[发明专利]定位系统

说明书

本发明涉及用于对感兴趣的点，尤其是介入器具定位的定位系统和方 法。此外，本发明还涉及一种包括这样的定位系统的医疗系统，以及与所 述方法相关的计算机程序和记录载体。

当今，很多诊断和治疗程序都是通过创伤性最低的介入完成的，从而 为患者降低成本和风险。这样的介入的典型实例是导管在患者的脉管系统 内的导航。就这一方面而言，US7 152 608 B2描述了一种定位系统，其包 括外部磁场发生器和附接在插入到患者体内的导管上的传感器探头。通过 感测外部生成的磁场的幅度，传感器能够推断其自身的空间位置，进而对 人体内的导管定位。

WO2005/051187A公开了一种采用从波导发射的旋转射束对内部体腔 进行扫描从而测量所述腔的尺寸的系统，其中，所述波导负责传输受到拆 分的光束的患者分支(leg)。所发射的从所述腔的表面受到反射的光经由所 述波导返回至光源，在光源处与所述受到拆分的光束的沿已知参考分支传 播的另一部分发生干涉。可以由所得到的干涉图案推导出所述体腔的尺寸。

US2006/276709A1公开了一种用于重构内耳道的表面的光学相干性层 析成像系统。

US5541730公开了一种通过比较在测量路径和两个参考路径之间进行 拆分的光束而进行距离测量的激光干涉仪。

基于这一背景，本发明的目的在于提供一种用于对介入器具定位的替 代性装置，其中，希望这些装置在日常临床施用中经济有效和/或相对于其 测量结果具有鲁棒性。

这一目的是通过根据权利要求1所述的定位系统、根据权利要求7所 述的医疗系统、根据权利要求8所述的方法、根据权利要求9所述的计算 机程序和根据权利要求10所述的记录载体实现的。在相关权利要求中公开 了优选实施例。

根据本发明的定位系统的作用在于在通过患者的身体对感兴趣的点进 行导航的过程中，对所述感兴趣的点进行定位，例如，所述感兴趣的点是 诸如导管、内窥镜或针的手术器具。所述定位系统包括下述部件：

a)电磁波源，其用于生成电磁信号，并将其分割成沿至少一个探测路 径以及沿参考路径并行传播的分量。所述电磁波源优选是提供频率通常处 于大约1出z到100GHz的范围内的电磁信号的微波源。

b)前述至少一个探测路径，其中，这一探测路径包括：

-用于在感兴趣的空间点发射沿探测路径传播的电磁信号分量的信号出 口。所述信号出口可以是例如位于应当跟踪的导管的顶端的波导的末端。 电磁信号通常从所述信号出口沿很多方向射出，优选地甚至沿各个方向各 向同性地射出。

-用于拾取前述在信号出口处发射的电磁信号分量的探测器。在这一语境 下，信号分量的“拾取”应当包括所述信号分量的能量的至少一部分的采 集，从而保存所述信号的形式(和信息)。由于电磁波通常从信号出口沿很 多方向扩散，因而所述探测器实际上往往只能俘获所发射的能量的一小部 分。

c)用于确定分别沿所述探测路径和所述参考路径传播的电磁信号分量 之间的相关性的相关器。在光学上，这样的相关性对应于来自所述探头和 参考路径的信号分量之间的干涉，即，可以通过光学干涉仪实现所述相关 器。

d)用于由前述所确定的探头信号分量和参考路径信号分量之间的 相关估算信号出口的空间位置，进而估算所感兴趣的点的空间位置的评估 单元。在这一语境下，信号出口的“位置估算”在广义上是指对信号出口 的可能所在的任何限定。例如，通过确定信号出口和探测器之间的距离， 能够将信号出口的所在限定为位于围绕探测器的球面上(的任何位置)。优 选地在不存在剩余自由度或者不存在不确定性的情况下对信号出口定位， 即，将其定位在空间内的特定点上。

例如，可以通过专用电子硬件和/或具有适当软件的数字数据处理单元 实现所述评估单元。

所提出的定位系统对分别沿探测路径和沿参考路径传播的电磁信号分 量加以比较，其中，最大相关性表明探测路径和参考路径具有相等的(光 学)长度。因此，知道了参考路径的长度就会允许推导出探测路径的长度， 进而推导出信号出口和探测器之间的作为探测路径的部分的未知距离。相 对于光学跟踪系统而言，这种方法的优点在于其能够在信号出口和探测器 之间不存在目视联系的情况下起作用。所述方法相对于磁跟踪系统的优点 在于其对于由外部磁场或电场引起的干扰或者由于(例如)磁性材料的存 在而引起的干扰不敏感。