專利名稱：基于模型的位置測量校正的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及感測放置在活體內(nèi)的對象的位置。更具體來說，本發(fā)明涉及檢測及補(bǔ)償在活體內(nèi)探頭的位置感測期間所經(jīng)歷的偽像。
背景技術(shù)：
多種醫(yī)療程序涉及到把諸如傳感器、管狀裝置、導(dǎo)管、分散裝置和植入物之類的對象放置在身體內(nèi)。常常使用實(shí)時(shí)成像方法來幫助醫(yī)生在這些程序期間來肉眼觀察所述對象及其周圍環(huán)境。然而，在大多數(shù)情況下，實(shí)時(shí)三維成像是不可能的，或者是不合期望的。相反，用于獲得內(nèi)部對象的實(shí)時(shí)空間坐標(biāo)的系統(tǒng)卻經(jīng)常得到利用。
在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)開發(fā)或者構(gòu)想了許多這樣的位置感測系統(tǒng)。某些系統(tǒng)涉及到以換能器或天線的形式把傳感器附著到所述內(nèi)部對象，所述傳感器可以感測在體外產(chǎn)生的磁場、電場或超聲場。舉例來說，被授予Wittkampf的美國專利No.5,983,126描述了一種系統(tǒng)，其中通過待測對象施加三個(gè)基本上正交的交流信號(hào)，該專利的公開內(nèi)容被合并在此以作參考。一個(gè)導(dǎo)管配備有至少一個(gè)測量電極，并且在導(dǎo)管尖端與參考電極之間感測電壓。該電壓信號(hào)具有對應(yīng)于所施加的三個(gè)正交電流信號(hào)的分量，根據(jù)所述分量進(jìn)行計(jì)算，以便確定所述導(dǎo)管尖端在身體內(nèi)的三維位置。被授予Pfeiffer的美國專利No.5,899,860提出了用于感測電極之間的電壓差動(dòng)的類似方法，該專利的公開內(nèi)容被合并在此以作參考。在上述兩種系統(tǒng)中，為了調(diào)節(jié)在所測量的導(dǎo)管尖端的視在位置與其真實(shí)位置之間的差異，必須執(zhí)行單獨(dú)的校準(zhǔn)程序。

發(fā)明內(nèi)容
在使用阻抗測量技術(shù)來確定探頭或?qū)Ч艿奈恢脮r(shí)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)如果探頭圖像不被約束成采用實(shí)際的形狀和位置，則可能會(huì)發(fā)生突然的波動(dòng)，所述突然的波動(dòng)會(huì)擾亂正在觀看患者監(jiān)視器的醫(yī)師。根據(jù)本發(fā)明所公開的實(shí)施例，在使用基于阻抗的測量技術(shù)時(shí)，通過對所顯示的探頭或?qū)Ч艿膱D像進(jìn)行穩(wěn)定化來改進(jìn)對探頭的顯像。本發(fā)明在基于電壓的阻抗系統(tǒng)以及基于電流的系統(tǒng)中是很有用的，所述基于電壓的阻抗系統(tǒng)例如有Endocardial Solutions Inc.(ESI)(St.Paul，Minnesota)所生產(chǎn)的無接觸標(biāo)測系統(tǒng)，所述基于電流的系統(tǒng)例如有在2005年1月7日提交的美國專利申請11/030,934中所描述的系統(tǒng)，該專利申請被轉(zhuǎn)讓給本專利申請的受讓人，其公開內(nèi)容被合并在此以作參考。本發(fā)明的實(shí)施例也可以在基于其他原理的位置測量系統(tǒng)中使用。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，創(chuàng)建一個(gè)描述合理的探頭形狀的模型。一般來說，諸如導(dǎo)管尖端的探頭是柔軟的，因此可以采用一定范圍的彎曲形狀。把所測量的探頭的位置和構(gòu)造與所述模型相關(guān)，并且使用一個(gè)匹配算法來根據(jù)所述模型拓?fù)浯_定所述探頭圖像是否具有實(shí)際的形狀。在必要的情況下調(diào)節(jié)所述探頭圖像，以便強(qiáng)制其符合由所述模型所限定的約束。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，可以假定體內(nèi)探頭的移動(dòng)速度不會(huì)快于特定的速度。如果阻抗波動(dòng)導(dǎo)致視移動(dòng)超出該最大速度，則可以把所述探頭圖像約束到由該最大速度所限制的位置。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，采用Kalman濾波器來根據(jù)先前的測量預(yù)測探頭位置和形狀。利用特定于模型的Kalman等式，在所述估計(jì)處理中可以采用包括關(guān)于模型中誤差的變化和統(tǒng)計(jì)量的形狀模型。舉例來說，可以把軸桿偏轉(zhuǎn)的變化以及找到具有給定曲率的軸桿的可能性包括到所述模型的形狀估計(jì)中。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了一種確定已經(jīng)被插入待測對象體內(nèi)的探頭的位置的方法，該方法是通過如下步驟執(zhí)行的確定該探頭在身體內(nèi)的視在位置；證實(shí)該視在位置與該探頭在已知時(shí)刻下的先前位置之間的第一位移對應(yīng)于第一運(yùn)動(dòng)速率，該第一運(yùn)動(dòng)速率超出預(yù)定極限；把該視在位置調(diào)節(jié)到新的位置，從而使得在該新位置與該先前位置之間的第二位移對應(yīng)于第二運(yùn)動(dòng)速率，該第二運(yùn)動(dòng)速率低于該預(yù)定極限；以及顯示該新位置。
根據(jù)所述方法的一方面，通過測量所述探頭與遠(yuǎn)離該探頭的多個(gè)位置之間的阻抗來確定所述視在位置。
根據(jù)所述方法的另一方面，通過如下步驟測量所述阻抗令電流在設(shè)置在所述探頭上的至少一個(gè)電極與所述多個(gè)位置之間穿過身體；以及測量穿過所述多個(gè)位置的對應(yīng)的電流特性。
根據(jù)所述方法的一個(gè)附加方面，利用Kalman濾波器執(zhí)行對所述視在位置的調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了一種確定已經(jīng)被插入待測對象體內(nèi)的探頭的位置的方法，該方法是通過如下步驟執(zhí)行的維持拓?fù)淠Ｐ?，該模型包括可以由該探頭所采用的形狀范圍；確定該探頭在身體內(nèi)的視在構(gòu)造；證實(shí)該視在構(gòu)造在所述范圍之外；參考該模型來確定該探頭的真實(shí)構(gòu)造；把該視在構(gòu)造調(diào)節(jié)到該真實(shí)構(gòu)造；以及顯示該真實(shí)構(gòu)造。
所述方法的另一方面包括響應(yīng)于參考所述模型，把所述探頭的視在位置調(diào)節(jié)到真實(shí)位置。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了一種用于感測具有至少一個(gè)探頭電極的探頭的位置的設(shè)備，該探頭適于被插入到待測對象體內(nèi)。該設(shè)備包括多個(gè)身體表面電極，所述各身體表面電極適于固定到身體表面的對應(yīng)位置處；顯示器；以及控制器，該控制器適于耦合到所述探頭以及所述各身體表面電極，以便令電流在所述探頭電極與所述各身體表面電極之間穿過身體。所述控制器適于通過測量穿過所述各身體表面電極的對應(yīng)電流特性來確定所述探頭的位置坐標(biāo)。所述控制器還適于執(zhí)行以下操作確定所述探頭在身體內(nèi)的視在位置；證實(shí)該視在位置與該探頭在已知時(shí)刻下的先前位置之間的第一位移對應(yīng)于第一運(yùn)動(dòng)速率，該第一運(yùn)動(dòng)速率超出預(yù)定極限；把該視在位置調(diào)節(jié)到新的位置，從而使得在該新位置與該先前位置之間的第二位移對應(yīng)于第二運(yùn)動(dòng)速率，該第二運(yùn)動(dòng)速率低于該預(yù)定極限；以及在所述顯示器上顯示該新位置。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了一種用于感測具有多個(gè)探頭電極的探頭的位置的設(shè)備，該探頭適于被插入到待測對象體內(nèi)。該設(shè)備包括多個(gè)身體表面電極，所述各身體表面電極適于固定到身體表面的對應(yīng)位置處；顯示器；以及控制器，該控制器適于耦合到所述探頭以及所述各身體表面電極。所述控制器令電流在所述各探頭電極與所述各身體表面電極之間穿過身體，并且適于通過測量穿過所述各身體表面電極的對應(yīng)電流特性來確定所述探頭的位置坐標(biāo)。所述控制器適于執(zhí)行以下操作維持拓?fù)淠Ｐ?，該模型包括可以由所述探頭所采用的形狀范圍；確定該探頭在身體內(nèi)的視在構(gòu)造；證實(shí)該視在構(gòu)造在所述范圍之外；參考該模型確定該探頭的真實(shí)構(gòu)造，把該視在構(gòu)造調(diào)準(zhǔn)到該真實(shí)構(gòu)造；以及顯示該真實(shí)構(gòu)造。


為了更好地理解本發(fā)明，下面將以舉例的方式參考應(yīng)結(jié)合附圖閱讀的本發(fā)明的詳細(xì)描述，在附圖中，對于相同的元件給出了相同的附圖標(biāo)記，其中圖1示出了位置感測系統(tǒng)，該位置感測系統(tǒng)是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)公開實(shí)施例來構(gòu)造和操作的；圖2是圖1所示的系統(tǒng)中的導(dǎo)管的詳細(xì)示意圖，該導(dǎo)管是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)公開實(shí)施例來構(gòu)造和操作的；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)公開實(shí)施例被定位在左心室內(nèi)的導(dǎo)管的示意剖面圖；圖4是圖1所示的系統(tǒng)中的控制單元的詳細(xì)方框圖，該控制單元是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)公開實(shí)施例來構(gòu)造和操作的；圖5示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)公開實(shí)施例被定位的導(dǎo)管的移動(dòng)；以及圖6是用于根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)公開實(shí)施例校正活體內(nèi)的探頭的位置測量的方法流程圖。
具體實(shí)施例方式
在下面的描述中闡述了許多具體細(xì)節(jié)，以便提供對本發(fā)明的全面了解。但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐本發(fā)明。在其他實(shí)例中并沒有詳細(xì)示出公知的電路、控制邏輯和用于傳統(tǒng)的算法和處理的計(jì)算機(jī)程序指令的細(xì)節(jié)，以免不必要地模糊本發(fā)明。
系統(tǒng)概述現(xiàn)在參照附圖，首先參照圖1，該圖示出了位置感測系統(tǒng)20，該系統(tǒng)是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)公開實(shí)施例來構(gòu)造和操作的。該系統(tǒng)20被用于確定探頭(比如導(dǎo)管22)的位置，該探頭被插入到內(nèi)部體腔，比如待測對象26體內(nèi)的心臟24的腔室。一般來說，所述導(dǎo)管被用于診斷或治療，比如標(biāo)測心臟內(nèi)的電勢或者執(zhí)行心臟組織的摘除。所述導(dǎo)管或其他體內(nèi)裝置通過自身或者與其他治療裝置相結(jié)合也可以用于其他目的。如下所述，導(dǎo)管22的末端包括一個(gè)或多個(gè)電極。如下所述，這些電極通過連線穿過導(dǎo)管22的插入管連接到控制單元28中的驅(qū)動(dòng)器電路。該控制單元通過連線穿過線纜30而連接到各身體表面電極，所述各身體表面電極典型地包括粘性皮膚貼片32、34、36。在本發(fā)明的替換實(shí)施例中，身體表面上的電極的數(shù)目可以不同，并且可以采取其他形式，比如皮下探頭或者由專業(yè)醫(yī)護(hù)人員38操作的手持式裝置。所述貼片32、34、36可以被放置在位于所述探頭附近的身體表面上的任何適當(dāng)位置處。例如，對于心臟應(yīng)用，所述貼片32、34、36典型地被放置在待測對象26的胸部周圍。關(guān)于所述貼片相對于彼此的朝向或者相對于身體坐標(biāo)的朝向并沒有特殊的要求，但是如果所述貼片被間隔開而不是聚集在一個(gè)位置則可以獲得更高的精度。并不要求把所述貼片沿固定軸放置。因此，可以把貼片放置確定為對正在執(zhí)行的醫(yī)療程序的干擾盡可能地小。所述控制單元28基于在導(dǎo)管22與貼片32、34、36之間測量的阻抗來確定導(dǎo)管22在心臟24內(nèi)的位置坐標(biāo)。該控制單元28驅(qū)動(dòng)顯示器40，該顯示器顯示所述導(dǎo)管在體內(nèi)的位置。所述導(dǎo)管22可以用于產(chǎn)生心臟的標(biāo)測圖42，例如電標(biāo)測圖，其中在所述導(dǎo)管上的各電極被交替地用于位置感測和測量心臟組織中產(chǎn)生的電勢。所述導(dǎo)管位置可以被疊加在該標(biāo)測圖上或者被疊加在另一幅心臟圖像上。
現(xiàn)在參照圖2，該圖是所述導(dǎo)管22(圖1)的詳細(xì)示意圖，該導(dǎo)管是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)公開實(shí)施例來構(gòu)造和操作的。圖中示出了設(shè)置在該導(dǎo)管22上的電極44、46、48與所述貼片32、34、36之間的交互。所述電極44、46、48可以具有任何適當(dāng)形狀和尺寸，并且可以被用于其他目的，比如用于電生理學(xué)感測或摘除。在所示出的實(shí)施例中，每一個(gè)電極44、46、48與貼片32、34、36的其中一個(gè)通信。所述控制單元28在每一個(gè)導(dǎo)管電極與相應(yīng)的身體表面電極之間驅(qū)動(dòng)電流，并且使用該電流來測量在這兩個(gè)電極之間的阻抗?；谒鶞y量的阻抗，該控制單元28確定該導(dǎo)管相對于各身體表面電極的位置。備選地，還可以使用數(shù)目更多或更少的電極。例如，該控制單元28可以被設(shè)置成對一個(gè)導(dǎo)管電極與多個(gè)身體表面電極之間的電流進(jìn)行復(fù)用。作為另一個(gè)例子，可以使用多于三個(gè)身體表面電極以便提高精度。
在上面提到的申請No.11/030,934中更加詳細(xì)地公開了所述系統(tǒng)20。雖然這里參照該基于電流的測量系統(tǒng)描述了本發(fā)明的各實(shí)施例，但是本發(fā)明的原理同樣適用于現(xiàn)有技術(shù)中已知的其他類型的基于阻抗的位置感測系統(tǒng)以及其他類型的位置感測系統(tǒng)。
現(xiàn)在參照圖3，該圖示出了心臟50的示意剖面圖，該心臟具有左心室52、心肌層54以及心內(nèi)表面56。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)公開實(shí)施例定位在左心室52內(nèi)的導(dǎo)管58。在所述系統(tǒng)20(圖1)中實(shí)施的位置感測技術(shù)的一個(gè)已知的難點(diǎn)在于，阻抗可能會(huì)發(fā)生突然的改變，這例如是由于探頭電極與內(nèi)部身體組織發(fā)生接觸而引起的。當(dāng)這種突然波動(dòng)發(fā)生時(shí)，所述顯示器40(圖1)上的探頭的實(shí)時(shí)圖像可能看起來具有與實(shí)際不符的形狀或位置。在圖3的例子中，在圖3的左側(cè)示出了導(dǎo)管58的真實(shí)位置。導(dǎo)管尖端60與左心室52的心內(nèi)表面56相接觸。在圖3的右側(cè)示出了導(dǎo)管58的視在位置，其中示出該尖端60處于在心肌層54的不可能的深度內(nèi)。導(dǎo)管58的遠(yuǎn)端部分的構(gòu)造還包括急轉(zhuǎn)角度62，這在正常的實(shí)踐中將是預(yù)期之外的。提供本發(fā)明以穩(wěn)定導(dǎo)管58的圖像，從而防止在患者監(jiān)視器上出現(xiàn)與實(shí)際不符的形狀或位置。
控制單元現(xiàn)在參照圖4，該圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)公開實(shí)施例的控制單元28(圖1)的詳細(xì)方框圖。該控制單元28包括用于驅(qū)動(dòng)電流以及測量阻抗的電路64。多個(gè)電路當(dāng)中的每一個(gè)在一個(gè)閉環(huán)內(nèi)驅(qū)動(dòng)通過所述導(dǎo)管20(圖1)的電流，該閉環(huán)由導(dǎo)管電極和身體表面電極構(gòu)成，這在上面提到的申請No.11/030,934中進(jìn)行了完整描述。阻抗讀數(shù)被傳遞到處理單元66，該處理單元使用所述讀數(shù)來計(jì)算所述導(dǎo)管相對于所述各身體表面電極的位置坐標(biāo)。基于這些位置坐標(biāo)，該處理單元66隨后產(chǎn)生實(shí)時(shí)信息。該處理單元66隨后把該信息與編碼在探頭模型68中的預(yù)測信息進(jìn)行比較。基于所述比較，在必要時(shí)對所述信息進(jìn)行校正，以便與所述模型的預(yù)測和約束相符合。備選地，可以認(rèn)為所述信息是錯(cuò)誤的，從而必須完全忽視該信息。在第一種替換方案中，所述信息被用于產(chǎn)生出現(xiàn)在所述顯示器40上的圖像。
實(shí)施例1繼續(xù)參照圖4，提供了幾種方法以用于對探頭圖像進(jìn)行穩(wěn)定化。根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述探頭模型68包括合理的探頭形狀的目錄。一般來說，諸如導(dǎo)管尖端的探頭是柔軟的，并且因此可以采用一定范圍的彎曲形狀。通過維持一個(gè)實(shí)際的拓?fù)浞秶哪Ｐ?，可以使用一種匹配算法來根據(jù)所述模型拓?fù)鋸?qiáng)制所述探頭圖像采用實(shí)際的形狀。如果對于其中一個(gè)電極所確定的阻抗讀數(shù)不能與所述探頭模型68中的其中一種可能性匹配，則丟棄所述讀數(shù)或者對其進(jìn)行校正。因此，在圖3的例子中，在一種替換方案中，在該圖右側(cè)的圖像將不被顯示。備選地，基于所述探頭模型68施加校正，隨后經(jīng)過校正的圖像出現(xiàn)在顯示器40上，如圖3的左側(cè)所示。
實(shí)施例2可以假定身體內(nèi)的探頭的移動(dòng)速度不會(huì)快于特定的速度。如果阻抗波動(dòng)導(dǎo)致視在移動(dòng)超出該最大速度，則可以把所述探頭圖像約束到由該最大速度所限制的位置?，F(xiàn)在參考圖5，該圖示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)公開實(shí)施例定位的導(dǎo)管的運(yùn)動(dòng)。假設(shè)該導(dǎo)管被定位在中空的身體器官內(nèi)，正使用上面描述的阻抗方法對其進(jìn)行檢測，并且正在患者監(jiān)視器上觀看。如箭頭70所示，該導(dǎo)管正在向下的方向上位移。在時(shí)刻t0，該導(dǎo)管被顯示為處在位置72處，該位置對應(yīng)于y軸上的y0。隨后，在時(shí)刻t1，用虛線表示出通過所述阻抗技術(shù)檢測到的該導(dǎo)管的視在位置74。在該實(shí)施例中，所述探頭模型68包括所述導(dǎo)管的可能移動(dòng)，并且從該模型可以推斷出該導(dǎo)管不可能前進(jìn)了超過對應(yīng)于y1的位置76。于是把該導(dǎo)管的位置調(diào)節(jié)到具有坐標(biāo)y1，該坐標(biāo)將實(shí)際上被顯示在監(jiān)視器上。
可以組合在前面的各實(shí)施例中描述的模型以便同時(shí)獲得速度和形態(tài)校正的優(yōu)點(diǎn)。
操作現(xiàn)在參照圖6，該圖是用于根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)公開實(shí)施例校正活體內(nèi)的探頭的位置測量的方法流程圖。在初始步驟78中，對探頭進(jìn)行配置，并且通常將其插入到身體的操作區(qū)域內(nèi)，比如心臟的左心室。如上面解釋的那樣，選擇一個(gè)描述所述探頭的可能構(gòu)造和移動(dòng)限制的適當(dāng)模型并且將其加載到處理單元內(nèi)。
接下來，迭代地執(zhí)行一個(gè)循環(huán)，其中實(shí)際的迭代速率與顯示器的刷新速率和所述處理單元的速度相關(guān)。在步驟80中，評估由所述系統(tǒng)所測量的視在探頭位置。
所述控制現(xiàn)在進(jìn)行到判定步驟82，在該步驟中確定在步驟80中所確定的探頭的當(dāng)前位置是否遵守編碼在所述模型中的運(yùn)動(dòng)速率限制，其中該模型是在初始步驟78中引入的。這是指下面的情況在對當(dāng)前探頭位置與先前探頭位置的評估之間所經(jīng)過的時(shí)間間隔期間，該探頭距離先前確定的位置的位移是否未超出所允許的限制。如果在判定步驟82中的確定是肯定的，那么所述控制進(jìn)行到下面描述的判定步驟84。
如果在判定步驟82中的確定是否定的，則所述控制進(jìn)行到步驟86。由所述處理單元實(shí)施對探頭位置的調(diào)節(jié)，并且相應(yīng)地進(jìn)行顯示。所述調(diào)節(jié)通常是在相反的移動(dòng)方向上進(jìn)行的，從而使得該探頭距離其先前確定的位置的位移不超出所述模型的限制。
在執(zhí)行了步驟86之后，或者如果在判定步驟82中的確定是肯定的，則所述控制進(jìn)行到判定步驟84，在該步驟中確定所述探頭的當(dāng)前構(gòu)造是否對應(yīng)于編碼在所述模型中的其中一種可能性。
如果在判定步驟84中的確定是肯定的，則所述控制進(jìn)行到下面描述的判定步驟88。
如果在判定步驟84中的確定是否定的，則所述控制進(jìn)行到步驟90。一般來說，當(dāng)所述探頭不能匹配所述模型中的其中一種構(gòu)造時(shí)，則在一個(gè)或多個(gè)阻抗讀數(shù)中出現(xiàn)了突然的改變，這常常是該探頭與正被檢查的內(nèi)臟壁(例如心內(nèi)膜)之間接觸的結(jié)果?；谒瞿Ｐ?，由所述處理單元實(shí)施對所述探頭的位置調(diào)節(jié)和構(gòu)造調(diào)節(jié)，并且為了操作人員方便而顯示出所述位置調(diào)節(jié)和構(gòu)造調(diào)節(jié)，從而操作人員絕不會(huì)看到與阻抗相關(guān)的偽像。這是通過一種算法實(shí)現(xiàn)的，該算法測量在所述探頭的視在構(gòu)造與編碼在所述模型中的各種可能性之間的拓?fù)渚嚯x。展現(xiàn)出最小距離的可能性被選擇作為所述探頭的最有可能的真實(shí)構(gòu)造。與所述可能性相關(guān)聯(lián)的是該探頭的實(shí)際位置的可能誤差，其被用于補(bǔ)償該探頭在顯示器上的位置以及調(diào)節(jié)其形狀。例如，如果在顯示器上將出現(xiàn)偽像曲率，則該偽像曲率將被所述處理單元校正，從而該探頭在操作人員看來將是直的。同樣也將顯示適當(dāng)?shù)奈恢谜{(diào)節(jié)。一般來說，通過適當(dāng)?shù)闹甘緛硐虿僮魅藛T做出告警，該指示表明已經(jīng)由所述處理單元進(jìn)行了自動(dòng)調(diào)節(jié)。在某些實(shí)施例中，可以采用Kalman濾波器來預(yù)測所述探頭的真實(shí)構(gòu)造和位置。
例如，可以構(gòu)造一個(gè)幾何或拓?fù)淠Ｐ?，該模型將包括?dǎo)管的形狀以及該導(dǎo)管的所有部分和特征相對于參考點(diǎn)的距離。隨后對所觀測到的數(shù)據(jù)點(diǎn)應(yīng)用已知的曲線擬合程序(例如最小平方、最鄰近算法)。使用所述模型，通過模型預(yù)測來補(bǔ)充弱數(shù)據(jù)點(diǎn)或者有噪聲的數(shù)據(jù)點(diǎn)。直接顯示可靠的數(shù)據(jù)點(diǎn)(其也將符合所述模型)。
在執(zhí)行了步驟90之后，或者如果在判定步驟84中的確定是肯定的，則所述控制進(jìn)行到判定步驟88，在該步驟中確定所述醫(yī)療程序是否完成。如果在判定步驟88中的確定是否定的，則所述控制返回到步驟80，并且開始所述循環(huán)的另一次迭代。
如果在判定步驟88中的確定是肯定的，則所述控制進(jìn)行到最終步驟92。撤回所述探頭，并且所述程序終止。
前面為了清楚起見，在圖6中按照特定的順序示出了各處理步驟。但是應(yīng)當(dāng)理解，其中的某些步驟可以按照不同的順序執(zhí)行。例如，可能希望在評估運(yùn)動(dòng)位移之前評估所允許的探頭構(gòu)造的模型之間的匹配。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明不限于上文中特別示出及描述的內(nèi)容。相反，本發(fā)明的范圍包括上文描述的各種特征的組合和子組合，以及本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀了前面的描述之后將想到的現(xiàn)有技術(shù)中所沒有的所述特征的變型和修改。
權(quán)利要求
1.一種確定已經(jīng)被插入待測對象體內(nèi)的探頭的位置的方法，該方法包括以下步驟確定所述探頭在所述身體內(nèi)的視在位置；證實(shí)所述視在位置與所述探頭在已知時(shí)刻下的先前位置之間的第一位移對應(yīng)于第一運(yùn)動(dòng)速率，該第一運(yùn)動(dòng)速率超出預(yù)定極限；把所述視在位置調(diào)節(jié)到新的位置，從而使得在所述新位置與所述先前位置之間的第二位移對應(yīng)于第二運(yùn)動(dòng)速率，該第二運(yùn)動(dòng)速率低于所述預(yù)定極限；以及顯示所述新位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，通過測量所述探頭與遠(yuǎn)離所述探頭的多個(gè)位置之間的阻抗來確定所述視在位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中，測量所述阻抗包括執(zhí)行以下步驟令電流在設(shè)置在所述探頭上的至少一個(gè)電極與所述多個(gè)位置之間穿過身體；以及測量穿過所述多個(gè)位置的對應(yīng)的電流特性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，利用Kalman濾波器執(zhí)行調(diào)節(jié)所述視在位置的所述步驟。
5.一種確定已經(jīng)被插入待測對象體內(nèi)的探頭的位置的方法，該方法包括以下步驟維持拓?fù)淠Ｐ?，該模型包括可以由所述探頭所采用的形狀范圍；確定所述探頭在身體內(nèi)的視在構(gòu)造；證實(shí)所述視在構(gòu)造在所述范圍之外；參考所述模型來確定所述探頭的真實(shí)構(gòu)造；把所述視在構(gòu)造調(diào)節(jié)到所述真實(shí)構(gòu)造；以及顯示所述真實(shí)構(gòu)造。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，還包括響應(yīng)于參考所述模型的所述步驟，把所述探頭的視在位置調(diào)節(jié)到真實(shí)位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中，通過測量所述探頭與遠(yuǎn)離所述探頭的多個(gè)位置之間的阻抗來確定所述視在位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中，測量所述阻抗包括執(zhí)行以下步驟令電流在設(shè)置在所述探頭上的至少一個(gè)電極與所述多個(gè)位置之間穿過身體；以及測量穿過所述多個(gè)位置的對應(yīng)的電流特性。
9.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中，利用Kalman濾波器執(zhí)行調(diào)節(jié)所述視在構(gòu)造的所述步驟。
10.一種用于位置感測的設(shè)備，包括包括至少一個(gè)探頭電極的探頭，所述探頭適于插入到待測對象體內(nèi)；多個(gè)身體表面電極，所述各身體表面電極適于固定到所述身體表面的對應(yīng)位置處；顯示器；以及控制器，該控制器適于耦合到所述探頭以及所述各身體表面電極，以便令電流在所述探頭電極與所述各身體表面電極之間穿過所述身體，并且通過測量穿過所述各身體表面電極的對應(yīng)的所述電流特性來確定所述探頭的位置坐標(biāo)，所述控制器適于執(zhí)行以下操作確定所述探頭在身體內(nèi)的視在位置；證實(shí)所述視在位置與所述探頭在已知時(shí)刻下的先前位置之間的第一位移對應(yīng)于第一運(yùn)動(dòng)速率，該第一運(yùn)動(dòng)速率超出預(yù)定極限；把所述視在位置調(diào)節(jié)到新的位置，從而使得所述新位置與所述先前位置之間的第二位移對應(yīng)于第二運(yùn)動(dòng)速率，該第二運(yùn)動(dòng)速率低于所述預(yù)定極限；以及在所述顯示器上顯示所述新位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其中，通過測量所述探頭與所述各位置之間的阻抗來確定所述視在位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的設(shè)備，其中，測量所述阻抗包括測量穿過所述各位置的所述對應(yīng)的電流特性。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其中，所述控制器還包括Kalman濾波器。
14.一種用于位置感測的設(shè)備，包括包括多個(gè)探頭電極的探頭，所述探頭適于插入到待測對象體內(nèi)；多個(gè)身體表面電極，所述各身體表面電極適于固定到所述身體表面的對應(yīng)位置處；顯示器；以及控制器，該控制器適于耦合到所述探頭以及所述各身體表面電極，以便令電流在所述各探頭電極與所述各身體表面電極之間穿過所述身體，并且通過測量穿過所述各身體表面電極的對應(yīng)的所述電流特性來確定所述探頭的位置坐標(biāo)，所述控制器適于執(zhí)行以下操作維持拓?fù)淠Ｐ?，該模型包括可以由所述探頭所采用的形狀范圍；確定所述探頭在身體內(nèi)的視在構(gòu)造；證實(shí)所述視在構(gòu)造在所述范圍之外；參考所述模型來確定所述探頭的真實(shí)構(gòu)造；把所述視在構(gòu)造調(diào)節(jié)到所述真實(shí)構(gòu)造；以及顯示所述真實(shí)構(gòu)造。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的設(shè)備，還包括響應(yīng)于參考所述模型的所述步驟，把所述探頭的視在位置調(diào)節(jié)到真實(shí)位置。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的設(shè)備，其中，通過測量所述探頭與所述各位置之間的阻抗來確定所述視在位置。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的設(shè)備，其中，測量所述阻抗包括測量穿過所述各位置的所述對應(yīng)的電流特性。
18.根據(jù)權(quán)利要求14的設(shè)備，其中，利用Kalman濾波器執(zhí)行調(diào)節(jié)所述視在構(gòu)造的所述步驟。
全文摘要
在使用基于阻抗的測量技術(shù)時(shí)，通過對所顯示的探頭或?qū)Ч艿膱D像進(jìn)行穩(wěn)定化來改進(jìn)對探頭的顯像。使用一個(gè)合理探頭形狀的模型和一種匹配算法對錯(cuò)誤的探頭圖像進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而使得該探頭圖像在顯示器上采用實(shí)際的形狀。在該模型中還合并了一定的位置變化范圍。當(dāng)視在探頭位置超出所允許的運(yùn)動(dòng)范圍時(shí)，將所述探頭圖像約束到實(shí)際的位置。
文檔編號(hào)A61B5/06GK101081166SQ200710106469
公開日2007年12月5日 申請日期2007年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月1日
發(fā)明者A·戈瓦里, A·C·阿爾特曼, Y·埃夫拉思 申請人:韋伯斯特生物官能公司