CN101836862B - 人体腔室内壁三维标测方法及其设备和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种人体腔室内壁三维标测方法以及相应的设备和系统。其主要特征包括，利用场发生装置产生多个可区分开的场，在其中用目标装置中预置的至少一个传感器检测上述可区分开的场，从而产生传感器信号，然后检测传感器信号输出，以获取所述目标装置上传感器所在点的五维位置和取向坐标数据。通过在人体腔室中移动所述目标装置后多次获取的所述目标装置上传感器所在位置的五维位置和取向坐标数据可以建立所述人体腔室内壁和目标装置的三维图像模型，并对目标装置进行定位。优选该目标装置上预置有一个以上不同位置的传感器，其可以用于模拟目标装置的局部/整体立体图像，使该目标装置在人体腔室中可以更加有效地定位和移动。

Description

人体腔室内壁三维标测方法及其设备和系统

技术领域

本发明涉及一种人体腔室内壁的三维标测方法及其设备和系统，主要用于对心脏内电生理导管的可视化导航、心腔内壁三维电解剖图像的构建配准和同步处理多路电生理信号，从而辅助临床医生进行诊断和手术治疗心律失常疾病。

背景技术

心房颤动是世界上最常见的心律失常疾病之一，经常导致患者出现中风等严重并发症，严重影响着患者的生命质量。随着经导管射频消融技术在治疗阵发性室上速、特发性室上速和心房扑动等心律失常疾病上的广泛开展和日益成熟，越来越多的临床医生开始将导管射频消融转向心房颤动的治疗。目前医学界已经证明，通过对心房峡部、后壁等电兴奋局灶靶点施加射频消融治疗，尤其是对心房的几个肺静脉开口处进行环形射频消融电传导隔离，可以有效的治疗房颤，特别是阵发性房颤。由于房颤的发病机理复杂，需要消融的心肌组织也很多，仅仅依赖传统的用于治疗上述室上速等普通心律失常疾病的设备，即多道电生理记录仪和X光透视设备，已经无法满足房颤消融手术的需要，其主要局限性在于需要消融的部位很多，造成手术时间长，为了能够观察导管的位置需要频繁的启动X光设备，从而造成患者和医生过多的接受X线损害，临床上难以接受；另外传统的多道记录仪虽可以提供丰富的电生理信号，但是却无法提供心脏心腔机械结构的映射，无法满足临床手术对导管进行导航需要。因此，建立一种能够尽量少的依赖于X光透视的既能实现导管实时三维导航，又可以重建心腔的三维电解剖结构，同时也可以显示必要的电生理信号的三维电生理标测系统对于房颤等疾病的手术治疗具有重要的意义。

公开号为US2004/0254437的美国专利申请“METHOD ANDAPPARATUS FOR CATHETER NAVIGATION AND LOCATION ANDMAPPINGIN THE HEART”、公开号为CN101147676A的专利“心内壁三维导航系统和导航方法”、公开号为CN200970234Y“心内壁三维导航系统”和公开号为CN201033076Y“心脏导管三维标测系统”等上述四个专利涉及到一种心脏导管三维导航系统，其原理均为利用三对空间位置正交的激励电极放置在患者的体表上，典型地放置在患者身上的前胸-后背，左腋-右腋，脖子后面-左大腿内侧，对这三对激励电极加电形成三维电场，导管电极采集导管所处位置在三维电场中的电场信号，根据电场信号计算出导管的位置信息，从而实现导管的导航和心腔机械结构的图形重建。但是这种基于三维正交电场的导航系统结构复杂，其导管的位置数据不是直接取自空间定位数据，而是依赖于复杂的经验算法来逆推出导管的位置，并借此构建心腔的三维电解剖结构。这种系统一方面容易受到患者自身肌肉组织的电传导特性和患者呼吸等因素的影响而造成导管位置和建立的新腔结构失真；另一方面系统对于采集各个通道电极和导管的电信号的放大采集电路的增益一致性要求很高，如果不一致势必造成信号畸变，但在实际中由于电路容易受到温度变化和电子元器件自身特性的不一致性，各个通道的增益一致性难以实现，即使借助复杂的补偿电路和算法也很难保证各通道的一致性；再者，系统容易受到外部其他干扰电场的影响同样造成构建的心腔结构失真。因此上述几项专利中所述的以三维正交电场为基础的标测系统总体来说结构复杂，算法复杂且难以适用于不同患者的特殊情况，心腔机械结构和导管位置总是存在一定的变形失真。

公知地，通过场定位设备可以跟踪定位一个目标的空间位置，该技术已在各个领域开始应用，包括医疗仪器领域。美国专利US6,385,482描述了一种测量位于某空间内的目标装置位置的方法，美国专利6,553,326描述了一种测量磁定位或磁定向变化的方法，美国专利6,625,563描述了一种测量探测器的位置、方向以及系统增益因子的系统，此外，S本哈伊姆等人的专利CN1168625A号公开了一种医用诊断、治疗及成像系统，其核心内容涉及到位置可加以检测和调整的且具有辅助检测，成像和/或治疗功能的医用探头。在该专利中叙述了一种基于磁场定位的位置跟踪系统，其描述的是三个非重叠磁场发生装器，基于AC交流磁场，来跟踪一个侵入式医用器械的位置，获得该器械上的一个点的三个位置坐标和三个取向坐标。该系统强调其通过三个传感器来获得空间一个点的六维坐标信息。

这些专利的全文以参考方式合并于本发明的说明书中。

该专利中所描述的磁场位置跟踪系统在实际应用时还存在需要解决的技术问题。

1)系统中所述侵入器械梢端部分附近有三个轴向相互正交的磁场传感器，通过三个传感器影射出导管上一个点的坐标。由于三个正交传感器相互间的位置和角度偏差对系统的定位精度影响大，但是校准和保持所述相对位置和角度精度需要复杂的系统的结构和算法，同时为获得空间一个点的坐标而使用了三个传感器，造成成本高，体积大。

2)系统所描述的导管结构和方法，其仅能获得导管上一个点空间坐标，因此只能模拟显示导管梢端部分的固定形态，这无法提供给临床医生所必需的导管一段较长的可变的弯形显示。由于心腔内结构复杂，医生往往需要经常操作移动导管以使得导管的梢端部分能够到达所需位置，而导管的当前弯形是医生在操作移动导管时所必须要知道的前提情况，仅仅显示出梢端部分无法提供弯形显示，仍然需要借助X光透视来判断导管的弯形朝向，从而增加对患者和医生的射线损害。

除了存在上述需要解决的技术问题之外，现有的基于上述专利的电磁场位置跟踪原理所建立的三维标测系统或设备通常还存在以下需要改进的问题：

1)此类设备或系统一般仅能显示有限的几路心内心电信号，而在进行房颤等心律失常手术时，除了需要导航导管的几路心内心电信号外，需要增加额外至少的十通道环肺静脉信号和多通道冠状窦电生理信号，而该系统则无法满足该需要，必须依赖于其他厂家的多道电生理多道仪的配合，这造成系统集成度不高，设备间连接复杂，需要额外的通讯协议和硬件连接，增加了额外干扰和安全的风险，同时占用了更多地手术室空间。同时，医生需要同时关注多个系统，会增加人员配置。手术数据分别存储于不同系统，不能集成化存储，术后不能同步回放所需的各种数据。

2)此类设备或系统一般强调每个点需要获得其六维坐标，每个点需要三个传感器来实现上述六维坐标，造成导管结构复杂，成本高昂。

3)此类设备或系统中用于三维标测时，通常只能显示导管大头部分的固定形状，无法显示弯形，而导管弯形在手术中的必要性在上文已经有叙述。

发明内容

基于背景技术中所介绍的三维标测系统的发展和使用情况，本发明对此进行了深入研究，其目的在于提供一种改进的三维标测方法，及其相应的设备和系统，本发明的技术方案采用了新型的导管定位技术，融合了丰富的电生理信号，结构简单、成本低、功能丰富、集成度高、可实施性和安全性强。

在三维标测系统中，通常包含一个或多个目标装置，其通常为侵入性的医疗装置，如何实时地获得目标装置上特定点的空间位置信息对于实现目标装置的三维导航并通过其在人体中的腔室内部，例如心腔内部的运动来构建出腔室内壁的三维图像是本系统的关键技术之一。下文中将专门以本发明技术方案优选适用的心脏三维标测系统进行举例。

在对心脏进行三维标测的应用环境下，上述的目标装置可以是一种心脏导管。为实现心腔内壁结构的三维图像构建，其前提是需要获取腔内导管与心腔内壁相接触部分的空间位置信息，典型的是指获取导管梢端一点的空间三维坐标即可，通过导管梢端在心腔内壁上的各个特征部位上进行移动而获得其运动空间轨迹数据，从而映射出心腔内壁上的多个点的空间位置数据，由此可以通过软件成像技术建立心腔内壁的三维图像模型。

如果要进一步同时实现导管梢端部分的三维图像实时导航，则还需要获取上述导管梢端的至少两个角度方向坐标。所述角度方向坐标可以根据四元数法、欧拉角方法或者其它适用的方法确定。例如，可以将本发明所述的传感器线圈视为三维几何空间中转动的刚体，该传感器线圈运动的角参量包括：表示传感器线圈沿中心轴向旋转的自转角j，以及表示传感器线圈竖直和水平转动的章动角θ和旋进角ψ。优选地，本发明中所述位于导管中的磁场传感器的线圈中心轴向与导管的腔体轴向相平行，并且为了简化坐标数据的获取和处理过程，本发明所述的导管梢端部分设计为圆柱体或者其它沿轴线对称形状。相应地，在坐标数据的获取和处理过程中，该导管梢端部分可被视为圆柱体。在这样设定的前提下，可以认为该导管梢端沿轴向旋转对导管梢端和心腔内壁接触采集信号和输送治疗信号没有影响，对于构建心腔内壁三维图像也没有影响，因此不需要考虑前述的自转角坐标j变化带来的影响，只获取所述章动角θ和旋进角ψ并进行处理即可。如非特别注明，本发明所述五维位置和取向坐标数据或者五维坐标均指三维位置坐标以及章动角θ和旋进角ψ。

发明详述

本发明的第一方面目的在于，提供一种适用于人体腔室内壁的三维标测方法，该方法用于确定目标装置相对于参照系的位置和取向，所述方法包括下列步骤：

a-通过驱动信号产生多个可区分开的场；一般地，本发明技术方案中采用的场是AC磁场。优选地，这种AC磁场是连续的磁场。

b-用所述目标装置中预置的至少一个传感器检测上述可区分开的场，从而产生传感器信号；一般地，本发明技术方案中所述的传感器包括一个金属线圈，一个金属线圈即为一个磁场传感器。

c-检测传感器信号输出，以获取所述目标装置上传感器所在点的五维位置和取向坐标数据。

在本发明的技术方案中，上述多个可区分开的场各自具有不同的频率或不同的相位或者同时具有不同的频率和不同的相位。所述用于产生多个可区分开的场的驱动信号可以和所述传感器信号进行互相关。在所述多个可区分开的场的频率为一给定频率的整数倍的情况下，所述互相关持续时间为所述整数倍数的最小公倍数处以所述的给定频率。该互相关的结果可以用于计算所述多个可区分开的场各自对所述传感器产生的信号的贡献。

为了能够描绘出人体腔室内壁的轮廓或者形状，例如心腔内壁的形状，上述方法还可以继续包括下列步骤：

d-沿所述人体腔室的内壁移动所述目标装置后，再次获取所述目标装置上传感器所在点的五维位置和取向坐标数据；

e-重复步骤b～d，以获得多组所述五维位置和取向坐标数据；

f-用所获得的多组五维位置和取向坐标数据中的三维位置坐标数据和/或两个取向坐标数据建立所述人体腔室内壁的三维图像模型。

在实际应用过程中，通常需要多次在人体内部的腔室中移动所述目标装置，例如，医生在手术过程中需要控制进入心脏的导管进行准确的位移，并在特定位置上进行相应的操作，例如通过射频能量信号消融一部分组织。在这种情况下，即使已经建立了人体腔室内壁的三维图像模型，如果只能确定所述目标装置上一个点或者一个局部相对于参照系的位置，操作者事实上仍然难于把握腔室内部的目标装置所呈现的整体形态，从而很难准确有效地控制所述目标装置在腔室内部的运动。

在本发明的技术方案中，可通过在所述目标装置上设置一个以上传感器来解决上述技术问题。一般地，所述目标装置中可以预置一个以上所述传感器，它们之间相互间隔一段相等或者不相等的距离。优选地，所述目标装置中可以预置两个相互间隔一段距离的所述传感器，在所述目标装置是心脏导管的情况下，所述两个传感器可以采取例如一个位于接近导管梢端部分，另一个位于和梢端相隔一定距离的导管中的设置方式。在上述情况下，本发明可以利用所述一个以上传感器实现下列步骤：

g-用所述目标装置中预置的一个以上传感器分别测得的数据获得目标装置上一个以上传感器所在点的五维位置和取向坐标数据；

h-用所获得的目标装置上一个以上传感器所在点的五维位置和取向坐标数据中的三维位置坐标数据和/或两个取向坐标数据通过模拟得到目标装置的局部或全部三维图像。

在一个优选的实施方式中，本发明还可以通过在所述目标装置中预置的电极记录当前位置的电信号，例如当目标装置位于心腔内壁表面时，即可以记录心腔内壁的电信号。所采集的多个所述心腔内壁的电信号结合相应采集的前述五维位置和取向坐标数据，可以用于形成一映像，该映像表示电信号经由心腔内壁组织的传播情况。从而可以通过例如影像的方式形象地显示该心腔内壁组织表面的电信号传递情况。

本发明的第二方面目的在于，提供一种场定位设备，其用于确定目标装置相对于参照系的位置及取向，一般情况下，该目标装置可以是侵入性的医疗装置，例如一个心脏导管。所述场定位设备包括：

至少一个场发生装置，其在驱动信号激励下产生可识别的并且可相互区分开的场；一般地而不是作为限制，所述场发生装置可以包含多个金属线圈，所述多个线圈分别在驱动信号激励下产生多个可区分开的场。

至少一个场传感器，它位于所述目标装置中，用于检测上述可区分开的场而产生传感器信号；所述场发生装置产生的多个可区分开的场各自具有不同的频率或不同的相位或者同时具有不同的频率和不同的相位。优选所述多个可区分开的场的频率为一给定频率的整数倍。一般地而不是作为限制，所述的每个传感器由一个金属线圈组成。当所述目标装置为侵入性的医疗装置，例如一个心脏导管时，所述场传感器位于该心脏导管的梢端部分。在本发明的技术方案中，所述场通常采用AC磁场，优选所述AC磁场是连续的磁场。

定位信号处理装置，该装置可以具有多个接口，其分别和上述场发生装置和场传感器相连接，用于向所述场发生装置发送驱动信号并检测所述场传感器信号输出，以获取所述目标装置上传感器所在点的五维位置和方向数据。具体而言，所述定位信号处理装置可以将所述驱动信号和所述传感器信号进行互相关，其中所述互相关持续时间为所述整数倍数的最小公倍数除以所述的给定频率。所述定位信号处理装置将所述互相关的结果用于计算所述多个可区分开的场各自对所述传感器产生的信号的贡献或影响因子。优选地，所述设备中可以包括三维图像模拟装置，其用于处理所述五维位置和取向坐标数据，根据所述五维位置和取向坐标数据中的三维位置坐标数据和/或两个取向坐标数据建立三维图像模型。

通常情况下，本发明所提供的所述场定位设备仅使用一个场传感器，也就是一个金属线圈，即可获得上述目标装置上的一个点的三个位置坐标和两个方向坐标，但是这并不排除本发明的传感器可以包含多个线圈。由于本发明的场定位系统中最少仅需要一个金属线圈，其定位部分体积因此可以更小、结构更简单、成本更低、可实施性更强。

在一个优选的实施方式中，本发明所述的场定位设备不光可以用于确定目标装置相对于系统坐标系的位置及取向，还可以使目标装置更加有效地移动和定位。这种方案是通过在目标装置，例如一个心脏导管梢端部分的不同位置放置一个以上所述场传感器而实现的，一般地，所述一个以上场传感器之间相互间隔一段相等或者不相等的距离，例如在目标装置为心脏导管时，可以沿所述导管间隔一定的距离放置一个以上所述传感器，优选地，所述目标装置中包括两个相互间隔一段距离的场传感器。通过这样的传感器设置方式即可以获得所述目标装置的一个以上点的五维位置和取向坐标数据，基于这些数据，由于该设备配套的导管规格，如导管的管径、材料，其中预置的传感器数量，在有多个传感器时各传感器之间的距离，以及传感器距离梢端的距离都是已知的，另一方面，其它预置的电极等功能装置的规格和位置也是已知的，因此本发明的场定位设备能够据此用数学方法模拟出所述导管靠近梢端部分局部的三维图像。这种采集导管上多点五维数据模拟该导管局部三维图形的手段可以借助常规的数学模拟方法，由于此类数学模拟方法为成熟的现有技术，且不是本发明的重点，因此在此将不对其作详细叙述。

上述模拟得到的局部导管三维图像可以直观的指导医生如何操作导管向心腔内壁靶点移动，使得手术速度更快更有效。例如，在电生理射频消融手术中，医生需要操作导管在心腔内多次移动，以便获取必要的心内心电信号和向靶点施加能量信号，为了使导管能够良好的贴壁，导管自身往往要成一定的弧形以保证所需的压迫力。在向靶点移动导管的时候，需要操纵导管以使其弯形弧度向所需的方向弯曲，如果不能显示导管的弯形，医生往往需要凭经验和事先的记忆来判断，多数情况需要借助反复的X光透视来观察以及不必要的测试性的移动，但是这将延长手术时间，同时会增加X射线对患者和医生的伤害。本发明在此优选方案中提供的模拟导管弯形显示可以有效地帮助操作者对导管进行移动和定位，由于模拟出的导管弯形非常直观，操作者不再需要借助反复的X光透视来观察以及不必要的测试性的移动，上述缺点均可以得到避免。

在另一种优选的方案中，本发明所提供的场定位设备的目标装置中还包括电信号传感器，其用于记录其所处位置的电信号，例如当目标装置位于心腔内壁表面时，即可以记录心腔内壁的电信号。所述定位信号处理装置可以将采集的多个所述心腔内壁的电信号结合相应采集的所述五维位置和取向坐标数据经过处理，形成一映像，该映像表示电信号经由心腔内壁组织的传播情况。从而可以通过例如影像的方式形象地显示该心腔内壁组织的电信号传递情况。

作为补充，本发明中涉及的上述任何一种场定位设备中所说的场可以是交流磁场，典型的为连续的正弦波交流磁场。本发明中涉及的上述任何一种场定位设备中所说的场也可以是直流脉冲磁场，典型的为周期性变化的直流脉冲磁场。

本发明中涉及的上述任何一种场定位设备中所说的每个场传感器由一个金属线圈组成。所说的传感器器在导管中的安装方式的一个优选实施例是传感器中心轴线和导管腔体的纵向中心轴线相重合。

本发明第三方面目的在于提供一种用于人体腔室内部的三维电解剖标测系统，所述系统中可以包括任意一种前述的场定位设备，并且在此基础上还可以增加各种作用装置或者功能装置，其可以与所述场定位设备协同使用，构成一个系统。所述作用装置或功能装置通常位于所述目标装置中，可响应于控制信号而对目标装置所处位置产生作用或者实现特定的功能。

一般地，所述作用装置或功能装置可以包括下列装置：管状装置，该管状装置在目标装置外开有孔，用于向目标装置所在之处输送液体；电极，其用于向与其接触的物质提供电能，以便消融该与其接触物质的一部分；温度传感器，用于测量目标装置所在之处的温度，以便于通过该温度信号来控制消融电能的释放；压力传感器，用于测量目标装置与人体腔室内壁组织接触的良好程度。本领域技术人员应当理解，这些装置仅用于列举而非限定，在实际应用时，技术人员可以根据需要选择各种作用装置。

本发明的系统中还可以包括体表参考定位电极，所述体表参考定位电极用于安装在人体的体表部位，并通过其中预置的至少2个微型电磁场确定所述体表参考定位电极上一个点的三维空间坐标和三个方向坐标数据，以提供一个参考点，该参考点相对于所述人体的体表部位是静止的。该系统中还可以选择性地包括电信号参考装置，该电信号参考装置用于检测人体腔室中某特定位置的电信号；一般情况下，测量过程中将该电信号参考装置置于冠状窦部位。该电信号参考装置测得的电信号可以作为基准电信号，供前述目标装置中的电极同步测得的人体腔室内壁的电信号参照或对比。

优选地，本发明的系统中可以包括电信号处理装置，其用于处理所述电极获取的人体腔室内壁上多个点的电信号，使其结合定位信号处理装置采集的所述多个点的五维位置和取向坐标数据，从而形成一映像，该映像表示电信号经由所述人体腔室内壁组织的传播情况。

此外，在本发明所提供的系统中还可以包括：工作站计算机，用于读取前述的定位信号处理装置和电信号处理装置的数据并在相应的数据输出装置中进行输出，以及运算处理这些数据；显示装置，其用于直观显示该系统中采集的数据以及人体腔室内壁和/或目标装置的三维图像模型。

附图说明

通过阅读以下参照附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

附图中，相同或者相似的附图标识代表相同或者相应的部件。

图1为本发明第一方面所提供的利用场定位设备对人体腔室内部进行三维标测的方法的一个非限制性实施方式的流程图；

图2为根据本发明一个实施方式的用于实现目标装置在人体腔室中导航的具体步骤流程图；

图3为基于本发明的一个优选的实施方式的流程示意图；

图4为基于本发明一个具体实施方式提供的场定位设备的系统示意图；

图5为基于本发明另一个优选实施方式提供的场定位设备的系统示意图；

图6为基于本发明一个具体实施方式提供的三维人体腔室电解剖标测系统的示意图；

图7为本发明所述的五维位置和方向坐标中的两个方向坐标的示意图；

图8为基于本发明一个具体实施方式的心脏导管梢端部分的剖面图；

图9为基于本发明一个优选实施方式的心脏导管梢端部分的剖面图；

图10为基于本发明另一个优选实施方式的心脏导管梢端部分的剖面图；

图11为基于本发明一个具体实施方式所提供的方法模拟目标装置局部三维图像模型的示意图，该目标装置中预置有两个场传感器；

图12为基于本发明一个具体实施方式所提供的方法模拟目标装置局部三维图像模型的示意图，该目标装置中预置有三个场传感器。

具体实施方式

以下将结合具体实施方式对本发明的技术方案进行更详细的解释和说明，这些具体实施方式仅用于示范性举例，其本身并不对本发明构成任何限制。

基于前述发明内容所介绍的技术方案，本实施方式中提供了一种基于场定位技术的场定位设备，以实现本发明第一方面所述的利用所述设备进行人体腔室内壁三维标测的方法。

本实施方式提供的场定位设备主要包括：一个场发生装置，一个场传感器，以及相应的定位信号处理装置。以下将详细介绍在这些设备基础上实现本发明第一方面所述方法的具体过程。

在本实施方式的场定位设备中，所述场发生装置是一个交流磁场发生装置，其用于向空间发送交流的磁场；所述场传感器是由一个线圈组成的五维的磁场传感器，其用于感应上述交流磁场而产生电压/电流信号。所述场发生装置和场传感器分别和所述定位信号处理装置相连接。当所述定位信号处理装置向所述磁场发生装置发送循环的控制激励信号，即驱动信号时，磁场发生装置可以向空间发送上述的交流磁场。一般地，所述场发生装置可以置于一支撑台，如一手术台的下方，使发射的磁场能有效覆盖台上的空间，需要检测的患者躺卧于该支撑台上即可使其体内的腔室，例如心腔，被所述磁场发生装置发射的磁场所覆盖。为了达到检测目的，还需要通过一些特定的侵入性手段使所述场传感器进入人体腔室中，例如，使用导管经由人体血管进入心脏心腔，而所述场传感器则预置于该导管的梢端部分之中。

图1为本发明第一方面所提供的利用场定位设备对人体腔室内部进行三维标测的方法的一个非限制性实施方式的流程图。以心腔腔室内部的三维检测为例，假设患者已经躺卧于手术台上，而且目标装置，即包含有所述场传感器的导管的梢端部分已经进入患者的心腔腔室中。以下结合图1对本实施方式所涉及方法的具体步骤说明如下：

步骤S101，定位信号处理单元向磁场发生装置发送循环的控制激励信号，使所述磁场发生装置在该驱动信号作用下向周围空间，包括手术台上方病人心脏部位所处区域发送可区分开的交流磁场；

步骤S102，用预置于所述导管梢端部分，目前已经位于患者心腔内的传感器和所述交流磁场产生电磁感应，从而产生电压/电流信号；

步骤S103，所述电压/电流信号通过所述磁场传感器和定位信号处理器之间的连接被传递至后者。在本实施方式中，所述定位信号处理器可以将前述的控制激励信号和传感器感应的电压/电流信号进行同步相关处理，从而运算出所述导管梢端部分中该传感器所在之处的五维坐标，包括其三维空间坐标和两个方向坐标。

通过上述方法，可以获取所述导管梢端部分在患者体内腔室中的位置和方向信息，其中，所述位置信息用于标注所述导管梢端部分(实际上为该导管梢端中传感器线圈所在之处，更具体地，可以是线圈的中心)在三维空间中的位置，所述方向信息用于标注所述导管梢端部分(实际上为该导管梢端部分中的传感器线圈)在三维空间中的取向。

为了实现所述导管梢端在心腔腔室中的导航，本实施方式进一步提供了如下方法，具体步骤参见图2：

步骤S104，沿所述心脏腔室的内壁移动所述目标装置，即该心脏导管，使该心脏导管的梢端部分贴着所述心脏腔室的内壁移动，以再次获取所述目标装置上传感器所在点的五维坐标；在实际使用中，为了确定所述心脏导管的梢端部分贴着所述心脏腔室，操作者通常可以通过下列手段进行判断：用预置于导管梢端部分的电极监测电信号(在本实施方式中为监测心电图)如果该导管的梢端部分贴住心脏内壁，则所述电极监测到的信号幅度会比较大；或者，操作者也可以根据所述导管在操作过程中返回的手感确定该导管的梢端部分是否贴壁；此外，还可以在操作中结合X光影像辅助判断，或者通过在所述导管的梢端部分预置压力传感器，根据反馈的压力信号判断是否贴壁。上述手段可以组合使用，也可以单独使用。

步骤S105，用上述获得的五维坐标数据建立心脏腔室内壁的三维图像模型。一般地，只使用五维坐标数据中的三维空间坐标即可以模拟所述的腔室内壁模型，但是在实际应用中，由于所述传感器预置于所述心脏导管中，其被安装之处实际上和所述心脏导管贴壁之处总是存在一定距离。为了更精确地模拟所述人体腔室的内壁，每一组获得的位置坐标数据用于模拟所述腔室内壁之前都需要校正偏余量，去除传感器所在之处到心脏导管梢端的距离造成的误差。在这种情况下，需要使用全部的五维坐标数据，即三维坐标和两个方向坐标进行校正偏余量的计算。具体而言，在已经获得心脏导管中所述传感器所在之处的三维坐标的情况下，由于该传感器至心脏导管梢端的距离是已知的，它们的相对位置是固定而不可变形的，只要根据该心脏导管目前的取向坐标数据，即所述的两个方向坐标，就可以通过数学方法计算获得该导管梢端一个点的三维坐标，该三维坐标可以用于模拟所述腔室内壁的三维图像模型。在一些特殊情况，记录多组人体腔室内壁有特异性部位的位置坐标后，还可以根据相应的解剖学结构通过数学方法模拟得到该人体腔室的内壁模型。

步骤S106，模拟形成所述人体腔室内壁的三维立体图像之后，医生可以判断所述图像是否已经符合要求，例如其是否能够准确地显示人体腔室内壁的结构特征，如果该图像不符合要求，则返回上述步骤S104，重复进行该腔室内壁的三维立体图像的构建流程，增加采样点，使得图像更细节逼真化。如果医生认为图像已经符合要求，则可以结束该三维立体图像的构建。实际上，这种方式允许目标装置不断在人体腔室的内壁上移动并记录数据，然后不断地反馈其五维位置和方向数据，用于构建人体腔室内壁的三维立体图像。

在连续沿着心脏内壁移动所述导管梢端的过程中，多次记录移动中不断变化的五维坐标。一般地，可以通过连续的记录获得密集的点数据，这种连续记录的方式能构建出较为逼真的三维图像。但是，该方式下需要采集的数据量较大，相应地定位信号处理装置的计算量也较大，有可能超出运算负荷。因此，出于节省运算资源的考虑，可以适当降低数据采集的频率，即减少单位时间内记录上述五维坐标的次数。或者，操作的医生也可以根据自己的经验判断需要取得多少个位置的所述坐标值，或者需要取得哪些和人体腔室特定部位有关的位置坐标。例如，对于心脏腔室而言，医生可以根据选取心电图信号有特异性的部位，或者在解剖学意义上有结构特异性的部位作为需要取得所述坐标的部位。

构建完成的三维立体图像可用于形象地定位和导航所述目标装置，本实施方式中所述目标装置为介入人体的心脏导管。一般地，本发明提供的定位信号处理装置附带有显示装置，上述人体腔室内壁的三维立体图像和心脏导管的梢端部分均可形象地显示于其中，并且该心脏导管的梢端部分在人体腔室内部实时移动时，它们之间的相对位置也可以被同步地模拟显示出来。操作者根据显示的图像可以很容易地确定导管所处位置，并通过外部控制装置，例如连接在导管上的控制手柄控制其移动。

在上述实施方式的基本方案中，被侵入性地置于人体腔室内部的目标装置只包括一个传感器，或者说一个线圈，例如，该心脏导管的梢端部分只预置了一个传感器线圈。这种情况下，只有一个位置点，即该传感器线圈所在的位置可被用于确定所述目标装置上一个点的位置。相应地，在上述的三维立体图像导航模式中，直观的显示是只有一个该传感器或者线圈代表的点或符号被用于显示目标装置的位置，而不能反映该目标装置的具体形态。以本实施方式涉及的心脏导管举例，该导管为细长的圆柱体形状，其靠近梢端部分的一段可以受远端的手柄控制，在一定弧度范围内弯曲或伸直。进入心腔后，该导管的梢端部分通常保持一定弧度的弯形，使其梢端能够更好地抵住或者钩住心脏内壁。如果只使用一个所述的传感器，将不能显示所述导管的弯曲形态。然而在实际应用中，医生可能因为不了解目标装置的具体形态而不能有效地对其进行操作。例如，在心脏导管处于心腔内的情况下，即使已经可以确定该导管的梢端部分所处的位置，但是由于不了解该导管梢端部分的弯曲方向以及弯曲弧度，实际上仍然难于有效地控制该导管的行动。

为了使本发明提供的侵入性目标装置在人体腔室内更加易于控制和移动，可进一步采用包括一个以上传感器的目标装置，这种目标装置的不同部位上预置有一个以上的所述场传感器，用于形成所述目标装置的局部三维图像，具体步骤参见图3所示的一个本发明的非限制性的优选实施方式的流程示意图：

步骤S101′，定位信号处理单元向磁场发生装置发送循环的控制激励信号，使所述磁场发生装置在该驱动信号作用下向周围空间，包括手术台上方病人心脏部位所处区域发送可区分开的交流磁场；

步骤S102′，用预置于所述导管梢端部分，位于患者心腔内的一个以上传感器和所述交流磁场产生电磁感应，从而产生电压/电流信号。一般地，所述预置于导管中的一个以上传感器之间相互间隔一段相等或者不相等的距离，优选采用两个相互间隔一段距离的所述传感器即可，控制传感器数量有利于降低成本。

步骤S103′，上述电压/电流信号通过所述一个磁场传感器和定位信号处理器之间的连接分别被传递至后者。所述定位信号处理器可以将前述的控制激励信号和所述一个以上传感器感应的电压/电流信号分别进行同步相关处理，从而分别运算出所述导管梢端部分中一个以上传感器所在之处的五维坐标，包括其三维空间坐标和两个方向坐标。

步骤S104′，用所获得的目标装置中一个以上传感器所在点的五维位置和取向坐标数据中的三维位置坐标数据和/或两个取向坐标数据通过处理得到该目标装置的局部三维图像模型。由于目标装置的规格，例如心脏导管的管径、材质，其上预置的传感器数量，各传感器之间的距离，该导管的梢端和传感器之间的距离等参数是已知的，此外该导管上预置的电极等作用装置或功能装置的规格和位置也是已知的，因此在已知目标装置上多个点，即其中多个传感器所处位置的情况下，可以根据这些数据用数学模拟的方法模拟出目标装置的局部三维图像模型；此外，根据已知的各种作用装置或功能装置的规格，还可以在该三维图像模型上进一步显示该导管上预置的电极等功能装置。

所获得的目标装置的局部三维图像模型可以用于前述的三维立体图像导航模式，其在导航过程中能够同步显示该目标装置的局部三维图像模型的形态变化。例如，当操作者通过手柄控制心脏导管梢端部分的弯曲度或者对其进行移动时，该导管梢端部分的局部三维图像模型也会呈现同步的弯形变化。和前述的只用一个点或符号代表所述导管梢端部分的方案不同，这种方案可以使操作者明确了解目标装置梢端部分的形态，如心脏导管的弯曲弧度和弯曲方向，从而帮助操作者更加有效地对该目标装置进行定位和移动操作。另一方面，上述方案也从其它角度解决了缺少自转角j数据可能导致操作不便的问题。如前所述，为了简化坐标数据的获取和处理过程，本发明采用了将目标装置视为圆柱体的方案，利用圆柱体沿轴线对称的特点忽略其沿轴向旋转对操作产生的影响，从而不需要获取其自转角j。这种省略自转角的方案虽然可以使六维数据简化至五维数据，但是在目标装置只包含一个场传感器的基本实施方式中，一定程度上也会增加目标装置定位和移动的难度。因为实际使用过程中目标装置的轴线不可能保持笔直，例如心脏导管的梢端部分在操作过程中必然会出现一定的弯曲度，如果缺少导管沿轴向旋转的自转角坐标j的指示，所述心脏导管弯曲的方向将不能被确定或标定。事实上，现有技术中常用的手段是利用所述六维数据中自转角j的变化指示导管的轴向旋转，藉以标定导管实际的弯曲方向。然而在本发明的优选实施方式中，相关的问题均可迎刃而解，因为目标装置弯曲的弧度和方向已经被形象地模拟为图像，其显然比人为标定目标装置的旋转方向更加直观和逼真，也更加有助于操作者对该目标装置进行有效的定位和移动操作。

在具体应用时，本实施方式中所述的多个可区分开的场各自具有不同的频率或不同的相位或者同时具有不同的频率和不同的相位。一般地，所述多个可区分开的场的频率为一给定频率的整数倍。

获取所述目标装置上传感器所在点的五维位置和取向坐标数据的手段主要包括将所述驱动信号和所述传感器信号进行互相关。当所述多个可区分开的场的频率为一给定频率的整数倍时，可以将所述驱动信号和所述传感器信号进行互相关，其中所述互相关持续时间为所述整数倍数的最小公倍数除以所述的给定频率。所述互相关的结果用于计算所述多个可区分开的场各自对所述传感器产生的信号的贡献。以最终获得所述的五维位置和取向坐标数据。

本领域技术人员应当理解，本实施方式所介绍的技术方案仅仅用于举例，而不对本发明构成任何限制。熟悉技术的人士可以根据需要自行替换所述技术方案中涉及的技术特征，例如，所述磁场可以是连续的AC磁场，也可以是直流脉冲磁场。

在上述技术方案的基础上，本实施方式的方法中可以进一步包括利用所述目标装置中预置的传感器记录当前位置电信号的步骤。例如，可以使用电极在前述的三维标测过程中同时检测患者心腔内壁的电信号，然后采集的多个所述心腔内壁的电信号结合相应采集的所述五维数据中的三维位置数据经过处理，可以用于形成一映像，该映像表示电信号经由心腔内壁组织的传播情况，供医生观看。

以下将通过图4所示的场定位设备的系统示意图，并结合另一个具体实施例对本发明第二方面提供的场定位设备进行具体的描述。

如图4所示，本发明的场定位设备1主要用于标测人体内部的腔室，如心腔，其可构建出人体腔室内壁的三维立体模型并实现目标装置在人体腔室的导航。所述场定位设备1包括：至少一个场发生装置11；至少一个场传感器12；和定位信号处理装置13。

在本实施例提供的场定位设备1中，所述场发生装置11是一个交流磁场发生装置，其用于向空间发送交流的磁场；所述场传感器12是由一个线圈组成的五维的磁场传感器，其用于感应上述交流磁场而产生电压/电流信号。所述场发生装置11和场传感器12分别和所述定位信号处理装置13相连接。当所述定位信号处理装置13向所述磁场发生装置11发送循环的控制激励信号，即驱动信号时，磁场发生装置11可以向空间发送上述交流磁场。一般地，所述磁场发生装置11被置于一支撑台，如一手术台的下方，使发射的磁场能有效覆盖台上的空间，需要检测的患者躺卧于该支撑台上即可使其体内的腔室被所述磁场发生装置11发射的磁场所覆盖。为了达到检测目的，还需要通过一些特定的侵入性手段使所述场传感器12进入人体腔室中，例如，使用导管经由人体血管进入心脏的心腔中，而所述场传感器12则预置于该导管的梢端部分之中。图4中未显示目标装置，即所述的导管。一般地而不是作为限制，所述场传感器12可以同轴地置于所述导管的梢端部分之中，使传感器12的轴线和所述导管的轴线重合。

以心腔腔室内部的三维检测为例，假设患者已经躺卧于手术台上，而且目标装置，即预置有所述场传感器12的导管的梢端部分已经进入患者的心腔腔室中。

所述定位信号处理装置13可以向磁场发生装置11发送循环的控制激励信号，使所述磁场发生装置11在该驱动信号作用下向周围空间，包括手术台上方病人心脏部位所处区域发送可区分开的交流磁场；而预置于所述导管梢端部分，且已经位于患者心腔内的传感器12则可以和所述交流磁场产生电磁感应，从而产生电压/电流信号；所述电压/电流信号通过所述磁场传感器12和定位信号处理装置13之间的连接被传递至后者。该定位信号处理装置13可以将前述的控制激励信号和传感器12感应的电压/电流信号进行同步相关处理，从而运算出该传感器12所在之处的五维坐标，包括其三维空间坐标和两个方向坐标。具体而言，此处所述的三维空间坐标是基于预定三维坐标系的三维坐标，所述的两个方向坐标是指角度坐标。如图7所示，在本发明中将绕图示的传感器线圈12的中心轴向旋转的方向坐标定义为自转角j，另外两个角分别为表示传感器线圈竖直和水平转动的章动角θ和旋进角ψ。为了简化坐标数据的获取和处理过程，本实施例中所述的传感器12所在的导管梢端部分设计为圆柱体或者其它沿轴线对称形状。相应地，在坐标数据的获取和处理过程中，该导管梢端部分可被视为圆柱体。在这样设定的前提下，可以认为该导管梢端沿轴向旋转对导管梢端和心腔内壁接触采集信号和输送治疗信号没有影响，对于构建心腔内壁三维图像也没有影响，因此不需要考虑前述的自转角坐标j变化带来的影响，只获取所述章动角θ和旋进角ψ并进行处理即可。如非特别注明，本发明所述五维位置和取向坐标数据或者五维坐标均指三维位置坐标以及章动角0和旋进角ψ。

采用上述设备，可以获取所述传感器12所在的目标装置在患者体内腔室中的五维位置和取向坐标数据，其中，所述位置数据用于标注所述目标装置(实际上为该目标装置中传感器线圈所在之处，更具体地，其可以是线圈中心)在三维空间中的位置，所述方向数据用于标注所述目标装置(实际上为该目标装置中的传感器线圈)在三维空间中的取向。

如前所述，为了构建心脏腔室内壁的三维立体模型，将其用于目标装置在心腔腔室中的导航，包含有传感器12的所述目标装置需要沿心脏腔室的内壁移动，在本实施例中所述目标装置即导管，移动过程中，该导管的梢端部分应贴住心脏腔室的内壁。为了确定所述导管的梢端部分贴着所述心脏腔室，所述导管还可以在其梢端选择性地添加用于辅助判断的监测电极和/或压力传感器，使操作者可以通过相应的反馈参数进行判断：例如，用预置于导管梢端部分的电极监测电信号(在本实施方式中为监测心电图)，如果该导管的梢端部分贴住心脏内壁，则所述电极监测到的差动信号幅度会比较大；或者，操作者也可以根据所述导管梢端的压力传感器反馈的压力信号判断是否贴壁。

通过在心脏内壁上多次移动包含所述场传感器12的目标装置，可以记录得到相应的多组五维坐标。这些五维坐标数据可以用于建立心脏腔室内壁的三维图像模型。例如，在记录目标装置停留于多组人体腔室内壁有特异性部位的位置坐标后，即可以根据相应的解剖学结构通过数学模拟得到该人体腔室内壁的三维图像模型。所述三维图像模型的模拟过程是由三维图像模拟装置实现的，在本实施方式中，该三维图像模拟装置应理解为整合于所述的定位信号处理装置13内，因此图中未单独表示该三维图像模拟装置。该装置的功能是处理前述的五维位置和取向坐标数据，并根据所述五维位置和取向坐标数据中的三维位置坐标数据和/或两个取向坐标数据建立三维图像模型。一般地，只使用五维坐标数据中的三维空间坐标即可以模拟所述的腔室内壁模型，但是在实际应用中，由于所述场传感器12预置于所述导管中，其被安装之处实际上和所述导管贴壁之处总是存在一定距离。为了更精确地模拟所述人体腔室的内壁，所述定位信号处理装置13在获得位置坐标数据用于模拟所述腔室内壁之前，都需要校正偏余量，去除传感器所在之处到心脏导管梢端的距离造成的误差。在这种情况下，需要使用全部的五维坐标数据，即三维坐标和两个方向坐标进行校正偏余量的计算。具体而言，在已经获得心脏导管中所述传感器所在之处的三维坐标的情况下，由于该传感器至心脏导管梢端的距离是已知的，只要根据该心脏导管目前的取向坐标数据，即所述的两个方向坐标，既可以通过数学计算获得该导管实际贴壁之处的三维坐标，该三维坐标可以用于准确模拟所述腔室内壁。

模拟形成所述人体腔室内壁的三维立体图像之后，该三维立体图像即可用于形象地定位和导航含有所述场传感器12的所述目标装置，在本实施方式中该目标装置为心脏导管的梢端部分。本实施例的定位信号处理装置13可以附带有显示装置，优选地，该显示装置独立于定位信号处理装置13之外，并与一用于图像处理的工作站配合来实现有关的图像处理和显示功能，请参见图5所示的基于本发明一个优选实施方式的场定位设备1′，该设备在原有的场定位设备基础上，进一步包括工作站14，显示装置15以及数据输出装置16。在这种优选的实施方式中，定位信号处理装置13用于将控制激励信号和传感器12感应的电压/电流信号进行同步相关性处理，运算出该导管梢端顶点的五维坐标，即前述的三维空间坐标和两个方向坐标，然后将该坐标数据传送到工作站14。工作站14根据导管在心腔内不同位置多次移动，从而获得的多个导管梢端顶点坐标，经过三维构图处理后可以得出心腔内壁的三维图像。该工作站14所建立的三维图像通过显示装置15显示出来，供医生观看。医生也可以将所需的图像和数据通过数据输出装置16打印出来或者导出到所需的媒体格式上做后期的分析处理。

上述人体腔室内壁的三维立体图像和根据场传感器12确定的导管梢端部分均可形象地显示于显示装置15中，并且同步反映该导管的梢端部分在人体腔室内部的相对位置变化。操作者根据显示的图像可以很容易地确定导管梢端所处位置，并通过外部控制设备，例如连接在导管后部远端的控制手柄控制其移动和定位。

在本实施方式的基本方案中，被侵入性地置于人体腔室内部的目标装置可以只包括一个传感器12，或者说一个线圈，这种情况下，只有一个位置点，即该传感器12的线圈所在的位置可被用于确定所述目标装置的位置。相应地，在上述的三维立体图像导航模式中，直观的显示是只有一个该传感器12代表的点或符号被用于显示目标装置的位置，而不能反映该目标装置的具体形态。以本实施方式涉及的心脏导管举例，该导管为细长的圆柱体形状，其靠近梢端部分的一段可以受远端的手柄控制，在一定弧度范围内弯曲或伸直。进入心腔后，该导管的梢端部分通常保持一定弧度的弯形，使其梢端能够更好地抵住或者钩住心脏内壁。如果只使用一个所述的传感器，将不能显示所述导管的弯曲形态。然而在实际应用中，医生可能因为不了解目标装置的具体形态而不能有效地对其进行操作。例如，在心脏导管处于心腔内的情况，即使已经可以确定该导管的梢端部分所处的位置，但是由于不了解该导管梢端部分的弯曲方向以及弯曲弧度，实际上仍然难于控制该导管的行动。

以下将结合图5介绍基于本发明的一个优选实施方式的场定位设备。为了使本发明提供的侵入性目标装置在人体腔室内更加易于控制和移动，本实施方式进一步提供了包括一个以上传感器，即场传感器12和12′的目标装置，所述场传感器12和12′预置在心脏导管的不同位置，用于形成所述目标装置的局部三维图像。其中所述场传感器12的安装方式和图4所示的实施例相同，其与梢端的相对位置是固定而不可变形的，除此之外的梢端部分可以变形。该附图5中同样没有显示所述的心脏导管。实际上，场传感器的数量并不限定于2个，其可以根据实际需要设置更多，理论上在目标装置上安置的传感器越多，其最后模拟得到目标装置局部三维图像也越准确。但是为了控制成本，本发明优选采用2个沿着所述导管间隔一定距离的传感器，在已知该导管的规格参数情况下，实际上只采用2个传感器已经可以比较准确地模拟该导管的局部三维图像。在这样的技术方案下，预置于所述导管梢端附近，并且沿着该导管间隔一定距离的所述场传感器12和12′可以分别和所述场发生装置11产生的交流磁场产生电磁感应，从而分别产生电压/电流信号。如果采用2个以上所述传感器，则这些传感器之间可以沿所述导管相互间隔一段相等或者不相等的距离。

上述电压/电流信号通过所述场传感器12和12′和定位信号处理装置13之间的连接分别被传递至后者。所述定位信号处理装置可以将前述的控制激励信号和所述场传感器12和12′感应的电压/电流信号分别进行同步相关处理，从而分别运算出场所述传感器12和12′所在之处的五维坐标，包括其三维空间坐标和两个方向坐标。在图5所示的这种优选的实施方式中，工作站14可以用于实现前述三维图像模拟装置的功能，换言之，该工作站14包括所述的三维图像模拟装置，其用于处理所述五维位置和取向坐标数据，并根据所述五维位置和取向坐标数据中的三维位置坐标数据和/或两个取向坐标数据建立三维图像模型。

优选地，所获得的目标装置中的所述场传感器12和12′所在点的五维位置和取向坐标数据被发送至工作站14，该工作站14中的所述三维图像模拟装置可以根据所获得坐标数据，实时构建导管在心腔内的局部三维图像模型。由于目标装置的规格，例如心脏导管的管径、材质，其上预置的传感器数量，各传感器之间的距离，该导管的梢端和传感器之间的距离等参数是已知的，此外该导管上预置的电极等功能装置的规格和位置也是已知的，因此在这些数据基础上用数学模拟的方法，可以在已知目标装置上多个传感器位置的情况下局部模拟出这些传感器位置附近的该目标装置的三维图像模型；此外，还可以根据已知的该导管中其它作用装置或功能装置的规格在三维图像模型上进一步显示该导管上预置的电极等功能装置。

所获得的含有所述场传感器12和12′的目标装置的局部三维图像模型可以用于前述的三维立体图像导航，其在导航过程中可以同步显示该目标装置的局部三维图像模型的形态变化。例如，当操作者通过手柄控制心脏导管梢端部分的弯曲度或者对其进行移动时，该导管梢端部分的局部三维图像模型也会呈现同步的弯形变化。和前述的只用一个点或符号代表所述导管梢端部分的方案不同，这种方案可以使操作者明确了解目标装置梢端部分的形态，如心脏导管的弯曲弧度和弯曲方向，从而帮助操作者更加有效地对该目标装置进行定位和移动操作。

另一方面，上述方案也从其它角度解决了缺少自转角j数据可能导致操作不便的问题。如前所述，为了简化坐标数据的获取和处理过程，本发明采用了将目标装置视为圆柱体的方案，利用圆柱体沿轴线对称的特点忽略其沿轴向旋转对操作产生的影响，从而不需要获取其自转角j。这种省略自转角的方案虽然可以使六维数据简化至五维数据，但是在目标装置只包含一个场传感器的基本实施方式中，一定程度上也会增加目标装置定位和移动的难度。因为实际使用过程中目标装置的轴线不可能保持笔直，例如心脏导管的梢端部分在操作过程中必然会出现一定的弯曲度，如果缺少导管沿轴向旋转的自转角坐标j的指示，所述心脏导管弯曲的方向将不能被确定或标定。事实上，现有技术中常用的手段是利用所述六维数据中自转角j的变化指示导管的轴向旋转，藉以标定导管实际的弯曲方向。然而在本发明的优选实施方式中，相关的问题均可迎刃而解，因为目标装置弯曲的弧度和方向已经被形象地模拟为图像，其显然比人为标定目标装置的旋转方向更加直观和逼真，也更加有助于操作者对该目标装置进行有效的定位和移动操作。

典型的弯型显示需要在目标装置，例如一个心脏导管中安装2个场传感器，一个在靠近目标装置梢端之处，例如距离一心脏导管的梢端约3-10mm处，另一个在稍微远离目标装置梢端之处，例如距离一心脏导管的梢端约80-120mm；当然，也可以在导管中安装3个甚至更多，这样弯型显示的形状就更逼真，但是相应设备的成本将会升高，安装也会变得复杂。

为了更详细地介绍本发明的技术方案，以下将结合图11和图12进一步介绍上述目标装置的局部三维图像模型的形成原理和过程。

在目标装置中预置两个场传感器的情况，如前所述，由于场传感器之间的距离是固定值。利用相邻两个场传感器的已知参数按如下算法原理即可计算出模拟出导管的弯形轨迹：

1、双传感器的曲线段三次样条逼近

请参见图11，两个以矩形框表示的场传感器的位置及导管弯形如图所示。假设导管的弯形轨迹为简单的三次曲线，即图11曲线显示的形状，将装有场传感器的曲线段正则化，采用曲线弧长t为参量，t的取值范围设为[0，1]。不失一般性，设曲线段方程为：

p(t)＝at³+bt²+ct+d    (式2-1)

方程中有四个未知数，需要四个条件求解；从定位系统中，可以获得p(0)，p(1)及p′(0)和p′(1)的方向，但无法知道p′(0)和p′(1)的大小。p′(0)和p′(1)的大小依赖于导管本身的材料、长度以及两个场传感器间的间距，本实施方式中采用最小能量曲线方法求解p′(0)和p′(1)，以获得比较满意的弯形模拟结果，具体内容可参见下文第3部分。

现假定p(0)，p(1)及p′(0)和p′(1)全部已知，方程2-1满足t＝0，1的两端四个条件，则式中系数a，b，c，d分布为：

$\left\{\begin{array}{c}a={2t}^3-{3t}^2+1\\ b=t^3-2t^2+t\\ c=-2t^3+3t^2\\ d=t^3-t^2\end{array}\right.$ (式2-2)

从而式2-1可写成：

p(t)＝(2t³-3t²+1)p(0)+(t³-2t²+t)p′(0)+(-2t³+3t²)p(1)+(t³-t²)p′(1)(式2-3)

式2-3也可写成矩阵形式：

$p\left(t\right)=\left[\begin{array}{cccc}{t}^3& t^2& t& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{cccc}2& -2& 1& 1\\ -3& 3& -2& -1\\ 0& 0& 1& 0\\ 1& 0& 0& 0\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}p\left(0\right)\\ p\left(1\right)\\ p^{\′}\left(0\right)\\ p^{\′}\left(1\right)\end{array}\right]$ (式2-4)

由此即可得出导管的弯形，即目标装置的局部三维图像。

2、多个场传感器曲线段三次样条逼近

当导管的弯曲比较复杂时，为了更准确生动地描记导管的弯形信息，可以安装两个以上的场传感器，将导管的弯形分解成多段简单的三维曲线，如图12所示。给定点集(p(k)，p′(k))，k＝0，1，2，…，n，将n+1个给定点两两分组，相邻两点为一组，如[p(i-1)，p(i)]。将每组的线段正则化处理后，采用前述模拟过程相同的方法，用三次Hermite样条曲线进行逼近，从而获得连接所有给定点的分段三次样条曲线；两段曲线间共用点的切线方向一致，切线长度取值相同，从而保证两段曲线间一阶光滑连续。

3、切线向量模长的测定方法

由于场传感器中的磁感应线圈反馈信息仅包括线圈空间位置和方向，装有场传感器的导管安装点处的空间位置和弯曲方向可以确定，但表示该点弯曲方向的切线向量的模长没法通过定位系统获得。影响切线向量模长的因素包括导管的材料、长度、导管空间形态等；为了求解单段曲线两端曲线向量模长，需要两个已知条件才能求解。设曲线的曲率和曲率半径分别为k(t)和ρ(t)，曲线的内能采用式2-5进行计算：

$E={\∫}_0^1{k}^2\left(t\right)\mathrm{ds}={\∫}_{\mathrm{\α}}^{\mathrm{\β}}\frac{\mathrm{\ρ}\left(t\right)\mathrm{d\θ}}{{\mathrm{\ρ}}^2\left(t\right)}={\∫}_{\mathrm{\α}}^{\mathrm{\β}}\frac{\mathrm{d\θ}}{\mathrm{\ρ}\left(t\right)}$ (式2-5)

设定曲线两端的切线向量模长使得内能最小得到一个已知条件；此外曲线长度可由式2-6求解：

${\∫}_{\mathrm{\α}}^{\mathrm{\β}}\mathrm{\ρ}\left(t\right)\mathrm{d\θ}=L$ 式(2-6)

装有场传感器的曲线段长度一定，得到第二个已知条件，从而求解出曲线段两端切线向量的模长。

在其它方面的具体应用中，本发明任意一个实施方式中所述的场发生装置11产生的多个可区分开的场各自具有不同的频率或不同的相位或者同时具有不同的频率和不同的相位。一般地，所述多个可区分开的场的频率为一给定频率的整数倍。

获取所述目标装置上任意一个传感器，包括场传感器12或12′等所在点的五维位置和取向坐标数据的手段主要包括将所述驱动信号和所述传感器信号进行互相关。当所述多个可区分开的场的频率为一给定频率的整数倍时，可以将所述驱动信号和所述传感器信号进行互相关，其中所述互相关持续时间为所述整数倍数的最小公倍数除以所述的给定频率。所述互相关的结果用于计算所述多个可区分开的场各自对所述传感器产生的信号的贡献。以最终获得所述的五维位置和取向坐标数据。

本领域技术人员应当理解，本实施方式所介绍的技术方案仅仅用于举例，而不对本发明构成任何限制。熟悉技术的人士可以根据需要自行替换所述技术方案中涉及的技术特征，例如，所述磁场可以是连续的AC磁场，也可以是直流脉冲磁场。

在上述技术方案的基础上，本实施方式的方法中可以进一步在所述目标装置中预置电极，用于记录当前位置的电信号，例如，增加适用于检测患者心腔内壁电信号的电极，其采集的多个所述心腔内壁的电信号结合相应采集的所述五维数据中的三维位置数据经过处理，可以用于形成一映像，该映像表示电信号经由心腔内壁组织的传播情况。

在以上所介绍的三维标测方法以及相应的场定位设备的基础上，本发明可以进一步用于构建功能更加完善的三维人体腔室电解剖标测系统。以下将结合图6所示的三维人体腔室电解剖标测系统1″介绍本发明第三方面提供的三维人体腔室电解剖标测系统。该系统主要在原有场定位设备的基础上进一步增加了电信号处理装置，其用于监测人体的各种电信号；以及体表参考定位电极，其用于辅助本发明的场定位设备。

本实施方式的三维人体腔室电解剖标测系统1″中，用于人体腔室三维标测的部分所采用的方法和设备和前述的实施方式相同。实际上，该三维人体腔室电解剖标测系统1″还可以包括在前述实施方式所介绍的方法、设备基础上变化后得到的任意方案。例如，可以在由基本的场发生装置11，场传感器12和定位信号处理装置13构成的场定位设备基础上开始构建三维人体腔室电解剖标测系统，也可以在进一步包含了工作站14、显示装置15、数据输出装置16中的一种或多种的场定位设备基础上开始构建三维人体腔室电解剖标测系统。如图6所示，本实施方式中提供的三维人体腔室电解剖标测系统1″进一步包括：体表参考定位电极17，体表心电电极18，和电信号处理装置19。其中，所述体表参考定位电极17连接至所述定位信号处理装置13，所述体表心电电极18连接至所述电信号处理装置19，且该电信号处理装置19连接至所述工作站14。

在实际使用过程中，所述体表心电电极18和人体的体表位置相连，采集人体的体表心电信号，输送入电信号处理装置19。目标装置，即包含场传感器12的导管的远端部分经由人体血管进入心脏心腔内部，导管的近端部分在人体外部。导管远端通过预设的导管电极与心腔内壁相接采集心腔内壁上的心内心电信号并通过导管电缆把心腔内壁电信号输送到电信号处理装置19。电信号处理装置19获取上述人体的体表和心内心电模拟信号，经过内部放大滤波数字化以及波形提取，获取体表和心内心电的数字信号，然后将该数字信号传送到工作站14。

定位信号处理装置13向场发生装置11发送循环的控制激励信号，场发生装置11位于人体的心脏附近，向空间发送交流的磁场，人体的心脏处于该磁场所发生磁场的有效精度范围内。位于患者心脏内导管梢端内的磁场传感器12感应出上述交流磁场而产生电压/电流信号，电压/电流信号传送到定位信号处理装置13。由该定位信号处理装置13将控制激励信号和传感器感应的电压/电流信号进行同步相关性处理，运算出该导管梢端顶点的五维坐标，即空间三个位置坐标和两个方向坐标，然后将该坐标数据传送到工作站14。

工作站14用于处理所获取的心电信号和导管空间位置信号，提取心跳舒张期末期的体表心电R波作为同步门控信号，在该时刻将导管梢端顶点的空间五维坐标同步采集。导管在心腔内不同位置多次移动，从而获得多个导管顶点坐标，经过工作站14的三维构图处理，可以得出心腔的三维解剖图像。通过将导管梢端电极所同步采集的每个点的心内心电信号融合到该三维心腔图像上，可以得到相应的心腔三维电解剖图像。同时，工作站14还可以根据所获得坐标数据，实时构建导管在心腔内的三维图像，从而对导管进行实时导航，可以直观的指导医生操作导管使导管梢端部分向所需的位置移动。

工作站14所建立的三维图像通过显示装置15显示出来，供医生观看。医生也可以将所需的图像和数据通过数据输出装置16打印出来或者导出到所需的媒体格式上做后期的分析处理。

具体而言，本发明中涉及的上述任何一种设备或系统中所说的安装有所述场传感器的导管，其梢端部分可以安装有多个金属电极，典型的为铂金电极，用于采集心腔内壁上的心电信号；这些金属电极的长度为1～8mm，典型的最接近梢端的电极长度为4mm，其他电极为1.5mm。梢端电极同时用于向心腔内壁输送能量信号，例如射频消融电流和电刺激信号。所述导管手柄和导管腔内有一管状装置且导管梢端电极上有多个微孔，用于向心腔内壁表面输送液体，例如为在射频消融靶点时降温用的生理盐水，或者治疗性的液体。

本发明中涉及的上述任何一种设备或系统中所说的安装有所述传感器的导管，它的梢端部分可以安装有温度传感器，温度传感器典型的为热电偶型或热敏型温度传感器，用于测量导管梢端所接触心腔内壁组织的温度，为射频消融控制器提供反馈信号来控制射频消融能力的发放。

本发明中涉及的上述任何一种设备或系统中所说的安装有所述传感器的导管，它的梢端部分可以安装有压力传感器。用于测量导管梢端与心肌组织接触的良好程度。

为了更易于理解本发明在各种设备或系统中采用的所述导管的具体结构，以下将结合附图对所述导管的结构进行说明。由于所述导管的梢端部分构成本发明通常意义上所称的目标装置，因此，所提供的附图为所述导管的梢端部分的局部示意图。

图8是基于本发明一个实施方式的心脏导管梢端部分的剖面图。其中，该心脏导管在其梢端部分包括：导管梢端电极1001，场传感器1002，导管环状电极1003，如图所示，该导管梢端电极1001和导管环状电极1003各自通过电极导线1004通向该心脏导管的后部，它们可以用作前述任一设备或系统中所述的电极，所述场传感器1002包含一个线圈，其通过传感器电线1006通向该心脏导管的后部，所述传感器电线1006周围包覆有金属屏蔽层1005。

图9是基于本发明一个优选实施方式的心脏导管梢端部分的剖面图。

其中，该心脏导管在其梢端部分包括：导管梢端电极1001，场传感器1002和1002′，导管环状电极1003，如图所示，该心脏导管中包括2个场传感器，该2个场传感器可以用于实现前述可以模拟导管梢端部分的局部三维图像的任一种设备或系统，其余部件和图8所示的导管作用相同或相近。

图10是基于本发明另一个优选实施方式的心脏导管梢端部分的剖面图，该心脏导管主要用于本发明提供的任一种三维人体腔室电解剖标测系统，和前面两种导管的设计方案相比，该设计方案可实现更多的功能。其中，该心脏导管在其梢端部分包括：温度传感器1007，其可用作前述任一种设备或系统所述的温度传感器；压力传感器1008，其可用作前述任一种设备或系统所述的压力传感器；出液微孔1009，其可以通过与其相通的管1010向外输出液体。图10所示的其余部件和图8中所示的相应部件作用相同。

本发明中涉及的上述任何一种设备或系统还包括一个体表参考定位电极。所述体表参考定位电极属于非侵入性器械，安装在患者的体表部位且不易移动，典型地，位于患者的背部；参考电极梢端部分装有至少2个微型电磁场传感器；这些传感器用于感应上述电磁场发生装置发放的变化的电磁场而产生电压/电流信号；该电压/电流信号代表所属定位参考电极梢端部分一个点的三维空间坐标和三个方向坐标信号。体表参考定位电极用于在上述磁定位系统中提供一个相对于患者(参考电极可以随患者移动)静止的空间的一个参考点；本三维标测系统以该参考点的坐标为参考值，把实时获得患者心内导管的空间坐标和该参考点的空间进行差值处理而获得三维位置坐标数据，该相对坐标数据作为构建心腔内壁三维图像的空间位置数据。也就是说，以参考电极上的一点为一个坐标系原点，该原点和心脏相对位置不变，导管上的各个点的空间坐标均和该原点的坐标向比，形成一个相对于该原点所代表的坐标系的坐标值，该坐标值用来构建心脏的三维解剖图和导管的三维成像和导航。

本发明所述设备或系统还可以包括一个位于心内参考导管，该导管为现有的已经在市场应用的普通电生理诊断导管，一般不含上述传感器和压力温度等辅助传感器，在导管末梢部分仅包括多个心电金属电极，用于检测所处心腔内壁上的心电信号。该导管梢端位于心腔内壁一个固定位置上，典型地，位于心脏冠状窦附近，用于产生心脏跳动心电的基准时间信号。上述导管的电极所采集的心电信号和和该心内参考导管所采集的心电信号根据心电图的相同特征波形发生的时间顺序，即心电信号传导经过这两个导管电极所采集心腔内壁点上的先后顺序，计算两个时间差。形象地说，正常的心脏起搏电信号起源于窦房结，该信号从心房经由传导途径向心室的各个方向传播，在其出导途径上放置两个监测点，来监测心电信号分别到达这两监测点的时间。经过对比多个所述时间差的参数，结合已经采集的前述五维位置和取向坐标数据中的三维位置坐标数据和/或两个取向坐标数据，形成电信号在心腔内壁组织上传播的映像。

本发明所述设备或系统还可以包括一电信号处理装置。所述电信号处理装置可以获取对象的电生理信号，并向外部提供处理后的信号。包括：

体表心电电极及适配电缆，用于采集多路体表心电信号，典型的，采集12导体表心电信号

心腔内导管电极及适配电缆，用于采集多路心内心电信号；典型的，采集16-32路心内心电；

一路或多路温度信号采集电路，用于采集温度信号；

一路或多路压力信号采集电路，用于采集压力信号；

前置放大模块，连接上述各种信号采集电缆，将采集的信号进行放大和滤波。

采集模块，连接前置放大模块，用于数字化采集前置放大模块所输出的模拟信号。

数字滤波模块，将数字化后的信号进行数字化滤波和波形提取，获得前述的各种信号。

通讯输出模块，将提取后的上述数字化信号通过通讯电缆上传给工作站。通讯输出接口可以为USB、以太网、光纤、串行口、并行口和蓝牙等形式。

所述电信号处理装置还包括专用的隔离电源模块，使其电性安全指标符合国家标准要求。

本电信号处理装置可以输出一路信号用于提供心腔三维图像构建的同步信号。通过获取该路同步信号，由于心脏在不停的跳动，而为了便于观看，需要构建的三维心腔图像处于一个静止状态，这就需要选取心脏在跳动周期中的某一个固定时刻的数据，或者说，在某一个固定状态的数据来进行绘图。公知地，在CT和MRI设备扫描人体心脏模型的时候，一般采用体表心电波形的特征点作为门控触发点，例如R波的最高点。本系统的一个优选实施例也是采用R波上某一个特征点R波最高点来启动构建心腔三维图，把在R波的最高点时获取所对应时刻的导管和参考电极上的各个点的定位数据，以此来构建三维心腔图。本发明中所述的同步信号也可以为有创血压、无创血压和血氧饱和度信号，这些信号和心脏的机械活动更为相关，以这些信号波形的最高点，或者上升速度最快点等作为门控点。典型地，各种门控同步信号点选取心脏跳动处于舒张期末期时所对应的点，此时心腔体积最大，心腔处于一个相对短暂的静止状态，在整个心跳周期中保持短暂的稳定状态，有利于获取采点数据。对于形状不会产生周期性变化的人体腔室，在构建其内壁的三维图像模型时不能用上述同步信号来确定数据采集时机，而应当根据实际情况决定数据采集的方式。本领域技术人员应当了解，本发明所述的三维标测设备或者系统将可以根据实际决定的数据采集方式进行相应的改进。

上述电信号处理装置用于获取患者的多种电生理数据；在通过导管获取心腔内壁上每一个点的空间位置信号的同时，同步获取导管上电极所采集的该心腔内壁点上的心电信号，系统把上述空间位置信号和心电信号有机结合，在本三维系统中可以形成心腔的三维电解剖图，该图不仅可以提供给医生直观的三维心腔结构，还可以显示心腔不同位置的心电变化信息，例如心腔的电压图、电势图和激动顺序图等丰富的电生理信息，这对于医生分析心脏心律失常发生机制准确定位病灶靶点目标，从而全面消融病灶区域是非常有帮助的。

本系统由于具有了多种电生理信号处理功能，将三维图像重建和电生理功能集成与一体，可以有效地避免临床上在用传统的场定位设备的时候，由于传统的场定位设备不能提供所需的丰富电生理信息，往往还需要配备一台传统的多道生理记录仪，由此造成系统间连接复杂，必要的手术数据信息不能集成存储和回放，给医生带来了不便；同时两个系统必然造成操作复杂，需要增加人员，增加了成本，多个设备还占用了更多的手术室日益紧张的空间。而本发明中的系统可以有效地避免和解决上上述存在的不足。

所述三维标测系统还包括一个工作站(计算机)，有多个数据接口，可以读取上述磁定位系统和电生理信号处理单元的数据输出，同时运算处理这些数据。通过连续获得所述电生理信号和定位信号，该工作站可以构建出心腔的三维电解剖结构图像，同时构建导管的三维导航图像以实现实时导航。

所述工作站还包括一输入接口，用于输入心腔的MRI/CT三维图像数据。在心脏的三维模型图像构建后，将该图像用于和构建的三维心腔结构进行配准以修正和辅助判断心脏的结构特征。所述接口可以为光驱接口、USB接口或者以太网接口或者光纤接口等公知的接口，通过这些接口将MRI/CT数据导入到本三维系统。

所述工作站还包括一显示装置，可以显示上述图像内容和处理过程。显示装置可以在一个屏幕上同时显示三维图像处理信息和电信号波形数据信息；也可以在多个屏幕上分别显示三维图像和电信号信息。所述显示装置还可以包括一分屏器，可以将屏幕内容在远端的另一个屏幕上同时显示，这种情况在所述工作站需要被安装到手术室以外，例如观察室时非常必要，因为操作医生在工作站旁边操作，但是手术医生仍然在手术室中，他们也需要观看显示信息。

所述工作站还包括一个数据打印输出模块，用于输出手术数据。典型的为光盘刻录、存储器MO、大容量非易失性存储器、硬盘等；也可以打印的除所需的数据、图像和报告。

Claims (39)

1.一种人体腔室内壁的三维标测方法，该方法用于确定目标装置相对于参照系的位置和取向，所述方法包括下列步骤：

(a)通过驱动信号产生多个可区分开的场；

(b)用所述目标装置中预置的一个传感器检测上述可区分开的场，从而产生传感器信号；

(c)检测传感器信号输出，以获取所述目标装置上所述一个传感器所在位置的五维位置和取向坐标数据，包括三维位置坐标数据和两个取向坐标数据；

(d)沿所述人体腔室的内壁移动所述目标装置后，再次获取所述目标装置上所述一个传感器所在位置的五维位置和取向坐标数据；

(e)重复步骤(b)～(d)，以获得多组所述五维位置和取向坐标数据；

(f)用所获得的多组五维位置和取向坐标数据中的三维位置坐标数据和／或两个取向坐标数据建立所述人体腔室内壁的三维图像模型；

其中，在所述目标装置中再预置至少一个传感器，所述至少一个传感器与所述一个传感器之间间隔一段距离，利用所述至少一个传感器和所述一个传感器，该方法还用于实现下列步骤：

(g)用所述目标装置中预置的所述一个传感器和所述至少一个传感器分别测得的数据获得目标装置上各个传感器所在点的五维位置和取向坐标数据；

(h)用所获得的目标装置上各个传感器所在位置的五维位置和取向坐标数据通过处理得到目标装置的局部或整体三维图像模型。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个传感器包括相互间隔一段距离的两个传感器。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述目标装置中预置的所述至少一个传感器之间相互间隔的所述一段距离与所述至少一个传感器和所述一个传感器间隔的所述一段距离相等或者不等。

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述多个可区分开的场各自具有不同的频率或不同的相位，或者同时具有不同的频率和不同的相位。

5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述多个可区分开的场的频率为一给定频率的整数倍。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤c中还包括如下步骤：

-将所述驱动信号和所述传感器信号进行互相关。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤c中还包括如下步骤：

-将所述驱动信号和所述传感器信号进行互相关，其中所述互相关持续时间为所述给定频率的整数倍的最小公倍数除以所述给定频率。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将所述互相关的结果用于计算所述多个可区分开的场各自对所述一个传感器获取的信号的贡献。

9.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述场是AC磁场或直流脉冲磁场。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述AC磁场是连续的磁场。

11.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述三维位置坐标数据是相对于所述参照系的三维位置坐标，所述两个取向坐标数据不包括自转角。

12.根据权利要求1所述方法，其特征在于，还包括如下步骤：

-利用所述目标装置中预置的电极获取其所处位置的电信号。

13.根据权利要求12所述方法，其特征在于，所述的电信号是人体腔室的电信号。

14.根据权利要求13所述方法，其特征在于，还包括如下步骤：

-将采集的多个所述人体腔室内壁的电信号结合相应采集的所述五维位置和取向坐标数据中的三维位置坐标数据经过处理，并根据获取所述电信号的时间顺序形成一映像，该映像表示电信号经由人体腔室内壁组织的传播情况。

15.一种场定位设备，其用于确定目标装置相对于参照系的位置及取向，该设备包括：

至少一个场发生装置，其在驱动信号激励下产生可区分开的场；

一个场传感器，它位于所述目标装置中，用于检测上述可区分开的场而产生传感器信号；

定位信号处理装置，用于向所述场发生装置发送驱动信号并检测所述一个场传感器信号输出，以获取所述目标装置上所述一个场传感器所在位置的五维位置和取向坐标数据；

三维图像模拟装置，用于处理所述五维位置和取向坐标数据，根据所述五维位置和取向坐标数据中的三维位置坐标数据和／或两个取向坐标数据建立三维图像模型；

其中，该设备的所述目标装置中还包括至少一个场传感器，所述至少一个场传感器与所述一个场传感器之间间隔一段距离。

16.根据权利要求15所述的场定位设备，其特征在于，所述至少一个传感器包括相互间隔一段距离的两个传感器。

17.根据权利要求16所述的场定位设备，其特征在于，所述至少一个场传感器之间相互间隔的所述一段距离与所述至少一个传感器和所述一个传感器间隔的所述一段距离相等或者不等。

18.根据权利要求15所述的场定位设备，其特征在于，所述场发生装置产生的多个可区分开的场各自具有不同的频率或不同的相位，或者同时具有不同的频率和不同的相位。

19.根据权利要求15所述的场定位设备，其特征在于，所述可区分开的场的频率为一给定频率的整数倍。

20.根据权利要求18所述的场定位设备，其特征在于，所述定位信号处理装置将所述驱动信号和所述传感器信号进行互相关。

21.根据权利要求19所述的场定位设备，其特征在于，所述定位信号处理装置将所述驱动信号和所述传感器信号进行互相关，其中所述互相关持续时间为所述给定频率的整数倍的最小公倍数除以所述的给定频率。

22.根据权利要求21所述的场定位设备，其特征在于，所述定位信号处理装置将所述互相关的结果用于计算所述可区分开的场各自对所述传感器产生的信号的贡献。

23.根据权利要求15述场定位设备，其特征在于，所述场是AC磁场或直流脉冲磁场。

24.根据权利要求23所述的场定位设备，其特征在于，所述AC磁场是连续的磁场，或者所述直流脉冲磁场是周期性变化的。

25.根据权利要求15所述场定位设备，其特征在于，所述三维位置坐标数据是相对于所述参照系的三维位置坐标，所述两个取向坐标数据中不包括自转角。

26.根据权利要求15所述场定位设备，其特征在于，所述目标装置中还包括电极，用于获取其所处位置的电信号。

27.根据权利要求26所述场定位设备，其特征在于，所述的电信号是心腔内壁的电信号。

28.根据权利要求27所述场定位设备，其特征在于，该设备还包括：

电信号处理装置，用于处理所述电极获取的心腔内壁上多个点的电信号，使其结合定位信号处理装置采集的所述心腔内壁上多个点的五维位置和取向坐标数据中的三维位置坐标数据和／或两个取向坐标数据，形成一映像，该映像表示电信号经由心腔内壁组织的传播情况。

29.一种用于人体腔室的三维标测系统，其包括：

至少一个场发生装置，其在驱动信号激励下产生可区分开的场；

一个场传感器，其位于目标装置中，用于检测所述可区分开的场而产生传感器信号；

定位信号处理装置，用于向所述场发生装置发送驱动信号并检测所述一个场传感器信号输出，以产生所述目标装置上所述一个场传感器所在位置的五维位置和取向坐标数据；

作用装置，所述作用装置位于所述目标装置中，可响应于控制信号而对目标装置所处位置产生作用；和

三维图像模拟装置，用于处理所述五维位置和取向坐标数据，根据所述五维位置和取向坐标数据中的三维位置坐标数据和／或两个取向坐标数据建立三维图像模型；

其中，所述目标装置中还包括至少一个场传感器，所述至少一个场传感器与所述一个场传感器之间间隔一段距离。

30.根据权利要求29所述的系统，其特征在于，所述作用装置包括一种管状装置，所述目标装置上开有至少一个孔，所述孔与所述管状装置相通，用于向目标装置的梢端所在之处输送液体。

31.根据权利要求29所述的系统，其特征在于，所述作用装置包括一个或多个电极，其用于向其接触的人体腔室组织提供电能。

32.根据权利要求31所述的系统，其特征在于，所述作用装置还包括温度传感器，用于测量该作用装置中温度传感器所在之处的温度，以便于通过该温度信号来控制电能的释放。

33.根据权利要求29所述的系统，其特征在于，所述作用装置包括压力传感器，用于测量目标装置与所述人体腔室内壁接触的良好程度。

34.一种用于人体腔室的三维标测系统，其包括：

至少一个场发生装置，其在驱动信号激励下产生可区分开的场；

一个场传感器，其位于目标装置中，用于检测所述可区分开的场而产生传感器信号；

定位信号处理装置，用于向所述场发生装置发送驱动信号并检测所述一个场传感器信号输出，以产生所述目标装置上所述一个场传感器所在位置的五维位置和取向坐标数据；

体表参考定位电极，所述体表参考定位电极用于安装在人体的体表部位，并通过其中预置的至少两个场传感器确定所述体表参考定位电极上一个点的三维位置数据和三个方向数据，以提供一个参考点，该参考点相对于所述人体的体表部位是静止的；和

三维图像模拟装置，用于处理所述五维位置和取向坐标数据，根据所述五维位置和取向坐标数据中的三维位置坐标数据和／或两个取向坐标数据建立三维图像模型；

其中，所述目标装置中还包括至少一个场传感器，所述至少一个场传感器与所述一个场传感器之间间隔一段距离。

35.一种用于人体腔室的三维标测系统，其包括：

至少一个场发生装置，其在驱动信号激励下产生可区分开的场；

一个场传感器，其位于目标装置中，用于检测所述可区分开的场而产生传感器信号；

定位信号处理装置，用于向所述场发生装置发送驱动信号并检测所述一个场传感器信号输出，以产生所述目标装置上所述一个场传感器所在位置的五维位置和取向坐标数据；

预置于所述目标装置上的电极，其用于获取人体腔室内壁的电信号；和

三维图像模拟装置，用于处理所述五维位置和取向坐标数据，根据所述五维位置和取向坐标数据中的三维位置坐标数据和／或两个取向坐标数据建立三维图像模型；

其中，所述目标装置中还包括至少一个场传感器，所述至少一个场传感器与所述一个场传感器之间间隔一段距离。

36.根据权利要求35所述的系统，其特征在于，该系统中还包括：

电信号参考装置，该电信号参考装置用于检测人体腔室内壁的电信号，并以其测得的电信号为基准电信号。

37.根据权利要求35所述的系统，其特征在于，该系统中还包括：

电信号处理装置，用于处理所述电极获取的人体腔室内壁上多个点的电信号，使其结合定位信号处理装置采集的所述人体腔室内壁上多个点的五维位置和取向坐标数据，形成一映像，该映像表示电信号经由所述人体腔室内壁组织的传播情况。

38.根据权利要求37所述的系统，其特征在于，该系统中还包括工作站计算机，用于读取所述定位信号处理装置和／或电信号处理装置的数据输出，以及运算处理这些数据。

39.根据权利要求29、34或37所述的系统，其特征在于，该系统中还包括一显示装置，其用于显示该系统中采集的数据以及人体腔室内壁的三维图像模型和／或所述目标装置的局部或整体三维图像模型。

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