[发明专利]具有传感器寄生回路补偿的电磁位置测量系统

说明书

磁跟踪设备包括被配置为生成传感器电动势(EMF)的传感器。该设备包括被配置为第一操作模式和第二操作模式之间进行选择的机构，在第一操作模式中，传感器在接收到磁场时生成传感器EMF，在第二操作模式中，传感器在接收到磁场时生成减少量的传感器EMF。互连电路在第一操作模式和第二操作模式中的每一个中生成寄生EMF。互连电路连接到处理设备，该处理设备接收针对第一操作模式的第一测量，第一测量表示传感器EMF和寄生电EMF，接收针对第二操作模式的第二测量，第二测量表示寄生EMF，比较第一测量和第二测量，并确定传感器EMF的近似值。

技术领域

本公开涉及跟踪磁场中的一个或多个对象，特别是一种用于使用电磁(EM)信号跟踪手术器械的系统。

背景技术

电磁跟踪(EMT)系统用于辅助医疗程序中器械和解剖结构的定位。这样的系统可以基于发射磁场的测量的场线来确定接收器的位置。

发明内容

电磁跟踪(EMT)系统(也称为磁跟踪系统)可用于跟踪多种应用的设备，例如在内窥镜手术或其他类型手术期间的医疗应用。EMT系统(也称为磁跟踪系统)包括至少一个发射器和至少一个接收器。例如，发射器发射磁信号，而接收器接收磁信号并测量该磁信号。测量的磁信号提供磁跟踪系统用来确定发射器相对于接收器的相对位置的信息(或反之亦然)。如果发射器或接收器附接到另一个设备(例如，被跟踪设备)，则磁跟踪系统可以确定被跟踪设备在磁跟踪系统的环境中的相对位置。在一些实施方式中，磁跟踪系统可以检测由于环境中的金属对象而导致的磁信号失真。用于跟踪对象的许多额外应用是已知的。

在此描述的技术包括以下优点中的一个或多个。磁跟踪系统被配置为通过补偿磁信号中的失真来更准确地确定被跟踪设备的位置。在磁跟踪系统的环境周围放置视觉标记以用于建立视觉参考系是补偿磁失真的成本相对较低的解决方案。

磁跟踪设备可包括以下实施例中的一个或多个。在一般方面，磁跟踪设备包括传感器，其被配置为生成传感器电动势(EMF)，该传感器EMF测量由磁场发射器生成的磁场。磁跟踪设备包括被配置为在第一操作模式和第二操作模式之间进行选择的机构，在第一操作模式中传感器在接收到磁场时生成传感器EMF，在第二操作模式中传感器在接收到磁场时生成减小的(可能为零)的传感器EMF。磁跟踪设备包括互连电路，该互连电路被配置为在接收到磁场时在第一操作模式和第二操作模式中的每一个中生成寄生EMF。通常，互连电路被配置为连接(直接或间接)到处理设备。处理设备被配置为：接收针对第一操作模式的第一测量，第一测量表示传感器EMF和寄生EMF。处理设备被配置为接收针对第二操作模式的第二测量，第二测量表示寄生EMF和减小的传感器EMF。处理设备被配置为比较第一测量和第二测量。处理设备被配置为基于比较第一测量和第二测量来确定传感器EMF的近似值。

在一些实施方式中，该机构包括与传感器线圈并联的二极管，该二极管被配置为在第一操作模式中被反向偏置并且被配置为在第二操作模式中被正向偏置。在一些实施方式中，二极管是第一二极管，磁跟踪设备包括与传感器线圈串联的第二二极管，其中第二二极管被配置为在第一操作模式中被正向偏置并且被配置为在第二操作模式中被反向偏置。在一些实施方式中，该机构包括与传感器线圈并联的开关器件，该开关器件被配置为在第一操作模式中处于高阻抗状态并且被配置为在第二操作模式中处于低阻抗状态。

在一些实施方式中，开关器件包括结型栅极场效应晶体管(JFET)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、双极晶体管或继电器中的一种。

在一些实施方式中，比较第一测量和第二测量包括确定互连电路在第二操作模式下的阻抗相对于互连电路在第一操作模式下的阻抗的变化，并且基于该确定，调整传感器EMF的近似值。

在一些实施方式中，处理设备还被配置为基于传感器EMF的近似值来确定传感器线圈相对于磁发射器的近似位置。

在一些实施方式中，寄生EMF包括来自互连电路的互连回路、互连电路的连接器回路、互连电路的迹线回路或其任何组合的感应EMF值。