CN108348190A - 信号标签检测部件、设备和系统 - Google Patents

Abstract

本文提供了用于定位患者的组织中的标签的系统、设备、组件和方法。例如，本文提供了系统、设备和方法，所述系统、设备和方法采用在被远程激活设备产生的磁场激活时以限定的频率来发射边带的植入式标签，以及被配置成检测此类边带的多个测量参考站。本文还提供了采用附接到手术设备或与手术设备集成的检测部件的系统、设备和方法。

Description

信号标签检测部件、设备和系统

本申请要求2015年10月2日提交的美国临时申请序列号62/236,660的优先权，所述申请以引用的方式整体并入本文。本申请要求2016年1月11日提交的美国专利申请序列号14/992,443和2015年10月2日提交的美国临时专利申请序列号62/236,660的优先权，所述申请都以引用的方式整体并入本文。本申请还要求2016年8月12日提交的美国临时申请序列号62/374,402的优先权，所述申请以引用的方式整体并入本文。

领域

本文提供了用于定位患者的组织中的标签的系统、设备、组件和方法。例如，本文提供了系统、设备和方法，所述系统、设备和方法采用在被远程激活设备产生的磁场激活时以限定的频率发射边带的植入式标签，以及被配置成检测此类边带的多个测量参考站。本文还提供了采用附接到手术设备或与手术设备集成的检测部件的系统、设备和方法。

背景

对许多医疗规程来说，一个普遍而严峻的挑战是治疗区域的准确定位。例如，要进行治疗(包括手术切除)的病灶(诸如肿瘤)的定位一直是医疗界的挑战。现有的系统昂贵、复杂、耗时，并且经常使患者不舒服。乳房病灶的手术治疗说明了此类问题。

乳房肿瘤手术中常用的技术是病灶的导线定位。在病灶移除之前，对一些乳房病灶进行精确的术前定位是必需的。导线定位用于标记乳房异常的定位。所述规程确保乳房活检或乳房肿瘤切除术的准确性更高。外科医生通常使用导线作为需要被移除的组织的引导。导线定位通常在医院或手术中心的放射科进行。拍摄乳房X线照片(或在一些情况下，超声图像)以显示乳房异常的定位。患者在导线放置期间是清醒的，但乳房组织是麻木的，以减少或避免来自针或导线的疼痛。在导线放置期间可能会感觉到压力或拉扯感。一旦已拍摄了图像并且组织已被麻木，放射科医生将使用针来靶向乳房异常。此针的尖端位于外科医生需要找到以便移除正确组织的位置。一根细长导线向下穿过所述针并从其尖端伸出，以便嵌入靶组织。所述针被移除，导线保留在适当的位置。在导线在适当位置的情况下，患者拍摄另一张乳房X线照片，以检查导线的尖端是否正确定位。如果导线不在正确的位置，放射科医生将重新定位并重新检查导线，以确保准确放置。当导线最终定位后，将用胶带或绷带固定在适当位置。导线定位规程可能耗费大约一个小时，并且通常安排在活检或乳房肿瘤切除术前数小时进行。因此，患者必须经常等待数小时才能进行手术，并且所述导线存在于他们的身体中并从皮肤突出。在手术期间，导线与一些乳房组织一起被移除。这个过程耗费多个小时，涉及多个成像步骤，并且对患者来说不方便且不舒服，并且昂贵。

进行类似类型的规程以在切除之前定位肺结节。在一些情况下，其中肺结节在常规开放性手术或胸腔镜检查中难以定位，钩丝、可见染料注射或放射性核素被放置在结节内或结节周围，试图改进移除之前的定位。此规程通常在结节移除之前在CT套件中发生。然后将患者转移到手术单元，并且外科医生沿导线切下，使用放射性核素检测器或使用视觉界标来定位并移除结节。

在其他类型的手术和医疗规程中，医生可能无法在移除或操纵之前定位靶标。这方面的实例包括移除肿块、积液、异物或患病组织。其他时候，导管的放置或其他经皮规程在没有直接可视化或者缺乏特定的引导方式的情况下执行。在没有精确引导的情况下执行规程会增加对正常组织的损伤量并降低患者的功能状态。

经皮活检是事实上每家医院都执行的广为接受的安全规程。活检经常需要放置同轴导针，活检设备穿过所述同轴导针被放置在靶标内。如上所述被移除、穿刺或操纵的许多病灶先前已进行了成功的经皮活检。用于活检的导针的放置是放置基准或其他定位系统的时机，而不会引起患者在不同情况下将经历的另外的组织创伤。

许多其他医疗设备和规程可以受益于改进的组织定位。这些包括由任何身体运动(诸如心脏运动、呼吸运动、由肌肉骨骼系统产生的运动或胃肠/泌尿生殖运动)而降级的任何规程或测试。这些的实例包括外照射疗法、近距离放射治疗粒子的放置、成像测试(包括但不限于CT、MRI、荧光镜透视检查、超声和核医学)、以任何方式执行的活检、内窥镜检查、腹腔镜和胸腔镜手术以及开放性手术规程。

需要用于医疗规程的组织定位的改进的系统和方法。

概述

本文提供了用于将一个或多个标签定位在患者体内(例如，患者的组织中)的系统、设备、组件和方法。例如，本文提供了系统、设备和方法，所述系统、设备和方法采用在被远程激活设备产生的磁场激活时以限定的频率发射边带的植入式标签，以及被配置成检测此类边带的多个测量参考站。本文还提供了采用附接到手术设备或与手术设备集成的检测部件的系统、设备和方法。所述系统、设备、组件和方法也可用于非医疗环境。

在一些实施方案中，所述系统和方法包括多个部件。在一些实施方案中，第一部件包括一个或多个标签(其可与术语“标记”互换使用)，其定位、位置、距离或其他特性将被评估。在一些实施方案中，所述标签被配置成在手术定位或其他临床相关定位中位于受试者中以标记身体内的靶区域。在一些实施方案中，第二部件包括产生磁场的远程激活设备。在一些实施方案中，第二部件位于在包含一个或多个标签的受试者附近(例如，下方)定位的设备中。在一些实施方案中，第三部件包括多个测量参考站，其被配置成在暴露于由第二部件产生的磁场时接收由一个或多个标签产生的信号。在一些实施方案中，第二和第三部件物理上包含在同一设备中。在一些实施方案中，第四部件包括医疗设备定位发射器。第四部件可以被集成到医疗设备中或者附接医疗设备或以其他方式与医疗设备相关联。第四部件包括在暴露于由第二部件产生的磁场时产生信号的一个或多个发射器(例如，发射信号的天线或其他类型的发射器)，所述信号可由第三部件检测。在一些实施方案中，第五部件包括计算设备，所述计算设备包括处理器，其从第三部件的测量参考站接收信息并且产生关于标签、医疗设备以及测量参考站的相对定位、距离或其他特征的信息。在一些实施方案中，第五部件包括将此类产生的信息显示给系统的用户的显示器。

在一些实施方案中，第一部件为单一标签。在一些实施方案中，第一部件为一个或多个标签(例如，3、4、5、6、7、8、9、10、11、12个等)。在一些实施方案中，在采用多于一个标签的情况下，所述标签具有相同的类型，而在其他实施方案中，它们具有不同的类型。

在一些实施方案中，所述标签包括耦合到集成电路(IC)的铁氧体芯线圈天线(例如，在100-200kHz处谐振)，所述集成电路由谐振处的AC磁场供电。在一些实施方案中，所述芯被包含在壳体(例如，圆柱形玻璃或塑料外壳)中。AC磁场来源于第二部件。励磁机天线由常规的振荡器和功率放大器以足以为标签供电的水平进行驱动。在一些实施方案中，植入式标签对来自励磁机的连续波(CW)载波功率进行幅度调制(AM)，从而以由在标签计数器内预定的数字所限定的频率发射边带。在一些实施方案中，这些边带以及更强的CW载波最终由第三部件进行检测。

在一些实施方案中，标签包括自谐振物体(例如，具有绕线电感器的小铁氧体芯)。绕线电感器具有内绕组间电容，其与电感结合产生高频谐振电路。在一些实施方案中，标签包括谐振物体(例如，自谐振物体配备有芯片电容器以在规定频率产生谐振)。在一些实施方案中，标签包括具有二极管的谐振或自谐振物体。与LC电路相结合的二极管在浸入足够强度的磁场(施加的电压超过二极管的带隙电势)时会产生次谐波频率。在一些实施方案中，标签包括具有有源调制器(例如，集成电路对谐振电路进行幅度调制)的谐振物体或自谐振物体。在一些实施方案中，检测发生类似于全双工(FDX)射频识别(RFID)，除了调制模式是简单的次谐波而不是编码的二进制模式；在一些实施方案中，检测类似于半双工(HDX)操作模式在激发之后发生。

在一些实施方案中，标签被配置用于单次使用。在一些此类实施方案中，标签可以被禁用或停用(例如，像EAS标签)。这在规程中使用多个标签时特别有用，其中关闭单个标签以使其他标签的检测更容易(例如以避免或减少多个标签之间的干扰)。在一些实施方案中，来自外部设备的能量突发被用于禁用或停用标签。在其他实施方案中，标签具有内部控制部件，所述内部控制部件在接收到来自外部设备的指令时打开或关闭标签(例如标签暂时或永久停止“对话”)。

在一些实施方案中，标签具有外部长度、宽度和深度，其中长度为30mm或更小(例如，20mm或更小，...，10mm或更小，...，9mm或更小，...，8mm或更小，...，5mm或更小，...，3mm或更小，...，等)，宽度为5mm或更小(例如，4mm或更小，...，3mm或更小，...，2mm或更小，...，1mm或更小，...，0.5mm或更小，...，等)，并且深度为5mm或更小(例如，4mm或更小，...，3mm或更小，...，2mm或更小，...，1mm或更小，...，0.5mm或更小，...，等)。

在一些实施方案中，标签被包含在外壳中。在一些实施方案中，不采用外壳。在一些实施方案中，所述外壳包含生物相容性材料。在一些实施方案中，外壳提供将信号源与外壳外部隔开的液体和/或气体抗性屏障。在一些实施方案中，外壳很小，允许通过针、插管、内窥镜、导管或其他医疗设备进行标签施用。在一些此类实施方案中，外壳具有外部长度、宽度和深度，其中长度为30mm或更小(例如，20mm或更小，...，10mm或更小，...，9mm或更小，...，8mm或更小，...，5mm或更小，...，3mm或更小，...，等)，宽度为5mm或更小(例如，4mm或更小，...，3mm或更小，...，2mm或更小，...，1mm或更小，...，0.5mm或更小，...，等)，并且深度为5mm或更小(例如，4mm或更小，...，3mm或更小，...，2mm或更小，...，1mm或更小，...，0.5mm或更小，...，等)。外壳可以具有任何所需的形状。在一些实施方案中，外壳沿着长度轴线是圆柱形的。在一些实施方案中，外壳被成形为像一粒米(例如，具有圆形端部的圆柱形)。在一些实施方案中，外壳被成形为像柱子(例如，具有扁平端部的圆柱形)。在一些实施方案中，外壳沿着长度轴线是多边形的(例如，横截面为三角形、正方形、矩形、梯形、五边形等)。在一些实施方案中，外壳具有支柱或其他紧固件以将标签保持在适当位置，避免在组织中移动。这些支柱可在放置在组织中时展开。在一些实施方案中，紧固件可以是与周围组织粘结的生物相容性材料。

在一些实施方案中，外壳是在标签的内部部件周围合成的单一均匀部件。在其他实施方案中，外壳由两个或更多个分开的片段制成，所述分开的片段在引入标签的内部部件之后密封在一起。在一些实施方案中，标签完全或部分被覆盖在涂层中。在一些实施方案中，涂层包含生物相容性材料(例如聚对二甲苯-C等)。

在一些实施方案中，标签不包括任何电源。例如，在一些实施方案中，信号响应于磁场作为激活事件(即，电磁感应)从信号源产生。

在一些实施方案中，标签包括射频识别(RFID)芯片(例如，在外壳中)。在一些实施方案中，RFID芯片包括射频电磁场线圈，其在被读取器设备查询时调制外部磁场以传输编码的识别号和/或其他编码信息。在一些实施方案中，RFID芯片收集来自由第二部件(或其他设备)产生的EM场的能量，并且然后充当无源应答器以发射微波或UHF无线电波。在一些实施方案中，RFID芯片是只读的。在其他实施方案中，它是读/写的。

所述技术不受RFID芯片提供的信息性质的限制。在一些实施方案中，信息包括序列号、编号或批号、时间信息(例如，生产日期；手术日期等)；患者特异性信息(例如姓名、家族史、服用药物、过敏、风险因素、规程类型、性别、年龄等)；规程特异性信息等。所述技术不受所使用的频率的限制。在一些实施方案中，RFID频率处于120-150kHz频带(例如，134kHz)、13.56MHz频带、433MHz频带、865-868MHz频带、902-928MHz频带、2450-5800MHz频带等。在一些实施方案中，RFID芯片与基于浏览器的软件合并以提高其功效。在一些实施方案中，此软件允许不同的团体或特定的医院工作人员、护士和患者查看与标签、规程或个人相关的实时数据。在一些实施方案中，实时数据被存储并存档以利用历史报告功能并证明符合各种行业法规。在一些实施方案中，RFID芯片报告传感器数据(例如，温度、运动等)。在一些实施方案中，RFID芯片含有或收集稍后(例如，手术后)读取的信息。在一些实施方案中，信息在手术期间进行复审。例如，可以向外科医生提供消息(例如，“芯片恰好在肿瘤的左侧”)以帮助引导外科医生(例如，优化具有适当切缘的肿瘤的移除)。

在一些实施方案中，标签由或基本上由信号源和外壳或者信号源、外壳和RFID芯片组成。在一些实施方案中，标签(例如，通过芯片)发射超声信号(例如，灰度、光谱或彩色多普勒)，使得信号可由超声探头或手持式多普勒单元检测到。

在一些实施方案中，标签在规程期间被加热(例如，通过暴露于外部能量源)。在一些此类实施方案中，可使用加热来辅助组织的凝结或预凝结或者提供热疗法(参见例如美国专利公布号2008/0213382，其以引用的方式整体并入本文)。加热也可用于改进放射疗法的功效。

在一些实施方案中，第二部件提供具有励磁线圈的远程激活设备。在一些实施方案中，励磁线圈设置在放置在患者身上或手术台上的贴片或衬垫中，但所述励磁线圈可以位于标签功能距离内的任何所需位置中。在一些实施方案中，远程激活设备提供来源于一个或多个励磁天线的AC磁场。在一些实施方案中，在系统用于定位乳房肿瘤的情况下，贴片环绕所治疗的乳房或者以其他方式放置在乳房附近。类似的方法可用于身体的其他被靶向的区域。在一些实施方案中，包含励磁线圈的衬垫被放置在患者下方。在此类实施方案中，采用大型线圈或多个线圈。励磁线圈可包括在介电基板上图案化的扁平导体的若干匝或者由其组成，或者可包括缠绕在合适的芯轴周围的磁线或由其组成；线圈由外部频率源供电，并且从线圈发出的磁场穿透患者身体以激发标签，所述标签的发射由检测部件进行检测。

在一些实施方案中，一个或多个励磁线圈被包含在围绕受试者或受试者的一部分放置的束带中。在一些实施方案中，外部励磁线圈还可用于患者护理的其他方面，诸如用于放射疗法或充当电外科中使用的接地电流返回衬垫。在一些实施方案中，远程激活设备发射光(例如，激光)。在一些实施方案中，远程激活设备被配置用于单次使用(例如，是一次性的)。

在一些实施方案中，远程激活设备采用未调制的恒定频率激活(即，激活信号具有恒定的幅度和频率)。在一些实施方案中，远程激活设备采用未调制的扫描频率(即，激活信号具有恒定的幅度和两个端点之间的扫描频率)。此类设备发现与谐振型标签一起使用，使得当传送的频率与标签的谐振频率一致时，激活信号的幅度发生可检测的改变。在一些实施方案中，远程激活设备采用脉冲频率(即，激活信号包括周期性频率的短暂激发脉冲，所述脉冲可包括两个紧密相关的频率，其总和或差值为标签的响应频率)。脉冲激活产生脉冲后正弦衰减信号。标签改变衰减信号在幅度或时间方面的特征。

在一些实施方案中，远程激活设备包括手持式部件或衬垫或衬垫状部件。在一些实施方案中，手持式部件是轻质的以允许外科医生在规程过程中保持和操纵所述部件(例如，5kg或更少、4kg或更少、3kg或更少、2kg或更少、1kg或更少、0.5kg或更少、0.25kg或更少或者其间的任何范围，例如0.5至5kg、1至4kg等)。在一些实施方案中，手持式部件成形为棒状，其具有由医生保持的近侧端部以及指向带有标签的所治疗的受试者或组织的远侧端部。在一些实施方案中，手持式部件被成形为耳镜状，其具有以与部件的主体的一定角度(例如，直角)终止的远侧端部。在某些实施方案中，远程激活设备包括包含至少一个励磁天线(例如螺线管线圈)的衬垫或其他扁平部件。在一些实施方案中，远程激活设备包括产生磁场的励磁天线。在一些实施方案中，远程激活设备仅具有单个天线(即，是单基地的)。在一些实施方案中，远程激活设备仅具有两个天线(即，是双基地的)。在特定实施方案中，远程激活设备包括以彼此基本平行的子阵列布置的多个线圈(例如螺线管线圈)(例如，如图13所示)。在某些实施方案中，线圈(例如螺线管线圈)被细分成共享同一轴线的两个或更多个较短的线圈(例如，如图12所示)。

在一些实施方案中，远程激活设备的磁场由运行计算机程序的处理器控制。在一些实施方案中，远程激活设备包括显示器或用户接口，其允许用户在使用时控制远程激活设备和/或监视其功能。在一些实施方案中，远程激活设备提供帮助用户定位标签或识别标签与远程激活设备的距离或方向的视觉、音频、数字、符号(例如箭头)、文本或其他输出。

在一些实施方案中，第三部件的多个测量参考站在相对于标签的多个限定位置处共同提供若干天线并且被配置成在暴露于由第二部件产生的磁场时接收由一个或多个标签产生的信号。

在一些实施方案中，每个接收天线馈送接收器信道，所述信道经时分多路复用(TDM)以降低接收器复杂性。相对于标签和彼此的限定位置(例如，沿着患者排列)的固定测量参考站包含以局部正交方式布置的一个或多个(例如，一至三个)测量参考天线，以感测来自标签的AC磁场的各种部件。在一些实施方案中，测量参考站中的这些测量参考天线中的一个或多个或全部也在接收器信道中得以TDM，从而降低复杂性以及天线之间的串扰。

在一些实施方案中，测量参考天线包括负载铁氧体的圆柱形线圈天线或由其组成，所述线圈天线被调谐(例如，具有并联的一个或多个电容器)用于在励磁机(例如，标签或发射器)的频率(例如，100-200kHz)下谐振。测量参考天线的典型尺寸是3-5mm直径和8-12mm长度，但可以采用更小和更大的尺寸。

在一些实施方案中，测量参考站设置在患者下方(例如，在衬垫、衣服或位于患者下方的其他设备中)。在一些实施方案中，测量参考站被集成到在医疗规程期间放置患者的手术台或成像设备中。在一些实施方案中，测量参考站被放置在手术室的地板、墙壁或天花板上或医疗运输车辆中。在一些实施方案中，测量参考站被集成或附接到医疗规程中使用的医疗设备中。

在一些实施方案中，第四部件提供医疗设备定位发射器以允许系统确定医疗设备相对于所述一个或多个标签的定位、位置、距离或其他特征。在一些实施方案中，所述一个或多个医疗设备定位发射器被集成到医疗设备中。在其他实施方案中，它们可附接到医疗设备。在一些此类实施方案中，发射器设置在滑过医疗设备的一部分的套筒中。发射器可以作为标签来操作并且/或者包括与标签相同的材料，但是位于医疗设备之上或附近，而不是位于组织内。例如，在一些实施方案中，发射器包括用载波和/或边带激发的线圈，使得发射器能够发射信号，就好像它是标签一样。

在一些实施方案中，发射器的定位通过以下在几何上完成：在多个测量参考站(例如，四个或更多个站)处测量从发射器检测到的准同时功率，并且使用功率差来执行无歧义地确定发射器定位的向量数学。此过程通过在规程之前在已知定位中使用已知标签的初步校准来促进。

描述发射器定位的向量用于向外科医生提供关于医疗设备(例如，特别是其尖端)与植入式标签或(例如，利用计算引导)与病灶边界的空间关系的可视化指导。在医疗设备上使用多个发射器提供向量，以使用相同的向量数学来确定设备的主轴线。在采用更复杂的医疗设备诸如机器人手术系统(例如达芬奇手术系统)的情况下，位于设备的多个不同位置上的多个发射器被用于提供设备的多个部件(例如，臂)的定位、取向和其他位置信息。在一些实施方案中，发射器也用作检测器(例如，在医疗设备上提供测量参考站)。

在一些实施方案中，第五部件提供一个或多个计算系统，其包括一个或多个计算机处理器和适当的软件来分析、计算和显示标签和发射器位置信息。在一些实施方案中，显示器在监视器上提供标签、患者和/或医疗设备的图形表示。在其他实施方案中，显示器提供用于移动或定位医疗设备的方向信息。在一些实施方案中，系统自动(例如，机器人式)控制医疗设备或其一个或多个功能。在一些实施方案中，显示器将标签和/或医疗设备信息与先前获得的或同时获得的患者或靶组织的医疗图像(例如，CT、MRI、超声或其他成像模态)整合。例如，在一些实施方案中，指示一个或多个标签的图像与从成像设备获得的受试者的组织或身体区域的图像融合。在一些实施方案中，信息得以实时分析。在一些实施方案中，在一个或多个离散时间点分析信息。

在一些实施方案中，第五部件为系统的用户提供命令和控制功能。在一些实施方案中，第五部件具有存储在其上的信息，其帮助引导显示在检测部件上的信息。例如，信息可包括关于检测部件附连到的医疗设备的类型，或者与特定医疗设备一起使用的是什么尖端或切割工具的数据。就这一点而言，医疗设备的切割尖端的精确定位及其与标签的关系(例如与标签的距离)被发送给外科医生(例如，用于关于切割组织的非常精确的指示)。例如在一些实施方案中，此类信息由用户手动输入到控制单元或检测部件中，或者在检测部件附接到特定医疗设备时自动找到(例如，通过条形码或其他指示符)。

所述系统发现与多种医疗设备和规程一起使用。在一些实施方案中，手术设备包括由用户打开和关闭的电手术设备，其中作为第五部件的一部分的控制单元允许远程激活设备在电手术设备关闭时产生磁场并且防止远程激活设备在电手术设备打开时产生磁场(例如，确保手术设备和检测系统彼此不干扰)。在其他实施方案中，手术设备包括电源线，其中AC电流钳被附接到所述电源线，其中所述AC电流钳被电连接或无线连接到控制单元，其中所述AC电流钳感测何时电手术设备打开或关闭并且将其报告给控制单元(例如，使得控制单元可以确保来自手术设备和来自远程激活设备的磁场不同时活动)。

在某些实施方案中，手术设备包括电烙术设备、激光切割设备、等离子切割设备或金属切割设备(例如，由BOVIE MEDICAL制造的手术设备)。例如，在以下美国专利中找到在所述系统的实施方案中使用的医疗设备的另外的实例：9,144,453；9,095,333；9,060,765；8,998,899；8,979,834；8,802,022；8,795,272；8,795,265；8,728,076；8,696,663；8,647,342；8,628,524；8,409,190；8,377,388；8,226,640；8,114,181；8,100,897；8,057,468；8,012,154；7,993,335；7,871,423；7,632,270；6,361,532；所述专利全部以引用的方式整体并入本文，并且特别是关于其中公开的手持式医疗设备。

在一些实施方案中，医疗设备在其上具有(例如，作为第四部件的一部分提供)用于将外科医生引导至标签的指示器。在一些实施方案中，所述指示器提供：i)空间取向指示器(例如视觉、听觉等)，和/或ii)与标签的距离的指示器(例如视觉、听觉等)。在一些实施方案中，所述指示器包括用于呈现与标签的距离信息的第一显示器(例如，视觉、听觉、光、颜色、振动、触觉等)，用于呈现垂直轴线取向(诸如用于接近患者体内的标签的预设优选角度)的第二显示器(例如视觉、听觉、光、颜色、振动、触觉等显示器)；和/或用于呈现水平取向(例如，使得手术设备在接近标签时可以居中的从左到右的信息)的第三显示器。在一些实施方案中，指示器包括允许采用正确的俯仰和偏航轴线(以最小化非靶组织损伤)的多个显示器(例如，视觉、听觉、感觉等)，和/或提供与标签的距离信息的另外的显示器。在某些实施方案中，医疗设备在手术之前围绕患者身体移动以取向发射器和指示器部件。在某些实施方案中，在引导外科医生的指示器上提供一系列光和/或声音(例如，外科医生试图将光保持在“X”系列光的中心，并且/或者将警报声的音量保持关闭或尽可能低)。

标签不限于放置在特定的身体区域、身体部位、器官或组织内。例如，在一些实施方案中，标签被放置在身体的头部、颈部、胸部、腹部、骨盆、上肢或下肢区域。在一些实施方案中，标签被放置在器官系统内，诸如骨骼系统、肌肉系统、心血管系统、消化系统、内分泌系统、皮肤系统、泌尿系统、淋巴系统、免疫系统、呼吸系统、神经系统或生殖系统。在一些实施方案中，标签被放置在器官内。此类器官可包括心脏、肺、血管、韧带、肌腱、唾液腺、食道、胃、肝脏、胆囊、胰腺、肠、直肠、肛门、下丘脑、垂体、松果体、甲状腺、甲状旁腺、肾上腺、皮肤、头发、脂肪、指甲、肾脏、输尿管、膀胱、尿道、咽、喉、支气管、隔膜、脑、脊髓、周围神经系统、卵巢、输卵管、子宫、阴道、乳腺、睾丸、输精管、精囊和前列腺。在一些实施方案中，标签被放置在组织内，诸如结缔组织、肌肉组织、神经组织和上皮组织。此类组织可包括心肌组织、骨骼肌组织、平滑肌组织、松散结缔组织、致密结缔组织、网状结缔组织、脂肪组织、软骨、骨、血液、纤维结缔组织、弹性结缔组织、淋巴结缔组织、网形结缔组织、单层鳞状上皮，单层立方上皮、单层柱状上皮、复层上皮、假复层上皮和变移上皮。

在一些实施方案中，标签所在的组织区域包括病灶。在一些实施方案中，病灶是肿瘤或被鉴定为处于形成肿瘤的风险中的组织区域。在一些实施方案中，病灶是纤维化组织。在一些实施方案中，病灶是发炎或感染的区域。在一些实施方案中，标签被放置在腔内以检测器官的功能或其他过程，或者提供定位信息。例如，标签可以被吞咽，或通过内窥镜检查放置在中空器官内。在一些实施方案中，所述组织区域是健康组织。

在一些实施方案中，标签被放置在实体肿瘤内。可放置标签的实体肿瘤的实例包括癌、淋巴瘤和恶性毒瘤，其包括但不限于异位基底细胞癌、腺泡细胞瘤、腺泡细胞癌、腺癌、腺样囊性癌、腺样体/假腺样鳞状细胞癌、子宫附件瘤、肾上腺皮质腺瘤、肾上腺皮质癌、胺前体摄取与脱羧细胞瘤、基底细胞癌、基底样鳞状细胞癌、类癌、胆管癌、瘢痕性基底细胞癌、透明细胞腺癌、透明细胞鳞状细胞癌、复合性小细胞癌、粉刺状癌、复杂上皮癌、圆柱瘤、囊腺癌、囊腺瘤、囊性基底细胞癌、囊性肿瘤、导管癌、子宫内膜样肿瘤、上皮肿瘤、乳房外佩吉特氏病、家族性腺瘤性息肉病、Pinkus纤维上皮瘤、胃泌素瘤、胰高血糖素瘤、格拉维茨肿瘤、肝细胞腺瘤、肝细胞癌、汗腺囊瘤、许特耳氏细胞、浸润性基底细胞癌、胰岛瘤、表皮内鳞状细胞癌、浸润性小叶癌、内翻性乳头状瘤、角化棘皮瘤、Klatskin肿瘤、克鲁肯伯格肿瘤、大细胞角化鳞状细胞癌、大细胞非角化鳞状细胞癌、皮革状胃、脂肪肉瘤、小叶癌、淋巴上皮癌、乳腺导管癌、髓样癌、乳腺髓样癌、甲状腺髓样癌、小结节基底细胞癌、硬化性基底细胞癌、形态性基底细胞癌、粘液癌、粘液性囊腺癌、粘液性囊腺瘤、粘液表皮样癌、多发性内分泌瘤病、神经内分泌肿瘤、结节性基底细胞癌、大嗜酸粒细胞瘤、骨肉瘤、卵巢浆液性囊腺瘤、乳腺佩吉特氏病、胰腺导管癌、胰腺浆液性囊腺瘤、乳头状癌、乳头状汗腺瘤、乳头状浆液性囊腺癌、乳头状鳞状细胞癌、色素性基底细胞癌、息肉状基底细胞癌、孔状基底细胞癌、泌乳素瘤、腹膜假粘液瘤、肾细胞癌、肾嗜酸细胞瘤、侵蚀性溃疡、浆液性癌、浆液性囊腺癌、印戒细胞癌、印戒细胞鳞状细胞癌、皮肤附件肿瘤、小细胞癌、小细胞角化鳞状细胞癌、生长抑素瘤、梭形细胞鳞状细胞癌、鳞状细胞癌、鳞状细胞肺癌、鳞状细胞甲状腺癌、浅表性基底细胞癌、浅表性多中心基底细胞癌、乳头状汗管囊腺瘤、汗管瘤、胸腺瘤、移行细胞癌、疣状癌、疣状鳞状细胞癌、舒血管肠肽瘤和沃辛瘤。

在一些实施方案中，放置标签包括以下步骤：将引入设备插入到受试者中并且将标签通过引入设备引入到受试者中。在一些实施方案中，引入设备是针、插管或内窥镜。在一些实施方案中，标签被强制通过引入设备(例如，通过物理力、压力或任何其他合适的技术)并且在引入设备的远侧端部被释放到受试者中。放置标签后，引入设备被取出，将标签留在受试者所需的定位处。在一些实施方案中，标签的引入由成像技术引导。

在一些实施方案中，多个标签被放置到受试者中。标签可以具有相同的类型或者可以不同(例如，信号类型不同)。标签可以彼此靠近放置或放置在远处。在一些实施方案中，使用多个标签来对预期用于医学干预的定位进行三角测量。

在一些实施方案中，标签进一步用作放射疗法(或其他靶向疗法)的基准。标签的定位由外部读取器识别，并用于将例如激光精确地放置在芯片所在的皮肤表面上。这消除了使用X射线、CT或荧光镜透视检查来查看基准点的需要。这也减少或消除了在患者身上放皮肤标记(例如纹身)的需要。这也有助于基准在肺部或腹部的肿瘤中上下移动时实现呼吸补偿。因此，只有当肿瘤位于正确的位置时，才能进行实时辐射，并且减少对背景组织的损伤(例如，避免在肿瘤上下移动时在患者体内灼伤竖直条带)。作为导向疗法(例如放射疗法)的基准的用途还增强了三角测量，因为深度信息(基于信号强度)有助于肿瘤的定位以最小化附带损伤。

在一些实施方案中，本文提供了采用以下中的一个或多个或全部的系统和方法：a)标签(例如，包括天线；例如线圈天线；例如，铁氧体芯线圈天线；例如，以100-200kHz谐振的天线；例如耦合到集成电路的天线)；b)远程激活设备，其在标签的区域内产生磁场；以及c)多个测量参考站，所述测量参考站中的每一个包括天线，其被配置成检测由所述标签产生的信息或者由所述标签引起的由远程激活设备产生的磁场的变化。在一些实施方案中，标签在由磁场激活时以限定的频率发射边带，并且测量参考站检测此类边带。在一些实施方案中，标签以由在标签中的计数器中预定的数字所限定的频率发射边带。

在一些实施方案中，远程激活设备包括励磁线圈，所述励磁线圈例如由电连接到远程激活设备的发生器供电。在一些实施方案中，远程激活设备包括被配置成靠近患者(例如，在下方、上方、旁边)放置的衬垫，所述患者具有嵌入患者体内的标签。在一些实施方案中，所述衬垫还包含测量参考站。

在一些实施方案中，测量参考站被调谐到边带的频率。在一些实施方案中，每个测量参考站包括多个天线。在一些实施方案中，每个测量参考站天线馈送时分多路复用的接收器信道。在一些实施方案中，测量参考站内多个天线中的每个天线以彼此正交的方式布置。在一些实施方案中，测量参考站天线包括被调谐用于在待检测的信号(例如，来自标签或发射器)的频率处谐振的负载铁氧体的圆柱形线圈天线。

在一些实施方案中，所述系统还包括一个或多个发射器，其被配置用于附接到医疗设备。可采用任何类型的附接。所述一个或多个发射器可与所述设备集成或者可被加入到所述设备(例如，通过在所述设备的一部分上滑动的护套)。在一些实施方案中，发射器的设计与标签类似。例如，在一些实施方案中，所述一个或多个发射器包括天线，其中所述发射器在被磁场激活时以限定的频率发射边带。在一些实施方案中，所述一个或多个发射器包括被定位成允许测量参考站检测所述医疗设备相对于标签的取向的至少两个发射器。

在一些实施方案中，所述系统还包括计算机系统，其从多个测量参考站接收信息并且产生关于标签和/或医疗设备的位置的信息。在一些实施方案中，所述系统还包括将所产生的信息显示给用户的显示器。在一些实施方案中，所述显示器在监视器或医疗设备上。

在一些实施方案中，本文提供的系统和方法包括：a)标签；b)发射器，其附接到医疗设备；c)远程激活设备，其在标签和发射器的区域内产生磁场；以及d)多个测量参考站，每个所述测量参考站包括被配置成检测以下信息的天线：i)从所述标签发射的信息或由所述远程激活设备产生的磁场响应于所述标签的变化；和/或ii)从所述发射器发射的信息或由所述远程激活设备产生的磁场响应于所述发射器的变化。

本文还提供了上述系统中的任一个的用途(例如，用于检测标签在物体中的位置；用于检测标签相对于医疗设备的位置；等)。本文还提供了识别标签的位置的方法，其包括：a)提供本文所述的系统中的任一个；b)将标签放置在物体中；c)用激活设备产生磁场；以及d)通过使用测量参考站来收集从标签发射的信息来识别所述标签在所述物体中的位置。在一些实施方案中，位置包括标签到医疗设备的相对定位或距离。

本文还提供了用于定位患者的组织中的标签的系统、设备、组件和方法。例如，本文提供了采用检测部件的系统、设备和方法，所述检测部件附接到手术设备或与手术设备集成，其中所述检测部件检测来自患者体内的标签的信号，其中所述标签通过远程引入磁场来激活。在某些实施方案中，所述检测部件包括三个或更多个感测线圈，以对标签定位和标签与检测部件的距离进行三角测量。

在一些实施方案中，本文提供了用于定位患者的组织区域的方法，其包括：a)将远程激活设备和患者彼此靠近地放置，其中所述远程激活设备能够产生磁场，并且其中标签位于患者的组织中；以及b)通过用远程激活设备产生磁场并使用检测器部件检测来自标签的信号来定位患者体内的标签，其中所述检测器部件包括至少一个感测线圈并且附接到手术设备或与手术设备集成，并且其中所述检测器部件和远程激活设备是分开的(例如，不附接到彼此或者不是彼此的一部分)。

在某些实施方案中，至少一个感测线圈包括彼此分开至少10mm(例如，至少10...15...20...25...30...40...50...60...70...100...125...150...175...或200mm)的三个感测线圈。在其他实施方案中，至少一个感测线圈包括布置成三角形的三个感测线圈。在特定实施方案中，所述三角形是等边三角形或近似等边三角形。

在特定实施方案中，检测器部件包括具有设备固定部件(例如，外壳中的开口；卡扣；舌和槽；狭槽；磁性附接件等)的外壳。在一些实施方案中，手术设备插入穿过设备固定开口，使得外壳围绕手术设备的一部分(并且使得所述手术设备固定到所述检测部件)。

在某些实施方案中，远程激活设备、检测器部件和手术设备与控制单元电连接和/或无线连接，其中所述控制单元包括处理器和控制软件。在另外的实施方案中，检测部件包括显示器(例如，视觉、听觉等)，并且其中所述控制单元处理来自检测部件的信号并且提供可在显示器上显示的数据。在特定实施方案中，手术设备包括由用户打开和关闭的电手术设备，其中所述控制单元允许远程激活设备在电手术设备关闭时产生磁场并且防止远程激活设备在电手术设备打开时产生磁场(例如，确保手术设备和检测系统彼此不干扰)。在其他实施方案中，手术设备包括电源线，其中AC电流钳被附接到所述电源线，其中所述AC电流钳被电连接或无线连接到控制单元，其中所述AC电流钳感测何时电手术设备打开或关闭并且将其报告给控制单元(例如，使得控制单元可以确保来自手术设备和来自远程激活设备的磁场不同时活动)。

在某些实施方案中，所述控制单元和/或检测部件具有存储在其上的信息，其帮助引导显示在检测部件上的信息。例如，信息可包括关于检测部件附连到的医疗设备的类型，或者与特定医疗设备一起使用的是什么尖端或切割工具的数据。就这一点而言，医疗设备的切割尖端的精确定位及其与标签的关系(例如与标签的距离)可以发送给外科医生(例如，用于关于切割组织的非常精确的指示)。例如，此类信息可以由用户手动输入到控制单元或检测部件中，或者在检测部件附接到特定医疗设备时自动找到(例如，通过条形码或其他指示器)。

在一些实施方案中，远程激活设备包括一个或多个励磁线圈。在另外的实施方案中，远程激活设备包括衬垫，并且其中所述衬垫被放置在患者下方或患者所在的床下方。在其他实施方案中，信号是由标签引起的磁场中的不规则性(例如，中断或扰动)。在其他实施方案中，标签包含金属颗粒(例如铁氧体颗粒)。

在其他实施方案中，检测器部件包括电子部件，其中所述电子部件包括信号处理器。在某些实施方案中，检测器部件包括电子部件，其中所述电子部件包括：i)空间取向指示器(例如视觉、听觉等)，和/或ii)与标签的距离的指示器(例如视觉、听觉等)。在另外的实施方案中，组织区域选自由以下组成的组：病灶、肿瘤、乳房肿瘤、血管、淋巴结和前哨淋巴结。

在某些实施方案中，检测器部件包括用于呈现与标签的距离信息的第一显示器(例如，视觉、听觉、光、颜色、振动、触觉等)，用于呈现垂直轴线取向(诸如用于接近患者体内的标签的预设优选角度)的第二显示器(例如视觉、听觉、光、颜色、振动、触觉等显示器)；和/或用于呈现水平取向(例如，使得手术设备在接近标签时可以居中的从左到右的信息)的第三显示器。在一些实施方案中，检测器部件包括允许采用正确的俯仰和偏航轴线(以最小化非靶组织损伤)的多个显示器(例如，视觉、听觉、感觉等)，和/或提供与标签的距离信息的另外的显示器。在某些实施方案中，检测器部件在手术之前围绕患者身体移动以取向所述检测器部件。在某些实施方案中，在引导外科医生的检测器部件上提供一系列光和/或声音(例如，外科医生试图将光保持在“X”系列光的中心，并且/或者将警报声的音量保持关闭或尽可能低)。例如，检测器部件可具有不同颜色的光的阵列或几何形状，所述光可以照亮通知用户(例如医生)关于标签的定位和/或检测器部件(和对应的手术器械)的位置，使得用户不必把目光从手术区域或规程区域移开。

在一些实施方案中，信号包括：i)可通过感官感知检测的信号；ii)磁场中的中断或扰动；或iii)光。在另外的实施方案中，标签包括：射频识别(RFID)芯片；ii)谐振或自谐振物体；或iii)金属颗粒。在其他实施方案中，标签具有长度、宽度和深度，其中长度小于10mm，宽度小于4mm，并且深度小于4mm。在其他实施方案中，定位包括基于信号的强度、频率、颜色或声音来检测变化。在某些实施方案中，患者组织中的标签在至少1mm...10mm...45mm...95mm...125mm...174mm...或200mm的深度处被检测到。

在某些实施方案中，所述方法还包括从患者体内手术移除肿瘤的步骤。在另外的实施方案中，所述方法还包括使用标签作为基准对患者施用放射疗法的步骤。在其他实施方案中，患者包含多个标签，并且其中所述方法还包括确定多个标签的定位以在三维空间中定位组织区域的步骤。

在一些实施方案中，定位设备(例如像手术器械或电烙术系统)的尖端被放置在特定定位(例如，包含距离所述尖端已知距离和取向的标签的夹具)用于校准。这可能需要例如将数据输入到系统内以描述器械的长度或形状。

在一些实施方案中，本文提供了系统，其包括：a)检测器部件，其包括外壳和所述外壳内部的至少一个感测线圈，其中所述检测器部件检测来自患者体内的标签的信号；和b)第二部件，其选自由以下组成的组：i)手术器械，ii)产生磁场的远程激活设备，iii)可插入患者组织中的定位处的标签，以及iv)包括处理器和控制软件的控制单元，其中所述控制单元在与检测器部件电连接或无线连接时向检测器部件提供数据。

在某些实施方案中，至少一个感测线圈包括彼此分开至少10mm(例如，至少10...25...45...55...75...137...168...或200mm)的三个感测线圈。在其他实施方案中，至少一个感测线圈包括布置成三角形的至少三个感测线圈。在特定实施方案中，所述三角形是等边三角形或近似等边三角形。在某些实施方案中，外壳具有设备固定部件(例如，外壳中的开口；狭槽；卡扣等)。在其他实施方案中，第二部件包括手术设备，并且其中所述手术设备插入穿过设备固定开口，使得外壳围绕手术设备的一部分并且手术设备被固定到外壳。在某些实施方案中，手术器械包括手持式手术器械。

在特定实施方案中，标签在暴露于磁场时产生信号。在另外的实施方案中，信号是磁场中的不规则性。在其他实施方案中，检测部件还包括显示器(例如，视觉、听觉、触觉等)，并且其中所述控制单元处理来自检测部件的信号并且提供可在视觉显示器上显示的数据。在其他实施方案中，数据包括与标签的距离数据和/或取向数据。在一些实施方案中，其中所述控制单元在与检测器部件和远程激活部件电连接或无线连接时使远程激活设备在电手术设备关闭时产生磁场，并且防止远程激活设备在电手术设备打开时产生磁场。在其他实施方案中，手术设备包括电源线，其中AC电流钳被附接到电源线。

在一些实施方案中，手术设备包括电烙术设备、激光切割设备、等离子切割设备或金属切割设备。在其他实施方案中，远程激活设备包括励磁线圈。在一些实施方案中，远程激活设备包括衬垫或其他总体上扁平的部件。

在某些实施方案中，标签包含金属颗粒(例如铁氧体颗粒)。在一些实施方案中，检测器部件包括电子部件，其中所述电子部件包括信号处理器。在一些实施方案中，检测器部件包括电子部件，其中所述电子部件包括：i)视觉空间取向指示器和/或ii)与标签的距离的指示器。在某些实施方案中，标签具有长度、宽度和深度，其中长度小于10mm，宽度小于4mm，并且深度小于4mm。

在一些实施方案中，本文提供了检测器部件，其包括：i)具有设备固定部件(例如，外壳中的开口；卡扣；狭槽等)的外壳；和ii)所述外壳内部的至少一个感测线圈，其中所述检测器部件检测来自患者体内的标签的信号。在另外的实施方案中，至少一个感测线圈包括彼此分开至少10mm(例如，10mm...50mm...200mm)的三个感测线圈。在某些实施方案中，至少一个感测线圈包括至少三个感测线圈(例如，布置成三角形，或者能够以其他方式对标签的位置和距离进行三角测量)。在其他实施方案中，所述三角形是等边三角形或近似等边三角形。在另外的实施方案中，检测器部件还包括电子部件，其中所述电子部件包括信号处理器。在其他实施方案中，检测器部件还包括电子部件，其中所述电子部件包括：i)空间取向指示器和/或ii)与标签的距离的指示器。

在某些实施方案中，本文提供了检测器部件，其包括：i)壳体；和ii)所述外壳内部的至少三个感测线圈(例如，布置成三角形或者能够以其他方式对标签的位置和距离进行三角测量)，其中所述检测器部件能够检测来自患者体内的标签的信号。在一些实施方案中，三个感测线圈彼此分开至少10mm(例如，10mm...100mm...200mm)。在其他实施方案中，所述三角形是等边三角形或近似等边三角形。在另外的实施方案中，检测器部件还包括电子部件，其中所述电子部件包括信号处理器。在某些实施方案中，检测器部件还包括电子部件，其中所述电子部件包括：i)空间取向指示器和/或ii)与标签的距离的指示器。在一些实施方案中，外壳在其中具有设备固定开口。

在特定实施方案中，本文提供了设备，其包括：a)手持式手术器械，以及b)附接到手持式手术器械或与手持式手术器械集成的检测器部件，其中所述检测器部件包括外壳和所述外壳内部的至少一个感测线圈，其中所述检测器部件能够检测磁场中的不规则性。

在一些实施方案中，至少一个感测线圈包括彼此分开至少10mm...30mm...50mm...或200mm的三个感测线圈。在其他实施方案中，至少一个感测线圈包括布置成三角形或者能够对患者体内的标签的定位进行三角测量的其他布置的三个感测线圈。在某些实施方案中，所述三角形是等边三角形或近似等边三角形。在其他实施方案中，检测器部件包括具有设备固定部件(例如外壳中的开口、卡扣、狭槽或其他连接器)的外壳，并且其中所述手术设备通过设备固定部件附接到检测部件(例如，手术设备插入穿过开口使得外壳围绕手术设备的一部分)。在其他实施方案中，手持式手术器械包括电烙术设备、激光切割设备、等离子切割设备或金属切割设备。在另外的实施方案中，手持式手术器械包括电源线，并且其中AC电流钳被附接到电源线。在其他实施方案中，检测器部件包括电子部件，其中所述电子部件包括信号处理器。在另外的实施方案中，检测器部件还包括电子部件，其中所述电子部件包括：i)空间取向指示器(例如，显示器)和/或ii)与标签的距离的指示器。

在一些实施方案中，标签包括自谐振物体(例如，具有绕线电感器的小铁氧体芯)。绕线电感器具有内绕组间电容，其与电感结合产生高频谐振电路。在一些实施方案中，标签包括谐振物体(例如，自谐振物体配备有芯片电容器以在规定频率产生谐振)。在一些实施方案中，标签包括具有二极管的谐振或自谐振物体。与LC电路相结合的二极管在浸入足够强度的磁场(施加的电压超过二极管的带隙电势)时会产生次谐波频率。在一些实施方案中，标签包括具有有源调制器(例如，集成电路对谐振电路进行幅度调制)的谐振物体或自谐振物体。检测发生类似于全双工(FDX)射频识别(RFID)，除了调制模式是简单的次谐波而不是编码的二进制模式。

在一些实施方案中，由远程激活设备提供磁场和/或其他感测模态。在一些实施方案中，远程激活设备在靠近标签时(例如，在一米内，...0.5米，...0.3米，...0.2米，...0.1米，...0.05米，...，等)引起激活事件。在一些实施方案中，信号的强度随着激活设备和标签的靠近而增加。在一些实施方案中，标签不包括任何能量存储设备(例如，电池、电容器等)。

在一些实施方案中，远程激活设备采用未调制的恒定频率激活(即，激活信号具有恒定的幅度和频率)。在一些实施方案中，标签产生激活场中的不规则性。感测方法检测由标签的存在引起的幅度或频率的偏移。

在一些实施方案中，远程激活设备采用未调制的扫描频率(即，激活信号具有恒定的幅度和两个端点之间的扫描频率)。此类设备发现与谐振型标签一起使用，使得当传送的频率与标签的谐振频率一致时，激活信号的幅度发生可检测的改变。

在一些实施方案中，检测部件包括被点亮以指示与标签的靠近度、距离或方向的一系列灯(LED)(例如，5个灯)。在一些实施方案中，用户控制由远程激活设备产生的磁场的强度。在一些实施方案中，体现在软件中的内部算法控制磁场。在一些实施方案中，用户可从菜单中选择一个或多个算法。在一些实施方案中，算法基于其与标签的距离来减小或增加远程激活设备的灵敏度。在某些实施方案中，检测部件上的显示器显示数字(例如，LCD屏幕上用于报告距离的数字)。

在一些实施方案中，来自成像部件的图像与由检测部件收集的数据相关联。在一些此类实施方案中，用户显示器提供来自受试者的组织的图像(例如，从MRI、CT、超声或其他成像模态获得)并覆盖关于标签、检测部件和/或外科医生使用的手术工具的定位。

在一些实施方案中，远程激活设备包括励磁线圈。在一些实施方案中，励磁线圈设置在放置在患者身上或手术台上的贴片或衬垫中。在一些实施方案中，在系统用于定位乳房肿瘤的情况下，贴片环绕所治疗的乳房或者以其他方式放置在乳房附近。在一些实施方案中，包含励磁线圈的衬垫被放置在患者下方。在此类实施方案中，采用大型线圈或多个线圈。励磁线圈可包括在介电基板上图案化的扁平导体的若干匝或者由其组成，或者可包括缠绕在合适的芯轴周围的磁线或由其组成；线圈由外部频率源供电，并且从线圈发出的磁场穿透患者身体以激发标签，所述标签的发射(在一些实施方案中，在激发的较高谐波下或在对标签唯一的一些时间或频谱组合中)由检测部件进行检测。

在一些实施方案中，检测部件附接到手术设备或与手术设备集成，所述手术设备诸如电手术设备(例如，电烙术设备，诸如BOVIE设备)、切割设备、消融设备等。单个外壳可包含检测部件的所有部件和手术设备。可替代地，支架或其他部件用于将检测部件的部件连接到手术设备。在一些实施方案中，使用保持器将电手术设备和检测部件都安装在一起。在一些实施方案中，检测部件或其部件附接到另一种类型的医疗设备或集成到另一种类型的医疗设备内，所述另一种类型的医疗设备用于所需的手术规程(例如夹钳、内窥镜、支气管镜、扩张支气管镜、解剖工具、激光、腹腔镜、胸腔镜等)。

本文还提供了包括上述标签、远程激活设备和检测部件的系统。例如，系统可包括标签和检测部件。系统还可包括其他硬件(例如RFID读取器)、软件、指令、医疗设备(例如切割工具、成像设备、组织消融设备、注射器、引入针/插管/内窥镜、消毒部件等)、药品或者有用的、必要的或足以与标签进行规程的其他部件。在一些实施方案中，所述系统包括为标签和/或检测部件提供命令和控制功能的计算机。在一些实施方案中，软件收集和分析规程数据、来自RFID芯片的信息或在规程期间使用标签产生的其他信息。在一些实施方案中，计算机包括用于向治疗医生、放射科医生、患者或参与手术的其他人员显示信息的显示器。

在某些实施方案中，基准或定位系统在内窥镜规程期间放置。例如，在结肠镜检查、胃镜检查、十二指肠镜检查、膀胱镜检查等中，可以将基准附接到息肉或其他肿块。然后，在随后的规程(例如像腹腔镜结肠切除术或其他规程)期间，定位此基准点。

在一些实施方案中，标签包括在外表面(例如，外壳的外表面，如果存在的话)上的固定部件，以将标签锚定在所需的定位。在一些实施方案中，固定部件是钩、倒钩或其他物理延伸部。在一些实施方案中，固定部件在放置时可展开。在一些实施方案中，固定部件是纹理化表面。在一些实施方案中，固定部件是粘合剂。

应理解，本文所述的系统和方法可应用于其他用途，包括非医疗用途。所述技术发现用于需要定位标签的任何情况，其包括但不限于手术规程、诊断规程、兽医规程、食品分析、工业应用和环境应用。

定义

如本文所用，术语“处理器”和“中央处理单元”或“CPU”可互换使用，并且是指能够从计算机存储器(例如，ROM或其他计算机存储器)读取程序并根据所述程序执行一组步骤的设备。

如本文所用，术语“计算机存储器”和“计算机存储设备”是指可由计算机处理器读取的任何存储介质。计算机存储器的实例包括但不限于RAM、ROM、计算机芯片、数字视频光碟(DVD)、光碟(CD)、硬盘驱动器(HDD)、光盘和磁带。在某些实施方案中，计算机存储器和计算机处理器是非暂态计算机(例如，在控制单元中)的一部分。在某些实施方案中，采用非暂态计算机可读介质，其中所述非暂态计算机可读介质包括所有计算机可读介质，其中唯一的例外是暂态的传播信号。

如本文所用，术语“计算机可读介质”是指用于存储信息并且向计算机处理器提供信息(例如，数据和指令)的任何设备或系统。计算机可读介质的实例包括但不限于DVD、CD、硬盘驱动器、磁带以及用于通过网络流式传输媒体的本地或远程(例如，基于云)的服务器。

如本文所用，术语“进行电子通信”是指被配置成通过直接或间接信令彼此通信的电子设备(例如，计算机、处理器等)。例如，通过电缆或电线连接到处理器使得信息可以在会议桥和处理器之间传递的所述会议桥彼此进行电子通信。同样，被配置成(例如通过电缆、电线、红外信号、电话线、电波等)向另一个计算机或设备传送信息的计算机与另一个计算机或设备进行电子通信。

如本文所用，术语“传送”是指使用任何合适的手段将信息(例如，数据)从一个定位移动到另一个定位(例如，从一个设备到另一个设备)。

如本文所用，术语“受试者”或“患者”是指待成为特定治疗的接受者的任何动物(例如，哺乳动物)，其包括但不限于人类、非人类灵长类动物、伴侣动物、牲畜、马、啮齿类动物等。通常，术语“受试者”和“患者”在指人类受试者时在本文中可互换使用。

如本文所用，术语“疑似患有癌症的受试者/患者”是指呈现指示癌症的一种或多种症状(例如，明显的块或肿块)的受试者或正在筛查癌症(例如，在常规体格检查期间)的受试者。疑似患有癌症的受试者也可能具有一个或多个风险因素。疑似患有癌症的受试者总体上未进行癌症测试。然而，“疑似患有癌症的受试者”涵盖已接受初始诊断(例如，显示肿块的CT扫描)但癌症阶段未知的个体。所述术语还包括曾经患过癌症的人(例如，缓解期的个体)。

如本文所用，术语“活检组织”是指出于确定样品是否含有癌性组织的目的从受试者移除的组织(例如，乳房组织)的样品。在一些实施方案中，因为受试者疑似患有癌症，所以获得活检组织。然后检查活检组织(例如，通过显微镜检查；通过分子测试)中是否存在癌症。

如本文所用，术语“样品”以其最广泛的意义使用。在一种意义上，其旨在包括从任何来源获得的试样或培养物，以及生物和环境样品。生物样品可从动物(包括人类)获得，并且涵盖流体、固体、组织和气体。生物样品包括组织、血液产品，诸如血浆、血清等。然而，此类实例不应解释为限制适用于本发明的样品类型。

附图描述

图1示出了标签、测量参考站以及配置成适配在医疗设备上的棒上的定位器发射器的示例性3维定位。

图2示出了具有多个测量参考站的示例性衬垫构型。

图3示出了具有布置成最小化串扰的三个正交线圈的示例性测量参考站构型。

图4示出了标签、包括远程激活设备和/或测量参考站的衬垫以及医疗设备的示例性定位。

图5A示出连接到位于远程激活设备内的线圈的示例性电源。

图5B示出了附接到远程激活设备(50)和检测部件-医疗设备组件(21)二者的控制单元(60)。远程激活设备(50)具有励磁线圈(55)。检测部件-医疗设备组件(21)通过连接线(65)附接到控制单元(60)。

图6示出了具有检测部件外壳(25)的示例性检测部件(20)，检测部件外壳(25)包含三个感测线圈(30)和电子部件(35)。外壳(25)中还具有设备固定开口(40)。

图7A示出了来自美国专利8,998,899的示例性医疗设备(电烙术设备)，所述专利以引用的方式并入本文。

图7B示出了本公开的示例性设备/组件，其示出了附接到图7A的医疗设备的检测部件。

图8示出了示例性检测部件-医疗设备组件(21)，其中所述手术设备插入穿过检测部件外壳的设备固定开口。

图9示出了示例性检测部件-医疗设备组件的照片。

图10示出了具有位于其中的视觉显示器(45)的示例性检测部件的照片。

图11示出了示例性检测部件-医疗设备组件的侧视图的照片。

图12示出了线圈的一个层或子阵列的示例性布置。

图13示出了在患者床上或患者床中的基本上正交的线圈的示例性阵列。

详述

本文提供了用于定位患者体内(例如，患者的组织中)的一个或多个标签的系统、设备、组件和方法。例如，本文提供了系统、设备和方法，其采用在被远程激活设备产生的磁场激活时以限定的频率发射边带的植入式标签，以及被配置成检测此类边带的多个测量参考站。本文还提供了采用附接到手术设备或与手术设备集成的检测部件的系统、设备和方法。

例如，本文还提供了采用以下中的一个或多个或全部的系统、设备和方法：a)放置在物体(诸如患者)中的一个或多个标签；b)远程激活设备，其在所述一个或多个标签的区域内产生电磁场；c)多个测量参考站，其从已暴露于所述电磁场的所述一个或多个标签接收信息；d)位于医疗设备上的一个或多个发射器，所述发射器暴露于所述电磁场并发射由所述测量参考站接收的信息；以及e)计算机系统，其用于分析由所述测量参考站接收的信息并且产生和显示关于所述医疗设备和/或标签的位置的信息(例如，相对定位、相对距离、取向等)。

所述系统和方法可用于任何情况中，其中标签的位置是所需的并且/或者其中另一个设备(例如医疗设备)的相对位置是相对于标签的。尽管本说明书着重于在人体组织中的医疗用途，但应理解，所述系统和方法发现了更广泛的用途，其包括非人类用途(例如，用于非人类动物，诸如牲畜、伴侣动物、野生动物或任何兽医环境)。例如，所述系统可用于环保环境、农业环境、工业环境等。

在一些优选实施方案中，所述标签包括线圈天线。在一些实施方案中，线圈天线是铁氧体芯线圈天线。在一些实施方案中，线圈天线在100-200kHz下谐振。在一些实施方案中，线圈天线耦合到集成电路(IC)。在一些实施方案中，IC由谐振的AC磁场(例如由激活设备提供)供电。在一些实施方案中，线圈天线设置在壳体(例如玻璃或塑料壳体)中。在一些实施方案中，标签(具有壳体，如果存在的话)具有外部长度、宽度和深度，其中长度为30mm或更小(例如，20mm或更小，...，10mm或更小，...，9mm或更小，...，8mm或更小，...，5mm或更小，...，3mm或更小，...，等)，宽度为5mm或更小(例如，4mm或更小，...，3mm或更小，...，2mm或更小，...，1mm或更小，...，0.5mm或更小，...，等)，并且深度为5mm或更小(例如，4mm或更小，...，3mm或更小，...，2mm或更小，...，1mm或更小，...，0.5mm或更小，...，等)。在一些实施方案中，具有壳体的标签成形为大约2x4mm或更小的圆柱体。

在一些实施方案中，标签对来自激活设备的磁场的连续波(CW)载波功率进行幅度调制(AM)，从而以由在标签计数器内预定的数字所限定的频率发射边带。出于分析标签的位置的目的，检测这些边带以及更强的CW载波(如果需要的话)。边带的使用允许对应的检测器(例如测量参考站)检测来自标签的特定信号(例如，使用调谐到边带的锁定放大器)，而不检测背景噪音。这允许对一个或多个标签进行精确、实时的检测和分析，其包括分析与另一个物体(例如，医疗设备)的相对位置和距离。

在一些实施方案中，远程激活设备包括锁定放大器或类似于锁定放大器的设备。在一些实施方案中，锁定放大器被配置用于窄带检测以提供用于确定标签的定位的全向检测系统。在一些实施方案中，采用调制信号并检测由标签的非线性引起的较高谐波。例如，可提供40kHz的信号，并且所述系统寻找标签存在时产生的80kHz的二次谐波。所述非线性可以是由流过标签的线圈的电流激发的半导体二极管结。

在一些实施方案中，采用腔衰荡作为使用锁定型放大器的替代方案。发射时序脉冲并且检测器随着时间的推移寻找谐振器衰减。不仅衰荡信号的相位和频率对标签的特定调谐具有特异性，而且衰荡信号包络的指数衰减(到给定阈值)是标签与激发源的距离的相对指示符。

可采用任何数量的其他标签设计。在一些实施方案中，标签包含亚铁小球或颗粒或者由亚铁小球或颗粒组成。当亚铁物体被引入磁场内时，所述物体在交变磁场中产生可由包含在测量参考站内的感应线圈检测的不规则性，从而产生从零点开始的相位和幅度偏移。当亚铁物体与两个感测线圈物理等距时，零点恢复。

在一些实施方案中，标签包括自谐振物体(例如，具有绕线电感器的小铁氧体芯)。绕线电感器具有内绕组间电容，其与电感结合产生高频谐振电路。例如，使用上述用于亚铁小球的方法或者例如使用栅陷式振荡器(GDO)进行检测。GDO具有辐射电磁场的谐振电路。当靠近相同频率的自谐振物体时，从GDO到自谐振物体的功率传输会引起GDO功率的可检测的变化。在一些实施方案中，标签包括谐振物体(例如，自谐振物体配备有芯片电容器以在规定频率产生谐振)。在一些实施方案中，标签包括具有二极管的谐振或自谐振物体。与LC电路相结合的二极管在浸入足够强度的磁场(施加的电压超过二极管的带隙电势)时会产生次谐波频率。在一些实施方案中，标签包括具有有源调制器(例如，集成电路对谐振电路进行幅度调制)的谐振物体或自谐振物体。检测发生类似于全双工(FDX)射频识别(RFID)，除了调制模式是简单的次谐波而不是编码的二进制模式。

在一些实施方案中，标签包括射频识别(RFID)芯片(例如，在外壳中)。在一些实施方案中，RFID芯片包括射频电磁场线圈，其在被读取器设备查询时调制外部磁场以传输编码的识别号和/或其他编码信息。在一些实施方案中，RFID芯片收集来自由激活设备(或其他设备)产生的EM场的能量，并且然后充当无源应答器以发射微波或UHF无线电波。在一些实施方案中，读取器(其可以是激活设备或另一种设备的一部分)将信号发送到RFID芯片并读取其响应。在一些实施方案中，RFID芯片是只读的。在其他实施方案中，它是读/写的。

所述技术不受RFID芯片提供的信息性质的限制。在一些实施方案中，信息包括序列号、编号或批号、时间信息(例如，生产日期；手术日期等)；患者特异性信息(例如姓名、家族史、服用药物、过敏、风险因素、规程类型、性别、年龄等)；规程特异性信息等。所述技术不受所使用的频率的限制。在一些实施方案中，RFID频率处于120-150kHz频带(例如，134kHz)、13.56MHz频带、433MHz频带、865-868MHz频带、902-928MHz频带、2450-5800MHz频带等。在一些实施方案中，RFID芯片与基于浏览器的软件合并以提高其功效。在一些实施方案中，此软件允许不同的团体或特定的医院工作人员、护士和患者查看与标签、规程或个人相关的实时数据。在一些实施方案中，实时数据被存储并存档以利用历史报告功能并证明符合各种行业法规。在一些实施方案中，RFID芯片报告传感器数据(例如，温度、运动等)。在一些实施方案中，RFID芯片含有或收集稍后(例如，手术后)读取的信息。在一些实施方案中，信息在手术期间进行复审。例如，可以向外科医生提供消息(例如，“芯片恰好在肿瘤的左侧”)以帮助引导外科医生(例如，优化具有适当切缘的肿瘤的移除)。

在一些实施方案中，标签由或基本上由信号源和外壳或者信号源、外壳和RFID芯片组成。在一些实施方案中，标签(例如，通过芯片)发射超声信号(例如，灰度、光谱或彩色多普勒)，使得信号可由超声探头或手持式多普勒单元检测到。

在一些实施方案中，标签被配置用于单次使用。在一些此类实施方案中，标签可以被禁用或停用(例如，像EAS标签)。这在规程中使用多个标签时特别有用，其中关闭单个标签以使其他标签的检测更容易(例如以避免或减少多个标签之间的干扰)。在一些实施方案中，来自外部设备的能量突发被用于禁用或停用标签。在其他实施方案中，标签具有内部控制部件，所述内部控制部件在接收到来自外部设备的指令时打开或关闭标签(例如标签暂时或永久停止“对话”)。

在一些实施方案中，定位标签被包含在外壳中。在一些实施方案中，不采用外壳。在一些实施方案中，所述外壳包含生物相容性材料。在一些实施方案中，外壳提供将信号源与外壳外部隔开的液体和/或气体抗性屏障。在一些实施方案中，外壳很小，允许通过针、插管、内窥镜、导管或其他医疗设备进行标签施用。在一些此类实施方案中，外壳具有外部长度、宽度和深度，其中长度为30mm或更小(例如，20mm或更小，...，10mm或更小，...，9mm或更小，...，8mm或更小，...，5mm或更小，...，3mm或更小，...，等)，宽度为5mm或更小(例如，4mm或更小，...，3mm或更小，...，2mm或更小，...，1mm或更小，...，0.5mm或更小，...，等)，并且深度为5mm或更小(例如，4mm或更小，...，3mm或更小，...，2mm或更小，...，1mm或更小，...，0.5mm或更小，...，等)。外壳可以具有任何所需的形状。在一些实施方案中，外壳沿着长度轴线是圆柱形的。在一些实施方案中，外壳被成形为像一粒米(例如，具有圆形端部的圆柱形)。在一些实施方案中，外壳被成形为像柱子(例如，具有扁平端部的圆柱形)。在一些实施方案中，外壳沿着长度轴线是多边形的(例如，横截面为三角形、正方形、矩形、梯形、五边形等)。在一些实施方案中，外壳具有支柱或其他紧固件以将设备保持在适当位置，避免在组织中移动。这些支柱可在放置在组织中时展开。在一些实施方案中，紧固件可以是与周围组织粘结的生物相容性材料。在一些实施方案中，标签包括抗迁移表面。在一些实施方案中，抗迁移表面被纹理化以减少标签在与组织或靶位置接触时的移动。抗迁移特征可由任何所需的材料制成，所述材料包括但不限于钛、镍钛诺、聚乙烯、对苯二甲酸酯、尼龙、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚氯酯、聚酰胺、硅树脂及其组合。

在一些实施方案中，外壳是在标签的内部部件周围合成的单一均匀部件。在其他实施方案中，外壳由两个或更多个分开的片段制成，所述分开的片段在引入标签的内部部件之后密封在一起。在一些实施方案中，标签完全或部分被覆盖在涂层中。在一些实施方案中，涂层包含生物相容性材料(例如聚对二甲苯-C等)。在一些实施方案中，标签不包括任何电源。例如，在一些实施方案中，信号响应于磁场作为激活事件(即，电磁感应)从信号源产生。

在一些实施方案中，远程激活设备包括包含在平坦衬垫中的一个或多个励磁线圈。在一些实施方案中，衬垫的尺寸和形状被设定成在医疗规程期间适配在患者下方。衬垫可集成或放置在手术台或成像系统上，可集成在患者的衣物内，或者以其他方式放置在手术区域中。图5A提供了示例性远程激活设备250，其包含励磁线圈252并通过电线连接到发生器254。图4示出了远程激活设备250在手术台和受试者之间的示例性放置，所述受试者具有组织肿块(例如肿瘤)110和插入组织肿块110附近的标签100。医疗设备200位于患者上方。标签100和医疗设备200位于由远程激活设备250产生的磁场的范围内。在一些实施方案中，激活设备的激发源是合成且稳定的频率源(例如，振荡器)，其输出是增益控制的(例如，通过中间放大器)并且被提供给功率放大器以保持足够的功率水平用于驱动植入式标签或医疗设备上的发射器。

在一些实施方案中，测量参考站也包括在与远程激活设备相同的设备(例如，衬垫)中。在其他实施方案中，它们设置在不同的设备中。在一些实施方案中，测量参考站被设置在医疗设备上或者与医疗设备相关联。例如，图6示出了被配置成围绕医疗设备适配的部件20，其包括外壳25，外壳25包含布置成三角形构型的三个测量参考站30以及用于接收和处理由测量参考站接收的信号的电子部件35。外壳25中具有设备固定开口40，其允许医疗设备插入并固定在适当位置。

在一些实施方案中，每个测量参考天线包括负载铁氧体的圆柱形线圈天线或由其组成，所述线圈天线被调谐(例如，具有并联的一个或多个电容器)用于在励磁机(例如，标签或发射器)的频率(例如，通常100-200kHz)下谐振。测量参考天线的典型尺寸是3-5mm直径和8-12mm长度，但可以采用更小和更大的天线。在一些实施方案中，测量参考站天线具有0.25x1英寸的铁氧体芯尺寸并且包含75-80匝的10/46(#46的10股线)利兹线，其提供0.157mH(Q＝53)(75匝)。

在一些实施方案中，每个测量参考站包含1-3个测量参考天线，其彼此正交取向并且还被布置成具有最小串扰(即，彼此的干扰)。图3示出了具有三个天线的示例性构型，一个取向在x平面中，一个取向在y平面中，并且一个取向在z平面中。

图2示出了在平坦衬垫内的测量参考站的示例性布置，其中四个测量参考站位于四个角落中的每一个处(标为站A、站B、站C和站D)并且第五个任选站(站E)位于中心。可以在任何所需的位置和取向采用任何数量的站(例如，1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、11个、12个等)。

图1示出了如图2所示的在三维空间中相对于位于测量参考站上方的物体中的三个标签以及相对于具有两个定位器发射器的棒(例如，附接到手术器械)的测量参考站构型的示例性构型。

容纳测量参考站的部件还包括一个或多个接收器信道，其用于收集由测量参考站的天线获得的信息。在一些实施方案中，接收器包括一个或多个信道或由一个或多个信道组成，每个信道由一个或多个(通过复用交换机)测量参考天线馈送。

在一些实施方案中，植入式标签或医疗设备上的发射器的定位通过以下几何地实现：在多个(例如，四个或更多个)测量参考站处测量从这些标签检测到的准同时功率，并且使用功率差来执行无歧义地确定标签定位的向量数学。在一些实施方案中，此过程通过在规程之前在已知定位中使用已知标签的初步校准来促进。

在一些实施方案中，描述植入式标签或医疗设备发射器定位的向量用于向外科医生提供关于医疗设备(特别是其尖端)与植入式标签或(利用计算引导)与病灶边界的空间关系的可视化指导。医疗设备上的多个发射器还提供向量，以使用相同的向量数学来确定医疗设备的主轴线。

在一些实施方案中，包括测量参考站的部件包括模拟前端。例如，接收器的模拟输入可包括电流-电压(互阻抗仪表)前置放大器(http://www followed by analog.com/en/products/amplifiers/instrumentation-amplifiers/ad8421.ht ml#product-overview)或由其组成，所述前置放大器的输出驱动同步检测器(http：//www.Followed byanalog.com/en/products/rf-microwave/iq-modulators-demodulators/iq-demodulators/ad630.html#product-overview)，其获取来自测量参考天线的未知信号并且将所述未知信号与已知的CW激发信号进行比较，从而有效滤除强激发信号并提供标签的幅度调制频率作为其输出。此功能与锁定放大器的功能类似，其中(未调制)频率参考用于将窄带陷波滤波器放置在所述参考上，从而在噪音的存在下恢复小得多的调制。

在一些实施方案中，模拟前端中的后续阶段提供另外的带通和低通滤波以及增益。例如，在一些实施方案中，将这些阶段的输出提供给精密整流器以直接确定与来自即时天线的接收信号强度成比例的DC电压，或者使用常规的D/A技术将未整流的信号数字化。

在一些实施方案中，接收器的数字后端接受DC电压水平的数字版本作为输入或者首先执行AC信号的数字解调。任一种方法都会导致由即时天线引起的信号强度的数字指示。这种信号随着即时测量参考天线与标签之间的距离d根据逆整数幂关系(例如1/d⁶)而变化。信号强度随着距离的变化的详细考虑可参见http：//robotics.followed byeecs.berkeley.edu/～pister/290Q/Papers/Antennas％20propagation％20interference/near％20field％20path％20loss.pdf，这是2005年7月提交到IEEE APSConference的题目为“A Near Field Propagation Law&A Novel Fundamental Limit toAntenna Gain Versus Size”的论文，其作者是Hans Schantz博士并且以引用的方式并入本文，如本文完全阐述的一样。

查询上述参考并反推以实验方法确定的近场信号强度对距离关系(例如1/d⁶)使得能够准确确定给定距离向量的幅度。通过累积来自所有占线信道的信号强度和对应的(校准后)距离，确定标签在给定栅格中相对于测量参考天线的定位的可接受的自洽解决方案。一个测量参考天线可以被指定为世界坐标系的原点，并且确定从所述点的所有后续距离。这可以针对植入式标签信号以及来自与手术工具相关联的发射器的信号两者来完成。

在一些实施方案中，标签以及发射器的定位数据被用于向外科医生提供标签与医疗设备的距离的指示。在一些实施方案中，此信息以相对格式呈现，例如，标签相对于医疗设备的尖端的方向的一个或多个视觉指示器。它也可以是更定量的，例如与标签和医疗设备尖端之间的厘米数相对应的多个条或灯。在一些实施方案中，距离数据的另外用途被用于呈现医疗设备的简单图像以及所述医疗设备与标签的相对取向和距离。

与医疗设备相关联的发射器可包括在磁场中产生可检测信号的任何特征。在一些实施方案中，发射器具有本文所述的任何标签的性质。在一些实施方案中，安装到手术工具上或以其他方式用于校准的线圈可直接用来自激活设备的激发信号的调制版本来驱动，使得这些线圈用作替代标签并且可以由测量参考站部件的接收器以与植入式标签相同的方式进行定位。驱动这些线圈的调制可以用常规的交换机或混频器作为调制器或者通过数字方式由数字合成器来实现。

包含发射器的部件还可包括显示器以帮助用户在手术规程期间将医疗设备引导至标签。在一些此类实施方案中，视觉显示器或音频显示器设置在医疗设备上或与医疗设备相关联，所述医疗设备从计算机系统接收标签的定位信息。显示器可以是指示标签方向和/或距离的一个或多个方向指示器，诸如LED。可采用颜色变化来指示“在靶标上的”与“偏离靶标的”位置。在某些实施方案中，显示器包括用于呈现与标签的距离信息的第一显示器(例如，视觉、听觉、光、颜色、振动、触觉等)，用于呈现垂直轴线取向(诸如用于接近患者体内的标签的预设优选角度)的第二显示器(例如视觉、听觉、光、颜色、振动、触觉等显示器)；和/或用于呈现水平取向(例如，使得手术设备在接近标签时可以居中的从左到右的信息)的第三显示器。在一些实施方案中，显示器包括允许采用正确的俯仰和偏航轴线(以最小化非靶组织损伤)的多个显示器(例如，视觉、听觉、感觉等)，和/或提供与标签的距离信息的另外的显示器。在某些实施方案中，在引导外科医生的显示器上提供一系列光和/或声音(例如，外科医生试图将光保持在“X”系列光的中心，并且/或者将警报声的音量保持关闭或尽可能低)。

在一些实施方案中，LED被用于显示器，并且LED被配置成在不使用电源(例如，电池)的情况下在标签内发光。在一些此类实施方案中，LED的两个端子(阳极和阴极)与线圈电线接触，当靠近变化的磁场时，所述线圈电线使得电压和电流进入线圈，从而点亮LED。所述技术不受所使用的LED的性质的限制。在一些实施方案中，LED在可见光谱中发光。在一些实施方案中，LED在紫外或红外光谱中发光。当LED打开时，电子与设备内的空穴重新结合，从而以光子形式释放能量。这种效应被称为电致发光，并且光的颜色(对应于光子的能量)由半导体的能带隙确定。在一些实施方案中，LED包括透镜或壳(例如，环氧透镜或壳)，其围绕包括砧座和支柱的引线框架。在一些实施方案中，砧座包括位于反射腔中的半导体模片并且通过线焊连接到支柱。LED可被配置成产生不同的颜色效应(例如，红色、白色、蓝色)(例如，使用用于白色LED的Y3Al5O12：Ce磷光体涂层)。在一些实施方案中，半导体材料是以下中的一种或多种：砷化镓、砷化铝镓、磷砷化镓、磷化铝镓铟、磷化镓(III)、氮化铟镓、硒化锌、碳化硅(作为基板)、硅(作为基板)、金刚石、氮化硼、氮化铝和氮化铝镓铟。在一些实施方案中，LED是量子点LED。在一些实施方案中，LED是单模片LED以使其尺寸轮廓最小化。

本公开不受标签放置模式的限制，并且设想了各种各样的放置技术，其包括但不限于开放式手术、腹腔镜检查、内窥镜检查、通过血管内导管等。标签可通过任何合适的设备来放置，所述设备包括但不限于注射器、内窥镜、支气管镜、扩张支气管镜、腹腔镜、胸腔镜等。下文提供示例性方案。

先前被鉴定为患有乳房肿瘤的患者被送入医疗设施。患者最初被送到放射科。放射科医生检查鉴定靶肿瘤的先前成像信息。使用经皮引入的针向受试者施用局部麻醉剂，通常是利多卡因或衍生物。受试者位于成像设备中，通常是超声、常规乳房X线照相术或立体定向单元。确定肿瘤的定位。将引入针(通常6-20号)插入肿瘤内或紧邻肿瘤并且活检针穿过引入针放置，并且使用多种方法(抽吸、机械切割、冷冻以固定组织的位置然后机械切割)来获得样本。在获得样本并送去进行病理检查后，将6-20号标签递送针插入到同轴引入针内直至组织，其中远侧开口端部位于病灶处。将标签插入递送针的近侧端部并且由柱塞通过针的远侧端部开口递送到组织中。同样，标签可能已经预先位于递送针的远侧端部。通过成像确认标签的正确定位。递送针被撤回，从而将标签留在乳房组织中的适当位置。

这种类型的规程可以以类似的方式在几乎任何身体空间、器官或病理组织中执行，目的是定位所述组织或空间以进行任何种类的进一步诊断或治疗。特别感兴趣的领域包括但不限于以下器官以及发生在它们内部的疾病过程：脑、头颅、头颈部、胸腔、肺、心脏、血管、胃肠结构、肝脏、脾脏、胰腺、肾脏、腹膜后、淋巴结、骨盆、膀胱、泌尿生殖系统、子宫、卵巢和神经。

在一些实施方案中，在手术期间，将患者放置在手术台上，手术区域暴露并且被消毒。向外科医生提供示出靶组织(例如肿瘤)和标签的定位的成像信息。在放置针的进入点的定位处进行切口。将远程激活设备靠近组织放置以激活标签。包括测量参考站的检测部件检测来自标签的信号并允许外科医生将医疗设备的方向引导朝向肿瘤。一旦肿瘤得以定位，外科医生就移除适当的组织，并且任选地移除标签。

在一些实施方案中，所述系统发现在手术中使用，其中标签作为基准放置在身体上或身体内。使用电磁场来定位标签和任何手术器械的相对位置。此信息通过多种方法实时发送给医生，所述信息包括但不限于视觉(计算机屏幕、使用多种方法的方向和深度指示器、触觉反馈、音频反馈、全息图等)，以及以2D或3D方式在任何医疗图像(诸如CT、MRI或PET扫描)上显示的器械的位置。这些数据发现用于在规程期间引导医生，或者用作培训方法以便医生可以执行虚拟规程。此类系统可集成到现有手术系统中或提供现有手术系统的替代方法，诸如用于诸如神经外科的应用的STEALTH系统(Medtronic)。

本文还提供了用于定位患者的组织中的标签的系统、设备、组件和方法。例如，本文提供了采用检测部件的系统、设备和方法，所述检测部件附接到手术设备或与手术设备集成，其中所述检测部件可以检测来自患者体内的标签的信号，其中所述标签通过远程引入磁场来激活。在某些实施方案中，检测部件包括布置成三角形的三个感测线圈。

图7A示出了来自美国专利8,998,899的示例性医疗设备(电烙术设备)，所述专利以引用的方式整体并入本文。具体地，图7B示出了手术器械(10)，其中外壳(2)具有凝结按钮(16)和切割模式按钮(14)。手术器械(10)的尖端被附接到电极(8)，电极(8)可用于切割和/或烧灼组织。手术设备(10)通过连接器(12)附接到电手术单元(11)。电手术单元(11)提供电源和各种控制。图7B示出了本公开的示例性设备/组件，其示出了附接到图7A的医疗设备的检测部件(20)。示出了在外壳(25)内部具有两个感测线圈(30)的检测部件(20)。电子部件(35)也在外壳(25)内部，电子部件(35)可以例如用于处理由感测线圈(30)接收的信号，和/或向用户提供关于到嵌入患者体内的标签的距离的显示器。

图6示出了具有检测部件外壳(25)(例如，由塑料或其他材料构成)的示例性检测部件(20)，检测部件外壳(25)包含三个感测线圈(30)(其布置成三角形构型)和电子部件(35)。外壳(25)中还具有设备固定开口(40)，其允许医疗设备插入并固定在适当位置。

图8示出了示例性检测部件-医疗设备组件(21)，其中所述手术设备插入穿过检测部件外壳的设备固定开口。在此组件中，例如，检测部件被定位成使得它在其正常使用模式下不会干扰使用医疗设备的用户(例如外科医生)。在此图中，检测部件位于医疗设备的切割和/或烧灼端的远侧，并且在操作期间远离所使用的按钮。

图9示出了在用户手中的示例性检测部件-医疗设备组件的照片。同样，检测部件被定位成使得用户自由地使用设备并以正常方式操作按钮和切割/烧灼尖端。

图10示出了具有位于其中的视觉显示器(45)的示例性检测部件的照片。视觉显示器可用于通知用户(例如外科医生)标签(在患者体内)离设备多远，并且还可用于帮助保持手术设备取向在正确的平面中(例如，以避免用医疗设备进行不必要的切割或烧灼)。在某些实施方案中，用多个灯(例如5个LED灯)指示取向和/或距离。

图11示出了示例性检测部件-医疗设备组件的侧视图的照片。

图4示出了具有插入实体肿瘤(110)旁边(例如，在患者的乳房组织中)的标签(100)的患者，其中所述患者正躺在远程激活设备(250)的顶部，远程激活设备(250)作为平坦衬垫示出。还示出了手术设备(200)，在一些实施方案中手术设备(200)是检测部件-手术设备组件。远程激活设备还可定位成更靠近标签(100)(例如，通过放置在腹部上)，或放置得更远(例如，在其上支撑患者的台面或床垫的下面)。在某些实施方案中，远程激活设备(250)产生穿过患者身体的磁场，从而撞击标签，这导致磁场中的反射或不规则性。此类反射或不规则性由检测部件进行检测。然后视觉显示器(例如，在检测部件上或别处的)报告医疗设备尖端(例如，切割和/或烧灼尖端)的距离，从而允许用户(例如外科医生)将医疗设备尖端精确地引导到肿瘤。在某些实施方案中，在组织的任何切割之前，检测部件-医疗设备在标签附近围绕患者的外部到处移动以校准检测部件。

图5B示出了附接到远程激活设备(50)和检测部件-医疗设备组件(21)二者的控制单元(60)。远程激活设备(50)具有励磁线圈(55)。检测部件-医疗设备组件(21)通过连接线(65)附接到控制单元(60)。在某些实施方案中，当医疗设备的电源(例如，以切割或烧灼)被激活时，控制单元关闭来自远程激活设备的磁场，并且然后在医疗设备上的电源未被激活时再打开磁场。就这一点而言，医疗设备本身产生的任何磁场都不会干扰远程激活设备产生的磁场，反之亦然。这有助于防止检测部件拾取与标签在患者体内的定位无关的错误信号(来自医疗设备)。

所述技术不受标签放置模式的限制，并且设想了各种各样的放置技术，其包括但不限于开放式手术、腹腔镜检查、内窥镜检查、通过血管内导管等。标签可通过任何合适的设备来放置，所述设备包括但不限于注射器、内窥镜、支气管镜、扩张支气管镜、腹腔镜、胸腔镜等。下文提供示例性方案。

在某些实施方案中，对于手术规程，将患者放置在手术台上，手术区域暴露并且被消毒。向外科医生提供示出肿瘤和标签的定位的成像信息。在放置针的进入点的定位处进行切口。将远程激活设备靠近组织放置以激活标签。检测部件检测来自标签的信号并允许外科医生将医疗设备的方向引导朝向肿瘤。一旦肿瘤得以定位，外科医生就移除适当的组织，并且移除标签。

与导线放置和其他非引导手术相比，使用此系统和规程显著降低了规程费用、时间和患者的不便。标签的使用减少了所需的成像步骤数量，并减少了在放射科和手术中花费的时间。此外，患者不会在其身体外挂着导线等待手术。导线的避免进一步减少了与拉动导线相关联的疼痛或不适。

在某些实施方案中，检测部件围绕患者的外部移动，从而在许多不同的位置感测标签以建立标签在患者组织内的定位的3D图像。此类关于扫描的数据例如可以存储在检测部件或控制单元中，并且然后在手术规程期间用于确定进入患者组织的最佳点以及最适合接近标签和最终相关的肿瘤的角度(例如，以使非靶组织的切割最小化并使与标签相关联的肿瘤的移除最大化)。此类3D图像扫描(例如，在手术之前)有助于为患者实现最佳结果，并且有助于减少重复所述规程的需要(例如，以返回在初始手术中错过的肿瘤部分)。

在一些实施方案中，通过将检测部件围绕标签在患者体内的定位移动而产生的3D图像与具有标签的患者的另一个图像(例如，通过MRI、CT等产生的)相结合以产生图像融合。先前已经描述了使用基准点作为标记点将患者的两个或更多个图像相结合(例如，参见美国专利7,848,553和美国专利公布20030153850，二者均以引用的方式整体并入本文)。商业图像融合系统包括STEALTHSTATION系统和PATHFINDER系统。对于标签仍在适当位置的患者中的规程，使用本文所述的检测部件(例如，其中使用至少一个或两个植入式标签作为参考基准点)以及然后使用检测设备来产生图像融合，允许对患者的任何移动(例如，通过呼吸、改变的位置、包扎规程期间的器官移动等)进行实时定位校正。就这一点而言，在一些实施方案中，在手术规程期间(例如，实时)校正本文的检测部件及其引导系统(例如，听觉、触觉或视觉信号)，所以基于患者组织位置(例如肿瘤的位置)的任何变化适当地引导操作者。标签用作由检测部件产生的3D图像以及次级图像(例如，来自MRI或CT图像)的参考基准点。然后标签在规程期间用作参考基准点以取向检测设备并考虑到患者位置的变化。在一些实施方案中，所述基准植入受试者体内(例如，在乳房组织中)或在体外(例如像在脑部扫描和随后使用检测部件和对应手术设备的脑部手术之前放置在每个耳垂上)。为了查看所述位置，在一些实施方案中，标签与一个或多个其他基准结合使用。例如，乳房中的一个标签以及在每个肩膀上含有基准的标贴。这种类型的图像融合和定位信息的实时使用可用于任何类型的合适手术或切除规程，其包括例如神经外科手术、肝胆外科手术、妇科手术、耳鼻喉手术、泌尿外科手术等。

在某些实施方案中，用于与检测部件(和对应的手术设备)一起使用而产生的图像(例如，MRI、CT等)被标记为指示靶肿瘤的定位，所述定位包括肿瘤周围的手术切缘以确保完全移除。在一些实施方案中，预定切缘(诸如0.5...1cm...1.5cm...2cm等)设置在肿瘤周围以确保移除。肿瘤周围的手术切缘可以设置为球体，或者绘制成对应于肿瘤的任何不规则形状(例如，由医生在图像上手绘以匹配任何不规则形状)。在一些实施方案中，使用肿瘤周围的这种手术切缘，使得在使用检测部件设备和对应的手术设备之前，可以针对与这种手术切缘相关的x、y和z轴中的信号强度进行校准，使得无论何时设备到达用户限定的边界(与肿瘤的预定距离)，都会有一些变化，诸如听觉、视觉或触觉信号(例如，当用户处于肿瘤周围的手术切缘时为黄灯，而当手术设备已经进入预定手术切缘内时为红灯)。在某些实施方案中，可能存在手术设备太靠近手术切缘(例如，5mm)的信号警报，诸如红色警报信号。

在某些实施方案中，标签被放置在手术器械或设备的尖端处或者其附近以追踪所述尖端的定位(例如，是否与医疗图像融合)。例如，标签可以被放置在鼻胃管或膀胱导管的尖端上或者其附近以从患者体外来确认尖端位置。此类实施方案可用于改进手术规程的安全性。而且，在一些实施方案中，标签被放置在血管导管的尖端上或者其附近，并且导管的位置与医学图像(CT或MRI)融合以给出器械在人体内的定位。同样对于其中尖端定位很重要的任何手术器械、导管、内窥镜器械、感测设备、活检针或插入人体内任何其他物体，标签可以在此类设备的尖端附近或此类设备的尖端处使用。在某些实施方案中，诸如对于简单的应用，这些可以是未融合的，并且所述定位由读取器从身体外部确定，或者在复杂的解剖结构的情况下，所述定位可以叠加在校准的图像组上。

在某些实施方案中，检测器部件包括被引导到(例如投影到)手术/规程区域(例如，患者的内部组织)上作为用户引导(例如，作为待切除的靶肿瘤的引导)的一个或多个激光。在某些实施方案中，使用多个激光(例如，全部相同的颜色或提供不同的颜色)。在手术/规程区域上的此类激光投影允许用户(例如，医生)被引导到靶标(例如，肿瘤)，而不需要从手术或规程区域转移目光。在某些实施方案中，检测部件被附接到弯曲的部分反射的透镜，所述透镜例如被翻起以便于观看手术区域上的激光。无论医生的头部和器械表面如何取向，此种透镜都会将引导灯反射给操作者。在一些实施方案中，此类透镜用于减小视差，并且改进医生的观看角度。

在某些实施方案中，用于检测部件的显示器不是检测部件的一部分或者不附接到检测部件，而是远程的。例如，显示器可以是头戴式的一部分，诸如谷歌眼镜或靠近用户的眼睛呈现显示的类似设备。就这一点而言，检测部件与显示器之间可能存在无线连接，诸如蓝牙连接。

在某些实施方案中，为了激励植入式标记，远程激活设备中的单个大直径线圈可以位于患者附近(例如，患者下方)，例如位于将患者支撑在手术台上的缓冲垫或寝具上。这种单个励磁天线总体上会在垂直于台面的方向上表现出最强的磁场，并且因此可能与植入式标记的轴线不一致。在某些实施方案中，为了使具有任意定位和取向的标记的激发最大化同时将患者的磁场暴露限制在安全水平，需要将多个螺线管线圈布置成基本上彼此正交的子阵列(例如，如图13所示)。在某些实施方案中，这些线圈可以进一步细分为若干个共享相同轴线的较短线圈，如图12所示。

示例性细分的线圈示于图12中。如此图所示，电流源1000被用于驱动交流电流通过一个或多个螺线管线圈1004，其可以通过开关1002在这些线圈之间切换。为了简单起见，仅示出两个线圈附接到开关，并且这些线圈被示出是独立的，但是应理解，一些线圈可以串联连接并且其他开关或多路复用技术(包括电流源的差分相位或幅度)也可以用于以所需的方式驱动阵列，使得植入式标记可以通过线圈的组合来激发，向标记提供磁场，同时将总体患者的暴露限制在如适当标准(例如IEEE)确定的安全水平。在另外的实施方案中，可以调整这些线圈的空间间距以使得能够以给定的精度水平对标记进行粗略定位；而通常较近的间隔将需要更多的线圈(但是可能有助于更精确地定位标记)。

在某些实施方案中，励磁线圈本身围绕合适的芯材料(诸如PVC、聚四氟乙烯或其他低损耗且耐用的电介质)在一层或多层中缠绕有磁线。在一些实施方案中，根据所需的匝数和电感的值，所述芯可以是实心的、空心的或填充有铁氧体材料的。在特定实施方案中，这些线圈将具有基本上相似的电感以促进与一个或多个电流源或发生器1000匹配的谐振阻抗。在某些实施方案中，另外的电容器的使用有助于使每个线圈谐振，这可以扩大阵列1006中不同线圈的可接受电感值的范围。

如图13所示，在某些实施方案中，一组线圈子阵列被布置在患者床或缓冲垫2000上。纵向线圈2002被布置成与每个乳房大致对齐，而扁平线圈2004可以环绕纵向线圈2002和横向线圈2006的正交布置。为了简单起见，这些线圈未被细分示出，但是在一些实施方案中，它们由若干个共线线圈构成，其每个独立地被激活以激励标记，同时将总磁场限制到安全暴露水平。在某些实施方案中，如果台面的材料特性不会不适当地影响来自线圈的磁场，则图13中的线圈被嵌入在缓冲垫2000中、被包装在它们自己的单独壳体中或者悬挂在患者床或台面下方。

Claims (20)

1.一种系统，其包括：

a)标签，所述标签包括天线，其中所述标签在被磁场激活时以限定频率发射边带；

b)远程激活设备，其在所述标签的区域内产生磁场；和

c)多个测量参考站，每个所述测量参考站包括被配置成检测所述边带的天线。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述标签以由在所述标签中的计数器中预定的数字所限定的频率来发射所述边带。

3.如权利要求1所述的系统，其中所述标签天线包括线圈天线。

4.如权利要求1所述的系统，其中所述远程激活设备包括励磁线圈。

5.如权利要求1所述的系统，其中所述远程激活设备包括被配置成靠近患者放置的衬垫，所述标签嵌入所述患者体内。

6.如权利要求5所述的系统，其中所述衬垫还包括所述多个测量参考站。

7.如权利要求1所述的系统，其中所述测量参考站包括被调谐到所述边带的频率的锁定放大器。

8.如权利要求1所述的系统，其中每个测量参考站包括多个天线。

9.如权利要求8所述的系统，其中所述测量参考站天线中的每一个馈送时分多路复用的接收器信道。

10.如权利要求8所述的系统，其中测量参考站内的所述多个天线以彼此正交的方式进行布置。

11.如权利要求1所述的系统，其还包括计算机系统，所述计算机系统从所述多个测量参考站接收信息并且产生关于所述标签的位置的信息。

12.一种系统，其包括：

a)标签；

b)附接到医疗设备的发射器；

c)远程激活设备，其在所述标签和所述发射器的区域内产生磁场；和

d)多个测量参考站，每个所述测量参考站包括被配置成检测以下信息的天线：i)从所述标签发射的信息或由所述远程激活设备产生的磁场的响应于所述标签的变化；和ii)从所述发射器发射的信息或由所述远程激活设备产生的磁场的响应于所述发射器的变化。

13.如权利要求12所述的系统，其中所述标签以由在所述标签中的计数器中预定的数字所限定的频率来发射边带。

14.如权利要求12所述的系统，其中所述远程激活设备包括被配置成放置在患者下方的衬垫，所述标签嵌入所述患者体内。

15.如权利要求14所述的系统，其中所述衬垫还包括所述多个测量参考站。

16.如权利要求12所述的系统，其中所述发射器包括天线，其中所述发射器在被磁场激活时以限定频率来发射边带。

17.如权利要求12所述的系统，其包括两个所述发射器，所述两个发射器被定位成允许所述测量参考站检测所述医疗设备相对于所述标签的取向。

18.一种识别标签的位置的方法，其包括：

a)提供如权利要求1所述的系统；

b)将所述标签放置在人类受试者体内；

c)用所述激活设备产生磁场；以及

d)通过使用所述测量参考站来收集由所述标签发射的信息来识别所述标签在所述物体中的位置。

19.如权利要求18所述的方法，其中所述位置包括所述标签与医疗设备的相对位置。

20.如权利要求18所述的方法，其中所述位置包括所述标签与医疗设备的距离。