利用永磁体和可磁化特征件的医疗装置、系统和方法与流程

本公开的原理和实施例总体上涉及包括永磁体和可磁化特征件的装置、系统和方法。

背景技术：

传统上，针、导丝、管心针或其他医疗装置在导管插入期间穿过皮肤组织以到达静脉的刺穿过程为临床医生所不可见。出于这个原因，临床医生必须结合触觉感知依靠装置插入的第一手经验来成功识别静脉位置或其它身体位置。当试图接近皮肤下深处位置中的小静脉或患者身体内的远程位置(例如胸膜腔)时，这会是一项困难的任务，从而增加患者过度疼痛和/或对患者造成伤害的风险。

新兴的程序化引导系统利用超声和磁性技术的组合来提供在平面内和平面外方向上的皮下解剖结构和装置位置的可视化。超声和磁性方法的这种组合还允许相对于患者的解剖结构投射或预期插入装置位置，从而提高成功进入脉管系统或身体的其他部分并完成侵入性程序的可能性。

对于针而言，一种领先技术是将套管作为用于磁化的侵入装置的一部分，而另一种领先技术使用位于装置的针座上的永磁体。尽管永磁体提供更可靠的磁场(因为它在使用时不受磁化针的临床医生变化的影响)，但它确更依赖于所计算的针尖位置的投影。依赖于在插入之前磁化套管的系统可以更可靠地测量实际的针尖位置，但是这种方法在持续磁化套管时会受到变化的影响，原因在于它依靠临床医生将针放入磁性装置中以磁化针。这两种系统都利用由套管子组件的一部分产生的磁场，因此，其不能测量或预测针座和导管适配器子组件之间的相对运动。了解这两个子组件的相对位置和运动可用于告知临床医生插入过程的程序上重要的状态(例如当针尖到达静脉时、当导管尖端到达静脉时、当导管前进以覆盖针尖时(“罩上导管”))并且因此可以安全地进一步推进。类似的考虑适用于插入诸如管心针和导丝的医疗线材，其可以与针子组件或导管子组件结合使用，这是因为期望了解线材和医疗装置子组件的相对位置。期望提供可以与装置、系统和方法一起使用的医疗装置、系统和方法，以在线材穿过患者皮肤组织期间提供改善的可视化。

技术实现要素：

以下列出了各种实施例。应当理解的是下文列出的实施例不仅可以如下列出的那样，而且可以根据本公开的范围以其他合适的组合进行组合。在一个实施例中，医疗装置包括导管适配器子组件和包括线材的线材子组件，其中导管适配器子组件和线材子组件中的一个包括永磁体元件，而导管适配器子组件和线材子组件中的另一个包括可磁化特征件，以允许测量线材子组件和导管适配器子组件的相对运动。另一个实施例涉及一种医疗装置，其包括针子组件和包括线材的线材子组件，其中针子组件和线材子组件中的一个包括永磁体元件，而针子组件和线材子组件中的另一个包括可磁化特征件，以允许测量线材子组件和针子组件的相对运动。

在另一个实施例中，导丝引入器组件包括导丝引入器子组件，该导丝引入器子组件具有至少一个端部和从导丝引入器子组件的所述至少一个端部延伸的导丝，其中导丝引入器子组件和导丝中的一个包括永磁体元件、而导丝引入器子组件和导丝中的另一个包括可磁化特征件。

另一个实施例涉及一种用于确定导管适配器子组件和线材子组件的相对位置的系统，该系统包括：具有导管远侧尖端的导管和具有线材远侧尖端的线材；永磁体元件，其与导管适配器子组件和线材子组件中的一个相联；可磁化特征件，其与导管适配器子组件和线材子组件中的另一个相联；和相对于导管适配器子组件和线材子组件定位的磁力计，该磁力计构造成确定导管适配器子组件和线材子组件的相对运动。另一个实施例涉及一种用于确定针子组件和线材子组件的相对位置的系统，该系统包括：具有针远侧尖端的针和具有线材远侧尖端的线材；永磁体元件，其与针子组件和线材子组件中的一个相联；与针子组件和线材子组件中的另一个相联的可磁化特征件；和相对于针子组件和线材子组件定位的磁力计，该磁力计构造成确定针子组件和线材子组件的相对运动。

另一个实施例涉及一种用于确定导管尖端和线材尖端的相对位置的方法，该方法包括提供包括导管的导管适配器子组件和包括线材的线材子组件，该导管具有导管远侧尖端，该线材具有线材远侧尖端；将永磁体元件与导管和线材中的一个相联；将可磁化特征件与导管和线材中的另一个相联；获得永磁体的测量位置；获得可磁化特征件的测量位置，以获得导管远侧尖端的计算位置和线材远侧尖端的计算位置；和比较导管远侧尖端的计算位置与线材远侧尖端的计算位置，以确定导管远侧尖端和线材远侧尖端的相对位置。另一个实施例涉及一种用于确定线材尖端和针套管尖端的相对位置的方法，该方法包括提供包括针的针子组件和包括线材的线材子组件，该针具有针远侧尖端并且线材具有线材远侧尖端；将永磁体元件与针和线材中的一个相联；将可磁化特征件与针和线材中的另一个相联；获得永磁体的测量位置；获得可磁化特征件的测量位置，以获得针远侧尖端的计算位置和线材远侧尖端的计算位置；和将针远侧尖端的计算位置与线材远侧尖端的计算位置进行比较，以确定针远侧尖端和线材远侧尖端的相对位置。

附图说明

图1是根据一实施例的可以使用的导管组件的透视图；

图2是图1中所示的导管组件的分解透视图；

图3是图1中所示的导管组件的俯视图；

图4是根据一实施例的导管组件的俯视图；

图5示出了图4的导管组件，其中针子组件和导管适配器子组件分开；

图6a是俯视图，其示出了针子组件的一部分，其具有与针腔断开的针和磁性特征件；

图6b是俯视图，其示出了针子组件的替代实施例的一部分，其具有与针腔断开的针和磁性特征件；

图6c是俯视图，其示出了针子组件的替代实施例的一部分，其具有与针腔断开的针和磁性特征件；

图6d是俯视图，示出了针子组件的替代实施例的一部分，其具有与针腔断开的针和磁性特征件；

图6e是俯视图，示出了针子组件的替代实施例的一部分，其具有与针腔断开的针和磁性特征件；

图7是根据一个实施例的导管组件的实施例的俯视图。

图8是根据一个实施例的导管组件的实施例的俯视图。

图9示出了图8的导管组件，其中针子组件和导管适配器子组件分开；

图10a是根据一个实施例的导管适配器子组件的俯视图。

图10b是根据一个实施例的导管适配器子组件的俯视图。

图10c是根据一个实施例的导管适配器子组件的俯视图。

图10d是根据一个实施例的导管适配器子组件的俯视图。

图11是导管组件的透视图，其示出了可选的特征；

图12a是导管组件的一个实施例的俯视图；

图12b示出了处于第一位置的图12a的导管组件；

图12c示出了图12a的导管组件，其中针子组件和导管适配器子组件相对于彼此移动；

图12d示出了图12a的导管组件，其中针子组件和导管适配器子组件相对于彼此进一步移开；

图13示出了一个系统的实施例；

图14示出了线材和导管的一个实施例；

图15示出了包括导管适配器子组件和线子组件的医疗装置的一个实施例；

图16示出了包括针子组件和线材子组件的医疗装置的一个实施例；

图17示出了通过针管腔插入的线材；和

图18示出了导丝引入器组件的一个实施例。

具体实施方式

在描述若干示例性实施例之前，应理解的是本公开不限于以下描述中阐述的构造或处理步骤的细节。本公开能够具有其他实施例并且能够以各种方式实践或实施。

本说明书中对“一个实施例”，“某些实施例”，“各种实施例”，“一个或多个实施例”或“实施例”的引用意味着与所述实施例结合的特定特征件、结构、材料或特性包括在至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处中出现的诸如“在一个或多个实施例中”，“在某些实施例中”，“在各种实施例中”，“在一个实施例中”或“在实施例中”的短语不一定是指在同一个实施例中。此外，特定特征件、结构、材料或特性可以在一个或多个实施例中以任何合适的方式组合。

现在将参考附图，其中相似的结构将提供有相似的附图标记。应理解的是，附图是示例性实施例的图解和示意性表示，并且既不是限制性的，也不一定按比例绘制。

本公开涉及用于增强侵入性程序的可视化的医疗装置、系统和方法，所述侵入性程序需要程序性引导，所述医疗装置、系统和方法例如在侵入性插入程序期间提供血管进入装置或线材装置的增强的可视化。在一个或多个实施例中，提供了一种导管组件，其包括导管适配器子组件和线材子组件。导管适配器子组件包括永磁体元件或可磁化特征件，并且线材子组件包括永磁体元件或可磁化特征件。因此，在一个实施例中，导管适配器子组件包括永磁体，而线材子组件包括可磁化特征件。在另一个实施例中，导管适配器子组件包括可磁化特征件，而线材子组件包括永磁体。在其他实施例中，提供了针子组件和线材子组件。针子组件包括永磁体元件或可磁化特征件，并且线材子组件包括永磁体元件或可磁化特征件。因此，在一个实施例中，针子组件包括永磁体，而线材子组件包括可磁化特征件。在另一个实施例中，针子组件包括可磁化特征件，而线材子组件包括永磁体。在另一个实施例中，导管适配器子组件包括可磁化特征件，而线材子组件包括永磁体。在其他实施例中，提供了导丝引入器子组件和线材。导丝引入器子组件包括永磁体元件或可磁化特征件，并且导丝包括永磁体元件或可磁化特征件。因此，在一个实施例中，导丝引入器子组件包括永磁体，而导丝包括可磁化特征件。在另一实施例中，导丝引入器子组件包括可磁化特征件，而导丝包括永磁体。

为了清楚起见，应理解的是，词语“近侧”是指相对更靠近使用本文所述的装置的临床医生的方向，而词语“远侧”是指相对远离临床医生的方向。例如，放置在患者体内的针或线材的端部被认为是针或线材的远侧端部，而留在身体外部的针或线材端部是针的近侧端部。“磁性特征件”是指包括永磁体和/或已经被外部施加的磁场磁化的可磁化材料的特征件，使得可以通过超声系统检测该磁性特征件。“可磁化特征件”是指可被磁化并且可由超声系统检测的元件，如本文进一步描述的那样。

现在参照图1﹣3，示出了导管组件10的示例性实施例，其包括导管适配器子组件12和针子组件14。导管适配器子组件12包括导管适配器16、导管管道18和固定元件22，针子组件14进一步包括在针座远侧端部23处连接到针座的针20和通气塞26。在未示出的其他实施例中，针20可在针20被使用之后缩回到针座中，以防止患者或临床医生被针意外刺伤。

现在参照图4和图5，示出了包括导管组件110的医疗装置100的一个实施例。导管组件110包括导管适配器子组件112和针子组件114。导管适配器子组件112进一步包括导管适配器116、导管毂座(未示出)和导管管道118。针子组件114进一步包括：针120，该针120连接到针座(未示出)中且布置在针座124内；和通气塞126。在图4和图5所示的实施例中，导管适配器子组件112包括永磁体元件132，而针子组件114包括特别地位于针120上的可磁化特征件130。根据一个替代实施例(未示出)，该构造是相反的，其中永磁体元件132位于针子组件114上、特别是在针120上，而可磁化特征件130位于导管适配器子组件112上。

在导管适配器子组件112上使用永磁体元件以及在针子组件114上使用可磁化特征件提供了基于已知的几何关系相对于永磁体元件132在导管适配器子组件112上的位置计算导管尖端位置和针尖位置的能力，能够从永磁体元件132在导管适配器子组件112上的位置确定所计算的导管尖端位置和计算的针尖位置。永磁体元件132提供静磁场，而针120上的可磁化特征件130可在将针120插入患者体内之前用外部施加的磁场磁化。

在图4和图5所示的实施例中，可磁化特征件130位于针120上，而导管适配器子组件112包括永磁体元件132。针120上的可磁化特征件130可以以各种形式提供。在一个实施例中，针120由可磁化材料制成，例如，具有磁导率的钢材料，其允许针120通过施加外部磁场而被磁化。通常用于制造医用皮下注射针的不锈钢(例如304型不锈钢)可能不具有磁导率以被磁化并用在根据一个或多个实施例的装置中。304型不锈钢是一种奥氏体钢，其含有至少18％的铬、8％的镍和最多0.08％的碳。316型不锈钢也用于制造皮下注射针，316型不锈钢也是奥氏体和非磁性的。316型不锈钢的镍含量通常高于304型不锈钢，316型不锈钢还含有钼添加剂。根据一个或多个实施例，针120由马氏体或铁素体不锈钢制成，例如，420型或430型不锈钢。

在一个或多个实施例中，针上的可磁化特征件130包括针120上的单独特征件。现在参照图6a，在一个实施例中，针粘合剂140放置在针120的近侧端部121上，其可以用于将针120固定到针腔24内的针座上。针粘合剂140可以是任何合适的粘合剂，例如包含可磁化纳米颗粒(比如可磁化金属纳米颗粒或可磁化金属氧化物纳米颗粒)的可固化胶。可磁化金属可包括铁，钴，镍，以及铁、钴和镍的合金。根据一个或多个实施例，磁性纳米颗粒的尺寸介于约1纳米(nm)至约100nm的范围内。在一个实施例中，粘合剂是可光固化的胶，而在另一个实施例中，粘合剂是可热固化的胶。

现在参照图6b，示出了一个实施例，其中可磁化特征件是邻近针120的远侧尖端123的针套圈142。针套圈142由可磁化金属制成，比如马氏体或铁素体不锈钢(例如420型或430型不锈钢)。针套圈142至少提供外径增大的局部区域。如本文所用，术语“套圈”是指附接到针120的柄部分的单独构件，从而至少提供外径增大的局部区域。术语“套圈”包括这样的构造，其中，套圈包括针的整体部分，从而限定了由针120和针套圈142组成的一体式整体构造；以及如下的构造，其中，针套圈142是通过将针套圈142压接到针120的柄部上而添加到针上的零件。

现在参照图6c，示出了一实施例，其中可磁化特征件是邻近针120的远侧尖端123的点焊144。点焊144可以由可磁化金属制成，比如马氏体或铁素体不锈钢(例如420型或430型不锈钢)。

现在参照图6d，示出了一实施例，其中可磁化特征件是针安全元件，例如金属夹146，具体地，为邻近针120的远侧尖端123的金属套管安全夹。金属夹146可由可磁化金属制成，比如马氏体或铁素体不锈钢(例如420型或430型不锈钢)。在其他实施例中，针安全元件可以以其他形式实施，例如弹簧、包括可磁化特征件的塑料壳体、或其他合适的安全元件。根据一个或多个实施例，安全元件可以由非磁性或不可磁化的材料制成并且包括可磁化材料或磁性材料。

现在参照图6e，示出了一实施例，其中可磁化特征件是针120中的凹口148，所述凹口148邻近针120的远侧尖端123。凹口148可包括由可磁化金属制成的插入件，比如马氏体或铁素体不锈钢(例如420型或430型不锈钢)。插入件装配在凹口148内部，以完全或部分地填充凹口148。根据一个或多个实施例，插入件可以是永磁体、磁性粘合剂或其他磁性材料。凹口可以部分地填充，以占据凹口148的长度的一半。

现在参照图7，示出了包括导管组件210的医疗装置200的一个实施例。导管组件210包括导管适配器子组件212和针子组件214。导管适配器子组件212包括导管适配器216、导管毂座(未示出)和导管管道218，并且针子组件214进一步包括：连接到针座224的针220，所述针220设置在针座224内；和通气塞226。在图7所示的实施例中，导管适配器子组件212包括永磁体元件232，而针子组件214包括可磁化特征件230，其特别地位于针220上。在所示的具体实施例中，导管适配器子组件212包括导管管道218和导管适配器216，并且磁性粘合剂240将导管管道218附接到导管适配器216。磁性粘合剂240可以是任何合适的粘合剂，例如含有可磁化纳米颗粒(例如可磁化金属纳米颗粒或可磁化金属氧化物纳米颗粒)的可固化胶。可磁化金属可包括铁，钴，镍，以及铁、钴和镍的合金。根据一个或多个实施例，磁性纳米颗粒的尺寸在约1纳米(nm)至约100nm的范围内。在一个实施例中，粘合剂是可光固化的胶，而在另一个实施例中，粘合剂是可热固化的胶。

现在参照图8和9，示出了包括导管组件310的医疗装置300的实施例。导管组件310包括导管适配器子组件312和针子组件314。导管适配器子组件312包括导管适配器316、导管毂座(未示出)和导管管道318，并且针子组件314进一步包括连接到针室324并且布置在针室324内的针320、和通气塞326。在图8和图9中示出的实施例中，导管适配器子组件312包括可磁化特征件330，而针子组件314包括永磁体元件332。

图10a﹣10d示出了用于在导管适配器子组件312上提供可磁化特征件330的各种构造。在图10a中，呈心轴342形式的固定元件可以是可磁化特征件，所述固定元件可以是用于将导管管道318连接到导管适配器316的锥形心轴。根据一个或多个实施例，心轴342包括马氏体或铁素体不锈钢或由马氏体或铁素体不锈钢制成，例如420型或430型不锈钢。应当理解的是，在图10a中，心轴342从导管适配器316突出。在另一个实施例(未示出)中，心轴342可以凹入导管适配器316内。

在图10b中，固定元件以导管管道粘合剂340的形式示出，其示出位于导管管道318上并且可用于提供可磁化特征件。导管管道粘合剂340可以是任何合适的粘合剂，例如含有可磁化纳米颗粒(例如可磁化金属纳米颗粒或可磁化金属氧化物纳米颗粒)的可固化胶。可磁化金属可包括铁、钴、镍、以及铁、钴和镍的合金。根据一个或多个实施例，磁性纳米颗粒的尺寸介于约1纳米(nm)至约100nm的范围内。在一个实施例中，粘合剂是可光固化的胶，而在另一个实施例中，粘合剂是可热固化的胶。

图10c示出了一实施例，其中示出的血液控制部件346从导管适配器子组件312分解以提供可磁化特征件。在所示的实施例中，血液控制部件是包括磁性元件或可磁化材料的弹簧。根据一个或多个实施例，血液控制部件346包括马氏体或铁素体不锈钢，例如420型或430型不锈钢。血液控制部件(例如金属弹簧)随导管适配器一起移动直到完全前进。应当理解的是，在使用中，呈弹簧形式的血液控制部件346将位于导管适配器316内，并且可能不可见，除非导管适配器由透明材料制成。

图10d示出了一个实施例，其中导管适配器316上的磁性元件348提供可磁化特征件。根据一个或多个实施例，磁性元件348包括马氏体或铁素体不锈钢或者由马氏体或铁素体不锈钢制成，例如420型或430型不锈钢。磁性楔形件可以在导管适配器子组件312上提供受控位置，以在相对于导管远侧尖端的固定位置中提供固定的测量基准，并且由于在制造期间使用的冷成形而具有高度定向的晶粒结构的楔形件也有益于提供测量基准。在一个或多个实施例中，针对图10a﹣10d讨论的各种替代方案可能不具有精确控制的位置。在一个或多个实施例中，楔形件、弹簧和安全夹将依赖于导管尖端计算的投影而不是位置测量。

在包括磁性粘合剂的具体实施例中，粘合剂可包括选自顺磁性添加剂、铁磁性添加剂、及其组合的添加剂。根据一个或多个实施例，添加剂包括选自粉末铁、磁性氧化铁、磁性氧化钛、磁性粉末钢和磁性铁合金、及其混合物的组分。在具体实施例中，磁性铁合金包括镍、锌和铜中的一种或多种。在具体实施例中，添加剂还包含选自铬、镁、钼、及其组合的组分。

在一个或多个实施例中，针子组件包括永磁体元件，而导管适配器子组件包括可磁化特征件，其中可磁化特征件包括可磁化的导管管道。在一个或多个实施例中，至少一部分聚氨酯管道包含可通过外部施加的磁场磁化的可磁化成分，该可磁化成分包含分散在聚氨酯中的磁性材料。在某些实施例中，磁性成分分散在形成管道的聚合物材料中，例如聚氨酯。在一具体实施例中，可磁化成分包括围绕导管管腔的内层和不可磁化的聚合材料(例如聚氨酯)的外层。在替代的具体实施例中，可磁化成分层是围绕不可磁化聚氨酯内层的外层。在一个或多个实施例中，可磁化成分形成导管的纵向区段，所述纵向区段由不可磁化的聚合物材料(例如聚氨酯)的纵向区段分开。

在导管的前述实施例的任意一个实施例中，可磁化成分可进一步包含不透射线的组分。替代地，在前述实施例的任意一个实施例中，导管的不可磁化部分可包括不透射线的组分。

应当理解的是，对于上述实施例的永磁体元件或磁化的可磁化特征件而言，磁场的取向可以变化。永磁体元件可以具有在导管管道和针的轴线上的北极和南极。替代地，永磁体元件或磁化的可磁化特征件可以具有偏离导管管道和针的轴线的北极和南极，例如，北极和南极可以垂直于导管管道和针的纵向轴线定向。例如，在图5中，可磁化特征件130被示为被磁化成可磁化特征件130的北极130n和南极130s平行于针120的纵向轴线定向。与导管适配器子组件112相联的永磁体元件132被示出为具有垂直于导管管道118的纵向轴线定向的北极132n和南极132s。在图9所示的构造中，永磁体元件332和已被磁化的可磁化特征件330示出为具有平行于导管管道318和针320的纵向轴线定向的磁极330n、330s、332n和332s。其他变体是可行的，例如永磁体元件和已经被磁化的可磁化特征件的北极和南极均垂直或正交于导管管道和针的纵向轴线定向。

图11中示出了包括根据上文描述的前述实施例中的任一项的导管的血管进入装置的示例。图11中所示的血管进入装置500包括导管适配器子组件512，其包括导管适配器主体516和导管管道518以及永磁体元件532。导管管道中的针(未示出)包括可磁化特征件530，其已经通过施加外部磁场而被磁化并且可以是本文所述的任何可磁化特征件。利用施加的外部磁场对可磁化特征件530进行磁化在可磁化特征件530的区域中产生磁场515。

血管进入装置500可以包括侧向进入端口556并且可以连接到延伸管560的一部分，用于在静脉液体源和导管管道518之间建立流体连通。在一个或多个实施例中，延伸管560内置成通过消除插入部位的操作而减少污染和机械性静脉炎。在一个或多个实施例中，延伸管560与高压注射兼容。在一个或多个实施例中，延伸管560在导管前进到患者静脉期间提供对血管通路的连续确认。

在一个或多个实施例中，针子组件514的针511插入导管管道518的管腔(未示出)中。针子组件514被示出为包括位于针子组件514的侧部处的手指抓握部584，以便于各种插入技术。在一个或多个实施例中，隆起部可以存在于手指抓握部上，以指示使用者可以抓握装置的哪个位置来移除针。在一个或多个实施例中，在针子组件514的近侧端部处提供具有平缓凸表面的拇指垫585。在针子组件514的近侧端部处提供具有平缓凸表面的凸缘586，以提供拇指垫。在插入期间，使用者可以使用翼状构件570、拇指垫585和凸缘586，从而允许使用者选择采用哪种插入技术。

在一个或多个实施例中，针子组件514包括针护罩580。针护罩580可以是适于在使用后将针尖固定在护罩内的设计。在一个或多个实施例中，可被动地致动针护罩580。针尖被针护罩580完全覆盖在固定位置。在一个或多个实施例中，在尖端附近可以包括套圈、卷边或其他结构，用于在某些应用中与针护罩接合。

可以提供推片581，以在插入期间促进导管前进。推片581还允许单手或双手推进。在一个或多个实施例中，推片581与针护罩580被移除。夹子582也可包括在延伸管上，以在更换进入端口时防止血液流动。

在一个或多个实施例中，血管进入装置500还包括与延伸管560流体连通的第一鲁尔接口572和第二鲁尔接口573、与第一鲁尔接口572相联的血液控制分离隔膜574和与第二鲁尔接口573相联的通气孔576。分离隔膜574允许减少与导管相关的血流感染(crbsi)，同时提供不受限制的流动和直的流体路径，并起到血液控制隔膜的作用。在一个或多个实施例中，分离隔膜574可以位于导管适配器的内腔中或导管适配器的远侧端部上。在又一个实施例中，分离隔膜574可以位于延伸管560的远侧端部上。通气孔576允许空气在插入期间从系统中逃逸，从而提供血管通路的连续确认，同时在插入期间防止血液从系统泄漏。在一个或多个实施例中，通气孔576可位于延伸管560的远侧端部处。

本公开的另一方面涉及一种用于在导管管道插入患者体内时确定导管尖端位置的系统。根据一个或多个实施例，系统提供了一种独立地测量套管管道尖端位置的方法，该方法通过测量永磁体的位置和矢量并且计算和预测导管尖端相对于超声探针上的磁传感器的位置的位置以及从超声探针上的传感器发送的超声信息来实施。在装置上的永磁体(该永磁体具有位于导管和针的轴线上的北极和南极，并且与固定在导管组件上的一个或多个特征成已知的几何关系)提供了可由超声探针磁传感器测量的测量基准。根据基于导管组件上的一个或多个特征件的测量基准，可以计算导管尖端、针尖或其他特征的方向矢量和位置。然后可以使用针上的磁化的可磁化针或特征件来独立地测量位置特征并计算针尖的位置。然后可以比较针尖或针上的特征件的计算位置与导管尖端的计算位置，以提供与导管放置过程相关的更具体信息，例如相对于患者解剖结构的针和导管尖端的位置。该信息可用于确定(a)导管是否正确就位并准备好插入(即，没有超过斜面状态)，(b)何时针尖处于“被罩盖”位置(针尖刚好位于导管尖端内)，以及(c)和(d)导管何时前进到特定距离并且处于表明成功放置在静脉中的角度。

现在参照图12a﹣d，示出了包括导管组件610的医疗装置600的实施例。导管组件610包括导管适配器子组件612和针子组件614。导管适配器子组件612包括导管适配器616、导管毂座(未示出)、和具有远侧导管尖端的导管管道618，并且针子组件614还包括：针620，该针620具有连接到针座624的针远侧尖端623；和通气塞626。在图12a﹣d所示的实施例中，导管适配器子组件612包括永磁体元件632，而针子组件614包括可磁化特征件630。图12b示出了当针远侧尖端623处于“罩盖”位置时图12a中的导管组件610，其中针远侧尖端623恰好在导管远侧尖端619的内部。由于针子组件614的部件的尺寸固定且已知，因此永磁体元件632的放置提供了已知的几何关系，例如，相对于固定在导管组件上的一个或多个特征件的距离和角度位置，其提供了测量基准633。

现在参照图12c，导管适配器子组件612已经在远侧方向上(朝向患者并且远离临床医生)前进，并且测量基准633可以用于确定针620相对于测量基准633的距离和角度运动。类似地，如果导管管道618或导管适配器子组件612的其他部分包括可磁化特征件而针子组件614包括永磁体，则能够确定导管管道618相对于测量基准的距离和角运动。图12c示出了针620已经移动了距离d1，并且可磁化特征件630已从导管远侧尖端619移动距离d1。在图12d中，针子组件614已经沿近侧方向(朝向临床医生)移动距离d2，并且可磁化特征件630现在与导管远侧尖端619相距距离d2。可以使用超声系统测量和跟踪永磁体元件或磁化的可磁化特征件在针和/或套管上的每次顺序移动。

磁化的磁性特征件或永磁体在针或套管管道上的位置可以通过使用磁力计确定磁场的强度及其方向来实现。如本文所用，“磁力计”指的是检测磁场的装置。在具体实施例中，磁力计可以测量磁场的强度。当侵入性针或导管是磁性的并且在给定距离x处产生通过渗透率μr的组织的已知磁场b时，可以导出两者之间的数学关系，即x＝f(b，μr)。在一实施例中，使用布置在相互正交的三维网格阵列中的三个不同的磁力计，并且可以推导出三维(3d)关系，其中i＝f(biμr)，其中沿三个轴线i＝x或y或z。这种关系可以扩展到三维(3﹣d)磁力计阵列，以从3d磁力计阵列获得与磁化的导管或血管进入装置相距的精确距离。如果3d磁力计阵列的位置参考超声传感器是已知的，则可以计算出磁化的装置相对于超声传感器的精确位置。然后可以创建装置的推断图像并将其叠加在超声图像上并予以显示。在美国专利申请公开号us20140257080a1中示出并描述了使用磁力计和查阅表而不是数学函数来从使用磁力计在体外测量的磁场强度确定磁化的侵入装置的位置的示例性磁感测方法。us20140257080a1中描述的方法可以如本文所述进行调整，例如，三维(3d)关系来自数学函数，并且该关系扩展到三维(3-d)磁力计阵列(其中一个磁力计位于患者身体外部)，以从3d磁力计阵列获得距离磁化的导管或血管进入装置的精确距离。在pct专利申请公开号wo2013034175a1中描述了参考磁力计相对于超声波探针的另一示例性方法，其可以如本文所述进行调整。例如，如图13所示，示出了包括导管适配器子组件712的超声系统700，该导管适配器子组件712包括如本文所述被磁化的可磁化特征件732，其显示在患者身体800内。应当理解的是，所示出的尺寸是不成比例的，并且导管适配器子组件712和可磁化特征件732的尺寸被放大以更清楚地示出这些元件。包括以3d阵列布置的磁力计720(其可以容纳在超声系统的探针中，未示出)的阵列可以用于感测磁场714以及地磁场和任何其他背景磁场。磁力检测器711与超声处理器730通信，该超声处理器730适于从检测到的磁场确定可磁化特征件732相对于磁力检测器711的位置和方向。然后将该磁性检测到的位置与超声图像一起显示在显示器750上。

超声系统700可以是标准的二维b模式超声系统，其具有通过提供磁力检测器711而修改的标准超声探头。可以通过电缆735连接到超声探头的超声处理器730将电信号发送到磁力检测器711，以使其产生超声脉冲并解释从容纳磁力检测器711的换能器探头接收的原始数据，以将其组装成患者组织的图像，该原始数据表示来自患者身体的回波。

磁力检测器711可以附接到超声探针并且可以由电池供电或超声系统供电。在具体实施例中，定位元件设置在磁力检测器711上，以确保其始终以相同的明确限定的位置和方向附接。磁力检测器711可以通过无线连接的方式连接到基本单元740，该基本单元740与超声处理器730和显示器750进行无线或有线(例如usb)通信。基本单元740可以与超声处理器730或磁力检测器711集成在一起或者其功能中的一些由超声处理器730或磁力检测器711执行。

基本单元740从磁力检测器711接收标准化的测量值并计算可磁化特征件732的位置、或可选地计算可磁化特征件732的位置和方向。基本单元740还可以接收附加信息，例如磁力检测器的电池的充电状态，并且信息可以从基本单元740发送到磁力检测器711，例如构造信息。基本单元740将其计算结果(即位置和可选的方向)转发到超声处理器730，用于包括在导管的图像的展示超声图像中。

在一个或多个实施例中，基本单元740可以集成到超声系统700中，其中，超声处理器730和磁力检测器711通过无线链路或使用相同的物理电缆735与超声系统700直接通信。

因此，在一个或多个实施例中，使用可以产生磁场的任何适当装置来磁化可磁化特征件，以磁化针或医疗装置以在给定距离x处产生通过渗透率μr的组织的磁场b并且其关系计算为x＝f(b，μr)。在一个或多个实施例中，使用相互正交放置的三个不同的磁力计720来得出三维关系，其中i＝f(bi，μr)，其中沿着三个轴线i＝x或y或z。在具体实施例中，计算从可磁化特征件到三维磁力计阵列的距离。在另一具体实施例中，使用磁力计阵列相对于超声成像系统的超声传感器的位置来计算可磁化特征件相对于超声传感器的位置。在另一个具体实施例中，该方法包括显示可磁化特征件的图像。

如上文参考图12a﹣d所述，在针子组件上提供永磁体和在导管适配器子组件上提供可磁化特征件(或者可磁化特征件位于针子组件(例如，针或针座)上和永磁体位于导管适配器子组件上的相反构造)，可以通过利用包括三维磁力计阵列的超声系统来确定导管尖端和针套管尖端的相对位置。可以基于与固定在导管适配器组件或针子组件上的一个或多个特征件(其提供可由超声探头磁传感器测量的测量基准)的已知几何关系来确定导管适配器子组件和针子组件在三个轴线x，y和z中的相对位置变化、以及在导管适配器子组件和针子组件的角运动ω中的相对变化来。根据基于一个或多个特征件的测量基准，可以基于三维关系i＝f(bi，μr)(其中沿着三个轴线i＝x或y或z)计算导管尖端或其它特征件的方向矢量和位置，或预测针座和导管适配器子组件之间的相对运动。理解这两个子组件的相对位置和运动可以用于告知临床医生插入过程的程序上重要的状态，例如何时针尖到达静脉、何时导管尖端到达静脉、何时导管被推进成覆盖针尖(“罩住导管”)从而能安全地进一步推进。

本公开的另一方面包括可以根据任何前述系统实施的方法。一种用于确定导管尖端和针套管尖端的相对位置的方法，该方法包括：提供具有导管远侧尖端的导管和具有针远侧尖端的针；将永磁体元件与导管和针中的一个相联；将可磁化特征件与导管和针中的另一个相联；获得永磁体的测量位置；获得可磁化特征件的测量位置以获得导管远侧尖端的计算位置；以及比较导管远侧尖端的计算位置与针远侧尖端的计算位置，以确定导管远侧尖端和针远侧尖端的相对位置。在一个实施例中，针包括可磁化特征件而导管包括永磁体，并且导管远侧尖端和针远侧尖端的相对位置指示导管正确地安置在针上。在另一个实施例中，导管远侧尖端和针远侧尖端的相对位置指示导管处于针上的罩盖位置。在另一个实施例中，导管远侧尖端和针远侧尖端的相对位置指示导管远侧尖端前进特定距离或角度。

在该方法的一个实施例中，导管适配器子组件包括可磁化特征件而针子组件包括永磁体，并且导管适配器子组件和针子组件的相对运动由定位在永磁体和可磁化特征件中的至少一个的附近的三维磁力计阵列确定。在该方法的一个实施例中，该方法包括通过向可磁化特征件施加外部磁场来磁化可磁化特征件。在一个实施例中，三维磁力计阵列是超声系统的一部分，并且超声系统导出三维关系以获得从网格阵列到可磁化特征件或永磁体的距离。在另一个实施例中，三维关系由函数i＝f(biμr)确定，其中沿三个轴线i＝x或y或z，x、y和z是三个平面中的距离，b是由永磁体或可磁化特征件产生的已知磁场，μr是磁导率。

在该方法的另一个实施例中，导管适配器子组件包括永磁体而针子组件包括可磁化特征件，并且导管适配器子组件和针子组件的相对运动由定位在永磁体和可磁化特征件中的至少一个的附近的三维磁力计阵列确定。在一个实施例中，该方法包括通过向可磁化特征件施加外部磁场来磁化可磁化特征件。根据另一实施例，三维磁力计阵列是超声系统的一部分，并且超声系统导出三维关系以获得从网格阵列到可磁化特征件或永磁体的距离。在另一个实施例中，三维关系由函数i＝f(biμr)确定，其中沿三个轴线i＝x或y或z，x、y和z是三个平面中的距离，b是由永磁体或可磁化特征件产生的已知磁场，μr是磁导率。

本公开的另一方面涉及一种导管适配器子组件，其包括选自由用于将导管管道连接到毂座的金属心轴、导管管道粘合剂、导管适配器子组件的血液控制部件、和导管适配器主体上的磁性楔形件构成的组。导管适配器子组件还可包括磁导管管道。根据一实施例，金属心轴包括奥氏体不锈钢。

虽然本公开中描述的侵入式医疗装置的实施例主要涉及针，但是应当理解的是，侵入式医疗装置也可以是线材的形式，所述线材可以呈导丝、导管引入器、或管心针的形式。因此，如本文所用，“线材”是指构造并且适于通过插入患者体内(例如，患者的脉管系统或身体的其他部分，例如患者的胸膜腔或椎间隙)而用于医疗程序的医疗线材。如本文所用，“管心针”是指穿过导管或套管以使其变刚硬或从其管腔移除碎屑的线材。“导管引入器”是指用于促进插入静脉内导管的导丝。“导丝”是可用于在静脉导管和其他身体导管插入期间将导管引导到位的线材。在静脉插入中，导丝的目的是使用微创技术进入血管。图14描绘了线材1050，其可以是导管引入器、管心针或导丝的形式，其尺寸和形状设计成将被插入到静脉内导管1068中。导丝、管心针或导管引入器具有细长轴1052和远侧尖端1054，所述远侧尖端1054可插入静脉内导管1068中或直接插入患者体内，例如在胸膜放置技术中放置胸膜导管。

其他实施例涉及医疗装置、系统和方法，所述医疗装置、系统和方法包括线材或线材子组件，其与导管适配器子组件和/或针子组件组合。线材或线材子组件可包括永磁体，并且导管适配器子组件和/或针子组件可包括可磁化特征件。替代地，线材或线材子组件可包括可磁化特征件以提供可磁化线材，而导管适配器子组件和/或针子组件可包括永磁体。在其他实施例中，导丝引入器组件包括导丝引入器子组件和导丝，其中导丝引入器子组件中的一个包括永磁体而导丝包括可磁化特征件。在替代实施例中，永磁体和可磁化特征件与导丝和导丝引入器子组件的相联可以颠倒。

现在参照图15，示出了包括导管组件1010的医疗装置的一个实施例。导管组件1010包括导管适配器子组件1012和呈导丝子组件1014形式的线材组件。线材组件也可以是管心针或其他医用线材的形式。导管适配器子组件1012还包括导管适配器1016、导管毂座(未示出)和导管管道1018。导丝子组件1014还包括导丝1020，该导丝1020可以连接到引入器主体(未示出)。在图15所示的实施例中，导管适配器子组件1012包括永磁体元件1032而导丝子组件1014包括可磁化特征件1030，特别是位于导丝1020上的可磁化特征件，以提供可磁化导丝。根据一个替代实施例(未示出)，该构造是相反的，其中永磁体元件1032位于导丝子组件1014上、特别是位于导丝1020上，而可磁化特征件1030位于导管适配器子组件1012上。

在导管适配器子组件1012上使用永磁体元件并且在导丝子组件1014上使用可磁化特征件提供了基于相对于永磁体元件1032在导管适配器子组件1012上的位置的已知几何关系来计算导管尖端位置和导丝尖端位置的能力，从所述相对于永磁体元件1032在导管适配器子组件1012上的位置的已知几何关系可以确定计算的导管尖端位置和计算的导丝尖端位置。永磁体元件1032提供静磁场，而导丝1020上的可磁化特征件1030可在将导丝1020插入患者体内之前用外部施加的磁场磁化。

在图15所示的实施例中，可磁化特征件1030位于导丝1020上，而导管适配器子组件1012包括永磁体元件1032。导丝1020上的可磁化特征件1030可以以各种方式提供。在一个实施例中，导丝1020由可磁化材料制成，例如，具有磁导率的钢材料，其允许通过施加外部磁场磁化导丝1020。304型不锈钢可能不具有磁导率以便被磁化并用于根据一个或多个实施例的装置中。304型不锈钢是一种奥氏体钢，其含有至少18％的铬、8％的镍、和最多0.08％的碳。316型不锈钢也是奥氏体和非磁性的。316型不锈钢的镍含量通常高于304型不锈钢，316型不锈钢还含有钼添加剂。根据一个或多个实施例，导丝1020由马氏体或铁素体不锈钢制成，例如，420型或430型不锈钢。类似于上文关于图6a﹣6e所示的实施例，线材子组件的可磁化特征件可以是粘合剂、线材、线材中的凹口、线材上的套圈、以及线材上的点焊中的一种或多种。在线材子组件包括可磁化特征件而导管适配器子组件包括导管适配器主体、导管管道和永磁体元件的实施例中，永磁体元件可以选自由用于将导管管道连接到导管适配器主体的金属心轴、导管管道粘合剂、导管适配器子组件的血液控制部件、和导管适配器主体上的磁性楔形件构成的组。在线材子组件包括永磁体元件而导管适配器子组件包括可磁化特征件的实施例中，可磁化特征件可包括可磁化导管管道。

现在参照图16和图17，医疗装置1110的一个实施例包括针子组件1112和线材子组件1114。针子组件1112还包括针座1117、通气塞1124和针1126。导丝子组件1114还包括导丝1120，其可以连接到引入器主体(未示出)。在图15所示的实施例中，针子组件1112包括永磁体元件1132，而导丝子组件1114包括可磁化特征件1130a和第二可磁化特征件1130b，特别地位于导丝1120上。根据一个替代实施例(未示出)，该构造是相反的，其中永磁体元件1132在导丝子组件1114上、特别是在导丝1120上，而可磁化特征件1130位于针子组件1112上。

在针子组件1112上使用永磁体元件并且在线材子组件1114上使用可磁化特征件提供了基于相对于永磁体元件1132在针子组件1112上的位置的已知几何关系来计算针尖位置和导丝尖端位置的能力，从所述相对于永磁体元件1132在针子组件1112上的位置的已知几何关系可以确定计算的针尖位置和计算的导丝尖端位置。永磁体元件1132提供静磁场，而在将导丝1120插入患者体内之前能够用外部施加的磁场磁化导丝1120上的可磁化特征件1130。在线材子组件包括可磁化特征件而针子组件包括永磁体元件的实施例中，线材子组件的可磁化特征件可以是粘合剂、针、线材上的套圈、和线材上的点焊。在针子组件包括可磁化特征件而线材子组件包括永磁体元件的实施例中，针子组件的可磁化特征件可以是针粘合剂、针、针安全元件、凹口、针套圈、和点焊。如图17所示，针子组件还包括具有中空管腔1127的针套管，并且导丝1120插入穿过管腔1127，其中导丝包括永磁体元件和可磁化特征件中的一个。

现在参照图18，呈导丝引入器组件1210形式的医疗装置的一个实施例包括具有至少一个端部1212(近侧端部)和主体1224、远侧端部1226的导丝引入器子组件1216、以及包括远侧端部1218并且从导丝引入器子组件1216的一端延伸的导丝1214。导丝引入器子组件1216和导丝1214中的一个包括永磁体元件，导丝引入器子组件和导丝中的另一个包括可磁化特征件。在所示的实施例中，导丝1214包括永磁体元件1230，并且导丝引入器子组件包括可磁化元件。在其他实施例中，这种构造可以相反，其中可磁化特征件位于导丝上而永磁体可以在导丝引入器子组件上。

在导丝1214上使用永磁体元件和在导丝引入器子组件1216上使用可磁化特征件提供了基于相对于可磁化特征件1232在导丝引入器子组件1216上的位置的已知几何关系来计算导丝远侧端部1218或尖端位置的能力，从所述相对于可磁化特征件1232在导丝引入器子组件1216上的位置的已知几何关系可以确定计算的导丝远侧端部1218或尖端位置。永磁体元件1230提供静磁场，而导丝引入器子组件1216上的可磁化特征件1232可在将导丝1214插入患者体内之前由外部施加的磁场磁化。

参照图15﹣18描述的装置可以用在类似于参照图13描述的系统和方法的方法和系统中。因此，在一实施例中，用于确定导管适配器子组件和线材子组件的相对位置的系统包括：具有导管远侧尖端的导管和具有线材远侧尖端的线材；与导管适配器子组件和线材子组件中的一个相联的永磁体元件；与导管适配器子组件和线材子组件中的另一个相联的可磁化特征件；相对于导管适配器子组件和线材子组件定位的磁力计，该磁力计构造成确定导管适配器子组件和线材子组件的相对运动。在一实施例中，在导管适配器子组件或线材子组件上的固定位置上的永磁体或可磁化特征件提供了测量基准，以确定可磁化特征件和永磁体的运动。在一实施例中，永磁体位于线材子组件上，并且可磁化特征件位于导管适配器子组件上。在一实施例中，永磁体位于导管适配器子组件上，并且可磁化特征件位于线材子组件上。在一实施例中，磁力计包括布置在三维网格阵列中的三个不同的磁力计作为超声系统的一部分，其可以推导出三维关系，以获得从网格阵列到可磁化特征件或永磁体的距离。在一实施例中，三维关系由函数i＝f(biμr)确定，其中沿三个轴线i＝x或y或z，x、y和z是三个平面中的距离，b是由永磁体或可磁化特征构件产生的已知磁场，μr是磁导率。在一实施例中，所述关系提供了三个平面中的距离，以确定导管远侧尖端的位置。在一实施例中，所述关系提供了三个平面中的距离，以确定线材远侧尖端的位置。

另一个实施例涉及一种用于确定针子组件和线材子组件的相对位置的系统，所述系统包括：具有针远侧尖端的针和具有线材远侧尖端的线材；与针子组件和线材组件中的一个相联的永磁体元件；与针子组件和线材子组件中的另一个相联的可磁化特征件；相对于针子组件和线材子组件定位的磁力计，该磁力计构造成确定针子组件和线材子组件的相对运动。在一实施例中，在针子组件或线材子组件上的固定位置上的永磁体或可磁化特征件提供了测量基准，以确定可磁化特征件和永磁体的运动。在一实施例中，永磁体位于线材子组件上而可磁化特征件位于针子组件上。在一实施例中，永磁体位于针子组件上，而可磁化特征件位于线材子组件上。在一实施例中，磁力计包括布置在三维网格阵列中的三个不同的磁力计作为超声系统的一部分，其可以推导出三维关系以获得从网格阵列到可磁化特征件或永磁体的距离。在一个实施例中，三维关系由函数i＝f(biμr)确定，其中沿三个轴线i＝x或y或z，x、y和z是三个平面中的距离，b是由永磁体或可磁化特征构件产生的已知的磁场，μr是磁导率。在一实施例中，所述关系提供了三个平面中的距离，以确定针远侧尖端的位置。在一实施例中，所述关系提供了三个平面中的距离，以确定线材远侧尖端的位置。

另一方面涉及一种用于确定导管尖端和线材尖端的相对位置的方法，该方法包括提供包括导管的导管适配器子组件和包括线材的线材子组件，该导管具有导管远侧尖端并且线材具有线材远侧尖端；将永磁体元件与导管和线材中的一个相联；将可磁化特征件与导管和线材中的另一个相联；获得永磁体的测量位置；获得可磁化特征件的测量位置，以获得导管远侧尖端的计算位置和线材远侧尖端的计算位置；和比较导管远侧尖端的计算位置与线材远侧尖端的计算位置，以确定导管远侧尖端和线材远侧尖端的相对位置。

在一实施例中，线材包括可磁化特征件而导管包括永磁体，导管远侧尖端和线材远侧尖端的相对位置指示导管正确地安置在线材上。在一实施例中，导管适配器子组件包括可磁化特征件，并且线材子组件包括永磁体，并且导管适配器子组件和线材子组件的相对运动由位于永磁体和可磁化特征件中的至少一个附近的三维磁力计阵列确定。在一实施例中，该方法还包括通过向可磁化特征件施加外部磁场来磁化可磁化特征件。在一实施例中，三维磁力计阵列是超声系统的一部分，并且超声系统导出三维关系以获得从磁力计阵列到可磁化特征件或永磁体的距离。在一个实施例中，三维关系由函数i＝f(biμr)确定，其中沿三个轴线i＝x或y或z，x、y和z是三个平面中的距离，b是由永磁体或可磁化特征件产生的已知磁场，μr是磁导率。在一实施例中，导管适配器子组件包括永磁体，并且线材子组件包括可磁化特征件，并且导管适配器子组件和线材子组件的相对运动由位于永磁体和可磁化特征件中的至少一个附近的三维磁力计阵列确定。

在一实施例中，该方法还包括通过向可磁化特征件施加外部磁场来磁化可磁化特征件。在一个实施例中，三维磁力计阵列是超声系统的一部分，并且超声系统导出三维关系以获得从磁力计阵列到可磁化特征件或永磁体的距离。在一个实施例中，三维关系由函数i＝f(biμr)确定，其中沿三个轴线i＝x或y或z，x、y和z是三个平面中的距离，b是由永磁体或可磁化特征件产生的已知磁场，μr是磁导率。

另一方面涉及一种用于确定线材尖端和针套管尖端的相对位置的方法，该方法包括提供包括针的针子组件和包括线材的线材子组件，该针具有针远侧末端，该线材具有线材远侧尖端；将永磁体元件与针和线材中的一个相联；将可磁化特征件与针和线材中的另一个相联；获得永磁体的测量位置；获得可磁化特征件的测量位置，以获得针远侧尖端的计算位置和线材远侧尖端的计算位置；并且比较导管远侧尖端的计算位置与线材远侧尖端的计算位置，以确定针远侧尖端和线材远侧尖端的相对位置。在一实施例中，线材包括可磁化特征件，并且针包括永磁体，针远侧尖端和线材远侧尖端的相对位置指示针正确地安置在线材上。在一实施例中，针子组件包括可磁化特征件而线材子组件包括永磁体，并且针子组件和线材子组件的相对运动由位于永磁体和可磁化特征件中的至少一个附近的三维磁力计阵列确定。在一实施例中，该方法还包括通过向可磁化特征件施加外部磁场来磁化可磁化特征件。在一实施例中，三维磁力计阵列是超声系统的一部分，并且超声系统导出三维关系以获得从磁力计阵列到可磁化特征件或永磁体的距离。在一个实施例中，三维相关性由函数i＝f(biμr)确定，其中沿三个轴线i＝x或y或z，x、y和z是三个平面中的距离，b是由永磁体或可磁化特征件产生的已知磁场，μr是磁导率。在一实施例中，导管适配器子组件包括永磁体，并且线材子组件包括可磁化特征件，并且针子组件和线材子组件的相对运动由位于永磁体和可磁化特征件中的至少一个附近的三维磁力计阵列确定。在一实施例中，该方法还包括通过向可磁化特征件施加外部磁场来磁化可磁化特征件。在一实施例中，三维磁力计阵列是超声系统的一部分，并且超声系统导出三维关系以获得从磁力计阵列到可磁化特征件或永磁体的距离。在一个实施例中，三维关系由函数i＝f(biμr)确定，其中沿三个轴线i＝x或y或z，x、y和z是三个平面中的距离，b是由永磁体或可磁化特征件产生的已知磁场，μr是磁导率。

尽管本文的公开内容参考具体实施例提供了描述，但应理解，这些实施例仅说明本公开的原理和应用。对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本公开中描述的装置、方法和系统进行各种修改和变化。因此，本公开旨在包括在所附权利要求及其等同物的范围内的修改和变化。