專利名稱：根據(jù)互感測量值來檢測金屬干擾的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明整體涉及能夠感測探針中接頭位移的侵入性醫(yī)療裝置，諸如施加到患者身體的導(dǎo)管，更具體地講涉及使用此類能夠檢測在導(dǎo)管附近任何位置處所存在金屬物體的導(dǎo)管，以及針對此類金屬物體存在而進(jìn)行測算和/或校準(zhǔn)操作的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
在一些診斷和治療技術(shù)中，導(dǎo)管被插入心室中并與心臟內(nèi)壁接觸。在此類手術(shù)中， 通常很重要的一點(diǎn)是導(dǎo)管遠(yuǎn)端頭以足夠的壓カ接合心內(nèi)膜以確保良好的接觸。然而，壓カ 過大可能會對心臟組織造成不希望的損傷，甚至造成心壁穿孔。例如，在心內(nèi)射頻(RF)消融的情況下，在遠(yuǎn)端頭處具有電極的導(dǎo)管經(jīng)由病人的血管系統(tǒng)插入心室。電極會與心內(nèi)膜上的ー個(gè)(或多個(gè))位點(diǎn)接觸，RF能量經(jīng)導(dǎo)管施加到電扱，以消融位點(diǎn)處的心臟組織。為了在對組織沒有過度損傷的情況下達(dá)到所需的治療效果， 消融期間電極與心內(nèi)膜之間必須有合適的接觸。許多專利出版物描述了具有用于感測組織接觸的一體化壓カ傳感器的導(dǎo)管。作為 ー個(gè)例子，美國專利申請公開2007/0100332描述了用于評價(jià)組織消融的電極組織接觸的系統(tǒng)和方法，其公開內(nèi)容以引用方式并入本文中。導(dǎo)管軸內(nèi)的機(jī)電式傳感器產(chǎn)生對應(yīng)于導(dǎo)管軸遠(yuǎn)端部分內(nèi)電極移動(dòng)量的電信號。輸出裝置接收用于評價(jià)電極與組織之間接觸水平的電信號。迄今為止，現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)和方法還無法做到既能夠確定用于患者身體內(nèi)的醫(yī)療裝置的準(zhǔn)確位置信息和力測量值，同時(shí)又能夠檢測來自位于裝置附近金屬物體的金屬干渉引起的場畸變，進(jìn)而能夠測算和校準(zhǔn)其カ讀數(shù)/測量值和/或其位置信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及在醫(yī)療手術(shù)期間檢測金屬干擾的設(shè)備，該設(shè)備包括探針，該探針包括插入管和遠(yuǎn)端頭，插入管具有縱向軸線并且具有遠(yuǎn)端，遠(yuǎn)端頭設(shè)置在插入管的遠(yuǎn)端并且構(gòu)造成與身體組織接觸。將遠(yuǎn)端頭連接到插入管遠(yuǎn)端的接頭用于與內(nèi)置于探針中的接頭傳感器相連，以便感測遠(yuǎn)端頭相對于插入管遠(yuǎn)端的位置。該接頭傳感器包括第一和第二子組件， 該第一和第二子組件設(shè)置在探針內(nèi)，位于接頭的相對各自側(cè)，并且每ー個(gè)包括ー個(gè)或多個(gè)磁換能器。設(shè)備還包括使用接頭傳感器確定カ測量值并且其中存儲有閾場值的處理器，連接處理器來向第一和第二子組件中的ー個(gè)施加電流，從而使子組件中的ー個(gè)產(chǎn)生至少ー個(gè)磁場。連接處理器來接收并且處理由第一和第二子組件中的另ー個(gè)響應(yīng)至少ー個(gè)磁場輸出的 ー個(gè)或多個(gè)信號，以檢測遠(yuǎn)端頭相對于插入管遠(yuǎn)端的位置變化，其中第一和第二子組件中的另ー個(gè)輸出的ー個(gè)或多個(gè)信號限定了感測場值。處理器比較感測場值與閾場值，當(dāng)感測場值低于閾場值時(shí)，識別出探針遠(yuǎn)端附近金屬物體的存在。在很多情況中，感測場值是基于軸向的場而得出的。
本發(fā)明還涉及在患者身體上進(jìn)行的醫(yī)療手術(shù)期間檢測金屬干擾的方法，該方法包括以下步驟提供探針，該探針包括插入管、遠(yuǎn)端頭、接頭和接頭傳感器，插入管具有縱向軸線并且具有遠(yuǎn)端，遠(yuǎn)端頭設(shè)置在插入管的遠(yuǎn)端并且構(gòu)造成與身體組織接觸，接頭將遠(yuǎn)端頭連接到插入管遠(yuǎn)端，接頭傳感器內(nèi)置于探針中，用于感測遠(yuǎn)端頭相對于插入管遠(yuǎn)端的位置。 該接頭傳感器包括第一和第二子組件，該第一和第二子組件設(shè)置在探針內(nèi)，位于接頭的相對各自側(cè)，并且每ー個(gè)包括一個(gè)或多個(gè)磁換能器。處理器用于使用接頭傳感器確定カ測量值，并且其中存儲有閾場值。將電流施加到第一和第二子組件中的ー個(gè)，從而使子組件中的一個(gè)產(chǎn)生至少ー個(gè)磁場，其中至少ー個(gè)磁場在第一和第二子組件中的另ー個(gè)處接收，并且由第一和第二子組件中的另ー個(gè)響應(yīng)至少ー個(gè)磁場輸出的ー個(gè)或多個(gè)信號，其中由第一和第二子組件中的另ー個(gè)輸出的一個(gè)或多個(gè)信號限定感測場值。檢測遠(yuǎn)端頭相對于插入管遠(yuǎn)端的位置變化，并且處理器比較感測場值與閾場值， 當(dāng)感測場值低于閾場值時(shí)，識別出探針遠(yuǎn)端附近金屬物體的存在。在很多情況中，感測場值是基于軸向的場而得出的。在另ー個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明涉及在醫(yī)療手術(shù)期間檢測金屬干擾的設(shè)備，該設(shè)備包括探針，該探針包括插入管和遠(yuǎn)端頭，插入管具有縱向軸線并且具有遠(yuǎn)端，遠(yuǎn)端頭設(shè)置在插入管的遠(yuǎn)端并且構(gòu)造成與身體組織接觸。探針也具有接頭和接頭傳感器，該接頭將遠(yuǎn)端頭連接到插入管遠(yuǎn)端；該接頭傳感器內(nèi)置于探針中，用于感測遠(yuǎn)端頭相對于插入管遠(yuǎn)端的位置。該接頭傳感器包括第一和第二子組件，該第一和第二子組件設(shè)置在探針內(nèi)，位于接頭的相對各自側(cè)，并且每ー個(gè)包括一個(gè)或多個(gè)磁換能器。處理器用于使用接頭傳感器確定カ測量值，并且其中存儲有預(yù)設(shè)定的基線值，連接處理器來向第一和第二子組件中的ー個(gè)施加電流，從而使子組件中的一個(gè)產(chǎn)生至少ー個(gè)磁場。連接處理器來接收并且處理由第一和第二子組件中的另ー個(gè)響應(yīng)至少ー個(gè)磁場輸出的ー個(gè)或多個(gè)信號，以檢測遠(yuǎn)端頭相對于插入管遠(yuǎn)端的位置變化。磁換能器包括線圈，并且其中第一子組件包括具有平行于插入管的縱向軸線的第 ー線圈軸線的第一線圈，并且其中第二子組件包括在探針的與第一子組件軸向間隔開的部分中的不同各自徑向位置中的兩個(gè)或更多個(gè)其他線圈。處理器將電流施加到第二子組件的兩個(gè)或更多個(gè)其他線圈中的ー個(gè)線圈，并且測量第二子組件的兩個(gè)或更多個(gè)其他線圈中的其余線圈輸出的信號。第二子組件的兩個(gè)或更多個(gè)其他線圈中的其余線圈輸出的信號限定拾波值，其中處理器比較拾波值與預(yù)設(shè)定的基線值，當(dāng)拾波值不在預(yù)設(shè)定的基線值的范圍內(nèi)時(shí)，識別出探針遠(yuǎn)端附近金屬物體的存在。 在很多情況中，拾波值基于從第二子組件的兩個(gè)或更多個(gè)其他線圈中的其余線圈測量的互感。本發(fā)明還涉及在患者身體上進(jìn)行的醫(yī)療手術(shù)期間檢測金屬干擾的方法，該方法包括以下步驟提供探針，該探針包括插入管、遠(yuǎn)端頭、接頭和接頭傳感器，插入管具有縱向軸線并且具有遠(yuǎn)端，遠(yuǎn)端頭設(shè)置在插入管的遠(yuǎn)端并且構(gòu)造成與身體組織接觸，接頭將遠(yuǎn)端頭連接到插入管遠(yuǎn)端，接頭傳感器內(nèi)置于探針中，用于感測遠(yuǎn)端頭相對于插入管遠(yuǎn)端的位置。接頭傳感器包括第一和第二子組件，該第一和第二子組件設(shè)置在探針內(nèi)，位于接頭的相對各自側(cè)，并且每ー個(gè)包括一個(gè)或多個(gè)磁換能器，以及使用接頭傳感器確定カ測量值的處理器。處理器其中存儲有預(yù)設(shè)定的基線值，連接處理器來向第一和第二子組件中的 ー個(gè)施加電流，從而使子組件中的一個(gè)產(chǎn)生至少ー個(gè)磁場，并且連接處理器來接收并處理由第一和第二子組件中的另ー個(gè)響應(yīng)至少ー個(gè)磁場輸出的ー個(gè)或多個(gè)信號，從而檢測遠(yuǎn)端頭相對于插入管遠(yuǎn)端的位置變化。磁換能器包括線圈，并且其中第一子組件包括具有平行于插入管的縱向軸線的第 ー線圈軸線的第一線圈，并且其中第二子組件包括在探針的與第一子組件軸向間隔開的部分中的不同各自徑向位置中的兩個(gè)或更多個(gè)其他線圈。然后將電流施加至第二子組件的兩個(gè)或更多個(gè)其他線圈中的ー個(gè)線圏，由第二子組件的兩個(gè)或更多個(gè)其他線圈中的其余線圈測量信號輸出，其中第二子組件的兩個(gè)或更多個(gè)其他線圈中的其余線圈輸出的信號限定拾波值。然后將拾波值與預(yù)設(shè)定的基線值比較， 當(dāng)拾波值不在預(yù)設(shè)定的基線值范圍內(nèi)時(shí)，識別出探針遠(yuǎn)端附近金屬物體的存在。在很多情況中，從第ニ子組件的兩個(gè)或更多個(gè)其他線圈中的其余線圈測量互感以確定拾波值。在另ー個(gè)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，本發(fā)明涉及在醫(yī)療手術(shù)期間檢測金屬干擾的設(shè)備，該設(shè)備包括探針，該探針包括插入管和遠(yuǎn)端頭，插入管具有縱向軸線并且具有遠(yuǎn)端，遠(yuǎn)端頭設(shè)置在插入管的遠(yuǎn)端并且構(gòu)造成與身體組織接觸。探針也包括接頭和接頭傳感器，該接頭將遠(yuǎn)端頭連接到插入管遠(yuǎn)端；該接頭傳感器內(nèi)置于探針中，用于感測遠(yuǎn)端頭相對于插入管遠(yuǎn)端的位置。該接頭傳感器包括第一和第二子組件，該第一和第二子組件設(shè)置在探針內(nèi)，位于接頭的相對各自側(cè)，并且每ー個(gè)包括一個(gè)或多個(gè)磁換能器。處理器用于使用接頭傳感器確定カ測量值，并且其中存儲有閾場值。連接處理器來向第一和第二子組件中的ー個(gè)施加電流，從而使子組件中的一個(gè)產(chǎn)生至少ー個(gè)磁場，并且連接處理器來接收并處理由第一和第二子組件中的另ー個(gè)響應(yīng)至少ー個(gè)磁場輸出的一個(gè)或多個(gè)信號，從而檢測遠(yuǎn)端頭相對于插入管遠(yuǎn)端的位置變化，其中由第一和第二子組件中的另ー個(gè)輸出的ー個(gè)或多個(gè)信號限定感測場值。處理器比較感測場值與閾場值，當(dāng)感測場值大于閾場值時(shí)，識別出探針遠(yuǎn)端附近金屬物體的存在。在很多情況中，感測場值是基于徑向或正交方向的場而得出的。本發(fā)明還涉及在患者身體上進(jìn)行的醫(yī)療手術(shù)期間檢測金屬干擾的方法，該方法包括以下步驟提供探針，該探針包括插入管、遠(yuǎn)端頭、接頭和接頭傳感器，插入管具有縱向軸線并且具有遠(yuǎn)端，遠(yuǎn)端頭設(shè)置在插入管的遠(yuǎn)端并且構(gòu)造成與身體組織接觸，接頭將遠(yuǎn)端頭連接到插入管遠(yuǎn)端，接頭傳感器內(nèi)置于探針中，用于感測遠(yuǎn)端頭相對于插入管遠(yuǎn)端的位置。該接頭傳感器包括第一和第二子組件，該第一和第二子組件設(shè)置在探針內(nèi)，位于接頭的相對各自側(cè)，并且每ー個(gè)包括一個(gè)或多個(gè)磁換能器。處理器用于使用接頭傳感器確定カ測量值，并且其中存儲有閾場值。然后將電流施加到第一和第二子組件中的ー個(gè)，從而使得子組件中的一個(gè)產(chǎn)生至少ー個(gè)磁場。至少ー個(gè)磁場在第一和第二子組件中的另ー個(gè)處接收，并且第一和第二子組件中的另ー個(gè)響應(yīng)至少ー個(gè)磁場輸出的ー個(gè)或多個(gè)信號，其中第一和第二子組件中的另ー 個(gè)輸出的ー個(gè)或多個(gè)信號限定了感測場值。檢測遠(yuǎn)端頭相對于插入管遠(yuǎn)端的位置變化，并且比較感測場值與閾場值，當(dāng)感測場值大于閾場值時(shí)，識別出探針遠(yuǎn)端附近金屬物體的存在。在很多情況中，感測場值是基于徑向或正交方向的場而得出的。通過對以下結(jié)合附圖的實(shí)施例的詳細(xì)說明，將更全面地理解本發(fā)明


圖I為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于導(dǎo)管的醫(yī)療系統(tǒng)的示意性圖解；圖2為顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的接觸心內(nèi)組織的導(dǎo)管遠(yuǎn)端頭的示意性細(xì)部視圖；圖3為顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的導(dǎo)管遠(yuǎn)端細(xì)部的示意性剖視圖；圖4為顯示金屬物體存在時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的另ー個(gè)實(shí)施例的導(dǎo)管遠(yuǎn)端細(xì)部的示意性首1]視圖;圖5為使用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的、圖I的基于導(dǎo)管的醫(yī)療系統(tǒng)及圖2、3和4的導(dǎo)管來檢測圖4的金屬物體存在的方法的示意性流程圖；圖6為使用根據(jù)本發(fā)明的可供選擇的實(shí)施例的、圖I的基于導(dǎo)管的醫(yī)療系統(tǒng)及圖
2、3和4的導(dǎo)管來檢測圖4的金屬物體存在的方法的可供選擇的實(shí)施例的示意性流程圖； 以及圖7為使用根據(jù)本發(fā)明的另ー個(gè)可供選擇的實(shí)施例的、圖I的基于導(dǎo)管的醫(yī)療系統(tǒng)及圖2、3和4的導(dǎo)管來檢測圖4的金屬物體存在的方法的另ー個(gè)可供選擇的實(shí)施例的示意性流程圖。
具體實(shí)施例方式本專利申請使用2007年10月8日提交的共用擁有的待審美國專利申請 No. 11/868，733和2008年12月3日提交的美國專利申請No. 12/327，226的技術(shù)公開，這些專利申請被轉(zhuǎn)讓給本專利申請的受讓人，并且這兩個(gè)參考文獻(xiàn)的公開內(nèi)容以引用方式并入本文中。相應(yīng)地，使用與美國專利申請No. 12/327，226相同的附圖標(biāo)記標(biāo)識類似或相似結(jié)構(gòu)。上述美國專利申請No. 11/868，733描述了其遠(yuǎn)端頭通過彈簧支承的接頭連接到導(dǎo)管插入管遠(yuǎn)端的導(dǎo)管，當(dāng)導(dǎo)管遠(yuǎn)端頭接合組織時(shí)，彈簧支撐的接頭會變形以響應(yīng)施加在遠(yuǎn)端頭上的壓カ。位于探針內(nèi)的磁性位置感測組件包括位于接頭相對側(cè)的線圈，磁性位置感測組件感測遠(yuǎn)端頭相對于插入管遠(yuǎn)端的位置。該相對位置的變化表征彈簧的變形，從而給出壓力指示。在本文下面描述的本發(fā)明的實(shí)施例利用美國專利申請No. 12/327，226的感測組件的新型設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)有利于更精確地測量端頭運(yùn)動(dòng)，并且最終有利于位于導(dǎo)管附近的金屬物體的檢測。在該設(shè)計(jì)中，線圈的結(jié)構(gòu)可以精確感測將導(dǎo)管端頭連接至插入管的接頭的非常小的變形和壓縮。因此，可提高端頭上壓力的測量精度，從而可以在導(dǎo)管中使用相對較硬的彈簧，這使得導(dǎo)管更可靠并且更易于在人體內(nèi)操縱。此外，導(dǎo)管上的這些線圈的運(yùn)行可實(shí)現(xiàn)位于導(dǎo)管附近任何位置的金屬物體的檢測。如本公開隨后進(jìn)ー步詳細(xì)描述的，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例涉及使用此類能夠檢測在導(dǎo)管附近任何位置處所存在金屬物體的導(dǎo)管，以及針對此類金屬物體存在而進(jìn)行測算和/或校準(zhǔn)操作的系統(tǒng)和方法。圖I為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于心導(dǎo)管插入術(shù)系統(tǒng)20的示意性圖解。系統(tǒng)20可以基于例如由 Biosense Webster Inc. (Diamond Bar, California)制造的 CARTO 系統(tǒng)。 該系統(tǒng)包括導(dǎo)管28形式的侵入性探針和控制臺34。如本領(lǐng)域所已知，在下文描述的實(shí)施例中，假設(shè)導(dǎo)管28用于消融心內(nèi)組織?；蛘撸右员匾淖兺?，可以將導(dǎo)管用于心臟或其他身體器官中的其他治療和/或診斷用途。操作者26 (諸如心臟病學(xué)家)將導(dǎo)管28穿過患者24的血管系統(tǒng)插入，以使得導(dǎo)管的遠(yuǎn)端30進(jìn)入患者心臟22的心室。操作者推入導(dǎo)管，以使得導(dǎo)管遠(yuǎn)端頭在所需ー個(gè)或多個(gè)位置處接合心內(nèi)膜組織。導(dǎo)管28通常由在其近端處的合適的連接器連接到控制臺34。 控制臺可包括射頻(RF)發(fā)生器，其由導(dǎo)管提供高頻電能來消融遠(yuǎn)端頭接合位置處的心臟中的組織。作為另外一種選擇或除此之外，可將導(dǎo)管和系統(tǒng)構(gòu)造成用于實(shí)施本領(lǐng)域已知的其他治療和診斷過程?？刂婆_34利用磁性定位感測確定心臟22內(nèi)導(dǎo)管28的遠(yuǎn)端30的位置坐標(biāo)。出于此目的，控制臺34中的驅(qū)動(dòng)電路38驅(qū)動(dòng)磁場發(fā)生器32在患者24身體的附近產(chǎn)生磁場。 通常，磁場發(fā)生器包括線圈，線圈在患者體外的已知位置處被置于患者軀干下方。這些線圈以包含心臟22的預(yù)定義工作體積在身體內(nèi)產(chǎn)生磁場。導(dǎo)管28的遠(yuǎn)端30內(nèi)的磁場傳感器(如圖3所示)響應(yīng)這些磁場而產(chǎn)生電信號。信號處理器36處理這些信號，以確定遠(yuǎn)端的位置坐標(biāo)，通常包括位置和取向坐標(biāo)。該位置感測方法在上述CARTO系統(tǒng)中實(shí)施并在美國專利 5，391，199,6, 690，963,6, 484，118,6, 239，724,6, 618，612 和 6，332，089 中、在 PCT 專利公布WO 96/05768中以及在美國專利申請公布2002/0065455AU2003/0120150A1和 2004/0068178A1中有詳細(xì)描述，它們的公開內(nèi)容全部以引用方式并入本文。處理器36通常包括通用計(jì)算機(jī)，其具有合適的前端和接ロ電路，用于從導(dǎo)管28接收信號，并控制控制臺34的其他組件。處理器可以在軟件內(nèi)編程，以執(zhí)行本文所述功能。例如，可經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將軟件以電子形式下載到控制臺34中，或者可將軟件設(shè)置在有形介質(zhì)上，例如設(shè)置在光學(xué)、磁或電子存儲介質(zhì)上。作為另外一種選擇，可通過專用或可編程數(shù)字硬件部件執(zhí)行處理器36的ー些或全部功能。根據(jù)從導(dǎo)管和系統(tǒng)20的其他部件接收的信號，處理器36驅(qū)動(dòng)顯示器42給操作者26提供關(guān)于遠(yuǎn)端30在患者體內(nèi)的位置和關(guān)于導(dǎo)管遠(yuǎn)端頭位移的視覺反饋，以及提供關(guān)于進(jìn)行中的手術(shù)的狀態(tài)信息和指導(dǎo)。作為另外一種選擇或除此之外，系統(tǒng)20可以包括用于在患者24體內(nèi)操縱和操作導(dǎo)管28的自動(dòng)化機(jī)構(gòu)。此類機(jī)構(gòu)通常能夠控制導(dǎo)管的縱向運(yùn)動(dòng)(前迸/后退)和導(dǎo)管的遠(yuǎn)端的橫向運(yùn)動(dòng)(偏轉(zhuǎn)/轉(zhuǎn)向)。例如，該類型的ー些機(jī)構(gòu)將直流磁場用于此目的。在此類實(shí)施例中，處理器36根據(jù)導(dǎo)管中磁場傳感器所提供的信號產(chǎn)生控制輸入，用于控制導(dǎo)管的運(yùn)動(dòng)。如下文進(jìn)ー步所述，這些信號表征導(dǎo)管遠(yuǎn)端的位置和施加到遠(yuǎn)端上的力。圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的心臟22的心室的示意性剖視圖，顯示了心臟中導(dǎo)管28 的遠(yuǎn)端30。該導(dǎo)管包括插入管50，所述插入管50通常經(jīng)皮通過血管，例如上腔靜脈或主動(dòng)脈，插入心臟。導(dǎo)管的遠(yuǎn)端頭52上的電極56接合心內(nèi)組織58。由遠(yuǎn)端頭對心內(nèi)膜施加的壓カ使心內(nèi)組織局部變形，使得電極56在相對大的范圍內(nèi)接觸該組織。在圖示的示例中， 電極以一定角度而不是徑直接合心內(nèi)膜。因此，遠(yuǎn)端頭52相對于導(dǎo)管插入管50的遠(yuǎn)端在彈性接頭54處彎曲。該彎曲有利于電極與心內(nèi)組織之間的最佳接觸。由于接頭54的弾性特性，接頭的彎曲角度和軸向位移與組織58施加在遠(yuǎn)端頭52 上的壓カ(或換句話講，遠(yuǎn)端頭施加在組織上的壓力)成正比。因此，彎曲角度和軸向位移的測量可給出該壓カ指示?？捎蓪?dǎo)管20的操作者使用的該壓カ指示確保遠(yuǎn)端頭足夠穩(wěn)固地?cái)D壓心內(nèi)膜，從而得到所需的治療或診斷結(jié)果，但同時(shí)又不會用カ過度造成不希望的組織損傷。圖3為導(dǎo)管28的遠(yuǎn)端30的示意性剖視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的導(dǎo)管的結(jié)構(gòu)細(xì)部。如上所述，插入管50通過接頭54連接到遠(yuǎn)端頭52。插入管由柔韌的絕緣材料62 覆蓋，所述絕緣材料62例如為ceieon 、Teflon 或耐熱聚氨酷。同樣，接頭54的區(qū)域也由柔韌的絕緣材料覆蓋，該絕緣材料可與材料62相同，或可尤其適于允許接頭無阻礙地彎曲或壓縮。(圖3中將該材料切掉以露出導(dǎo)管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。)遠(yuǎn)端頭52可至少部分地由電極 56覆蓋，所述電極56通常由導(dǎo)電材料，例如鉬/銥合金制造。作為另外ー種選擇，也可使用其他合適的材料，這對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將是顯而易見的?；蛘撸瑢τ讴`些應(yīng)用而言， 遠(yuǎn)端頭可制造成無覆蓋電極。與柔韌的插入管相比較，遠(yuǎn)端頭通常相對剛硬。接頭54包括彈性連接構(gòu)件60。在該實(shí)施例中，連接構(gòu)件具有彈性材料的管件形式，沿其長度部分具有螺旋切割。例如，連接構(gòu)件可由超弾性合金，例如鎳鈦合金(Nitinol， 鎳鈦諾)構(gòu)成。螺旋切割使得該管件響應(yīng)施加到遠(yuǎn)端頭52上的力表現(xiàn)出類似于彈簧的行為。關(guān)于此類連接構(gòu)件的制造和特性的進(jìn)ー步的詳細(xì)描述見于2008年6月6日提交的美國專利申請12/134，592,該專利申請被轉(zhuǎn)讓給本專利申請的受讓人,并且其公開內(nèi)容以引用方式并入本文中。作為另外一種選擇，所述連接構(gòu)件可包括卷簧或具有所需柔韌性和強(qiáng)度特性的任何其他合適類型的弾性部件。連接構(gòu)件60的硬度決定響應(yīng)施加到遠(yuǎn)端頭上的力在端頭52和插入管50之間產(chǎn)生的相對移動(dòng)的范圍。此カ會在消融術(shù)期間將遠(yuǎn)端頭擠壓心內(nèi)膜時(shí)產(chǎn)生。在消融過程中， 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端頭與心內(nèi)膜良好電接觸所需的壓カ為約20-30克。連接構(gòu)件構(gòu)造成允許遠(yuǎn)端頭的軸向位移(即沿著導(dǎo)管28的軸線作橫向移動(dòng))和角偏轉(zhuǎn)，所述軸向位移和角偏轉(zhuǎn)與所述端頭上所受的カ成比例。通過處理器36測量位移和偏轉(zhuǎn)可得出壓カ指示，從而有助于確保在消融期間施加正確的壓力。在導(dǎo)管28內(nèi)，包括線圈64、66、68和70的接頭感測組件提供遠(yuǎn)端頭52相對于插入管50遠(yuǎn)端的準(zhǔn)確位置讀數(shù)，該讀數(shù)包括軸向位移和角偏轉(zhuǎn)。這些線圈為可用于本發(fā)明實(shí)施例中的一種磁換能器。在本專利申請的上下文中以及在權(quán)利要求中，“磁換能器”是指響應(yīng)施加的電流而產(chǎn)生磁場和/或響應(yīng)施加的磁場而輸出電信號的裝置。雖然本文所述的實(shí)施例使用線圈作為磁換能器，但是在替代實(shí)施例中也可使用其他類型的磁換能器，這對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將是顯而易見的。導(dǎo)管28中的線圈在接頭54的相對側(cè)上的兩個(gè)子組件之間分開一個(gè)子組件包括線圈64，該線圈由來自控制臺34的電纜74提供的電流驅(qū)動(dòng)，從而產(chǎn)生磁場。該磁場由包括線圈66、68和70的第二子組件接收，這些線圈位于導(dǎo)管的與線圈64沿軸向間隔開的部分中。(本專利申請的上下文中和權(quán)利要求中所用的術(shù)語“軸向”是指導(dǎo)管28的遠(yuǎn)端30的縱向軸線方向，在圖3中以Z-方向表示。軸向平面為垂直于該縱向軸線的平面，軸向部分為兩個(gè)軸向平面之間所包含的導(dǎo)管的一部分。)線圈66、68和70響應(yīng)線圈64產(chǎn)生的磁場而發(fā)出電信號。這些信號通過電纜74傳輸至處理器36，處理器處理信號以測量接頭54的軸向位移和角偏轉(zhuǎn)。將線圈66、68和70以不同的徑向位置固定在導(dǎo)管28中。(術(shù)語“徑向”是指相對于導(dǎo)管軸線的坐標(biāo)，即圖3中X-Y平面中的坐標(biāo)。)具體地講，在該實(shí)施例中，線圈66、68和 70均圍繞導(dǎo)管軸線以不同的方位角位于同一軸向平面中。例如，可將三個(gè)線圈距軸線相同的徑向距離以120°的方位角間隔開。線圈64、66、68和70的軸平行于導(dǎo)管軸線(并因此只要接頭54不偏轉(zhuǎn)，線圈軸均彼此平行)。因此，線圈66、68和70將響應(yīng)線圈64產(chǎn)生的磁場而輸出強(qiáng)烈的信號，并且該信號將隨著線圈66、68和70與線圈64的距離而強(qiáng)烈地變化。(作為另外ー種選擇，只要線圈軸線具有足夠的平行分量以產(chǎn)生強(qiáng)信號，線圈64和/或線圈66、68和70的軸線可相對于導(dǎo)管軸線成一定角度。)根據(jù)偏轉(zhuǎn)的方向和幅度，端頭52的角偏轉(zhuǎn)將引起線圈66、68和 70輸出的信號的不同的變化，因?yàn)檫@些線圈中的一個(gè)或兩個(gè)將移動(dòng)到相對更靠近線圈64。 端頭的壓縮位移將引起來自所有線圈66、68和70的信號的增強(qiáng)。處理器36分析線圈66、68和70輸出的信號，以測量接頭54的偏轉(zhuǎn)和位移。信號的變化的總和可得出壓縮的測量值，而變化的差值可得出偏轉(zhuǎn)。差值的矢量方向給出彎曲方向的指示。合適的校正程序可用于測量關(guān)于接頭偏轉(zhuǎn)和位移的信號的精確相關(guān)性。除了上面所示和所述的結(jié)構(gòu)外，還可在感測子組件中使用多種其他線圈結(jié)構(gòu)。例如，子組件的位置可以對調(diào)，以使得磁場發(fā)生器線圈位于接頭54的近側(cè)，而傳感器線圈則位于遠(yuǎn)端頭中。作為另外一種選擇，線圈66、68和70可作為場發(fā)生器來驅(qū)動(dòng)(使用時(shí)分多路復(fù)用和/或頻分多路復(fù)用以區(qū)分場)，而線圈64則用作傳感器。圖3中線圈的尺寸和數(shù)量僅以舉例的方式示出，只要子組件中的ー個(gè)在不同的徑向位置中包括至少兩個(gè)線圈，則同樣地可在各種不同位置中使用更多或更少的線圈來實(shí)現(xiàn)接頭偏轉(zhuǎn)的差值測量。處理器36可使用端頭52上的壓カ與接頭54的移動(dòng)兩者間關(guān)系的先前校正，從而將線圈信號轉(zhuǎn)化成壓カ項(xiàng)。由于位移和偏轉(zhuǎn)的結(jié)合感測，因此不管電極是從正面還是成一角度接合心內(nèi)膜，該壓カ感測系統(tǒng)均可正確地讀取壓力。不同于例如壓電傳感器，該壓カ讀數(shù)對溫度的變化不敏感并且不會漂移。由于圖3中所示的線圈64、66、68和70的布置提供了對接頭運(yùn)動(dòng)的高靈敏度響應(yīng)，因此處理器36可以高精度測量小位移和偏轉(zhuǎn)。因此，連接構(gòu)件60可制造成相對較硬的，并且處理器36仍能夠準(zhǔn)確地感測和測量端頭52上的壓力。 連接構(gòu)件的硬度使操作者更容易操縱和控制導(dǎo)管。線圈64、66、68和70中的一個(gè)或多個(gè)還可用于響應(yīng)磁場發(fā)生器32產(chǎn)生的磁場而輸出信號，并因此用作位置感測線圏。處理器36處理這些信號以確定遠(yuǎn)端30在由磁場發(fā)生器所限定的外部參照系中的坐標(biāo)(位置和取向)。除此之外或作為另外一種選擇，如圖4 中充分示出的，ー個(gè)或多個(gè)另外的線圈72和73 (或其他磁傳感器)可出于此目的而布置于導(dǎo)管的遠(yuǎn)端。在導(dǎo)管28遠(yuǎn)端30中的位置感測線圈使控制臺34能夠同時(shí)輸出導(dǎo)管在體內(nèi)的位置和取向及端頭52的位移和偏轉(zhuǎn)，以及端頭上的壓力。雖然上面是在基于導(dǎo)管的消融術(shù)背景下描述了磁性位置感測組件的操作及其在感測壓力中的使用，但是可同樣將本發(fā)明的原理應(yīng)用于需要準(zhǔn)確感測接頭移動(dòng)的其他應(yīng)用中，特別是將侵入性探針用于心臟和身體其他器官中的治療和診斷應(yīng)用中。作為ー個(gè)示例， 加以必要的變通，可將在系統(tǒng)20中所實(shí)施的位置和壓カ感測裝置和技術(shù)用于引導(dǎo)和控制導(dǎo)管插入套管的使用。如果套管的位置沒有適當(dāng)控制，并且在其插入過程中用カ過猛，所述套管可能刺穿心壁或血管組織。這種可能性可通過感測套管遠(yuǎn)端頭的位置和其上的壓カ來避免。就這一點(diǎn)而言，本文所用的術(shù)語“遠(yuǎn)端頭”應(yīng)理解為包括位于探針遠(yuǎn)端處、可相對于探針的主體發(fā)生彎曲和/或位移的任何結(jié)構(gòu)類型。如圖4中充分不出的,上述技術(shù)的一個(gè)缺點(diǎn)是在導(dǎo)管28的遠(yuǎn)端和線圈64、66、68、 70、72附近存在鐵磁材料(金屬材料)80。此類材料可使得磁場畸變，從而可改變カ讀數(shù)。 該磁場畸變不能僅觀察力的原始數(shù)據(jù)來識別，因?yàn)樵摂?shù)據(jù)是有效的并且充當(dāng)合理的カ讀數(shù)，即接頭54中的接觸力傳感器(線圈)的任何三個(gè)讀數(shù)(甚至是失真的)直接映射到相關(guān)力。如圖4所示，當(dāng)另ー個(gè)含金屬裝置80接近遠(yuǎn)端頭52和接頭54時(shí)，干涉是顯著的。該現(xiàn)象稱為軸接近干涉(shaft proximity interference, SPI)。本發(fā)明涉及提供能夠區(qū)分合理力讀數(shù)和SPI引起的力讀數(shù)的機(jī)構(gòu)的新型設(shè)備和方法。如圖4中充分示出的，線圈64、66、68、70、72和73在導(dǎo)管端頭52中的布置能夠靈敏地測量導(dǎo)管彎曲角度和導(dǎo)管端頭52經(jīng)受的接觸力。該布置用作接頭感測組件，其包括提供遠(yuǎn)端頭52相對于插入管50遠(yuǎn)端的定位/位置(以在X、Y和Z軸方向以及橫傾、縱傾和橫擺取向的定位和取向坐標(biāo)信息的形式)準(zhǔn)確讀數(shù)的線圈64、66、68、70、72和73。發(fā)射線圈64由來自控制臺34的電纜74提供的電流驅(qū)動(dòng)，從而在軸向(根據(jù)圖3和4的Z-軸) 產(chǎn)生磁場。該磁場通過線圈66、68和70接收，這些線圈固定在不同的徑向位置，使得這些線圈響應(yīng)線圈64產(chǎn)生的磁場而發(fā)出電信號。信號通過電纜74傳輸至處理器36 (圖I)，處理器使用它們來測量接頭54的軸向位移和角偏轉(zhuǎn)。上述線圈的ー個(gè)或多個(gè)，以及以X和Y方向取向的附加線圈(諸如線圈72和73) 通常也用于響應(yīng)外部磁場發(fā)生器產(chǎn)生的磁場而輸出信號，從而用作導(dǎo)管端頭的位置感測線圈。使用該類型的磁場位置和力測量系統(tǒng)20時(shí)，重要的是檢測位于磁場內(nèi)的金屬物體，尤其是導(dǎo)管30遠(yuǎn)端附近的那些金屬物體引起的磁場畸變，以避免線圈66、68、70、72和 73輸出錯(cuò)誤信號，這些錯(cuò)誤信號最終會導(dǎo)致錯(cuò)誤的カ信息測量值/讀數(shù)或SPI。該SPI問題通過整個(gè)公開中詳述的本發(fā)明所有實(shí)施例，例如圖4、圖5、圖6和圖7的那些實(shí)施例得到了解決。于是，當(dāng)金屬物體80接近遠(yuǎn)端頭52吋，它將使發(fā)射線圈64產(chǎn)生的磁場畸變，因此可能將錯(cuò)誤引入位移和偏轉(zhuǎn)的測量值。該SPI情況在圖4中示出，其中金屬物體80(在該例子中為另ー個(gè)導(dǎo)管80)接近端頭52。重要的是檢測磁場畸變以避免輸出錯(cuò)誤的カ讀數(shù)。端頭52附近的金屬物體80的寄生效應(yīng)會引起線圈66、68和70感測的軸向磁場急劇減小。該減小強(qiáng)烈依賴于金屬物體和端頭的距離。當(dāng)金屬物體非常接近端頭時(shí)，從線圈66、68和70接收的信號將是“負(fù)力”的表征，即它們將小于從接頭54的靜止位置的線圈接收的信號，就好像端頭52拉離了插入管50—祥。該情況在實(shí)際中不可能遇到。因此，能夠準(zhǔn)確預(yù)測導(dǎo)管30端頭52附近金屬物體80的存在。因此，如圖5中示意性地示出，根據(jù)本發(fā)明的方法是如上所述當(dāng)導(dǎo)管30處于其靜止位置(在其遠(yuǎn)端52和接頭54處無軸向位移或角偏轉(zhuǎn))時(shí)，根據(jù)線圈66、68和70輸出的強(qiáng)信號來設(shè)定系統(tǒng)20的閾場值(圖I)。閾場值或強(qiáng)度如步驟100所設(shè)定。該閾場值步驟 100作為系統(tǒng)20校正的部分進(jìn)行，即先進(jìn)行該步驟再在患者24上使用導(dǎo)管30，其中閾場值 100存儲在系統(tǒng)20的處理器36的軟件中。一旦設(shè)定閾場值100，系統(tǒng)20即可使用，并且在步驟105中，通過如上所述的磁場發(fā)生器線圈64(圖3和4)產(chǎn)生磁場。該產(chǎn)生的磁場105由線圈66、68和70感測，其中每個(gè)相應(yīng)的線圈在步驟110中基于來自線圈64的磁場強(qiáng)度提供信號輸出。在步驟115中，處理器36 (圖I)將線圈66、68和70感測的磁場105與閾場值100 進(jìn)行比較(基于線圈66、68和70輸出的信號)。處理器36軟件中的邏輯程序?qū)⒏袦y磁場值110與閾場值100進(jìn)行比較。如果感測磁場值110與閾場值100相比等于或高于閾場值 100，系統(tǒng)20繼續(xù)在正常操作條件下運(yùn)行，從而繼續(xù)正常操作循環(huán)，繼續(xù)在磁場發(fā)生器線圈 64處產(chǎn)生磁場105，并且所有步驟105、110、115反復(fù)循環(huán)。然而，根據(jù)本發(fā)明，在步驟115中，如果感測磁場值110低于閾場值100，由于線圈 66,68和70提供低于預(yù)設(shè)定閾場值100的輸出信號，在步驟120中處理器36識別出SPI， 即識別出力測量值受到金屬80(圖4)存在的影響。然后在步驟125中，處理器36確定確實(shí)存在SPI，以及カ測量值讀數(shù)無效(由于對來自發(fā)生器線圈64的磁場造成了干擾)。當(dāng)由于SPI而檢測到此類磁場干擾時(shí)，處理器36 在顯示器42上將位置坐標(biāo)信息標(biāo)記為可疑。步驟125可任選地包括實(shí)時(shí)在電解剖圖上，例如在顯示器42上繪制的視覺指示或標(biāo)記，以及給操作者26的音響警告或警報(bào)和/或顯著的觸覺反饋，并且步驟105、110、115反復(fù)循環(huán)。如上所述，該閾場值通常選擇為對應(yīng)于導(dǎo)管端頭52上無受カ的情況(在步驟100 中設(shè)定為校正和/或啟動(dòng)程序的部分)，以使得步驟115中的亞閾值讀數(shù)對應(yīng)于負(fù)力，并且自動(dòng)識別出由于端頭52附近金屬80存在而引起的金屬干渉。此外，雖然線圈64通常只在近場中產(chǎn)生軸向場分量(沿著Z-軸)，但在遠(yuǎn)端和/ 或端頭52附近的金屬物體80 (圖4)的寄生效應(yīng)通常將在線圈64的驅(qū)動(dòng)頻率下產(chǎn)生徑向 (X和/或Y軸)分量。這些寄生正交場分量的振幅(在該例子中為X-軸和Y-軸分量)強(qiáng)烈依賴于金屬物體80和導(dǎo)管30遠(yuǎn)端的距離。因此，當(dāng)金屬物體接近遠(yuǎn)端時(shí)，在線圈64的驅(qū)動(dòng)頻率下從線圈72、73接收的信號將增強(qiáng)而產(chǎn)生SPI。因此，如圖6中充分示出的，當(dāng)金屬物體80存在于導(dǎo)管30的遠(yuǎn)端附近時(shí)，本發(fā)明的另ー個(gè)可供選擇的實(shí)施例也用于檢測金屬物體80的存在，并且測算SPI和校準(zhǔn)力讀數(shù)和測量值，由于SPI的原因力讀數(shù)和測量值可能出現(xiàn)偏差或錯(cuò)誤。如圖4和圖6中充分示出的，根據(jù)本發(fā)明的另ー個(gè)實(shí)施例，為了區(qū)分真實(shí)カ測量值和由于SPI而導(dǎo)致的失真力測量值，本發(fā)明利用了 X和Y線圈(在圖4中分別為線圈72和 73)。雖然X和Y線圈(72和73)用于磁定位/位置信息確定，但它們也接收カ信號，盡管靈敏度不如線圈66、68和70 (出于以下算法和計(jì)算的目的，也稱為線圈SI、S2和S3)。所有五個(gè)測量值(來自線圈S1-S2-S3和X-Y)與力矢量線性相關(guān)。因此，分別來自線圈66-68-70和線圈72-73的S1-S2-S3和X-Y讀數(shù)之間存在線性關(guān)系。由于X-Y線圈
(72,73)和S1-S2-S3線圈(66、68、70)之間的不同取向，鐵磁材料80引起的磁場畸變使X-Y 線圈(72,73)中呈現(xiàn)的畸變與S1-S2-S3線圈(66、68、70)有所不同，因此S1-S2-S3和X-Y 信號讀數(shù)之間的關(guān)系以可量度的方式發(fā)生改變。該效應(yīng)使本發(fā)明能夠區(qū)分有效カ測量值和失真カ測量值。S1-S2-S3讀數(shù)(來自線圈66、68、70)與X-Y讀數(shù)(72、73)之間的正相關(guān)性與有效
カ有關(guān)，可用以下線性關(guān)系式表示1ヵ-一 T兄 Cノ力-—1矩陣人根據(jù)本發(fā)明的算法，SPI-力失真測量參數(shù)基于預(yù)期的X-Y測量值與實(shí)測的X-Y之間的差值
SPI = I力-XJ々力-Y力)1如圖6中充分示出的，根據(jù)本發(fā)明該可供選擇的實(shí)施例的解決SPI方法是如上所述當(dāng)導(dǎo)管30在其靜止位置(在其遠(yuǎn)端(包括端頭52和接頭54)無軸向位移或角偏轉(zhuǎn))吋， 根據(jù)線圈66、68和70輸出的強(qiáng)信號(以及來自線圈72、73的基線信號)設(shè)定系統(tǒng)20 (圖 I)的閾場值100a。系統(tǒng)20的閾場值或強(qiáng)度在步驟IOOa中設(shè)定。該閾場值步驟IOOa作為系統(tǒng)20校正的部分進(jìn)行，即先進(jìn)行該步驟再在患者24上使用導(dǎo)管30，其中閾場值IOOa存儲在系統(tǒng)20的處理器36的軟件中。一旦設(shè)定閾場值100a，系統(tǒng)20即可使用，并且在步驟105中，通過如上所述磁場發(fā)生器線圈64(圖3和4)產(chǎn)生磁場。該產(chǎn)生的磁場105由線圈66、68和70以及線圈72、73 感測，其中每個(gè)相應(yīng)的線圈在步驟110中基于來自發(fā)射線圈64的磁場強(qiáng)度提供信號輸出。在步驟115a中，處理器36(圖I)將線圈66、68和70感測的磁場105與閾場值 IOOa進(jìn)行比較(基于線圈66、68和70輸出的信號)。處理器36軟件中的邏輯程序使用以上提出的算法將感測磁場值110與閾場值IOOa進(jìn)行比較。如果感測磁場值110等于或低于閾場值100a，系統(tǒng)20繼續(xù)在正常操作條件下運(yùn)行，從而繼續(xù)正常操作循環(huán)，繼續(xù)在磁場發(fā)生器線圈64處產(chǎn)生磁場105，并且所有步驟105、110、115a反復(fù)循環(huán)。然而，在步驟115a中，當(dāng)線圈72或線圈73，即對應(yīng)Y-方向的線圈和/或X-方向的線圈，在線圈64的驅(qū)動(dòng)頻率下的輸出高于(即大于)給定的閾值IOOa時(shí),處理器36確定并識別出存在磁干擾，該干擾可能由另ー個(gè)具有金屬部件的裝置諸如位于導(dǎo)管30遠(yuǎn)端附近的裝置80 (圖4)引起。由于線圈64在近場通常只產(chǎn)生沿著Z-軸的軸向場分量，在導(dǎo)管30遠(yuǎn)端附近的金屬物體80的寄生效應(yīng)通常在線圈64的驅(qū)動(dòng)頻率下將產(chǎn)生沿著X-軸和/或Y-軸的徑向場分量。這些寄生正交或徑向場分量的振幅強(qiáng)烈依賴于金屬物體80和導(dǎo)管30遠(yuǎn)端的距離。 因此，當(dāng)金屬物體80接近導(dǎo)管30吋，在發(fā)射線圈64的驅(qū)動(dòng)頻率下從X-軸線圈和Y-軸線圈(例如線圈68和70以及線圈72，在該例子中指定為位置感測線圏)以及線圈72和73 接收的信號以非一致方式増加(相對于從校正過程接收的預(yù)期變化)。因此，根據(jù)本發(fā)明，在步驟115a中，如果感測磁場值110大于閾場值100a，由于線圈66、68、70和72、73提供高于預(yù)設(shè)定閾場值IOOa的輸出信號，在步驟120中，處理器36 自動(dòng)識別出存在金屬80，以及在步驟125中識別出當(dāng)前位置信息(根據(jù)從線圈接收的位置信號而確定的六維位置和取向坐標(biāo)信息，所述線圈指定為磁位置傳感器，例如在該例子中為線圈72)為受到金屬80(圖4)存在的影響的位置坐標(biāo)。在該情況下，在步驟125中處理器36確定當(dāng)前力讀數(shù)是無效的(由于對來自發(fā)生器線圈64的磁場造成了干擾)。當(dāng)檢測到此類磁場干擾吋，處理器36可任選地使位置坐標(biāo)讀數(shù)/信息失效(或至少在顯示器42上標(biāo)記位置坐標(biāo)信息為可疑)。步驟125可任選地包括實(shí)時(shí)在電解剖圖上，例如在顯示器42上繪制的視覺指示或標(biāo)記，以及給操作者26的音響警告或警報(bào)和/或顯著的觸覺反饋，并且步驟105、110、115a反復(fù)循環(huán)，直到金屬物體從磁場清除或通過對カ測量值讀數(shù)進(jìn)行平差計(jì)算來測算。如上所述，該閾場值IOOa通常選擇為對應(yīng)于導(dǎo)管端頭52上無受カ的情況(在步驟IOOa中設(shè)定為校正和/或啟動(dòng)程序的部分)，以使得在步驟115a中從X-軸方向和Y-軸方向的軸向分量信號得出的高出閾值的讀數(shù)自動(dòng)識別為由于導(dǎo)管30遠(yuǎn)端附近金屬80存在而引起的金屬干渉。作為另外一種選擇或除此之外，當(dāng)金屬80存在而致的干涉不是太極端，即信號輸出稍微高于閾值IOOa時(shí)，處理器36會設(shè)法校準(zhǔn)カ讀數(shù)，以補(bǔ)償金屬干渉(SPI)。在根據(jù)本發(fā)明的另ー個(gè)可供選擇的實(shí)施例的解決SPI的另ー個(gè)方法中，導(dǎo)管30遠(yuǎn)端附近，例如端頭52附近的金屬物體80的寄生效應(yīng)會引起磁場發(fā)生位置跟蹤系統(tǒng)20中線圈66、68和70(圖1-4)之間互感的變化。該互感變化強(qiáng)烈依賴于金屬物體80和導(dǎo)管30 遠(yuǎn)端的距離。因此，如圖7中充分示出的，在本發(fā)明的該可供選擇的實(shí)施例中，系統(tǒng)20(圖I)提供了方法(圖7)，其中在導(dǎo)管30的線圈66、68和70之間檢測到的互感的初始基線值在制造時(shí)或用于患者24之前便已預(yù)確定或預(yù)設(shè)定，并且存儲在處理器36的邏輯程序中。當(dāng)直接對線圈66、68和70中的一個(gè)線圈施加電流，而導(dǎo)管30附近不存在任何金屬吋，該互感基線值為在線圈66、68和70之間測得的感應(yīng)的預(yù)期范圍(包括可接受的偏差因子+/-)。因此，這是確定在不存在任何金屬物體時(shí)線圈66、68和70的互感基線值的校正步驟200?；ジ芯€圈66、68和70通過例如這樣的方式測定對這些線圈之一，例如線圈66施加或注入特定、已知頻率的電流，并且測量在其他剰余的線圈，例如鄰近的線圈68和70中由此感應(yīng)的信號。在正常環(huán)境下，即在校正階段200中，這些拾波信號應(yīng)保持不變。這些拾波信號的變化表明互感發(fā)生了變化，大概是由于金屬物體80位于導(dǎo)管30遠(yuǎn)端附近。因此，在本發(fā)明的該實(shí)施例中，在步驟205中預(yù)定頻率的電流周期性地施加或注入線圈66、68和70中的一個(gè)或多個(gè)線圈，并且在步驟210中測量在其他剰余的線圈中，即非注入線圈所得的拾波信號。如上所述，在步驟200中基線拾波值在無金屬干渉的條件下測量，并且預(yù)存儲在處理器36中，從而允許處理器36在步驟215中將拾波值(基于來自非注入線圈的測量拾波信號)與基線值范圍(包括預(yù)期在金屬不存在的環(huán)境中可接受的偏差因子)比較，并且如果拾波信號值隨后偏離基線值超過允許的量(可接受的范圍)，在步驟 220中處理器36作出判定并識別出SPI，即磁場受到了附近的金屬物體80干擾。當(dāng)檢測到此類磁場干擾時(shí)，在步驟225中處理器36通常使線圈66、68和70得出的力測量值失效(或至少標(biāo)記為可疑)。然后使用者26可選擇找出并移除金屬物體干渉源和/或采取規(guī)避措施測算此類金屬物體80的存在。在該情況下，處理器36在步驟225中確定當(dāng)前力測量值讀數(shù)是無效的(由于互感測量值越界，即不在基線值200范圍內(nèi))，并且當(dāng)檢測到此類磁場干擾吋，處理器36使カ讀數(shù)/信息失效。步驟225可任選地包括實(shí)時(shí)在電解剖圖上，例如在顯示器42上繪制的視覺指示或標(biāo)記，以及給操作者26的音響警告或警報(bào)和/或顯著的觸覺反饋，并且步驟205、 210、215反復(fù)循環(huán)，直到金屬物體從磁場清除或通過對カ測量值讀數(shù)進(jìn)行平差計(jì)算來測算。在步驟215中，如果拾波信號值在設(shè)定的基線值200之內(nèi)，處理繼續(xù)循環(huán)，即步驟205、210和215反復(fù)循環(huán)，并且磁場位置感測系統(tǒng)繼續(xù)這樣運(yùn)行，提供準(zhǔn)確的六維位置和取向坐標(biāo)信息，以及導(dǎo)管30的準(zhǔn)確カ測量能力，從而消除SPI引起的效應(yīng)。因此，應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例是以舉例的方式引用，并且本發(fā)明不限于上文所具體示出和描述的內(nèi)容。更確切地說，本發(fā)明的范圍包括上述各種特征的組合和子組合、以及本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀上述說明書時(shí)可能想到的并且現(xiàn)有技術(shù)中未公開的變型形式和修改形式。
權(quán)利要求
1.一種在醫(yī)療手術(shù)期間檢測金屬干擾的設(shè)備，包括探針，所述探針包括具有縱向軸線并且具有遠(yuǎn)端的插入管；遠(yuǎn)端頭，所述遠(yuǎn)端頭設(shè)置在所述插入管的所述遠(yuǎn)端，并且構(gòu)造成與身體組織接觸；接頭，所述接頭將所述遠(yuǎn)端頭連接至所述插入管的所述遠(yuǎn)端；以及接頭傳感器，所述接頭傳感器內(nèi)置于所述探針中，用于感測所述遠(yuǎn)端頭相對于所述插入管的所述遠(yuǎn)端的位置，所述接頭傳感器包括第一子組件和第二子組件，所述第一子組件和所述第二子組件設(shè)置在所述探針內(nèi)，位于所述接頭的相對各自側(cè)，并且每ー個(gè)包括ー個(gè)或多個(gè)磁換能器；以及處理器，所述處理器用于使用所述接頭傳感器確定カ測量值，并且其中存儲有預(yù)設(shè)定的基線值，連接所述處理器來向所述第一子組件和所述第二子組件中的ー個(gè)施加電流，從而使所述第一子組件和所述第二子組件中的所述ー個(gè)產(chǎn)生至少ー個(gè)磁場，并且連接所述處理器來接收并處理由所述第一子組件和所述第二子組件中的另ー個(gè)響應(yīng)所述至少ー個(gè)磁場輸出的ー個(gè)或多個(gè)信號，從而檢測所述遠(yuǎn)端頭相對于所述插入管的所述遠(yuǎn)端的位置變化，其中所述磁換能器包括線圈，并且其中所述第一子組件包括具有平行于所述插入管的所述縱向軸線的第一線圈軸線的第一線圈，并且其中所述第二子組件包括在所述探針的與所述第一子組件軸向間隔開的部分中的不同各自徑向位置中的兩個(gè)或更多個(gè)其他線圈，所述處理器向所述第ニ子組件的所述兩個(gè)或更多個(gè)其他線圈中的一個(gè)線圈施加電流，并且測量所述第二子組件的所述兩個(gè)或更多個(gè)其他線圈中的其余線圈輸出的信號，所述第二子組件的所述兩個(gè)或更多個(gè)其他線圈中的其余線圈輸出的所述信號限定拾波值，所述處理器比較所述拾波值與所述預(yù)設(shè)定的基線值，當(dāng)所述拾波值不在所述預(yù)設(shè)定的基線值范圍內(nèi)吋， 識別出所述探針遠(yuǎn)端附近存在金屬物體。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中所述拾波值基于從所述第二子組件的所述兩個(gè)或更多個(gè)其他線圈中的其余線圈測得的互感。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述預(yù)設(shè)定的基線值在位于所述探針的所述遠(yuǎn)端附近無金屬物體時(shí)確定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，還包括用于在身體附近產(chǎn)生另一個(gè)磁場的磁場發(fā)生器，以及在所述探針中用于響應(yīng)所述另ー個(gè)磁場產(chǎn)生位置信號的位置傳感器，其中連接所述處理器來接收并處理所述位置信號，從而計(jì)算所述探針相對干與所述探針分開的參照系的位置坐標(biāo)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述位置傳感器在所述第一子組件和所述第二子組件的ー個(gè)中包括至少ー個(gè)所述磁換能器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中在識別出所述探針遠(yuǎn)端附近存在金屬物體時(shí)，所述處理器使所述探針的所述カ測量值失效。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，還包括顯示器，并且其中所述處理器通過所述顯示器上提供的標(biāo)記識別出所述探針遠(yuǎn)端附近存在金屬物體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中在識別出所述探針遠(yuǎn)端附近存在金屬物體時(shí)，所述處理器啟動(dòng)音響警報(bào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中在識別出所述探針遠(yuǎn)端附近存在金屬物體時(shí)，所述處理器啟動(dòng)音響警報(bào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中由所述處理器檢測的所述遠(yuǎn)端頭的所述位置變化包括所述遠(yuǎn)端頭的軸向位移和所述遠(yuǎn)端頭相對于所述插入管的所述遠(yuǎn)端的偏轉(zhuǎn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述接頭包括彈性構(gòu)件，所述彈性構(gòu)件構(gòu)造成響應(yīng)施加在所述遠(yuǎn)端頭上的壓カ而發(fā)生變形。
12.ー種在患者身體上進(jìn)行的醫(yī)療手術(shù)期間檢測金屬干擾的方法，包括以下步驟提供探針，所述探針包括插入管、遠(yuǎn)端頭、接頭、接頭傳感器和處理器，所述插入管具有縱向軸線并且具有遠(yuǎn)端，所述遠(yuǎn)端頭設(shè)置在所述插入管的所述遠(yuǎn)端并且構(gòu)造成與身體的組織接觸，所述接頭將所述遠(yuǎn)端頭連接到所述插入管的所述遠(yuǎn)端，所述接頭傳感器內(nèi)置于所述探針中，用于感測所述遠(yuǎn)端頭相對于所述插入管的所述遠(yuǎn)端的位置，所述接頭傳感器包括第一子組件和第二子組件，所述第一子組件和所述第二子組件設(shè)置在所述探針內(nèi)，位于所述接頭的相對各自側(cè)，并且每ー個(gè)包括一個(gè)或多個(gè)磁換能器，所述處理器用于使用所述接頭傳感器確定カ測量值并且其中存儲有預(yù)設(shè)定的基線值，連接所述處理器來向所述第一子組件和所述第二子組件中的ー個(gè)施加電流，從而使所述第一子組件和所述第二子組件中的所述ー個(gè)產(chǎn)生至少ー個(gè)磁場；并且連接所述處理器來接收并處理由所述第一子組件和所述第二子組件中的另ー個(gè)響應(yīng)所述至少ー個(gè)磁場輸出的ー個(gè)或多個(gè)信號，從而檢測所述遠(yuǎn)端頭相對于所述插入管的所述遠(yuǎn)端的位置變化，其中所述磁換能器包括線圈，并且其中所述第一子組件包括具有平行于所述插入管的所述縱向軸線的第一線圈軸線的第一線圈， 并且其中所述第二子組件包括在所述探針的與所述第一子組件軸向間隔開的部分中的不同各自徑向位置中的兩個(gè)或更多個(gè)其他線圈；向所述第ニ子組件的所述兩個(gè)或更多個(gè)其他線圈中的一個(gè)線圈施加電流；測量所述第二子組件的所述兩個(gè)或更多個(gè)其他線圈中的其余線圈輸出的信號，所述第 ニ子組件的所述兩個(gè)或更多個(gè)其他線圈中的其余線圈輸出的所述信號限定拾波值；比較所述拾波值與所述預(yù)設(shè)定的基線值；當(dāng)所述拾波值不在所述預(yù)設(shè)定的基線值范圍內(nèi)時(shí)，識別出所述探針遠(yuǎn)端附近存在金屬物體。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括從所述第二子組件的所述兩個(gè)或更多個(gè)其他線圈中的所述其余線圈測量互感，用于確定所述拾波值。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，在所述探針的所述遠(yuǎn)端附近無金屬物體時(shí)確定所述預(yù)設(shè)定的基線值。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括在身體附近產(chǎn)生另一個(gè)磁場，以及由所述探針中的位置傳感器響應(yīng)所述另ー個(gè)磁場產(chǎn)生位置信號，以及計(jì)算所述探針相對干與所述探針分開的參照系的位置坐標(biāo)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述位置傳感器在所述第一子組件和所述第二子組件的ー個(gè)中包括至少ー個(gè)所述磁換能器。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括在識別出所述探針遠(yuǎn)端附近存在金屬物體吋，使所述探針的所述カ測量值失效。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括通過顯示器上提供的標(biāo)記指示所述探針遠(yuǎn)端附近存在金屬物體。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括在識別出所述探針遠(yuǎn)端附近存在金屬物體時(shí)，啟動(dòng)音響警報(bào)。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括在識別出所述探針遠(yuǎn)端附近存在金屬物體時(shí)，啟動(dòng)音響警報(bào)。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括基于位置坐標(biāo)確定所述遠(yuǎn)端頭相對于所述插入管的所述遠(yuǎn)端的所述位置。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中檢測所述遠(yuǎn)端頭的所述位置變化包括所述遠(yuǎn)端頭的軸向位移和所述遠(yuǎn)端頭相對于所述插入管的所述遠(yuǎn)端的偏轉(zhuǎn)。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述接頭包括彈性構(gòu)件，并且構(gòu)造成響應(yīng)施加在所述遠(yuǎn)端頭上的壓カ而發(fā)生變形。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述位置坐標(biāo)包括X、Y和Z方向以及縱傾、橫傾和橫擺取向。
全文摘要
本發(fā)明提供根據(jù)互感測量值來檢測金屬干擾的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明涉及在醫(yī)療手術(shù)期間檢測金屬干擾的設(shè)備和方法，所述設(shè)備包括探針，所述探針具有插入管、接頭以及用于感測所述插入管的位置的接頭傳感器。所述接頭傳感器包括具有線圈的第一和第二子組件。處理器用于使用所述接頭傳感器測量力，并且其中存儲有預(yù)設(shè)定的基線值。所述處理器通過向一個(gè)線圈施加電流來檢測所述插入管的位置變化，并且測量所述其他線圈中的其余線圈輸出的信號。所述線圈中的其余線圈輸出的所述信號限定拾波值，其中所述處理器比較所述拾波值與所述預(yù)設(shè)定的基線值，當(dāng)所述拾波值不在所述預(yù)設(shè)定的基線值范圍內(nèi)時(shí)，識別出金屬的存在。
文檔編號A61B19/00GK102599911SQ20111042913
公開日2012年7月25日 申請日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月10日
發(fā)明者B·平科維奇, D·M·路德溫, D·利維, S·弗里德, Y·邦亞克 申請人:韋伯斯特生物官能(以色列)有限公司