导电体积内的物体的定位制造技术

一种示例性方法包括：将定位信号施加于位于导电体积内的源电极和在已知位置处的接地电极。在分布在导电体积的外表面上的多个传感器电极处感测电活动。每个传感器电极的位置和接地电极的位置被储存在存储器中作为几何形状数据的一部分。在每个传感器电极处感测到的电活动被储存在存储器中作为电气测量数据。所述方法还包括：通过使针对多个传感器电极确定的各对源电压之间的差异最小化来计算源电极的位置。基于电气测量数据和几何形状数据确定每个传感器电极的源电压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】导电体积内的物体的定位相关申请的交叉引用该申请要求于2014年9月26日提交的并且题为“NAVIGATIONOFOBJECTSWITHINTHEBODY”的美国临时专利申请No.62/056214的优先权，其通过引用以其整体并入本文。
本公开涉及身体内的物体的导航。
技术介绍
这个部分提供与本公开相关的背景信息，未必是现有技术。导航系统能够定位体积内的物体。例如，导航系统可以被用于在过程(诸如，外科手术过程)期间跟踪仪器。各种系统(包括电磁系统、光学系统、磁系统、声系统等)可以被用于跟踪仪器。然而，现有技术趋向于不足够准确或者不能实现实时应用。
技术实现思路
本公开涉及导电体积内的物体的定位。作为一个示例，一种系统，包括：多个传感器，被配置为在分布在导电体积的外表面上的位置处感测电活动，其中多个传感器中的每个传感器相对于空间坐标系的位置被预先确定并作为几何形状数据被储存在存储器中。源电极位于导电体积内的待确定位置处。信号发生器用于向源电极供应与源电压对应的电能，该电能生成电场。位置计算器被配置为通过使针对多个传感器中的多对传感器确定的源电压之间的差异最小化来计算源电极的位置。基于多个传感器中的每一个相应传感器的响应于对应电场的传感器测量结果和几何形状数据来确定针对多个传感器中的每对传感器的源电压。作为另一示例，一种方法，包括：将定位信号施加于位于导电体积内待确定位置处的源电极和在导电体积的外表面上的接地电极，其中接地电极的位置是已知的。在分布在导电体积上的多个传感器电极处感测电活动。传感器电极中的每个和接地电极的位置作为几何形状数据的一部分被储存在存储器中。在每个传感器电极处感测到的响应于施加的定位信号的电活动作为电气测量数据被储存在存储器中。该方法还包括：通过使针对多个传感器电极中的多对传感器电极确定的源电压之间的差异最小化来计算源电极的位置。基于电气测量数据和几何形状数据来确定针对每个传感器电极的源电压。作为另一示例，一种计算机可读介质，存储数据和可由处理器执行的指令。数据包括：几何形状数据，表示多个传感器中的每个传感器的位置；以及测量数据，表示多个传感器中的每个传感器的关于对应电场的感测到的电气测量结果，其中该对应电场是响应于施加导电体积内的源电极的场而生成的。指令包括位置计算器，该位置计算器用于通过使针对多个传感器中的多对传感器确定的源电压之间的差异最小化来计算导电体积内的源电极的方位，其中针对多个传感器中的每个传感器的源电压基于测量数据和几何形状数据而确定，其中测量数据包括多个传感器中的每一个相应的传感器响应于对应电场的传感器测量结果。附图说明图1描绘用于确定导电体积内的源的位置的系统的示例。图2描绘体积导电介质的示例，该体积导电介质主要是电阻性的，并且正在由单极引线注入电刺激。图3描绘近似通过图2的体积导体的电流的流动的电路的示例。图4描绘展示外部传感器的一对一配对之间以及心脏中的内部信号源和外部传感器之间的关系的身体的示意性截面视图的示例。图5描绘展示与其它外部传感器的布置中的每个配对的参考传感器之间的关系的身体的示意性截面视图的示例。图6描绘导航和测绘系统的示例。图7是描绘定位导电体积内的源的方法的流程图。具体实施方式本公开涉及用于确定体积导体内的物体的位置的系统和方法。例如，可以通过使用在体积导体上分布(例如，以侵入方式和/或以非侵入方式在体积上分布)的传感器的布置以导航和/或定位物体(诸如，导管)来实现该方案。通过先验地知道传感器中的每个相对于先验体积导体的坐标系的空间位置，能够基于从物体发射并且由传感器测量的电信号确定源物体相对于相同坐标系的空间位置。例如，通过使针对多个传感器中的不同对的传感器确定的源电压之间的差异最小化，可以确定源物体的未知位置。基于多个传感器中的相应的一个传感器响应于对应电场(响应于向源电极供应电能而生成的电场)的传感器测量结果和几何形状数据，确定针对传感器中的每对传感器的源电压。作为结果，能够以高级准确性确定物体的绝对空间方位，诸如用于物体的定位或用于有助于将其导航至身体内的期望的地方。计算的位置能够被进一步用于以图形方式显示对于源的位置的指示，诸如能够对应于导管或其它探针上的一个或多个电极。通过将确定的位置坐标与解剖几何形状协同配准(例如，对于给定病人或通用模型)，位置信息的集合能够被共同地显示以表示表面，或者被并入病人解剖结构或通用模型的图形测绘图中。图1描绘用于对位于导电体积14内的源12进行定位的系统10的示例。导电体积可以是病人的身体或源位于其中的一些其它导电介质。如本文所公开的，源12可以是可以位于体积14内并且在一些情况下在体积14内可移动的源电极或多个电极。例如，源12是在探针(诸如，导管或其它设备)的表面上携带的电极。多个传感器18可以位于导电体积14上，该多个传感器18可包括在导电体积14的外部表面上和/或在该体积内的传感器。在描述这种传感器在三维空间中的空间几何形状的对应坐标系中，传感器18的位置是已知的。传感器18的位置可以通过成像和/或其它手段(例如，数字化仪、自发现或使用一组传感器检测另一组传感器)来确定。作为一个示例，传感器18可以对应于用于测量电活动(例如，病人的心脏的心电图(ECG))的分布在导电体积14的外部表面的一部分上的表面传感器的高密度布置。在于2009年11月10日提交的国际申请No.PCT/US2009/063803中示出和描述了可以使用的非侵入式传感器阵列的示例，其通过引用并入本文。可以使用传感器164的其它布置和数目。另外或者替代地，在其它示例中，传感器18可以是在导电体积内位于坐标系中已知的各个位置处的传感器电极。信号发生器16可以与源物体12电气连接以用于向物体供应电能(对应于源电压)。供应的电能(例如，电流或电压)在导电体积中生成可以由传感器18测量的对应电场。电路路径可以从信号发生器和导电体积14延伸。例如，电路路径从信号发生器16延伸到源12，从源延伸到对应的接地电极(该接地电极在导电体积的表面上的已知位置处)，并且从接地电极延伸回到信号发生器。传感器18各自将传感器信号提供给电气测量系统20，该传感器信号表示由每个相应的传感器测量的电活动。电气测量系统20被配置为从每个传感器18接收信号。尽管在图1的示例中展示为与传感器18分开，但电气测量系统20可以包括传感器18，该传感器18可以包括在导电体积(例如，病人的身体)上以非侵入和/或侵入的方式位于已知固定位置处的传感器。在一些示例中，一个或多个侵入式传感器可以在病人的身体内可移动，诸如可以被附接至探针(例如，导管)。正被定位的源电极12可以如这种侵入式传感器那样被安装到相同探针物体并在固定的已知相对位置处，以诸如使一个或多个传感器的探针物体及其补体的位置也能够由位置计算器30确定。电气测量系统20因此可以执行传感器信号的处理(例如，包括滤波和/或放大)以提供对应电气测量数据22。电气测量数据22可以被储存在对应存储器中。电气测量数据22因此基于由系统实现的由每个传感器18感测到的电信号来提供针对离散的已知位置的信号的测量结果。数据22中的每个电气测量结果可以包括诸如来自系统时钟的时间戳。由信号发生器16施加的定位信号也可以被索引到相同时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，包括：多个传感器，被配置为在分布在导电体积上的位置处感测电活动，所述多个传感器中的每个传感器相对于空间坐标系的位置被预先确定并作为几何形状数据被储存在存储器中；源电极，位于所述导电体积内待确定的未知位置处；信号发生器，用于向所述源电极供应对应于源电压的电能，所述电能生成电场，电路路径从所述源电极延伸到在所述导电体积的外表面上的位置处的电接地，所述电接地被耦接到所述信号发生器；以及位置计算器，被配置为通过使针对所述多个传感器中的多对传感器确定的源电压之间的差异最小化来计算所述源电极的位置，基于所述多个传感器中的每一个相应的传感器的响应于所述电场的传感器测量结果和所述几何形状数据来确定针对所述多个传感器中的每个传感器的源电压。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.26 US 62/056,2141.一种系统，包括：多个传感器，被配置为在分布在导电体积上的位置处感测电活动，所述多个传感器中的每个传感器相对于空间坐标系的位置被预先确定并作为几何形状数据被储存在存储器中；源电极，位于所述导电体积内待确定的未知位置处；信号发生器，用于向所述源电极供应对应于源电压的电能，所述电能生成电场，电路路径从所述源电极延伸到在所述导电体积的外表面上的位置处的电接地，所述电接地被耦接到所述信号发生器；以及位置计算器，被配置为通过使针对所述多个传感器中的多对传感器确定的源电压之间的差异最小化来计算所述源电极的位置，基于所述多个传感器中的每一个相应的传感器的响应于所述电场的传感器测量结果和所述几何形状数据来确定针对所述多个传感器中的每个传感器的源电压。2.如权利要求1所述的系统，其中所述位置计算器被配置为基于所述多个传感器中的每个传感器的响应于所述电场而同时获取的所述传感器测量结果来计算所述源电极的位置。3.如权利要求2所述的系统，其中所述多个传感器包括分布在导电体积上的至少3个电极。4.如权利要求1所述的系统，其中指定所述多个传感器中的每个传感器的所述预先确定位置的所述几何形状数据包括通过自发现、基于成像数据或数字化仪中的至少一个生成的信息。5.如权利要求1所述的系统，还包括：坏信道检测器，用于识别任何坏信道，针对每个坏信道的所述几何形状数据和所述传感器测量结果不可用于由所述位置计算器执行的所述计算。6.如权利要求1所述的系统，还包括：体积阻抗数据，被储存在所述存储器中以表征所述导电体积的阻抗，所述位置计算器基于所述体积阻抗数据来考虑在所述导电体积的所述阻抗上的变化。7.如权利要求6所述的系统，还包括：阻抗计算器，被配置成基于由所述多个传感器响应于施加至所述导电体积的所述电场而感测到的电场来生成所述体积阻抗数据。8.如权利要求7所述的系统，其中施加至所述导电体积的所述电场是以下中的至少一个：(i)在所述体积导体内施加的电场或(ii)在分布在所述导电体积的外表面上的多个位置处施加的电场。9.如权利要求1所述的系统，还包括：校准引擎，被配置为将所述多个传感器分组为所述多个传感器的多个子集，所述位置计算器通过使针对所述多个传感器的至少一个子集中的各传感器对确定的源电压之间的差异最小化来计算所述源电极的位置。10.如权利要求9所述的系统，其中所述位置计算器通过聚合根据从所述多个传感器的至少两个子集获取的对应的传感器测量结果而分别计算的源位置值来计算所述源电极的位置。11.如权利要求9所述的系统，其中所述多个传感器的多个子集中的每个子集由所述校准引擎基于所述体积阻抗数据、所述几何形状数据或成像数据中的至少一个自动地确定。12.如权利要求9所述的系统，其中所述多个传感器的所述多个子集由所述校准引擎响应于在所述多个传感器的各子集中的每个子集中选择包括哪些传感器的用户输入来确定。13.如权利要求1所述的系统，其中所述位置计算器还包括传感器选择器，所述传感器选择器被配置为从所述多个传感器中选择至少三对不同的传感器，所述位置计算器基于来自所述选择的多对传感器的所述传感器测量结果来计算位置。14.如权利要求13所述的系统，还包括：坏信道检测器，用于识别和去除坏信道以提供所述多个传感器的剩余可用子集，所述传感器选择器从所述剩余可用子集中选择出所述选择的多对传感器中的每对传感器。15.如权利要求13所述的系统，其中所述位置计算器还包括均匀性计算器，所述均匀...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾平，曾清国，C·拉玛纳森，R·伯坎，
申请(专利权)人：科迪影技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US