磁场方向检测的制作方法

磁场方向检测
1.优先权
2.本技术要求于2020年8月31日提交的美国临时申请号63/072，697的优先权，其全部内容通过引用并入本技术。
技术领域
3.本技术涉及医疗器械领域，更具体地涉及磁场方向检测。


背景技术：

4.一些医疗程序(诸如磁共振成像和远程导管导航)使用磁场。在这些程序中其他磁场的存在会引起干扰，这会影响各种医疗设备的正确成像和放置。在这些程序发生之前快速识别是否存在磁干扰和电磁干扰以及磁干扰和电磁干扰的方向将是有益的。本文公开了解决前述问题的使用系统、装置和方法。


技术实现要素：

5.本文公开了一种在放置导管时用于磁场方向检测的系统，在一些实施方案中，该系统包括：传感器，被配置为跟踪医疗设备，该传感器包括磁性传感器印刷电路板(pcb)，该磁性传感器印刷电路板包括布置在磁力计阵列中的多个磁力计；以及控制台联接至传感器。控制台包括处理器和存储有多个逻辑模块的非暂时性计算机可读介质，该多个逻辑模块在由处理器执行时被配置为执行以下操作，该操作包括：接收由多个磁力计检测到的磁场强度值，确定多个磁力计中的每个在传感器上的位置，基于检测到的磁场强度值和多个磁力计中的每个在传感器上的位置来确定磁场源相对于传感器的方向，并且生成被配置为在显示器上示出磁场源的方向的图形。
6.在一些实施方案中，系统包括基于布置在磁力计阵列中的多个磁力计中的每个磁力计的磁力计id来确定多个磁力计中的每个磁力计在传感器上的位置。
7.在一些实施方案中，系统包括：控制台使每个磁力计id与在磁力计阵列内的多个磁力计的每个处测量出的磁场强度值相关联。
8.在一些实施方案中，系统包括：磁性传感器pcb向控制台提供与布置在磁力计阵列中的多个磁力计中的每个相对应的磁力计id。
9.在一些实施方案中，系统包括：有线连接至传感器的控制台。
10.在一些实施方案中，系统包括：无线联接至传感器的控制台。
11.在一些实施方案中，系统包括：与显示器通信的控制台。
12.在一些实施方案中，系统包括：控制台包括与在距传感器已知距离处测量出的磁场源的强度相对应的一个或多个阈值。
13.在一些实施方案中，传感器被配置为放置在患者身体上并且执行医疗设备尖端位置跟踪处理。
14.还公开了一种在放置导管时用于磁场方向检测的装置，该装置包括：传感器壳体；
磁性传感器印刷电路板(pcb)，联接至传感器壳体，该磁性传感器印刷电路板具有布置在磁力计阵列中的多个磁力计，其中，磁性传感器pcb向控制台设备提供由每个磁力计检测的磁场强度值和对应的磁力计的磁力计id，其中，基于每个磁力计的定位和由每个磁力计检测到的磁场强度值，磁场强度值和对应的磁力计id指示磁场源相对于装置的方向。
15.在一些实施方案中，装置包括：pcb包括以矩形布置的磁力计阵列。
16.在一些实施方案中，装置包括：pcb包括以椭圆形布置的磁力计阵列。
17.还公开了一种在放置导管之前用于检测磁场的方法，该方法包括：由被配置为跟踪医疗设备的传感器检测磁场，该传感器包括磁性传感器印刷电路板(pcb)，该磁性传感器印刷电路板包括布置在磁力计阵列中的多个磁力计；使检测到的磁场强度值与布置在磁力计阵列中多个磁力计中的每个的传感器上的位置相关联；确定磁场源相对于传感器的方向，其中，确定基于检测到的磁场强度值与多个磁力计中的每个在传感器上的位置的关联；并且生成被配置为在显示器上示出磁场源的方向的图形。
18.在一些实施方案中，方法包括：由传感器检测磁场包括记录多个磁力计中的每个磁力计的标识符和在多个磁力计中的每个磁力计处检测到的磁场强度值。
19.在一些实施方案中，方法包括：生成图形包括生成参考图标、磁场源图标以及磁场源方向图标中的一个或多个。
20.在一些实施方案中，生成图形包括生成示出传感器不再检测磁场源的图形。
21.在一些实施方案中，生成图形包括生成接收确认磁场源已经被移除的用户输入的图形。
22.考虑到更详细地描述这些概念的具体实施方案的附图和以下描述，本文提供的概念的这些和其他特征对于本领域技术人员将变得更加明显。
附图说明
23.将通过参考在附图中示出的公开文本的具体实施方案来呈现公开文本的更具体的描述。应当理解，这些附图仅描绘了本发明的典型实施方案，因此不应被认为是对其范围的限制。通过使用附图，将更具体和详细地描述和解释本发明的示例性实施方案，其中：
24.图1示出根据一些实施方案的当放置导管时用于磁场方向检测的系统的平面图，该系统包括控制台、包括磁性传感器印刷电路板的传感器的，该磁性传感器印刷电路板具有在磁力计阵列内的多个磁力计。
25.图2示出根据一些实施方案的当放置导管时用于磁场方向检测的系统的各种元件的框图，该系统包括控制台和具有磁性传感器pcb的传感器的，该磁性传感器pcb具有在磁力计阵列中的多个磁力计。
26.图3a示出根据一些实施方案的具有测量磁场源的矩形磁力计阵列的磁性传感器pcb的平面图。
27.图3b示出根据一些实施方案的具有测量磁场源的椭圆形磁力计阵列的磁性传感器pcb的平面图。
28.图4示出根据一些实施方案的当放置包括与测量的磁场强度相关的一个或多个阈值的导管时用于磁场方向检测的系统的平面图。
29.图5示出根据一些实施方案的用于在放置导管之前检测磁场的示例性方法。
具体实施方式
30.在更详细地公开一些具体实施方案之前，应当理解，本文公开的具体实施方案不限制本文提供的概念的范围。还应当理解，本文公开的具体实施方案可以具有可容易地从具体实施方案分离并且可选择地与本文公开的多个其他实施方案中的任何一个的特征组合的特征或该特征可以替代本文公开的多个其他实施方案中的任何一个的特征。
31.关于本文使用的术语，还应当理解，这些术语是为了描述一些具体实施方案的目的，并且这些术语不限制本文提供的概念的范围。序数(例如，第一、第二、第三等)通常用于区分或标识一组特征或步骤中的不同特征或步骤，并且不提供序列或数字限制。例如，“第一”、“第二”和“第三”特征或步骤不必按顺序出现，并且包括这些特征或步骤的具体实施方案不必限于这三个特征或步骤。诸如“左”、“右”、“顶”、“底”、“前”、“后”等的标签为了方便而使用，而并不旨在暗示例如任何具体的固定位置、取向或方向。相反，这些标签用于反映例如相对位置、取向或方向。除非上下文另外明确指出，否则单数形式的“一种”、“一个”和“该”包括复数指代。
32.在以下描述中，某些术语用于描述本发明的各方面。例如，在某些情况下，术语“逻辑”表示被配置为执行一个或多个功能的硬件、固件或软件。作为硬件，逻辑可以包括具有数据处理或存储功能的电路。这种电路的示例可以包括但不限于硬件处理器(例如，具有一个或多个处理器核的微处理器、数字信号处理器、可编程门阵列、微控制器、专用集成电路“asic”等)、半导体存储器或组合元件。
33.可替代地，逻辑可以是软件(诸如可执行应用程序形式的可执行代码、应用程序编程接口(api)、子例程、函数、程序、小应用程序、小服务程序(servlet)、例程、源代码、目标代码、共享库/动态加载库或一个或多个指令)。软件可以存储在任何类型的合适的非暂时性存储介质或暂时性存储介质(例如，电、光、声或其他形式的传播信号，诸如载波、红外信号或数字信号)中。非暂时性存储介质的示例可以包括但不限于或限制于可编程电路；半导体存储器；非永久性存储器，诸如易失性存储器(例如，任何类型的随机存取存储器“ram”)；或者永久性存储器，诸如非易失性存储器(例如，只读存储器“rom”、电源支持ram、闪存、相变存储器等)、固态驱动器、硬盘驱动器、光盘驱动器或便携式存储器设备。作为固件，可执行代码可以存储在永久性存储器中。
34.除非另外定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本领域普通技术人员通常理解的相同的含义。
35.图1示出了根据一些实施方案的当放置导管时用于磁场方向检测的系统100的平面图，该导管包括联接至传感器130的控制台110，该传感器130包括具有在磁力计阵列144中的多个磁力计142的磁性传感器印刷电路板(“pcb”)140。在一些实施方案中，系统100包括具有处理器150和具有多个逻辑模块的非暂时性计算机可读介质(“存储器”)160的控制台110，该多个逻辑模块被配置为执行将更详细地描述的操作。在一些实施方案中，控制台110可以联接至显示器120，在该显示器120上可以生成图形以示出包括传感器图标122、磁场源图标124以及磁场源方向图标126中的一个或多个的磁场源200的方向。在一些实施方案中，传感器130可以被配置为放置在患者身体上并且执行医疗设备尖端位置跟踪处理。在一些实施方案中，传感器130包括联接至磁性传感器pcb 140的传感器壳体148，该磁性传感器pcb 140具有布置在磁力计阵列144中的多个磁力计142，该磁力计阵列144被配置为通过
检测所生成的磁场来检测磁场源200的存在。
36.磁性传感器pcb 140可以被配置为使磁力计阵列144中的多个磁力计142中的每个测量磁场强度，其中，每一次测量都被传送到控制台110。磁性传感器pcb 140将一系列磁场强度测量(例如，值)与磁力计阵列144中的对应磁力计142的磁力计id传送到控制台110。在一些实施方案中，控制台110可以被配置为从多个磁力计142接收磁场强度测量并且基于所接收的磁场强度测量来确定磁场源200的方向。在控制台110已经确定了磁场源200的方向时，控制台110可以被配置为通过生成可以包括参考图标122、磁场源图标124以及方向图标126中的一个或多个的图形来在显示器120上指示磁场源200的方向。在一些实施方案中，参考图标122可以包括传感器、矩形、x、圆形等的图标。在一些实施方案中，磁场源图标124可以包括条形磁体的图标、马蹄形磁体的图标、圆柱形磁体的图标等。在一些实施方案中，方向图标126可以包括箭头、线、手指等。在一些实施方案中，参考图标122可以被配置为在显示器120的中心，并且磁场源图标124和方向图标126围绕参考图标122的360
°
定位，并且方向图标126以控制台110已经针对磁场源200确定出的方向显示(参见图4)。
37.图2示出了描绘当放置包括控制台110和包括联接至传感器壳体148的磁性传感器pcb 140的传感器130的导管时用于磁场方向检测的系统的各种元件的框图，该磁性传感器pcb 140具有布置在磁力计阵列144中的多个磁力计142。控制台110示出为包括一个或多个处理器150、通信接口152、显示器120和存储器160，该存储器160具有包括磁力计获取逻辑162、磁场源确定逻辑164和显示逻辑166的多个逻辑模块。在一些实施方案中，控制台110包括存储器160，该存储器160在由处理器150执行时可以被配置为执行以下操作，该操作包括：接收由多个磁力计142检测到的磁场强度值；确定多个磁力计142中的每个在传感器上的位置；基于所检测的磁场强度值和多个磁力计142中的每个在传感器130上的位置来确定磁场源200相对于传感器130的方向；并且在显示器200上生成被配置为示出磁场源200的方向的图形。此外，存储器160可选地包括数据存储(诸如磁场源方向数据168、磁力计测量数据170和关联数据172)。
38.在一些实施方案中，磁力计获取逻辑162从包括磁性传感器pcb140的传感器130接收传送，其中，该传送可以是与磁力计阵列144中的对应磁力计142的磁力计id配对的一系列磁场强度测量值。在一些实施方案中，该传送伴随磁场强度测量值和磁力计id还可以包括磁力计阵列144内的位置(即元组)。可替代地，磁力计获取逻辑162基于磁力计id对磁力计阵列144中的磁力计142的位置进行查找，以完成{磁场强度、磁力计id、磁力计位置}元组。在一些实施方案中，磁力计id对应于磁力计阵列144中的多个磁力计142中的每个的物理位置。在一些实施方案中，磁力计获取逻辑162可以被配置为基于布置在磁力计阵列144中的多个磁力计142中的每个的磁力计id来确定多个磁力计142中的每个在传感器130上的位置。
39.在一些实施方案中，磁场源确定逻辑166使用来自多个磁力计142中的每个的磁力计id和由每个磁力计142测量的磁场强度值来确定相对于传感器130的磁场源方向。例如，在一些实施方案中，磁场源确定逻辑166使用将在本文中更详细地描述的至少一个阈值来确定磁场源200相对于传感器130的方向。在一些实施方案中，磁场源确定逻辑166将每个磁力计id与在磁力计阵列144内的多个磁力计142中的每个处测量的磁场强度值相关联。在一些实施方案中，显示逻辑168被配置生成图形，该图形被配置为使用包括参考图标122、磁场
源图标124以及磁场源方向图标126的多个图标中的一个来在显示器120上示出磁场源方向的方向。
40.在一些实施方案中，处理器150包括非易失性存储器(诸如eeprom)，从而充当控制处理器。本实施方案中的显示器120可以集成到控制台110中并且用于在使用系统100的同时向临床医生显示关于磁场源200的信息。在另一个实施方案中，显示器120可以与控制台110分离，并且可以通过有线通信或包括wifi、蓝牙、近场通信(nfc)、电磁(em)、射频(rf)、其组合等的无线通信来通信地联接。
41.在一些实施方案中，包括磁性传感器pcb 140的传感器130联接至控制台110。在一些实施方案中，包括磁性传感器pcb 140的传感器130可以与控制台110有线通信。在一些实施方案中，包括磁性传感器pcb 140的控制台110可以通过无线通信通信地联接。示例性无线通信模型可以包括wifi、蓝牙、近场通信(nfc)、电磁(em)、射频(rf)、其组合等。
42.在一些实施方案中，联接至传感器壳体148的磁性传感器pcb140可以包括以各种配置布置在磁力计阵列144中的多个磁力计142。如图3a所示，多个磁力计142可以以矩形配置布置在联接至传感器壳体148的磁性传感器pcb 140上。如果存在磁场源200，则磁力计阵列144中的多个磁力计142均被配置为测量磁场源强度。如果磁场源200位于磁性传感器pcb 140的近侧，如图3a所示，与位于磁场源200远侧的将检测到较低磁场强度值的多个磁力计142相比，位于磁场源200近侧的多个磁力计142将检测较高到的磁场强度值。在可选的实施方案中，如图3b所示，多个磁力计142可以以椭圆形配置的磁力计阵列146布置在联接至传感器壳体148的磁性传感器pcb140上。
43.在一些实施方案中，在放置导管时用于磁场方向检测的系统400可以检测磁场源200的方向和磁场源200的距离。图4示出了根据一些实施方案的框图，该框图描绘了在放置导管时用于磁场方向检测的系统400的各种元件，该导管包括与在相对于传感器130的不同距离处测量出的磁场源的强度相关联的一个或多个距离阈值。在该实施方案中，系统400包括控制台110，该控制台110包括处理器150和存储器460，该存储器460具有存储在其上的多个逻辑模块，该多个逻辑模块在由处理器150执行时被配置为执行以下操作，该操作包括：接收由多个磁力计142检测到的磁场强度值；确定多个磁力计142中的每个在包括磁性传感器pcb 140的传感器130上的位置，该磁性传感器pcb 140联接至传感器壳体148；基于检测到的磁场强度值和多个磁力计142中的每个在传感器130上的位置来确定磁场源200相对于传感器130的方向；基于一个或多个阈值来确定相对于传感器130的距离；并且生成被配置为在显示器120上示出磁场源200的方向的图形。在一些实施方案中，控制台110示出为包括一个或多个处理器150、通信接口152、显示器120和非暂时性计算机可读介质(“存储器”)460。在一些实施方案中，存储器460被配置为存储逻辑模块，该逻辑模块包括磁力计获取逻辑162、磁场源确定逻辑166、磁场阈值距离逻辑468和显示逻辑470。此外，存储器460可选地包括数据存储(诸如磁场源方向数据170、磁场源距离数据472、磁力计测量数据172和关联数据174)。
44.在该实施方案中，磁力计获取逻辑162和磁场源确定逻辑166的功能如上所述。在该实施方案中，磁场阈值距离逻辑468将来自磁力计阵列144中的多个磁力计142的磁场读数与对应于磁场源200距传感器130的一个或多个建立距离的一个或多个建立阈值进行比较，该传感器130包括如上所述的磁性传感器pcb 140。在该实施方案中，磁场阈值距离逻辑
468将磁场读取值与：对应于在远离包括磁性传感器pcb 140的传感器130的第一距离480(“d
1”)内的磁场强度的第一建立阈值；对应于在远离包括磁性传感器pcb 140的传感器130的第二距离482(“d
2”)内的磁场强度的第二建立阈值；对应于在远离包括磁性传感器pcb 140的传感器130的第三距离484(“d
3”)内的磁场强度的第三建立阈值；对应于在远离包括磁性传感器pcb140的传感器130的第四距离486(“d
4”)内的磁场强度的第四建立阈值进行比较。尽管示出了对应于四个阈值的四个距离，但是公开文本并不限于此，并且考虑对应于其他距离的其他阈值。
45.作为一个示例，如果磁场强度落在第一建立阈值内，则磁场源在距包括磁性传感器pcb 140的传感器130的第一距离400内。如果磁场强度落在第三建立阈值内，则磁场源在距包括磁性传感器pcb 140的传感器的第三距离404内。在该实施方案中，显示逻辑470被配置为使用显示器120上的包括参考图标122、磁场源图标124、磁场源方向图标126和磁场源距离图标428的多个图标，生成被配置为示出磁场源方向的方向和磁场源的距离的图形。此外，磁场源方向图标126可以指示从包括磁性传感器pcb 140的传感器130到被检测的磁场源200的距离。例如，如图4所示，磁场源方向图标126包括作为文本“4英尺”的磁场源距离图标428。距离的指示可以是指传感器130与检测到的磁场源200之间的近似距离，而在其他实施方案中，该距离的指示可以利用一个或多个阈值(例如，“4英尺-6英尺”，其中,这种指示对应于具体的距离阈值)。
46.在一些实施方案中，系统100可以被配置为检测可能干扰磁跟踪设备的局部磁场的方向，诸如例如可以在美国专利号8,388,541、美国专利号8,781,555、美国专利号8,849,382、美国专利号9,521,961、美国专利号9,526,440、美国专利号9,549,685、美国专利号9,636,031、美国专利号9,649,048、美国专利号9,681,823、美国专利号9,999,371、美国专利号10,105,121、美国专利号10,165,962、美国专利号10,238,418和美国专利号10,602,958中找到的用于在患者内导航和定位中心静脉导管的设备和系统，其各自的全部内容通过引用并入本技术。
47.例如，系统100可以包括具有联接至存储器160的逻辑的控制台110、显示器120和包括磁性传感器pcb 140的传感器130，该磁性传感器pcb 140具有布置在磁力计阵列144中的多个磁力计142，磁力计阵列144被配置为跟踪医疗设备的尖端以用于包括在一些实施方案中的管心针、线或导管的适当放置。在一些放置程序中，传感器130可以被配置为通过测量局部电磁场来跟踪医疗设备的尖端。然而，病床可以包括遥控器(例如，磁场源200)或其他电子设备(例如，移动电话、桌子)，该遥控器或其他电子设备可以通过产生磁场并可能导致医疗设备的不适当放置而干扰被配置为跟踪医疗设备的尖端的传感器130。包括布置在磁力计阵列144中的多个磁力计142的磁性传感器pcb 140可以被配置为测量多个磁力计142中的每个处的磁场强度，并且可以与控制台110通信。控制台110可以被配置为从多个磁力计142接收磁场强度测量值，并且使用如上所述联接至存储器的逻辑来确定基于磁场强度测量值确定磁场源200(例如，病床遥控器)的方向。然后，控制台110可以通过使用参考图标122、磁场源图标124以及磁场源方向图标126中的一个或多个来在显示器120上指示磁场源200(例如，病床遥控器)相对于传感器130的方向，以警告用户。
48.图5示出了根据一些实施方案的在放置导管之前检测磁场的示例性方法500。方法500包括由传感器130检测磁场，该传感器130被配置为放置在患者身体上并且执行医疗设
备尖端位置跟踪处理，传感器130包括磁性传感器印刷电路板(printed circuit board(pcb))140，该磁性传感器印刷电路板140包括布置在磁力计阵列144中的多个磁力计142(框502)。在一些实施方案中，由传感器130检测磁场包括记录多个磁力计142中的每个磁力计的标识符和在多个磁力计142中的每个磁力计处检测到的磁场强度值的可选的步骤(框503)。在一些实施方案中，磁力计阵列144可以被布置成矩形、椭圆形等。方法500还包括使检测到的磁场强度值与布置在磁力计阵列144中的多个磁力计142中的每个在传感器130上的位置相关联(框504)。在一些实施方案中，该关联包括控制台110或包括磁性传感器pcb 140的传感器130，该磁性传感器pcb 140具有布置在磁力计阵列144中的多个磁力计142，该磁力计阵列144提供与磁力计阵列144中的多个磁力计142中的每个相对应的磁力计id。在一些实施方案中，控制台110将磁力计id与在磁力计阵列144中的一个或多个磁力计142处测量出的磁场强度值相关联。
49.方法500还包括确定磁场源200相对于传感器130的方向，其中，确定基于在多个磁力计142中的每个处检测到的磁场强度值与多个磁力计142中的每个在传感器130上的位置的关联(框506)。
50.方法500还包括在显示器120上生成被配置为示出磁场源200的方向的图形(框508)。在一些实施方案中，生成图形包括生成参考图标122、磁场源图标124以及磁场源方向图标126中的一个或多个。在一些实施方案中，生成图形包括生成传感器不再检测到的磁场源200的图形。在一些实施方案中，生成图形包括生成示出包括磁性传感器pcb 140的传感器130不再检测磁场源200的图形。在一些实施方案中，生成图形包括生成接收确认磁场源200已经被移除的用户输入的图形。在一些实施方案中，生成图形包括生成参考图标122、磁场源图标124、磁场源距离图标428以及磁场源方向图标126中的一个或多个。在一些实施方案中，检测第二磁场的可选的步骤(框512)可以仅在生成被配置为在显示器200上示出磁场源200的方向的图形之后发生(框508)。
51.虽然本文已经公开了一些具体实施方案，并且虽然已经详细公开了具体实施方案，但是该具体实施方案并非旨在限制本文提供的概念的范围。本领域的普通技术人员可以想到另外的适应和/或修改，并且在更广泛的方面，也包括这些适应和/或修改。因此，在不脱离本文提供的概念的范围的情况下，可以偏离本文公开的具体实施方案。