[发明专利]成像探头以及获得位置和/或方向信息的方法

说明书

技术领域

本发明涉及获得关于磁性部件相对于磁性检测器的位置和/或方向（定向）的信息的方法。本发明还涉及用于对患者组织的至少一部分进行成像的成像探头和用于检测磁性部件相对于磁力检测器的位置和/或方向的磁性检测器的系统。本发明还涉及一种医疗装置，其至少一部分可插入到患者组织中，所述医疗装置包括磁性部件，还涉及一种获得关于医疗装置的至少一部分的位置和/或方向信息的方法。最后，本发明涉及一种用于磁化细长医疗装置的设备。

背景技术

在包括将医疗装置插入到患者组织中的许多医疗过程（例如最小侵害过程和局部麻醉）中，对医生非常有利的可能是，被告知医疗装置在患者组织中的精确位置。例如，为了引入局部麻醉，包括用于手术麻醉或手术后止痛的外周神经阻滞，可在超声成像的帮助下将针引导到感兴趣的区域。然而已经证明，在超声图像中精确地检测针的端点具有挑战性。

加拿大安大略州的Northern Digital公司（www.ndigital.com）提供了一种商品名为“Aurora”的电磁检测系统。该系统包括用于产生电磁场的场发生器和对发生器所产生的场进行反应的各种类型的传感器线圈。一个或多个传感器线圈可嵌入到医疗器械中，诸如活检针、导管或柔性内窥镜，用于实时测量器械尖端的位置，或者如果多个线圈被嵌入，则可实时测量器械的形状。可用的各种类型的传感器线圈的形状和尺寸不同，并且可以检测它们在三维空间中相对于发生器的电磁场的位置和它们的二维或三维定向。导线将传感器线圈与传感器接口单元连接，该传感器接口单元将线圈的数据发送到系统控制单元。该系统控制单元收集从传感器线圈获得的信息并计算它们的位置和方向。

在Hummel等人的“Evaluation of a miniature electromagnetic position tracker（微型电磁位置跟踪器的评价）”（Mat.Phys.（2002），29（1），2205ff）中，研究了超声扫描头的存在对“Aurora”电磁跟踪系统测量结果的精度的影响。

Placidi,G.等人在“Review of Patents about Magnetic Localization Systems for in vivo Catheterizations（关于用于活体插管术的磁性定位系统的专利一览）”（Rec.Pat.Biomed.Eng.(2009),2,58ff）对两种系统进行了区分，在一种系统中，磁场位于患者体外（如“Aurora”系统中的“体外产生的磁场”），在另一种系统中，磁场由位于患者体内的永磁体（“体内永磁体”）产生。讨论一种系统，该系统可以检测永久地固定到体内医疗装置的永磁体在三维空间中的位置和在两维空间中的方向。每种测量涉及至少两个空间分开的三轴磁性传感器，以便在至少两个空间位置测量永磁体所产生的磁场的x、y和z分量。六个磁性传感器以圆形围绕患者布置，以便确保患者身体的每一部分被至少两个传感器覆盖。在使用之前，考虑到地球磁场而校准系统。在校准步骤中，在没有永磁体的情况下，测量地球磁场，然后从每个后续测量中减去地球磁场。从剩下部分中，计算磁体的位置。被认为是该系统的缺点是，在被校准后，不能再移动该系统。

然而，专利US6263230B1（其在Placidi等人的以上文章中引用），US6263230B1描述了一种“连续自动重新校准”方案，利用该方案，检测器可以在初始校准之后移动，即使不与磁体同时移动。磁性检测器系统以已知空间关系附接于透视头，以检测留置医疗装置的永磁体的位置，并且磁场被近似为偶极子场。为了补偿地球磁场以及与该场相关联的局部扰动，在将磁体引入患者体内之前，进行初始校准。对于检测器系统的每个磁性传感器，确定一偏移值。之后，当磁体已被引入患者体内时，从磁性传感器的读数中减去该偏移值，从而补偿地球磁场及其局部扰动。此外，即使检测器系统移动，“连续自动重新校准”方案也允许补偿地球磁场的局部扰动。根据该方案，检测器移动，同时磁体保持静止在其从先前的测量中已知的位置。检测器的精确位置变化通过数字化臂跟踪，并且由此，计算由于磁体而引起的检测器新位置处的磁场。从检测器实际测量的场中减去该结果，并且剩下部分被认为是对于新位置处的地球磁场的贡献。当检测器移动到另一个位置时，可重复该过程。