具有虛擬觸摸屏的定位系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于侵入式醫(yī)療過程的系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及使用磁場跟蹤活體內(nèi)的醫(yī)療器具。
【背景技術(shù)】
[0002]用于醫(yī)療應(yīng)用的磁跟蹤系統(tǒng)使用磁場檢測患者體內(nèi)的點(diǎn)和靠近身體或在體內(nèi)的侵入式設(shè)備(如導(dǎo)管和手術(shù)工具)的地點(diǎn)(locat1n)。為此，磁場發(fā)生器在身體中和身體周圍區(qū)域產(chǎn)生場，并且身體和侵入式設(shè)備中的傳感器檢測該場。系統(tǒng)控制臺接收傳感器信號并且顯示侵入式設(shè)備相對于身體的地點(diǎn)。
[0003]例如，授予Govari等人的共同受讓的美國專利N0.7，174, 201公開了用于在對象內(nèi)執(zhí)行醫(yī)療過程的裝置，其包括固定到組織的無線標(biāo)簽，并且包括第一傳感器線圈，該專利在此引入以供參考。第二傳感器線圈固定到用于執(zhí)行該過程的醫(yī)療設(shè)備。一體化的處理和顯示單元包括多個輻射器線圈以及處理電路和顯示器。該輻射器線圈在組織附近產(chǎn)生電磁場，從而使得電流在傳感器線圈中流動。該處理電路處理該電流以確定標(biāo)簽相對于醫(yī)療設(shè)備的坐標(biāo)。該顯示器由處理電路驅(qū)動以便給醫(yī)療設(shè)備的操作者呈現(xiàn)該設(shè)備相對于該標(biāo)簽的方位的視覺指示。
[0004]授予Bladen等人的美國專利N0.5, 913, 820公開了用于通過產(chǎn)生在傳感器處檢測的磁場，優(yōu)選地以三維定位該傳感器的位置(posit1n)的方法和裝置，該專利在此引入以供參考。從多個地點(diǎn)產(chǎn)生磁場，并且在本發(fā)明的一個實施例中，該磁場使得能夠確定單線圈傳感器的方位和地點(diǎn)。該系統(tǒng)允許操作者在他的身體上佩戴小的、單線圈傳感器，以使得他的移動能夠被機(jī)器檢測和解釋，而無需操作者和該機(jī)器之間的物理接觸。例如，定位系統(tǒng)可使得操作者能夠與電視機(jī)或計算機(jī)屏幕上的圖像交互，而不用使用常規(guī)的鍵盤、鼠標(biāo)或觸針(stylus)ο
[0005]授予Haynor等人的美國專利N0.6, 129, 668公開了一種使用三組或更多組磁傳感器檢測耦合到患者內(nèi)的留置醫(yī)療設(shè)備的磁體的地點(diǎn)的設(shè)備，該三組或更多組磁傳感器每個具有按照已知方式排列的傳感器元件，該專利在此引入以供參考。每個傳感器元件感測由磁體產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度，并且提供指示三維空間中磁體的方向的數(shù)據(jù)。
[0006]授予Schneider等人的美國專利N0.6, 427, 079公開了一種遠(yuǎn)程地點(diǎn)確定系統(tǒng)，其使用磁場值的樣條(spline)確定地點(diǎn)參數(shù)，該專利在此引入以供參考。該地點(diǎn)確定系統(tǒng)用在可操作以執(zhí)行心肌血管再生的激光導(dǎo)管上。自動校準(zhǔn)技術(shù)補(bǔ)償傳感器和相關(guān)組件中的任何增益變化。在電磁位置和方位測量系統(tǒng)中使用了用于減少周圍導(dǎo)電物體中的渦流的影響的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在如上述美國專利N0.7，174,201中公開的系統(tǒng)中，為了與控制臺交互，系統(tǒng)操作者(如醫(yī)生)通常必須使用常規(guī)的用戶接口設(shè)備，例如鍵盤、鼠標(biāo)或觸摸屏。操作者可能不得不脫離操縱侵入式設(shè)備，并且移動到不同位置來操作用戶接口?？蛇x地，他必須指示助手采取必要動作。
[0008]本發(fā)明的實施例提供了用于用戶與使用磁位置跟蹤的、用于醫(yī)療治療和/或診斷的系統(tǒng)的交互的新方法和設(shè)備。這些方法和設(shè)備允許系統(tǒng)操作者與控制臺交互而不用離開他的正常操作位置。在這些實施例的一些中，給操作者提供包含磁傳感器的觸針或其它用戶接口設(shè)備，其鏈接到控制臺。接口設(shè)備自身可以具有作為侵入式醫(yī)療器具的雙重功能。只要觸針在患者身體附近，傳感器就感測由磁場發(fā)生器產(chǎn)生的場。在其它實施例中，接口設(shè)備和醫(yī)療器具產(chǎn)生磁場，該磁場由外部的位置傳感器感測?？刂婆_中的位置處理器因此能夠確定觸針的位置，就像其確定系統(tǒng)的其它組件的位置一樣。系統(tǒng)控制臺在屏幕上顯示光標(biāo)，該光標(biāo)隨著操作者移動觸針而移動。操作者可以使用該光標(biāo)啟動(actuate)屏幕上的控制，以在屏幕上畫線，并且標(biāo)記點(diǎn)以及另外與顯示在屏幕上的圖像和圖交互。
[0009]換句話說，觸針和磁跟蹤系統(tǒng)的效果是提供一種系統(tǒng)操作者在對患者操作的同時可以方便地使用的“虛擬觸摸屏”。
[0010]本發(fā)明的一些實施例允許系統(tǒng)操作者使用“虛擬現(xiàn)實”或“增強(qiáng)現(xiàn)實”顯示，在解剖結(jié)構(gòu)的實際位置中查看該結(jié)構(gòu)的虛擬圖像，并且使用觸針與該圖像交互。例如，操作者使用觸針與其交互的顯示可以呈現(xiàn)在系統(tǒng)操作者佩戴的眼鏡(goggles)上。該眼鏡包含位置傳感器，使得該顯示與患者的身體配準(zhǔn)。
[0011]本發(fā)明的實施例提供用于在活的對象的身體中的侵入式醫(yī)療操作的裝置。該裝置包括:布置在已知地點(diǎn)的一個或多個場產(chǎn)生元件，用于以相應(yīng)頻率產(chǎn)生磁場；以及適于插入所述身體中的醫(yī)療器具。所述醫(yī)療器具具有耦合到其的第一磁位置傳感器，所述第一磁位置傳感器響應(yīng)于所述磁場而發(fā)射第一信號。接口設(shè)備具有耦合到其的第二磁位置傳感器，所述第二磁位置傳感器響應(yīng)于所述磁場而發(fā)射第二信號。所述裝置包括位置處理器，用于接收所述第一信號和所述第二信號，并且響應(yīng)于所述第一信號和所述第二信號確定所述接口設(shè)備和所述醫(yī)療器具相對于所述已知地點(diǎn)的相應(yīng)位置；以及顯示設(shè)備，用于響應(yīng)于所述醫(yī)療器具的位置顯示圖像。所述顯示設(shè)備具有響應(yīng)于所述接口設(shè)備的位置改變、在所述位置處理器的控制下可以在所述顯示設(shè)備上移動的光標(biāo)。
[0012]根據(jù)本裝置的一方面，所述顯示設(shè)備具有顯示控制，響應(yīng)于所述光標(biāo)在其上的疊加而啟動所述顯示控制。
[0013]根據(jù)本裝置的另一個方面，所述顯示設(shè)備具有顯示控制，在所述光標(biāo)疊加在所述顯示控制上時，響應(yīng)于所述接口設(shè)備大體朝向所述顯示設(shè)備的位移而啟動所述顯示控制。
[0014]根據(jù)本裝置的一個方面，所述顯示設(shè)備是虛擬現(xiàn)實顯示設(shè)備，其具有響應(yīng)于所述磁場而發(fā)射第三信號的第三磁位置傳感器。
[0015]根據(jù)本裝置的另一個方面，為所述醫(yī)療器具提供定位控制，并且所述接口設(shè)備布置在所述定位控制的操作者可及的范圍內(nèi)。
[0016]根據(jù)本裝置的又一方面，所述第一磁位置傳感器和所述第二磁位置傳感器包括至少兩個傳感器線圈。
[0017]本發(fā)明的其它實施例提供由上述裝置執(zhí)行的方法。
【附圖說明】
[0018]為了更好地理解本發(fā)明，通過示例的方式參照本發(fā)明的詳細(xì)描述，要結(jié)合附圖閱讀該詳細(xì)描述，在附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，并且其中:
[0019]圖1是根據(jù)本發(fā)明的公開實施例的用于使用虛擬觸摸屏的醫(yī)療成像系統(tǒng)的圖示；
[0020]圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例的可以用于圖1所示的系統(tǒng)中的導(dǎo)管的圖示；
[0021]圖3是根據(jù)本發(fā)明的替代實施例的可以用于圖1所示的系統(tǒng)中的接口設(shè)備的圖示;
[0022]圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一個替代實施例的可以用于圖1所示的系統(tǒng)中的產(chǎn)生虛擬現(xiàn)實顯不的設(shè)備的圖不;
[0023]圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的公開實施例的在虛擬觸摸屏的輔助下執(zhí)行侵入式醫(yī)療操作的方法的流程圖；以及
[0024]圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的公開實施例的用于在圖4的虛擬現(xiàn)實顯示上對解剖結(jié)構(gòu)成像的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0025]在下面的描述中，陳述了許多具體細(xì)節(jié)以便提供對本發(fā)明的徹底理解。然而，對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，可以實踐本發(fā)明而不用這些具體細(xì)節(jié)。在其它情況下，眾所周知的電路、控制邏輯和用于傳統(tǒng)算法和過程的計算機(jī)程序指令的細(xì)節(jié)沒有詳細(xì)示出，以便不必要地混淆本發(fā)明。
[0026]實施本發(fā)明的各方面的軟件程序代碼典型地保持在諸如計算機(jī)可讀介質(zhì)的永久存儲器中。在客戶端/