[发明专利]跟踪包括铁磁流体的传感器的系统和方法

说明书

本发明提供了一种跟踪包括铁磁流体的传感器的系统和方法。系统包括：一个或更多个场产生线圈，其被配置成产生磁场；传感器，其包括包含铁磁流体的壳体，该传感器被配置成被引入磁场附近，其中，当铁磁流体在磁场附近时，该铁磁流体引起磁场的失真；以及一个或更多个场测量线圈，其被配置成：当铁磁流体在磁场附近时测量磁场的特性；以及向计算设备提供表示所测量的磁场的特性的信号，其中，计算设备被配置成基于所测量的磁场的特性来确定传感器的位置和取向中的一个或二者。

技术领域

本公开内容涉及跟踪包括铁磁流体的传感器。

背景技术

电磁跟踪(EMT)系统用于在医疗手术、虚拟现实(VR)设置和增强现实(AR)设置等中帮助进行仪器和解剖结构的定位。这样的系统可以基于所测量的传输磁场的失真来确定传感器的位置。

发明内容

电磁跟踪(EMT)系统可以用于在医疗手术期间跟踪医疗设备。例如，在外科手术环境中，EMT系统可以用于跟踪结合到医疗设备中的传感器的位置和/或取向。传感器可以包括填充有铁磁流体芯的壳体。传感器的磁属性被配置成在产生的磁场中引起失真，并且场测量线圈被配置成测量失真的特性并且将这种测量结果提供给计算设备。然后，计算设备可以基于所接收的测量结果来确定传感器的位置和/或取向(以及例如医疗设备的位置和/或取向)。

在一些实现方式中，传感器可以被插入患者体内的难以接近和/或接近起来危险的位置处。例如，传感器的柔性壳体可以在存在铁磁流体之前被插入到主体中。柔性壳体可以允许在对患者的解剖结构造成很小的损伤或不造成损伤的情况下被插入。然后可以向柔性壳体提供铁磁流体(例如，通过注入壳体中)。一旦医疗手术结束，可以从身体移除传感器中的一些或全部。例如，可以通过刺穿壳体并且使用永磁体将铁磁流体磁性地拉出体外来移除铁磁流体。然后可以移除壳体。替选地，壳体可以由生物相容的和/或可生物降解的材料制成，并且因此可以留在患者体内。

在一个方面中，系统包括被配置成产生磁场的一个或更多个场产生线圈。该系统还包括传感器，该传感器包括包含铁磁流体的壳体。传感器被配置成被引入磁场附近。当铁磁流体在磁场附近时，铁磁流体引起磁场失真。该系统还包括一个或更多个场测量线圈，其被配置成当铁磁流体在磁场附近时测量磁场的特性。一个或更多个场测量线圈还被配置成向计算设备提供表示所测量的磁场的特性的信号。计算设备被配置成基于所测量的磁场的特性来确定传感器的位置和取向中的一个或二者。

实现可以包括下述特征中的一个或多个。

在一些实现方式中，一个或更多个场测量线圈还被配置成当铁磁流体不在磁场附近时测量磁场的特性。一个或更多个场测量线圈还被配置成向计算设备提供表示所测量的磁场的特性的信号。

在一些实现方式中，确定传感器的位置和取向中的一个或二者包括：将当铁磁流体不在磁场附近时测量的磁场的特性与当铁磁流体在磁场附近时测量的磁场的特性进行比较。

在一些实现方式中，传感器是柔性的。

在一些实现方式中，当机械应力被施加到传感器时，传感器的一个或更多个磁属性保持不变。

在一些实现方式中，壳体和铁磁流体中的一个或二者是生物相容的或可生物降解的，或者是生物相容的且可生物降解的。

在一些实现方式中，铁磁流体包括液体和粉末中的一种或两者。

在一些实现方式中，铁磁流体包括超顺磁性氧化铁纳米颗粒(SPION)。

在一些实现方式中，SPION包括磁铁矿(Fe₃O₄)和磁赤铁矿(γ-Fe₂O₃)中的一种或两者。

在一些实现方式中，壳体包括聚合物。

在一些实现方式中，壳体被配置成被引入患者的体内。