CN103945772B - 成像探头以及获得位置和/或方向信息的方法 - Google Patents

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Abstract

一种获得关于磁性部件相对于磁力检测器的位置和/或方向的信息的方法，所述磁性部件和所述磁力检测器相对于静态次级磁场能够彼此独立移动，所述方法包括以下步骤：在存在磁性部件的磁场和静态次级磁场两者的组合的情况下，至少在与磁力检测器空间相关联的第一位置和第二位置处基本上同时地测量磁场的强度和/或方向，所述第二位置与所述第一位置隔开；以及将测量结果组合，以在计算上消除次级磁场的影响，并导出关于磁性部件的位置和/或方向的信息。

Description

成像探头以及获得位置和/或方向信息的方法
技术领域
本发明涉及获得关于磁性部件相对于磁性检测器的位置和/或方向（定向）的信息的方法。本发明还涉及用于对患者组织的至少一部分进行成像的成像探头和用于检测磁性部件相对于磁力检测器的位置和/或方向的磁性检测器的系统。本发明还涉及一种医疗装置，其至少一部分可插入到患者组织中，所述医疗装置包括磁性部件，还涉及一种获得关于医疗装置的至少一部分的位置和/或方向信息的方法。最后，本发明涉及一种用于磁化细长医疗装置的设备。
背景技术
在包括将医疗装置插入到患者组织中的许多医疗过程（例如最小侵害过程和局部麻醉）中，对医生非常有利的可能是，被告知医疗装置在患者组织中的精确位置。例如，为了引入局部麻醉，包括用于手术麻醉或手术后止痛的外周神经阻滞，可在超声成像的帮助下将针引导到感兴趣的区域。然而已经证明，在超声图像中精确地检测针的端点具有挑战性。
加拿大安大略州的Northern Digital公司（www.ndigital.com）提供了一种商品名为“Aurora”的电磁检测系统。该系统包括用于产生电磁场的场发生器和对发生器所产生的场进行反应的各种类型的传感器线圈。一个或多个传感器线圈可嵌入到医疗器械中，诸如活检针、导管或柔性内窥镜，用于实时测量器械尖端的位置，或者如果多个线圈被嵌入，则可实时测量器械的形状。可用的各种类型的传感器线圈的形状和尺寸不同，并且可以检测它们在三维空间中相对于发生器的电磁场的位置和它们的二维或三维定向。导线将传感器线圈与传感器接口单元连接，该传感器接口单元将线圈的数据发送到系统控制单元。该系统控制单元收集从传感器线圈获得的信息并计算它们的位置和方向。
在Hummel等人的“Evaluation of a miniature electromagnetic positiontracker（微型电磁位置跟踪器的评价）”（Mat.Phys.（2002），29（1），2205ff）中，研究了超声扫描头的存在对“Aurora”电磁跟踪系统测量结果的精度的影响。
Placidi,G.等人在“Review of Patents about Magnetic LocalizationSystems for in vivo Catheterizations（关于用于活体插管术的磁性定位系统的专利一览）”（Rec.Pat.Biomed.Eng.(2009),2,58ff）对两种系统进行了区分，在一种系统中，磁场位于患者体外（如“Aurora”系统中的“体外产生的磁场”），在另一种系统中，磁场由位于患者体内的永磁体（“体内永磁体”）产生。讨论一种系统，该系统可以检测永久地固定到体内医疗装置的永磁体在三维空间中的位置和在两维空间中的方向。每种测量涉及至少两个空间分开的三轴磁性传感器，以便在至少两个空间位置测量永磁体所产生的磁场的x、y和z分量。六个磁性传感器以圆形围绕患者布置，以便确保患者身体的每一部分被至少两个传感器覆盖。在使用之前，考虑到地球磁场而校准系统。在校准步骤中，在没有永磁体的情况下，测量地球磁场，然后从每个后续测量中减去地球磁场。从剩下部分中，计算磁体的位置。被认为是该系统的缺点是，在被校准后，不能再移动该系统。
然而，专利US6263230B1（其在Placidi等人的以上文章中引用），US6263230B1描述了一种“连续自动重新校准”方案，利用该方案，检测器可以在初始校准之后移动，即使不与磁体同时移动。磁性检测器系统以已知空间关系附接于透视头，以检测留置医疗装置的永磁体的位置，并且磁场被近似为偶极子场。为了补偿地球磁场以及与该场相关联的局部扰动，在将磁体引入患者体内之前，进行初始校准。对于检测器系统的每个磁性传感器，确定一偏移值。之后，当磁体已被引入患者体内时，从磁性传感器的读数中减去该偏移值，从而补偿地球磁场及其局部扰动。此外，即使检测器系统移动，“连续自动重新校准”方案也允许补偿地球磁场的局部扰动。根据该方案，检测器移动，同时磁体保持静止在其从先前的测量中已知的位置。检测器的精确位置变化通过数字化臂跟踪，并且由此，计算由于磁体而引起的检测器新位置处的磁场。从检测器实际测量的场中减去该结果，并且剩下部分被认为是对于新位置处的地球磁场的贡献。当检测器移动到另一个位置时，可重复该过程。
US6216029B1公开了一种用于针的超声非手动（free-hand）引导的设备。超声探头和针或针引导件都设有方向传感器，用于感测探头和针相对于参考物的位置。每个方向传感器可包括三角形排列的三个应答器。所述应答器优选地是利用红外或可见光进行操作的光电传感器。替换地，所述系统包括附接于超声探头和针或针引导件的磁性发射器和磁性接收器。在显示屏幕上，示出了目标区域的超声图像。而且，该针以明显的带色线条显示，即使该针位于超声图像外。另外或替换地，显示了针的轨迹。
类似地，US6733468B1公开了一种医疗诊断超声系统，其中，超声探头和侵入式医疗装置（例如套管）都具有附接于它们的位置传感器，用于感测它们的位置和/或方向。从针和探头的位置，确定针相对于探头的成像平面的位置。由此，计算侵入式医疗装置的投影和实际轨迹并叠加在超声图像上。
本发明要解决的问题
本发明的目的是，提供获得关于磁性部件相对于磁力检测器的位置和/或方向的信息的改进方法。本发明进一步的目标是，提供用于对患者组织的至少一部分成像的成像探头和用于检测磁性部件相对于磁力检测器的位置和/或方向的磁力检测器的改进系统。本发明还寻求提供一种改进医疗装置，其至少一部分可插入到患者组织中，该医疗装置包括磁性部件，并且提供一种获得关于医疗装置的至少一部分的位置和/或方向信息的改进方法。最后，本发明的目的是，提供一种用于磁化细长医疗装置的新型设备。
根据本发明的方案
下面，参考权利要求来描述本发明。注意，所有权利要求中的附图标记不具有限制作用，而仅用于改善可读性的目的。
获得位置和/或方向信息的方法
根据本发明的一个方面，该问题是通过提供具有权利要求1的特征的方法解决的。因此，根据本发明，磁性部件相对于磁力检测器位置和/或方向是直接获得的。有利地，由于次级磁场的影响通过组合至少两个同时测量结果来计算消除，所以不再需要初始校准步骤，该初始校准步骤例如用于US6263230B1中所描述的方法，以获得用于补偿地球磁场的偏移值。而且，可避免这里公开的“连续自动重新校准”过程，该过程依赖于数字化臂来测量检测器的位置变化，而且还需要在检测器移动的同时磁性部件保持静止。相反，即使磁力检测器和磁性部件同时移动，也可以得到磁性部件的位置和/或方向。这是相当有益的，特别是当磁力检测器附接于手持探头（诸如超声探头）时，用于超声辅助医疗过程以跟踪医疗装置相对于患者组织的探头所产生的图像的位置。在这些情况下，对医生来说，几乎不可能在医疗装置移动的同时保持探头静止。此外，由于可以省去US6263230B1的数字化臂，有利地，根据本发明，用于检测磁性部件的位置和/或方向的装置不需要物理地接触参考物。事实上，可实现的是，为了提供关于磁性部件的位置和/或方向的所需信息，除了磁性部件以外，不需要作为参考物的装置。这不仅与US6263230B1的教导相反，而且与例如US6216029B1和US6733468B1的教导相反。由于直接获得感兴趣的量，即磁性部件相对于探头的位置和/或方向，所以与依赖于探头位置和磁性部件位置的单独估计的估计方法（例如US6216029B1和US6733468B1中公开的方法）相比，这里的估计不太容易出错。
同样有利地，通过组合基本上同时进行的两个测量结果以获得磁性部件的位置和/或方向，可以省去依赖于磁性部件的振荡磁场的过程，例如在Placidi等人的以上文章中所公开的涉及体外产生磁场的方法，以便补偿该地球磁场。
在本发明的上下文中，“磁力检测器”是这样一种装置，其可以获得关于其所暴露的磁场的定量信息，诸如，磁场的绝对值、方向和/或梯度。磁力检测器可以包含一个或多个磁力计。表述与进行测量的位置和磁力检测器相关的“空间相关”，意味着这些位置与检测器同步移动（并因此是相互的），从而可从这些位置的布置和方向导出检测器的布置和方向。
“次级磁场”通常包括地球磁场。另外，它可能包括地球磁场或其它磁场中的失真，例如，磁力检测器附近的装置所产生的。优选地，使用时，次级磁场在磁力检测器移动所在的空间内基本上是均匀的。
“磁性部件”是创建其自己的磁场的实体。由于其磁性性能，磁性部件可以向磁力检测器提供关于其位置和/或方向的信息。
磁性部件的“关于位置的信息”是指在至少一个空间维度的位置，更优选地，两维、更优选地三维空间。类似地，磁性部件的“关于方向的信息”是指在至少一个空间维度的方向，更优选地，两维、更优选地三维空间。所获得的信息优选地是磁性部件在一定分辨率内的位置和/或方向。然而，仅仅关于磁性部件是否在成像探头的成像平面内的信息已经构成了本发明范围内的位置信息。此外，磁性部件是处于成像平面的前方或后方的信息也构成位置信息。
根据本发明的问题还通过提供具有权利要求3的特征的方法得以解决。根据权利要求3的方法能够有利地利用以下事实：从惯性测量单元的测量结果，可导出磁力检测器的方向或甚至方向和位置两者。从这些结果，可分别导出次级磁场（优选地，地球磁场）相对于检测器的方向，或者方向和强度。为此目的，优选地，在初始校准步骤中，在不存在磁性部件的情况下，测量次级磁场相对于磁力检测器的方向，或者强度和方向。通过跟踪磁力装置的方向变化，从初始校准位置，可计算次级磁场的在空间和时间上的大致稳定的各分量。
在本发明的上下文中，“惯性测量单元”是包括陀螺仪和/或加速计（优选地包括两者）的单元。类似于权利要求1的解决方案，有利地，为了提供关于磁性部件的位置和/或定向的所需信息，除了磁性部件以外，无需作为参考物的装置。
成像探头和磁力检测器的系统
根据本发明的另一方面，根据本发明的问题另外通过提供一种具有权利要求18的特征的系统得以解决。
“手持探头”是一种在使用中用户将其保持在所需位置的探头。特别地，在手持探头中，没有诸如支承臂、滑道（runner）或线的技术装置，所述技术装置在用户移开他或她的手时将探头保持在适当位置。优选的手持探头包括手柄。
此外，根据本发明的问题通过提供一种具有权利要求19的特征的系统得以解决。由于紧固件，根据本发明的磁力检测器可以附接于原来不设计成与根据本发明的磁力检测器一起使用（或至少不是排它地使用）的成像探头。优选地，紧固件被固定地附接于成像探头和/或磁力检测器。紧固件也可以设置成单独的部件，并且可包括用于将紧固件固定地附接于成像探头和/或医疗装置的一部分（例如，自粘接部分）。
医疗装置和获得关于医疗装置的位置和/或方向信息的方法
根据本发明的再一方面，问题还通过以下方式得以解决：提供一种具有权利要求26的特征的医疗装置和一种具有权利要求37的特征的获得关于医疗装置的至少一部分的位置和/或方向信息的方法。医疗装置和获得关于医疗装置的至少一部分的位置和/或方向信息的方法利用发明人的发现，即，许多医疗装置包括功能部件，例如套管或金属杆，所述功能部件可被磁化，以使医疗装置可由磁力检测器检测到。因此，医疗装置的功能部件可以简单地通过磁化而分配用于超出医疗装置的原始功能的附加目的。
在本发明的上下文中，医疗装置的“功能部件”是这样的部件，除了向磁力检测器提供关位置和/或方向信息外，还对医疗装置的功能有贡献，即，它有助于医疗装置用于其作为医疗装置的目的。在这点上，向磁力检测器转发位置和/或方向信息不被认为是医疗装置的功能。如果医疗装置是导管或插管，该功能可以例如是传输流体进入或离开患者组织，或者，如果医疗装置是电外科手术器械，该功能可以是电外科手术治疗。
优选的磁性部件是医疗装置的“必需”部件。在本文中，“必需”意味着，当磁性部件被移除时，医疗装置不能实现其目的。替换地，磁性部件不是必需的，但任然是有益的。除了向磁力检测器提供方向和/或位置信息外，它可以例如改善医疗装置的功能、操纵或其它性能。
磁化设备
最后，根据本发明的又一方面，该问题通过提供一种具有权利要求39的特征的用于磁化细长医疗装置的设备得以解决。该设备可用于在即将执行医疗过程之前磁化细长医疗装置（例如套管）。由于该设备包括用于保持细长医疗装置的贮存器和磁化器，所以可以容易地由例如医生来磁化套管，从而将它们转化成在根据本发明的方法、系统和医疗装置中使用的磁性部件。
虽然为了更好地理解本发明的基本构思，在整个本说明书和权利要求中，仅仅参照了一个磁性部件，但本发明在其所有方面当然也包括存在附加的另外磁性部件的实施例。如对本领域技术人员显而易见的，根据本发明的方法、设备和系统同样可应用于多个磁性部件，而不是仅一个磁性部件。
本发明优选实施例的描述
下面以及在从属权利要求中讨论本发明的可以单独或组合使用的优选特征。
获得位置和/或方向信息
优选地，在与磁力检测器空间相关联的一个或多个位置处测量的磁场的强度和/或方向用作次级磁场（即，（可能失真的）地球磁场）的强度和/或方向的直接估计。为此目的，优选地，该位置或这些位置与磁性部件分离且距离足够远，以确保在该/这些位置的测量充分地不受磁性部件的磁场影响，以直接提供次级磁场的强度和/或方向的估计。因此，如果磁力检测器与成像探头是一体的或可附接于成像探头（例如超声成像探头），如以下进一步讨论的，则根据本发明的本实施例的用于测量次级磁场的强度和/或方向（定向）的磁力检测器的装置（例如磁力计）充分远离成像探头的最靠近患者的部分，以确保磁力计基本上不受引入到患者组织内的磁性部件的磁场影响。
在本实施例的上下文中，“直接估计”意味着，在该位置或多个位置处的测量足以在所要求的精度内估计次级磁场的强度和/或方向。
有利地，根据本发明的上述优选实施例测量的磁场可以简单地从一个或多个其它位置的测量结果中被减去，以对于这些其他测量中的每一个仅获得磁性部件的磁场。然后，这可以用于导出磁性部件的位置和/或方向。
优选地，通过针对磁性部件的实际磁场而拟合由于磁性部件的磁场模型，来计算磁性部件的位置和/或方向，当在次级磁场已被减去之后从受磁性部件的磁场影响的位置处的测量结果获得时。因此，磁性部件的位置和/或方向在模型拟合过程中是未知参数。
在本发明的替换实施例中，一种模型包括次级磁场，优选地是表示地球磁场的均匀磁场，该模型是模型中的另一未知参数，并且该模型通过适当的算法拟合成这些位置的测量结果，以便导出未知参数，即，磁性部件的位置和/或方向，并且，如果感兴趣的话，还导出次级磁场的强度和/或方向。优选地，如果磁力检测器的测量磁场的强度和/或方向所在的所有位置被认为是，受次级磁场的潜在影响的程度使得没有一个位置能够直接提供次级磁场的强度和/或方向的估计，则采用该方法。
在上述方法的一个变型中，次级磁场对各位置处的测量结果的影响首先通过确定不同位置的测量结果的微分值来抵消。例如，在标准化（如下所述）之后，在各个位置所确定的磁场的强度和/或方向的平均可从在每个不同位置的磁场的强度和/或方向中减去。因此，实际上，磁力计用作梯度计。然后可将这些微分值拟合成模型，该模型利用原始磁场的微分或其它函数导数。
此外，优选地，根据测量结果，获得由于磁力检测器的运动导致的磁力检测器的方向和/或位置的变化。例如，当从磁力检测器的两个或更多个位置的测量结果进行组合而计算时，磁力检测器的方向和/或位置的变化可从检测器相对于地球磁场的方向获得。而且，磁力检测器的方向和位置可以从惯性测量单元的测量结果导出。如果磁力检测器附接于成像探头，则该信息可用于例如将成像探头在不同位置和/或以不同方向所获取的图像组合成三维地图或全景图。特别地，这可以帮助扩展体积（extendedvolumes）的三维映射。因此，一方面是惯性测量单元，尤其是加速度计，另一方面是用于估计次级磁场的磁场强度和/或方向的测量，可以彼此替换。然而，本发明还包括这两个装置都被提供的一些实施例。特别地，两个装置的结果可以组合，例如平均，以提高精度。
磁力检测器和基础单元
在磁力检测器中，优选地在与磁力检测器空间相关联的至少两个位置，更优选地至少三个位置，更优选地至少四个位置，测量磁场的强度和/或方向，这些位置相互分离。测量结果可以组合，以导出磁性部件的位置和/或方向。它们可以再组合，以在计算上消除次级磁场的影响。
优选地，通过磁力检测器的磁力计来测量在至少两个位置，更优选地至少三个位置，更优选地在每一位置的磁场，每个磁力计位于相应位置处。优选地，在第一位置处，更优选地还在第二位置处，更优选地还在第三位置处，更优选地在磁力检测器的所有位置处，测量磁场在至少两个线性独立的空间方向上的分量，更优选地在所有三个线性独立的空间方向上的分量。
在本发明的优选实施例中，将测量结果发送到进行处理的基础单元，优选的基础单元独立于磁力检测器。在本文中，“独立”意味着，基础单元和磁力检测器彼此不同步地运动；换句话说，它们在空间上不相关。相反，磁力检测器可以独立于基础单元移动。特别地，基础单元可以保持静止，同时磁力检测器（优选地附接于成像探头，如上面所讨论的）移动。磁力检测器与基础单元之间的传输能够例如通过柔性线缆或通过无线连接实现。无线连接的优点在于，磁力检测器可以附接于传统的成像探头，除了探头线缆外，不需要另外的线缆。
本发明的该实施例可实现的优点是，从测量结果导出磁性部件的位置和/或方向所需的大部分或者甚至全部的计算可以在基础单元中执行。考虑到用于消除次级磁场的影响并导出磁性部件的位置和/或方向所需的计算装置可能也要求小到足以容易地附接到成像探头的微处理器的这个事实，这是有益的。因此，通过将部分或全部计算转移到可更容易提供足够的处理能力的基础单元，可以保持磁力检测器小而轻。
在另一个实施例中，基础单元与成像系统合并，来自磁力计的信息通过探头线缆传送。
优选的磁力检测器包括几个磁力计，可能还连同惯性测量单元和可以是多路复用器或微处理器的接口电路。接口电路能够将多个探头的信号通过单个线缆或无线链路传送。其采样磁力计（以及惯性测量单元，如果存在的话），并且可能监控其它信息，诸如，磁力检测器的电池的充电状态。借助于磁力检测器的发射器，该信息然后被发送到基础单元的接收器。
在本发明的优选实施例中，磁力检测器还接收来自基础单元的信息。因此，优选地，可以在磁力检测器和基础单元之间进行双向通信。从基础单元到磁力检测器的返回通道例如可以用于重新配置远离基础单元的磁力计或惯性测量单元。例如，磁力计的工作范围可适用于磁性部件的磁场的强度，特别是避免测量过程中的溢出（overflow）。
为了传输，磁力检测器和基础单元彼此功能性连接。术语“功能性连接”包括直接连接和通过一个或多个中间部件的间接连接，所述中间部件可以是硬件和/或软件部件。优选地，磁力检测器和基础单元之间的传输以防止窃听的方式编码，例如通过非对称加密。此外，优选地，在包括磁力检测器和基础单元的若干系统紧挨着操作的情况下，采取一些措施来防止干扰。
优选地，在校准步骤中，针对增益、偏移和方向，对磁力计进行校准，从而在均匀磁场中，它们都得到基本相同的测量结果。由此，确保所有的磁力计在暴露于均匀场时测出相等的值。例如，根据磁力计的方向，在均匀的地球磁场中旋转的磁力计应该测量磁场在三个线性独立方向上的分量的不同强度。然而，场的总强度应当保持恒定，而不管磁力计的方向如何。然而，在市场上可获得的磁力计中，增益和偏移在三个方向中的每个方向上不相同。而且，方向通常彼此不正交。例如US7275008B2中所描述的，对于单个传感器，如果磁力计在均匀恒定磁场中旋转，则测量将形成倾斜的三维椭球体。然而，由于所测量的场是恒定的，所以归一化测量结果应当依赖球体。优选地，引入偏移值β和增益矩阵M，以将椭球体变换成球体。
利用一组传感器，需要采取附加步骤来确保不同传感器的测量结果彼此相同。为了校正这个问题，优选地，对于每个位置k，定义一组增益归一化矩阵Mk和归一化偏移向量βk，它们将磁力计的原始结果ak变换为归一化结果bk：
bk=ak*Mk+βk
这样的一组增益矩阵Mk可通过已知过程获得，例如，在Dorveaux等人的“On-the-field Calibration of an Array of Sensors（传感器阵列的在场校准）”中所描述的迭代校准方案（2010年巴尔的摩的2010AmericanControl Conference（美国控制协会））。
借助于所定义的变换，bk使得磁场分量的强度在三个正交空间方向上具有相等的增益。而且，可以确保这些方向对于磁力检测器中的所有磁力计是相同的。结果，在任何均匀磁场中，所有磁力计产生基本相同的值。
对于每个磁力计，在校准步骤中所获得的归一化信息Mk和βk可存储在磁力检测器本身中或存储在基础单元中。将信息存储在磁力检测器中是优选的，因为这允许很容易地更换磁力检测器，而不需要更新基础单元中的信息。因此，在本发明的优选实施例中，磁力装置的磁力计被采样，并且它们的结果在磁力检测器中被归一化。该信息可能连同其他相关信息被发送到基础单元，以便进一步分析。
在本发明的另一实施例中，该变换可以是另一种更一般化的非线性变换bk=F(ak)。
除了上述校准方法，可应用另一种校准方法，其采用非均匀磁场来获得磁力检测器的磁力计的相对空间位置。虽然标准校准方法利用均匀磁场来：（a）正交地对准磁力计的测量轴线，（b）取消偏移值，以及（c）调整到相等的增益，但对所描述的系统更有利的是，磁力计的精确相对空间位置也是可获得的。这可以通过额外的校准步骤实现，在该额外的校准步骤中，磁力检测器承受已知的非均匀磁场。优选地，将不同位置所获得的测量结果与假定位置的预期场强和/或方向进行比较，并校正假定位置，直到实际测量结果和预期测量结果一致，这允许传感器的空间位置的精确校准。
在后一种校准方法的一个变型中，使用了未知的而不是已知的均匀场。在不同的位置，使得磁力计以固定方向扫过未知磁场。利用提供参考轨迹的其中一个磁力计，其它磁力计的位置以如下方式适应地变化，使得它们的测量结果与参考单元的测量结果一致。这可以通过例如一种实现机械-磁-电梯度-下降算法的反馈回路得到。非均匀场校准中所使用的轨迹也可以仅由空间中的单个点构成。
成像探头和处理单元
优选地，磁力检测器与用于对患者组织的至少一部分成像的成像探头是一体的或可移除地附接于成像探头。“一体”意味着，磁力检测器以如下方式永久地固定于成像探头，即，如果成像探头按其设计目的而使用，则磁力检测器不能从成像探头移除。例如，它可以位于成像探头的壳体内。磁力检测器与成像探头结合的程度甚至可以是，为了服务或维护的目的，在不破坏成像探头的情况下，其不能够与成像探头分离。还有，术语“一体”还包括这样的实施例，其中，为了修理或维护的目的，磁力检测器可从成像探头移除。在本发明的上下文中，“可移除地附接”意味着，如果该装置按其设计目的而使用，则用户可以将一个部分从其附接的另一部分移除。因此，例如，虽然在医疗过程中磁力检测器保持附接于成像探头以在空间上与其关联，但在医疗过程结束之后，检测器可从探头移除以附接于用于另一医疗过程的另一个成像探头。优选地，为了可拆卸附接的目的，磁力检测器和成像探头中的至少一个（优选地两者）设有一个或多个紧固件。优选地，磁力检测器和成像探头以确保在医疗过程中使用期间它们相对于彼此处于固定位置的方式附接于彼此。
优选的成像探头是超声成像探头。这样的超声成像探头优选地包括超声转换器的阵列。借助于转换器，超声能量（优选为超声脉冲的形式）被传送到待检查的患者组织的区域。随后，从该区域返回的反射超声能量被同一或其他转换器接收并记录。然而，本发明还可与其他类型的成像探头（例如阻抗成像探头）一起使用，包括Nervonix公司的US7865236B2中所公开的那类探头。其它合适的成像探头包括IR传感器或能够测量血液流动的摄像机和/或其它扫描装置。
此外，优选地，提供了处理单元。由磁力检测器产生的位置相关信息和由成像探头产生的图像信息优选地分别从磁力检测器和成像探头传送至处理单元（位置相关信息优选地经由基础单元，如上所述）。然后信息可在处理单元中组合，以产生患者组织的图像，在该图像中，基于从磁力检测器获得的位置和/或方向信息来表示医疗装置的至少一部分的位置。优选的处理单元包括用于显示图像的显示装置。在本文中，“位置相关信息”可以例如是由磁力计获得的原始数据、如上所讨论而计算的校准数据或实际位置和方向。类似地，“图像数据”可以是由成像探头获得的原始数据或已经被进一步处理的原始数据。
在本发明的优选实施例中，处理单元驱动成像探头并解释从成像探头（例如超声探头）接收的原始数据。此外，优选地，提供了一个线缆或一束线缆来连接成像探头与处理单元。如果成像探头是超声探头，则处理单元优选地包括驱动器电路，以发送精确的定时电信号至成像探头的转换器，从而产生超声脉冲。由于超声波脉冲的一部分从待检查的区域反射并返回到超声探头，所以接收到的超声能量被转换成电信号，然后所述电信号被转发到处理单元。处理单元放大并处理该信号，以产生患者组织的被检查区域的图像。
由于医疗装置的位置信息通过对装置的磁性部件的位置进行检测而获得，所以医疗装置的一部分（它的位置被指明）优选地将是医疗装置的磁性部件或另一部件，该另一部件相对于磁性部件的位置是已知的。在本发明的一个实施例中，仅示出了磁性部件的一部分，例如最远端部分，诸如套管的远尖端。
对于从磁力检测器和成像探头（优选地经由基础单元）到处理单元的信息传输，前两个部件与处理单元功能连接。优选地，处理单元进一步功能连接到磁力检测器（优选地经由基础单元），以从基础单元接收信息。这样，可从处理单元或磁力检测器传送相关信息，以便于在其中进行计算。
如果图像产生处理单元以双向方式连接，可能是最有用的。通过处理所记录的图像（优选地在处理单元中）而获得的信息，可被传送至基础单元，以便于对针位置的估计，反之亦然。例如，原始超声图像上的霍夫变换（Hough-Transformation）可以检测针的微弱图像；来自超声图像的该定位信息可以作为约束而应用于优化步骤，从磁力计数据导出相同的针位置。当然，在图像上直接操作的针检测算法也可以通过来自基础单元的针位置的信息而被稳定。
优选地，在图像中，指出了医疗装置或医疗装置的一部分是位于预定空间平面的内部还是外部。优选地，在显示器上，显示了患者组织在某一平面中的图像，与预定空间平面相同。显示平面可以例如由成像探头的位置和/或方向确定。例如，如果成像探头是以2D模式操作的超声成像探头，则显示平面是探头的成像平面。优选地，如果医疗装置的多个部分被显示，则指出哪一部分位于空间平面内，哪一部分位于空间平面的一侧，且哪一部分位于空间平面的另一侧。例如，成像探头的成像平面可以与一种颜色相关联，成像探头的一侧与另一种颜色相关联，且另一侧与第三种颜色相关联。替换地或附加地，可以显示磁性部件或医疗装置的一部分的轨迹，例如US6733458B1中所公开的。在成像装置主要是3D装置的情况下，上述说明自然地扩展到3D体积（空间）。因此，特别是在这样的情况下，可以在图像中指出医疗装置或医疗装置的一部分是位于预定体积的内部还是外部，并且在显示器上，可以显示患者组织在某一体积中的图像，与预定空间体积相同的。显示体积例如可通过成像探头的位置和/或方向确定。
磁性部件和医疗装置
磁性部件优选地与剩下的医疗装置是一体的。替换地，它可以是可更换部件，例如注射器的套管。
优选地，医疗装置的功能不取决于磁性的磁性部件。换句话说，即使部件不是磁性的，医疗装置仍将实现其目的。例如，为达到其将流体引入患者组织中的目的，套管不需要是磁性的。本发明的该实施例利用了如下事实，即，医疗装置的某些部件，通常它们不是磁性的，然而有可能被磁化，因此能用作磁性部件，用于向磁力检测器提供位置和/或方向信息。
替换地，磁性部件是功能部件，且功能依赖于是磁性的部件。在这种情况下，本发明利用了如下事实，即，磁性部件，除利用其在医疗装置中的磁性相关功能外，也可用于提供位置和/或方向信息。
发明人已经发现磁性部件，特别是医疗装置的磁性部件，可被市场上获得的传统磁力计可靠地检测到。磁性部件的磁场优选地不是交替的，即，它不是周期性地改变它的符号或方向。优选的磁性部件的磁场是不变的，也就是说，在检查、治疗或手术期间，相对于跟踪的医疗器械，它保持其方向和/或绝对值基本上恒定。已经发现，这种磁化医疗器械在通常的医疗过程期间保持其磁化充分恒定，以被磁力检测器可靠地检测到。
优选的磁性部件至少部分为永磁体。在本发明的上下文中，“永磁体”是被磁化的物体，从而由于剩磁而产生其自己的持久磁场。有利地，因为磁体是永磁体，所以不需要电源。
虽然永磁体是优选的，本发明还包括这样的实施例，其中磁性部件为非永磁体，例如电磁体，例如螺线管，电流可应用于螺线管以产生磁场。此外，在本发明的一些实施例中，由于来自磁性部件的另一部分的磁性感应，仅仅磁性部件的一部分可以是磁性的，例如部件的永磁体部分，而在本发明的其他实施例中，这种感应不起作用。磁性部件的一部分在另一部分中感应磁场，但不一定必须与另一部分是一体的。相反，这两部分可以是分离的。这两部分也不一定要彼此相邻，而是它们也可以彼此相距一定距离。事实上，通常，磁性部件可包括不只一个而是几个独立部分，这些部分可以彼此相距一定距离，例如在医疗装置中布置成一排的几个永磁体。然而，医疗装置的仅仅由于来自医疗装置外部（例如，射频天线的线圈）的感应而为磁性的部件，不会产生其自身的磁场，因此在本发明的上下文中不会被认为是磁性部件。
磁性部件或磁性部件的一部分可以是磁性涂层。优选地，所述涂层是永久的磁性涂层。为此目的，它可以例如包括永久的磁性颗粒，更优选地为纳米颗粒。“纳米颗粒”是一种在至少两个空间维度的尺寸等于或小于100nm的颗粒。
在本发明的一个实施例中，磁性部件具有基本均匀的磁化强度。在另一个实施例中，磁化强度在至少一个维度是不均匀的，即磁矩的大小和/或方向根据在磁性部件上的位置而变化，从而产生一维或多维的磁性图案，例如，类似于传统的磁性存储器条（至少一维）或盘（二维）的图案，如它用来例如在银行卡（credit card）上存储信息。在本发明的优选实施例中，可以沿细长磁性部件（例如套管）的长度记录一维磁性图案。有利地，这种图案可用来识别磁性部件，并因此识别与其附接的装置，或者作为例如医疗装置的一部分的装置，用于分类目的。此外，通过将医疗对象的某些部分标记以不同的磁代码，可以区别开这些部分。本发明的实施例可实现的优点是，可更好地确定磁性部件的位置和/或方向，如可以识别部件的各个部分且相对于它们的位置和/或方向被分别地跟踪。特别地，有利的是，也可以跟踪磁性部件的变化形状，例如针受压弯曲。此外，可以更容易地确定变形的磁性部件和/或部件的变形或变形的程度。
优选的医疗装置是细长的，即，其长度至少是其宽度的两倍。更优选地，医疗装置的至少可插入到患者组织内的一部分是细长的。
优选地，至少医疗装置的可插入到患者组织内的部分，更优选地整个医疗装置，是管状的。此外，优选地，磁性部件是部分管状的。替换地，医疗装置的可插入到患者组织内的部分或医疗部件可具有非管状的形状，例如棒的形状，例如，如果医疗装置是电外科手术器械。在本发明的优选实施例中，至少医疗装置的可插入部分，更优选地整个医疗装置，是套管。此外，套管也构成磁性部件。优选的套管具有被引入到患者组织内的倾斜端。
本发明可以特别有利地与这种套管一起使用，因为它们易于弯曲，并且因此从针引导件的位置不能容易地确定套管的插入部分的位置，特别是套管尖端，如US6216029中所公开的。如以下详细说明所示，在本发明的优选实施例中，所使用的模型场假定只有两个间隔开的磁荷，一个是针尖。已经发现，对于中度的针弯曲，因为它通常发生，实际场与模型场的偏差相对较小；因此即使针发生弯曲，上述模型也能够容易地应用于估计针尖的位置。
本发明可特别有利地与用于局部麻醉的套管一起使用。然而，它还可以与活检套管和导管一起使用，例如用于局部麻醉的导管。套管或导管的优选固体材料是永久磁化的，或者，套管或导管设置有磁性涂层，如上所述。替换地或另外地，套管或导管可设置有电磁线圈，优选地在其远端。
磁化设备
优选的用于对细长医疗装置进行磁化的设备包括磁化开口。磁体优选地位于磁化开口的附近，以在细长医疗装置穿过开口时对其进行磁化。优选地，所述设备中的开口是贮存器中的开口，通过该开口，可以从贮存器中取出细长医疗装置，使得当细长医疗装置从贮存器中移除时，其被磁化。优选地，细长医疗装置保持在不同于贮存器的无菌包装中，同时它们存储在贮存器中。优选地，它们在被磁化时保持在该包装中。
优选的细长医疗装置是套管、杆或针。优选的贮存器可同时保持多于一个的细长医疗装置。
优选地，磁体是电磁体，例如螺线管，更优选地是环形螺线管电磁体。替换地，它可以是永磁体。磁化装置可以设计成均匀地磁化所插入的医疗装置、或沿着细长医疗物体记录磁化图案。这例如可用于识别用于文档编制目的的医疗物体，如上所述。优选地，磁化强度沿着细长医疗装置的长度的变化可通过当细长医疗装置行进通过磁化开口时改变螺线管的磁场而实现。为了控制磁场的变化，细长医疗装置的行进可以例如通过测量辊记录，当细长医疗装置穿过磁化开口时，该测量辊与细长医疗装置接触。在另一个实施例中，磁化装置是磁体的多个独立部分构成的中空管。通过将不同电流施加到管的不同部分，磁性图案可刻在医疗器械上。
该设备可以通过在设备上提供用于对准磁力检测器和细长医疗装置的标记而进一步发展成校准工具。优选地，为了对准，磁力检测器与成像探头是一体的，或附接于成像探头，并且成像探头与细长医疗装置利用所述标记而对准。因此，磁力检测器与医疗装置通过成像探头对准。
借助于标记，细长医疗装置和磁力检测器可被放置于明确的相对位置。由此，基于磁力装置的测量结果，可以测量细长医疗装置的特定参数，最优选地其长度和磁矩，以便于在医疗过程中后续计算套管的位置和方向。实际上，这些参数可以极大地增强将模型拟合至磁力计所测量的参数，如上所述。
附图说明
借助于示意图更详细地举例说明本发明：
图1示意性地示出了根据本发明的包括成像探头、磁力检测器和医疗装置的成像系统；
图2示出了根据本发明的磁力检测器的框图；
图3示出了根据本发明的基础单元的框图；
图4示意性地示出了根据本发明第一实施例的具有叠加的套管的位置和方向的患者组织图像的三个实例；
图5示意性地示出了根据本发明第二实施例的磁力检测器；
图6示出了根据图5的超声成像探头和磁力检测器的系统；
图7示出了随着针距超声成像平面的成像平面的距离而变化的图5和图6的实施例中的绝对梯度场强；以及
图8示出了根据本发明的用于磁化套管的磁化设备。
具体实施方式
图1所示的成像系统1包括手持超声探头2，该超声探头作为成像探头通过线缆3与处理单元4连接。处理单元4驱动超声探头2，即，它将电信号发送至超声探头2以产生超声脉冲，并解析从超声探头2接收的原始数据以将其集合到用超声探头2扫描的患者组织的图像。而且，电池操作的磁力检测器5通过维可牢尼龙搭扣（Velcro fastener，未示出）附接于超声探头2。定位元件设置在磁力检测器5上，以确保无论何时重新附接于超声探头2时，它总是以同一明确的位置和方向附接。
磁力检测器5包括磁力计14、15（图1中未示出），并无线地或通过其他装置以双向方式（由假符号（flash symbol）7表示）与基础单元6连接。为此，磁力检测器2和基础单元6都设置有无线收发器。所述收发器可以例如采用蓝牙TM标准或来自WiFi（IEEE802.11）标准系列的标准。基础单元6接收磁力检测器2的归一化测量结果，并且由此计算磁性医疗套管8的位置，或者在一些实施例中，计算其位置和方向。与测量结果一起，附加信息（诸如，磁力检测器5的电池的充电状态）从磁力检测器5发送到基础单元6。此外，配置信息从基础单元6发送到磁力检测器5。
基础单元6将其计算结果（即，位置，或者在一些实施例中，位置和方向信息）转发到处理单元4。为此目的，基础单元6可以例如经由标准串行连接器（诸如USBTM（通用串行总线）连接器、FireWireTM（也被称为iLinkTM或IEEE1394）连接器或ThunderboltTM（也称为Light PeakTM）连接器）与处理单元4连接。在处理单元4中，从基础单元6接收的信息和超声图像被组合，以在处理单元4的显示屏幕9上产生患者组织的图像，其中显示出套管8在组织中的当前位置。此外，基础单元6从处理单元4通过相同连接而接收配置信息和/或关于套管8的位置的先前信息。
磁力检测器5的各部件在图2的框图中更详细地示意性示出。磁力检测器5包括两个或更多个（例如四个）磁力计14、15（图2中未示出）的阵列10，该阵列由微处理器11进行采样。微处理器11将从磁力计阵列10获得的测量结果归一化，并将其转发到具有天线13的收发器12，进而将信息发送到基础单元6。在该实施例的修改版本中，磁力检测器5设置有多路复用器，而不是微处理器11，并且归一化由基础单元6中的处理器18执行。
磁力计14、15的阵列10中的每个磁力计14、15测量磁场在各个磁力计14、15的位置处在三个线性独立方向上的分量ak u,ak v,ak w（k表示相应的磁力计）。微处理器11将这些原始值
ak=(ak u,ak v,ak w)
变换成在相等增益的预定正交方向上的对应的归一化值
bk=(bk x,bk y,bk z)，
其通过将从磁力计得到的三个值ak乘以归一化矩阵Mk并加上归一化偏移向量βk实现：
bk=ak*Mk+βk。
对于具有其相应的归一化矩阵并加上归一化偏移向量的所有磁力计，进行同一变换，使得对于每个磁力计的结果bk提供在相同正交空间方向上具有相等增益的磁场分量。因此，在均匀磁场中，所有磁力计在归一化之后总是提供相同的值，无论均匀磁场的强度或方向如何。归一化矩阵和归一化偏移向量永久地存储在与微控制器相关联的存储器中。
在图3中更详细地示意性示出的基础平台6从磁力检测器5通过其具有天线17的接收器16接收归一化位置信息，将将信息转发给处理器18。其中，归一化的测量结果被组合，以导出套管8的位置（或者，位置和方向）。为此目的，值bk被拟合成源于磁性套管8的磁场和地球磁场的组合的模型。在该模型中，未知参数p是套管相对于超声波探头的位置I、它的长度和方向d、和其磁矫顽性（magnetic coercivity）m、以及地球磁场E：
p={I,d,m,E}
这些未知参数通过磁性套管的磁场和地球磁场的模型得到，其中
ck(p)=(ck x(p),ck y(p),ck z(p))
是根据该模型的在磁力计的位置k在一组给定参数p下的磁场的归一化分量。借助于本领域技术人员已知的适当算法，获得参数p，根据该模型，磁场分量与实际测量分量的偏差
Σk(bk-ck(p))2
被最小化。适当的最小化技术例如为梯度下降算法以及Levenberg-Marquardt方法。此外，卡尔曼滤波器技术或类似的迭代方法可用于连续执行这样的优化。
如果套管具有足够的刚性，即它仅稍微弯曲，则其可以近似为直的中空圆柱体。这种圆柱体的磁场等于均匀分布在圆柱体的端面（即在套管的相对端部上的两个圆环）上的相反磁荷（即显示相反的磁力）的磁场，所述环具有相反的磁荷。鉴于套管的小直径，磁荷可进一步近似为套管的相对端部的两个磁性点磁荷。因此，根据该模型，套管的沿向量d延伸的磁场从位置rk测量，为：
N(rk,d,m)=m*(rk/|rk|3-(rk+d)/|rk+d|3)
这里|rk|和|rk+d|分别表示向量rk和rk+d的绝对值。借助于磁力检测器5中的磁力计14、15的已知位置和磁力检测器5相对于超声探头2的位置，位置rk可以转化为/套管8相对于超声波探头2的位置I。因此，还考虑地球磁场E，根据该模型的磁场分量为：
ck(p)=N(rk,d,m)+E=m*(rk/|rk|3-(rk+d)/|rk+d|3)+E
注意到，与许多已知方法相反，上述模型不假定针的磁场为偶极子场。这是一种过简化，因为与针的长度相比，磁力检测器通常太靠近针，使得偶极子场不是有效近似。
通过针对由磁力计14、15检测的实际值（如上所述）拟合模型所获取的数值随后经由数据接口19（例如，USBTM连接器）转发给处理单元4。在那里，它们被叠加在组织图像上，如同从手持超声探头2获得的。参考图4来讨论套管8如何在显示屏幕上可视化的方法。图4b示出了由手持超声波探头2以2D模式成像的血管20的横截面。因此，血管20切穿超声探头2的成像平面。此外，示意性地示出了套管8如何根据其相对于成像平面的位置被可视化。套管总是被可视化为一条线，线的端部对应于套管的尖端。如果套管8位于探头2的成像平面内，则它是第一颜色的（在图中如实线21所示）。另一方面，如果套管8位于成像平面之外，但也被以不同的颜色示出，该颜色取决于套管8是位于成像平面的前面（在图中如虚线22所示的颜色）还是后面（在图中如点线23所示的颜色）。图4a示出了套管8切穿成像平面时的情况。在这种情况下，套管8的位于成像平面后面的部分以与套管8的切穿平面的部分不同的颜色示出，这与套管8的位于成像平面前面的部分也具有不同的颜色。图4c中的情况与图4a中的不同仅在于，套管8以不同的角度切穿平面。套管8的位于成像平面之外的部分在显示器上被显示为它们的投影垂直于成像平面。
在另一个实施例中，在图像显示器上示出了整个的预期针轨迹，如上所述。针的实际位置以针轨迹的不同颜色或者以不同线型（粗体/斜线/等）表示。此外，切穿成像平面的点可以由特殊图形表示，例如，图4a中所示的圆形，或矩形。该图形的形式或外观可改变成表示针在该点穿透平面的概率，即，代替圆形，可以用一般的椭圆形来表示目标区域。
图5和图6中示出了磁力检测器的替换实施例。该实施例的第一变型中的磁力检测器仅包括一组5的两个磁力计14、15。在该实施例的替换变型中，在超声探头2上的其他位置设置有一个或多个其他组。可以导出套管8是位于成像平面内24、位于成像平面的前面25，还是位于成像平面24的后面26。为此目的，磁力计沿着平行于探头纵向轴线的线布置。从第二磁力计15的归一化测量结果中减去第一磁力计14的归一化测量结果，由此有效地抵消地球磁场。差异实质上指向针尖的方向，因为针的端部引起的其它的场分量随距传感器布置的距离而迅速衰减。因此，传感器基本上只“看见”针尖。通过测量差异场的大小可推断出相对距离。
在本发明的另一实施例中，磁力计14、15垂直于探头纵向轴线布置。因此，所获得的差异基本上是由磁性套管8产生的磁场的梯度。通过分析梯度的大小，可阐明套管与传感器的相对距离。通过分析梯度的方向，可阐明套管8是在成像平面24的前面25或后面26或直接在成像平面24上。
图7示出了套管8的绝对梯度场强G（以任意单位），该套管平行于成像平面24延伸，但距该平面24有一定距离Y（以任意单位）。可以看出，如果距离Y等于0，即，如果套管8位于成像面24内，则梯度场强G具有最小值。另一方面，如果梯度场强G高于某一阈值，则可以假定套管8位于成像平面24之外。在这种情况下，梯度场的方向表示套管8是位于成像平面24的前面25还是后面26（图7中未示出，因为该图仅示出了场的绝对值）。因此，这种简单设置可以用于例如叠加在该处理装置的屏幕上所显示的超声图像上，提示“*”（在平面内），“=>”（在成像平面的前面）或“<=”（在成像平面之前），即使不能表示针的准确定位和位置。
最后，图8示出了根据本发明的用于磁化套管8设备27。在盒状设备内的是贮存器（未示出），该贮存器可保持多个套管8，每个套管8装入在单独的无菌薄膜包装28中。此外，设备27包括圆形开口29，经过所述开口，可以从贮存器中取出各套管8以及它们的薄膜包装28。在内侧，开口被环形螺线管电磁体（未示出）环绕。该电磁体由连接于该设备的电源（未示出）供电。电源上的开关能够使电磁体通电，从而接通电磁场。然后，如果通过所述开口从盒子中取出套管8，它同时被磁化。电磁体电流的适当调整将允许在从贮存器中抽出针时进行编码磁化。
替换地，所述开口位于由独立磁化线圈构成的中空圆柱体的一侧，这允许在一个步骤中将磁性编码印到医疗装置上。
随后，为了测量套管8的磁矩和长度，它仍旧封闭在透明无菌薄膜包装28中，放置于设备27上的线形标记30上。位于所附接的磁力检测器5内的超声探头2被放置在设备27上的另一个盒状标记31上。由此，由于该磁力装置5和套管8的相对位置和方向是已知的，可以容易地从磁力计14、15的归一化之后的测量结果导出套管的磁矩和长度。然后，在医疗过程期间可使用这些值，以便于通过上述模型从磁力计的测量结果导出套管8的位置和方向。
在上面的说明、权利要求和附图中所描述的特征可以任意组合，其与本发明相关。

Claims (30)

1.一种获得关于医疗装置的磁性部件(8)相对于磁力检测器(5)的位置和/或方向的信息的方法，所述磁性部件(8)和所述磁力检测器(5)相对于静态次级磁场能够彼此独立地移动，所述方法包括以下步骤：
-在存在所述磁性部件(8)的磁场和所述静态次级磁场两者的组合的情况下，至少在与所述磁力检测器(5)空间相关联的第一位置和第二位置处，基本上同时地测量磁场的强度和/或方向，所述第二位置与所述第一位置相隔开；以及
-将所述测量的结果组合，以在计算上消除所述次级磁场的影响，并将所述磁性部件(8)的磁场模型拟合至组合的测量以计算所述磁性部件(8)的位置和/或方向，
其特征在于，所述磁性部件(8)是作为磁化细长医疗装置的套管、棒或针，并且所述磁性部件的磁场的模型将所述磁性部件的磁场模型化为两个间隔开的磁荷，一个是针尖。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
在所述第一位置和第二位置中的至少一个处所测量的磁场的强度和/或方向用作所述次级磁场的强度和/或方向的直接估计。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其特征在于，
还在与所述磁力检测器(5)空间相关联的第三位置处测量所述磁性部件的所述磁场，所述第三位置与所述第一位置和所述第二位置隔开，并且
所述磁性部件的所述磁场的三个测量的结果被组合，以在计算上消除所述次级磁场的影响，并导出所述磁性部件(8)的位置和/或方向。
4.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其特征在于，
从磁场的测量获得所述磁力检测器(5)由于其移动而导致的方向和/或位置的变化。
5.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其特征在于，
所述磁性部件(8)的各个部分关于它们的位置和/或方向被单独地跟踪。
6.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其特征在于，
在所述第一位置处，测量所述磁场在至少两个线性独立空间方向上的分量。
7.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其特征在于，
所述磁力检测器(5)的测量结果被传送至基础单元(6)进行处理，所述基础单元(6)与所述磁力检测器(5)分离。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，
所述磁力检测器(5)从所述基础单元(6)接收信息。
9.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其特征在于，
通过所述磁力检测器(5)的磁力计(14，15)测量在每个位置的磁场，每个磁力计(14，15)位于相应的位置处。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，
所述方法包括校准步骤，其中，针对增益、偏移和方向，对所述磁力检测器(5)的所述磁力计(14，15)进行校准，使得均匀磁场在所有磁力计(14，15)中产生基本相同的测量结果。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，
所述方法包括校准步骤，其中，在均匀磁场中，对所述磁力检测器(5)的所述磁力计(14，15)进行校准，以获得所述磁力检测器(5)的所述磁力计(14，15)的相对空间位置。
12.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其特征在于，
所述磁力检测器(5)与用于对患者组织的至少一部分成像的成像探头(2)是一体的或能够移除地附接于所述成像探头。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，
所述成像探头(2)是超声成像探头。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，
由所述磁力检测器(5)产生的位置相关信息和由所述成像探头(2)产生的图像信息分别从所述磁力检测器(5)和所述成像探头(2)传送至处理单元(4)，并且所述位置相关信息和图像信息在所述处理单元(4)中组合，以产生患者组织的图像，在所述图像中，基于所获得的位置和/或方向信息来表示医疗装置的至少一部分的位置。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，
在所述图像中，示出了所述医疗装置或所述医疗装置的一部分是否位于一预定空间平面内。
16.一种获得关于医疗装置的磁性部件(8)相对于磁力检测器(5)的位置和/或方向的信息的方法，所述磁性部件(8)和所述磁力检测器(5)相对于静态次级磁场能够彼此独立地移动，所述方法包括以下步骤：
-在存在所述磁性部件(8)的磁场和所述静态次级磁场两者的情况下，基本上同时地测量至少在与所述磁力检测器(5)空间相关联的第一位置处的磁场的强度和/或方向以及借助于所述磁力检测器(5)中所包括的惯性测量单元测量所述磁力检测器(5)的加速度和/或方向；以及
-将测量的结果组合，以在计算上消除所述次级磁场的影响，并将所述磁性部件(8)的磁场模型拟合至组合的测量以计算所述磁性部件(8)的位置和/或方向，
其特征在于，所述磁性部件(8)是作为磁化细长医疗装置的套管、棒或针，并且所述磁性部件的磁场的模型将所述磁性部件的磁场模型化为两个间隔开的磁荷，一个是针尖。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，
还在与所述磁力检测器(5)空间相关联的第二位置处测量所述磁性部件的所述磁场的强度和/或方向，所述第二位置与所述第一位置隔开，并且
测量的结果被组合，以在计算上消除所述次级磁场的影响，并导出关于所述磁性部件(8)的位置和/或方向的信息。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，
还在与所述磁力检测器(5)空间相关联的第三位置处测量所述磁性部件的所述磁场，所述第三位置与所述第一位置和所述第二位置隔开，并且
所述磁性部件的所述磁场的三个测量的结果被组合，以在计算上消除所述次级磁场的影响，并导出关于所述磁性部件(8)的位置和/或方向的信息。
19.根据权利要求16-18中任一项所述的方法，其特征在于，
从所述磁性部件的所述磁场的测量获得所述磁力检测器(5)由于其移动而导致的方向和/或位置的变化。
20.根据权利要求16-18中任一项所述的方法，其特征在于，
所述磁性部件(8)的各个部分关于它们的位置和/或方向被单独地跟踪。
21.根据权利要求16-18中任一项所述的方法，其特征在于，
在所述第一位置处，测量所述磁场在至少两个线性独立空间方向上的分量。
22.根据权利要求16-18中任一项所述的方法，其特征在于，
所述磁力检测器(5)的测量结果被传送至基础单元(6)进行处理，所述基础单元(6)与所述磁力检测器(5)分离。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，
所述磁力检测器(5)从所述基础单元(6)接收信息。
24.根据权利要求17-18中任一项所述的方法，其特征在于，
通过所述磁力检测器(5)的磁力计(14，15)测量在每个位置的磁场，每个磁力计(14，15)位于相应的位置处。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，
所述方法包括校准步骤，其中，针对增益、偏移和方向，对所述磁力检测器(5)的所述磁力计(14，15)进行校准，使得均匀磁场在所有磁力计(14，15)中产生基本相同的测量结果。
26.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，
所述方法包括校准步骤，其中，在均匀磁场中，对所述磁力检测器(5)的所述磁力计(14，15)进行校准，以获得所述磁力检测器(5)的所述磁力计(14，15)的相对空间位置。
27.根据权利要求16-18中任一项所述的方法，其特征在于，
所述磁力检测器(5)与用于对患者组织的至少一部分成像的成像探头(2)是一体的或能够移除地附接于所述成像探头。
28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，
所述成像探头(2)是超声成像探头。
29.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，
由所述磁力检测器(5)产生的位置相关信息和由所述成像探头(2)产生的图像信息分别从所述磁力检测器(5)和所述成像探头(2)传送至处理单元(4)，并且所述位置相关信息和图像信息在所述处理单元(4)中组合，以产生患者组织的图像，在所述图像中，基于所获得的位置和/或方向信息来表示医疗装置的至少一部分的位置。
30.根据权利要求29所述的方法，其特征在于，
在所述图像中，示出了所述医疗装置或所述医疗装置的一部分是否位于一预定空间平面内。
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