0059] 图1为根据本发明实施例的位置感测系统的示意性立体图；
[0060] 图2为示出根据本发明实施例的探针的远端的示意性详细视图；
[0061] 图3为根据本发明实施例的位置感测系统中使用的元件的示意图；
[0062] 图4为根据本发明实施例测定探针远端的位置的工序的流程图；
[0063] 图5为根据本发明实施例的可选位置感测系统的示意性立体图；
[0064] 图6A和图6B为根据本发明实施例的可选位置感测系统的部分的示意图和系统校 准中使用的元件的示意图；
[0065] 图7为根据本发明实施例由控制单元在操作可选位置感测系统中执行的步骤的 流程图；以及
[0066] 图8A-8G示出了根据本发明实施例的矩阵元素。
【具体实施方式】
[0067] 概沭
[0068] 本发明的实施例提供了用于对某区域中的磁场中产生的扰动进行补偿的方法。将 扰动元件（通常为金属元件）引入到磁发射器所产生的场中会引起扰动。为了对扰动元件 的存在进行补偿，本发明的实施例中使用的反应场模型假定每以个磁发射器都在元件中产 生多幅发射器图像。该模型假定每一幅图像都产生相应的反应场，这些反应场总体起到扰 动由发射器产生的场的作用。
[0069] 每一幅图像通常都可表征为多极（即，双极、四极和/或更高阶的极）的组合。每 一幅图像的特征还特别都取决于产生图像的发射器场。该模型通常通过假定场可由球谐函 数展开表示，并根据图像的特征来计算来自多极图像中的每一幅的反应场。通常，通过在存 在扰动元件以及在不存在扰动元件的情况下测量发射器发射的场来有效测定图像特征，这 些特征可用空间转移矩阵和反应场矩阵的方式表示。
[0070] -旦图像被表征，设置在该区域中的探针就测量被扰动的磁场。然后，可针对测量 的磁场和如上所述计算的反应场来计算探针在该区域中的位置。
[0071] 系统说明
[0072] 现在参见图1、图2和图3,图1为根据本发明实施例的位置感测系统20的示意性 立体图，该系统被配置用于感测导管探针22的远端21的位置，图2为示出根据本发明实施 例的远端21的示意性详细视图，图3为根据本发明实施例的系统20中使用的元件的示意 图。通常由医务人员在系统20的操作阶段将探针22插入患者体腔或器官中，而在系统的 校准阶段不提供探针22。为清楚起见，探针22在图1中用虚线表示。在医务人员（其可以 操作位置感测系统20)施行手术过程中，患者通常平躺在手术台24上。为简单明了起见， 患者和医务人员均未在图1中不出。
[0073] 以举例的方式，在下文的描述中，假定探针22用于患者心室内进行的侵入式手 术。将患者置于处于磁场中的手术台24上，该磁场是通过在患者下方设置定位垫26而产 生的，该定位垫包含大致类似的交变磁场发射器线圈32A、32B、的构造28,这些线圈在本文 也统称为磁场发射器线圈32。线圈32在区域30中产生其交变磁场，该区域在图1中以椭 圆形示意性示出。图3示出了线圈32的示例性构造。
[0074] 通常情况下以及如图3所示，构造28包括发射器线圈32,该发射器线圈成形为三 组三轴线圈34、36和38,每一组三轴线圈都包括彼此正交的三个线圈。然而，除了构造28 以外，磁场发射器线圈32的其他构造也是可行的，并且此类构造对于本领域普通技术人员 而言是显而易见的。授予Govari的美国专利6, 484, 118描述了与构造28类似的线圈构造 以及可用于系统20中的线圈32的其他构造，该专利被授予Govari，其公开内容以引用方式 并入本文。
[0075] 本文的描述假定远端21包括三个作为位于远端的电磁（EM)传感器46的部件的 大致正交的线圈40、42和44。（远端通常包括其他元件，诸如图2所示的电极48。）线圈 32产生的磁场在传感器46的线圈中根据线圈感测的场产生电信号。将来自传感器46线圈 的电信号传送到控制单元50,该控制单元对这些信号进行分析，以便测定探针22的位置和 取向的坐标。假定坐标参照一组正交的xyz轴线（如图3所示），这些轴线相对于定位垫 26固定。
[0076] 远端21中用于检测探针22位置和取向的线圈的其他构造在本领域是已知的。一 种此类构造采用一个线圈，该线圈测量磁场的投影。本领域的普通技术人员在加以必要的 变通后将能够对本描述进行修改，以阐释与线圈40、42和44例示的构造不同的线圈构造。
[0077] 控制单元50包括处理器52,通常为具有适当信号处理电路的计算机。处理器使用 存储器54,该存储器通常包括其内存储操作系统20的数据的易失性和非易失性数据存储 器件。连接处理器以驱动控制台，该控制台可提供探针22的位置的视觉显示器56。
[0078] 系统20包括荧光检查仪60,该荧光检查仪由荧光检查仪控制器61操作，并且能够 产生手术台24上的患者的荧光透视图像。假定荧光检查仪控制器61为控制单元50的子 单元。荧光检查仪60具有多个部分，包括准直X射线源62 (在本文也称为准直器62)和检 测器64。准直器和检测器通过另一部分即"C形臂" 66连接在一起，"C形臂" 66允许它们 围绕两条轴线旋转，所述两条轴线即水平轴线68和垂直于纸面经过轴线68的轴线。C形臂 也允许准直器和检测器在空间中平移，诸如沿平行于水平轴线的方向平移。在荧光检查仪 围绕轴线68旋转的过程中，C形臂66使准直器和检测器保持彼此固定地对齐，并且保持彼 此之间恒定的距离。通常，荧光检查仪60形成的图像可以用围绕轴线68旋转至任何取向 的荧光检查仪形成，所述取向根据患者的需要和专业操作系统20的要求而选择。
[0079] 通常，荧光检查仪60基本上在采用探针22的同一时间进行操作，以产生其成像。 然而，荧光检查仪中靠近区域30的金属元件改变线圈32在该区域中产生的磁场。如果不 补偿这些变化，则会造成测量的探针22的位置不准确。如本文所述，本发明的实施例在不 论荧光检查仪相对于手术台24处于何种取向或位置的情况下，对荧光检查仪60引起的磁 场变化进行了补偿，从而防止了测量的探针位置出现任何不准确。
[0080] 通常，系统20包括其他元件，出于简洁起见，这些元件未在图中示出，并且下列描 述会视需要提及。例如，系统20可以包括ECG监视器，该ECG监护仪被连接以接收来自一 个或多个身体表面电极的信号，以便向控制单元50提供ECG同步信号。
[0081] 图1的配置为示例性配置，仅仅是出于概念明晰目的而选择。在可供选择的实施 例中，也可以使用任何其他合适的配置。处理器52通常在软件内编程，以执行本文所述功 能。例如，该软件可以电子形式通过网络下载到处理器，或者作为另外一种选择或除此之 外，该软件可以被提供和/或存储在非临时性有形介质（诸如磁性、光学或电子存储器） 上。
[0082] 系统20还包括能够标绘线圈32在区域30中广生的磁场的设备。在本发明的一 个实施例中，标测器70用于标绘磁场，该标测器包括磁场检测器72的阵列，这些磁场检测 器固定地安装在固体基部（诸如塑料板）的已知位置中。标测器70被配置用于使得其可 以相对于定位垫26的已知预定位置和取向而设置在手术台24上。在一个实施例中，标测 器70包括50个检测器。通常，检测器在标测器中被配置用于使得磁场和所有其不可忽略 的梯度为可测量。在可供选择的实施例中，标测器具有78个分布在矩形框中的检测器，该 矩形框的近似尺寸（高X宽X长）为等于150mmX250mmX250mm。
[0083] 通常可使用来自检测器72的磁测量值，将标测器相对于上下左右大致居中地设 置。
[0084] 虽然在有关系统20操作的下列描述中假定标测器70用于标绘磁场，但应当理解 标测器是用于测量区域30中的磁场的示例性系统，并且可以使用任何其他合适的系统，诸 如可移动到已知位置中的一个或多个场检测器。此类可供选择的磁场标绘系统对于本领域 内的普通技术人员而言将显而易见，并应认为涵盖于本发明的范围内。
[0085] 检测器72可包括用于测量磁场大小和方向的任何便捷传感器，诸如大致类似于 传感器46的霍尔探针或霍尔传感器。通常通过电缆74将来自检测器的读数传输到控制单 兀50，但也可使用任何其他方便的传输方法，诸如无线传输。
[0086] 如下文更详细描述的，标测器70用于系统20的校准阶段，从而标测器及其连接电 缆在图1中用虚线表示。在系统20处于其操作阶段时移除标测器及其电缆。
[0087] 在一些实施例中，系统20包括一个或多个与传感器46大致类似的参考传感器76。 如下文所述，传感器76控制单元50提供信号，以使该单元能够确定荧光检查仪60的位置 和取向。通常，传感器76相对于手术台24固定，并便利地定位在手术台下方。作为另外一 种选择，参考传感器76可固定到突光检查仪60。
[0088] 现在参见图4,该图为根据本发明实施例测定探针22远端21的位置的工序的流程 图100。流程图100包括第一