[发明专利]用于场补偿应用的自适应荧光镜定位

权利要求书

1.一种用于补偿磁场中产生的扰动的装置，包括：

多个磁场发生器，所述多个磁场发生器用于在区域中生成磁场；

场扰动元件，所述场扰动元件被引入到所述区域中；

磁场位置传感器，所述磁场位置传感器设置在所述场扰动元件和所述磁场发生器之间；

和处理器，所述处理器被配置成执行以下步骤：

当所述场扰动元件在已知位置中时，通过计算相应的反应磁场来创建反应场模型；以及

当所述场扰动元件被放置在所述区域内的新位置中时，并且当具有探头磁场传感器的探头的末梢段被引入到所述区域中时，执行以下附加步骤：

从所述探头磁场传感器获得由所述磁场发生器产生的扰动磁场的第一测量；

从所述磁场位置传感器获得所述扰动磁场的第二测量；

从所述第二测量重建所述场扰动元件的所述新位置；

从所述反应场模型获得用于所述重建的新位置的预测的反应磁场；

通过从所述第二测量中减去所述预测的反应磁场来获得补偿的测量；

根据所述补偿的测量调整所述第一测量；以及

使用所调整的第一测量计算所述探头磁场传感器的位置，

其中所述处理器操作用于通过以下方式获得补偿的测量：

基于所述第二测量和作为所述多个磁场发生器的组件的定位垫的反应场与所述预测的反应磁场的总和之间的差值来限定代价函数；

通过找到在所述第二测量中获得的所述扰动磁场的参数的最佳值来使所述代价函数最小化；以及

限定具有所述参数的所述最佳值的最优化的反应场；

其中所述参数的所述最佳值包括表示三个旋转角度、荧光镜旋转中心的x偏移和y偏移、检测器的z偏移和准直器的z偏移的荧光镜参数以及表示三个旋转角度、x偏移、y偏移和z偏移的六个位置传感器参数。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述磁场位置传感器包括三个磁场位置传感器的组件，并且其中从所述三个磁场位置传感器获得第二测量包括确定25个输出参数，并且其中限定最优化的反应场包括改变所述25个输出参数。

3.根据权利要求1所述的装置，其中调整所述第一测量包括从所述第一测量减去所述最优化的反应场。

4.根据权利要求1所述的装置，其中调整所述第一测量包括：

将所述第一测量表征为所述场扰动元件和所述磁场位置传感器的位置之间的空间转换矩阵；

将所述最优化的反应场表征为反应场矩阵；以及

计算所述空间转换矩阵和所述反应场矩阵的乘积。

5.根据权利要求4所述的装置，其中所述扰动元件包括荧光镜检测器和荧光镜准直器，并且将所述最优化的反应场表征为反应场矩阵包括：

将所述反应场矩阵计算为在所述荧光镜检测器的多个卫星点处的估计磁场值的第一矩阵和在所述荧光镜准直器的多个第二卫星点处的估计磁场值的第二矩阵的乘积。

6.根据权利要求5所述的装置，其中所述第一矩阵乘以其值表征所述荧光镜检测器的反应场模型的常数的第一矩阵，并且所述第二矩阵乘以其值表征所述荧光镜准直器的反应模型的常数的第二矩阵，以分别限定第一矩阵乘积和第二矩阵乘积。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述处理器被操作以用于通过使用所述预测的反应磁场的实例来获得补偿的测量，所述预测的反应磁场在重建所述新位置的步骤和获得预测的反应磁场的步骤的前述执行中获得。

8.根据权利要求1所述的装置，其中创建反应场模型包括表征所述场扰动元件中的磁发射器的多个图像；以及

基于所述表征的图像计算所述区域中的所述反应磁场。

9.根据权利要求8所述的装置，其中计算所述反应磁场使用球谐函数展开来执行。

10.根据权利要求1所述的装置，其中创建反应场模型包括将所述反应场模型的所述相应的反应磁场表征为包括具有六个自由度的所述场扰动元件的位置和取向的参数。