[发明专利]用于EM跟踪的补偿、检测和误差校正的畸变指纹分析

说明书

技术领域

本公开涉及电磁(EM)跟踪，并且更具体而言涉及用于进行畸变指纹分析以提高EM跟踪准确度的系统和方法。

背景技术

EM跟踪采用产生空间变化的磁场的场发生器，磁场将在传感器线圈中感生电流。之后，使用测量系统基于测得电压计算位置和取向。EM跟踪技术提供了三维(3D)空间中的实时位置和取向信息，其用于辅助介入流程。由于这些传感器线圈的尺寸非常小，它们因而能够被嵌入到导管或者其他设备中，并且可以用于受引导的导航。因此，EM跟踪系统非常适于体内介入。铁磁或顺磁导体存在于例如医疗装置中能够使EM磁场发生畸变，并且已知来自附近电子器件的电磁干扰将降低EM跟踪的准确度。因此，对于介入医师而言没有确切的方式了解受到跟踪的点是否是准确的。

金属手术工具将在电磁(EM)场中引发畸变，其能够损害在EM跟踪期间可获得的导航准确度。例如，X射线探测器在介入实验室的流程期间引发畸变。提供质量控制的不同方案包括检测和补偿在EM跟踪期间由大的金属畸变引生物导致的误差。用于实时估计误差置信度的一种这样的方案基于校准杖。另一种方案聚焦于对患者或者成像器的智能定位。其他的技术依赖于校准人体模型(phantom)和EM与诸如X射线或超声图像的其他成像模态之间的已知传感器几何结构或者校准来提供术中质量控制。

发明内容

根据本发明原理，一种用于利用电磁(EM)跟踪系统考虑电磁(EM)畸变的系统包括被配置为感测目标体积中的EM能量的传感器阵列(144)。EM感测校正模块被配置为分析来自所述传感器阵列的数据，以检测所述目标体积中的EM畸变引生物。所述EM感测校正模块还被配置为比较存储在数据库中的畸变指纹，以识别畸变源。

一种用于利用电磁(EM)跟踪系统考虑电磁(EM)畸变的系统包括数据库，所述数据库通过将多个表征的畸变形态存储为与引起EM场畸变的工具、设备以及其组合相关联的指纹而被构建。传感器阵列被配置为在术中感测目标体积中的EM能量。EM感测校正模块被配置为分析来自所述传感器阵列的数据，以检测所述目标体积中的EM畸变引生物。所述EM感测校正模块还被配置为比较存储在所述数据库中的畸变指纹，以识别畸变源，并输出如下中的一个或多个：畸变引生物的位置和取向、显示由畸变引生物引发的误差的误差图、或者未知畸变引生物的识别。

一种用于利用电磁(EM)跟踪系统考虑电磁(EM)畸变的方法包括：使用被配置为感测目标体积中的EM能量的传感器阵列测量EM误差；比较存储在数据库中的畸变指纹，以通过分析来自所述传感器阵列的数据而识别所述目标体积中的畸变源；并且输出如下中的一个或多个：畸变引生物的位置和取向、显示畸变引生物引发的误差的误差图、或者未知畸变引生物的识别。

附图说明

本公开将结合下面的附图详细说明下面对优选实施例的描述，其中：

图1是示出根据一个说明性实施例的一种用于考虑由EM跟踪环境中的畸变引生物导致的EM误差的系统的框图/流程图；

图2是示出根据一个说明性实施例的一种用于识别畸变引生物以及其位置和取向的方法的框图/流程图；

图3是说明性地示出了由三个畸变源的范例(例如，剪刀、消融探头和C臂探测器)产生的畸变的图示；

图4根据一个说明性实施例说明性地示出了在没有畸变引生物的情况下(干净环境)EM场的空间表示；

图5根据一个说明性实施例说明性地示出了在具有来自C臂探测器和剪刀的畸变情况下的EM场的空间表示，以显示由于干净环境背景以及由于畸变引生物而导致的总误差；

图6是示出了根据一个说明性实施例的被配置为感测由目标体积中的C臂探测器导致的EM场以表征所述C臂探测器的畸变形态(指纹)的机器人的示意图；

图7是示出了根据一个说明性实施例的一种用于生成用于EM畸变补偿的误差图的方法的框图/流程图；并且

图8是示出了根据一个说明性实施例的一种用于确定未知EM畸变源的方法的框图/流程图。

具体实施方式