiskontinuität mit dem MRI verbunden sind.Specifically, the invention provides for consistent performance of the implantable lead with respect to attenuation of the induced currents on the conductors of the lead exposed to MRI RF fields by selectively providing a high impedance for an RF frequency. In addition, the invention concretely enables the reduction of the amplitude of the current and voltage standing waves induced on the conductors of the line by the implementation of periodic inductive impedances. Furthermore, mechanical weaknesses of the line can be eliminated at the same time by implementing the integrated periodic inductive impedances, so that the lead wires pass continuously to the first and the second section. Furthermore, the invention advantageously provides, instead of a single long antenna, a series of electrically short antennas connected to the MRI by an impedance discontinuity.
Genauer betrifft die Tatsache, dass der betreffende Leiter im betreffenden zweiten Teilstück gerade sein (oder linear verlaufen) kann, die Situation, wenn die Leitung so angeordnet ist, dass sie linear entlang der Längsachse verläuft. Da die Leitung vorzugsweise flexibel ist, kann sie gebogen sein. In diesem Fall folgt das betreffende gerade (oder linear verlaufende) zweite Teilstück der Krümmung der Leitung und ist dann natürlich nicht gerade. More specifically, the fact that the conductor in question can be straight (or linear) in the relevant second segment concerns the situation when the conduit is arranged to be linear along the longitudinal axis. Since the conduit is preferably flexible, it can be bent. In this case, the respective straight (or linear) second section follows the curvature of the line and is of course not straight.
Ferner ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung die erste Steigung die Höhe einer vollständigen Windung (d.h. 360°) der Spirale, die vom ersten Teilstück des betreffenden Leiters gebildet wird, in der Richtung der Längsachse der Leitung. Ebenso ist die zweite Steigung die Höhe einer vollständigen Windung (d.h. 360°) der Spirale, die vom zweiten Teilstück des betreffenden Leiters gebildet wird, in der Richtung der Längsachse der Leitung. Further, in the present invention, the first slope is the height of one full turn (ie, 360 °) of the spiral formed by the first portion of the particular conductor in the direction of the longitudinal axis of the conduit. Similarly, the second slope is the height of one complete turn (ie, 360 °) of the spiral formed by the second portion of the conductor in question, in the direction of the longitudinal axis of the conduit.
Insbesondere kann die betreffende Spirale (die z.B. einen Radius r und eine Steigung p aufweist) von einem Vektor x(t) beschrieben werden:
Ferner umfasst die implantierbare Leitung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein distales Endstück und ein proximales Endstück, wobei die implantierbare Leitung mehrere Elektroden, die am distalen Endstück angeordnet sind, und entsprechend viele Kontakte, die am proximalen Endstück angeordnet sind, aufweist, wobei jeder Leiter eine Elektrode von den mehreren Elektroden mit einem zugehörigen Kontakt von den mehreren Kontakten verbindet.Further, the implantable lead according to an embodiment of the present invention comprises a distal end piece and a proximal end piece, the implantable lead having a plurality of electrodes disposed on the distal end piece and correspondingly many contacts disposed on the proximal end piece, each lead connects an electrode from the plurality of electrodes to an associated contact of the plurality of contacts.
Ferner ist gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die implantierbare Leitung dafür ausgelegt, über die Kontakte am proximalen Endstück der implantierbaren Leitung mit einem (z.B. implantierbaren) Impulsgeber verbunden zu werden.Further, in accordance with one embodiment of the present invention, the implantable lead is adapted to be connected to a pulse generator (e.g., implantable) via the contacts on the proximal end of the implantable lead.
Ferner umfasst die implantierbare Leitung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine äußere (z.B. röhrenförmige) elektrische Isolierung (die z.B. aus Polyurethan gebildet ist), die entlang der Längsachse verläuft und die die Leiter umgibt.Further, according to an embodiment of the present invention, the implantable lead includes an external (e.g., tubular) electrical insulation (e.g., formed of polyurethane) that extends along the longitudinal axis and that surrounds the conductors.
Ferner umfasst die implantierbare Leitung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine innere (z.B. röhrenförmige) elektrische Isolierung (die z.B. aus Polyurethan gebildet ist), die ein Lumen der implantierbaren Leitung umgibt, das entlang der Längsachse verläuft, wobei die innere elektrische Isolierung eine Außenseite und eine Innenseite, die dem Lumen zugewandt ist, aufweist. Die Funktion des Lumens besteht darin, den Mandrin aufzunehmen. Dieser Mandrin ist ein Metalldraht, der mit einem kleinen Griff verbunden ist, der in das zentrale Lumen eingeführt wird, bis er das geschlossene Ende des Lumens in der Nähe des distalen Endes der Leitung erreicht. Der Mandrin weist häufig eine kleine Krümmung in der Nähe des distalen Endes des Drahtes auf und wird verwendet, um die Leitung, genauer die Elektroden der Leitung, an die gewünschte Implantationsstelle in der Wirbelsäule zu schieben und zu lenken.Further, according to an embodiment of the present invention, the implantable lead includes an internal (eg, tubular) electrical insulation (eg, formed of polyurethane) surrounding a lumen of the implantable lead extending along the longitudinal axis, wherein the internal electrical insulation is an outside and an inner side facing the lumen. The function of the lumen is to record the stylet. This stylet is a metal wire connected to a small handle which is inserted into the central lumen until it reaches the closed end of the lumen near the distal end of the lead. The stylet often has a small curvature near the distal end of the wire and is used to push and direct the lead, more specifically the leads of the lead, to the desired site of implantation in the spine.
Ferner verläuft gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der betreffende Leiter an der Außenseite der inneren elektrischen Isolierung (z.B. entlang der inneren elektrischen Isolierung und/oder um diese herum).Further, in accordance with an embodiment of the present invention, the particular conductor is on the outside of the internal electrical insulation (e.g., along and / or around the internal electrical insulation).
Ferner ist gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der betreffende Leiter ein Kabel, das mindestens einen leitfähigen Draht umfasst, wobei das Kabel von einer elektrisch isolierenden Ummantelung umgeben ist. Alternativ dazu umfasst der betreffende Leiter einen einzelnen Draht, der von der Ummantelung umgeben ist, oder mehrere Drähte, die von der Ummantelung umgeben sind.Further, according to an embodiment of the present invention, the respective conductor is a cable comprising at least one conductive wire, the cable being surrounded by an electrically insulating sheath. Alternatively, the conductor in question comprises a single wire surrounded by the sheath or a plurality of wires surrounded by the sheath.
Ferner kann der betreffende Leiter konkret ein Kabel sein, das aus mehreren Litzen aus Drawn Filled Tubing (DFT) besteht. Das DFT kann mit Silber gefülltes MP35N sein. MP35N ist ein Markenname für eine Legierung, die üblicherweise in Leitungsanwendungen für medizinische Vorrichtungen verwendet wird. Die Hauptkomponenten sind Cobalt, Nickel, Chrom und Molybdän. Es wird durch ASTM
Ferner umfasst der betreffende Leiter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mehrere alternierende erste und zweite Teilstücke, wobei der betreffende Leiter im betreffenden ersten Teilstück eine Spirale bildet, die um die Längsachse herum verläuft und eine erste Steigung aufweist, und wobei der betreffende Leiter im betreffenden zweiten Teilstück linear verläuft (gerade ist) oder eine Spirale bildet, die um die Längsachse herum verläuft und eine zweite Steigung aufweist, wobei die betreffende erste Steigung kleiner ist als die betreffende zweite Steigung, so dass Stehstrom- und Stehspannungswellen in der Leitung, die auf ein externes elektromagnetisches Wechselfeld zurückgehen, durch Reflexion und negative Interferenz der Wellen abgeschwächt werden (z.B. auf einer Übertragungsleitung, die von Leitern der Leitung gebildet wird).Furthermore, according to an embodiment of the present invention, the respective conductor comprises a plurality of alternating first and second sections, wherein the respective conductor forms a spiral in the relevant first section, which runs around the longitudinal axis and has a first slope, and wherein the relevant conductor in the second concerned Section is linear (straight) or forms a spiral which extends around the longitudinal axis and having a second slope, wherein the respective first slope is smaller than the respective second slope, so that Stehstrom- and withstand voltage waves in the line, the on go back to external alternating electromagnetic field, attenuated by reflection and negative interference of the waves (eg on a transmission line formed by conductors of the line).
Genauer ist mit alternierenden ersten und zweiten Teilstücken gemeint, dass jeweils zwei einander benachbarte erste Teilstücke des betreffenden Leiters durch ein zweites Teilstück des betreffenden Leiters getrennt sind oder dass jeweils zwei einander benachbarte zweite Teilstücke des betreffenden Leiters durch ein erstes Teilstück des betreffenden Leiters getrennt sind.More precisely, with alternating first and second sections, it is meant that each two adjacent first sections of the respective conductor are separated by a second section of the respective conductor or that each two adjacent second sections of the respective conductor are separated by a first portion of the respective conductor.
Ferner sind gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung jeweils zwei einander benachbarte erste Abschnitte des betreffenden Leiters (wobei die ersten Abschnitte wegen der kleineren Steigung induktiver sind als die zweiten Abschnitte) in der Richtung der Längsachse der implantierbaren Leitung über einen Abstand voneinander getrennt, der kleiner oder gleich λ/4, konkret kleiner oder gleich λ/5 ist. Lambda ist die Wellenlänge der MRI-HF-Betriebsfrequenzen in Gewebe. Für eine MRI-Maschine mit 1,5 Tesla beträgt sie 64 MHz, und für eine MRI-Maschine mit 3 Tesla beträgt sie etwa 128 MHz.
Ferner umfasst die implantierbare Leitung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Innenschicht, die von Windungen des betreffenden Leiters gebildet wird, und eine Außenschicht, die von Windungen des betreffenden Leiters gebildet wird, wobei die äußere Schicht die innere Schicht umgibt und wobei
- - die äußere Schicht die ersten Teilstücke der Leiter umfasst, d.h. die Spiralen, welche die ersten Steigungen umfassen, und die innere Schicht die zweiten Teilstücke der Leiter umfasst (d.h. die koradialen Spiralen, welche die zweiten Steigungen umfassen), wobei die zweiten Teilstücke koradial gewickelt sind (z.B. koradiale Spiralen bilden, welche die betreffende zweite Steigung umfassen); oder wobei
- - die innere Schicht die ersten Teilstücke der Leiter umfasst, d.h. die Spiralen, welche die ersten Steigungen umfassen, und die äußere Schicht die zweiten Teilstücke der Leiter umfasst, wobei die zweiten Teilstücke koradial gewickelt sind (z.B. koradiale Spiralen bilden, welche die betreffende zweite Steigung umfassen).
- the outer layer comprises the first parts of the conductors, ie the spirals which comprise the first slopes, and the inner layer comprises the second parts of the conductors (ie the corrugation spirals which comprise the second slopes), the second parts being corradially wound are (eg form coronal spirals comprising the respective second slope); or where
- the inner layer comprises the first parts of the conductors, ie the spirals which comprise the first slopes, and the outer layer the second parts of the conductors, the second parts being corradially wound (eg forming corotating spirals representing the second slope) include).
Im Allgemeinen sind gemäß einer Ausführungsform die ersten Steigungen der ersten Teilstücke des betreffenden Leiters vorzugsweise gleich. Ebenso sind die zweiten Steigungen des zweiten Teilstücks des betreffenden Leiters vorzugsweise gleich.In general, in one embodiment, the first slopes of the first portions of the particular conductor are preferably the same. Likewise, the second slopes of the second portion of the respective conductor are preferably the same.
Genauer bedeutet die Bezeichnung „koradial gewickelt“, dass die Windungen der Leiter nebeneinander verlaufen und den gleichen Radius in Bezug auf die Längsachse der implantierbaren Leitung aufweisen. Anders ausgedrückt bilden koradiale Windungen verschränkte Spiralen mit dem gleichen Radius und der gleichen Steigung.More specifically, the term "cored wound" means that the turns of the conductors are adjacent and have the same radius with respect to the longitudinal axis of the implantable lead. In other words, corradial turns form entangled spirals of the same radius and pitch.
Ferner umgibt gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das betreffende erste Teilstück des betreffenden Leiters ein zweites Teilstück jedes anderen Leiters oder verläuft unterhalb eines zweiten Teilstücks jedes anderen Leiters. Konkret ist hierbei das betreffende zweite Teilstück des betreffenden Leiters gerade (wenn die Leitung gerade ist) oder bildet die betreffende Spirale, welche die betreffende zweite Steigung aufweist.Further, according to an alternative embodiment of the present invention, the respective first portion of the respective conductor surrounds a second portion of each other conductor or extends below a second portion of each other conductor. Specifically, in this case, the relevant second section of the relevant conductor is straight (when the line is straight) or forms the relevant spiral, which has the relevant second slope.
Anders ausgedrückt sind in dieser Ausführungsform konkret alle Leiter entlang der implantierbaren Leitung locker gewickelt (z.B. mit einer größeren zweiten Steigung), wobei einer von den Leitern periodisch mit einer ersten Steigung eng um oder unter die anderen Leiter gewickelt ist (die lockerer gewickelt oder sogar gerade sind).In other words, in this embodiment, concretely, all conductors along the implantable lead are loosely wound (eg, with a larger second pitch), with one of the conductors being wound periodically with a first pitch closely around or under the other conductors (which are loosely wound or even straight are).
Ferner ist gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die betreffende erste Steigung kleiner oder gleich 0,3 mm. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die betreffende zweite Steigung größer oder gleich 0,8 mm.Further, according to an embodiment of the present invention, the respective first pitch is less than or equal to 0.3 mm. According to a further embodiment, the respective second pitch is greater than or equal to 0.8 mm.
Ferner umfasst gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Spirale des betreffenden ersten Teilstücks
Ferner umfasst gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung jeder Leiter der implantierbaren Leitung
- - mindestens drei erste Teilstücke, wobei die implantierbare Leitung konkret eine Länge entlang der Längsachse aufweist, die größer oder gleich 55 cm ist, oder
- - mindestens vier erste Teilstücke, wobei die implantierbare Leitung konkret eine Länge entlang der Längsachse aufweist, die größer oder gleich 75 cm ist, oder
- - mindestens fünf erste Teilstücke, wobei die implantierbare Leitung konkret eine Länge entlang der Längsachse aufweist, die größer oder gleich 90 cm ist.
- - At least three first sections, wherein the implantable line concretely has a length along the longitudinal axis which is greater than or equal to 55 cm, or
- - At least four first sections, wherein the implantable line concretely has a length along the longitudinal axis which is greater than or equal to 75 cm, or
- - At least five first sections, wherein the implantable line concretely has a length along the longitudinal axis which is greater than or equal to 90 cm.
Ferner sind gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die ersten Teilstücke der Leiter entlang der Längsachse der implantierbaren Leitung versetzt in Bezug aufeinander angeordnet, so dass an jedem Punkt entlang der Leitung höchstens ein erstes Teilstück eines Leiters vorhanden ist. Anders ausgedrückt überschneiden sich die ersten Teilstücke der Leiter nicht.Further, according to an embodiment of the present invention, the first portions of the conductors are offset along the longitudinal axis of the implantable line with respect to each other, so at most a first section of a conductor is present at every point along the line. In other words, the first sections of the ladder do not overlap.
Gemäß einem noch anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine implantierbare medizinische Vorrichtung offenbart, wobei die implantierbare medizinische Vorrichtung mindestens eine implantierbare Leitung (konkret zwei oder mehr implantierbare Leitungen) gemäß der vorliegenden Erfindung und einen implantierbaren Impulsgeber, der mit der mindestens einen implantierbaren Leitung verbunden ist, umfasst.According to yet another aspect of the present invention, there is disclosed an implantable medical device, wherein the implantable medical device comprises at least one implantable lead (specifically, two or more implantable leads) according to the present invention and an implantable pulse generator connected to the at least one implantable lead , includes.
Konkret ist der implantierbare Impulsgeber über die Kontakte der mindestens einen implantierbaren Leitung mit der mindestens einen implantierbaren Leitung verbunden. Specifically, the implantable pulse generator is connected to the at least one implantable lead via the contacts of the at least one implantable lead.
Konkret sind der implantierbare Impulsgeber und die mindestens eine implantierbare Leitung dafür ausgelegt, eine Rückenmarksstimulation (SCS) über die Elektroden der mindestens einen implantierbaren Leitung bereitzustellen, konkret über die Elektroden der mindestens zwei implantierbaren Leitungen gemäß der vorliegenden Erfindung.Specifically, the implantable pulse generator and the at least one implantable lead are configured to provide spinal cord stimulation (SCS) across the electrodes of the at least one implantable lead, more specifically via the electrodes of the at least two implantable leads of the present invention.
Im Folgenden werden detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben, von denen
-
1 eine erste Ausführungsform einer implantierbaren Leitung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; -
2 eine zweite Ausführungsform einer implantierbaren Leitung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und -
3 eine dritte Ausführungsform einer implantierbaren Leitung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
-
1 a first embodiment of an implantable lead according to the present invention; -
2 a second embodiment of an implantable lead according to the present invention; and -
3 a third embodiment of an implantable lead according to the present invention shows.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine implantierbare Leitung
Ferner umfasst gemäß
Konkret verläuft der betreffende Leiter
Ferner kann der betreffende Leiter
Vorzugsweise kann in allen Ausführungsformen, die in
Konkret umfasst gemäß der ersten Ausführungsform, die in
Jeder Leiter
Gemäß der zweiten Ausführungsform, die in
Gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in
Konkret kann in einer Ausführungsform mit einer 55 cm langen Leitung jeder Leiter
Vorzugsweise sind die periodischen Induktoren
Konkret können die Leiter
Unter Verwendung der oben erörterten Ausführungsformen stellt die vorliegende Erfindung eine konsistente Leistung bereit durch Verringern der Amplitude von induzierten Stehwellen unter allen Bedingungen einer MRI-Exposition. Gleichzeitig umfasst die vorliegende Erfindung - im Vergleich zu anderen Lösungen - ein viel einfacheres Leitungsdesign.Using the embodiments discussed above, the present invention provides consistent performance by reducing the amplitude of induced standing waves under all conditions of MRI exposure. At the same time, the present invention comprises a much simpler line design compared to other solutions.
Manche Lösungen des Standes der Technik basieren auf einer HF-Drossel, die einem Induktor entspricht, der eine relativ große Zahl an Windungen aufweist, meist aus Ferritkernen, der eine sehr hohe Impedanz für HF-Ströme über einem breiten Bereich von Frequenzen bietet und gleichzeitig einen Weg mit einer schwachen Impedanz für therapeutische Impulse bietet. Die Implementierung einer solchen einzelnen HF-Drossel im Weg eines Leitungsdrahts würde entweder die distale Elektrode oder den proximalen Kontakt vor hohen induzierten Spannungen und Strömen schützen (abhängig von der Platzierung der HF-Drossel), aber nicht beide. Ebenso trägt eine einzelne Hochimpedanz-HF-Drossel nicht dazu bei, die Bildung von Stehwellen am Leitungsdraht zu unterdrücken. Die Implementierung mehrerer HF-Drosseln entlang der Länge der Leitung wäre auch sehr schwierig, da es angesichts der Beschränkung durch kleine Leitungsdurchmesser sehr schwer ist, hohe Induktivitäten zu implementieren. Solche HF-Drosseln müssten notwendigerweise als diskrete Komponenten implementiert werden, die durch Löt- oder Schweißfugen am Leitungsdraht angebracht werden, wo aufgrund einer konstanten Biegung ein mechanisches Versagen auftreten kann. Im Gegensatz dazu weist die vorliegende Erfindung wesentliche Designunterschiede auf, die dazu beitragen, manche der oben genannten Probleme mit HF-Drosseln zu lösen. Konkret werden die verteilten integrierten Induktoren, die von den ersten Teilstücken
Ferner stellt die relativ geringe induktive Impedanz der einzelnen diskreten Induktoren
Ferner werden die diskreten Induktoren
Die Mantelwellensperre bietet andererseits auch eine sehr hohe Impedanz für HF-Strom, wenn auch über einem schmalen Bereich von Frequenzen; es ist schwierig, diese hohe Impedanz über dem HF-Frequenzbereich von sowohl 1,5T- als auch 3T-MRI-Scannern bereitzustellen. Der Grund dafür ist, dass Mantelwellensperren als Stromkreise mit Eigenresonanz gestaltet werden (mit entweder verteilten oder konzentrierten Kondensatoren). Ein Hauptnachteil von Mantelwellensperren (zusätzlich zu den Nachteilen von HF-Drosseln, die hier auch zutreffen) ist, dass resonante Stromkreise typischerweise Ströme mit großen Amplituden transportieren. Dies kann zu einer widerstandsbedingten Erwärmung des Gewebes in der Nähe der Mantelwellensperre führen oder in extremen Fällen zu einer Schädigung von Gewebe und Leitungen führen. Die vorliegende Erfindung vermeidet mit ihren integrierten Induktoren / ersten Teilstücken
Der Fachmann wird erkennen, dass vor dem Hintergrund der obigen Lehren zahlreiche Modifikationen und Variationen der beschriebenen Beispiele und Ausführungsformen möglich sind. Die offenbarten Beispiele und Ausführungsformen werden nur zum Zwecke der Erläuterung vorgelegt. Daher sollen alle diese Modifikationen und alternativen Ausführungsformen, die im wahren Gedanken der Erfindung liegen, abgedeckt sein.Those skilled in the art will recognize that numerous modifications and variations of the described examples and embodiments are possible in light of the above teachings. The disclosed examples and embodiments are presented for the purpose of illustration only. Therefore, it is intended to cover all such modifications and alternative embodiments which are within the true spirit of the invention.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 8634936 B2 [0008]US 8634936 B2 [0008]
- US 8649842 B2 [0009]US 8649842 B2 [0009]
- US 8744600 B2 [0010]US 8744600 B2 [0010]
- US 9248283 B2 [0011]US 9248283 B2 [0011]
- US 9492651 B2 [0012]US 9492651 B2 [0012]
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8634936B2 (en) | 2010-03-31 | 2014-01-21 | Medtronic, Inc. | Medical leads and related systems that include a lumen body that is joined to a lead body and that has multiple filar lumens |
US8649842B2 (en) | 2005-05-04 | 2014-02-11 | Boston Scientific Neuromodulation Corporation | Electrical lead for an electronic device such as an implantable device |
US8744600B2 (en) | 2009-06-26 | 2014-06-03 | Cardiac Pacemakers, Inc. | Medical device lead including a unifilar coil with improved torque transmission capacity and reduced MRI heating |
US9248283B2 (en) | 2001-04-13 | 2016-02-02 | Greatbatch Ltd. | Band stop filter comprising an inductive component disposed in a lead wire in series with an electrode |
US9492651B2 (en) | 2007-03-19 | 2016-11-15 | MRI Interventions, Inc. | MRI and RF compatible leads and related methods of operating and fabricating leads |
-
2019
- 2019-03-15 DE DE102019106675.1A patent/DE102019106675A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9248283B2 (en) | 2001-04-13 | 2016-02-02 | Greatbatch Ltd. | Band stop filter comprising an inductive component disposed in a lead wire in series with an electrode |
US8649842B2 (en) | 2005-05-04 | 2014-02-11 | Boston Scientific Neuromodulation Corporation | Electrical lead for an electronic device such as an implantable device |
US9492651B2 (en) | 2007-03-19 | 2016-11-15 | MRI Interventions, Inc. | MRI and RF compatible leads and related methods of operating and fabricating leads |
US8744600B2 (en) | 2009-06-26 | 2014-06-03 | Cardiac Pacemakers, Inc. | Medical device lead including a unifilar coil with improved torque transmission capacity and reduced MRI heating |
US8634936B2 (en) | 2010-03-31 | 2014-01-21 | Medtronic, Inc. | Medical leads and related systems that include a lumen body that is joined to a lead body and that has multiple filar lumens |
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Legal Events
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |