[发明专利]用于基于磁的体内探头跟踪系统的薄型定位垫

说明书

技术领域

本发明整体涉及体内位置跟踪，并且具体涉及体内探头的基于磁的位置跟踪。

背景技术

使用磁位置跟踪技术可以跟踪体内探头诸如导管在患者身体内的位置。例如，美国专利申请2007/0265526描述了用于对患者执行医学规程的磁位置跟踪系统，其公开内容以引用方式并入本文。患者放在包括定位垫的工作台的上表面上，该定位垫放在患者下面的工作台的上表面上。定位垫包括一个或多个场发生器，场发生器经操作以生成相应的磁场并被布置成使得定位垫的厚度尺寸不大于3厘米。位置传感器固定到用于插入患者身体内的侵入式医疗装置，并被布置用于感测磁场，以便测量医疗装置在身体内的位置。

磁共振成像(MRI)是一种用于使患者的组织，尤其是软组织视觉化的成像技术。该技术依靠从核(通常为氢核)的平衡状态激发核，并测量随着核弛豫至平衡状态时核所发射的共振射频信号。所测量的共振射频信号用于创建高质量的组织图像。执业医生可结合其他医学规程使用MRI。

发明内容

本发明的实施例提供了定位垫，该定位垫包括具有平坦表面的外壳和多个场发生器。多个场发生器固定到外壳，并被配置成生成具有与平坦表面垂直的相应轴的相应磁场。

在一些实施例中，平坦表面位于平面内。在其它实施例中，平坦表面是弯曲的。在其它实施例中，外壳具有不大于5毫米的厚度。在一些实施例中，场发生器包括具有与表面平行的绕组的线圈。在其它实施例中，外壳包括被配置成保持场发生器并且抑制场发生器中的共振的弹性材料。

根据本发明的实施例也提供了用于制备定位垫的方法，该方法包括提供具有平坦表面的外壳。多个场发生器固定到外壳，使得场发生器生成具有与平坦表面垂直的相应轴的相应磁场。

根据本发明的实施例另外提供了用于位置跟踪的方法，该方法包括用多个相应的驱动信号来驱动耦合到患者身体附近的平坦表面的多个场发生器，以便使场发生器生成具有与平坦表面垂直的相应轴的相应磁场。测量由位置传感器中的磁场感应的至少一个电信号，该位置传感器耦合到插入患者身体内的体内探头。基于电信号来估计探头在身体内的位置。

在一些实施例中，位置传感器包括单轴传感器。在其它实施例中，估计探头的位置包括计算电信号的平均量值，以及根据平均量值来估计探头距平坦表面的距离。

在一些实施例中，估计探头的位置包括计算由多个场发生器生成的磁场分别感应的电信号的多个分量的量值，以及根据平均量值来估计探头相对于场发生器的侧向位置。在其它实施例中，驱动场发生器包括生成具有不同的相应频率的多个驱动信号，并且计算量值包括通过在不同频率中辨别来在电信号的分量中区分。在其它实施例中，估计探头的位置包括通过执行迭代位置来估计过程来精确修正探头的位置，迭代位置估计过程至少使用侧向位置作为初始条件。

结合附图，通过以下对实施例的详细说明，将更全面地理解本发明，其中：

附图说明

图1是根据本发明的实施例的与磁共振成像(MRI)系统搭配的磁导管跟踪系统的示意性图解；

图2A和图2B是根据本发明的实施例的定位垫的示意性图解；和

图3是根据本发明的实施例示意性地示出用于估计导管相对于定位垫的位置的方法的流程图。

具体实施方式

综述

体内探头，诸如导管，被用在各种治疗和诊断医学规程中。探头被插入患者的生物体中并且将其导航到体腔内的目标区域，以执行医学规程。在基于磁场的位置跟踪系统中，将外部磁场施加到患者身体。安装在导管的远侧末端附近的传感器通过产生电信号而响应磁场。跟踪系统使用该信号来定位导管在患者身体内的位置和取向。磁场通常由多个场发生器产生，例如场生成线圈。

在本文中描述的本发明的实施例提供了小且平坦的定位垫配置。所公开的定位垫包括安装到表面上的多个磁场发生器(例如，平面线圈)。场发生器的轴都与该表面垂直。当该表面完全平坦时，场发生器的轴彼此平行。

所得的定位垫具有薄型，并且可容易地放置在患者的下方。在一些实施例中，定位垫表面稍微成型，即稍微偏离平面，例如以便贴合MRI扫描仪。

在一些实施例中，在定位垫中的场发生器用具有不同频率的交流电(AC)驱动信号来驱动，使得在导管远侧末端处的传感器中感应的信号可彼此区分开。具有平行轴的场发生器的使用有助于所得的磁场的数学建模，该数学建模基于导管传感器输出简化了导管远侧末端的位置和取向的计算。