[发明专利]在定位跟踪测量中磁偶极子模糊度求解

说明书

本申请是申请日为2007年3月2日、申请号为200710092392.9、发明名称 为“在定位跟踪测量中磁偶极子模糊度求解”的专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请是于2005年2月22日提交的被转让给本专利申请的受让人的美国 专利申请11/063,094的部分继续，其公开在此引入作为参考。

技术领域

本发明一般涉及磁定位跟踪系统，尤其涉及用于在定位跟踪测量中求解磁 偶极子模糊度的方法和系统。

背景技术

在本领域中已知各种方法和系统用于在医疗过程中跟踪对象的坐标。例如， 美国专利5,391,199和5,443,489描述了采用一个或多个场换能器(transducer) 确定体内探测器的坐标的系统，其公开在此引入作为参考。这样的系统用于产 生关于医疗探测器(例如导管)的位置信息。诸如线圈之类的传感器被放置在 探测器中，并响应外部施加的磁场而产生信号。所述磁场由磁场换能器(诸如 辐射器线圈)生成，所述磁场换能器被固定在外部参考系的相互间隔的已知位 置中。对传感器信号进行处理以确定在外部参考系中探测器的坐标。

与磁定位跟踪(magnetic position tracking)有关的其它方法和系统例如也在 PCT专利公布WO 96/05768、美国专利6,690,963、6,239,724、6,618,612和 6,332,089、和美国专利申请公布2002/0065455A1、2003/0120150A1和 2004/0068178A1中被描述，其公开全部在此引入作为参考。所述公布描述了对 体内对象(例如心脏导管、矫形植入物和在不同医疗过程中使用的医疗器具) 的定位进行跟踪的方法和系统。

发明内容

一些定位跟踪系统计算和提供一个对象相对于另一对象的相对坐标。一个 示例性的实施例是矫形系统，该矫形系统提供插入抽出器具相对于矫形植入物 的相对坐标。该系统使外科医生能够利用器具以对周围组织有最小损伤的方式 接近植入物。

在一些情况中，例如当外部施加的磁场为偶极子场时，相对坐标的计算是 模糊的，提供与正确相对坐标相应的两个或多个可能相对坐标。

本发明的实施例提供用于在计算两个对象之间的相对坐标时求解(resolve) 模糊的位置计算的方法和系统。在一些实施例中，处于不同位置的第一和第二 场发生器被用于在两个对象附近产生相应的第一和第二磁场。分别与两个对象 相关联的两个定位传感器测量所述第一和第二场。将关于定位传感器中的一个 相对于场发生器中的至少一个的定位的先验(a-priori)知识与由两个定位传感 器对磁场的相对测量相结合，以明确地求解相对坐标。

在所公开的实施例中，该系统基于由定位传感器对第一磁场的测量来计算 第一组可能相对坐标，并基于第二磁场的测量来计算第二组可能相对坐标。由 于正确相对坐标并不取决于场发生器的位置，因而既不出现在第一组也不出现 在第二组中的可能相对坐标是无效的。

然后该系统利用与场发生器中的至少一个和定位传感器中的至少一个有关 的先验位置信息使除了余下的相对坐标中的一个之外全部无效，以产生两个对 象之间的正确相对坐标。在一些实施例中，提供先验位置信息包括预先固定场 发生器中的一个相对于对象中的一个的取向。

在下文描述的可替换的实施例中，可利用单个位置垫片来执行确定的定位 测量，该位置垫片具有以已知偏移被固定在所述位置垫片内的多个场发生器。

因此根据本发明的实施例，提供一种用于定位跟踪的方法，包括：

使用位于相应不同的第一和第二位置的第一和第二场发生器，在第一和第 二对象的附近产生相应的第一和第二磁场；

利用分别与第一和第二对象相关联的第一和第二定位传感器测量第一和第 二场；

响应于第一磁场来计算第一对象相对于第二对象的第一可能相对坐标，和 响应于第二磁场来计算第一对象相对第二对象的第二可能相对坐标；以及

通过：

将第一可能相对坐标与第二可能相对坐标相比较；和

将第一和第二可能相对坐标中的至少一个与关于场发生器中的至少一个和 定位传感器中的至少一个的先验位置信息相比较；

来处理第一和第二可能相对坐标，以确定第一对象相对于第二对象的正确 相对坐标。