[发明专利]对已知畸变器的电磁畸变校正

说明书

本文公开了用于校正在EM跟踪系统的一个或多个EM跟踪器中的每个EM跟踪器处测量的经历的EM场的系统和方法，因为此类测量受到已知畸变器的影响。EM发射器可传输EM场，使得该EM场包含该一个或多个EM跟踪器。该系统然后确定畸变器在该EM场内的姿态。该系统从每个EM跟踪器接收表示经历的EM场的数据，该经历的EM场被由该畸变器引起的畸变场畸变。该系统继续使用该姿态和包括该畸变器的一个或多个特性的模型来确定该畸变场。该系统可首先优化该模型。该系统基于每个相应经历的EM场和在相同位置处的所确定的畸变场来计算表示对应的经校正的经历的EM场的数据。

相关申请

本申请要求2020年12月15日提交的并且名称为“Electromagnetic DistortionCorrections for Known Distorters”的美国临时申请号63/125,874和2021年11月15日提交的并且名称为“Electromagnetic Distortion Corrections for Known Distorters”的美国实用申请号17/454,921的优先权，这两个申请的全部内容以引用方式整体并入本文。

技术领域

本公开整体涉及用于跟踪对象的设备和系统。例如，本公开的实施方案涉及用于在矫正手术期间跟踪解剖结构和/或手术工具的姿态(例如，位置和取向)的电磁(EM)系统。

附图说明

图1示出了根据实施方案的EM跟踪系统对患者的使用。

图2示出了根据实施方案的在外科手术的执行中工具在患者的脊柱附近的布置。

图3示出了根据实施方案的偶极模型。

图4示出了根据实施方案的当EM发射器正在传输EM场时，在外科手术的执行中工具在患者的脊柱附近的布置。

图5示出了根据实施方案的在外科手术的执行中工具在患者的脊柱附近的布置，其中初始畸变场叠加在工具的尖端上。

图6示出了根据实施方案的在外科手术的执行中工具在患者的脊柱附近的布置，其中优化畸变场叠加在工具的尖端上。

图7示出了根据实施方案的在外科手术的执行中工具在患者的脊柱附近的布置，其中叠加在工具的尖端上的优化畸变场被用于计算表示第一经校正的经历的EM场和第二经校正的经历的EM场的数据。

图8示出了根据一些实施方案的EM跟踪系统的部件。

图9示出了根据实施方案的EM跟踪系统的方法。

具体实施方式

电磁(EM)跟踪系统可在外科手术期间用于跟踪一个或多个解剖结构，该一个或多个解剖结构在外科手术期间正在被移动或者可能被移动(或者对于该一个或多个解剖结构的姿态信息，包括位置和/或取向，是另外相关的)。EM跟踪系统还可在外科手术期间跟踪一个或多个手术工具。例如，EM发射器传输、发射或生成具有一个或多个已知特性的一个或多个EM场。附接到解剖结构和/或手术工具中的一者或多者的一个或多个EM跟踪器测量它们各自经历的EM场并且将其报告回EM跟踪系统。通过分析如此生成的数据，可确定一个或多个解剖结构或手术工具的姿态(例如，位置和取向)。

在某些情况下，例如，可对患者执行矫正手术以治疗或矫正与患者的一个或多个解剖结构(例如，脊椎)相关的急性损伤、慢性损伤或慢性疾病(例如，脊柱侧凸)。例如，当固位植入物或硬件被固定到椎骨上时，可执行矫正脊柱外科手术以对准移位或未对准的椎骨。在手术期间可使用EM跟踪系统来跟踪椎骨相对于相邻椎骨的姿态，以有利于确定椎骨的移位程度和/或对准程度。期望也可使用EM跟踪器来跟踪其他项目。此类EM跟踪可发生在由EM跟踪系统限定并且与EM跟踪系统一起使用的空间体积内。