导航系统和方法技术方案

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。定位器可包括发射线圈阵列和场成形组件。定位器可包括发射线圈阵列和场成形组件。

【技术实现步骤摘要】
导航系统和方法
[0001]本专利技术专利申请是国际申请号为PCT/US2019/046343，国际申请日为2019年8月13日，进入中国国家阶段的申请号为201980060026.6，名称为“引导延伸导管组件、系统和使用方法”的专利技术专利申请的分案申请。
[0002]领域
[0003]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。
[0004]背景
[0005]这个部分提供与本专利技术相关的背景信息，但并不一定是现有技术。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]概述
[0010]该部分提供了本专利技术的总体概述，但并非是对其全部范围或其所有特征的全面公开。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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，而不意在限制本专利技术的范围。
[0015]附图
[0016]本文所描述的附图仅用于说明所选实施例的目的，而不是所有可能的实施方式，且不意在限制本专利技术的范围。
[0017]图1是定位器的分解图；
[0018]图2A是发射线圈阵列的线圈的俯视图；
[0019]图2B是图2A所示的线圈的侧视图；
[0020]图3是定位器结构部件的俯视平面图；
[0021]图3A是结构部件的线圈保持部分的详细视图；
[0022]图3B是结构部件的线圈保持区域的详细剖视图；
[0023]图4是沿着图3中的线4－4剖取的剖视图；
[0024]图4A是图4的详细剖视图；
[0025]图5A是场成形组件的平面图；
[0026]图5B是导电构件的剖视图；
[0027]图5C是透磁构件的剖视图；
[0028]图6是包括代表性场线的定位器的示意图；
[0029]图7是由定位器生成的磁场的差异的示例性图示；
[0030]图8是包括用于导航仪器的步骤的流程图；
[0031]图9是导航系统的环境图；
[0032]图10A示出了根据各种实施例的场成形组件；
[0033]图10B是图10A的剖视图；
[0034]图10C是根据各种实施例的场成形组件和线圈的剖视图；
[0035]图10D是根据各种实施例的场成形组件和线圈的剖视图；
[0036]图11A、图11B和图11C示出了根据各种实施例的具有单个线圈的场成形组件；
[0037]图12A和图12B示出了根据各种实施例的场成形组件，这些场成形组件具有相对于其定位的多个线圈；以及
[0038]图13示出了根据各种实施例的场成形组件，该场成形组件包括相对于其定位的多
个线圈。
[0039]在附图中的多个视图中，对应的附图标记标示对应的部件。
[0040]详述
[0041]现将参照附图来更全面地描述示例性实施例。
[0042]可包括定位器组件或如图1所示的系统20的导航系统10(图9)可用于各种目的或程序。导航系统可用于确定或跟踪体积中的仪器的位置。跟踪仪器的位置可协助用户确定仪器的位置，即便用户没有直接看到仪器。位置可包括至少一个三维定位(例如X、Y或Z坐标)和至少一个定向(例如偏航、俯仰和滚动)。因此，在各种实施例中，位置可包括六个自由度。各种程序、比如执行维修或组装诸如机器人系统之类的无生命系统、组装机身或汽车的各个部分等可能会阻挡用户的视线。各种其它程序可包括外科程序、比如在活体上执行脊椎程序、神经程序、定位深脑模拟探针或其它外科程序。在各种实施例中，例如，活体可以是人类被试，并且该程序可在人类患者上执行。
[0043]然而，在各种实施例中，如本文进一步讨论的，外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种场成形组件，所述场成形组件包括：导电构件，所述导电构件具有第一表面，所述第一表面具有第一面积；第一透磁构件，所述第一透磁构件具有第二表面，所述第二表面具有第二表面积；以及第二透磁构件，所述第二透磁构件具有第三表面，所述第三表面具有第三表面积；其中，所述导电构件置于所述第一透磁构件与所述第二透磁构件之间。2.如权利要求1所述的场成形组件，其特征在于，所述第一表面积大于所述第二表面积和所述第三表面积的组合表面积。3.如权利要求1所述的场成形组件，其特征在于，还包括：间隔构件，所述间隔构件置于所述导电构件、所述第一透磁构件和所述第二透磁构件中的至少两个之间。4.如权利要求1所述的场成形组件，其特征在于，还包括：线圈阵列，所述线圈阵列包括第一线圈，所述第一线圈构造成相对于所述导电构件、所述第一透磁构件和所述第二透磁构件生成磁场。5.如权利要求1所述的场成形组件，其特征在于，所述第二透磁构件的周缘大于所述导电构件的周缘，并且所述第二透磁构件遇到由所述第一线圈生成的所述场的至少一部分。6.如权利要求5所述的场成形组件，其特征在于，还包括：线圈阵列，所述线圈阵列包括多个线圈，其中，所述多个线圈发射磁场；其中，所述线圈阵列与所述导电构件、所述第一透磁构件和所述第二透磁构件结合形成不同的场。7.如权利要求6所述的场成形组件，其特征在于，所述不同的场包括所述发射的磁场的第一分量的第一矢量，所述第一矢量不同于所述发射的磁场的第二分量的第二矢量。8.如权利要求7所述的场成形组件，其特征在于，所述第一分量是时间上的第一分量，并且所述第二分量是时间上的第二分量。9.如权利要求1所述的场成形组件，其特征在于，所述第一透磁构件具有不规则的周缘。10.如权利要求1所述的场成形组件，其特征在于，还包括：线圈阵列，所述线圈阵列包括定位在多个线圈组中的多个线圈；其中，所述第一透磁构件包括多个所述第一透磁构件；其中，所述多个线圈组中的每个线圈组与所述第一透磁构件中的一个相关联。11.如权利要求1所述的场成形组件，其特征在于，所述第一透磁构件包括多个所述第一透磁构件；其中，所述导电构件是单个构件；以及其中，所述第二透磁构件是单个构件。12.如权利要求1所述的场成形组件，其特征在于，所述第一透磁构件包括多个所述第一透磁构件；其中，所述导电构件包括多个所述导电构件；以及其中，所述第二透磁构件是单个构件。13.一种场成形组件，所述场成形组件包括：导电构件，所述导电构件具有第一表面，所述第一表面具有第一面积；
第一透磁构件，所述第一透磁构件具有第二表面，所述第二表面具有第二表面积；以及第二透磁构件，所述第二透磁构件具有第三表面，所述第三表面具有第三表面积；其中，所述第一表面积大于所述第二表面积和所述第三表面积的组合表面积。14.如权利要求13所述的场成形组件，其特征在于，所述第一透磁构件和所述第二透磁构件定位在所述导电构件的单侧上。15.如权利要求13所述的场成形组件，其特征在于，所述第一透磁构件与所述第二透磁构件间隔开，并且所述第一透磁构件和所述第二透磁构件两者均定位在所述导电构件的单侧上。16.如权利要求13所述的场成形组件，其特征在于，所述第一透磁构件或所述第二透磁构件中的至少一个是非规则形状。17.如权利要求13所述的场成形组件，其特征在于，还包括：间隔构件，所述间隔构件基本上对磁场和电流呈惰性，包括基本上非磁性和非导电的；其中，所述间隔构件定位在所述导电构件与所述第一透磁构件或所述第二透磁构件中的至少一个之间。18.如权利要求13所述的场成形组件，其特征在于，所述第一透磁构件和所述第二透磁构件两者均具有对电流的高电阻性、高磁导率、高磁饱和度或低矫顽磁力中的至少一种。19.如权利要求18所述的场成形组件，其特征在于，所述导电构件具有高导电性，其中，所述高导电性包括至少十倍于所述第一透磁构件...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：美敦力导航股份有限公司，
类型：发明
国别省市：