[发明专利]基于模型的位置测量校正

说明书

技术领域

本发明涉及感测放置在活体内的对象的位置。更具体来说，本发 明涉及检测及补偿在活体内探头的位置感测期间所经历的伪像。

背景技术

多种医疗程序涉及到把诸如传感器、管状装置、导管、分散装置 和植入物之类的对象放置在身体内。常常使用实时成像方法来帮助医 生在这些程序期间来肉眼观察所述对象及其周围环境。然而，在大多 数情况下，实时三维成像是不可能的，或者是不合期望的。相反，用 于获得内部对象的实时空间坐标的系统却经常得到利用。

在现有技术中已经开发或者构想了许多这样的位置感测系统。某 些系统涉及到以换能器或天线的形式把传感器附着到所述内部对象， 所述传感器可以感测在体外产生的磁场、电场或超声场。举例来说， 被授予Wittkampf的美国专利No.5,983,126描述了一种系统，其中通 过待测对象施加三个基本上正交的交流信号，该专利的公开内容被合 并在此以作参考。一个导管配备有至少一个测量电极，并且在导管尖 端与参考电极之间感测电压。该电压信号具有对应于所施加的三个正 交电流信号的分量，根据所述分量进行计算，以便确定所述导管尖端 在身体内的三维位置。被授予Pfeiffer的美国专利No.5,899,860提出了 用于感测电极之间的电压差动的类似方法，该专利的公开内容被合并 在此以作参考。在上述两种系统中，为了调节在所测量的导管尖端的 视在位置与其真实位置之间的差异，必须执行单独的校准程序。

发明内容

在使用阻抗测量技术来确定探头或导管的位置时，已经发现如果 探头图像不被约束成采用实际的形状和位置，则可能会发生突然的波 动，所述突然的波动会扰乱正在观看患者监视器的医师。根据本发明 所公开的实施例，在使用基于阻抗的测量技术时，通过对所显示的探 头或导管的图像进行稳定化来改进对探头的显像。本发明在基于电压 的阻抗系统以及基于电流的系统中是很有用的，所述基于电压的阻抗 系统例如有Endocardial Solutions Inc.(ESI)(St.Paul，Minnesota)所 生产的无接触标测系统，所述基于电流的系统例如有在2005年1月7 日提交的美国专利申请11/030,934中所描述的系统，该专利申请被转 让给本专利申请的受让人，其公开内容被合并在此以作参考。本发明 的实施例也可以在基于其他原理的位置测量系统中使用。

根据本发明的一方面，创建一个描述合理的探头形状的模型。一 般来说，诸如导管尖端的探头是柔软的，因此可以采用一定范围的弯 曲形状。把所测量的探头的位置和构造与所述模型相关，并且使用一 个匹配算法来根据所述模型拓扑确定所述探头图像是否具有实际的形 状。在必要的情况下调节所述探头图像，以便强制其符合由所述模型 所限定的约束。

根据本发明的另一方面，可以假定体内探头的移动速度不会快于 特定的速度。如果阻抗波动导致视移动超出该最大速度，则可以把所 述探头图像约束到由该最大速度所限制的位置。

根据本发明的另一方面，采用Kalman滤波器来根据先前的测量 预测探头位置和形状。利用特定于模型的Kalman等式，在所述估计处 理中可以采用包括关于模型中误差的变化和统计量的形状模型。举例 来说，可以把轴杆偏转的变化以及找到具有给定曲率的轴杆的可能性 包括到所述模型的形状估计中。

本发明的一个实施例提供了一种确定已经被插入待测对象体内的 探头的位置的方法，该方法是通过如下步骤执行的：确定该探头在身 体内的视在位置；证实该视在位置与该探头在已知时刻下的先前位置 之间的第一位移对应于第一运动速率，该第一运动速率超出预定极 限；把该视在位置调节到新的位置，从而使得在该新位置与该先前位 置之间的第二位移对应于第二运动速率，该第二运动速率低于该预定 极限；以及显示该新位置。

根据所述方法的一方面，通过测量所述探头与远离该探头的多个 位置之间的阻抗来确定所述视在位置。

根据所述方法的另一方面，通过如下步骤测量所述阻抗：令电流 在设置在所述探头上的至少一个电极与所述多个位置之间穿过身体； 以及测量穿过所述多个位置的对应的电流特性。

根据所述方法的一个附加方面，利用Kalman滤波器执行对所述 视在位置的调节。