CN110464338B - 利用电偶极子场进行方位传感 - Google Patents

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Abstract

本发明的主题是“利用电偶极子场进行方位传感”。本发明提供了一种医疗设备，所述医疗设备包括参比探针，所述参比探针具有柔性插入管，所述柔性插入管具有用于插入体腔的远端；固定地附接到所述远端的隔离电极对；以及固定地位于所述远端中的方位传感器。所述设备还包括补充探针，所述补充探针具有固定于此的电极。所述设备还包括处理器，所述处理器被配置成将相应的交流电注入所述隔离电极对以便从其产生电场，测量在所述补充探针的所述电极处响应于所述电场产生的电势，并且响应于所测量的电势以及响应于由所述方位传感器指示的所述远端的方位来估计所述补充探针相对于所述参比探针的位置。

Description

利用电偶极子场进行方位传感
相关专利申请的交叉引用
本专利申请要求2012年5月23日提交的美国临时专利申请No.61/650,631的权益，该专利以引用的方式并入本文。
技术领域
本发明一般涉及方位传感，具体地涉及通过测量电场进行方位传感。
背景技术
在身体器官例如心脏内进行的手术通常使用一个或多个探针在器官内执行手术所要求的各种功能。所述功能通常包括例如超声或光学成像、提取活组织检查样本和/或执行冷冻、超声或射频消融等操作。就心脏而言，所述功能还可包括测量心脏内产生的电势。不论功能如何，在所有情况下，通常都有必要跟踪探针操作部分的位置和/或取向，探针的操作部分通常位于探针的远端处。任何用于提高此类跟踪效率的方法均是有益的。
以引用方式并入本专利申请的文献将视为本专利申请的整体部分，但不包括在这些并入的文献中以与本说明书中明确或隐含地给出的定义相冲突的方式定义的任何术语，而只应考虑本说明书中的定义。
发明内容
本发明的一个实施例提供了医疗设备，所述医疗设备包括：
参比探针，所述参比探针包括：
柔性插入管，所述柔性插入管具有用于插入体腔的远端；
固定地附接到远端的隔离电极对；以及
固定地位于远端中的方位传感器；
补充探针，所述补充探针具有固定于此的电极；以及
处理器，所述处理器被配置成将相应的交流电注入隔离电极对以便从其产生电场，测量在补充探针的电极处响应于此电场产生的电势，并且响应于所测量的电势以及响应于由方位传感器指示的远端的方位来估计补充探针相对于参比探针的位置。
在本发明所公开的一个实施例中，所述隔离电极对包括三对互相隔离的电极。通常，这三对互相隔离的电极分别限定三个互相垂直的坐标轴。处理器可被配置成将三组相应的交流电分别注入三对互相隔离的电极。
在本发明所公开的另一个实施例中，方位传感器包括至少一个线圈，并且处理器被配置成利用在至少一个线圈中响应于磁场生成的电信号来测量远端的方位，如远端位置和远端取向。
在本发明所公开的又一个实施例中，补充探针具有固定于此的另外的电极，并且处理器被配置成测量在另外的电极处响应于此电场产生的另外的电势，并且响应于所测量的另外的电势以及响应于由方位传感器指示的远端的方位来估计该另外的电极相对于参比探针的另外的位置，并且响应于补充探针的位置和该另外的电极的另外的位置来估计补充探针的取向。
在可供选择的实施例中，所述设备包括：
替代参比探针，所述替代参比探针包括：
替代柔性插入管，所述替代柔性插入管具有用于插入体腔的替代远端；以及
固定地附接到替代远端的替代隔离电极对，
其中处理器被配置成测量在补充探针的替代隔离电极对处响应于此电场产生的另外的电势，并且响应于所测量的另外的电势来估计替代参比探针位置和替代参比探针取向。
通常，处理器被配置成将相应的另外的交流电注入替代隔离电极对以便从其产生另外的电场。处理器可被配置成测量在补充探针的电极处响应于另外的电场产生的另外的电势，并且响应于所测量的另外的电势、替代参比探针位置和替代参比探针取向来进一步估计补充探针的位置。该设备可包括另外的补充探针，所述另外的补充探针具有处于电场外部和另外的电场内部的另外的电极，其中处理器被配置成测量在另外的补充探针的另外的电极处响应于另外的电场产生的另外的电势，并且响应于所测量的另外的电势、替代参比探针位置和替代参比探针取向来估计另外的补充探针的位置。
根据本发明的实施例，还提供了一种方法，所述方法包括：
提供参比探针，所述参比探针包括柔性插入管，该柔性插入管具有用于插入体腔的远端；
将隔离电极对固定地附接到远端；以及
使方位传感器固定地位于远端中；
将电极固定到补充探针；
将相应的交流电注入隔离电极对以便从其产生电场；
测量在补充探针的电极处响应于电场产生的电势；以及
响应于所测量的电势以及响应于由方位传感器指示的远端的方位来估计补充探针相对于参比探针的位置。
结合附图，通过以下对本发明实施例的详细说明，将更全面地理解本发明，其中：
附图说明
图1为根据本发明的实施例的导管跟踪系统的示意图；
图2A和2B为根据本发明的实施例的示意图，其示出了本系统所用的参比探针的远端的横截面；并且
图3为根据本发明的实施例的示出导管跟踪系统的操作示意图。
具体实施方式
综述
本发明的一个实施例包括一种医疗设备，该医疗设备被配置成充当体腔内的导管(本文还称之为补充探针)的跟踪系统。所述体腔通常为心脏，但其他体腔例如胸腔内的导管也可被跟踪。
该医疗设备包括参比探针，该参比探针被插入体腔。该参比探针包括具有远端的柔性插入管，并且该参比探针远端被插入体腔。至少一个(通常为三个)隔离电极对固定地附接到参比探针远端，并且方位传感器也位于在远端中。
处理器将相应的交流电注入每对电极，并且注入的电流将产生通常近似于偶极子场的电场。
待跟踪的补充探针具有电极，所述电极被固定到探针并且响应于电场产生电势。处理器测量电势，根据所测量的电势以及由方位传感器指示的参比探针的方位能够估计补充探针的位置。
该设备可被用于同时跟踪多个补充探针。通过使用偶极子场跟踪补充探针，对探针的跟踪准确度可达到亚毫米级。
对系统的描述
现在参考图1，其为根据本发明的实施例的导管跟踪系统20的示意图。为了执行其跟踪，系统20使用参比探针22，并且为简便和清楚起见，以下描述以举例的方式假定对心脏24(本文假定包括人类心脏)执行手术时系统20使用探针进行操作。系统20通常包括手术过程中使用的设施，例如用于消融心脏24的一个或多个区域的设施。
参比探针22(本文中也称之为参比导管22)包括在手术过程中插入受试者26的体内的柔性插入管。系统20的使用者28执行医疗手术，并且在本文的说明中，以举例的方式假定使用者28为医疗专业人员。假定参比探针的远端30被定位在心脏24内，并且参比探针远端的结构如下文所述，参考图2A和2B。
除了参比探针22，专业人员28在手术过程中还使用探针32A、32B本文将其统称为探针32。探针32(本文中也称之为补充探针)具有相应的远端34A、34B本文将其统称为远端34。为简便起见，图1仅示出了补充探针32A及其远端34A。补充探针32总体上类似，但其形状和结构可能不同，并可用于多种用途，例如心脏24的消融和/或考察心脏产生的电位。但是，在本发明中，相应的电极36A、36B(统称为电极36)假定被附接到远端34A、34B如下文所述，在电极36处生成的信号被用于测量相应远端34的位置。
通常，每个远端34上附接有多于一个的电极；如有必要，可在这些电极标识符后追加数字以将其区分开来。例如，电极36A1，36A2可附接到探针32A的远端34A。
系统20可由系统处理器38控制，该系统处理器可被实现为通用计算机。处理器38可被安装在控制台44中，控制台包括操作控件46，该操作控件通常包括专业人员28用于与处理器互动的小键盘和定位装置，例如鼠标或轨迹球。由处理器38执行的操作结果连接至处理器的屏幕48上提供给专业人员。结果包括远端34的位置，并且该位置可按图形方式显示在心脏24的图像50中，该图像生成于屏幕48上。作为另外一种选择或除此之外，远端34的位置可以数字形式或任何其他方便的形式显示在屏幕48上。屏幕48通常还为专业人员呈现图形用户界面。在系统20的操作中，专业人员28能够使用控件46来输入处理器38所使用的参数的值。
处理器38使用计算机软件(包括参比探针跟踪器模块52)来操作系统20。软件可以电子形式通过网络下载至处理器38，例如作为另外一种选择或除此之外，软件可以提供于和/或存储在非临时性有形计算机可读介质(例如，磁存储器、光学存储器或电子存储器)上。
探针跟踪器模块52在探针位于受试者26体内时跟踪远端30。跟踪器模块通常在受试者26的心脏内跟踪参比探针远端的位置和取向两者。在一些实施例中，模块52跟踪探针的其他部分。虽然跟踪器模块可用适当的方位传感器利用本领域已知的任何方法跟踪探针，但在本说明书中，为清楚和简便起见，假定模块52包括磁场跟踪器，例如由BiosenseWebster(Diamond Bar，CA)制备的
Figure BDA0002123630390000051
系统。模块52操作受试者26附近的磁场发射器54，以便该发射器产生的磁场与一个或多个跟踪线图56(位于远端30中)互相作用形成远端方位传感器。一个或多个跟踪线圈在本文中还称为远端方位传感器56。
与磁场互相作用的线圈生成信号，所述信号被传输到模块，并且所述模块对信号进行分析，以确定远端30的位置和取向。作为另外一种选择或除此之外，跟踪模块52可通过测量参比探针远端上一个或多个电极与受试者26皮肤上的电极之间的阻抗来跟踪探针22的远端。Biosense Webster生产的
Figure BDA0002123630390000052
系统使用磁场发射器以及用于跟踪的阻抗测量。授予Govari等人的美国专利7,848,789描述了使用磁场和阻抗测量进行探针跟踪，该专利的公开内容以引用的方式并入本文。作为另外一种选择或除此之外，模块52还可使用本领域已知的任何其他方式(例如分析荧光或超声波图像)确定远端30的位置和取向。
发射器54被固定，并且将发射器参照系定义为第一组正交坐标轴xT、yT、zT，该坐标轴相对于发射器是固定的。然而，虽然来自线圈56的信号提供了远端30相对于发射器参照系的位置和取向坐标，专业人员28通常仍然要求获得远端相对于受试者26的位置和取向。
为了提供后一种位置和取向，将一组患者方位传感器附接到受试者26的皮肤。通常，患者方位传感器附接到受试者背部的已知位置。模块50接收来自传感器的信号并且使用该信号将身体坐标参照系定义为第二组身体正交坐标轴xB、yB、zB，该坐标轴相对于受试者26是固定的。在由专业人员28进行手术过程中，处理器38记录两套参照系，从而生成参比探针远端30相对于受试者的位置和取向。授予Bar-Tal等人的美国专利申请2012/0150022描述了身体坐标参照系以及将系统记录到基于磁场发射器的坐标系中，该专利申请以引用的方式并入本文。
图2A和2B为根据本发明的实施例的示意图，其示出了参比探针的远端30的横截面。
参比探针22的横截面通常为圆形的，其具有直径d并且具有对称轴70。为清楚起见，假定探针的远端30被构造为参照一组正交的xdydzd坐标轴，坐标轴70对应于zd坐标轴。图2A示出了第一横截面，其取自坐标轴70所位于的横截面平面(对应于纸的平面)。横截面的平面假定为限定与zd坐标轴垂直的yd坐标轴，这两个坐标轴均处于横截面的平面上，并且xd坐标轴垂直于横截面的平面。图2B示出了第二横截面，其取自xdyd平面。
包括一个或多个跟踪线圈的方位传感器56位于远端30中。另外，三对电极形成于远端30处，通常形成于远端的绝缘表面72上。每个电极与其他电极电隔离，并且电极对被配置成具有互相垂直的相应坐标轴。
因此，第一电极对74A，74B在表面72上形成为环状电极，即以坐标轴70作为通用坐标轴的电极，并且这对电极彼此相距Δz。第二对电极76A，76B形成于表面72上远端的yd坐标轴直径的相反两端处，使得这对电极相距d。第三对电极78A，78B形成于表面72上远端的x坐标轴直径的相反两端处，使得这对电极也相距d。通常(尽管并非不可避免地)，电极76A，76B，78A和78B具有相同形状，并且在本文中以举例的方式假定其均为近似矩形。电极74A，74B，76A，76B，78A和78B在本文中还被统称为电极80。然而，电极80(甚至其中某一电极对)形状不一定相同或不一定为矩形，并且所述电极可具有任何方便的构型。通常，电极80中的每对电极均有对称中心。通常，不同电极对的对称中心处于同一点，本文中假定其对应于xdydzd参照系的原点。该参照系的原点为坐标轴70上的某一点。
为清楚起见，图2A中方位传感器56示出为与电极80相分离。然而，该传感器通常位于靠近xdydzd参照系的原点处。
六个电极80通过导线连接到处理器38并由该处理器操作。另外，方位传感器56也连接至该处理器。为简便起见，图中未显示连接部，但处理器需使用连接部操作电极并使用传感器，如结合图3更详细描述的。
图3为根据本发明的实施例的示意图，其示出了导管跟踪系统20的操作。将在下文中说明，当附接到补充探针远端的电极位于参比导管的远端30附近时，处理器38能够跟踪其位置。为简便起见，图3中仅示出了一个补充探针远端34A，其具有两个附接的电极36A1，36A2。
处理器38使用方位传感器56来估计参比探针远端30的位置和取向。处理器操作磁场发生器54，并且测量传感器线圈中由产生的磁场引发的电信号。处理器根据引发的电信号来计算参比探针远端30的位置和取向。
通过操作方位传感器56，处理器38可确定远端30相对于上文提到的身体坐标参照系
Figure BDA0002123630390000071
(即参照坐标轴xB、yB、zB)的位置矢量。另外，处理器可使用传感器56找到远端对应于zd坐标轴方向的取向矢量
Figure BDA0002123630390000072
(B)，该矢量在身体参照系中测量得到。
处理器38使用跟踪器模块52将交流电注入电极对80，使得这三对电极的每对电极均充当近似于电偶极子发射器，其具有相应的偶极矩并产生相应的交变电场。因此，电极74A，74B充当第一偶极子，其具有沿zd坐标轴方向的第一偶极矩。相似地，电极76A，76B充当第二偶极子，其具有沿yd坐标轴方向的第二偶极矩，并且电极78A，78B(图2A、2B)充当第三偶极子，其具有沿xd坐标轴方向的第三偶极矩。对于每个偶极子，其相应偶极矩的量级与注入相应电极从而形成偶极子的电流近似成比例；其量级还取决于形成偶极子的电极间距。
通常，处理器38多路传输交流电注入，例如按照时间/和频率进行多路传输，以使得处理器能够区分不同电极对生成的信号。
电极74A和74B产生的电场100示意性地表示为虚线，并且电极76A和76B产生的电场102示意性地表示为实线。为清楚起见，电极78A和78B产生的电场104(图3中未显示其场线)，其通常基本上类似于电场102，但围绕zd坐标轴旋转90度。电场100，102和104在本文中统称为电场110。
大致上，电场110可被当作偶极子场，在本文中也被称为偶极子场110。当偶极子场近似程度不够时，在这种情况下适合调用的方法如下所述。
下列分析导出由参比探针的偶极子发射器产生的电势的表达式。由模块52注入xd坐标轴上电极对78A，78B(也被称为x电极)的交流电被假定为+Ix、-Ix。相似地，注入yd坐标轴上电极76A，76B(y电极)的交流电被假定为+Iy、-Iy，并且注入zd坐标轴上电极74A，74B(z电极)的交流电被假定为+Iz、-Iz。电流使相应的电极对表现为电流偶极子。
根据库仑定律，点电荷q在距离电荷r处产生电势V，由公式(1)给出：
Figure BDA0002123630390000081
对于电流源I，其在电导率为σ的介质中操作，那么公式(1)可改写为：
Figure BDA0002123630390000082
假定电极36A1在参比探针参照系中处于位置
Figure BDA0002123630390000083
那么根据公式(2)，由x电极78A，78B形成的电流偶极子产生的电势由下式给出：
Figure BDA0002123630390000091
其中dx为x电极的间距。
公式(4)和(5)分别给出了由y电极76A，76B形成的电流偶极子以及由z电极74A，74B形成的电流偶极子产生的电势：
Figure BDA0002123630390000092
Figure BDA0002123630390000093
其中dy、dz分别为y和z电极的间距。(在典型的圆形探针情况下，dy＝dx。)表达式Ax、Ay和Az如下文所示。
要测量电极36A1的位置
Figure BDA0002123630390000094
模块52将±Ix、±Iy和±Iz的电流注入x、y和z电极，并且测量电势Vx、Vy和Vz。处理器38使用Vx、Vy、Vz的测量值，Ix、Iy和Iz的值以及电导率σ的值解出三个公式(3)、(4)和(5)中的x1、y1和z1的值。处理器38通常应用已知几何形状的腔体，其中参比探针和补充探针被定位成消除x1、y1和z1可能的别值。用于消除错误的别位置的其他方法如下文所述。
公式(3)、(4)和(5)是基于表现为理想偶极子产生的电场的电场110。公式可通过加入高阶球谐函数例如以说明理想行为的变异形式。另外，参比探针22可被校准和/或公式(3)、(4)和(5)可被修改以说明电极对80之间的非零距离以及正在操作的系统20所处的空间或腔体的不均匀性。校准可包括测定电导率σ的有效值，测定方法为处理器38将已知电压注入电极80的两对电极并由处理器测量电压产生的电流。
一旦处理器38已经确定电极36A1在参比探针参照系中的位置
Figure BDA0002123630390000101
处理器就可使用方位传感器56的位置矢量
Figure BDA0002123630390000102
计算电极在身体参照系中的位置。因此，电极36A1在身体参照系中的位置
Figure BDA0002123630390000103
由公式(6)给出：
Figure BDA0002123630390000104
处理器38可应用上述相似的过程(用于确定电极36A1的位置并由此确定远端34A的位置)估计其他电极及其相关联的远端的位置。
对于具有多于一个的附接电极的远端而言，远端的取向及其位置也可以找到。例如，如果远端34A具有第二电极36A2，那么处理器38可确定电极36A2在参比探针参照系的位置
Figure BDA0002123630390000105
该远端的取向
Figure BDA0002123630390000106
由公式(7)给出：
Figure BDA0002123630390000107
通常，对于具有多于一个的附接电极的远端而言，处理器38可通过对附接电极的位置进行平均而获得远端位置的更准确测定。
公式(3)、(4)和(5)可写为(使用公式中的Ax、Ay和Az的定义)矩阵形式：
Figure BDA0002123630390000108
根据公式(8)可知，电极36A1的位置(x，y，z)发生微小距离(dx，dy，dz)改变时，将导致电极中的电势改变(dVx，dVy，dVz)，由下式给出：
Figure BDA0002123630390000111
其中J为雅可比行列式
Figure BDA0002123630390000112
J的表达式由下列公式(10)给出。为简便起见，公式(10)假定d1＝d2＝d3＝d(电极对的间距)并且Ix＝Iy＝Iz＝I。公式(10)还假定与位置(x，y，z)的距离r由r2＝x2+y2+z2给出，用(x，y，z)代替(x1，y1，z1)，并且假定d(电极间距)与r相比很小。
Figure BDA0002123630390000113
公式(10)中给出的雅可比行列式的表达式假定电场80为理想偶极矩的电场。该表达式可以修改以说明理想行为的变型形式，可采用的修改方法对本领域中那些具有一般技能的人员是显而易见的。此类修改包括例如使用高阶球谐函数。
由公式(3)、(4)和(5)给出的偶极子近似程度能够很好地给出距离参比导管22大约5mm以上的补充导管36的结果。由参比导管所测量的补充导管36的典型工作距离最高达大约10cm。参比导管22的操作空间(即电极产生的电场的有效覆盖空间)通常近似等于球半径10cm。
在一个实施例中，注入电极80的交流电频率通常为100kHz数量级，并且注入的电流量级通常为10mA数量级，但是不同于这些数值的频率和电流(例如在下列实例中)是可能的。
作为数值实例，对于直径大约为2mm，使得x电极对与y电极对被分开大约2mm，并且假定z轴电极也被分开大约2mm的参比导管30而言，假定d＝2mm。该数值实例还采用了以下假设：
电极36A1与参比探针远端30的距离为5cm；
电导率σ为0.5S/m；并且
I＝1mA，其中Ix＝Iy＝Iz＝I。
应用上述假设，公式(9)和(10)对于参比探针x轴上的点(5，0，0)的每个方向(x，y，z)给出大约(-5.1，2.5，2.5)[μV/mm]的灵敏度。相似的灵敏度值应用于距离参比探针5cm的其他点。这样的灵敏度可实现对典型系统中补充探针位置的亚毫米级测量。
上述说明假定电极对80具有相同对称中心。应当理解，具有相同对称中心并非本发明的实施例操作的必要条件，因此一般来讲，每对电极的对称中心可与任何其他电极的对称中心不一致。
尽管上述说明假定三对电极附接到参比导管的远端，但应当理解的是，补充探针的位置可使用少于三对的电极进行确定。例如，仅使用一个电极对时，尽管由该电极对产生的电场可能无法给出补充探针在腔体内的唯一位置，但其他因素(例如腔体的尺寸)可能足以提供位置的唯一值。因此，本发明的范围被假定包括少于三对电极附接到参比导管的远端。
或者，参比导管可附接多于三对的电极。具有多于三对的电极在测量中产生冗余，该冗余可用于提高所测量的补充探针远端位置的准确度。作为另外一种选择或除此之外，提供多于三对的电极可消除如果仅使用三对电极可能产生的不正确的别位置。
又或者，系统20中可使用多于一个参比探针，处理器38将相应的交流电注入相应另外的参比探针的每个电极对。使用多个参比探针增加了总体空间，在此空间中系统20能够测量补充探针的位置。另外，当参比探针的各个操作空间发生叠加时，处理器38能够使用给定补充探针位置的多个值来提高位置的准确度和/或消除错误的别位置。此外，在多个参比探针中，可能只有一个参比探针需要具有方位传感器(方位传感器56)，因为其他参比探针的位置和取向可相对于具有方位传感器的参比探针进行测量。使用其他参比探针的测得位置和取向时，作为另外一种选择或除此之外，处理器能够估计具有方位传感器的参比探针的操作空间以外(即有效电场以外)的另外的补充探针的位置。
应当理解，上述实施例以举例的方式引用，并且本发明并不限于上文具体示出和描述的内容。相反，本发明的范围包括上述各种特征的组合和子组合以及它们的变化形式和修改形式，本领域技术人员在阅读上述说明时将会想到所述变化形式和修改形式，并且所述变化形式和修改形式并未公开于在现有技术中。

Claims (16)

1.一种医疗设备（20），包括：
参比探针（22），所述参比探针包括：
柔性插入管，所述柔性插入管具有用于插入体腔的远端（30），所述远端（30）具有绝缘表面（72）和远侧末端；
三对互相隔离的电极（74A、74B；76A、76B；78A、78B），所述三对互相隔离的电极被固定地附接在所述远端（30）的所述绝缘表面（72）上，其中所述三对互相隔离的电极（74A、74B；76A、76B；78A、78B）分别限定互相垂直的三个坐标轴：
i） 所述三对互相隔离的电极中的第一对是一对环状电极，所述一对环状电极靠近所述远侧末端并且沿纵向轴线被间隔开第一固定距离以成为具有沿所述纵向轴线方向的偶极矩的第一偶极子；
ii） 所述三对互相隔离的电极中的第二对沿垂直于所述纵向轴线的第二对轴线彼此径向偏移180度以成为具有沿所述第二对轴线方向的偶极矩的第二偶极子；以及
iii） 所述三对互相隔离的电极中的第三对沿垂直于所述纵向轴线并且垂直于所述第二对轴线的第三对轴线彼此径向偏移180度以成为具有沿所述第三对轴线方向的偶极矩的第三偶极子，所述第二对的互相隔离的电极和所述第三对的互相隔离的电极被直接定位在所述第一对的互相隔离的环状电极之间的所述远端的所述绝缘表面上，其中所述三对互相隔离的电极中的每一对中的每个电极包括用于生成电场的源电极；以及
方位传感器（56），所述方位传感器固定地位于所述远端（30）中；
补充探针（32），所述补充探针具有固定于此的电极（36）；以及
处理器（38），所述处理器被配置成将相应的交流电注入所述三对互相隔离的电极（74A、74B；76A、76B；78A、78B）以便从其产生电场，测量在所述补充探针（32）的所述电极处响应于所述电场产生的电势，并且响应于所测量的电势以及响应于由所述方位传感器（56）指示的所述远端（30）的方位来估计所述补充探针（32）相对于所述参比探针（22）的位置。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述方位传感器（56）包括至少一个线圈，并且其中所述处理器（38）被配置成利用在所述至少一个线圈中响应于磁场生成的电信号来测量所述远端（30）的所述方位作为远端位置和远端取向。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述补充探针（32）具有固定于此的另外的电极（36），并且其中所述处理器（38）被配置成测量在所述另外的电极（36）处响应于所述电场产生的另外的电势，并且响应于所测量的另外的电势以及响应于由所述方位传感器（56）指示的所述远端（30）的所述方位来估计所述另外的电极（36）相对于所述参比探针（22）的另外的位置，并且响应于所述补充探针（22）的位置和所述另外的电极（36）的另外的位置来估计所述补充探针（22）的取向。
4.根据权利要求1所述的设备，并且包括：
替代参比探针，所述替代参比探针包括：
替代柔性插入管，所述替代柔性插入管具有用于插入所述体腔的替代远端；以及
固定地附接到所述替代远端的替代隔离电极对，
其中所述处理器被配置成测量在所述补充探针的所述替代隔离电极对处响应于所述电场产生的另外的电势，并且响应于所测量的另外的电势来估计替代参比探针位置和替代参比探针取向。
5.根据权利要求4所述的设备，其中所述处理器被配置成将相应的另外的交流电注入所述替代隔离电极对以便从其产生另外的电场。
6.根据权利要求5所述的设备，其中所述处理器被配置成测量在所述补充探针（32）的所述电极（36）处响应于所述另外的电场产生的另外的电势，并且响应于所测量的另外的电势、所述替代参比探针位置和所述替代参比探针取向来进一步估计所述补充探针（32）的位置。
7.根据权利要求5所述的设备，并且包括另外的补充探针，所述另外的补充探针具有处于所述电场外部和所述另外的电场内部的另外的电极，其中所述处理器被配置成测量在所述另外的补充探针的所述另外的电极处响应于所述另外的电场产生的另外的电势，并且响应于所测量的另外的电势、所述替代参比探针位置和所述替代参比探针取向来估计另外的补充探针位置。
8.根据权利要求1所述的设备，其中所述处理器被配置成将三组相应的交流电分别注入所述三对互相隔离的电极（74A、74B；76A、76B；78A、78B）。
9.一种方位传感的方法，包括：
提供参比探针（22），所述参比探针包括柔性插入管，所述柔性插入管具有用于插入体腔的远端（30），其中所述远端（30）具有绝缘表面（72）和远侧末端；
将三对互相隔离的电极（74A、74B；76A、76B；78A、78B）固定地附接在所述远端的所述绝缘表面（72）上，其中所述三对互相隔离的电极（74A、74B；76A、76B；78A、78B）分别限定互相垂直的三个坐标轴：
i） 所述三对互相隔离的电极中的第一对是一对环状电极，所述一对环状电极靠近所述远侧末端并且沿纵向轴线被间隔开第一固定距离以成为具有沿所述纵向轴线方向的偶极矩的第一偶极子；
ii） 所述三对互相隔离的电极中的第二对沿垂直于所述纵向轴线的第二对轴线彼此径向偏移180度以成为具有沿所述第二对轴线方向的偶极矩的第二偶极子；以及
iii） 所述三对互相隔离的电极中的第三对沿垂直于所述纵向轴线并且垂直于所述第二对轴线的第三对轴线彼此径向偏移180度以成为具有沿所述第三对轴线方向的偶极矩的第三偶极子，所述第二对的互相隔离的电极和所述第三对的互相隔离的电极被直接定位在所述第一对的互相隔离的环状电极之间的所述远端的所述绝缘表面上，其中所述三对互相隔离的电极中的每一对中的每个电极包括用于生成电场的源电极；以及
使方位传感器（56）固定地位于所述远端（30）中；
将电极（36）固定到补充探针（32）；
将相应的交流电注入所述三对互相隔离的电极（74A、74B；76A、76B；78A、78B）以便从其产生电场；
测量在所述补充探针（32）的所述电极（36）处响应于所述电场产生的电势；以及
响应于所测量的电势以及响应于由所述方位传感器（56）指示的所述远端（30）的方位来估计所述补充探针（32）相对于所述参比探针（22）的位置。
10.根据权利要求9所述的方法，并且包括将三组相应的交流电分别注入所述三对互相隔离的电极（74A、74B；76A、76B；78A、78B）。
11.根据权利要求9所述的方法，其中所述方位传感器（56）包括至少一个线圈，并且所述方法还包括利用在所述至少一个线圈中响应于磁场生成的电信号来测量所述远端的所述方位作为远端位置和远端取向。
12.根据权利要求9所述的方法，其中所述补充探针（32）具有固定于此的另外的电极（36A2），并且所述方法还包括测量在所述另外的电极处响应于所述电场产生的另外的电势，响应于所测量的另外的电势以及响应于由所述方位传感器（56）指示的所述远端（30）的所述方位来估计所述另外的电极相对于所述参比探针（32）的另外的位置，并且响应于所述补充探针（32）的位置和所述另外的电极的所述另外的位置来估计所述补充探针（32）的取向。
13.根据权利要求9所述的方法，并且包括：
提供替代参比探针，所述替代参比探针包括替代柔性插入管，所述替代柔性插入管具有用于插入所述体腔的替代远端；
将替代隔离电极对固定地附接到所述替代远端；
测量在所述补充探针的所述替代隔离电极对处响应于所述电场产生的另外的电势；以及
响应于所测量的另外的电势来估计替代参比探针位置和替代参比探针取向。
14.根据权利要求13所述的方法，并且包括将相应的另外的交流电注入所述替代隔离电极对以便从其产生另外的电场。
15.根据权利要求14所述的方法，并且包括测量在所述补充探针（32）的所述电极（36）处响应于所述另外的电场产生的另外的电势，并且响应于所测量的另外的电势、所述替代参比探针位置和所述替代参比探针取向来进一步估计所述补充探针（32）的位置。
16.根据权利要求14所述的方法，并且包括提供另外的补充探针，所述另外的补充探针具有处于所述电场外部和所述另外的电场内部的另外的电极，测量在所述另外的补充探针的所述另外的电极处响应于所述另外的电场产生的另外的电势，并且响应于所测量的另外的电势、所述替代参比探针位置和所述替代参比探针取向来估计另外的补充探针位置。
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