[发明专利]用于金属失真评估的探针

说明书

技术领域

本发明通常涉及磁方位跟踪系统，尤其涉及用于评估影响方位跟踪测量的磁场失真。

背景技术

在本领域中，已经公知用于跟踪医疗过程中所涉及的对象坐标的各种方法和系统。这些系统中有一些使用了磁场测量。例如，美国专利5391199和5443489描述了使用一个或更多场换能器来确定体内探针坐标的系统，其公开内容包含在此以供参考。使用这样的系统用来产生与医疗探针或者导管相关的位置信息。诸如线圈的传感器放置在探针内部，并响应于外部施加的磁场产生信号。通过诸如辐射线圈的磁场换能器产生磁场，所述磁场换能器固定至已知公共空间位置中的外部参考架(reference frame)。

例如，在PCT专利公开WO 96/05768、美国专利6690963、6239724、6618612和6332089以及美国专利申请公开2002/0065455 A1、2003/0120150 A1和2004/0068178 A1中，还描述了涉及磁方位跟踪的另外的方法和系统，其公开内容全部包含在此，以供参考。这些公开描述了跟踪体内对象方位的方法和系统，所述体内对象诸如是心脏导管、整形外科植入物以及在不同医疗过程中使用的医疗器具。

在本领域已经公知的是，磁方位跟踪系统的磁场中存在金属、顺磁或铁磁对象通常使得系统的测量失真。该失真有时是由涡流以及其它影响而导致的，所述涡流是由系统的磁场在这种对象内部感应产生的。

在本领域中，已经描述了用于检测场失真和用于在存在这种失真的情况下执行方位跟踪的各种方法和系统。例如，美国专利6147480就描述了这样一种方法，在该方法中，首先在不存在导致寄生信号分量的任何物品的情况下检测所跟踪对象内感应产生的信号，其公开内容包含在此，以供参考。确定该信号的基线相位。当产生寄生磁场的物品被引入至所跟踪对象的附近时，检测因寄生分量而引起的感生信号的相移。测得的相移用于指示对象的方位可能不准确。还可以使用相移来分析信号，以去除至少部分寄生信号分量。

作为另一实例，美国专利5767669公开了一种利用脉冲磁场来确定遥感器的方位和定向的系统，其公开内容包含在此，以供参考。脉冲磁场根据限定源坐标架的多个空间独立分量顺序产生。该磁场由具有多个无源磁场感测元件的遥感器来感测。单独感测涡流失真并由系统减除。该系统对环境中出现的金属对象的影响进行测量，并相应地动态调整所测得的值。在没有涡流失真的情况下，使用所感测的磁场来计算远程对象的方位和定向。

发明内容

本发明的实施例提供了用于评估由引起场失真的对象所导致的场失真等级的方法和系统，预期该方法和系统对磁方位跟踪系统的测量起到作用。

使用探针来评估失真，所述探针包括一个或更多场发生器、在已知方位附着至公共机械固定装置的一个或更多场传感器。探针被定位在测试位置处，以对该位置处的失真等级进行评估。场发生器产生磁场，所述磁场由场传感器进行感测。传感器响应于感测的场而产生信号。处理器对场传感器产生的信号进行处理，以评估测试位置处的场失真等级。

在一些实施例中，在自由空间对探针进行预校准，以得到基准的无失真的场测量。处理器计算所测试位置处的场测量距相应基准测量的偏差。如果偏差超过预定阈值，则警告用户。

下文中描述了几个探针结构，诸如具有多个发生器-传感器距离(distance)的线性结构以及具有多个发生器-传感器轴定向的平面结构。

将磁方位跟踪系统安装在特定位置时或者在涉及磁方位跟踪的医疗过程期间，可以使用此处描述的方法和系统。

因此根据本发明的实施例，提供了用于评估场失真的装置，包括：

探针，所述探针包括：

放置在待测试位置处的机械固定装置；

一个或更多场发生器，所述一个或更多场发生器附着至所述机械固定装置，并被布置成用于产生相应磁场；和

一个或更多场传感器，所述一个或更多场传感器在相对于一个或更多场传感器的已知方位附着至所述机械固定装置，并被布置成用于感测由所述一个或更多场发生器产生的磁场和响应于所感测的磁场来输出信号；和

处理器，所述处理器被布置成用于处理所述信号，以对磁场传感器在测试位置处感测的磁场的失真进行评估。

在一个实施例中，所述处理器被布置成通过比较所述信号与不存在失真时确定的基准值来评估失真。所述探针可以包括存储器，所述存储器被布置成用于保持基准值。在另一个实施例中，所述处理器被布置成当信号距基准值的偏差超过预定阈值时，则警告用户。