[发明专利]具有虚拟触摸屏的定位系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于侵入式医疗过程的系统。更具体地，本发明涉及使用磁场跟踪活体内的医疗器具。

背景技术

用于医疗应用的磁跟踪系统使用磁场检测患者体内的点和靠近身体或在体内的侵入式设备(如导管和手术工具)的地点(location)。为此，磁场发生器在身体中和身体周围区域产生场，并且身体和侵入式设备中的传感器检测该场。系统控制台接收传感器信号并且显示侵入式设备相对于身体的地点。

例如，授予Govari等人的共同受让的美国专利No.7,174,201公开了用于在对象内执行医疗过程的装置，其包括固定到组织的无线标签，并且包括第一传感器线圈，该专利在此引入以供参考。第二传感器线圈固定到用于执行该过程的医疗设备。一体化的处理和显示单元包括多个辐射器线圈以及处理电路和显示器。该辐射器线圈在组织附近产生电磁场，从而使得电流在传感器线圈中流动。该处理电路处理该电流以确定标签相对于医疗设备的坐标。该显示器由处理电路驱动以便给医疗设备的操作者呈现该设备相对于该标签的方位的视觉指示。

授予Bladen等人的美国专利No.5,913,820公开了用于通过产生在传感器处检测的磁场，优选地以三维定位该传感器的位置(position)的方法和装置，该专利在此引入以供参考。从多个地点产生磁场，并且在本发明的一个实施例中，该磁场使得能够确定单线圈传感器的方位和地点。该系统允许操作者在他的身体上佩戴小的、单线圈传感器，以使得他的移动能够被机器检测和解释，而无需操作者和该机器之间的物理接触。例如，定位系统可使得操作者能够与电视机或计算机屏幕上的图像交互，而不用使用常规的键盘、鼠标或触针(stylus)。

授予Haynor等人的美国专利No.6,129,668公开了一种使用三组或更多组磁传感器检测耦合到患者内的留置医疗设备的磁体的地点的设备，该三组或更多组磁传感器每个具有按照已知方式排列的传感器元件，该专利在此引入以供参考。每个传感器元件感测由磁体产生的磁场强度，并且提供指示三维空间中磁体的方向的数据。

授予Schneider等人的美国专利No.6,427,079公开了一种远程地点确定系统，其使用磁场值的样条(sphne)确定地点参数，该专利在此引入以供参考。该地点确定系统用在可操作以执行心肌血管再生的激光导管上。自动校准技术补偿传感器和相关组件中的任何增益变化。在电磁位置和方位测量系统中使用了用于减少周围导电物体中的涡流的影响的方法。

发明内容

在如上述美国专利No.7,174,201中公开的系统中，为了与控制台交互，系统操作者(如医生)通常必须使用常规的用户接口设备，例如键盘、鼠标或触摸屏。操作者可能不得不脱离操纵侵入式设备，并且移动到不同位置来操作用户接口。可选地，他必须指示助手采取必要动作。

本发明的实施例提供了用于用户与使用磁位置跟踪的、用于医疗治疗和/或诊断的系统的交互的新方法和设备。这些方法和设备允许系统操作者与控制台交互而不用离开他的正常操作位置。在这些实施例的一些中，给操作者提供包含磁传感器的触针或其它用户接口设备，其链接到控制台。接口设备自身可以具有作为侵入式医疗器具的双重功能。只要触针在患者身体附近，传感器就感测由磁场发生器产生的场。在其它实施例中，接口设备和医疗器具产生磁场，该磁场由外部的位置传感器感测。控制台中的位置处理器因此能够确定触针的位置，就像其确定系统的其它组件的位置一样。系统控制台在屏幕上显示光标，该光标随着操作者移动触针而移动。操作者可以使用该光标启动(actuate)屏幕上的控制，以在屏幕上画线，并且标记点以及另外与显示在屏幕上的图像和图交互。

换句话说，触针和磁跟踪系统的效果是提供一种系统操作者在对患者操作的同时可以方便地使用的“虚拟触摸屏”。

本发明的一些实施例允许系统操作者使用“虚拟现实”或“增强现实”显示，在解剖结构的实际位置中查看该结构的虚拟图像，并且使用触针与该图像交互。例如，操作者使用触针与其交互的显示可以呈现在系统操作者佩戴的眼镜(goggles)上。该眼镜包含位置传感器，使得该显示与患者的身体配准。