[发明专利]导航系统和方法

说明书

公开了一种定位器系统。该定位器系统可结合到用于对跟踪装置进行跟踪的导航系统中。通常，定位器可包括发射线圈阵列和场成形组件。

领域

本公开总地涉及用于生成磁场的系统，并且尤其涉及用以生成选定的电磁场的系统和布置。

背景

这个部分提供与本发明相关的背景信息，但并不一定是现有技术。

在用于诸如外科手术程序、组装程序等之类的各种程序的导航系统中，可以通过测量磁场对传感器线圈的影响来跟踪仪器或物体。传感器线圈可包括置于磁场内的导电材料，在磁场内在线圈上感应出电流。所测量的感应电流可用于识别或确定仪器或物体的位置。然而，可期望在各个方面增强线圈的位置确定。

一个或多个电磁场可由多个有目的地定位和定向的发射线圈生成。各种发射机或场生成系统包括由美敦力导航公司(Medtronic Navigation，Inc.)销售的AxiEM^TM电磁导航系统，该公司在科罗拉多州路易斯维尔市设有营业场所。AxiEM^TM电磁导航系统可包括用于生成一个或多个电磁场的多个发射线圈，这些电磁场由可以是传感器线圈的跟踪装置感应到，以允许导航系统、比如手术导航系统用于跟踪和/或示出仪器的跟踪位置。

绕彼此定位和定向的发射线圈通常填充有小于由发射线圈生成的导航体积的体积。然而，包括发射线圈的体积通常定位在患者附近，以使导航场或体积包围其中将发生导航的患者的区域。因此，发射器线圈阵列可靠近执行手术的个体、比如外科医生。

概述

该部分提供了本发明的总体概述，但并非是对其全部范围或其所有特征的全面公开。

公开了一种定位器，该定位器可包括发射组件、具体地是发射线圈阵列(TCA)，以及场成形组件(field shaping assembly)，该场成形组件构造成并且可操作以发射一个或多个不同(diverse)的磁场。具体地，定位器构造成生成相对于彼此高度不同的场矢量，这些场矢量具有相对于原点或在体积内的可测量矢量的相对正交或接近正交的分布。即使TCA的多个线圈定位在基本平坦的平面上，也会产生一个或多个场的差异(diversity)。诸如线圈之类的传感器的确定位置的准确性、精确度及可靠性可利用附加测量、具体是对一个或多个不同磁场对传感器线圈的影响的附加测量来改善。

定位器可由多个协作特征形成，这些协作特征包括发射/发射器线圈阵列(TCA)和场成形组件，发射/发射器线圈阵列包括一个或多个发射线圈。场成形组件被提供成包括与分别由一个或多个线圈产生的磁场相互作用的多个部分或构件。例如，多个线圈可形成为一个或多个三件式(trios)或三重(triplet)线圈，这些线圈全部被供电以产生场。场成形部段可提供成与场基本独立地相互作用。因此，TCA可在可导航体积中生成或形成生成的导航场，该导航场可基本上模拟由同心定位和正交定向的线圈创建的场。因此，TCA可包括低轮廓或平坦构型，并且靠近或邻近不干扰手术室的位置定位。例如，TCA可定位在患者下方或患者与支承结构之间。

场成形组件可包括在TCA中或相对于TCA固定。TCA和场成形组件也可称为定位器。场成形组件可用于影响生成的场以创建第二场构型，用于确保场的多样性。场成形组件还可起到减轻或消除外部导电表面和诸如导电金属之类的材料的影响的作用，所述材料可存在于支承结构或远离定位器的其它结构中。例如，TCA可定位在外科手术床上，该外科手术床可包括金属或其它导电材料，其中场成形组件确保导电材料不影响或基本上不影响定位器产生的场。在各种实施例中，实质上影响由定位器产生的场可包括在定位器附近可能存在导电材料的地方，但并不需要进行补偿(例如，处理或算法补偿)以允许对选定的跟踪装置进行适当和准确的跟踪。

可应用的其它领域将从本文提供的说明中变得明显。本概述中的描述和具体示例意在用于说明的目的，而不意在限制本发明的范围。

附图