[发明专利]小轮廓定位垫

说明书

技术领域

本发明通常涉及方位跟踪系统，特别涉及用于磁方位跟踪的定位垫。

背景技术

跟踪医学过程中的物体坐标的各种方法和系统在本领域中是公知的。这些系统中的一些使用磁场测量法。例如美国专利5391199和5443489描述了利用一个或多个场换能器确定体内探针坐标的系统，其内容在此引入作为参考。这种系统用于生成有关医疗探针(例如导管)的位置信息。方位传感器(例如线圈)放置于探针内并响应外部施加磁场产生信号。磁场由磁场换能器(例如辐射线圈)产生，磁场换能器在已知的相互间隔开的位置固定于外部坐标系。例如由Biosense Webster公司(Diamond Bar，California)生产的CARTO系统以这种方式工作。

例如在PCT专利WO96/05768、美国专利6690963、6484118、6239724、6618612和6332089，以及美国专利申请2002/0065455A1，2003/0120150A1和2004/0068178A1，也对与磁方位跟踪相关的其它方法和系统进行了描述，其内容在此全部引入作为参考。这些出版物描述了跟踪在不同医学过程中使用的体内物体(例如心脏导管、矫形移植物和医疗器械)的位置的方法和系统。

在上面引用的一些参考文献中，产生磁场的场换能器包括共面三角形设置的场发生线圈。另一种平面设置在美国专利6615155中描述，其内容在此引入作为参考。该专利描述了一种利用一组非重叠平面环天线跟踪移动物体的系统，该移动物体具有单个场传感器。

发明内容

本发明的一些实施例提供了定位垫，包括多个具有小轮廓(low profile)(即减小的高度尺寸)的场发生器。这种设置在大量医学方位跟踪应用中是有利的。例如，场发生器的薄水平阵列可方便地放置在手术台或导管插入台上，直接位于患者身体中感兴趣区域的下方。医疗探针(例如导管)中的方位传感器，或体内的其它物体感应由场发生器产生的场并输出信号，处理这些信号以确定探针或其它物体的坐标。

在一些实施例中，定位垫包括在公共平面内设置的两个或多个场发生器。这些场发生器被定向成产生各自的垂直于该平面的磁场。在备选实施例中，这些场发生器相对于彼此以已知的角度定向，而不超出该定位垫的整个小轮廓尺寸。

但是在一些情况下，场发生器接近被跟踪的方位传感器会降低位置测量精度。例如，当场发生器为了减小其高度而包括在水平面上缠绕的线圈时，邻近该平面的方位传感器的垂直位移的测量可能是不精确的。

为了克服这种缺陷，在本发明的一些实施例中，定位垫包括辅助场发生器，位于定位垫的内部或外部，将其定向成在定位垫平面的多个位置产生辅助磁场，该辅助磁场具有平行于该平面的分量。通过使方位传感器感测所述两个或更多个磁场以及该辅助磁场，即使当方位跟踪系统邻近定位垫平面，它也能精确地测量方位传感器的方位。

在一些实施例中，方位跟踪系统辅助医生执行心脏导管插入过程。在这些实施例中，小轮廓定位垫放置于患者躯干下方的导管插入台顶上。方位传感器装配在插入患者心脏的导管中。另一参考方位传感器可附着于患者身体，通常是患者背部。这两个传感器，尤其是参考传感器邻近定位垫的平面。利用这里所述的方法和系统，方位跟踪系统可精确地跟踪导管和参考传感器的方位。

在本发明的备选实施例中，微型磁场发生器附着于导管(或体内的其它物体)，定位垫中的线圈或其它天线用于感测磁场，从而用于确定导管(或其它物体)的坐标。定位垫设计的新原理同样应用于这些实施例，其中定位垫象其产生磁场的实施例中一样用作接收器。

因此根据本发明的实施例，提供一种磁方位跟踪系统，用于对位于工作台上表面上的患者执行医学过程，该系统包括：

定位垫，位于患者下方的工作台上表面上，其包括一个或多个场发生器，用于产生各自的磁场并且设置成使定位垫的厚度不大于3厘米；以及

方位传感器，固定于插入患者身体的侵入式医疗器械，并设置成感测磁场以便测量医疗器械在体内的方位。

在一个实施例中，该一个或多个场发生器包括位于公共平面内的两个或更多个场发生器，定向成使得各自的磁场垂直于该平面，该系统包括辅助场发生器，其定向成在该公共平面内的多个位置产生具有平行于该平面的分量的辅助磁场。在另一实施例中，定位垫包含不超出该厚度尺寸的辅助场发生器。

在又一个实施例中，所述两个或更多个场发生器包括平行于公共平面缠绕的场发生线圈，辅助场发生器包括不平行于公共平面缠绕的场发生线圈。