專利名稱：利用冗余測(cè)量的抗失真位置跟蹤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及磁性位置跟蹤系統(tǒng)，并且具體涉及在存在場(chǎng)失真(field distorting)對(duì)象的情況下用于執(zhí)行精確位置測(cè)量的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在本領(lǐng)域內(nèi)已知用于跟蹤有關(guān)醫(yī)療過(guò)程中對(duì)象坐標(biāo)的多種方法和系統(tǒng)。其中一些上述系統(tǒng)使用磁場(chǎng)測(cè)量。例如，美國(guó)專利5，391，199和5，443，489描述了其中使用一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)變換器來(lái)確定體內(nèi)探針坐標(biāo)的系統(tǒng)，在此并入其公開(kāi)作為參考。這種系統(tǒng)用于產(chǎn)生有關(guān)醫(yī)療探針或?qū)Ч艿奈恢眯畔?。諸如線圈的傳感器放置在探針內(nèi)并產(chǎn)生響應(yīng)于外部施加磁場(chǎng)的信號(hào)。磁場(chǎng)由諸如輻射體線圈的磁場(chǎng)變換器產(chǎn)生，上述變換器以已知的互相間隔的位置固定到外部參照系中。例如在下述專利中還描述了有關(guān)磁性位置跟蹤的另外的方法和系統(tǒng)PCT專利公開(kāi)物 W096/05768，美國(guó)專利 6，690，963,6, 239，724,6, 618，612 和 6，332，089，以及美國(guó)專利中請(qǐng)公開(kāi)物2002/006Μ55Α1、2003/0120150Α1和2004/0068178A1，其公開(kāi)內(nèi)容全部結(jié)合在此作為參考。這些公開(kāi)物描述了跟蹤體內(nèi)對(duì)象位置的方法和系統(tǒng)，所述對(duì)象諸如心臟導(dǎo)管、 矯形植入物和在不同醫(yī)療過(guò)程中使用的醫(yī)療工具。在本領(lǐng)域內(nèi)眾所周知的是在磁性位置跟蹤系統(tǒng)的磁場(chǎng)中的金屬、順磁或鐵磁對(duì)象的存在通常使得系統(tǒng)測(cè)量失真。該失真有時(shí)由系統(tǒng)磁場(chǎng)引入到上述對(duì)象中的渦電流以及其他影響引起。本領(lǐng)域內(nèi)描述了用于在存在上述干涉的情況下執(zhí)行位置跟蹤的多種方法和系統(tǒng)。 例如美國(guó)專利6，147，480描述了一種方法，其中在被跟蹤對(duì)象內(nèi)感應(yīng)的信號(hào)首先在沒(méi)有會(huì)導(dǎo)致寄生信號(hào)分量的任何物品的情況下被檢測(cè)，在此并入其公開(kāi)作為參考。確定信號(hào)的基線相。當(dāng)產(chǎn)生寄生磁場(chǎng)的物品引入到被跟蹤對(duì)象的附近時(shí)，檢測(cè)到由于寄生分量導(dǎo)致的感應(yīng)的信號(hào)的相位偏移。所測(cè)量的相位偏移用于指示對(duì)象的位置可能是不精確的。相位偏移還用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析，以便去除至少一部分寄生信號(hào)分量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供在存在金屬、順磁和/或鐵磁對(duì)象(統(tǒng)稱為場(chǎng)失真對(duì)象)的情況下利用冗余測(cè)量執(zhí)行磁性位置跟蹤測(cè)量的改進(jìn)的方法和系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括在被跟蹤對(duì)象的附近產(chǎn)生磁場(chǎng)的兩個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)發(fā)生器。由與對(duì)象相關(guān)聯(lián)的位置傳感器感測(cè)磁場(chǎng)，并將所述磁場(chǎng)轉(zhuǎn)化成用來(lái)計(jì)算對(duì)象位置(定位和取向)坐標(biāo)的位置信號(hào)。該系統(tǒng)執(zhí)行冗余場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量并利用冗余信息來(lái)降低由場(chǎng)失真對(duì)象的存在導(dǎo)致的測(cè)量誤差。冗余測(cè)量包括由不同場(chǎng)發(fā)生器產(chǎn)生并由位置傳感器中的場(chǎng)傳感器感測(cè)的磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量。在描述于此的示范性實(shí)施例中，使用九個(gè)場(chǎng)發(fā)生器和三個(gè)場(chǎng)感測(cè)線圈來(lái)獲得27 個(gè)不同的場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量。所述27個(gè)測(cè)量用來(lái)計(jì)算被跟蹤對(duì)象的六個(gè)定位和取向坐標(biāo)，從而包括大量的冗余信息。在一些實(shí)施例中，將旋轉(zhuǎn)不變的(rotation-invariant)坐標(biāo)校正函數(shù)應(yīng)用于所測(cè)量的場(chǎng)強(qiáng)，以產(chǎn)生被跟蹤對(duì)象的失真校正的定位坐標(biāo)。如下述所示，坐標(biāo)校正函數(shù)利用冗余定位信息，以便在已校正定位坐標(biāo)中降低失真水平。坐標(biāo)校正函數(shù)可被看作響應(yīng)于在每一個(gè)所測(cè)量的場(chǎng)強(qiáng)中存在的相應(yīng)失真水平來(lái)調(diào)整所測(cè)量的場(chǎng)強(qiáng)對(duì)已校正定位坐標(biāo)的相對(duì)貢獻(xiàn)。通過(guò)限定適于不同定位的不同坐標(biāo)校正函數(shù)，所公開(kāi)的聚類(clustering)過(guò)程進(jìn)一步改善了坐標(biāo)校正函數(shù)的精確性。在一些實(shí)施例中，被跟蹤對(duì)象的取向坐標(biāo)在定位計(jì)算之后進(jìn)行計(jì)算。其他公開(kāi)的方法在存在失真的情況下改善了取向計(jì)算的精確度，并且補(bǔ)償位置傳感器的場(chǎng)傳感器的不同心性。在一些實(shí)施例中，冗余場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量用于鑒別一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)元件，諸如場(chǎng)發(fā)生器和/ 或位置傳感器的場(chǎng)感測(cè)元件，其導(dǎo)致明顯的失真。當(dāng)執(zhí)行位置計(jì)算時(shí)，忽略與這些系統(tǒng)元件相關(guān)的場(chǎng)測(cè)量。在一些實(shí)施例中，可停用導(dǎo)致失真的元件。因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供用于跟蹤對(duì)象位置的方法，包括使用與對(duì)象相關(guān)聯(lián)的場(chǎng)傳感器來(lái)測(cè)量由兩個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)發(fā)生器所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)，其中所述場(chǎng)強(qiáng)中的至少一個(gè)的測(cè)量經(jīng)受失真；響應(yīng)于所測(cè)量的場(chǎng)強(qiáng)來(lái)計(jì)算對(duì)象的旋轉(zhuǎn)不變的定位坐標(biāo)；以及通過(guò)將坐標(biāo)校正函數(shù)應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)不變的定位坐標(biāo)來(lái)確定對(duì)象的已校正定位坐標(biāo)， 以便響應(yīng)于所測(cè)量的場(chǎng)強(qiáng)中的失真來(lái)調(diào)整每一個(gè)所測(cè)量的場(chǎng)強(qiáng)對(duì)已校正定位坐標(biāo)的相對(duì)貝獻(xiàn)。在一些實(shí)施例中，該方法包括將對(duì)象插入到患者器官中，并且確定對(duì)象的已校正定位坐標(biāo)包括跟蹤該對(duì)象在該器官內(nèi)的位置。在一個(gè)實(shí)施例中，該失真是由經(jīng)受所述磁場(chǎng)中的至少一些的場(chǎng)失真對(duì)象引起的， 其中該對(duì)象包括選自于由金屬、順磁和鐵磁材料構(gòu)成的組的至少一種材料。在公開(kāi)的實(shí)施例中，該方法包括對(duì)處于相對(duì)于兩個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)發(fā)生器的相應(yīng)已知坐標(biāo)下的磁場(chǎng)執(zhí)行校準(zhǔn)測(cè)量，并且響應(yīng)于所述校準(zhǔn)測(cè)量導(dǎo)出坐標(biāo)校正函數(shù)。在另一實(shí)施例中，該失真由可移動(dòng)的場(chǎng)失真對(duì)象導(dǎo)致，并且執(zhí)行校準(zhǔn)測(cè)量包括在場(chǎng)失真對(duì)象的不同定位處進(jìn)行測(cè)量。另外或可替換的，導(dǎo)出坐標(biāo)校正函數(shù)包括將擬合過(guò)程應(yīng)用于校準(zhǔn)測(cè)量與已知坐標(biāo)的關(guān)系式。在另一實(shí)施例中，應(yīng)用坐標(biāo)校正函數(shù)包括應(yīng)用多項(xiàng)式函數(shù)，該函數(shù)具有包括所述旋轉(zhuǎn)不變的定位坐標(biāo)中的至少一些的指數(shù)的系數(shù)。在另一實(shí)施例中，應(yīng)用坐標(biāo)校正函數(shù)包括響應(yīng)于所測(cè)量的場(chǎng)強(qiáng)來(lái)鑒別導(dǎo)致失真的元件，并且生成坐標(biāo)校正函數(shù)，以便忽略與導(dǎo)致失真的元件相關(guān)聯(lián)的所測(cè)量的場(chǎng)強(qiáng)。在一些實(shí)施例中，場(chǎng)傳感器包括一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)感測(cè)元件，并且鑒別導(dǎo)致失真的元件包括確定一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)感測(cè)元件和場(chǎng)發(fā)生器導(dǎo)致所述失真。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括計(jì)算對(duì)象的角取向坐標(biāo)。在另一個(gè)實(shí)施例中，在與該兩個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)發(fā)生器相關(guān)聯(lián)的工作體積(volume) 內(nèi)使用場(chǎng)傳感器，并且確定已校正定位坐標(biāo)包括將所述工作體積分為兩個(gè)或更多個(gè)類(cluster)；
為該兩個(gè)或更多個(gè)類中的每一個(gè)限定相應(yīng)的兩個(gè)或更多個(gè)類坐標(biāo)校正函數(shù)；以及響應(yīng)于其中落入旋轉(zhuǎn)不變的定位坐標(biāo)的類將類坐標(biāo)校正函數(shù)之一應(yīng)用于每一個(gè)旋轉(zhuǎn)不變的定位坐標(biāo)。應(yīng)用類坐標(biāo)校正函數(shù)可包括應(yīng)用加權(quán)函數(shù)，以便平滑相鄰類之間的過(guò)渡。在另一實(shí)施例中，該方法包括使用具有不同心定位的兩個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)傳感器來(lái)測(cè)量場(chǎng)強(qiáng)，并補(bǔ)償由已校正定位坐標(biāo)中的不同心定位導(dǎo)致的不準(zhǔn)確性。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還提供用于跟蹤對(duì)象位置的方法，包括使用與對(duì)象相關(guān)聯(lián)的場(chǎng)傳感器來(lái)測(cè)量由兩個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)發(fā)生器所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)，以便提供冗余定位信息，其中所述場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量中的至少一些經(jīng)受失真；以及通過(guò)將利用冗余定位信息的坐標(biāo)校正函數(shù)應(yīng)用于所述測(cè)量，確定該對(duì)象相對(duì)于該兩個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)發(fā)生器的定位坐標(biāo)，以便降低失真對(duì)定位坐標(biāo)的影響。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還提供用于跟蹤對(duì)象位置的方法，包括使用包括與對(duì)象相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)感測(cè)元件的場(chǎng)傳感器來(lái)測(cè)量由兩個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)發(fā)生器產(chǎn)生的磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)，其中所述場(chǎng)強(qiáng)中的至少一個(gè)的測(cè)量經(jīng)受失真；響應(yīng)于所測(cè)量的場(chǎng)強(qiáng)，鑒別至少一個(gè)導(dǎo)致失真的系統(tǒng)元件，其選自于由該一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)感測(cè)元件和該兩個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)發(fā)生器構(gòu)成的組；以及響應(yīng)于所測(cè)量的場(chǎng)強(qiáng)確定該對(duì)象相對(duì)于該兩個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)發(fā)生器的位置，同時(shí)忽略與導(dǎo)致失真的系統(tǒng)元件相關(guān)聯(lián)的場(chǎng)測(cè)量。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括將對(duì)象插入到患者的器官中，并且確定對(duì)象的位置包括跟蹤該對(duì)象在該器官內(nèi)的位置。在另一實(shí)施例中，該兩個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)發(fā)生器與該對(duì)象相關(guān)聯(lián)，并且場(chǎng)傳感器定位在器官的外部。在另一實(shí)施例中，鑒別導(dǎo)致失真的系統(tǒng)元件包括接受推理的指示，該指示選自于由失真的特征方向和導(dǎo)致失真的系統(tǒng)元件的同一性 (identity)構(gòu)成的組。在另一實(shí)施例中，鑒別導(dǎo)致失真的系統(tǒng)元件包括感測(cè)在與該導(dǎo)致失真的系統(tǒng)元件相關(guān)的場(chǎng)測(cè)量中失真的存在。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)致失真的系統(tǒng)元件包括場(chǎng)感測(cè)元件之一和場(chǎng)發(fā)生器之一構(gòu)成的對(duì)。在另一實(shí)施例中，忽略與導(dǎo)致失真的系統(tǒng)元件相關(guān)的場(chǎng)測(cè)量包括停用導(dǎo)致失真的系統(tǒng)元件。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還提供用于跟蹤對(duì)象位置的系統(tǒng)，包括兩個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)發(fā)生器，其被設(shè)置成在對(duì)象的附近生成相應(yīng)的磁場(chǎng)；與對(duì)象相關(guān)聯(lián)的場(chǎng)傳感器，其被設(shè)置成測(cè)量磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)，其中所述場(chǎng)強(qiáng)中的至少一個(gè)的測(cè)量經(jīng)受失真；以及處理器，其被設(shè)置成響應(yīng)于所測(cè)量的場(chǎng)強(qiáng)來(lái)計(jì)算對(duì)象的旋轉(zhuǎn)不變的定位坐標(biāo)，以及通過(guò)將坐標(biāo)校正函數(shù)應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)不變的定位坐標(biāo)來(lái)確定對(duì)象的已校正定位坐標(biāo)，以便響應(yīng)于所測(cè)量的場(chǎng)強(qiáng)中的失真來(lái)調(diào)整每一個(gè)所測(cè)量的場(chǎng)強(qiáng)對(duì)已校正定位坐標(biāo)的相對(duì)貢獻(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還提供用于跟蹤對(duì)象位置的系統(tǒng)，包括兩個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)發(fā)生器，其被設(shè)置成在對(duì)象的附近生成相應(yīng)的磁場(chǎng)；與對(duì)象相關(guān)聯(lián)的場(chǎng)傳感器，其被設(shè)置成執(zhí)行對(duì)磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的測(cè)量，以便提供冗余定位信息，其中所述場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量中的至少一些經(jīng)受失真；以及處理器，其被設(shè)置成通過(guò)將利用冗余定位信息的坐標(biāo)校正函數(shù)應(yīng)用于所述測(cè)量來(lái)確定該對(duì)象相對(duì)于該兩個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)發(fā)生器的定位坐標(biāo)，以便減少失真對(duì)定位坐標(biāo)的影響。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還提供用于跟蹤對(duì)象位置的系統(tǒng)，包括兩個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)發(fā)生器，其被設(shè)置成在對(duì)象的附近生成相應(yīng)的磁場(chǎng)；場(chǎng)傳感器，其與對(duì)象相關(guān)聯(lián)并且包括一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)感測(cè)元件，其被設(shè)置成測(cè)量磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)，其中所述場(chǎng)強(qiáng)中的至少一個(gè)的測(cè)量經(jīng)受失真；以及處理器，其被設(shè)置成響應(yīng)于所測(cè)量的場(chǎng)強(qiáng)來(lái)鑒別導(dǎo)致失真的系統(tǒng)元件，其選自于由該一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)感測(cè)元件和該兩個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)發(fā)生器構(gòu)成的組，并且設(shè)置成確定該對(duì)象相對(duì)于該兩個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)發(fā)生器的位置同時(shí)忽略與導(dǎo)致失真的系統(tǒng)元件相關(guān)聯(lián)的場(chǎng)測(cè)量。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還提供在跟蹤對(duì)象位置的系統(tǒng)中使用的計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品， 該產(chǎn)品包括其中儲(chǔ)存程序指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，當(dāng)由計(jì)算機(jī)讀取時(shí)，所述指令使得計(jì)算機(jī)來(lái)控制兩個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)發(fā)生器以便在對(duì)象的附近生成磁場(chǎng)；接受由與該對(duì)象相關(guān)聯(lián)的場(chǎng)傳感器執(zhí)行的磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量，其中所述場(chǎng)強(qiáng)中的至少一個(gè)的測(cè)量經(jīng)受失真；響應(yīng)于所測(cè)量的場(chǎng)強(qiáng)來(lái)計(jì)算對(duì)象的旋轉(zhuǎn)不變的定位坐標(biāo)；以及通過(guò)將坐標(biāo)校正函數(shù)應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)不變的定位坐標(biāo)來(lái)確定對(duì)象的已校正定位坐標(biāo)，以便響應(yīng)于所測(cè)量的場(chǎng)強(qiáng)中的失真來(lái)調(diào)整每一個(gè)所測(cè)量的場(chǎng)強(qiáng)對(duì)已校正定位坐標(biāo)的相對(duì)貢獻(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還提供在跟蹤對(duì)象位置的系統(tǒng)中使用的計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品， 該產(chǎn)品包括其中儲(chǔ)存程序指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，當(dāng)由計(jì)算機(jī)讀取時(shí)，所述指令使得計(jì)算機(jī)來(lái)控制兩個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)發(fā)生器以便在對(duì)象的附近生成磁場(chǎng)；接受由與該對(duì)象相關(guān)聯(lián)的場(chǎng)傳感器執(zhí)行的磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量，所述測(cè)量包括冗余定位信息，其中所述測(cè)量中的至少一些經(jīng)受失真；以及通過(guò)將利用冗余定位信息的坐標(biāo)校正函數(shù)應(yīng)用于所述測(cè)量來(lái)確定該對(duì)象相對(duì)于該兩個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)發(fā)生器的定位坐標(biāo)，以便減少失真對(duì)定位坐標(biāo)的影響。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還提供在跟蹤對(duì)象位置的系統(tǒng)中使用的計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品， 該產(chǎn)品包括其中儲(chǔ)存程序指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，當(dāng)由計(jì)算機(jī)讀取時(shí)，所述指令使得計(jì)算機(jī)來(lái)控制兩個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)發(fā)生器以便在對(duì)象的附近生成磁場(chǎng)；接受由與該對(duì)象相關(guān)聯(lián)并包括一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)感測(cè)元件的場(chǎng)傳感器執(zhí)行的磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量，其中所述場(chǎng)強(qiáng)中的至少一個(gè)的測(cè)量經(jīng)受失真；響應(yīng)于所測(cè)量的場(chǎng)強(qiáng)來(lái)鑒別導(dǎo)致失真的系統(tǒng)元件，所述系統(tǒng)元件選自于由該兩個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)發(fā)生器和該一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)感測(cè)元件構(gòu)成的組；以及確定該對(duì)象相對(duì)于該兩個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)發(fā)生器的位置同時(shí)忽略與導(dǎo)致失真的系統(tǒng)元件相關(guān)聯(lián)的場(chǎng)測(cè)量。


通過(guò)參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行的以下詳細(xì)描述可以更全面地理解本發(fā)明，其中圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于對(duì)體內(nèi)對(duì)象進(jìn)行位置跟蹤和操縱的系統(tǒng)的示意圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的定位墊的示意圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的導(dǎo)管的示意圖；圖4是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于在存在場(chǎng)失真的情況下進(jìn)行位置跟蹤的方法的流程圖；以及
圖5是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于在存在場(chǎng)失真的情況下進(jìn)行位置跟蹤的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式系統(tǒng)描述圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于對(duì)體內(nèi)對(duì)象進(jìn)行位置跟蹤和操縱的系統(tǒng) 20的示意圖。系統(tǒng)20跟蹤和操縱體內(nèi)對(duì)象，諸如心臟導(dǎo)管M，其插入到諸如患者心臟觀的器官內(nèi)。系統(tǒng)20還測(cè)量、跟蹤和顯示導(dǎo)管M的位置(也就是定位和取向)。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)管位置與心臟的三維模型或其部分對(duì)齊(register)。導(dǎo)管相對(duì)于心臟的位置在顯示器30上顯示給醫(yī)生。醫(yī)生在醫(yī)療過(guò)程中使用操作員控制臺(tái)31來(lái)操縱導(dǎo)管和觀察其位置。系統(tǒng)20可用于執(zhí)行多種心臟內(nèi)手術(shù)和診斷過(guò)程，其中導(dǎo)管的導(dǎo)航和操縱由系統(tǒng)自動(dòng)或半自動(dòng)地執(zhí)行，而不是由醫(yī)生手動(dòng)進(jìn)行。系統(tǒng)20的導(dǎo)管操縱功能可例如通過(guò)使用由 Stereotaxis, Inc. (St. Louis, Missouri)生產(chǎn)的Niobe 磁性導(dǎo)航系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。有關(guān)該系統(tǒng)的細(xì)節(jié)可在www. stereotaxis, com得到。用于磁性導(dǎo)管導(dǎo)航的方法還例如在美國(guó)專利 5，654，864和6，755，816中有所描述，在此并入其公開(kāi)作為參考。系統(tǒng)20通過(guò)將在此稱為操縱場(chǎng)的磁場(chǎng)應(yīng)用于包括導(dǎo)管的工作體積內(nèi)來(lái)定位、定向和操縱導(dǎo)管對(duì)。將內(nèi)部磁體裝配到導(dǎo)管M的遠(yuǎn)端(distal tip)。(在以下的圖3中詳細(xì)示出導(dǎo)管M)。操縱場(chǎng)操縱(也就是，旋轉(zhuǎn)和移動(dòng))內(nèi)部磁體，從而操縱導(dǎo)管M的遠(yuǎn)端。操縱場(chǎng)由通常定位在患者的任一側(cè)的一對(duì)外部磁體36來(lái)產(chǎn)生。在一些實(shí)施例中， 磁體36包括響應(yīng)于由控制臺(tái)31產(chǎn)生的合適操縱控制信號(hào)來(lái)產(chǎn)生操縱場(chǎng)的電磁體。在一些實(shí)施例中，操縱場(chǎng)通過(guò)物理移動(dòng)(例如，旋轉(zhuǎn))的外部磁體36或其部分被旋轉(zhuǎn)或另外控制。 下文將討論由于具有其位置隨時(shí)間可能非常接近于工作體積的大金屬對(duì)象例如磁體36而引起的難題。在醫(yī)療過(guò)程中系統(tǒng)20測(cè)量和跟蹤導(dǎo)管M的定位和取向。為了該目的，該系統(tǒng)包括定位墊40。圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的定位墊40的示意圖。定位墊40包括諸如場(chǎng)發(fā)生線圈44的場(chǎng)發(fā)生器。線圈44以固定的已知定位和取向設(shè)置在工作體積附近。在圖1和圖2的示范性構(gòu)造中，定位墊40水平放置在其上躺有患者的床下。該例子中的墊40具有三角形形狀并包括三個(gè)三線圈(tri-Coil)42。每個(gè)三線圈42包括三個(gè)場(chǎng)發(fā)生線圈44。這樣在本例子中，定位墊40包括總共九個(gè)場(chǎng)發(fā)生線圈。在每個(gè)三線圈42中的三個(gè)線圈44在互相正交的平面內(nèi)取向。在替換的實(shí)施例中，定位墊40可包括設(shè)置成任何適當(dāng)?shù)膸缀螛?gòu)造的任何數(shù)目的場(chǎng)發(fā)生器。參照?qǐng)D1，控制臺(tái)31包括信號(hào)發(fā)生器46，其產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)線圈44的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。在圖1 和圖2所示的實(shí)施例中，產(chǎn)生九個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)。每個(gè)線圈44響應(yīng)于驅(qū)動(dòng)其的相應(yīng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生在此稱為跟蹤場(chǎng)的磁場(chǎng)。跟蹤場(chǎng)包括交流(AC)場(chǎng)。通常由信號(hào)發(fā)生器46產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率(以及由此的相應(yīng)跟蹤場(chǎng)的頻率)在幾百Hz到幾KHz的范圍內(nèi)，但是也可使用其它的頻率范圍。裝配到導(dǎo)管M的遠(yuǎn)端內(nèi)的位置傳感器感測(cè)由線圈44產(chǎn)生的跟蹤場(chǎng)并產(chǎn)生相應(yīng)的
8位置信號(hào)，其指示該傳感器相對(duì)于場(chǎng)發(fā)生線圈的定位和取向。位置信號(hào)通常沿通過(guò)導(dǎo)管M 延伸到控制臺(tái)的電纜被發(fā)送到控制臺(tái)31?？刂婆_(tái)31包括跟蹤處理器48，其響應(yīng)于位置信號(hào)計(jì)算導(dǎo)管M的定位和取向。處理器48使用顯示器30將導(dǎo)管的通常表示為六維坐標(biāo)的定位和取向顯示給醫(yī)生。處理器48還控制和管理信號(hào)發(fā)生器46的操作。在一些實(shí)施例中，場(chǎng)發(fā)生線圈44 由具有不同頻率的驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)，以便在它們的磁場(chǎng)之間進(jìn)行區(qū)分。可替換的，場(chǎng)發(fā)生線圈可以被順序驅(qū)動(dòng)，以便位置傳感器在任何給定的時(shí)間測(cè)量源自單個(gè)線圈44的跟蹤場(chǎng)。在這些實(shí)施例中，處理器48交替進(jìn)行每個(gè)線圈44的操作，并將從導(dǎo)管接收到的位置信號(hào)與合適的場(chǎng)發(fā)生線圈相關(guān)聯(lián)。通常，跟蹤處理器48使用通用的計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其用軟件來(lái)編程以執(zhí)行在此描述的功能。所述軟件例如可經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)以電子形式下載到計(jì)算機(jī)，或者可替換的，其可借助諸如 CD-ROM的有形介質(zhì)提供給計(jì)算機(jī)。跟蹤處理器可以與控制臺(tái)31的其它計(jì)算功能集成。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的導(dǎo)管M的遠(yuǎn)端的示意圖。如上所述，導(dǎo)管M 包括內(nèi)部磁體32和位置傳感器52。導(dǎo)管M還可包括一個(gè)或多個(gè)電極56，例如消融電極和用于感測(cè)局部電勢(shì)的電極。位置傳感器52包括諸如場(chǎng)感測(cè)線圈60的場(chǎng)感測(cè)元件。在一些實(shí)施例中，位置傳感器52包括在三個(gè)互相正交的平面內(nèi)取向的三個(gè)場(chǎng)感測(cè)線圈60。每個(gè)線圈60感測(cè)AC跟蹤場(chǎng)的三個(gè)正交分量之一，并響應(yīng)于所感測(cè)的分量產(chǎn)生相應(yīng)的位置信號(hào)。 傳感器52和電極56 —般通過(guò)延伸穿過(guò)導(dǎo)管的電纜64連接到控制臺(tái)31。在本領(lǐng)域內(nèi)眾所周知的是，放置在AC磁場(chǎng)中的金屬、順磁和鐵磁對(duì)象(在此統(tǒng)稱為場(chǎng)失真對(duì)象)導(dǎo)致在其附近場(chǎng)的失真。例如，當(dāng)金屬對(duì)象經(jīng)受AC磁場(chǎng)時(shí)，在該對(duì)象內(nèi)引起渦電流，其又產(chǎn)生使AC磁場(chǎng)失真的寄生磁場(chǎng)。鐵磁對(duì)象通過(guò)吸引和改變場(chǎng)線的密度和取向而使磁場(chǎng)失真。在磁性位置跟蹤系統(tǒng)的情況下，當(dāng)場(chǎng)失真對(duì)象存在于位置傳感器52的附近時(shí)，由傳感器52感測(cè)的跟蹤場(chǎng)失真，導(dǎo)致錯(cuò)誤的位置測(cè)量。失真的嚴(yán)重性通常依賴于存在的場(chǎng)失真材料的量、其與位置傳感器以及場(chǎng)發(fā)生線圈的接近程度、和/或其中跟蹤場(chǎng)撞擊到場(chǎng)失真對(duì)象上的角度。在圖1的系統(tǒng)中，例如，外部磁體36通常包含大量的場(chǎng)失真材料并且被設(shè)置成非常接近工作體積。因此，外部磁體36可能導(dǎo)致通過(guò)位置傳感器感測(cè)的跟蹤場(chǎng)的明顯失真。下述的方法和系統(tǒng)主要涉及在存在跟蹤磁場(chǎng)的嚴(yán)重失真的情況下執(zhí)行精確的位置跟蹤測(cè)量。圖1的導(dǎo)管操縱系統(tǒng)僅僅是作為示例性應(yīng)用來(lái)描述的，其中位于位置跟蹤系統(tǒng)的工作體積內(nèi)或附近的對(duì)象導(dǎo)致跟蹤場(chǎng)的嚴(yán)重的、隨時(shí)間變化的失真。但是，本發(fā)明的實(shí)施例決不限于磁性操縱應(yīng)用。在此描述的方法和系統(tǒng)可用于任何其它合適的位置跟蹤應(yīng)用中，用于降低這種失真影響。例如，在此描述的方法和系統(tǒng)可用來(lái)降低由諸如C形臂熒光鏡和磁共振成像(MRI)設(shè)備的對(duì)象所導(dǎo)致的場(chǎng)失真影響。在替換的實(shí)施例中，系統(tǒng)20可用來(lái)跟蹤多種類型的體內(nèi)對(duì)象，諸如導(dǎo)管、內(nèi)窺鏡和矯形植入物，以及用于耦接到醫(yī)療和手術(shù)工具和器械的跟蹤位置傳感器。使用冗余測(cè)量信息來(lái)降低失真的方法如上所述，系統(tǒng)20包括產(chǎn)生九個(gè)相應(yīng)跟蹤場(chǎng)的九個(gè)場(chǎng)發(fā)生線圈44。這些場(chǎng)的每一個(gè)由三個(gè)場(chǎng)感測(cè)線圈60來(lái)感測(cè)。這樣系統(tǒng)執(zhí)行總共27個(gè)場(chǎng)投影測(cè)量，以便計(jì)算導(dǎo)管M的六個(gè)定位和取向坐標(biāo)。很明顯，這27個(gè)測(cè)量包含大量的冗余信息。該冗余信息可用于改善系統(tǒng)的抗失真性，所述失真由諸如外部磁體36的場(chǎng)失真對(duì)象導(dǎo)致。可將這27個(gè)場(chǎng)測(cè)量看作27維矢量空間中的矢量。該矢量空間的每個(gè)維度對(duì)應(yīng)于一對(duì){場(chǎng)發(fā)生線圈44，場(chǎng)感測(cè)線圈60}。由于測(cè)量中的冗余性，通常可確定該矢量空間的較低維度的子空間，其相對(duì)于場(chǎng)失真是不變的或幾乎不變。在下面圖4中描述的位置跟蹤方法使用在場(chǎng)測(cè)量中存在的冗余信息來(lái)改善在存在這種場(chǎng)失真的情況下的位置測(cè)量的精確度。原則上，該方法首先計(jì)算分別相對(duì)于三個(gè)三線圈42限定位置傳感器52的定位的三個(gè)定位矢量。這些定位矢量相對(duì)于位置傳感器的角取向是不變的，并被稱為旋轉(zhuǎn)不變量。 定位矢量是取向不變的，因?yàn)槿缦滤?，它們是基于所測(cè)量的場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算的，而不是基于場(chǎng)強(qiáng)在場(chǎng)感測(cè)線圈上的投影計(jì)算的。通過(guò)坐標(biāo)校正函數(shù)來(lái)校正定位矢量(旋轉(zhuǎn)不變量)，其利用冗余測(cè)量信息來(lái)改進(jìn)抗場(chǎng)失真性。接下來(lái)計(jì)算位置傳感器的取向坐標(biāo)以完成該傳感器的六維定位和取向坐標(biāo)。 在一些實(shí)施例中，圖4的方法還包括校準(zhǔn)和聚類步驟，以及用于補(bǔ)償位置傳感器52的線圈 60的不同心性的過(guò)程。雖然下面圖4的方法涉及定位墊和包括三個(gè)互相正交的場(chǎng)感測(cè)線圈的位置傳感器，所述定位墊包括以三線圈42設(shè)置成三個(gè)互相正交的組的九個(gè)場(chǎng)發(fā)生線圈，但是該構(gòu)造只是為了概念清楚的目的所選擇的示范性構(gòu)造。在替換的實(shí)施例中，定位墊40和位置傳感器52可包含設(shè)置成任何合適的幾何構(gòu)造的任何數(shù)目的線圈44和線圈60。圖4是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于在存在場(chǎng)失真的情況下進(jìn)行位置跟蹤的方法的流程圖。該方法開(kāi)始于在校準(zhǔn)步驟100處對(duì)由定位墊40產(chǎn)生的跟蹤場(chǎng)進(jìn)行映射和校準(zhǔn)。通常，步驟100的校準(zhǔn)過(guò)程在制作定位墊40的過(guò)程中執(zhí)行，并且所述校準(zhǔn)結(jié)果存儲(chǔ)于耦接到定位墊的合適的存儲(chǔ)裝置中。例如在美國(guó)專利6，335，617中描述了可以用于該目的的校準(zhǔn)裝置和一些相關(guān)的校準(zhǔn)程序，在此并入其公開(kāi)作為參考。在校準(zhǔn)過(guò)程中，類似于位置傳感器52的校準(zhǔn)傳感器通過(guò)墊40周圍的在三維工作體積內(nèi)的多個(gè)定位被掃描。在校準(zhǔn)傳感器的每個(gè)定位處，墊40中的九個(gè)場(chǎng)發(fā)生線圈44中的每一個(gè)被驅(qū)動(dòng)以產(chǎn)生相應(yīng)的跟蹤場(chǎng)，并且校準(zhǔn)傳感器的三個(gè)場(chǎng)感測(cè)線圈60測(cè)量該跟蹤場(chǎng)。 記錄與每個(gè)定位相關(guān)的所感測(cè)的場(chǎng)強(qiáng)。在一些實(shí)施例中，校準(zhǔn)過(guò)程包括在校準(zhǔn)傳感器的每個(gè)定位處執(zhí)行多個(gè)場(chǎng)測(cè)量。通常，這些測(cè)量中的一些包括自由空間測(cè)量(也就是，當(dāng)工作體積和其附近沒(méi)有場(chǎng)失真對(duì)象時(shí)進(jìn)行的測(cè)量)。其它測(cè)量是在存在場(chǎng)失真對(duì)象的情況下在系統(tǒng)操作過(guò)程中希望它們所處的相同位置中進(jìn)行的。例如，當(dāng)場(chǎng)失真對(duì)象包括物理移動(dòng)到操縱導(dǎo)管M的外部磁體36時(shí)， 在磁體移動(dòng)經(jīng)過(guò)它們的整個(gè)預(yù)期運(yùn)動(dòng)范圍的同時(shí)執(zhí)行場(chǎng)測(cè)量。在校準(zhǔn)中可包括的其它場(chǎng)失真對(duì)象包括例如用于照射患者的熒光鏡，以及患者躺在其上的床。所述校準(zhǔn)裝置執(zhí)行場(chǎng)測(cè)量，并記錄測(cè)量結(jié)果以及校準(zhǔn)傳感器的相關(guān)的已知定位。 在一些實(shí)施例中，所述校準(zhǔn)程序由機(jī)器人或其它自動(dòng)校準(zhǔn)裝置來(lái)執(zhí)行，所述校準(zhǔn)裝置在墊 40周圍跨越工作體積移動(dòng)校準(zhǔn)傳感器。在一些實(shí)施例中，所制作的每個(gè)墊40使用在此描述的校準(zhǔn)程序進(jìn)行校準(zhǔn)?？商鎿Q的，諸如當(dāng)墊40的制作過(guò)程充分可重復(fù)時(shí)，整個(gè)校準(zhǔn)程序可只對(duì)單個(gè)定位墊或墊的樣品進(jìn)行，并且結(jié)果用于校準(zhǔn)剩余的墊。另外，可替換的，墊的樣品可經(jīng)受整個(gè)校準(zhǔn)程序。對(duì)于剩余的墊來(lái)說(shuō)，只記錄指示自由空間測(cè)量和失真測(cè)量之間的場(chǎng)強(qiáng)差異的不同結(jié)果。在一些情況下，材料構(gòu)成、機(jī)械結(jié)構(gòu)和/或場(chǎng)失真對(duì)象的定位是已知的。在這些情況下，由這些對(duì)象導(dǎo)致的干涉可被制作成模型，并且該模型用作校準(zhǔn)測(cè)量的一部分。在一些情況下，當(dāng)存在多個(gè)場(chǎng)失真對(duì)象時(shí)，可分別對(duì)每個(gè)對(duì)象進(jìn)行校準(zhǔn)測(cè)量。然后將各個(gè)校準(zhǔn)測(cè)量結(jié)合起來(lái)。另外或可替換的，可使用任何其它合適的獲得校準(zhǔn)測(cè)量組的方法。利用該多個(gè)場(chǎng)投影測(cè)量來(lái)導(dǎo)出三個(gè)旋轉(zhuǎn)不變的坐標(biāo)校正函數(shù)，每個(gè)場(chǎng)投影測(cè)量與校準(zhǔn)傳感器的已知定位相關(guān)。隨后將在正常系統(tǒng)操作期間應(yīng)用所述校正函數(shù)。所述函數(shù)接受由位置傳感器52測(cè)量的一組原始場(chǎng)測(cè)量作為輸入。這些原始測(cè)量可能由于存在場(chǎng)失真對(duì)象而失真。這三個(gè)函數(shù)產(chǎn)生位置傳感器52相對(duì)于定位墊40的三個(gè)相應(yīng)的已校正定位坐標(biāo)。在一些實(shí)施例中，所述校正函數(shù)補(bǔ)償由場(chǎng)失真對(duì)象導(dǎo)致的失真，以及補(bǔ)償由于由線圈44 產(chǎn)生的跟蹤場(chǎng)偏離了理想的偶極子場(chǎng)的事實(shí)導(dǎo)致的誤差。然而，將跟蹤場(chǎng)模擬為偶極子場(chǎng)并不是強(qiáng)制性的。在一些實(shí)施例中，使用擬合過(guò)程來(lái)確定坐標(biāo)校正函數(shù)。所述擬合過(guò)程確定這樣的函數(shù)所述函數(shù)將在上面的校準(zhǔn)步驟100期間測(cè)量的定位坐標(biāo)與校準(zhǔn)傳感器的已知定位坐標(biāo)最佳地?cái)M合。在本領(lǐng)域內(nèi)已知的任何合適的擬合方法都可用于該目的，例如多項(xiàng)式回歸方法。這樣，擬合過(guò)程有效地使坐標(biāo)校正函數(shù)響應(yīng)于在原始測(cè)量中所包含的失真水平來(lái)調(diào)整每個(gè)原始定位坐標(biāo)對(duì)已校正定位坐標(biāo)的相對(duì)貢獻(xiàn)。具有低失真含量的原始定位坐標(biāo)通過(guò)擬合過(guò)程可能被強(qiáng)調(diào)或被給定更多加權(quán)。具有高失真含量的原始定位坐標(biāo)可能被給定較少的加權(quán)或甚至被忽略。這樣，坐標(biāo)校正函數(shù)可被看作將原始場(chǎng)測(cè)量變換成對(duì)失真來(lái)說(shuō)盡可能不變的子空間。由于擬合過(guò)程考慮了大量的校準(zhǔn)測(cè)量，因此該子空間對(duì)不同的場(chǎng)失真對(duì)象幾何形狀導(dǎo)致的失真來(lái)說(shuō)是不變的。在一些實(shí)施例中，坐標(biāo)校正函數(shù)可忽略與給計(jì)算帶來(lái)明顯失真的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)致失真的系統(tǒng)元件相關(guān)的場(chǎng)測(cè)量。導(dǎo)致失真的元件可包括場(chǎng)發(fā)生線圈44，場(chǎng)感測(cè)線圈60和/ 或{線圈44，線圈60}的對(duì)。在這些實(shí)施例中，例如通過(guò)將坐標(biāo)校正函數(shù)的合適系數(shù)設(shè)定為零或另外對(duì)所述函數(shù)進(jìn)行整形以對(duì)這些元件不敏感，所述函數(shù)可忽略有關(guān)導(dǎo)致失真的元件的測(cè)量。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)致失真的元件可被關(guān)斷或者被停用。原始定位坐標(biāo)表示為由rt。表示的三個(gè)矢量，其中tc = L··· 3，表示在測(cè)量中使用的三線圈42的下標(biāo)。矢量rt。包括三個(gè)定位坐標(biāo){xt。，ytc, zt。}，其表示如響應(yīng)于由三線圈 tc產(chǎn)生的跟蹤場(chǎng)計(jì)算的位置傳感器的定位坐標(biāo)。按照慣例，rtc是相對(duì)于定位墊40的參照系來(lái)表示的。假設(shè)為理想的偶極子場(chǎng)，用于基于所測(cè)量的場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算rt。的示范性數(shù)學(xué)過(guò)程在下面的步驟102中進(jìn)一步給出。在一些實(shí)施例中，這三個(gè)坐標(biāo)校正函數(shù)包括多項(xiàng)式函數(shù)。在下述的說(shuō)明中，每個(gè)函數(shù)包括不包含任何截項(xiàng)的定位坐標(biāo)的三階多項(xiàng)式(也就是，該多項(xiàng)式可以包含X，X2, X3, y， y2，y3，ζ, ζ2和ζ3項(xiàng)，但是不包含例如xy2, xyz或y2z項(xiàng))。這樣，坐標(biāo)校正函數(shù)的輸入可表達(dá)為用h表示的沘維矢量，其被定義為h= {l，ri，r2，r3，ri2，r22，r32，ri3，r23，r33} = {1，222222222333333 xI ‘ Yl ‘ zI ‘ X2' ^2 ‘ Z2' X3'又3' Z3' X1 ‘ Yl ‘ Z1 ‘ X2 ‘ 5^2 ‘ Z2 ‘ X3 ‘ 5^3 ‘ Z3 ‘ X1 ‘ 5^1 ‘ Z1 ‘ X2 ‘ 5^2 ‘ Z2 ‘
知3，733，233}，其中第一“1”項(xiàng)用作偏差(offset)。這三個(gè)坐標(biāo)校正函數(shù)具有下述形式 28
權(quán)利要求
1.用于跟蹤對(duì)象位置的方法，包括使用與該對(duì)象相關(guān)聯(lián)的場(chǎng)傳感器來(lái)測(cè)量由兩個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)發(fā)生器所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)，以便提供冗余定位信息，其中所述場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量中的至少一些經(jīng)受失真；以及通過(guò)將利用冗余定位信息的坐標(biāo)校正函數(shù)應(yīng)用于所述測(cè)量，確定該對(duì)象相對(duì)于該兩個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)發(fā)生器的定位坐標(biāo)，以便降低失真對(duì)定位坐標(biāo)的影響。
2.用于跟蹤對(duì)象位置的方法，包括使用包括與該對(duì)象相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)感測(cè)元件的場(chǎng)傳感器來(lái)測(cè)量由兩個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)發(fā)生器產(chǎn)生的磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)，其中所述場(chǎng)強(qiáng)中的至少一個(gè)的測(cè)量經(jīng)受失真；響應(yīng)于所測(cè)量的場(chǎng)強(qiáng)，鑒別至少一個(gè)導(dǎo)致失真的系統(tǒng)元件，其選自于由該一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)感測(cè)元件和該兩個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)發(fā)生器構(gòu)成的組；以及響應(yīng)于所測(cè)量的場(chǎng)強(qiáng)確定該對(duì)象相對(duì)于該兩個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)發(fā)生器的位置，同時(shí)忽略與導(dǎo)致失真的系統(tǒng)元件相關(guān)聯(lián)的場(chǎng)測(cè)量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，并且包括將該對(duì)象插入到患者的器官中，其中確定對(duì)象的位置包括跟蹤該對(duì)象在該器官內(nèi)的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中該兩個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)發(fā)生器與該對(duì)象相關(guān)聯(lián)，并且其中該場(chǎng)傳感器定位在所述器官的外部。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中鑒別導(dǎo)致失真的系統(tǒng)元件包括接受推理的指示， 該指示選自于由所述失真的特征方向和導(dǎo)致失真的系統(tǒng)元件的同一性構(gòu)成的組。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中鑒別導(dǎo)致失真的系統(tǒng)元件包括感測(cè)在與該導(dǎo)致失真的系統(tǒng)元件相關(guān)的場(chǎng)測(cè)量中失真的存在。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中導(dǎo)致失真的系統(tǒng)元件包括場(chǎng)感測(cè)元件之一和場(chǎng)發(fā)生器之一構(gòu)成的對(duì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中忽略與導(dǎo)致失真的系統(tǒng)元件相關(guān)的場(chǎng)測(cè)量包括停用導(dǎo)致失真的系統(tǒng)元件。
9.用于跟蹤對(duì)象位置的系統(tǒng)，包括兩個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)發(fā)生器，其被設(shè)置成在對(duì)象的附近生成相應(yīng)的磁場(chǎng)； 與對(duì)象相關(guān)聯(lián)的場(chǎng)傳感器，其被設(shè)置成執(zhí)行對(duì)磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的測(cè)量，以便提供冗余定位信息，其中所述場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量中的至少一些經(jīng)受失真；以及處理器，其被設(shè)置成通過(guò)將利用冗余定位信息的坐標(biāo)校正函數(shù)應(yīng)用于所述測(cè)量來(lái)確定該對(duì)象相對(duì)于該兩個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)發(fā)生器的定位坐標(biāo)，以便減少失真對(duì)定位坐標(biāo)的影響。
10.用于跟蹤對(duì)象位置的系統(tǒng)，包括兩個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)發(fā)生器，其被設(shè)置成在對(duì)象的附近生成相應(yīng)的磁場(chǎng)； 場(chǎng)傳感器，其與對(duì)象相關(guān)聯(lián)并且包括一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)感測(cè)元件，其被設(shè)置成測(cè)量磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)，其中所述場(chǎng)強(qiáng)中的至少一個(gè)的測(cè)量經(jīng)受失真；以及處理器，其被設(shè)置成響應(yīng)于所測(cè)量的場(chǎng)強(qiáng)來(lái)鑒別導(dǎo)致失真的系統(tǒng)元件，其選自于由該一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)感測(cè)元件和該兩個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)發(fā)生器構(gòu)成的組，并且被設(shè)置成確定該對(duì)象相對(duì)于該兩個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)發(fā)生器的位置同時(shí)忽略與導(dǎo)致失真的系統(tǒng)元件相關(guān)聯(lián)的場(chǎng)測(cè)量。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中該對(duì)象適于插入到患者的器官中，并且其中該處理器被設(shè)置成跟蹤該對(duì)象在該器官內(nèi)的位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中該兩個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)發(fā)生器與該對(duì)象相關(guān)聯(lián)，并且其中該場(chǎng)傳感器定位在所述器官的外部。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中該處理器被設(shè)置成接受推理的指示，該指示選自于由所述失真的特征方向和導(dǎo)致失真的系統(tǒng)元件的同一性構(gòu)成的組。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中該處理器被設(shè)置成通過(guò)感測(cè)在與導(dǎo)致失真的系統(tǒng)元件相關(guān)的場(chǎng)測(cè)量中失真的存在來(lái)鑒別該導(dǎo)致失真的系統(tǒng)元件。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中導(dǎo)致失真的系統(tǒng)元件包括場(chǎng)感測(cè)元件之一和場(chǎng)發(fā)生器之一構(gòu)成的對(duì)。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中該處理器被設(shè)置成停用導(dǎo)致失真的系統(tǒng)元件。
全文摘要
本發(fā)明涉及利用冗余測(cè)量的抗失真位置跟蹤。用于跟蹤對(duì)象位置的方法，包括使用與對(duì)象相關(guān)聯(lián)的場(chǎng)傳感器來(lái)測(cè)量由兩個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)發(fā)生器所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)，其中所述場(chǎng)強(qiáng)中的至少一個(gè)的測(cè)量經(jīng)受失真。響應(yīng)于所測(cè)量的場(chǎng)強(qiáng)來(lái)計(jì)算對(duì)象的旋轉(zhuǎn)不變的定位坐標(biāo)。通過(guò)將坐標(biāo)校正函數(shù)應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)不變的定位坐標(biāo)來(lái)確定對(duì)象的已校正定位坐標(biāo)，以便響應(yīng)于所測(cè)量的場(chǎng)強(qiáng)中的失真來(lái)調(diào)整每一個(gè)所測(cè)量的場(chǎng)強(qiáng)對(duì)已校正定位坐標(biāo)的相對(duì)貢獻(xiàn)。
文檔編號(hào)A61B19/00GK102210611SQ20111012579
公開(kāi)日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2007年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月7日
發(fā)明者A·戈瓦里, M·巴-塔爾 申請(qǐng)人:韋伯斯特生物官能公司