用于磁位置測(cè)量系統(tǒng)的射線可透過(guò)的發(fā)射器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)內(nèi)容涉及用于磁位置測(cè)量系統(tǒng)的射線可透過(guò)的發(fā)射器。
【背景技術(shù)】
[0002]磁位置測(cè)量系統(tǒng)被用于輔助對(duì)涉及X射線成像設(shè)備的醫(yī)療過(guò)程中的儀器和身體構(gòu)造進(jìn)行定位。這些系統(tǒng)在磁傳感器附近利用磁發(fā)射器，并且傳感器可以在空間上相對(duì)于磁發(fā)射器而被定位。磁發(fā)射器采用可能會(huì)導(dǎo)致在發(fā)射器上不均衡的X射線吸收的構(gòu)造方法，當(dāng)發(fā)射器被放置在X射線成像區(qū)域中時(shí)，這可能會(huì)產(chǎn)生討厭的視覺(jué)偽影。此外，通過(guò)磁場(chǎng)生成元件的X射線吸收比通過(guò)患者身體構(gòu)造的X射線吸收高多個(gè)數(shù)量級(jí)，并且因此對(duì)患者成像通常不通過(guò)場(chǎng)生成元件來(lái)執(zhí)行。另外，X射線成像系統(tǒng)的部分(例如熒光屏上的圖像增強(qiáng)器)可能使磁場(chǎng)扭曲(distort)并且可能會(huì)使磁定位系統(tǒng)報(bào)告不正確的傳感器位置。作為結(jié)果，磁發(fā)射器被謹(jǐn)慎地定位，并且圖像增強(qiáng)器常常被移動(dòng)以獲得可靠的位置數(shù)據(jù)。這導(dǎo)致了對(duì)醫(yī)療程序的不期望的中斷，并且在給出最佳X射線圖像質(zhì)量的位置處的成像性能可能被磁位置測(cè)量系統(tǒng)損害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本公開(kāi)內(nèi)容描述了用于在磁定位系統(tǒng)中使用的磁發(fā)射器，磁定位系統(tǒng)結(jié)合X射線成像設(shè)備來(lái)使用。包括磁場(chǎng)生成元件的發(fā)射器被構(gòu)造成使得:在一些實(shí)現(xiàn)方式中，當(dāng)X射線穿過(guò)發(fā)射器時(shí)，發(fā)射器和磁場(chǎng)生成元件吸收高達(dá)約10%的X射線。此外，使X射線吸收在包括場(chǎng)生成元件的發(fā)射器表面上基本上均勻，從而允許發(fā)射器被放置在X射線成像路徑中，而不使圖像質(zhì)量劣化。磁發(fā)射器可以被合并在包括低吸收、均勻X射線衰減磁屏蔽元件的組件中。屏蔽元件還可以位于X射線成像路徑中，以減少附近裝備例如圖像增強(qiáng)器的失真效應(yīng)。
[0004]磁發(fā)射器可以采用一種或更多種類(lèi)型的幾何結(jié)構(gòu)，諸如在本質(zhì)上是平面的如平坦的。磁發(fā)射器還可以被制造、調(diào)節(jié)等以符合不同的形狀，例如相對(duì)于患者的胸部、背部、腹部、腿部、頭部等形狀相符。磁發(fā)射器可以以各種設(shè)計(jì)、部件等來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如具有屏蔽件的平面鋁線圈。因?yàn)槠矫驿X線圈和屏蔽件是可鍛的，所以它們可以被壓制或輥扎成一個(gè)或更多個(gè)期望的形狀。
[0005]為了在測(cè)量體中檢測(cè)來(lái)自一個(gè)或更多個(gè)傳感器的位置，可以使用處理系統(tǒng)。處理系統(tǒng)可以利用來(lái)自發(fā)射器的線圈的磁場(chǎng)的一個(gè)或更多個(gè)數(shù)學(xué)模型，或者可以使用利用磁傳感器和機(jī)器人定位裝置等所得到的預(yù)先獲取地圖。
[0006]在一個(gè)方面中，一種用于在磁位置測(cè)量系統(tǒng)中使用的設(shè)備包括發(fā)射器。發(fā)射器包括場(chǎng)生成元件。場(chǎng)生成元件具有低X射線橫截面。場(chǎng)生成元件包括布置在片材或板材中的至少一個(gè)導(dǎo)電螺旋體。至少一個(gè)螺旋體是平面的。發(fā)射器還包括圍繞場(chǎng)生成元件的非場(chǎng)生成區(qū)域。
[0007]在另一方面中，方法包括形成發(fā)射器。發(fā)射器包括具有低X射線橫截面的場(chǎng)生成元件。形成發(fā)射器包括在片材或板材中形成至少一個(gè)平面導(dǎo)電螺旋體。形成發(fā)射器還包括用非場(chǎng)生成區(qū)域圍繞至少一個(gè)平面導(dǎo)電螺旋體。
[0008]在另一方面中，一種用于X射線成像系統(tǒng)的磁定位系統(tǒng)包括換能器元件，該換能器元件是使用鋁、碳、鈹或分子量為27或更低的其它導(dǎo)電材料中的一種或更多種構(gòu)成的。
[0009]系統(tǒng)、設(shè)備和方法的實(shí)現(xiàn)可以包括以下特征中的一個(gè)或更多個(gè)。
[0010]在一些實(shí)現(xiàn)方式中，當(dāng)設(shè)備用于X射線成像系統(tǒng)時(shí)，場(chǎng)生成元件具有50%或更小的X射線衰減。
[0011]在一些實(shí)現(xiàn)方式中，X射線衰減在包括場(chǎng)生成元件和非場(chǎng)生成區(qū)域的發(fā)射器的整個(gè)表面是均勻的。
[0012]在一些實(shí)現(xiàn)方式中，所述設(shè)備還包括支承場(chǎng)生成元件的支承結(jié)構(gòu)。支承結(jié)構(gòu)具有低X射線橫截面并且包括碳纖維、硼纖維、玻璃纖維或分子量為27或更低的其它材料。
[0013]在一些實(shí)現(xiàn)方式中，設(shè)備還包括導(dǎo)電渦電流屏蔽元件。屏蔽元件包括分子量為27或更低的金屬并且屏蔽元件至少部分地位于X射線路徑中。當(dāng)設(shè)備用于X射線成像系統(tǒng)時(shí)，屏蔽元件具有50%或更小的X射線衰減。
[0014]在一些實(shí)現(xiàn)方式中，每個(gè)螺旋體內(nèi)的間隔被填充有具有與螺旋體的材料相似的X射線吸收的材料。
[0015]在一些實(shí)現(xiàn)方式中，材料包括:具有與螺旋體相同的厚度并且被層壓至與螺旋體相同的基底基板的鋁；或者厚度被調(diào)節(jié)為使得X射線吸收與螺旋體的X射線吸收相匹配的不同材料。
[0016]在一些實(shí)現(xiàn)方式中，材料包括與包含粉末狀二氧化鈦的材料混合的聚合物基質(zhì)。材料的比例被調(diào)節(jié)成使得X射線衰減與螺旋體的X射線衰減相匹配。
[0017]在一些實(shí)現(xiàn)方式中，在螺旋體的間隔中的材料包括布置成與螺旋體鄰近的負(fù)鏡像螺旋體，使得在發(fā)射器的整個(gè)表面上材料的組合X射線衰減是均勻的。
[0018]在一些實(shí)現(xiàn)方式中，鏡像螺旋體由導(dǎo)電或非導(dǎo)電基板支承。
[0019]在一些實(shí)現(xiàn)方式中，場(chǎng)生成元件包括由鋁導(dǎo)體形成的平面螺旋線圈和在導(dǎo)體之間的間隔中與導(dǎo)體鄰近的衰減材料。衰減材料具有與鋁導(dǎo)體相似的X射線吸收。
[0020]在一些實(shí)現(xiàn)方式中，螺旋體為聚合物基板上的鋁螺旋線圈。
[0021]在一些實(shí)現(xiàn)方式中，發(fā)射器被配置成在X射線成像過(guò)程期間附接至X射線成像裝備。
[0022]在一些實(shí)現(xiàn)方式中，發(fā)射器被配置成柔性地變形成期望的形狀。
[0023]在一些實(shí)現(xiàn)方式中，發(fā)射器被操作為接收器以感測(cè)由磁發(fā)射器生成的磁場(chǎng)。
[0024]在一些實(shí)現(xiàn)方式中，設(shè)備還包括傳感器和處理器。發(fā)射器被操作成磁耦合至傳感器。傳感器利用由發(fā)射器生成的磁場(chǎng)的無(wú)線轉(zhuǎn)播。發(fā)射器連接至處理器。處理器能夠檢測(cè)傳感器的取向、輸出位置和轉(zhuǎn)播的特性。
[0025]在一些實(shí)現(xiàn)方式中，螺旋體由方形鋁線形成。
[0026]在一些實(shí)現(xiàn)方式中，方法還包括對(duì)發(fā)射器進(jìn)行定位，使得在對(duì)X射線成像裝備進(jìn)行操作和定位時(shí)，所關(guān)注的X射線成像區(qū)域處于發(fā)射器的均勻衰減邊界內(nèi)。
[0027]在一些實(shí)現(xiàn)方式中，形成至少一個(gè)螺旋體包括將螺旋圖案光化學(xué)地蝕刻到鋁聚酯層壓片上。
[0028]在一些實(shí)現(xiàn)方式中，形成發(fā)射器包括以鏡像螺旋體的形式在每個(gè)螺旋體的間隔中填充材料。
[0029]在一些實(shí)現(xiàn)方式中，鏡像螺旋體被創(chuàng)建為屏蔽元件、機(jī)械支承體或另外的場(chǎng)生成螺旋體層的一部分。
[0030]在一些實(shí)現(xiàn)方式中，換能器元件為線圈。
[0031]在一些實(shí)現(xiàn)方式中，磁定位系統(tǒng)還包括發(fā)射器組件。發(fā)射器組件包括支承結(jié)構(gòu)、磁發(fā)射器和屏蔽件。磁發(fā)射器包括換能器元件。
[0032]在一些實(shí)現(xiàn)方式中，磁定位系統(tǒng)還包括傳感器和處理器。
[0033]在一些實(shí)現(xiàn)方式中，處理器被配置成磁耦合至傳感器，該傳感器利用由發(fā)射器組件生成的磁場(chǎng)的無(wú)線轉(zhuǎn)播。處理器還被配置成接收來(lái)自發(fā)射器組件的信息。處理器還被配置成檢測(cè)傳感器的取向、輸出位置和轉(zhuǎn)播的特性。
[0034]下面參照附圖和描述來(lái)闡述本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方式的細(xì)節(jié)。根據(jù)描述、附圖和權(quán)利要求，本發(fā)明的其它特征、目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)將是明顯的。
【附圖說(shuō)明】
[0035]圖1是示例磁發(fā)射器的示意性頂視圖。
[0036]圖2A是磁發(fā)射器的示例線圈的示意性橫截面?zhèn)纫晥D。
[0037]圖2B是磁發(fā)射器的示例線圈的示意性頂視圖。
[0038]圖3是發(fā)射器組件的示意圖。
[0039]圖4是包括磁跟蹤系統(tǒng)的成像系統(tǒng)的示意圖。
[0040]圖5是描繪用于形成發(fā)射器的過(guò)程的示例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041]參照?qǐng)D1，磁發(fā)射器102包括一個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)生成元件104。在圖1所示的示例中，場(chǎng)生成元件104為平面螺旋線圈的形式。在該具體示例中，磁發(fā)射器102包括利用基本上螺旋幾何結(jié)構(gòu)的十二個(gè)場(chǎng)生成元件104，然而，也可以使用更多或更少的場(chǎng)生成元件104，并且更多或更少的場(chǎng)生成元件104可以以一種或更多種圖案、設(shè)計(jì)等分布在磁發(fā)射器102上。場(chǎng)生成元件104的總數(shù)可以被選擇以提供期望的跟蹤性能。在一些示例中，每個(gè)場(chǎng)生成元件104為約0.5mm厚并且具有大約80mm的外徑，然而，也可以是其它尺寸。可以使用單個(gè)導(dǎo)體來(lái)制造螺旋幾何結(jié)構(gòu)，并且該導(dǎo)體可以包括許多匝(例如75匝)。為了在匝之間設(shè)置間隔，可以實(shí)施一個(gè)或更多個(gè)分隔。例如，場(chǎng)生成元件104可以被間隔開(kāi)特定距離(例如10mm)，并且場(chǎng)生成元件104可以以網(wǎng)格配置(例如，3X4網(wǎng)格配置)進(jìn)行布置，然而，也可以是其它配置。場(chǎng)生成元件104可以由任何合適的材料制成。在一些示例中，場(chǎng)生成元件104由鋁導(dǎo)體制成。每個(gè)場(chǎng)生成元件104可以具有一個(gè)或更多個(gè)層(例如，一層、兩層等)。