一种校准/手术工具（90、160）包括已知几何构造的两个或更多个电磁传感器的电磁传感器阵列（30）。基于校准的校准/手术工具（90、160）穿过操作前电磁场的移动，通过操作前绝对误差和操作前相对误差的映射将电磁跟踪误差进行表征。在临床中作为日常质量控制检验的部分，或在患者进来之前或在体地，通过使用统计映射，测量期望的绝对误差场（46）。得到的误差场（46）可以被显示给医生，以提供关于电磁跟踪中绝对误差的定位估计的测量置信度或可靠性的清晰的视觉反馈。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大致涉及用于临床流程的电磁跟踪系统。本专利技术具体地涉及对电磁场中的电磁跟踪误差的表征和可视化。
技术介绍
电磁跟踪系统经常被用于影像引导治疗(“IGT”)系统中手术工具的实时引导。然而，电磁跟踪系统对电磁场畸变非常敏感。由于铁磁介入装置或其它金属医疗仪器的存在，在临床环境中引起这些畸变。在场畸变存在的情况下，电磁跟踪测量得到了不均匀的、复合的误差分布，该误差分布影响了医师准确和精确地引导手术工具以用于治疗输送的能力。在将关于能否有信心地靶向期望的处置位置的信息提供给医生的方面，将介入工 作空间中的任何潜在误差进行快速表征和映射的能力起到了重要作用。因此，已经尝试基于流程前校准技术来表征和校正电磁跟踪误差。例如，可以产生整个电磁场的操作前静态映射来用作查找表以校正在每个电磁传感器的任何给定位置/方向处的电磁跟踪误差。通过进一步的示例，可以排他性地使用光学标记或将光学标记与电磁传感器结合使用。然而，临床环境在流程期间动态变化，使流程前校准测量难以在流程中应用。
技术实现思路
本专利技术通过将电磁场内的流程前的绝对误差和相对误差进行映射，来检测和表征电磁跟踪误差。为了该目的，校准工具或手术工具包括已知几何构造的两个或更多个电磁传感器的电磁传感器阵列。该方法与其它校准工具设计的区别在于误差表征仅仅来自电磁传感器的测量，而不是通过使用来自光学标记或其它感应技术的基准测量。相对误差被测量作为已知几何体与实时电磁感应到的几何体之间的差别。在临床中作为日常质量控制检查的一部分，或在患者入院之前，或在体内(in vivo)，通过使用统计映射，测量期望的绝对误差场空间。得到的被显示给医师的误差场提供了关于电磁跟踪时绝对误差的定位估计的测量置信度或可靠性的清晰可视反馈。本专利技术的一种形式是电磁误差跟踪方法，该方法具有校准阶段、操作前阶段和操作中阶段。为本专利技术的目的，如本文使用的词语“校准”被广泛定义为描述发生或涉及电磁传感器阵列校准的任何行为，如本文使用的词语“操作前”被广泛定义为描述为了生成如本文进一步描述的误差映射的目的而发生或涉及电磁传感器的校准数据的应用的任何行为，并且如本文使用的词语“操作中”被广泛定义为描述为了生成如本文进一步描述的绝对误差场的目的而发生或涉及操作前误差映射的应用的任何行为。校准阶段包括设计校准/手术工具，校准/手术工具具有两(2)个或更多个电磁传感器(例如线圈)的电磁传感器阵列的已知几何构造。电磁传感器阵列被布置在校准电磁场内，并且根据校准电磁场内的电磁传感器阵列的感应来测量一个或多个电磁传感器对之间的校准距离。为了本专利技术的目的，词语“电磁传感器对”在本文被广泛定义为电磁传感器阵列中被指定为一对的任意两(2)个电磁传感器，以为了校准电磁传感器阵列的目的和用于计算如本文进一步描述的相对误差。操作前阶段包括电磁传感器阵列在操作前电磁场内在众多测量位置之间的受控移动。对于每个电磁传感器，在电磁传感器的每个测量位置，测量电磁传感器的操作前绝对误差，而电磁传感器的每个操作前绝对误差是在操作前电磁场内电磁传感器的测量位置与感应位置之间的绝对差别。另外，对于每个电磁传感器对，在每个测量位置测量操作前相对误差，而每个操作前相对误差是电磁传感器对间的校准距离与操作前电磁场内的电磁传感器对间的感应距离之间的绝对差别。根据操作前绝对误差与操作前相对误差之间的统计关系来产生操作前误差映射。操作中阶段包括电磁传感器阵列在操作中电磁场内在众多估计位置之间的受控移动。对于每个电磁传感器对，在每个估计位置测量操作中相对误差，而每个操作中相对误差是电磁传感器对间的校准距离与操作中电磁场内的电磁传感器对间的感应距离之间的绝对差别。对于每个估计位置，通过将相应的操作中相对误差标绘(plotting)在操作前绝对误差与操作前相对误差的操作前误差映射内，来估计操作中绝对误差。操作中阶段还可以包括表示所估计的操作中绝对误差的反馈(例如视觉的、听觉的和/或触觉的)。在一个实 施例中，操作中电磁场内的对象(例如身体的解剖区域)的图像可以与操作中绝对误差场的视觉反馈相结合，操作中绝对误差场具有一个或多个可靠区和/或一个或多个不可靠区，可靠区表示操作中电磁场内的一个或多个无畸变区域，不可靠区表示操作中电磁场内的一个或多个畸变区域。可以通过将所估计的操作中绝对误差与可靠性阈值进行比较来得到操作中绝对误差场。本专利技术的第二种形式是本专利技术的电磁跟踪系统，该电磁跟踪系统采用的工具(例如校准或手术的)包括用于执行校准阶段、操作前阶段和操作中阶段中的一个或多个阶段的电磁传感器阵列和数据处理器。附图说明在结合附图阅读本专利技术各实施例的下列详细描述之后，本专利技术的前述形式和其它形式以及本专利技术的各个特征和优点将变得更加清楚。本专利技术的详细描述和附图仅是本专利技术的举例说明而非限制由所附权利要求及其等同限定的本专利技术的范围。图I举例说明了根据本专利技术，电磁场中跟踪的电磁误差的表征和可视化的示例性实施例。图2A和图3A举例说明了两(2)个电磁传感器沿着本领域已知的X轴的示例性平移。图2B和图3B举例说明了图2A和2B所示的如本领域已知的两(2)个电磁传感器的示例性畸变电磁跟踪。图4举例说明了根据本专利技术的电磁跟踪方法的框图的示例性实施例。图5举例说明了根据本专利技术的校准工具的示意图的示例性实施例。图6举例说明了根据本专利技术的绝对误差的示例性相关图。图7举例说明了根据本专利技术的图5所示校准工具的示例性校准。图8和图9分别举例说明了根据本专利技术的示例性操作前绝对误差/相对误差测量和操作前误差映射的正视图和侧视图。图10举例说明了根据本专利技术的示例性操作前误差映射。图11举例说明了根据本专利技术的示例性2D直方图。图12和图13分别举例说明了根据本专利技术的示例性操作中绝对误差估计和操作中绝对误差场生成的俯视图和侧视图。图14A-14D举例说明了根据本专利技术的示例性操作中绝对误差场。图15-18举例说明了根据本专利技术的电磁跟踪导管的示例性实施例。图19举例说明了根据本专利技术的电磁跟踪系统的框图的示例性实施例。具体实施方式 用于本领域的电磁传感器的绝对误差的一种定义是电磁传感器的跟踪与基准导航系统(例如自动控制装置(robot)或光学跟踪系统)之间的配准误差。本专利技术是以具有相关绝对误差的两(2)个电磁传感器之间的相对误差的测量为前提的。图1-3举例说明了相对误差的示例性测量，以便于理解根据本专利技术的相对误差的概念。具体地，图I示出了包围无畸变校准电磁场(为了清楚的目的，未示出)的空间体积20、包围如由电磁波22a和电磁波22b证明的畸变的操作前电磁场(为了清楚的目的，未示出)的空间体积21、以及包围如由电磁波24证明的畸变的操作中电磁场(为了清楚的目的，未示出)的空间体积23。对于空间体积20，具有已知几何构造的电磁传感器阵列30(例如线圈)被布置在产生于洁净室中的校准电磁场中。线圈的感应有利于电磁传感器对之间的校准距离的测量。例如，图2A举例说明了电磁传感器30 (I)和电磁传感器30 (2)的对之间的Imm的校准距离CD。如在此将进一步描述的，产生针对所有测量的校准距离的校准测量的数据集40，来用于计算相对误差。实际上，优选针对每个不同的电磁传感器对(例如，对于六(6)个电磁传感器，存在二十八(28)对本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：A·K·贾殷，M·B·马丁法尔，R·陈，V·帕尔特阿萨尔蒂，D·A·斯坦顿，
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：
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