專(zhuān)利名稱(chēng)：在定位跟蹤測(cè)量中磁偶極子模糊度求解的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及磁定位跟蹤系統(tǒng)，尤其涉及用于在定位跟蹤測(cè)量中求解磁偶極子模糊度的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在本領(lǐng)域中已知各種方法和系統(tǒng)用于在醫(yī)療過(guò)程中跟蹤對(duì)象的坐標(biāo)。例如，美國(guó)專(zhuān)利5,391,199和5,443,489描述了采用一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)換能器(transducer)確定體內(nèi)探測(cè)器的坐標(biāo)的系統(tǒng)，其公開(kāi)在此引入作為參考。這樣的系統(tǒng)用于產(chǎn)生關(guān)于醫(yī)療探測(cè)器(例如導(dǎo)管)的位置信息。諸如線圈之類(lèi)的傳感器被放置在探測(cè)器中，并響應(yīng)外部施加的磁場(chǎng)而產(chǎn)生信號(hào)。所述磁場(chǎng)由磁場(chǎng)換能器(諸如輻射器線圈)生成，所述磁場(chǎng)換能器被固定在外部參考系的相互間隔的已知位置中。對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行處理以確定在外部參考系中探測(cè)器的坐標(biāo)。
與磁定位跟蹤(magnetic position tracking)有關(guān)的其它方法和系統(tǒng)例如也在PCT專(zhuān)利公布WO 96/05768、美國(guó)專(zhuān)利6,690,963、6,239,724、6,618,612和6,332,089、和美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公布2002/0065455 A1、2003/0120150 A1和2004/0068178 A1中被描述，其公開(kāi)全部在此引入作為參考。所述公布描述了對(duì)體內(nèi)對(duì)象(例如心臟導(dǎo)管、矯形植入物和在不同醫(yī)療過(guò)程中使用的醫(yī)療器具)的定位進(jìn)行跟蹤的方法和系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
一些定位跟蹤系統(tǒng)計(jì)算和提供一個(gè)對(duì)象相對(duì)于另一對(duì)象的相對(duì)坐標(biāo)。一個(gè)示例性的實(shí)施例是矯形系統(tǒng)，該矯形系統(tǒng)提供插入抽出器具相對(duì)于矯形植入物的相對(duì)坐標(biāo)。該系統(tǒng)使外科醫(yī)生能夠利用器具以對(duì)周?chē)M織有最小損傷的方式接近植入物。
在一些情況中，例如當(dāng)外部施加的磁場(chǎng)為偶極子場(chǎng)時(shí)，相對(duì)坐標(biāo)的計(jì)算是模糊的，提供與正確相對(duì)坐標(biāo)相應(yīng)的兩個(gè)或多個(gè)可能相對(duì)坐標(biāo)。
本發(fā)明的實(shí)施例提供用于在計(jì)算兩個(gè)對(duì)象之間的相對(duì)坐標(biāo)時(shí)求解(resolve)模糊的位置計(jì)算的方法和系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，處于不同位置的第一和第二場(chǎng)發(fā)生器被用于在兩個(gè)對(duì)象附近產(chǎn)生相應(yīng)的第一和第二磁場(chǎng)。分別與兩個(gè)對(duì)象相關(guān)聯(lián)的兩個(gè)定位傳感器測(cè)量所述第一和第二場(chǎng)。將關(guān)于定位傳感器中的一個(gè)相對(duì)于場(chǎng)發(fā)生器中的至少一個(gè)的定位的先驗(yàn)(a-priori)知識(shí)與由兩個(gè)定位傳感器對(duì)磁場(chǎng)的相對(duì)測(cè)量相結(jié)合，以明確地求解相對(duì)坐標(biāo)。
在所公開(kāi)的實(shí)施例中，該系統(tǒng)基于由定位傳感器對(duì)第一磁場(chǎng)的測(cè)量來(lái)計(jì)算第一組可能相對(duì)坐標(biāo)，并基于第二磁場(chǎng)的測(cè)量來(lái)計(jì)算第二組可能相對(duì)坐標(biāo)。由于正確相對(duì)坐標(biāo)并不取決于場(chǎng)發(fā)生器的位置，因而既不出現(xiàn)在第一組也不出現(xiàn)在第二組中的可能相對(duì)坐標(biāo)是無(wú)效的。
然后該系統(tǒng)利用與場(chǎng)發(fā)生器中的至少一個(gè)和定位傳感器中的至少一個(gè)有關(guān)的先驗(yàn)位置信息使除了余下的相對(duì)坐標(biāo)中的一個(gè)之外全部無(wú)效，以產(chǎn)生兩個(gè)對(duì)象之間的正確相對(duì)坐標(biāo)。在一些實(shí)施例中，提供先驗(yàn)位置信息包括預(yù)先固定場(chǎng)發(fā)生器中的一個(gè)相對(duì)于對(duì)象中的一個(gè)的取向。
在下文描述的可替換的實(shí)施例中，可利用單個(gè)位置墊片來(lái)執(zhí)行確定的定位測(cè)量，該位置墊片具有以已知偏移被固定在所述位置墊片內(nèi)的多個(gè)場(chǎng)發(fā)生器。
因此根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種用于定位跟蹤的方法，包括使用位于相應(yīng)不同的第一和第二位置的第一和第二場(chǎng)發(fā)生器，在第一和第二對(duì)象的附近產(chǎn)生相應(yīng)的第一和第二磁場(chǎng)；利用分別與第一和第二對(duì)象相關(guān)聯(lián)的第一和第二定位傳感器測(cè)量第一和第二場(chǎng)；響應(yīng)于第一磁場(chǎng)來(lái)計(jì)算第一對(duì)象相對(duì)于第二對(duì)象的第一可能相對(duì)坐標(biāo)，和響應(yīng)于第二磁場(chǎng)來(lái)計(jì)算第一對(duì)象相對(duì)第二對(duì)象的第二可能相對(duì)坐標(biāo)；以及通過(guò)將第一可能相對(duì)坐標(biāo)與第二可能相對(duì)坐標(biāo)相比較；和將第一和第二可能相對(duì)坐標(biāo)中的至少一個(gè)與關(guān)于場(chǎng)發(fā)生器中的至少一個(gè)和定位傳感器中的至少一個(gè)的先驗(yàn)位置信息相比較；來(lái)處理第一和第二可能相對(duì)坐標(biāo)，以確定第一對(duì)象相對(duì)于第二對(duì)象的正確相對(duì)坐標(biāo)。
在公開(kāi)的實(shí)施例中，第一和第二對(duì)象中的一個(gè)包括插入患者身體的植入物，其中第一和第二對(duì)象中的另一個(gè)包括器具，并且處理第一和第二可能相對(duì)坐標(biāo)包括跟蹤該器具相對(duì)于該植入物的相對(duì)定位。
在一些實(shí)施例中，處理第一和第二可能相對(duì)坐標(biāo)包括使第一和第二可能相對(duì)坐標(biāo)的一個(gè)中的不出現(xiàn)在第一和第二可能相對(duì)坐標(biāo)的另一個(gè)中的相對(duì)坐標(biāo)值無(wú)效。附加地或者可替換地，處理第一和第二可能相對(duì)坐標(biāo)包括響應(yīng)于相對(duì)坐標(biāo)值和先驗(yàn)位置信息之間的不一致性使第一和第二可能相對(duì)坐標(biāo)中的至少一個(gè)中的相對(duì)坐標(biāo)值無(wú)效。
在公開(kāi)的實(shí)施例中，該方法包括通過(guò)對(duì)場(chǎng)發(fā)生器中的至少一個(gè)進(jìn)行定位以便使磁場(chǎng)中的至少一個(gè)具有相對(duì)于定位傳感器中的至少一個(gè)的已知取向，來(lái)提供先驗(yàn)位置信息。典型地，對(duì)場(chǎng)發(fā)生器中的至少一個(gè)進(jìn)行定位包括利用指示磁場(chǎng)中的至少一個(gè)的取向的標(biāo)記來(lái)標(biāo)記場(chǎng)發(fā)生器中的至少一個(gè)。
在另一實(shí)施例中，該方法包括通過(guò)沿軸以離第一對(duì)象的第一距離定位第一場(chǎng)發(fā)生器，沿該軸在第一對(duì)象的相對(duì)側(cè)以離第一對(duì)象的不同于第一距離的第二距離定位第二場(chǎng)發(fā)生器，以便使在第一對(duì)象處所測(cè)量的第一和第二場(chǎng)具有不同的量值，來(lái)提供先驗(yàn)位置信息。
在又一實(shí)施例中，其中第一和第二場(chǎng)發(fā)生器具有相應(yīng)的第一和第二軸，該方法包括通過(guò)以已知的相互距離定位第一和第二場(chǎng)發(fā)生器，以便該第一和第二軸平行，來(lái)提供先驗(yàn)位置信息。
在再一實(shí)施例中，該方法包括通過(guò)定義指定有第一和第二對(duì)象的位置坐標(biāo)的有效范圍的工作容積，并且以離第一和第二對(duì)象足夠遠(yuǎn)的距離定位第一場(chǎng)發(fā)生器，以便第一和第二可能相對(duì)坐標(biāo)中的至少一個(gè)落在工作容積之外，來(lái)提供先驗(yàn)位置信息。
典型地，第一和第二磁場(chǎng)包括偶極子和半偶極子磁場(chǎng)中的至少一個(gè)。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還提供一種用于定位跟蹤的方法，包括使用在位置墊片中沿共有軸以相應(yīng)已知的相互偏移所固定的第一和第二場(chǎng)發(fā)生器的同軸對(duì)，在對(duì)象附近產(chǎn)生相應(yīng)的第一和第二磁場(chǎng)；利用與該對(duì)象相關(guān)聯(lián)的定位傳感器測(cè)量第一和第二磁場(chǎng)；基于所測(cè)量的第一和第二磁場(chǎng)和已知的偏移，計(jì)算該對(duì)象相對(duì)于該位置墊片的確定的定位坐標(biāo)。
在一些實(shí)施例中，該方法包括利用沿相應(yīng)不同的軸以相應(yīng)已知的相互偏移所固定的場(chǎng)發(fā)生器的一個(gè)或多個(gè)附加的同軸對(duì)來(lái)產(chǎn)生附加的磁場(chǎng)，和通過(guò)定位傳感器測(cè)量附加的磁場(chǎng)，其中計(jì)算確定的定位坐標(biāo)包括響應(yīng)于所測(cè)量的附加的磁場(chǎng)和相應(yīng)已知的偏移來(lái)計(jì)算坐標(biāo)。
典型地，產(chǎn)生第一和第二磁場(chǎng)包括以具有相應(yīng)不同的第一和第二頻率的相應(yīng)第一和第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)第一和第二場(chǎng)發(fā)生器。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還提供了一種用于定位跟蹤的系統(tǒng)，包括位于相應(yīng)不同的第一和第二位置的第一和第二場(chǎng)發(fā)生器，其被布置用于在第一和第二對(duì)象附近產(chǎn)生相應(yīng)的第一和第二磁場(chǎng)；分別與該第一和第二對(duì)象相關(guān)聯(lián)的第一和第二定位傳感器，其被布置用于測(cè)量第一和第二場(chǎng)；處理器，其被布置用于響應(yīng)于第一磁場(chǎng)計(jì)算第一對(duì)象相對(duì)于第二對(duì)象的第一可能相對(duì)坐標(biāo)，響應(yīng)于第二磁場(chǎng)計(jì)算第一對(duì)象相對(duì)于第二對(duì)象的第二可能相對(duì)坐標(biāo)，和處理第一和第二可能相對(duì)坐標(biāo)，以通過(guò)將第一可能相對(duì)坐標(biāo)和第二可能相對(duì)坐標(biāo)相比較，以及將第一和第二可能相對(duì)坐標(biāo)中的至少一個(gè)和與場(chǎng)發(fā)生器中的至少一個(gè)和定位傳感器中的至少一個(gè)有關(guān)的先驗(yàn)位置信息相比較來(lái)確定第一對(duì)象相對(duì)于第二對(duì)象的正確相對(duì)坐標(biāo)。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，進(jìn)一步提供一種用于定位跟蹤的系統(tǒng)，包括位置墊片，其包括沿共有軸以已知的相互偏移所固定的第一和第二場(chǎng)發(fā)生器的同軸對(duì)，其被布置用于在對(duì)象附近產(chǎn)生相應(yīng)的第一和第二磁場(chǎng)；與該對(duì)象相關(guān)聯(lián)的定位傳感器，其被布置用于測(cè)量第一和第二磁場(chǎng)；和處理器，其被布置用于基于所測(cè)量的第一和第二磁場(chǎng)和已知的偏移來(lái)計(jì)算該對(duì)象關(guān)于該位置墊片的確定的定位坐標(biāo)。
此外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例提供一種用在定位跟蹤系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品，該產(chǎn)品包括計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中存儲(chǔ)有程序指令，當(dāng)由計(jì)算機(jī)讀取時(shí)，所述指令使計(jì)算機(jī)控制位于相應(yīng)不同的第一和第二位置的第一和第二場(chǎng)發(fā)生器，以便在第一和第二對(duì)象的附近產(chǎn)生相應(yīng)的第一和第二磁場(chǎng)，從分別與第一和第二對(duì)象相關(guān)聯(lián)的第一和第二定位傳感器接收第一和第二場(chǎng)的測(cè)量，響應(yīng)于第一磁場(chǎng)計(jì)算第一對(duì)象相對(duì)于第二對(duì)象的第一可能相對(duì)坐標(biāo)，響應(yīng)于第二磁場(chǎng)計(jì)算第一對(duì)象相對(duì)于第二對(duì)象的第二可能相對(duì)坐標(biāo)，處理第一和第二可能相對(duì)坐標(biāo)，以便通過(guò)將第一可能相對(duì)坐標(biāo)和第二可能相對(duì)坐標(biāo)相比較，以及將第一和第二可能相對(duì)坐標(biāo)中的至少一個(gè)和與場(chǎng)發(fā)生器中的至少一個(gè)和定位傳感器中的至少一個(gè)有關(guān)的先驗(yàn)位置信息相比較來(lái)確定第一對(duì)象相對(duì)于第二對(duì)象的正確相對(duì)坐標(biāo)。
結(jié)合附圖從本發(fā)明的實(shí)施例的以下詳細(xì)說(shuō)明中將會(huì)更全面地理解本發(fā)明，其中


圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在外科手術(shù)中所使用的磁定位跟蹤系統(tǒng)的示意性圖示；圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的位置墊片的示意性圖示；圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的傳感器單元的示意性圖示；圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的模糊定位測(cè)量的示意性圖示；圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的模糊定位測(cè)量的示意性圖示；圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例示意性闡明用于求解測(cè)量模糊度的方法的流程圖；圖7A是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的位置墊片的示意性圖示；和圖7B是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例示意性闡明用于求解測(cè)量模糊度的方法的圖示。
具體實(shí)施例方式
系統(tǒng)說(shuō)明在典型的基于磁的定位傳感系統(tǒng)(例如引自上述參考文獻(xiàn)中的系統(tǒng))中，外部產(chǎn)生的磁場(chǎng)在接收器(例如傳感器線圈)中感應(yīng)出定位響應(yīng)(position-responsive)電流，所述接收器位于傳感器單元內(nèi)。在這種系統(tǒng)的醫(yī)療應(yīng)用中，傳感器單元被裝配在醫(yī)療植入物、探測(cè)器或其它醫(yī)療器具中。傳感器單元內(nèi)的傳感器控制單元從接收器獲得信號(hào)，計(jì)算定位信息，和將該信息傳送到外部系統(tǒng)。該外部系統(tǒng)基于從傳感器單元所接收的定位信息來(lái)計(jì)算該傳感器單元的位置和取向。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在外科手術(shù)中所使用的磁定位跟蹤系統(tǒng)20的示意性圖示。外科醫(yī)生22使用醫(yī)療器具24對(duì)患者23執(zhí)行醫(yī)療過(guò)程。將標(biāo)記為26A和26B的矯形植入物26引入到患者體內(nèi)的外科手術(shù)部位，在此實(shí)例中所述外科手術(shù)部位位于患者的腿30內(nèi)。該跟蹤系統(tǒng)通過(guò)測(cè)量和提供值入物26和器具24的定位來(lái)引導(dǎo)外科醫(yī)生執(zhí)行所述過(guò)程，在此實(shí)例中為膝關(guān)節(jié)手術(shù)。該系統(tǒng)對(duì)貫穿包括外科手術(shù)部位的工作容積(working volume)的位置和取向坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量。
特別地，系統(tǒng)20計(jì)算和提供器具24相對(duì)于植入物26中的一個(gè)(或兩個(gè))的相對(duì)定位坐標(biāo)。例如，在一些實(shí)施例中，器具24包括插入器具，其用于將植入物26插入骨中和/或從中抽出。通過(guò)提供器具24相對(duì)于該植入物的相對(duì)坐標(biāo)，定位跟蹤系統(tǒng)輔助外科醫(yī)生利用器具準(zhǔn)確地接近該植入物，從而使所引起的對(duì)周?chē)M織的損傷最小化。
附加地或者可替換地，相對(duì)坐標(biāo)的計(jì)算和提供在其它情形或應(yīng)用中也是所希望的，例如在脊骨外科手術(shù)中對(duì)脊骨椎弓根螺釘(spine pedicle screw)的導(dǎo)航和相對(duì)參考補(bǔ)塊(patch)對(duì)導(dǎo)管的導(dǎo)航。
利用場(chǎng)發(fā)生器(諸如位置墊片(location pad)34)測(cè)量器具24和植入物26的坐標(biāo)。位置墊片34可被附著在患者身體或使用任何適當(dāng)?shù)耐獠抗潭ㄎ飦?lái)定位。在圖1的實(shí)例中，分別標(biāo)記為34A和34B的兩個(gè)墊片被放置在患者的靠近植入物26A和26B的小腿和大腿上。信號(hào)發(fā)生器單元38產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)位置墊片34的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。典型地，墊片34包括響應(yīng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)而產(chǎn)生貫穿工作容積的磁場(chǎng)的場(chǎng)發(fā)生線圈。雖然無(wú)線連接也是可行的，但位置墊片典型地通過(guò)電纜44連接到單元38。
植入物26和器具24包含微型的無(wú)線傳感器單元，其在下面被詳細(xì)描述。每個(gè)傳感器單元都包括被設(shè)計(jì)用于感測(cè)其附加磁場(chǎng)的定位傳感器。由位置墊片34產(chǎn)生的磁場(chǎng)在被裝配于器具24和植入物26的傳感器單元的定位傳感器中感應(yīng)出電流。響應(yīng)于感應(yīng)電流，每個(gè)傳感器單元中的控制和通信電路產(chǎn)生和傳送指示該植入物或器具的位置和取向的定位信號(hào)。無(wú)線傳感器單元也可以被裝配到各種臨時(shí)標(biāo)記設(shè)備中，例如臨時(shí)地被插入骨中并在過(guò)程之后被移出的標(biāo)記設(shè)備。
定位信號(hào)由耦合到計(jì)算機(jī)41的無(wú)線控制單元40接收。計(jì)算機(jī)41用作系統(tǒng)20的主系統(tǒng)控制器。在一些實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)41處理所接收的信號(hào)，并計(jì)算器具24相對(duì)于植入物26的相對(duì)定位(位置和取向)坐標(biāo)，而不管其相對(duì)于位置墊片的定位。典型地，結(jié)果在顯示器42上被提供給外科醫(yī)生。
典型地，計(jì)算機(jī)41包括通用計(jì)算機(jī)，其以軟件方式被編程用以運(yùn)行在此所描述的功能。例如，軟件可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)以電子形式被下載到計(jì)算機(jī)，或者可替換地，所述軟件可以在諸如CD-ROM的有形介質(zhì)上被供給計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)41可以被實(shí)施為獨(dú)立單元(standalone unit)，或可替換地與系統(tǒng)20的其它部件集成。
圖1中所示的系統(tǒng)與矯形應(yīng)用有關(guān)。關(guān)于這種定位跟蹤系統(tǒng)的進(jìn)一步細(xì)節(jié)可在上述的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.11/063,094中找到。另外，用于矯形應(yīng)用的可實(shí)施本發(fā)明原理的類(lèi)似系統(tǒng)在于2004年3月5日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)No.60/550,924、現(xiàn)于2005年2月18日提交的作為美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.11/062,258中進(jìn)行了描述。所有這些申請(qǐng)被轉(zhuǎn)讓給本專(zhuān)利申請(qǐng)的受讓人，并且其公開(kāi)在此引入作為參考。
如下文將詳細(xì)描述的那樣，通過(guò)定位傳感器所執(zhí)行的場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量有時(shí)會(huì)導(dǎo)致模糊的位置計(jì)算。下述方法和系統(tǒng)解決這些模糊度以提供器具相對(duì)于植入物的真實(shí)的相對(duì)位置。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的位置墊片(location pad)34的示意性圖示。墊片34包括用于將該位置墊片附著到患者身體的基底50。該位置墊片包括至少一個(gè)場(chǎng)發(fā)生線圈54，其響應(yīng)由電纜44所傳送的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)產(chǎn)生偶極子或半偶極子磁場(chǎng)。在一些實(shí)施例中，在墊片34上所標(biāo)記的箭頭58以相對(duì)于由位置墊片所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的已知方向排列。箭頭58協(xié)助解決測(cè)量模糊度，如將在下面所解釋的那樣。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的包含在植入物26和器具24中的傳感器單元62的示意性圖示。傳感器單元62包括定位傳感器66，所述定位傳感器典型地包括感測(cè)在該傳感器單元附近所施加的磁場(chǎng)的三個(gè)場(chǎng)傳感線圈。在一些實(shí)施例中，能量線圈70用作傳感器單元62的能量源。典型地，能量線圈通過(guò)電感耦合從外部驅(qū)動(dòng)天線(其可以是在圖1中所示的無(wú)線控制單元40的一部分)接收射頻(RF，radio frequency)能量?？商鎿Q地，可通過(guò)傳感器單元62內(nèi)的電池(未示出)或通過(guò)其它適合的裝置供應(yīng)能量。通信線圈74被用于從傳感器單元傳送定位信號(hào)到無(wú)線控制單元40?？商鎿Q地，或者傳感器單元62的線圈或者能量線圈70也可被用于傳送定位信號(hào)，從而避免需要單獨(dú)的通信線圈。
定位傳感器66和線圈70、74被偶合到傳感器控制單元78。由位置墊片34所產(chǎn)生的磁場(chǎng)在定位傳感器62中的場(chǎng)傳感線圈兩端感應(yīng)時(shí)變信號(hào)電壓，如上所述。單元78接收信號(hào)電壓并響應(yīng)于這些電壓來(lái)產(chǎn)生定位信號(hào)。單元78驅(qū)動(dòng)通信線圈74來(lái)傳送定位信號(hào)到外部系統(tǒng)內(nèi)的接收天線，該外部系統(tǒng)典型地為無(wú)線控制單元40。圖3示出示例性的傳感器單元構(gòu)造。如上所述，可使用任何其它適當(dāng)?shù)碾姾?或機(jī)械構(gòu)造來(lái)實(shí)現(xiàn)傳感器單元62以適應(yīng)不同的醫(yī)療植入物和器具。
定位測(cè)量中的模糊度在下面的說(shuō)明書(shū)中，假定由位置墊片34中的場(chǎng)發(fā)生線圈54所產(chǎn)生的磁場(chǎng)基本上為偶極子磁場(chǎng)。還假定定位傳感器62測(cè)量磁場(chǎng)的三個(gè)正交的部件(例如通過(guò)采用沿三個(gè)相互正交的軸定向的三個(gè)場(chǎng)傳感線圈)。在這些假定下，傳感器62相對(duì)于特定的位置墊片的的位置坐標(biāo)可以通過(guò)求解下面的三個(gè)方程來(lái)確定[1]---Bx=2x2+y2+z2(x2+y2+z2)5/2]]>[2]---By=-3xy(x2+y2+z2)5/2]]>[3]---Bz=-3xz(x2+y2+z2)5/2]]>其中，Bx，By和Bz分別表示由場(chǎng)發(fā)生線圈54所產(chǎn)生的偶極子磁場(chǎng)的x-、y-、和z軸分量。不失一般性地，該磁偶極子假定沿x軸定向。坐標(biāo)x、y和z表示定位傳感器相對(duì)于場(chǎng)發(fā)生線圈的三個(gè)位置坐標(biāo)。
在系統(tǒng)20的操作過(guò)程中，在器具24或者植入物26中的定位傳感器62測(cè)量Bx、By和Bz。在一些實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)41求解上述方程[1]-[3]，推導(dǎo)出傳感器62相對(duì)于墊片34的x、y和z位置坐標(biāo)。由于偶極子場(chǎng)的對(duì)稱(chēng)性，對(duì)于求解上述方程[1]-[3]的任意{x，y，z}位置坐標(biāo)而言，由{-x，-y，-z}給出的位置坐標(biāo)也是解。{-x，-y，-z}位置坐標(biāo)也被稱(chēng)為鏡像坐標(biāo)(mirror coordinate)。位置計(jì)算中的這些模糊度導(dǎo)致系統(tǒng)20中模糊的和/或有誤差的定位跟蹤測(cè)量。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示意性示出模糊定位測(cè)量的圖示。圖4展示出單個(gè)器具24和單個(gè)植入物26的定位傳感器的真實(shí)的和鏡像的位置坐標(biāo)，兩者都測(cè)量由單個(gè)位置墊片34所產(chǎn)生的場(chǎng)。
器具24中的定位傳感器測(cè)量由墊片34所產(chǎn)生的場(chǎng)?；谠摐y(cè)量，計(jì)算機(jī)41計(jì)算出上述方程[1]-[3]的兩個(gè)解。這些解中的一個(gè)對(duì)應(yīng)于器具24的真實(shí)位置坐標(biāo)82，另一解對(duì)應(yīng)于該器具的鏡像位置坐標(biāo)90。即使給定可用的所測(cè)量的信息，計(jì)算機(jī)41也無(wú)法確定這兩個(gè)解中的哪個(gè)對(duì)應(yīng)于器具的正確位置。
植入物26中的定位傳感器也測(cè)量由墊片34所產(chǎn)生的場(chǎng)，基于該測(cè)量，計(jì)算機(jī)41推導(dǎo)出方程[1]-[3]的兩個(gè)解。所述兩個(gè)解中的一個(gè)對(duì)應(yīng)于植入物26的真實(shí)位置坐標(biāo)86，另一個(gè)解對(duì)應(yīng)于植入物的鏡像位置坐標(biāo)94。另外，計(jì)算機(jī)41無(wú)法確定兩個(gè)解中的哪個(gè)對(duì)應(yīng)于植入物的正確位置。
如上所述，計(jì)算機(jī)41計(jì)算和提供器具24相對(duì)于植入物26的相對(duì)位置坐標(biāo)。由于模糊的位置計(jì)算，計(jì)算機(jī)41應(yīng)當(dāng)考慮四個(gè)可能相對(duì)位置坐標(biāo)，在圖4中被標(biāo)記為矢量TT、MM、MT和TM。矢量TT表示器具的真實(shí)位置相對(duì)于植入物的真實(shí)位置的相對(duì)位置。矢量MM表示器具的鏡像位置相對(duì)于植入物的鏡像位置的相對(duì)位置。矢量TM表示器具的真實(shí)位置相對(duì)于植入物的鏡像位置的相對(duì)位置。最后，矢量MT表示器具的鏡像位置相對(duì)于植入物的真實(shí)位置的相對(duì)位置?；诳捎眯畔?，計(jì)算機(jī)41無(wú)法確定這四個(gè)矢量中的哪個(gè)對(duì)應(yīng)于器具24相對(duì)于植入物26的正確相對(duì)位置坐標(biāo)。
模糊度求解方法在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)20采用兩個(gè)位置墊片34、以及與位置墊片中的至少一個(gè)和定位傳感器中的至少一個(gè)有關(guān)的先驗(yàn)位置信息，以對(duì)模糊的位置計(jì)算求解并確定器具24相對(duì)于植入物26的正確相對(duì)位置坐標(biāo)。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示意性示出關(guān)于兩個(gè)位置墊片34的模糊的定位測(cè)量的圖示。該圖相對(duì)于兩個(gè)位置墊片34A和34B(分別表示為PAD1和PAD2)示出單個(gè)器具24和單個(gè)植入物26的不同的真實(shí)和鏡像坐標(biāo)。下面的表格列出圖中所示的六個(gè)坐標(biāo)

由于模糊的位置計(jì)算，計(jì)算機(jī)41應(yīng)當(dāng)考慮器具24相對(duì)于植入物26的八個(gè)可能相對(duì)坐標(biāo)。在下面的表格中列出八個(gè)可能相對(duì)坐標(biāo)

利用PAD1的磁場(chǎng)測(cè)量了四個(gè)相對(duì)坐標(biāo)(TT1，MM1，TM1和MT1)。這些矢量被認(rèn)為屬于組1。余下的四個(gè)矢量(TT1，MM1，TM1和MT1)已利用PAD2的磁場(chǎng)被測(cè)量，并且被認(rèn)為屬于組1。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例示意性示出用于求解測(cè)量模糊度的方法的流程圖。該方法開(kāi)始于在測(cè)量步驟120時(shí)系統(tǒng)20利用兩個(gè)位置墊片34執(zhí)行場(chǎng)測(cè)量。在可能的矢量計(jì)算步驟122，計(jì)算機(jī)41利用場(chǎng)測(cè)量來(lái)計(jì)算可能相對(duì)坐標(biāo)矢量。例如，在上面圖5中所述的實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)41計(jì)算被標(biāo)記為T(mén)T1、TM1、MT1、MM1、TT2、TM2、MT2和MM2八個(gè)矢量。
在第一模糊度求解步驟124，計(jì)算機(jī)41現(xiàn)在使通過(guò)兩個(gè)位置墊片以不類(lèi)似方式所測(cè)量的可能相對(duì)坐標(biāo)無(wú)效。該機(jī)制背后的推理在于，正確相對(duì)坐標(biāo)值不取決于位置或者被用于測(cè)量所述位置的位置墊片的身份(identity)。因此，應(yīng)當(dāng)利用PAD1和PAD2的場(chǎng)以類(lèi)似方式(即，在與測(cè)量誤差有關(guān)的可接受的公差界限內(nèi))測(cè)量正確相對(duì)坐標(biāo)。
換句話(huà)說(shuō)，計(jì)算機(jī)41可以無(wú)效或者排除既不出現(xiàn)在組1也不出現(xiàn)在組2中的任一矢量。如果某一矢量既出現(xiàn)在組1又出現(xiàn)在組2中，則該矢量可能(但不是必然地)對(duì)應(yīng)于正確相對(duì)坐標(biāo)。因而，在步驟124，計(jì)算機(jī)41將組1和組2中的矢量比較并且只考慮在兩組中都出現(xiàn)的矢量。例如，仔細(xì)觀察上述圖5，可以看出一半的矢量(也即矢量TM1，MT1，TM2，和MT2)可以被無(wú)效。在相對(duì)的組中，這些矢量中沒(méi)有一個(gè)具有相似相對(duì)量(counterpart)。
然而，即使在使矢量TM和MT無(wú)效之后，仍然存在某一模糊度有待求解。特別地，組1中的矢量TT1與組2中的矢量TT2相似，以及組1中的矢量MM1與組2中的矢量MM2相似。為求解余下的模糊度，在第二模糊度求解步驟126，計(jì)算機(jī)41使用與相對(duì)于位置墊片中的至少一個(gè)的位置傳感器中的至少一個(gè)有關(guān)的先驗(yàn)位置信息。計(jì)算機(jī)41使與該先驗(yàn)位置信息不一致的可能相對(duì)坐標(biāo)無(wú)效。
提供該先驗(yàn)信息的一個(gè)示例性方法是預(yù)先使位置墊片中的一個(gè)相對(duì)于植入物中的一個(gè)的取向固定。在一些實(shí)施例中，外科醫(yī)生貼上位置墊片中的一個(gè)，以便在此墊片上所標(biāo)記的箭頭58指向植入物中的一個(gè)的方向。
不失一般性地，假定墊片的箭頭58沿x軸的位置方向指向。利用該信息，計(jì)算機(jī)41可以使具有負(fù)x軸分量的任何矢量無(wú)效。在上述圖5的實(shí)例中，先驗(yàn)信息使計(jì)算機(jī)41使具有負(fù)x軸分量的矢量MM1和MM2無(wú)效，并確定矢量TT1和TT2確實(shí)與器具24相對(duì)于植入物26的正確相對(duì)坐標(biāo)對(duì)應(yīng)?？商鎿Q地，位置墊片34可采用任何其它適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行標(biāo)記和/或安裝，以便固定在至少一個(gè)位置墊片和至少一個(gè)定位傳感器之間的已知取向。也可以使用其它類(lèi)型的關(guān)于定位傳感器和位置墊片的位置信息。
因而，在兩個(gè)模糊度求解步驟124和126之后，計(jì)算機(jī)41使除了可能的相對(duì)矢量中的一個(gè)之外全部無(wú)效。余下的矢量對(duì)應(yīng)于器具24相對(duì)于植入物26的正確相對(duì)坐標(biāo)。
在可替換的實(shí)施例中，可使用附加技術(shù)來(lái)利用先驗(yàn)定位信息求解偶極子測(cè)量模糊度。例如，可以通過(guò)在沿特定的軸在離植入物不同的距離處并在該軸的相對(duì)側(cè)放置兩個(gè)位置墊片來(lái)求解模糊度。與對(duì)于較遠(yuǎn)的位置墊片而言相比，在植入物處所感測(cè)的磁場(chǎng)的絕對(duì)量值對(duì)于較近的位置墊片而言較大?？梢酝ㄟ^(guò)比較由兩個(gè)位置墊片所產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的量值來(lái)求解模糊度。在這種情況下的先驗(yàn)位置信息包括沿所述軸在植入物與兩個(gè)位置墊片之間的距離的已知差。這種技術(shù)可被一般化，以消除二維或者三維的測(cè)量模糊性。
在另一可替換的實(shí)施例中，附加的場(chǎng)發(fā)生線圈可以位于離位置墊片34之一中的場(chǎng)發(fā)生線圈54的已知距離處。如此對(duì)該附加的場(chǎng)發(fā)生線圈定位，使得其軸與該位置墊片的線圈54的軸平行。然后，利用場(chǎng)發(fā)生線圈的每一個(gè)在無(wú)模糊度的情況下測(cè)量器具24相對(duì)于植入物26的相對(duì)坐標(biāo)。這種情況下的先驗(yàn)位置信息包括兩個(gè)線圈的已知相對(duì)位置。
在另一實(shí)施例中，位置墊片34中的一個(gè)可以進(jìn)一步遠(yuǎn)離該工作容積，使得模糊的位置坐標(biāo)落在預(yù)定的工作容積之外。將所測(cè)量的坐標(biāo)限定為在工作容積內(nèi)的值使能夠區(qū)分真實(shí)的和鏡像的坐標(biāo)。這種情況下的先驗(yàn)位置信息包括工作容積相對(duì)于遠(yuǎn)的位置墊片的已知邊界。
利用單個(gè)位置墊片的模糊度求解(ambiguity resolution)在可替換的實(shí)施例中，可利用具有多個(gè)場(chǎng)發(fā)生線圈的單個(gè)位置墊片來(lái)解決偶極子的場(chǎng)模糊度。
圖7A是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的位置墊片130的示意性圖示。位置墊片130包括六個(gè)場(chǎng)發(fā)生線圈134A…134F。場(chǎng)發(fā)生線圈被布置成三對(duì)，其中每一線圈對(duì)在平面中以與其它兩對(duì)正交的方式被定向。換句話(huà)說(shuō)，兩個(gè)線圈在X-Y平面上被定向，兩個(gè)線圈在X-Z平面上被定向，和兩個(gè)線圈在Y-Z平面上被定向。這些線圈以離位置墊片中心已知的偏移被定位。
圖7B是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例示意性闡明用于利用位置墊片130求解測(cè)量模糊度的方法的圖示。該圖示出墊片130的線圈134A…134F。不失一般性地，坐標(biāo)系的原點(diǎn)被選在該位置墊片的中心。線圈134A…134F離原點(diǎn)的偏移分別表示為-Δx、Δx、-Δy、Δy、-Δz和Δz。
盡管可以采用任何其它適當(dāng)?shù)臉?gòu)造，但是在本實(shí)例中墊片130被如此構(gòu)造使得所有偏移都彼此相等，并且處于數(shù)量級(jí)為1cm。附加地或者可替換地，也可以采用非正交線圈構(gòu)造。盡管墊片130的示例性構(gòu)造包括六個(gè)場(chǎng)發(fā)生線圈，但也可以采用具有已知相互偏移的兩個(gè)或者多個(gè)線圈的任何其它適當(dāng)?shù)臉?gòu)造。
在圖中所示的傳感器單元62可以被裝配在植入物26、器具24、或者任何其它適當(dāng)?shù)谋桓檶?duì)象內(nèi)。典型地，相對(duì)于每個(gè)線圈134A…134F來(lái)測(cè)量傳感器單元62的定位坐標(biāo)。使用六個(gè)測(cè)量和線圈相對(duì)于原點(diǎn)的已知偏移值，可以在無(wú)模糊度的情況下確定傳感器單元62的真實(shí)定位(位置和取向(location andorientation))坐標(biāo)。
在一些實(shí)施例中，線圈由具有不同頻率的相應(yīng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)，并且所產(chǎn)生的場(chǎng)的不同頻率可以被用于使定位測(cè)量與適當(dāng)?shù)木€圈相關(guān)聯(lián)。可替換地，可采用時(shí)分復(fù)用(TDM)方案以一次一個(gè)的方式驅(qū)動(dòng)線圈。通過(guò)使由傳感器單元62所生成的定位信號(hào)與TDM定時(shí)同步，可以使每個(gè)定位測(cè)量與適當(dāng)?shù)膱?chǎng)發(fā)生線圈相關(guān)聯(lián)。
雖然這里所描述的方法從事單個(gè)相對(duì)坐標(biāo)的計(jì)算，但該方法可被用于在任何數(shù)量的定位傳感器之中計(jì)算相對(duì)坐標(biāo)，所述定位傳感器與諸如植入物、醫(yī)療器械和器具的對(duì)象相關(guān)聯(lián)。
因而，應(yīng)當(dāng)理解的是，以實(shí)例的方式對(duì)上面所描述的實(shí)施例進(jìn)行引用，而且本發(fā)明并不局限于上文具體所示出和描述的。更確切地說(shuō)，本發(fā)明的范圍包括上文描述的各種特征的組合和子組合、以及其變型和修改，所述變型和修改對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀前述的說(shuō)明書(shū)的基礎(chǔ)上可進(jìn)行產(chǎn)生，并且在現(xiàn)有技術(shù)中未被公開(kāi)。
權(quán)利要求
1.用于定位跟蹤的方法，包括利用位于相應(yīng)不同的第一和第二位置的第一和第二場(chǎng)發(fā)生器，在第一和第二對(duì)象的附近產(chǎn)生相應(yīng)的第一和第二磁場(chǎng)；利用分別與第一和第二對(duì)象相關(guān)聯(lián)的第一和第二定位傳感器測(cè)量第一和第二場(chǎng)；響應(yīng)于第一磁場(chǎng)計(jì)算第一對(duì)象相對(duì)于第二對(duì)象的第一可能相對(duì)坐標(biāo)，和響應(yīng)于第二磁場(chǎng)計(jì)算第一對(duì)象相對(duì)于第二對(duì)象的第二可能相對(duì)坐標(biāo)；以及通過(guò)將第一可能相對(duì)坐標(biāo)和第二可能相對(duì)坐標(biāo)相比較；和將第一和第二可能相對(duì)坐標(biāo)中的至少一個(gè)和與場(chǎng)發(fā)生器中的至少一個(gè)和定位傳感器中的至少一個(gè)有關(guān)的先驗(yàn)位置信息相比較；來(lái)處理第一和第二可能相對(duì)坐標(biāo)，以確定第一對(duì)象相對(duì)于第二對(duì)象的正確相對(duì)坐標(biāo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中第一和第二對(duì)象中的一個(gè)包括插入患者身體內(nèi)的植入物，其中第一和第二對(duì)象中的另一個(gè)包括器具，并且其中處理第一和第二可能相對(duì)坐標(biāo)包括跟蹤該器具相對(duì)于該植入物的相對(duì)定位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中處理第一和第二可能相對(duì)坐標(biāo)包括使在第一和第二可能相對(duì)坐標(biāo)的一個(gè)中的而不出現(xiàn)在該第一和第二可能相對(duì)坐標(biāo)的另一個(gè)中的相對(duì)坐標(biāo)值無(wú)效。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中處理第一和第二可能相對(duì)坐標(biāo)包括響應(yīng)于相對(duì)坐標(biāo)值和先驗(yàn)位置信息之間的不一致性使第一和第二可能相對(duì)坐標(biāo)的至少一個(gè)中的相對(duì)坐標(biāo)值無(wú)效。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括通過(guò)對(duì)場(chǎng)發(fā)生器中的至少一個(gè)進(jìn)行定位以便使磁場(chǎng)中的至少一個(gè)具有相對(duì)于定位傳感器中的至少一個(gè)的已知取向，來(lái)提供先驗(yàn)位置信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中對(duì)場(chǎng)發(fā)生器中的至少一個(gè)進(jìn)行定位包括利用指示磁場(chǎng)的取向的標(biāo)記來(lái)標(biāo)記場(chǎng)發(fā)生器中的至少一個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括通過(guò)沿軸以離第一對(duì)象的第一距離定位第一場(chǎng)發(fā)生器，沿該軸在第一對(duì)象的相對(duì)側(cè)以離第一對(duì)象的不同于第一距離的第二距離定位第二場(chǎng)發(fā)生器，以便使在第一對(duì)象處所測(cè)量的第一和第二場(chǎng)具有不同的量值，來(lái)提供先驗(yàn)位置信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中第一和第二場(chǎng)發(fā)生器具有相應(yīng)的第一和第二軸，并且包括通過(guò)以已知的相互距離定位第一和第二場(chǎng)發(fā)生器，以便使第一和第二軸平行，來(lái)提供先驗(yàn)位置信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括通過(guò)定義指定第一和第二對(duì)象的位置坐標(biāo)的有效范圍的工作容積，并且以離第一和第二對(duì)象足夠遠(yuǎn)的距離定位第一場(chǎng)發(fā)生器，以便第一和第二可能相對(duì)坐標(biāo)中的至少一個(gè)落在工作容積之外，來(lái)提供先驗(yàn)位置信息。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中第一和第二磁場(chǎng)包括偶極子和半偶極子磁場(chǎng)中的至少一個(gè)。
11.用于定位跟蹤的方法，包括使用在位置墊片中沿共有軸以相應(yīng)已知的相互偏移所固定的第一和第二場(chǎng)發(fā)生器的同軸對(duì)，在對(duì)象附近產(chǎn)生相應(yīng)的第一和第二磁場(chǎng)；利用與該對(duì)象相關(guān)聯(lián)的定位傳感器測(cè)量第一和第二磁場(chǎng)；和基于所測(cè)量的第一和第二磁場(chǎng)和已知的偏移，計(jì)算該對(duì)象相對(duì)于該位置墊片的明確的定位坐標(biāo)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，包括利用沿相應(yīng)不同的軸以相應(yīng)已知的相互偏移所固定的場(chǎng)發(fā)生器的一個(gè)或者多個(gè)附加的同軸對(duì)來(lái)產(chǎn)生附加的磁場(chǎng)，和通過(guò)定位傳感器測(cè)量附加的磁場(chǎng)，其中計(jì)算明確的定位坐標(biāo)包括響應(yīng)于所測(cè)量的附加的磁場(chǎng)和相應(yīng)已知的偏移來(lái)計(jì)算坐標(biāo)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中產(chǎn)生第一和第二磁場(chǎng)包括利用具有相應(yīng)不同的第一和第二頻率的相應(yīng)第一和第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)第一和第二場(chǎng)發(fā)生器。
14.定位跟蹤系統(tǒng)，包括位于相應(yīng)不同的第一和第二位置的第一和第二場(chǎng)發(fā)生器，其被布置用于在第一和第二對(duì)象附近產(chǎn)生相應(yīng)的第一和第二磁場(chǎng)；分別與第一和第二對(duì)象相關(guān)聯(lián)的第一和第二定位傳感器，其被布置用于測(cè)量第一和第二場(chǎng)；處理器，其被布置用于響應(yīng)于第一磁場(chǎng)計(jì)算第一對(duì)象相對(duì)于第二對(duì)象的第一可能相對(duì)坐標(biāo)，響應(yīng)于第二磁場(chǎng)計(jì)算第一對(duì)象相對(duì)于第二對(duì)象的第二可能相對(duì)坐標(biāo)，和處理第一和第二可能相對(duì)坐標(biāo)，以便通過(guò)將第一可能相對(duì)坐標(biāo)和第二可能相對(duì)坐標(biāo)相比較以及將第一和第二可能相對(duì)坐標(biāo)中的至少一個(gè)和與場(chǎng)發(fā)生器中的至少一個(gè)和定位傳感器中的至少一個(gè)有關(guān)的先驗(yàn)位置信息相比較來(lái)確定第一對(duì)象相對(duì)于第二對(duì)象的正確相對(duì)坐標(biāo)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中第一和第二對(duì)象中的一個(gè)包括插入患者身體內(nèi)的植入物，其中第一和第二對(duì)象中的另一個(gè)包括器具，其中處理器被布置用于跟蹤該器具相對(duì)于該植入物的相對(duì)定位。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中處理器被布置用于使在第一和第二可能相對(duì)坐標(biāo)的一個(gè)中的而不出現(xiàn)在第一和第二可能相對(duì)坐標(biāo)的另一個(gè)中的相對(duì)坐標(biāo)值無(wú)效。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中處理器被布置用于響應(yīng)于相對(duì)坐標(biāo)值和先驗(yàn)位置信息之間的不一致性使第一和第二可能相對(duì)坐標(biāo)中的至少一個(gè)中的相對(duì)坐標(biāo)值無(wú)效。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中對(duì)場(chǎng)發(fā)生器中的至少一個(gè)進(jìn)行定位，以便使磁場(chǎng)中的至少一個(gè)具有相對(duì)于定位傳感器中的至少一個(gè)的已知取向，從而提供先驗(yàn)位置信息。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中場(chǎng)發(fā)生器中的至少一個(gè)包括指示磁場(chǎng)中的至少一個(gè)的取向的標(biāo)記。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中第一和第二次場(chǎng)包括偶極子和半偶極子磁場(chǎng)中的至少一個(gè)。
21.定位跟蹤系統(tǒng)，包括位置墊片，包括沿共有軸以已知的相互偏移所固定的第一和第二場(chǎng)發(fā)生器的同軸對(duì)，其被布置用于在對(duì)象附近產(chǎn)生相應(yīng)的第一和第二磁場(chǎng)；與該對(duì)象相關(guān)聯(lián)的定位傳感器，其被布置用于測(cè)量第一和第二磁場(chǎng)；和處理器，其被布置用于基于所測(cè)量的第一和第二磁場(chǎng)和已知的偏移來(lái)計(jì)算該對(duì)象關(guān)于該位置墊片的明確的定位坐標(biāo)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中位置墊片包括沿相應(yīng)不同的軸以相應(yīng)已知的相互偏移所固定的場(chǎng)發(fā)生器的一個(gè)或者多個(gè)附加同軸對(duì)，其被布置用于產(chǎn)生附加的磁場(chǎng)，其中定位傳感器進(jìn)一步被布置用于測(cè)量附加的磁場(chǎng)，以及其中處理器被布置用于響應(yīng)于所測(cè)量的附加的磁場(chǎng)和相應(yīng)已知的偏移來(lái)計(jì)算明確的定位坐標(biāo)。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中利用具有相應(yīng)不同的第一和第二頻率的相應(yīng)第一和第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)第一和第二場(chǎng)發(fā)生器。
24.在定位跟蹤系統(tǒng)中所使用的計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品，該產(chǎn)品包括計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中存儲(chǔ)有程序指令，當(dāng)由計(jì)算機(jī)讀取時(shí)，所述指令使該計(jì)算機(jī)控制位于相應(yīng)不同的第一和第二位置的第一和第二場(chǎng)發(fā)生器以便在第一和第二對(duì)象的附近產(chǎn)生相應(yīng)的第一和第二磁場(chǎng)，從分別與第一和第二對(duì)象相關(guān)聯(lián)的第一和第二定位傳感器接收第一和第二場(chǎng)的測(cè)量，響應(yīng)于第一磁場(chǎng)計(jì)算第一對(duì)象相對(duì)于第二對(duì)象的第一可能相對(duì)坐標(biāo)，響應(yīng)于第二磁場(chǎng)計(jì)算第一對(duì)象相對(duì)于第二對(duì)象的第二可能相對(duì)坐標(biāo)，和處理第一和第二可能相對(duì)坐標(biāo)，以通過(guò)將第一可能相對(duì)坐標(biāo)和第二可能相對(duì)坐標(biāo)相比較以及將第一和第二可能相對(duì)坐標(biāo)中的至少一個(gè)和與場(chǎng)發(fā)生器中的至少一個(gè)和定位傳感器中的至少一個(gè)有關(guān)的先驗(yàn)位置信息相比較來(lái)確定第一對(duì)象相對(duì)于第二對(duì)象的正確相對(duì)坐標(biāo)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的產(chǎn)品，其中第一和第二對(duì)象中的一個(gè)包括插入患者身體的植入物，其中第一和第二對(duì)象中的另一個(gè)包括器具，和其中所述指令導(dǎo)致計(jì)算機(jī)跟蹤該器具相對(duì)該植入物的相對(duì)定位。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的產(chǎn)品，其中所述指令導(dǎo)致計(jì)算機(jī)使在第一和第二可能相對(duì)坐標(biāo)的一個(gè)中的而不出現(xiàn)在第一和第二可能相對(duì)坐標(biāo)的另一個(gè)中的相對(duì)坐標(biāo)值無(wú)效。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的產(chǎn)品，其中所述指令導(dǎo)致計(jì)算機(jī)響應(yīng)于相對(duì)坐標(biāo)值和先驗(yàn)位置信息之間的不一致性而使第一和第二可能相對(duì)坐標(biāo)的至少一個(gè)中的相對(duì)坐標(biāo)值無(wú)效。
全文摘要
用于定位跟蹤的方法，包括使用位于相應(yīng)不同的第一和第二位置的第一和第二場(chǎng)發(fā)生器以在第一和第二對(duì)象的附近產(chǎn)生相應(yīng)的第一和第二磁場(chǎng)。利用分別與第一和第二對(duì)象相關(guān)聯(lián)的第一和第二定位傳感器測(cè)量第一和第二場(chǎng)。響應(yīng)于第一和第二磁場(chǎng)來(lái)計(jì)算第一對(duì)象相對(duì)于第二對(duì)象的第一和第二可能相對(duì)坐標(biāo)。處理可能相對(duì)坐標(biāo)，以確定第一對(duì)象相對(duì)于第二對(duì)象的正確相對(duì)坐標(biāo)。
文檔編號(hào)A61F2/00GK101028188SQ20071009239
公開(kāi)日2007年9月5日 申請(qǐng)日期2007年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月3日
發(fā)明者A·戈瓦里, M·巴-塔爾, D·雷茲尼克, D·路德溫, A·沙爾吉, Y·凱達(dá) 申請(qǐng)人:韋伯斯特生物官能公司