定位系统、方法、介入手术系统、电子设备和存储介质技术方案

本发明专利技术提供了一种介入装置的定位系统、方法、介入手术系统、电子设备和存储介质，该定位系统包括磁场发生单元、激励控制单元、数据采集单元和控制器。本发明专利技术通过将目标区域划分成多个子区域，并在拟合阶段采用一学习器具来获取每个子区域的用于描述电压

【技术实现步骤摘要】
定位系统、方法、介入手术系统、电子设备和存储介质


[0001]本专利技术涉及医疗器械
，特别涉及一种介入装置的定位系统、方法、介入手术系统、电子设备和存储介质。

技术介绍

[0002]很多医疗应用场景下需要确定各种医疗装置如导管和植入物等，在体内的准确位置。目前的医疗设备中已发展有多种定位系统。一般是在体外施加各种能量场，如磁场、电场或超声场，同时在体内待定位装置上装配可以感知对应能量场的传感器，如磁场传感器、电场传感器和超声换能器等，而后将传感器感应到的能量场信息转换为空间位置信息。其中基于磁场的定位系统较为成熟，且精度较高；但存在着磁场传感器成本较高而不适合大批量使用的缺点。因此一般会将磁场定位同其他定位技术结合起来使用，在控制成本的同时又能保证足够的定位精度。
[0003]现有技术中存在以下三种定位方法：
[0004]1、在体表放置数个贴片电极，使用体内导管上的电极发出电流激励，测量导管电极同各体表贴片间的阻抗值，同时导管上装配的磁场传感器会提供准确的空间位置信息；计算出多个位置的阻抗值同对应位置间的转换关系后，即可仅通过普通电极处的阻抗值来实现对其的定位和跟踪。
[0005]2、分别基于电场和磁场定义了第一和第二坐标系统，导管上的磁场传感器靠近电极，使用映射函数将第一坐标系统中的磁场传感器位置同第二坐标系统中的磁场传感器位置关联起来后，依据第一坐标系统中磁场传感器的映射位置，相应调整和校准电极的位置。
[0006]3、向人体感兴趣区域施加三个相互正交的信号，测量体内导管上的电极同参考电极间的电压，使用3个正交方向(即xyz三个方向)的三种电压，即可计算导管电极的位置坐标。
[0007]然而，上述的几种电磁场定位方法的精度都不够高。这是因为体内各种物质的分布是不均匀的，电场在体内会发生非线性畸变。这种畸变会导致难以使用现有的线性模型对体内的电场分布进行准确建模，进而导致定位结果不准确。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种介入装置的定位系统、方法、介入手术系统、电子设备和存储介质，可以定位和跟踪目标对象内的介入装置，降低定位的计算量，节约时间成本。
[0009]为达到上述目的，本专利技术提供一种介入装置的定位系统，所述介入装置包括学习器具和应用器具，所述学习器具和所述应用器具用于置入目标对象的目标区域内；
[0010]所述定位系统包括：磁场发生单元、激励控制单元、数据采集单元和控制器；
[0011]所述磁场发生单元用于产生穿过所述目标对象的磁场；
[0012]所述激励控制单元用于通过对所述目标对象表面上设置的至少三个电极贴片间施加激励，以在所述目标对象内产生N轴电场，N≥3；
[0013]所述控制器用于将所述目标区域划分为多个子区域；
[0014]所述数据采集单元用于在拟合阶段，在每个所述子区域内同步采集所述学习器具上的第一位点的磁场强度信息、所述电极贴片处的磁场强度信息、在所有激励状态下所述学习器具上的第二位点相对于一参考位置的电压信息；以及，在定位阶段同步采集所述电极贴片处的磁场强度信息、在所有激励状态下所述应用器具上的第三位点相对于所述参考位置的电压信息；
[0015]所述控制器还用于在拟合阶段，在每个所述子区域内，根据所述第一位点的磁场强度信息以及所述第一位点与所述第二位点之间的空间距离信息计算所述第二位点的空间位置信息，并根据不同激励状态下的所述第二位点相对于所述参考位置的电压信息以及所述第二位点与所述电极贴片之间的距离信息，得到每个所述子区域的用于描述电压
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距离之间映射关系的拟合模型；以及，在定位阶段，根据不同激励状态下所述第三位点相对于所述参考位置的电压信息以及所述应用器具所在的子区域信息，利用对应子区域的所述拟合模型以及所述电极贴片的空间位置信息计算得到所述第三位点的空间位置信息，其中，所述电极贴片的空间位置信息根据所述电极贴片处的磁场强度信息计算得到。
[0016]可选的，所述控制器用于将不同激励状态下的所述第二位点相对于所述参考位置的电压信息以及所述第二位点与所述电极贴片之间的距离信息组成第一类电压
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距离数据对，并进行拟合，以得到每个所述子区域内不同激励状态下的用于描述电压
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距离之间映射关系的拟合模型。
[0017]可选的，所述控制器用于利用对应子区域内不同激励状态下的所述拟合模型计算得到所述第三位点与至少三个所述电极贴片之间的距离信息，并根据所述第三位点与所述至少三个所述电极贴片之间的距离信息以及所述至少三个所述电极贴片的空间位置信息，计算所述第三位点的空间位置信息。
[0018]可选的，所述控制器用于在拟合阶段，针对每一个所述电极贴片，将与所述电极贴片相关的不同激励状态下的所述第二位点相对于所述参考位置的电压信息以及所述第二位点与所述电极贴片之间的距离信息组成第一类电压
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距离数据对，并进行拟合，以得到在每个所述子区域内，每个所述电极贴片在与其相关的不同激励状态下的拟合模型；以及
[0019]在定位阶段，利用所述应用器具所在的子区域的所述电极贴片所对应的拟合模型，计算得到所述第三位点与所述电极贴片之间的距离信息。
[0020]可选的，所述控制器用于从所述电极贴片在与其相关的不同激励状态下的所对应的所有拟合模型中，选取满足第一预设条件的拟合模型作为目标拟合模型，并根据所述目标拟合模型，计算得到所述第三位点与所述电极贴片之间的距离信息。
[0021]可选的，所述控制器用于从所有的所述电极贴片中选取至少三个满足第二预设条件的电极贴片作为目标电极贴片，利用所述应用器具所在子区域的所述拟合模型计算得到所述第三位点与各所述目标电极贴片之间的距离信息，并根据各所述目标电极贴片的空间位置信息，计算所述第三位点的空间位置信息。
[0022]可选的，所述应用器具上还包括第四位点；
[0023]所述数据采集单元还用于在定位阶段，同步采集所述第四位点的磁场强度信息；
[0024]所述控制器还用于在定位阶段，根据所述第四位点的磁场强度信息计算得到所述第四位点的空间位置和方向信息，并根据所述第四位点的空间位置和方向信息，获取所述
应用器具所在的子区域信息。
[0025]可选的，所述应用器具上还设有第五位点；
[0026]所述数据采集单元还用于在定位阶段，同步采集所有激励状态下所述第五位点相对于所述参考位置的电压信息；
[0027]所述控制器还用于在定位阶段，根据所述第四位点的空间位置和方向信息以及所述第四位点与所述第五位点之间的空间距离信息计算所述第五位点的空间位置信息，并根据所述第五位点的空间位置信息和所述电极贴片的空间位置信息，计算所述第五位点与所述电极贴片之间的距离信息，以及将不同激励状态下的所述第五位点相对于所述参考位置的电压信息以及所述第五位点与所述电极贴片之间的距离信息组成第二类电压
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距离数据对，并使用所述第二类电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种介入装置的定位系统，其特征在于，所述介入装置包括学习器具和应用器具，所述学习器具和所述应用器具用于置入目标对象的目标区域内；所述定位系统包括：磁场发生单元、激励控制单元、数据采集单元和控制器；所述磁场发生单元用于产生穿过所述目标对象的磁场；所述激励控制单元用于通过对所述目标对象表面上设置的至少三个电极贴片间施加激励，以在所述目标对象内产生N轴电场，N≥3；所述控制器用于将所述目标区域划分为多个子区域；所述数据采集单元用于在拟合阶段，在每个所述子区域内同步采集所述学习器具上的第一位点的磁场强度信息、所述电极贴片处的磁场强度信息、在所有激励状态下所述学习器具上的第二位点相对于一参考位置的电压信息；以及，在定位阶段同步采集所述电极贴片处的磁场强度信息、在所有激励状态下所述应用器具上的第三位点相对于所述参考位置的电压信息；所述控制器还用于在拟合阶段，在每个所述子区域内，根据所述第一位点的磁场强度信息以及所述第一位点与所述第二位点之间的空间距离信息计算所述第二位点的空间位置信息，并根据不同激励状态下的所述第二位点相对于所述参考位置的电压信息以及所述第二位点与所述电极贴片之间的距离信息，得到每个所述子区域的用于描述电压
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距离之间映射关系的拟合模型；以及，在定位阶段，根据不同激励状态下所述第三位点相对于所述参考位置的电压信息以及所述应用器具所在的子区域信息，利用对应子区域的所述拟合模型以及所述电极贴片的空间位置信息计算所述第三位点的空间位置信息，其中，所述电极贴片的空间位置信息根据所述电极贴片处的磁场强度信息计算得到。2.根据权利要求1所述的介入装置的定位系统，其特征在于，所述控制器用于将不同激励状态下的所述第二位点相对于所述参考位置的电压信息以及所述第二位点与所述电极贴片之间的距离信息组成第一类电压
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距离数据对，并进行拟合，以得到每个所述子区域内不同激励状态下的用于描述电压
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距离之间映射关系的拟合模型。3.根据权利要求1所述的介入装置的定位系统，其特征在于，所述控制器用于利用对应子区域内不同激励状态下的所述拟合模型计算得到所述第三位点与至少三个所述电极贴片之间的距离信息，并根据所述第三位点与所述至少三个所述电极贴片之间的距离信息以及所述至少三个所述电极贴片的空间位置信息，计算所述第三位点的空间位置信息。4.根据权利要求1所述的介入装置的定位系统，其特征在于，所述控制器用于在拟合阶段，针对每一个所述电极贴片，将与所述电极贴片相关的不同激励状态下的所述第二位点相对于所述参考位置的电压信息以及所述第二位点与所述电极贴片之间的距离信息组成第一类电压
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距离数据对，并进行拟合，以得到在每个所述子区域内，每个所述电极贴片在与其相关的不同激励状态下的拟合模型；以及在定位阶段，利用所述应用器具所在的子区域的所述电极贴片所对应的拟合模型，计算得到所述第三位点与所述电极贴片之间的距离信息。5.根据权利要求4所述的介入装置的定位系统，其特征在于，所述控制器用于从所述电极贴片在与其相关的不同激励状态下的所有拟合模型中，选取满足第一预设条件的拟合模型作为目标拟合模型，并根据所述目标拟合模型，计算得到所述第三位点与所述电极贴片之间的距离信息。
6.根据权利要求1所述的介入装置的定位系统，其特征在于，所述控制器用于从所有的所述电极贴片中选取至少三个满足第二预设条件的电极贴片作为目标电极贴片，利用所述应用器具所在子区域的所述拟合模型计算得到所述第三位点与各所述目标电极贴片之间的距离信息，并根据各所述目标电极贴片的空间位置信息，计算所述第三位点的空间位置信息。7.根据权利要求1所述的介入装置的定位系统，其特征在于，所述应用器具上还包括第四位点；所述数据采集单元还用于在定位阶段采集所述第四位点的磁场强度信息；所述控制器还用于在定位阶段，根据所述第四位点的磁场强度信息计算得到所述第四位点的空间位置和方向信息，并根据所述第四位点的空间位置和方向信息，获取所述应用器具所在的子区域信息。8.根据权利要求7所述的介入装置的定位系统，其特征在于，所述应用器具上还设有第五位点；所述数据采集单元还用于在定位阶段，同步采集所有激励状态下所述第五位点相对于所述参考位置的电压信息；所述控制器还用于在定位阶段，根据所述第四位点的空间位置和方向信息以及所述第四位点与所述第五位点之间的空间距离信息计算所述第五位点的空间位置信息，并根据所述第五位点的空间位置信息和所述电极贴片的空间位置信息，计算所述第五位点与所述电极贴片之间的距离信息，以及将不同激励状态下的所述第五位点相对于所述参考位置的电压信息以及所述第五位点与所述电极贴片之间的距离信息组成第二类电压
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距离数据对，并使用所述第二类电压
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距离数据对更新对应的所述子区域的所述拟合模型。9.根据权利要求8所述的介入装置的定位系统，其特征在于，所述学习器具与所述应用器具为同一器具，所述第四位点与所述第一位点为同一位点，所述第五位点与所述第二位点为同一位点。10.根据权利要求1所述的介入装置的定位系统，其特征在于，所述控制器还用于将不同激励状态下所述第三位点相对于所述参考位置的电压信息以及所述第三位点与所述电极贴片之间的距离信息组成第三类电压
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距离数据对，并从所述第三类电压
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距离数据对中筛选出有效数据对，并使用所述有效数据对更新对应的所述子区域的拟合模型。11.根据权利要求1所述的介入装置的定位系统，其特征在于，所述激励控制单元用于在所述至少三个电极贴片间施加激励并在所有激励状态间进行不断循环的高速切换，所述数据采集单元采集在所有激励状态下所述第二位点和所述第三位点相对于所述参考位置的电压信息；或者所述激励控制单元用于在所述至少三个电极贴片间同时施加激励，但所施加激励的频率互不相同，所述数据采集单元采集所述第二位点和所述第三位点相对于所述参考位置的电压信息并进行滤波处理，以获取所有激励状态下所述第二位点和所述第三位点相对于所述参考位置的电压信息；或者所述激励控制单元用于在所述至少三个电极贴片间同时施加激励，但所施加激励的频率互不相同，所述数据采集单元采集所述第二位点和所述第三位点相对于所述参考位置的电压信息，所述控制器用于对所述数据采集单元采集的所述第二位点和所述第三位点相对
于所述参考位置的电压信息进行滤波处理以获取所有激励状态下所述第二位点和所述第三位点相对于所述参考位置的电压信息。12.根据权利要求1所述的介入装置的定位系统，其特征在于，还包括通信控制单元，用于连接所述控制器和所述磁场发生单元、所述激励控制单元、所述数据采集单元，以控制所述控制器与所述磁场发生单元、所述激励控制单元、所述数据采集单元之间的通信和...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彦磊，王心怡，孙毅勇，
申请(专利权)人：上海微创电生理医疗科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：