用于确定导管在脉管系统中位置的设备和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于确定导管在脉管系统（８）中位置的设备和方法。其中，在最佳化质量维度时，导管尖端两个磁定位器的测得位置（ｒ↓［１］，ｒ↓［２］）由校正向量（ｋ↓［１］，ｋ↓［２］）代替。所述质量维度包括既考虑了测得位置（ｒ↓［１］，ｒ↓［２］）与脉管布局的偏差也考虑了相关取向（ｒ↓［２］－ｒ↓［１］）与根据脉管图的脉管分布的取向的偏差的成分。另外，所述质量维度可以包括评估与脉管图相比的导管测得形状的成分。一个附加校正步骤能进一步确保校正位置（ｒ↓［１］’，ｒ↓［２］”）对应于定位器（４，５）的预设固定距离（ｄ）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种借助于连接在器械上的定位器，确定器械尤其是导管在脉管系统中位置的设备和方法。包括将导管引入患者脉管系统中的医学介入的成功，需要有对导管相对于脉管布局的实际位置的精确认识。原则上，尽管能够通过使用造影剂持续X线荧光观察而获得该认识，但是考虑到暴露了患者，不能采用该方法。出于这个原因，在许多情况下，使用预先产生2D或3D脉管图，并在所述脉管图中输入借助定位装置测得的导管位置。就此而言，从US 5042486中已知一种方法，其中由磁定位装置测得导管尖端处定位器的位置并将其输入到静态脉管图中。然而，已知方法的问题在于实际上这种转移不够精确，尤其是对于高度分支和/或卷曲血管，例如冠状血管。磁定位装置还面临受到外部磁场或磁致旋光(magnetically active)或导电材料的影响的问题，而这些材料在导管实验室中很常见。考虑到上述背景，本专利技术的一个目的是提供更精确确定例如导管的器械在脉管系统中位置的工具。该问题由具有权利要求1中特征的设备和由具有权利要求9中特征的方法来解决。在从属权利要求中描述了有益的实施例。根据本专利技术的设备用于确定例如导管的器械在脉管系统中的位置。术语“脉管系统”在本文中应当理解为器械可以定位在其中的路径网络的通用术语。例如，所述器械可以是肠胃道中或技术环境中(例如，在机器中)的探头。下文中的血管系统主要用作脉管系统的例子的事实，不应限制本专利技术的范围。所述设备包括如下部件一个或多个安装到器械的定位器，其空间位置能够测量。另外，将借助该(多个)定位器，测量器械截面的取向和/或形状。在实际上重要的情况中，提供至少两个空间位置可以测量的定位器，并且能够通过减法计算定位器之间的器械截面的取向。然而，即使单个定位器也可以提供其位置和取向的信息，并因而提供相关器械截面的取向信息。为了至少近似确定器械截面的形状，通常需要数个定位器，它们的测得位置代表，例如，器械布局模型的参考点。定位器的类型不受到任何先验约束限制。例如，它们可以是能够在X射线图像中定位的不透X射线的标记。优选的是允许独立于任何成像设备检测位置的所谓有源定位器(特别是非视距(non-line-of-sight)传感器)。具有存储器的数据处理单元，脉管图存储在所述存储器中。术语“脉管图”表示在相关区域中血管布局的图像或图示；例如，该脉管图可以在手术之前由血管造影X射线照相产生。所述脉管图通常是二维或三维的。考虑到脉管图和预定的质量维度(quality dimension)(即，取决于质量维度的定义，最小化的或最大化的)，进一步设置数据处理单元以校正测得的所述至少一个定位器的空间位置。上述质量维度包括至少两个加权成分，第一成分测量测得的定位器位置与由脉管图表现的脉管布局的偏差，第二成分测量测得的器械截面取向和/或形状与由脉管图表现的脉管布局的偏差。已经发现特别是在例如在冠状血管中普遍的高度分支和/或卷曲的血管布局的情况下，上述类型的设备提供了定位器的校正位置和它们在脉管系统中的实际位置之间的高度一致性。特别地，该设备能够很好地补偿由于身体运动(特别是患者的运动和呼吸)而由脉管图和实际脉管分布之间的差别导致的运动伪影。这个积极效果本质上是由于以下事实测得位置与根据脉管图的脉管分布之间的距离被最小化，而同时将测得的相关器械截面的取向和/或形状与血管的取向和/或形状进行比较。根据所述设备的一个优选实施例，至少一个定位器是组成电磁定位装置一部分的磁场传感器。在电磁定位装置中，场发生器产生在空间和/或时间上不均匀的磁场，其中能够由磁场传感器测量场强值和方向，这允许确定传感器和场发生器的相对位置和取向。然而，所述定位装置容易受外部磁场影响，定位在导管实验室中的设备经常产生所述外部磁场。然而在许多情况中，该干涉在相对较大的长度范围上变化，从而能够近似认为它是局部恒定的。结果，相互距离很小定位的两个定位器受到相同的干涉。尽管定位器的绝对位置目前经受相应大的误差，但当根据位置差计算定位器的取向时实际上抵消了所述干涉，使得能够以相对高的精确度测量它们的取向。因而，基于精确的可测量信息，在质量维度中考虑定位器的取向或器械截面的取向/形状。根据另一方面，设置数据处理单元以根据点到点校正计算局部连续的变换。这意味着将各个校正向量作为内插或外插变换图的参考点。借助于该变换，实质上能够为所覆盖区域中的任意点计算相对于脉管图的校正。所述变换图可以用任何新计算出的校正向量进一步刷新，并因而持续更新。根据本专利技术的一个优选实施例，至少两个定位器在已知相互相关的相对位置连接到器械。特别地，通过例如将定位器连接到器械的刚性截面的不同端，能够预定两个定位器的间距并将其保持恒定。另外，在这个情形中，当计算校正值时，将数据处理单元设置成考虑所述相对位置。所述相对位置代表甚至已校正位置都必须满足的空间条件。因而，通过使用该信息能够改善校正的质量。可以在所述(扩展的)质量维度的最佳化时或可选地在跟随有质量维度评估的单独校正步骤中隐含地考虑所述相对位置。在上面提及的第二备选方案的上下文中，在数据处理装置的一个优选实施例中，在考虑根据脉管图的脉管布局的同时，进一步校正由质量维度评估(预)校正的至少一个定位器的位置，从而使定位器的最终校正位置同样采用给出的相对位置。例如，在质量维度的评估之后，可以将校正位置中的一个沿着脉管布局移动，从而与另一校正位置保持预定距离。根据再一方面，数据处理单元设置成在定位器的校正位置暗示器械截面的取向和/或形状偏离测得取向和/或形状超过预定极限值时输出警告。如上所解释的那样，定位器或器械截面的取向在许多情形中是能够以相对高度可靠性确定的信号。如果校正的和测得的取向之间的差别太大，这可能预示存在潜在的问题。例如，可能存在导管损伤或穿透血管壁的风险。该设备优选地还包括能够验证定位器相对于脉管图的位置的装置。通过使用这些装置，定位器在脉管布局中的实际位置能够确定至少一次。考虑到质量维度，经过验证的结果而后能够用作随后校正测得位置的起始点。特别地，上面提及的装置可以包括成像装置，例如(旋转)X-射线单元，X-射线CT或磁共振断层摄影装置。使用这样的成像装置，不仅能够验证定位器的位置，还能够产生脉管图。本专利技术还涉及一种借助于连接到器械的至少一个定位器和借助于脉管图确定器械在脉管系统中位置的方法，所述方法包括如下步骤a)测量定位器的空间位置和器械截面的取向和/或形状。b)在考虑到(最佳化)质量维度的同时，校正测得的空间位置，所述质量维度包括加权成分，一方面测量定位器测得位置的偏差，另一方面测量器械截面的测得取向和/或形状与根据脉管图的脉管布局的偏差。在其一般形式中，该方法包括能使用上述类型设备执行的步骤。因而上述描述适用关于该方法的细节、优点和更多方面。根据该方法的再一方面，基于如上所述计算的各个校正确定空间连续变换。而后，所述空间连续变换允许对基本上在任意点测得的位置值进行校正。参考下文描述的实施例，本专利技术的这些和其他方面是显然的，并将被阐明。在附图中附图说明图1是根据本专利技术用于定位导管的设备的结构的图形表示；图2示出了根据本专利技术在脉管布局中校正测得位置时的几何关系。在图1的图形表示中，可以看出成像设备为C形X-射线单元1，借助于该单元能够产本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定器械（６）在脉管系统（８）中位置的设备，包括：－至少一个安装到该器械（６）的定位器（４，５），所述定位器的空间位置（ｒ↓［１］，ｒ↓［２］）可以测量，并且借助于所述定位器，能够测得器械截面的取向（ｒ↓［２］－ｒ↓［１］） 和／或形状；－数据处理单元（７），具有存储脉管图（Ｋ）的存储器，所述数据处理单元设置成考虑到脉管图（Ｋ）和质量维度，校正测得的定位器（４，５）的空间位置（ｒ↓［１］，ｒ↓［２］），所述质量维度包括加权成分，所述加权成分测量所述测得的 位置与由脉管图（Ｋ）表示的脉管布局（８）的偏差，以及测得的器械截面取向和／或形状与由脉管图（Ｋ）表示的脉管布局（８）的偏差。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S克吕格尔，H蒂明格尔，J萨布琴斯基，J博尔格特，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]