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US20050049683A1 Electromagnetic radiation transparent device and method of making thereof

US20050049683A1 Electromagnetic radiation transparent device and method of making thereof

摘要

  • 问题:支架的每个闭合导电环在 MRI 振荡磁场中被感应出涡流,涡流磁场畸变成像体积内的净磁场,产生几何伪影;金属导电支架并使再狭窄评估所需的支架内腔无法成清晰像。
  • 方案:把导电材料排成 anti-antenna 几何——典型为 “FIG. 8” 形的两个等面积、绕向相反的环,均匀变化磁通在两环感应等值反向的 EMF 相消,净感应电流趋零;交叉点电绝缘以维持该拓扑。
  • 效果:全篇无实测、无仿真,未给伪影尺寸、SNR 或涡流幅度;相消以几何论证,结论一律以 “substantially” 限定。
  • 形态:129 项权利要求;可调维度为图案拓扑(FIG. 8 / 顺序环 / 正弦–锯齿–Z 形编织 / 柱网 / 堆叠环)、导电材料(钽、镍钛诺、不锈钢、NbZr、钛)、交叉点绝缘方式,及展开机制(RF 致热形状记忆或 track-and-lock 棘爪)。

原理与方案

标注:引号内英文 = 专利 raw 原文;[推导] = 由专利参数与物理模型推出的结论,非专利原文;[推断] = 按常识判断、专利未述;[待确认] = 专利未给、需另行定夺。

失效机理

MRI 的振荡磁场(raw [0008] 记梯度场以 200 Hz 至约 300 kHz 通断、dB/dt 达 50 T/s)穿过支架的每个闭合导电环,变化磁通在环中感应出闭合电流[1]。FIG. 1 以两导电环 102、104 示意:某一瞬间感应电流 110、112 同为顺时针,随磁场 106 振荡衰减到零再反向。导电件中如此生成的涡流(“eddy currents develop”)其自身磁场叠加到 “magnetic fields in the imaging volume”,使净场偏离均匀,raw 将其列为区别于磁化率伪影的第二类伪影来源。第一类是铁磁/高磁化率材料畸变外加场的磁化率伪影[2],本篇几何方案不作用于这一类,靠选用低磁化率材料处理。raw [0011] 另把”支架内腔无法成清晰像”归于金属导电支架固有的上述伪影问题,故发明的第二目标是恢复对腔内(volume within the stent)的成像,用于再狭窄评估。

【关键图占位｜库主定稿时补】FIG. 1 —(两导电环 102、104 在振荡磁场 106 中被感应出同向电流 110、112,示未处理时的失效基线)

解决机理

把两环电气串联成单条 “FIG. 8” 形导体(FIG. 2:两 lobe 126、128 “equal planar areas”,交叉点 124 处电绝缘),沿导体行进时一 lobe 顺时针、相邻 lobe 逆时针。均匀变化磁通穿过两等面积 lobe 时,两段感应 EMF 等值反向相抵,“no net current” 被感应[3];净感应电流趋零则无二次畸变场、亦无天线式拾取。相消成立须三前提同时满足:两 lobe 面积相等、见同一均匀 dB/dt、交叉点电绝缘——交叉点一旦短接,FIG. 8 塌成单一大环,净电流复现。此路线保留导体连续、以几何令感应电流自消,与 raw [0015] 所引在先技术(US 2002/0188345 以非导电间断打断环内导电通路)相反。

【关键图占位｜库主定稿时补】FIG. 2 —(单条 “FIG. 8” 形导体的两等面积 lobe 126、128 与绝缘交叉点 124,均匀变化磁通下净感应电流为零)

工程实现

各实施例同属”等面积–反向环相消”这一条原理,差别在如何把该图案铺到圆柱支架壁:

  • 多条独立 FIG. 8 导体拼壁(FIG. 3:导体 132、134、136、138,交叉点 131 电绝缘,非导电连接件 140 用 Teflon / Tefzel / 硅)。
  • 单导体绕成偶数个顺序 FIG. 8 环对(FIG. 4:导体 162、164,交叉点 168、169 由绝缘件 165、167 隔离)。
  • 单导体编织网(FIG. 5:导体 172 沿柱长往返编织成偶数环,intra-run 交叉 178 与 inter-run 交叉 175 分由 179、177 绝缘;FIG. 6 为周向正弦编织,导体 192)。
  • 曲线段可换 Z / 锯齿 / 正弦段(FIG. 7 导体 200、202 连续穿过绝缘 201;FIG. 8 的 Z 形段 204、206 彼此不交叉、由 208 隔离;FIG. 9 展开时 Z 段拉直、增大柱径,兼作径向展开机构)。
  • 柱状导电网(FIG. 10:strand 221、junction 222;FIG. 11 的 junction 内四 strand 224、226、228、230 由非导电 234 隔离,可加 barbed ends,FIG. 12)——strand 端按 224↔230、226↔228 电气互连成回路,使相邻环电流方向相反、净电流为零。
  • 堆叠环加方向切换段(FIG. 13:导体 260 的环 261、264、266、268 交替感应方向,其间插入 direction-changing pattern 263,即 claim 74 的 half hitch,沿导体依次顺、逆、顺、逆时针)。

材料取钽、镍钛诺、不锈钢、NbZr、钛等低磁化率导体。制造有两条:激光切割钽管、两筒嵌套后节点 381、382 以非导电件 390(硅橡胶/热塑/热固/玻璃)粘接(FIG. 16–21);或平面编织片切下卷成柱、边缘接合(FIG. 22–24)。另有涂层路线——nano-magnetic 薄膜降涡流、或使非磁支架在像中可见而不畸变邻近组织像,及 carbon composite 涂层;此路线不靠几何相消,物理基础不同。展开靠形状记忆:镍钛诺支架 302 受 RF 能量 312 致热胀到展开径(FIG. 14),热由高 RF-热转换效率的涂层 322 或导丝端提供(FIG. 15);或 track-and-lock 棘爪(FIG. 25–26:strand 512、teeth 510、guide slot 514)只许径向增大、不许回缩。

【关键图占位｜库主定稿时补】FIG. 3 —(由多条 “FIG. 8” 形导体 132–138 经交叉点 131 拼成的支架壁形态)

取舍

  • 相消依赖等面积、均匀场、交叉点绝缘三者同时成立。展开会改变 lobe 几何(FIG. 9 段拉直),展开后是否仍等面积、相消是否保持,专利未处理[待确认]。梯度场按定义 dB/dt 随位置变化,严格均匀场前提在有限尺寸支架上不成立,残余净电流未估[推断]。
  • 每个交叉点须单独电绝缘并兼作机械支撑,节点数随图案密度上升;制造复杂度与体内绝缘长期完整性是落地关键[推断]。
  • 与双侧 DBS 皮层导线的关联:本篇是血管支架而非导线,可迁移者为 anti-antenna / 等面积反向环相消这一 EMI-transparency 几何策略本身,非支架结构。该相消物理与抑 RF 致热的阻抗滤波路线正交;同一等值反向相消在其他 AIMD-MRI 语境(如成对拾取单元)亦复现[3]。

效果与证据

全篇无实测、无仿真、无台架、无体模/动物/临床数据;FIG. 1、FIG. 2 为示意图,相消结论是纯几何论证。各实施例无可分条比较的测试数据,故不分列。

严谨性缺口:

  • 无任何伪影量化——伪影尺寸、信号缺失范围、SNR、涡流幅度、腔内可见性均无测量;“substantially prevents”/“substantially allows” 全篇以 “substantially” 限定,无判据阈值。
  • 相消仅在理想条件(等面积、均匀 dB/dt、理想绝缘)成立,残余电流与非均匀梯度场下的伪影未估。
  • 展开态几何变化对等面积前提的影响未处理[待确认]。
  • anti-antenna 免感应电流与 RF 致热展开之间自相张力:raw [0118] 把展开热归因于 “long conductors in an MRI” 环境中致热,与净电流趋零的主张不自洽;专利以热来自 RF 转换涂层部分调和,却未解释被抑制了感应电流的导体如何仍足以致热。
  • 涂层路线(nano-magnetic / carbon composite)与几何路线并置而无对比数据,二者对降伪影的贡献无法区分。

关联

  1. faradays-law-of-induction——变化磁通在闭合导体中感应 EMF/电流的基础(概念卡)。
  2. magnetic-susceptibility-artifact——磁化率失配畸变外加场的 MRI 几何伪影,与感应涡流并列为两类伪影来源(概念卡)。
  3. antiparallel-pair-uniform-field-cancellation——等面积、绕向相反的一对环在均匀激励下感应响应相消(概念卡)。