JP5357146B2 - 高周波磁場又は電場において使用する伝送ケーブル - Google Patents

Description

本発明は、高周波（ＲＦ）電場及び／又は磁場中、特に磁気共鳴（ＭＲ）システムに使用する伝送ケーブルに関する。

国際特許出願公開ＷＯ２００４／１１０５４２Ａ２は、例えばガイドワイヤ、カテーテル等のような複数の導電性の細長い共に接続された部材を含み得る医療装置を製造するいくつかの代替設計、材料及び方法について述べる。いくつかの実施形態では、導電性の細長い部材の各隣接した対は、ある細長い部材から次の部材への電流を妨げるのに適した態様で接続され、したがって、装置に対して、ＭＲ画像化装置とともに使用するための互換性を与える。例えば細長い部材は、比較的高い電気抵抗を有する接続部、又は導電体である細長い部材に対して比較的非導電性である接続部を使用して、互いに接続され得る。

いくつかのＭＲ検査の場合、ＲＦ場に誘発される熱が生じないことがあり得る。しかしながら、上記の従来技術において述べられる実施例は、医療装置の電気的伝送容量を妥協することにより、いかなるタイプのＭＲ検査に使用される場合でも、ＲＦ場によって誘発される熱を減らすのに役立つ。したがって、細長い医療装置、例えばカテーテル、ガイドワイヤ等に使用する伝送ケーブルであって、必要なときのみＭＲ-safeモードに切り替えられ、そうでなければ、この最適電気伝導特性を保持する伝送ケーブルに対するニーズがある。

したがって、ＲＦ電場及び／又は磁場中で使用する伝送ケーブルが、ここで開示される。伝送ケーブルは、非導電性ギャップによって分離される少なくとも２つの導電性配線セグメントを含む伝送線と、非導電性ギャップをブリッジすることができる少なくとも一つの導電性ブリッジセグメントを含むブリッジユニットと、ブリッジセグメントを使用して、非導電性ギャップを閉成して２つの配線セグメントを電気的に接続するか、又は非導電性ギャップを開成することによって２つの配線セグメントを電気的に切断するように、ブリッジユニット及び／又は伝送線を移動させる切り替えユニットとを有する。

ここで開示される伝送ケーブルは、細長い医療装置、例えばカテーテル、ガイドワイヤ等に使用され得る。ＭＲ-safeな医療装置が必要とされる状況下では、切り替えユニットは、伝送線若しくはブリッジユニット、又は両方を、非導電性ギャップが電気的に開成されるような相対的位置に移動させることによって、伝送ケーブルの一部を形成する様々な配線セグメントを切断するように動作され得る。伝送ケーブルが伝送しないことを示すこのような状態は、この文書において「不活性」、「受動的」又は「開成」状態と称される。ＭＲ-safeな医療装置が必要とされないか、又は伝送ケーブルを通じて電気信号を伝送することが必要とされる状況において、ブリッジユニット及び／又は伝送線は、ブリッジセグメントが電気的に非導電性ギャップを閉じるような位置に移動され得、これによって、最適電気伝導特性を有する伝送ケーブルを復元する。伝送ケーブルが電気信号を伝送可能なこのような状態は、この文書において「活性」、「能動的」又は「閉成」状態とも称される。更に、伝送ケーブルの２つの異なる状態、すなわち能動的及び受動的な状態は、互いと電気的に相補的であると考えられる。

更に、高周波の電場及び／又は磁場中において、ここで開示される伝送ケーブルを使用する方法も開示され、上記方法は、ブリッジセグメントを使用して、非導電性ギャップを閉成することによって２つの配線セグメントを電気的に接続するか、又は非導電性ギャップを開成することによって２つの配線セグメントを電気的に切断するように、ブリッジユニット及び／又は伝送線を移動させるため、切り替え回路を動作させるステップを含む。

更に、高周波の電場及び／又は磁場中において、ここで開示される伝送ケーブルを使用する方法を実行するコンピュータプログラムも開示され、このコンピュータプログラムは、ブリッジセグメントを使用して非導電性ギャップを閉成することによって２つの配線セグメントを電気的に接続するか、又は非導電性ギャップを開成することによって２つの配線セグメントを電気的に切断するようにブリッジユニット及び／又は伝送線を移動させるため、切り替え回路を動作させる指示を含む。

これら及び他の態様は、添付の図面に関して、以下の実施例に基づいて、例として以下に詳細に記載されるであろう。

様々な図に使用されるとき、対応する参照符号は、図の対応する要素を表す。

図１は、ここに開示される伝送ケーブルの実施例を組み込むカテーテルの一部を示す。 図２は、細長いインターベンション装置に組み込まれる伝送ケーブルの様々な代替の実施例を示す。 図３は、複数の伝送線を組み込む伝送ケーブルの一実施例を示す。 図４は、ＭＲシステムの伝送ケーブルの応用を示す。

図１は、ここで開示される伝送ケーブルを組み込むカテーテル１０２を示す。伝送ケーブルは、第１配線セグメント１０４ａ、第２配線セグメント１０４ｂ等に分割される伝送線を含み、隣接する配線セグメントの各対は、それぞれ非導電性ギャップ１０６ａ、１０６ｂ等によって分離される。伝送ケーブルは、非導電性ギャップ１０６ａ、１０６ｂ等をブリッジすることができるブリッジセグメント１０８ａ、１０８ｂ等が点在する非導電性セグメント１１０ａ、１１０ｂ等を、それぞれが組み込むブリッジユニットも含む。伝送ケーブルは、伝送線若しくはブリッジユニット、又は両方を移動可能な切り替えユニット（ＳＷ）１１２を更に含む。図ＡＡ'及びＢＢ'は、それぞれ、伝送ケーブルが伝送モードであると場合、すなわち非導電性ギャップ１０６ａ、１０６ｂ等が、それぞれブリッジセグメント１０８ａ、１０８ｂ等によって閉成される場合に、線ＡＡ'及びＢＢ'によって示される位置におけるカテーテルの軸方向の断面図を示す。上段のＯＰＮは、開成、不活性、又は受動的な構成、すなわち伝送ケーブルをＲＦ-safeと示す構成における伝送線及びブリッジユニットを示し、その一方で、下段のＣＬＳＤは、閉成、又は活性な構成、すなわち伝送ケーブルがこの長さに沿って導通可能であることを示す構成における伝送線及びブリッジユニットを示す。

長い伝送線又は導線のＭＲ安全性は、このような導線を複数の短い接続されていない部分（又はセグメント）に分割することによって達成され得る。この目的で、非導電性材料の短い部分は、非導電性ギャップ１０６ａ、１０６ｂ等を提供するために伝送線に導入される。この目的で使用され得る材料は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、プロエステルを含むが、上記の意味において、他の非導電性又は絶縁材料も使用され得る。伝送線がＭＲ環境において使用されるので、非導電性材料も、所望の程度にＭＲ互換でなければならないことに留意しなければならない。

後述するように、ブリッジユニットは、伝送線に相補型な導電構造を形成する。伝送線は、短い非導電性セグメント１０６ａ、１０６ｂ等によって分離される、比較的長い伝導性セグメント１０４ａ、１０４ｂ等から構成される。一方、ブリッジユニットは、短い導電性セグメント又はブリッジセグメント１０８ａ、１０８ｂ等が点在した、比較的長い非導電性セグメント１１０ａ、１１０ｂ等から構成される。ブリッジセグメント１０８ａ、１０８ｂ等は、金被覆ニチノールから形成され得、他の導電材料は、同様にこれらの構成において使用され得る。伝送ケーブルを電気的に活性にするため、伝送線及びブリッジユニットは、伝送線１０６ａ、１０６ｂ等の非導電性ギャップがブリッジユニットのブリッジ（伝導性）セグメント１０８ａ、１０８ｂ等に隣接して位置するとともに、逆もまた同様になるように配置される。この配列が妨げられるときに、伝送ケーブルは、不活発又は開成状態になる。したがって、これが使用中でないか、又は安全上のリスクがある場合、伝送ケーブルは、「開成」にされ得る。「接触しない」ことは、ＲＦの安全性に関して失敗を意味しない点に留意されたい。これは、移植可能な医療装置、例えば心臓ペースメーカと連動して使用される場合におけるこの技術の利点である。

例えば多くの移植可能装置及びインターベンション装置は、ベースユニットを遠隔に位置される信号送信／受信ユニット（図示略）に接続する、接続された導線又は配線を有するベースユニット（図示略）からなる。このようなインターベンション装置の１つの例は、マッピング（すなわち局所心電図（ＥＣＧ信号）の測定）、ペーシング（すなわち心筋層の局所電気刺激）又は除去（すなわち異常な電気経路の組織凝固及び隔離）のための電気生理学的（ＥＰ）インターベンションをするＭＲ互換のカテーテルである。このようなカテーテルにおいて、カテーテルの先端に位置される「先端電極」は、長い同軸の導線を介してボディの外側のベースユニットに接続される。他の例は、画像化及び／又は追跡のためのＭＲ互換のカテーテルである。この場合、上述したＥＰカテーテルとは対照的に、極めて低出力の信号が、ＭＲ周波数で伝送されなければならない。これらの両方の場合において、ここで提案される伝送ケーブルは、伝送線とブリッジユニットとの間の接触の損失により失敗が生じる場合、伝送ケーブルが、ＭＲ-safeであるだけでなく非伝送状態になることを確かにし、これは、患者を危険に晒すことなく容易に置き換えられることを可能にする。ＭＲ安全性は、伝送線の導電性セグメント１０４ａ、１０４ｂ等及びブリッジセグメント１０８ａ、１０８ｂ等の各々が、受信されるＲＦ信号の波長の四分の一よりも短い長さに制約されることが保証される場合、更に向上される。しかしながら、これが開示された伝送ケーブルにとって必要な制限でないことに留意され得る。提案された伝送ケーブルの構成は、この大きな周波数帯域幅、低い損失、及び高い切り替え速度のため、幅広い用途に適用可能である。

切り替えユニット１１２は、伝送線又はブリッジユニットを他のものと関連して移動可能である。伝送線及びブリッジユニットを同時に移動させることも可能であり得る。切り替えユニット１１２は、電気、油圧、空気又は他の作動手段を使用して、手動又は自動で動作され得る。切り替えユニット１１２によって誘起される運動は、平行移動、回転移動、又はこの２つの組合せであり得る。簡潔な形態において、切り替えユニット１１２は、伝送線若しくはブリッジユニット又は両方に取り付けられる特別なハンドルであり得、これらのうちの一方又は両方が、ハンドルを押す及び／又は引くことによって物理的に移動されることを可能にする。ブリッジユニットに対する伝送線の慣性及び摩擦を（適切な材料選択によって）低く保つことにより、高い切り替えレートが可能となる。

図１の伝送ケーブルに対して円筒対称性が示されるが、他の断面形状も考慮されることは、留意され得る。円筒対称性は、通常、伝送線の導電性セグメントとブリッジユニットとの間の良好な電気的接触を保証する。

図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ及び２Ｄは、カテーテルのような装置１０２において実施される、開示された伝送ケーブルの代替の実施例を示す。

図２Ａは、図１の設計とは逆に構成した伝送ケーブルの設計を示す。設計は、第１配線セグメント２０４ａ、第２配線セグメント２０４ｂ等に分割される伝送線を含み、隣接する配線セグメントの各対は、それぞれ非導電性ギャップ２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ等に分離される。伝送ケーブルは、それぞれ非導電性ギャップ２０６ａ、２０６ｂ等をブリッジできるブリッジセグメント２０８ａ、２０８ｂ等を点在させる非導電性セグメント２１０ａ、２１０ｂ等を組み込むブリッジユニットも含む。図１とは異なり、図２Ａの設計において、伝送線は、比較的長い非導電性ギャップ２０６ａ、２０６ｂ等によって分離される、比較的短い導電性セグメント２０４ａ、２０４ｂ等で構成される。一方で、ブリッジユニットは、比較的長いブリッジセグメント２０８ａ、２０８ｂ等を点在させた比較的短い非導電性セグメント２１０ａ、２１０ｂ等で構成される。

導電性セグメント２０４ａ、２０４ｂ等が異なる長さであり得ることは、留意され得る。同様に、非導電性ギャップ２０６ａ、２０６ｂ等、非導電性セグメント２１０ａ、２１０ｂ等、及びブリッジセグメント２０８ａ、２０８ｂ等は、不均等な長さでもあり得る。伝送線は、配線セグメント２０４ａ、２０４ｂ等を形成するため、適切な位置において、導電性材料でコーティングされる非導電性材料からなる中心導線から形成され得る。

図２Ｂは、通常、ロータシャフトに対して回転可能なスライド接触を提供するため、電気モータにおいて見られるブラシに類似したバネ型接触（又はブラシ接触）を利用する伝送ケーブルの設計を図示する。伝送ケーブルは、非導電性ギャップ２２６によって分離される第１配線セグメント２２４ａ及び第２配線セグメント２２４ｂに分割される伝送線を含む。同様に、付加的な非導電性ギャップによって分離される、より多くの線分を有することが考えられる。伝送ケーブルは、バネ型接触部２２３を組み込むブリッジユニット２２８を含み、これは、本実施例におけるブリッジセグメントを形成する。バネ型接触部２２３は、バネ型接触部２２３を非導電性ギャップ２２６と位置合わせさせるため、伝送線に対してシフトされ得る非導電性ロッド要素２２１に取り付けられる。適切に配列される場合、バネ型接触部２２３は、電気的信号を伝送可能な伝送ケーブルを提供するため、非導電性ギャップ２２６をブリッジする。このような構成の利点は、中心非導電性ロッド要素２２１が、配線セグメント２２４ａ、２２４ｂの間の電気的接続に影響を及ぼすことなく、したがって、伝送ケーブルの伝送性能に影響を及ぼすことなく、任意に回転され得ることであり得る。

図２Ｃは、カテーテルのような装置１０２に組み込まれる非導電性バネ２４５を含む伝送ケーブルの一実施例を示す。伝送ケーブルは、複数セグメント、例えば第１配線セグメント２４４ａ、第２配線セグメント２４４ｂ等を含む伝送線からなる。隣接する配線セグメント２４４ａ、２４４ｂは、非導電性ギャップ２４６によって分離される。非導電性ギャップは、空隙であり得る。代替として、材料が漏れるのを防ぐために十分な密封を備えることが必要とされ得るが、非導電性ギャップ、例えば、油、ゲル、不活性ガス等に対して、他の非導電性材料を使用することが考えられる。非導電性ギャップ２４６をブリッジすることができるブリッジユニット２４８は、第１ブリッジセグメント２４８ａと、第２ブリッジセグメント２４８ｂとを含む。両方のブリッジセグメントは、元々導電性であり、これらのそれぞれの側において、配線セグメントに電気的及び機械的に順々に接続される。例えばブリッジセグメント２４８ａは、配線セグメント２４４ａに電気的及び機械的に接続され、ブリッジセグメント２４８ｂが、配線セグメント２４４ｂに電気的及び機械的に接続される等である。ブリッジユニット２４８は、配線セグメント２４４ａ、２４４ｂ等に力を加えることによって作動されることを必要とし、その結果、非導電性バネ２４５が圧縮され、これによって、２つのブリッジセグメント２４８ａ、２４８ｂを互いに電気的接触させる。ブリッジユニット２４８が、力を加えることによって作動されない場合、又は加えられる力が取り除かれる場合、ブリッジセグメント２４８ａ、２４８ｂは、非導電性バネ２４５により分離されたままであり、伝送ケーブルは、非導電性且つＭＲ-safeな状態のままである。

本実施例において、切り替えユニット（図１の１１２）は、カテーテルのような装置に対して、内部（若しくはＩＮと表示された矢印により表される方向）に、又は外部（若しくはＯＵＴと表示された矢印により表わされる方向）に伝送線を移動するように構成され得る。伝送線が内部に移動される場合、第１配線セグメント２４４ａは、第２配線セグメント２４４ｂの近くに移動する。第１配線セグメント２４４ａに非常に固く接続される第１ブリッジセグメント２４８ａは、バネ２４５を圧縮し、非導電性ギャップ２４６を閉成することによって、第２配線セグメント２４４ｂに非常に固く接続される第２ブリッジセグメント２４８ｂの近くに移動する。２つのブリッジセグメント２４８ａ、２４８ｂが互いに接触する場合、伝送ケーブルは、電流を伝送可能となる。切り替えユニットが第１配線セグメント２４４ａを外に移動する場合、又は内部に加えられる力が取り除かれる場合、ブリッジユニット２４８は、２つのブリッジセグメント２４８ａ、２４８ｂを押し出すように作動する非導電性バネ２４５の動作により、電気的に切断され、伝送ケーブルを非伝送状態とする。したがって、この実施例は、カテーテルが通常ＭＲ-safeモードであり、切り替えユニットが作動されるときのみ電気的に活性になるという利点を有する。

非導電性バネ２４５は、代替の非導電性構造、例えばゴム管又はＯリングによって置き換えられ得、これは、電気的な分離をもたらす機械的な力を提供する。伝送線の導電状態において、いくつかの「引っ張り」張力を有するこのようなタイプの非導電性機械式カプラを使用すると、結果として、対応する逆の活性／非活性方式となる。言い換えると、このあり得る実施態様において、伝送ケーブルは、デフォルトで閉じ、要求に応じて開かれ得る。

図２Ｄは、カテーテルのような装置１０２に組み込まれる、非導電性機械式カプラ２６５を利用した伝送ケーブルの一実施例を示す。伝送ケーブルは、複数のセグメント、例えば第１配線セグメント２６４ａ、第２配線セグメント２６４ｂ等を含む伝送線からなる。隣接する配線セグメント２６４ａ、２６４ｂは、非導電性ギャップ２６６によって分離される。非導電性ギャップは、空隙であり得る。代替として、材料が漏れるのを防ぐために十分な密封を備えることが必要とされ得るが、非導電性ギャップ、例えば、油、ゲル、不活性ガス等に対して、他の非導電性材料を使用することが考えられる。非導電性ギャップ２６６をブリッジ可能なブリッジユニット２６８は、第１ブリッジセグメント２６８ａ及び第２ブリッジセグメント２６８ｂからなる非導電性機械式カプラ２６５を含む。両方のブリッジセグメントは、元々導電性であり、これらのそれぞれの側における配線セグメントに対して電気的及び機械的に順々に接続される。例えばブリッジセグメント２６８ａは、配線セグメント２６４ａに電気的及び機械的に接続され、ブリッジセグメント２６８ｂが、配線セグメント２６４ｂに電気的及び機械的に接続される等である。ブリッジユニット２６８は、配線セグメント２６４ａ、２６４ｂ等に力を加えることによって作動又は閉成されることを必要とし、その結果、非導電性機械式カプラ２６５は、作動され、２つのブリッジセグメント２６８ａ、２６８ｂを互いに電気的接触させる。ブリッジユニット２６８が閉成されない場合、すなわち非導電性ギャップ２６６がブリッジされない場合埋められない場合、ブリッジセグメント２６８ａ、２６８ｂは、分離されて維持され、伝送ケーブルは、非導電性且つＭＲ-safe状態のままである。

本実施例において、切り替えユニット（図１の１１２）は、カテーテルのような装置に対して、内部（若しくはＩＮと表示された矢印により表される方向）に、又は外部（若しくはＯＵＴと表示された矢印により表わされる方向）に伝送線を移動するように構成され得る。伝送線が内部に移動される場合、第１配線セグメント２６４ａは、第２配線セグメント２６４ｂの近くに移動する。第１配線セグメント２６４ａに非常に固く接続される第１ブリッジセグメント２６８ａは、第２配線セグメント２６４ｂに非常に固く接続される第２ブリッジセグメント２６８ｂの近くに移動し、これによって、機械式カプラ２６５内の非導電性ギャップ２６６を接触で閉成する。２つのブリッジセグメント２６８ａ、２６８ｂが互いに接触する場合、伝送ケーブルは、動作可能にされ、電流を伝送可能となる。切り替えユニットが第１配線セグメント２６４ａを外に移動する場合、非導電性機械式カプラ２６５内の電気接続性は、ブリッジユニット２６８内で２つのブリッジセグメント２６８ａ、２６８ｂの分離により切断される。これは、伝送ケーブルを非送信状態にする。したがって、この実施例は、状態が、切り替えユニットの動作によって（補完的な状態に）アクティブに変更されるまで、カテーテルが導電状態又は非導電状態にあり続けるという利点を有する。

伝送ケーブルがここで開示される様々な実施例の組合せであり得ることは、留意されるべきである。ＩＮ及びＯＵＴの方向の矢印は、図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ及び２Ｄの全てに適用することにも注意されたい。

図３Ａ及び３Ｂは、複数の伝送チャネルを組み込む伝送ケーブルの実施例を示す。図３Ｃは、活性状態及び不活性状態の間で切り替える並進運動の代わりに回転運動を利用する伝送ケーブルの一実施例を示す。

図３Ａにおいて、２本の別々の伝送チャネルを有する伝送ケーブルの一実施例を組み込むカテーテル３０２が示される。伝送チャネルは、カテーテル３０２の内腔３０３の周りに配置される。第１伝送チャネル３０４２は、非導電性ギャップ３０６２によって第１配線セグメント３０４２ａ及び第２配線セグメント３０４２ｂに分離される伝送線、並びに第１ブリッジセグメント３０８２からなる。同様に、第２伝送チャネル３０４１は、非導電性ギャップ（図示略）により分離される、各第１配線セグメント３０４１ａ及び第２配線セグメント（図示略）に分けられた第２伝送線、並びに第２ブリッジセグメント３０８１からなる。チャネルセパレータ３０７は、２本の伝送チャネル３０４１と３０４２との間に電気的絶縁を提供する。

図３Ｂは、図３Ａの２チャネル伝送ケーブルの概念を付加的なチャネルに拡張する。内腔３２３周辺に配置される複数の伝送チャネルからなる伝送ケーブルの一実施例を組み込むカテーテル３２２が、図に示される。伝送チャネル３２４１、３２４２、３２４３、３２４４及び３２４５は、隣接した配線セグメント間を非導電性ギャップによって、各々が第１配線セグメント及び第２配線セグメント等に分離される各伝送線からなる。一例として、伝送線３２４２は、非導電性ギャップ３２６２により分離される第１配線セグメント３２４２ａ及び第２配線セグメント３２４２ｂからなる。ブリッジセグメント３２８１、３２８２、３２８３、３２８４及び３２８５は、それぞれの伝送チャネルの非導電性ギャップをブリッジすることができ、この中でブリッジセグメント３２６２が、一例として詳細に示される。しかしながら、他の伝送チャネルも同様に構成され、伝送チャネル３２４２と類似した態様で動作され得ることは、理解されるべきである。図に示されるように、チャネルセパレータ３２７１、３２７２、３２７３、３２７４及び３２７５は、隣接する伝送チャネルの間に電気的絶縁を提供する。

複数のチャネルは、同時に、又は互いに独立して活性化及び不活性化され得る。複数チャネルの伝送ケーブルは、伝送チャネルの冗長性が必要とされる場合に有利である。このような状況下では、１本の伝送チャネルが失敗する場合でも、他の伝送チャネルが代わりに使用され得る。例えば患者の移植可能装置の場合に取付けられた導線が故障したとき、通常、インプラントされた装置を取り外し、新たな導線を取り付け、患者内部の装置を交換するように、患者に手術を施すことが必要とされ得る。しかしながら、ここで開示されるマルチチャンネル伝送ケーブルが電気的導線として使用される場合、単に欠陥のあるものから動作するものに伝送チャネルを切り替えることが可能であり、これにより、患者に手術する必要性を低下させる。

代替として、異なるタイプの情報又は信号を伝送するため、複数チャネルが、同時に使用され得る。例えば追跡コイル（図示略）がカテーテルの先端に取り付けられる場合、追跡信号は、２本の伝送チャネルを通じて伝送され得る。同時に、カテーテルが組織を切除するためのＲＦアンテナも備えている場合、ＲＦ信号は、第３伝送チャネルを通じて同時に伝送され得る。代替として、あるチャネルの動作が他のチャネルの動作と干渉しそうな場合も、複数のチャネルが動作され得る。

図３Ｃは、活性状態及び不活性状態の間で伝送ケーブルを切り替えるために回転機構を利用する伝送ケーブルの一実施例を示す。内腔３４３を含むカテーテル３４２は、非導電性ギャップ３４６によって少なくとも２つの部分、第１配線セグメント３４４ａ及び第２配線セグメント３４４ｂに分割される伝送線３４４を組み込む。ブリッジセグメント３４８は、非導電性ギャップ３４６をブリッジするように、所定の位置で回転するように構成され、これにより、２つの配線セグメント３４４ａ及び３４４ｂを電気的に接続し、伝送ケーブルを活性にする。

活性及び不活性な状態の間で伝送ケーブルを切り替える回転機構の概念が、図３Ａ及び３Ｂに関して記載される場合と類似するマルチチャンネル伝送ケーブルに拡張され得ることは、注意され得る。回転運動は、切り替えユニット（図１の１１２）によって適切なねじり機構（図示略）を使用して、手動で与えられ得る。代替として、回転運動は、より高い切り替え速度のため、ステッパモータを使用して自動化され得る。好ましくは、ＭＲ互換の機械アクチュエータを使用する。しかしながら、機械アクチュエータがＭＲ互換でない場合、これは、例えばガラスファイバ強化プラスチック又は他の人工材料に基づくＭＲ互換のボーデンワイヤを使用した伝送ケーブルに接続され得る。ＭＲ互換の自動機械の入力、例えば空気圧アクチュエータ等を得る他の可能性も考慮される。更に、図３Ｃの回転機構は、デフォルトである位置に保持されるようにバネを装備し、これによって伝送ケーブルを元の状態（すなわち能動的又は受動的）に維持し得る。伝送線及び／又はブリッジユニット３４８を、非導電性ギャップ３４６が閉成されるような位置に回転させるように力が加えられる場合、伝送ケーブルは、補完的な状態（すなわち、受動的又は能動的のそれぞれ）に切り替えられる。力が取り除かれるとき、バネを備える機構は、伝送ケーブルをその元の状態に戻す。代替として、ブリッジユニット３４８は、伝送ケーブルを補完的な状態に切り替えるように力が機械式カプラに加えられるまで、伝送ケーブルを特定の状態（すなわち、慣性の状態）に保持する機械式カプラであり得る。

並進機構及び回転機構のどちらの場合も、図４に関して説明されるように、伝送ケーブルの活性及び不活性（受動的）状態の間の切り替えは、接続されたシステム（例えばＭＲシステム）の動作に同期され得る。

図４は、ここで開示される伝送ケーブルを利用しているＭＲシステムのあり得る実施例を示す。ＭＲシステムは、メインコイルのセット４０１と、傾斜駆動ユニット４０６に接続される複数の傾斜コイル４０２と、ＲＦコイル駆動ユニット４０７に接続されるＲＦコイル４０３とを備える。ボディコイルの形態で磁石に組み込まれ得るか、又は別体の表面コイルであり得るＲＦコイル４０３の機能は、送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ４１３によって更に制御される。複数の傾斜コイル４０２及びＲＦコイルは、電源ユニット４１２によって給電される。輸送システム４０４、例えば患者台は、ＭＲ画像化システムの範囲内に被検体４０５、例えば患者を配置するために使用される。制御ユニット４０８は、ＲＦコイル４０３及び傾斜コイル４０２を制御する。制御ユニット４０８は、単一のユニットとして示されるが、複数のユニットとしても実施され得る。制御ユニット４０８は、更に再構成ユニット４０９の動作を制御する。制御ユニット４０８は、ディスプレイユニット４１０、例えばモニタ画面又はプロジェクタ、データ記憶装置４１５、及びユーザ入力インタフェース装置４１１、例えばキーボード、マウス、トラックボール等も制御する。インターベンション装置４２０、例えば組織のＲＦ除去をする電極は、必要に応じて、１又はそれより多くの電気ケーブル４２４を介して、適切な電源並びに／又は制御システム並びに／又はデータ収集及び処理システム４２６等に接続される。インターベンション装置４２０は、切り替えユニット４２２を含む、ここで開示される伝送ケーブルを組み込む。

メインコイル４０１は、例えば強度１Ｔ、１．５Ｔ又は３Ｔの安定した一様な静磁場を生成する。開示された伝送ケーブルは、他の磁場強度においても使用され得る。メインコイル４０１は、これらが、通常、被検体４０５が導かれ得るトンネル形の検査空間を囲む態様で構成される。他の一般的な構成は、被検体４０５が輸送システム４０４を使用することにより導入され得るこれらの間の空隙を有する極面を含む。ＭＲ画像化を可能にするため、静磁場に重畳される時間的に可変な磁場勾配は、傾斜駆動ユニット４０６によって供給される電流に応答して、複数の傾斜コイル４０２により生成される。電源ユニット４１２は、電子的傾斜増幅回路に適合され、複数の傾斜コイル４０２に電流を供給し、この結果として、傾斜パルス（傾斜パルス波形とも称される）が生成される。制御ユニット４０８は、適切な傾斜波形を生成するため、電流の特性、特に強度、持続期間及び方向を制御する。ＲＦコイル４０３は、被検体４０５のＲＦ励振パルスを生成し、このＲＦ励振パルスに応答して、被検体４０５により生成されるＭＲ信号を受信する。ＲＦコイル駆動ユニット４０７は、ＲＦ励振パルスを伝送するためにＲＦコイル４０３に電流を供給し、ＲＦコイル４０３によって受信されるＭＲ信号を増幅する。ＲＦコイル４０３又はＲＦコイルのセットの送信及び受信機能は、Ｔ／Ｒスイッチ４１３を介して、制御ユニット４０８によって制御される。Ｔ／Ｒスイッチ４１３は、送信モードと受信モードとの間でＲＦコイル４０３を切り替える電子回路を備え、ＲＦコイル４０３及び他の関連する電子回路を破壊又は他の過負荷等から保護する。送信されたＲＦ励振パルスの特性、特にこれらの強度及び持続期間は、制御ユニット４０８によって制御される。

送信及び受信コイルが本実施例において単一のユニットとして示されるが、送信及び受信のそれぞれに対して別個のコイルを有することもあり得る点に留意されるべきである。更に、送信若しくは受信又は両方をする複数のＲＦコイル４０３を有することもあり得る。ＲＦコイル４０３は、ボディコイルの形態で磁石に組み込まれ得、又は別個の表面コイルであり得る。これらは、異なる形状、例えばバードケージ又は簡潔なループ構成等を有し得る。制御ユニット４０８は、好ましくは、プロセッサ、例えばマイクロプロセッサを含むコンピュータの形態である。制御ユニット４０８は、Ｔ／Ｒスイッチ４１３を介して、ＲＦパルスの励振の適用、及びエコー、自由誘導減衰等を含むＭＲ信号の受信を制御する。キーボード、マウス、タッチスクリーン、トラックボール等のようなユーザ入力インタフェース装置４１１は、オペレーターがＭＲシステムと相互に作用することを可能にする。

ＲＦコイル４０３で受信されるＭＲ信号は、撮像される被検体４０５の関心領域の局所スピン密度に関する実際の情報を含む。受信信号は、再構成ユニット４０９によって再構成され、ＭＲ画像又はＭＲスペクトルとしてディスプレイユニット４１０に表示される。代替として、更なる処理を待つ間、記憶装置４１５の再構成ユニット４０９からの信号を記憶することもあり得る。再構成ユニット４０９は、ＲＦコイル４０３から受信されるＭＲ信号を得るようにプログラムされるデジタル画像処理ユニットとして、有利に構成される。

ボックス４２６によって示すように、インターベンション装置４２０、例えばカテーテル若しくはガイドワイヤ、ＥＰカテーテル、ＲＦ除去カテーテル、又はニードル電極等は、必要に応じて付加的なシステムに接続される。例えばインターベンション装置４２０は、インターベンション装置４２０に組み込まれる伝送ケーブルを、能動状態及び受動状態の間で切り替えることが可能であるインターベンション制御システム４２６に接続され得る。切り替えは、インターベンション装置４２０の先端における組織温度の測定に基づき得る。代替として、これは、ＲＦ除去針により組織に堆積されるＲＦ電力の持続期間及び強度の測定に基づき得る。局所組織吸収特性及び熱輸送効果を考慮することによって、伝送ケーブルが、いつＲＦ加熱のための安全「治療」制限を越え、望ましくない又は「非治療的」ＲＦ加熱を誘導するかを予測可能になり得、この点において、受動的な状態に切り替えられ得る。代替として、インターベンション装置４２０の導線４２４と、ＭＲ伝送ＲＦコイル４０３とのカップリングは、ＭＲ画像化の間、ＲＦコイル４０３によって送信されるＲＦ信号の強度を連続的に測定することにより監視され得る。これは、例えばＭＲシステムの内部（付加的な）受信コイル（図示略）によって監視され得る。（通常、このような追加コイルは、コイルチューニング及び他の予備の測定のために使用される。）いずれの場合においても、吸収測定から推定される局所ＳＡＲは、安全基準として使用され得る。温度、ＳＡＲ又は他の重要な測定要素が所定の閾値を超える場合、伝送ケーブルは、停止され、したがって患者にとって安全にされる。温度測定は、ＭＲ-safe光ファイバ技術を使用して実行され得る。インターベンション装置４２０を制御するインターベンション制御システム４２６が、制御ユニット４０８と組み合わされ得るか、又はこの一部を形成し得ることは、留意され得る。切り替えユニット４２２は、上で説明されるように、伝送ケーブルの部分を押す及び／又は引くために手動で活性化されるハンドルであり得る。代替として、切り替えユニット４２２は、伝送ケーブルを活性化又は不活性化させるため、伝送線及び／又はブリッジユニットを自動的に移動させることができる機械装置であり得る。このような装置の例は、図３Ｃに関して言及されるステッパモータ装置である。上で説明されたように、他の例は、伝送ケーブルの必要とされる部分に線形運動を与えることができるアクチュエータを含む。切り替えユニット４２２がインターベンション装置４２０に取り付けられて示されるが、これは、代替として、遠隔位置に位置され得、機械的、電気的、空気式、油圧式等の機構を介して、インターベンション装置に接続され得る。

他のあり得る実施例において、インターベンション制御システム４２６は、ＭＲ制御ユニット４０８に接続される（接続は、図に明示的に示されない。）ＭＲシステムは、制御ユニット４０８を介して、インターベンション制御システム４２６が、ＲＦ伝送の間、例えばＭＲパルスシーケンスが展開されるとき、伝送ケーブルを停止させるトリガとなる。これは、ＭＲガイドされたインターベンションのＥＰ手順において役立ち得、ＥＰカテーテルは、リアルタイムＭＲ画像化を使用してガイドされ、したがって、ＭＲ画像化と組み合わせて、同時に経カテーテル診断及び治療をすることを可能にする。代替として、伝送ケーブルの状態は、インターベンション制御システム４２６によって監視され得、制御ユニット４０８を介してＭＲシステムに伝えられ得る。例えば、ＥＰカテーテルを使用したマッピング、ペーシング又は除去手順の間、伝送ケーブルは、活性又は「伝送」状態にされなければならない。この状態は、インターベンション制御システム４２６を介して、ＭＲ制御ユニット４０８によって検出され得、ＭＲシステムによるＲＦ電力の伝送は、この期間中、自動的に禁止されるか、又は弱められ得る。非常に抵抗の高いワイヤ又はいかなる他のＭＲ-safeな態様も、伝送ケーブルのインピーダンスを監視するために使用され得る。

既存の伝送ケーブルの使用は、通常、特定の周波数及び／又は電力範囲に制限される。更に、通常、使用の間の既存の伝送ケーブルの電気伝送能力は、標準的な伝送線と比較して妥協される。対照的に、開示された伝送ケーブルは、大きな帯域幅の周波数に渡って、ＲＦ信号及び電力伝送を可能にし、この電気的伝送特性を妥協することなく、これを追跡、画像化及び他の診断及び治療的な用途に使用するのに適したようにする。特に開示された伝送ケーブルは、治療に役立つ領域の広範囲にわたる電力レベルで伝送線を介して伝送され得る、ゼロ（すなわち直流又はＤＣ）から高周波にわたる周波数のＲＦ信号の伝送を可能にする。他のタイプのＲＦ-safe伝送線を組み込むインターベンション装置とは対照的に、ここで開示される伝送ケーブルを組み込むインターベンション装置の機械的な特性（臨床的な有用性のためのキーとなる特性）は、開示された設計において達成可能な小さい直径の伝送ケーブルにより、最小限の変更をされるのみであることも留意されたい。

制御ユニット４０８は、コンピュータにおいて実行される場合にコンピュータがここで開示される方法の様々な態様を実行可能にする指示を含む、コンピュータプログラムをロードし、実行することができる。ここで開示されるコンピュータプログラムは、コンピュータ可読媒体、例えばＣＤ―ＲＯＭ、ＤＶＤ、フロッピーディスク、メモリスティック、磁気テープ又はコンピュータ可読な他のいかなる有形の媒体上にもあり得る。コンピュータプログラムは、ダウンロードされるダウンロード可能プログラムでもあり得、又はそうでなければ、例えばインターネットを介してコンピュータに転送され得る。転送手段は、光学ドライブ、磁気テープドライブ、フロッピードライブ、ＵＳＢ若しくは他のコンピュータポート、イーサネットポート、ＷＬＡＮ、又は他の無線技術等であり得る。

この文書の全体を通じて、「導電性」という語が、特定の信号周波数における低い電気的インピーダンスを示し、その一方で、「非導電性」という語は、特定の信号周波数における高い電気的インピーダンスを示すことに留意されるべきである。低い電気的インピーダンスは、電気信号の伝送を可能にし、その一方で、高いインピーダンスは、用途又は状況のタイプに応じてＲＦ安全性を提供する。したがって、「導電性」又は「非導電性」のどちらの用語も、あるインピーダンス範囲に限定されない。開示された伝送ケーブルは、更に、ある周波数範囲に制限されず、伝送線を介して転送され得る、０Ｈｚ（ＤＣ）から最も高い交流電流（ＡＣ）周波数にわたる信号周波数で動作され得る。開示された伝送ケーブルは、いかなる種類の信号伝搬モードにも関し、コモンモード及び差動モードがここで例として挙げられる。開示された伝送ケーブルは、任意の信号電力を拡張し、信号の送信若しくは受信、又はこれらの両方向けのものである。

開示された方法の記載された実施例の順序は、必須ではない。当業者は、開示された概念を逸脱することなく、ステップの順序を変更すること、又はスレッディングモデル、マルチプロセッサシステム又は複数のプロセスを使用してステップを並行して実行することがあり得る。

上述の実施例が、本発明を制限するのではなく例示すること、及び当業者が、添付の請求項の範囲の要旨を逸脱しない多くの代替実施例を設計することができることに留意されるべきである。請求項において、括弧の間に位置されるいかなる参照符号も、請求項を制限するとして解釈されるべきではない。「含む」という語は、請求項に列挙された以外の要素又はステップの存在を除外しない。要素に対する単数形の表記は、複数のこのような要素の存在を除外しない。開示された方法は、いくつかの異なる要素から成るハードウェアによって、及び最適にプログラムされたコンピュータによって実施され得る。いくつかの手段を列挙するシステムの請求項において、これらの手段のいくつかは、コンピュータ可読のソフトウェア又はハードウェアの全く同一のアイテムによって実施され得る。ある手段が相互に異なる従属請求項において繰り返されるという単なる事実は、これらの手段の組合せが有利に使用され得ないことを示さない。

Claims (9)

1. 高周波磁場及び／又は電場において使用する伝送ケーブルであって、
   非導電性ギャップにより分離される少なくとも２つの電気伝導配線セグメントを含む伝送線と、
   前記非導電性ギャップをブリッジすることができる、少なくとも一つの電気伝導ブリッジセグメントを含むブリッジユニットと、
   前記ブリッジセグメントを使用して、前記非導電性ギャップを閉成することによって前記２つの配線セグメントを電気的に接続するか、又は前記非導電性ギャップを開成することによって、前記２つの配線セグメントを電気的に切断するように、前記ブリッジユニット及び／又は前記伝送線を移動させる切り替えユニットと
   を有する、伝送ケーブル。
2. 前記ブリッジユニットが、非導電性ロッドに取り付けられるバネ型ブラシ接触部を含み、前記切り替えユニットは、前記バネ型ブラシ接触部を使用して、前記非導電性ロッドを並進させることにより、前記非導電性ギャップを閉成するように構成される、請求項１に記載の伝送ケーブル。
3. 前記ブリッジユニットが、前記非導電性ギャップの開成状態を保つ非導電性バネを有し、前記切り替えユニットは、前記非導電性バネに力を加えることによって前記非導電性ギャップを閉成するように構成される、請求項１に記載の伝送ケーブル。
4. 前記ブリッジユニットが、前記切り替えユニットによって補完的な電気状態に切り替えられるまで、前記伝送ケーブルを元の電気的状態に維持する機械式結合要素を含む、請求項１に記載の伝送ケーブル。
5. 前記切り替えユニットが、前記ブリッジユニット及び／又は前記伝送線を並進させる、請求項１に記載の伝送ケーブル。
6. 前記切り替えユニットが、前記ブリッジユニット及び／又は前記伝送線を回転させる、請求項１に記載の伝送ケーブル。
7. 請求項１に記載の伝送ケーブルを組み込むインターベンション装置。
8. 請求項７に記載のインターベンション装置を含む磁気共鳴装置。
9. 高周波の電場及び／又は磁場において、請求項１による伝送ケーブルを使用する方法を実行するコンピュータプログラムであって、
   前記ブリッジセグメントを使用して、前記非導電性ギャップを閉成することによって、前記２つの配線セグメントを電気的に接続するため、又は前記非導電性ギャップを開成することによって、前記２つの配線セグメントを電気的に切断するため、前記ブリッジユニット及び／又は前記伝送線を移動させるように前記切り替えユニットを動作させる命令を含む、コンピュータプログラム。

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