带有嵌入电路元件的导管长条的制作方法

本发明整体涉及侵入式医疗装置，并且具体地讲，涉及具有多个远侧长条的导管。

背景技术：

一些类型的导管具有多个一起接合到导管的远侧端部的细长柔性区段。通常被称为“长条”的这些区段可具有单独臂的形式，例如，单独臂在其近侧末端处接合到导管并在不同的方向上打开，如在由Biosense Webster，Inc.(Diamond Bar，California)生产的导管中。另选地，长条可被配置作为在其近侧末端和远侧末端两者处接合在一起的篮的板条。在心脏电生理学应用中，将多个感测电极附接至长条，并且用于同时测量心脏中多个位置处的电信号。

例如，美国专利6,748,255描述了用于绘制心脏的篮状导管，该专利的公开内容以引用方式并入本文。导管包括细长导管主体和穿过其的至少一个管腔。篮状电极组合件安装在导管主体的远侧端部处。篮状物组合件包括在其近侧端部和远侧端部处连接的多个长条。每个长条包括至少一个电极。篮状物组合件具有膨胀布置，其中长条径向向外弓形弯曲；以及塌缩布置，其中长条大体沿着导管主体的轴线布置。

导管还包括安装在篮状电极组合件的远侧端部处或远侧端部附近的远侧位置传感器，以及安装在篮状电极组合件的近侧端部处或近侧端部附近的近侧位置传感器。在使用中，可相对于近侧传感器的坐标确定远侧位置传感器的坐标，并且使用该远侧位置传感器的坐标连同有关篮状绘制组合件的长条的曲率的已知信息来找到每个长条的至少一个电极的位置。

作为另一个示例，美国专利申请公布2015/0366508描述了柔性PCB导管装置，该装置被配置成插入体腔中。柔性PCB导管包括细长轴、可膨胀组合件、柔性印刷电路板(柔性PCB)衬底、多个电子部件和多个通信路径。可膨胀组合件被配置成从径向紧凑状态转变到径向膨胀状态。多个电子元件耦合到柔性PCB衬底并被配置成接收和/或发送电信号。多个通信路径被定位在柔性PCB衬底上和/或柔性PCB衬底内，并且选择性地将多个电子元件耦合到多个电触点，多个电触点被配置成电连接到电子模块，该电子模块被配置成处理电信号。柔性PCB衬底可以具有多个层，多个层包括一个或多个金属层。声匹配元件和传导迹线可包括在柔性PCB衬底中。

技术实现要素：

下文描述的本发明的实施方案提供了改进的多长条探头以及与此类探头相关联的方法。

因此，根据本发明的实施方案，提供了包括一个或多个磁场发生器的医疗设备，磁场发生器被配置成在患者的身体内生成磁场。侵入式探头包括插入管，该插入管具有被配置成用于插入到身体中的远侧端部；以及多个柔性长条，该柔性长条被配置成从插入管的远侧端部部署。每个长条包括柔性、多层电路板和传导迹线，该传导迹线形成于电路板的至少一个层中并被配置成限定一个或多个线圈的，一个或多个线圈沿着长条的长度设置并响应于磁场来输出电信号。处理器被耦合以接收并处理通过线圈输出的电信号，以便导出柔性长条在身体中的相应位置。

在一些实施方案中，柔性长条具有相应的远侧末端和近侧末端，并且在远侧末端和近侧末端两者处连接在一起以限定篮状物组合件，该篮状物组合件具有塌缩配置以及膨胀配置，在塌缩配置中长条在插入到身体中期间保持与插入管平行；在膨胀配置中长条在身体中的腔内径向向外弓形弯曲。在一个实施方案中，柔性、多层电路板具有足以使长条在腔内径向向外弓形弯曲的弹性。

通常，多层电路板包括另外的传导迹线，另外的传导迹线连接到一个或多个线圈并且沿着长条的长度延伸，以便将电信号耦合到处理器。

除此之外或另选地，多层电路板包括电极，电极设置在每个长条的外表面上以便在身体内的相应位置处接触组织。处理器可被配置成响应于通过电极感测的电活动以及从通过线圈输出的信号导出的柔性长条的位置来绘制身体内的电活动。

进一步除此之外或另选地，侵入式探头包括声换能器，声换能器固定到柔性长条中的一个或多个上的多层电路板，其中多层电路板包括另外的传导迹线，另外的传导迹线连接到声换能器并沿着长条的长度延伸以便将声换能器耦合到处理器。

在公开的实施方案中，一个或多个线圈包括沿着长条中的每个的长度设置的多个线圈，并且处理器被配置成从通过线圈输出的电信号导出长条的位置和取向两者。

根据本发明的实施方案，还提供了用于医疗诊断和治疗的方法。该方法包括在患者的身体内生成磁场并将插入管的远侧端部插入到身体中。多个柔性长条从插入管的远侧端部部署到身体中。每个长条包括柔性、多层电路板和传导迹线，该传导迹线形成于电路板的至少一个层中并被配置成限定一个或多个线圈，一个或多个线圈沿着长条的长度设置并响应于磁场来输出电信号。对通过线圈输出的电信号进行处理，以便导出柔性长条在身体中的相应位置。

根据本发明的实施方案，还提供了用于制作侵入式探头的方法，该方法包括提供具有远侧端部的插入管，该远侧端部被配置成用于插入到身体中。将多个连续的金属迹线和介电材料层沉积于柔性聚合物衬底上以制作柔性印刷电路板，该柔性印刷电路板包括形成于所述层中的至少一个中并被配置成限定多个线圈的传导迹线。柔性印刷电路板被切成多个带，所述多个带部署为从插入管的远侧端部延伸的柔性长条。

从以下结合附图的本发明的实施方案的详细说明，将更全面地理解本发明，在附图中：

附图说明

图1为根据本发明的实施方案的用于心导管插入术的系统的示意性图解；

图2和图3为根据本发明的实施方案的在导管的远侧端部处的分别处于塌缩配置和膨胀配置的篮状物组合件的示意性图解；

图4A和图4B为根据本发明的实施方案的图3所示的篮状物组合件的长条上的结构的示意性细部图；

图5为根据本发明的实施方案的当在心脏的腔室中部署时的图2和图3的篮状物组合件的示意性图解。

具体实施方式

多长条导管诸如篮状导管和多臂导管可用于诊断应用和治疗应用两者。为了精确的绘制和治疗，在心脏内准确地跟踪并定位长条是重要的。为此，可将独立的磁性传感器固定到长条。此类传感器通常包括绕线线圈，但有时使用固态装置，诸如霍尔效应传感器。通过传感器响应于在身体内生成的磁场而输出的电信号可给出长条的位置和取向的准确指示。然而，为了准确地跟踪所有长条，需要大量的传感器，这可使得此类导管极其难以制造并且制造昂贵。

多长条导管可有效地由柔性印刷电路板材料带制成。在该种类的具体实施中，电路板通常包括电极，电极设置在每个长条的外表面上以便在身体内的相应位置处接触组织。如果准确地知道长条的位置和取向，则电极的输出可用于绘制身体中的(特别是心脏的腔室内的)电活动。除此之外或另选地，电极可用电流驱动以便消融组织。

本文所述的本发明的实施方案提供了具有多个远侧长条的侵入式医疗探头，远侧长条由柔性印刷电路板带制成，并且利用该结构以便磁性地感测长条位置，同时不需要独立的场传感器。在所公开的实施方案中，侵入式探头诸如导管包括其远侧端部被插入到体中的插入管，其中该种类的柔性长条从远侧端部部署(例如，在篮状物配置或多臂配置中)。传导迹线形成于电路板的至少一个层中，以便限定沿着每个长条的长度设置的一个或多个线圈。一个或多个磁场发生器在被插入探头的患者的身体内生成磁场。然后对通过线圈响应于这些磁场而输出的电信号进行处理，以便导出柔性长条在身体中的相应位置。由于线圈被集成在印刷电路带中，所以它们是坚固的，并且只增加了探头的可忽略不计的制造成本。

为了说明清楚和具体化的目的，以下所述的实施方案具体涉及用于在心脏内部署的篮状导管。然而，本发明的原理不限于该特定种类的导管，而是相反可应用于其它类型的多长条导管(诸如多臂导管)以及用于其它体腔和器官中的多长条探头。

图1为根据本发明的实施方案的用于心导管插入术的系统20的示意性图解。系统20包括导管22，导管22在其近侧端部处连接到控制台24。在本文所述的实施方案中，导管22可用于任何合适的治疗和/或诊断目的，诸如消融患者28的心脏26中的组织和/或绘制用于诊断心脏病症例如诸如心律失常的电生理信号。

操作者30(诸如介入性心脏病专家)将导管22插入穿过被示为躺在手术台29上的患者28的血管系统。如下面的附图所示，导管22包括插入管38，其中篮状物组合件40从插入管38的远侧端部部署。操作者30通常通过操纵连接到插入管的近侧端部的柄部32来推进插入管38使其穿过患者28的血管系统，直到组合件40位于心脏26的期望腔室中。导管22的近侧端部通过缆线连接到控制台24中的接口电路42。

控制台24通过磁性位置感测跟踪篮状物组合件40的长条在心脏26内的位置和取向。为此，控制台24包括驱动电路34，该驱动电路34驱动放置在患者28体外的已知位置处(在这种情况下，在手术台29上或在手术台29下方)的磁场发生器36。篮状物组合件40包括多个线圈，线圈沿着篮状物组合件的长条的长度设置(如下面的附图所示)，并响应于磁场来输出电信号。

接口电路42放大并数字化这些电信号，并且将数字信号值传送到控制台24中的处理器50。通常，处理器50包括通用微处理器，该通用微处理器以软件编程以处理通过线圈输出的信号，以便导出柔性长条在身体中的相应位置。除此之外或另选地，处理器50的功能中的至少一些可以硬线逻辑或可编程逻辑实现。处理器50使用方法将电信号转化为位置和取向坐标，该方法是在例如由Biosense Webster，Inc.生产的CARTOTM^TM系统中实现的。此类方法详细地描述于例如美国专利5,391,199、6,690,963、6,484,118、6,239,724、6,618,612和6,332,089、PCT专利公布WO 96/05768以及美国专利申请公布2002/0065455、2003/0120150和2004/0068178中，这些专利的公开内容全文以引用方式并入本文。在一些实施方案中，处理器50将篮状物组合件40中的长条的位置层叠在呈现于显示屏46上的心脏26的绘制图44或其它图像上。

图2和图3为根据本发明的实施方案的在插入管38的远侧端部处的分别处于塌缩配置和膨胀配置的篮状物组合件40的示意性图解。组合件40包括在图4A/B中更详细地示出的多个长条52。长条52在其远侧末端54和近侧末端56两者处连接在一起以限定篮状物组合件40。在如图2所示的塌缩配置中，长条52在插入身体中期间保持与插入管38平行。在如图3所示的膨胀配置中，长条52在身体中的腔内(诸如在如图1和图5所示的心脏26的左心房内)径向向外弓形弯曲。操作者30能够根据需要例如使用柄部32上的合适的控制装置改变篮状物组合件40的配置。

图4A和图4B为根据本发明的实施方案的篮状物组合件40的长条52上的结构的示意性细部图。每个长条52包括柔性、多层电路板60带，从而形成围绕其纵向轴线为柔性的臂。柔性电路板60通常包括合适的聚合物衬底，诸如聚酰亚胺(其以商品名Kapton^TM出售)，或者来自允许在塌缩配置和膨胀配置之间弯曲的任何其它合适的材料。通常，板60上的电路结构包括沉积于衬底上的多个连续的金属迹线和介电材料层，其中通路将不同层中的金属迹线互连，如本领域中所公知的。为了便于制造，多个带上的结构可在单个衬底上并列制成，并且然后被切开(例如使用激光切割)以隔开带。

在一些实施方案中，电路板60具有足以使长条52在释放时(例如在腔体诸如心室内)径向向外弓形弯曲的弹性。在这种情况下，不需要沿长条的任何附加的加强构件，诸如金属或塑料长丝。另选地，加强元件可沿着电路板60被耦合以便机械地加强长条。

电路板60包括线圈62，线圈62沿着每个长条52的长度设置，并且响应于由场发生器36施加的磁场来输出电信号。每个线圈62包括形成于电路板60的至少一个层中的传导迹线64。带有增加的电感的多级线圈可通过将电路板60的不同层中的迹线64的回路经由在所述层之间延伸的通路互连而形成。另外的传导迹线66连接到线圈64并沿着长条52的长度延伸以与延伸穿过插入管的导体68连接，并且因此经由接口电路42将来自线圈的电信号耦合到控制台24中的处理器50。如上所述，处理器50数字化处理这些信号，以便导出线圈62的相应的位置和取向坐标，并且因此找到嵌入线圈的长条52的位置。

在图示的实施方案中，电路板60还包括嵌入电极70，嵌入电极70设置在长条52的外表面上，以便在篮状物组合件40膨胀时在身体内的相应位置处接触组织。因此，电极70响应于组织中的电活动来输出信号，并且这些信号经由电路板60上或电路板60中的附加的传导迹线(未示出)和导体68传送至处理器50。然后，处理器能够基于通过电极70感测的电活动以及从通过线圈62输出的信号导出的柔性长条52的位置而绘制身体内的电活动。除此之外或另选地，控制台24可用高功率射频(RF)电流驱动电极70，以便消融心脏26中与电极接触的组织。

作为另一种选项，除此之外或另选地，声换能器72诸如微型压电晶体可固定到长条52中的一个或多个上的电路板60。电路板60包括另外的传导迹线(未示出)，另外的传导迹线连接到声换能器72，并且沿着长条52的长度延伸并连接到导体68，以便将换能器耦合到控制台24。通常，控制台24驱动换能器72从而以A模式发送和接收超声波束。在该模式中，处理器50测量从心脏壁反射回到每个换能器72的超声波的飞越时间。这种测量可给出换能器位置处的电极-组织距离和/或心脏壁厚度的指示。

图5为根据本发明的实施方案的当在心脏26的左心房80中以膨胀配置部署时的图2和图3的篮状物组合件的示意性图解。当操作者30(图1)施加向前的压力时，长条52弹性地向外弓形弯曲，使得长条沿着其长度的大部分接合心房80的内壁82。线圈62输出使处理器50能够导出长条52的位置并且可在屏幕46上显示这些位置的信号。

通过声换能器72输出的信号给出关于长条52与壁82紧密接触的位置的指示。另选地或除此之外，处理器50可通过测量电极70中的每个电极与壁82的组织之间的阻抗评估接触的质量，如本领域中所公知的。进一步除此之外或另选地，基于通过与壁82的组织接触的电极70感测的电活动和线圈62的坐标，处理器50构建示出心房80的形貌特征和相对于这些形貌特征的电活动的分布的绘制图44。

应当理解，上述实施方案以举例的方式引用，并且本发明不限于上文具体示出和描述的内容。相反，本发明的范围包括上文描述的各种特征的组合和子组合，以及本领域技术人员在阅读前述说明时将会想到的且未在现有技术中公开的变型和修改。