CN110960319A - 智能扩展工作通道位置 - Google Patents

Abstract

本发明题为“智能扩展工作通道位置”。本发明公开了一种确定电磁(EM)传感器的位置的方法。该方法包括：生成磁场，将磁场的超高清晰度(UHD)标测图存储在存储器中，以及将EM传感器放置在磁场内。该方法还包括：在一个点处利用EM传感器对磁场进行取样，对磁场的UHD标测图进行全局搜索，以识别磁场中与由EM传感器取样的点具有最小差值的点，在邻近所识别的点处对UHD标测图的一部分进行局部搜索，以确定磁场中与由EM传感器采样的点具有最小差值的新点，以及迭代局部搜索，直到磁场中的新点与采样点之间的差值低于阈值。

Description

智能扩展工作通道位置

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年1月18日提交的美国临时申请序列号62/794,209和于2018年9月28日提交的美国临时申请序列号62/738,148的权益和优先权，其全部内容以引用方式并入本文。

技术领域

本公开整体涉及电磁导航系统和方法。更具体地讲，本公开涉及用于检测单个传感器在电磁场内的位置的系统和方法。

背景技术

电磁导航(EMN)通过使得能够在患者体内准确地确定医疗装置和/或所关注目标的位置和/或取向来帮助扩展医学成像、诊断、预后和治疗能力。一般来讲，天线在EM体积中生成电磁(EM)场，结合到医疗装置上的传感器基于场感测EM信号或强度，并且EMN系统基于所感测的EM强度来识别传感器位置。EM体积中的每个位置处的EM强度先前被测量或标测，以通过比较感测的EM强度和先前测量的EM强度使得能够在EM体积中识别传感器位置。

考虑到上述情况，需要改进用于生成用于在其中进行电磁导航和定位传感器的标测图的EMN系统和方法。

发明内容

本公开涉及用于生成EM场的超高清晰度(UHD)标测图的系统和方法。在一个方面，该方法包括：基于多根磁场天线的几何形状和架构来计算所模拟的UHD标测图，利用多根磁场天线生成磁场，以及检测由多根磁场天线在所生成的磁场内的多个位置处生成的磁场。该方法还包括：计算在多个位置中的每一个处的预期磁场和所检测的磁场之间的差值，以识别该多个位置处的任何干涉，在该多个位置中的每一个之间内插计算的差值，以生成UHD干涉标测图，以及将UHD干涉标测图添加至模拟的UHD标测图。

该方法可在将多根磁场天线放置在外科床上之后在临床套件中执行。外科床可包括金属部件，并且在金属部件附近磁场的生成可在金属部件中引起涡电流，这有助于检测到的干涉。

根据该方法，将UHD干涉标测图添加至模拟的UHD标测图生成原位UHD标测图。原位UHD标测图可具有约1mm的分辨率并且可存储在能够由电磁导航系统的一个或多个部件访问的存储器中。原位UHD标测图可被用于确定放置在由所述多根磁场天线生成的磁场内的传感器的位置。

本公开的另一方面是一种确定电磁(EM)传感器的位置的方法。该方法包括：生成具有多根磁场天线的磁场，将由多根磁场天线生成的磁场的超高清晰度(UHD)标测图存储在存储器中，以及将EM传感器放置在磁场内。该方法还包括：在一个点处利用EM传感器对多个磁场进行取样，对磁场的UHD标测图进行全局搜索，以识别磁场中与由EM传感器取样的点具有最小差值的点，以及在邻近所识别的点处对UHD标测图的一部分进行局部搜索，以确定磁场中与由EM传感器采样的点具有最小差值的新点。该方法还包括：迭代局部搜索，直到磁场中的新点与采样点之间的差值低于阈值。

在确定迭代期间不存在会聚时，该方法可恢复到全局搜索。另外，在预先确定的时间，可执行全局搜索。

根据另一个方面，在确定磁场中的新点与取样点之间的差值低于阈值时，新点被存储为磁场内的EM传感器的位置和取向。EM传感器的存储位置和取向可用作进一步局部搜索的起始点，以识别EM传感器的下一位置。

根据另一个方面，将EM传感器的位置和取向输出到用户界面以显示给用户。EM传感器的位置和取向可显示在已注册到磁场的3D模型中。3D模型可具有患者的解剖结构的至少一部分，并且EM传感器位于患者的解剖结构的由其制成3D模型的部分内。

根据另一个方面，UHD标测图是原位UHD标测图，其描述了由于将多根磁场天线放置在金属物体附近而引起的干涉。

此外，根据另一个方面，可使用近似较低分辨率标测图的UHD标测图的子集来执行全局搜索。

附图说明

在参照附图阅读各种实施方案的描述时，本发明所公开的系统和方法的对象和特征对于本领域的普通技术人员而言将变得显而易见，其中：

图1示出了根据本公开的一个示例性电磁导航(EMN)系统；

图2是根据本公开的具有多根天线的磁场发生器的透视图；

图3是形成由图2的磁场发生器生成的磁场的原位超高清晰度标测图的方法的流程图；并且

图4是确定置于由图2的磁场发生器生成的磁场中的电磁传感器的位置的方法的流程图。

具体实施方式

本公开涉及用于生成超高密度(HD)标测图并基于UHD标测图识别传感器的位置和/或取向的系统和方法，该传感器可包括至少一个线圈。在一些方面，天线的相应几何构型允许自动化和高度可重复的过程来再现此类天线和/或数学计算EM体积内的每个HD网格点处的预期或理论EM强度(例如，其中天线具有基于印刷电路板(PCB)迹线的线性部分的几何构型，这有利于使用叠加原理来计算通过每根天线生成的场对体积内的总组合EM场的总贡献)。这些数学计算可与在粗略坐标系中进行的实际测量相组合，该粗略坐标系包括比用于数学计算的EM强度的网格点的数量更少的网格点。

此外，本公开涉及用于使用UHD标测图来识别EM传感器的位置和/或取向的系统和方法。通常，EM传感器感测EM强度，并且EMN系统将所感测的EM强度与UHD标测图的预期EM强度进行比较，并且识别EM传感器的位置和取向。

在本公开的一个方面，通过将检测到的信号与UHD标测图中的位置进行比较，采用组合的全局和局部搜索算法来迭代地定义EM传感器在磁场中的最可能位置。

在一些情况下，可能期望传感器为小尺寸传感器，诸如单个线圈传感器，因为例如，小尺寸传感器可导航至患者体内的附加位置(例如，腔内网络的较窄部分)，较大尺寸的传感器可能无法导航到该位置。另外，与在为其他工具在工作通道中形成空间的规程期间有时必须从患者移除的大尺寸传感器不同，小尺寸传感器可结合到导管或其他工具中，从而在整个规程中保持在患者体内而不妨碍其他工具，从而在整个规程中促进EMN功能。

为了使小型传感器(诸如单个线圈传感器)能够准确地定位在EM体积内，可能需要在EM体积内生成多个(例如，6个，或9个或更多个)几何上不同的EM场。然而，因为每个EM场将需要在EM体积中的每个位置处生成对应EM强度的测量标测，所以增加EM场的数量会增加标测的数量，这可能是耗时和费力的。另外，为了提高能够确定传感器位置的准确性，需要在EM体积内的许多(例如，数千)网格点处进行精确测量，这可使标测的生成甚至更加耗时。另外，由于在电气设备的在制造过程期间潜在可变性和容差，可能需要针对所产生的每根新天线和每个电磁导航系统安装完成标测过程。

图1示出了示例性电磁导航(EMN)系统100，其被配置为通过使用包括多根天线并生成EM场的天线组件来识别医疗装置或其传感器在患者体内导航(例如，到达目标)的位置和/或取向。EMN系统100还被配置成在穿过患者的身体的导航中朝向所关注目标(诸如患者的肺的腔内网络中的死亡部分)增大CT、MRI或荧光镜图像。

EMN系统100包括导管引导组件110、支气管镜115、计算设备120、监视设备130、EM板140、跟踪设备160和参考传感器170。支气管镜115经由有线连接(如图1所示)或无线连接(未示出)可操作地联接到计算设备120和监视设备130。

支气管镜115插入患者150的口腔中并捕获肺的腔内网络的图像。在EMN系统100中，将导管引导组件110插入支气管镜115中，以实现进入患者150的肺部的腔内网络的周边。导管引导组件110可包括延长的工作通道(EWC)111，其中EM传感器112处于EWC 111的远侧部分。可定位导向导管(LG)可在LG的远侧部分处与另一个EM传感器插入到EWC 111中。在EWC 111或LG的远侧部分处的EM传感器112用于在导航通过肺部的腔内网络时识别EWC 111或LG的位置和/或取向。由于EWC 111或LG中的尺寸限制，在一些实施方案中，EM传感器112可仅包括一个用于检测患者150上方的EM场的EM强度的单个线圈。然而，EM传感器中的线圈的数量不限于一个但可以是两个或更多个。

计算设备120(诸如，膝上型电脑、台式计算机、平板计算机或其他类似的计算设备)包括显示器122、一个或多个处理器124、存储器126、用于向天线组件145提供AC电流信号的AC电流驱动器127、网卡128和输入设备129。图1中示出的计算设备120的具体配置作为示例提供，但还可以想到包括在计算设备120中的图1中所示的部件的其他配置。具体地讲，在一些实施方案中，图1中所示的被包括在计算设备120中的一个或多个部件(122、124、126、127、128、和/或129)可改为与计算设备120分开，并且可通过一个或多个相应的有线或无线路径耦接到计算设备120和/或系统100的任何其他部件以有利于在整个系统100中传输功率和/或数据信号。例如，尽管图1中未示出，但在一些示例性方面，AC电流驱动器127可与计算设备120分开，并且可通过一个或多个对应的路径耦接到天线组件145和/或耦接到计算设备120的一个或多个部件，诸如处理器124和存储器126。

EMN系统100也可包括多个计算设备，其中采用多个计算设备来进行规划、处理、可视化，或者以适合于医疗操作的方式帮助临床医师。显示器122可以是触敏的和/或声控的，使显示器122能够充当输入和输出设备。显示器122可显示肺部的二维(2D)图像或三维(3D)模型以定位和识别肺部的显示肺部疾病症状的一部分。

一个或多个处理器124执行计算机可执行的指令。处理器124可执行图像处理功能，使得肺的3D模型可显示在显示器122或位置算法上以识别EM传感器112的位置和取向。在实施方案中，计算设备120还可包括仅执行图像处理功能的单独图形加速器(未示出)，使得一个或多个处理器124可用于其他程序。存储器126存储数据和程序。例如，数据可为EMN或任何其他相关数据(诸如HD标测图，图像数据，患者的医疗记录，处方和/或患者疾病的历史)的标测数据。

HD标测图可包括在EM体积的精细坐标系中的多个网格点以及多个网格点中的每一个处的预期EM强度，其中医疗装置(例如，EWC 111、LG、处理探针或其他外科装置)将被导航。当EM传感器112在一点处感测EM强度时，一个或多个处理器124可将感测的EM强度与HD标测图中的预期EM强度进行比较，并且识别EM传感器112在EM体积内的位置。另外，还可基于感测的EM强度和在HD标测图中的预期EM强度来计算医疗装置的取向。

如图1中所示，EM板140被配置成提供用于患者150躺下的平坦表面，并且包括天线组件145。当患者150躺在EM板140上时，天线组件145生成足以围绕患者150或EM体积的一部分的EM场。天线组件145包括多根天线，每根天线可包括多个环。在一个方面，每根天线被配置为生成具有对应频率的EM波形。天线的数量可为至少六个。在一个方面，天线的数量可为九个，以便可生成九个不同的EM波形。

在另一方面，时间多路复用方法用于生成EM波形。例如，天线组件145的天线可在一段时间内的不同时间生成具有相同频率的EM波形。在另一方面，可采用频率多路复用方法，其中每根天线生成具有彼此不同的频率的EM波形。在另一个方面，可采用时间多路复用和频率多路复用方法的组合。天线分组为多于一个组。同一组中的天线生成具有相同频率但在不同时间的EM波形。不同组中的天线可生成彼此具有不同频率的EM波形。对应的解复用方法将用于分离EM波形。

在一个方面，每根天线可具有几何构型(例如，其中天线各自具有基于印刷电路板(PCB)迹线或线的线性部分的几何构型，其有利于使用叠加原理来计算通过每根天线生成的场对体积内的总组合EM场的总贡献)使得多个环的每个部分可被表示为数学关系或等式，如下文进一步详细描述。因此，可针对天线上的每个迹线计算磁场，并且可对来自所有迹线的贡献求和。基于该几何构型，可在理论上或数学上计算HD标测图中每个网格点处的预期EM强度。

参考图2制备天线组件的设计的一个示例，其为根据本公开的一个实施方案的EMN系统100的天线组件145的示例性天线组件布局200的图示。天线组件布局200包括基板210，诸如印刷电路板(PCB)，其由电绝缘材料形成并且可包括一个或多个层。天线组件布局200还包括多个平面天线220，这些天线由沉积在基板210上并布置成多个环或作为线圈的导电材料诸如PCB迹线形成。在一个示例中，平面天线220中的每根沉积在基板210的层中的相应一个上。在图2的示例性天线组件布局200中，同时示出了基板210的多个层。

多根天线中的每根可被配置成辐射单独的EM场，例如使用由处理器124或由另一个发生器控制的频分复用和/或时分复用。例如，在一些方面，天线可被配置成辐射多个EM场，该多个EM场的数量足够和/或特性(诸如频率，时间，调制方案等)的多样性足够，以使得能够使用安装在EWC 111上或任何其他医疗装置上的单个线圈电磁传感器来确定传感器、EWC 111和/或医疗装置的位置和/或取向。如上所述，天线组件145可包括六根至九根或更多根环天线。在一些实施方案中，对于环天线中的每一根，其相邻环之间的距离随着环变大而增大。例如，对于平面天线中的每一根，相邻对环之间的相应距离可在从相应平面天线的环的最内一个到环的最外一个的方向增大。在各种实施方案中，天线组件145的环天线中的两根或更多根可具有相同数量的环或可分别具有不同数量的环。此类示例性天线的附加方面和制造天线的方法公开于2016年10月28日提交并作为U.S.2018/0123248公布的美国专利申请号15/337,056中，该专利申请的标题为“ELECTROMAGNETIC NAVIGATION ANTENNAASSEMBLY AND ELECTROMAGNETIC NAVIGATION SYSTEM INCLUDING THE SAME(电磁导航天线组件和包括电磁导航天线组件的电磁导航系统)”，其全部内容据此以引用方式并入本文。

存储器126可存储与位置和取向的识别相关的数据和程序。该数据包括高密度(HD)标测图，该标测图包括根据精细坐标系针对EM体积的多个网格点和网格点处的预期EM强度。HD标测图可基于三轴坐标系，其中每个网格点分别具有对应于三个轴的三个坐标。在这种情况下，每个网格点处的预期EM强度可包括沿着每个EM波形的每个轴的一个EM强度值。例如，如果有九根天线生成九个不同的EM波形，其中每个具有单独的频率，并且三个轴为x，y和z轴，则期望的EM强度可包括在每个网格点处，沿x轴的九个EM强度值，沿y轴的九个EM强度值以及沿z轴的九个EM强度值。每个网格点处的此类预期EM强度可以九乘三矩阵形式表示。

可使用计算以及测量来制作HD标测图，计算包括在精细坐标系中的每个网格点处的每个轴上的理论计算的EM强度，测量包括在粗略坐标系中的每个网格点处的每个轴上的测量值。精细坐标系包括粗略坐标系中的所有网格点，并且精细坐标系的网格点分布比粗略坐标系的网格点更精细。通过使用天线组件145的天线的几何构型，可不必用精细坐标系进行测量。相反，测量可在粗略坐标系中进行，并且可在精细坐标系中进行理论计算。通过将粗略坐标系中的测量值与精细坐标系中的理论计算相结合，可生成HD标测图。

经过时间或由于靠近EMN系统100的外部物体，可能需要校准由EM传感器112或其他硬件进行的测量。此类校准数据还可以传感器校准和硬件校准的形式存储在存储器126中。

位置搜索算法可利用任何误差最小化算法来识别EM传感器112的位置和取向。例如，Levenberg-Marquardt算法可用于使HD标测图的EM强度与所感测的EM强度之间的误差最小化。在不脱离本公开的范围的情况下，也可利用本领域的普通技术人员容易理解的其他误差最小化方法或算法。HD标测图生成和误差校正的更多细节可见于2016年10月28日提交的共同转让的美国专利申请号15/5337,166，其标题为“SYSTEM AND METHOD FORIDENTIFYING A LOCATION AND/OR AN ORIENTATION OF AN ELECTROMAGNETIC SENSORBASED ON A MAP(用于基于标测图识别电磁传感器的位置和/或取向的系统和方法)”并且公布为U.S.2018/0116730，其全部内容以引用的方式并入本文。

如上所述，HD标测图提供位置网格(例如，每5mm)。每个网格位置包括与天线组件145中的天线一样多的向量。因此，如果存在九根天线，则每个网格位置处将存在9个磁场向量。根据本公开，描述了一种用于限定超HD(UHD)标测图的方法，该方法为给定系统提供位置(例如，每1mm)的高分辨率网格。UHD标测图的起始点是生成计算的或模拟的UHD标测图(图3中的步骤300)，该图可来源于天线组件145的构造或几何形状以及使用Biot Savart定律标测磁场的单独天线的驱动频率，如上所述。

在将单个EM板140(包括天线组件145)作为EMN系统100的一部分安装在特定位置的过程中，必须进行EM场的原位标测。这种原位标测对于考虑可在磁场内的外科床和其他金属部件的金属框架中引起的涡电流是必要的。金属部件(尤其是外科床)中的这些涡电流生成它们自己的磁场，在本文中称为加性磁场。这些加性磁场与由天线组件145生成的磁场具有相同的频率。

根据UHD标测图的生成，在步骤302处开始标测，并且在步骤304处检测使用EM场传感器获取的由九根天线生成的EM场的实际读数。将这些读数取特定位置，形成低分辨率的位置网格。在一个示例中，低分辨率网格是位置的9×9×9矩阵。处理器124将这些位置中的每一个处的EM场测量值与模拟UHD标测图的EM场进行比较。低分辨率网格的检测到的磁场与在低分辨率网格的每个位置处的模拟UHD标测图中期望的模拟磁场之间的差值表示由涡电流(加性磁场)生成的干涉(例如，床干涉)，并且在步骤306处计算。

低分辨率网格(即，取样点)在整个EM板140上间隔。由于干涉或加性磁场在样本点之间没有显著变化，因此处理器124能够在步骤308处将低分辨率的床干涉标测图插值到高分辨率干涉标测图中，该高分辨率干涉标测图与计算的UHD标测图具有相同数量的位置以生成UHD干涉标测图。然后将干涉的UHD标测图添加至模拟的UHD标测图，以在步骤310处提供原位UHD标测图。该原位UHD标测图在步骤312处被存储在存储器中，然后用于使用EMN系统100的将来导航。因为UHD干涉标测图被添加到计算的UHD标测图，所以可获得放置在原位UHD标测图中的EM传感器的准确位置。有效地，这消除了由外科床中的金属或从在临床空间中基本上静态的其他来源所导致的检测到的干涉的不可取的影响。

在至少一个实施方案中，用于对低密度矩阵进行取样的传感器为三线圈传感器，但在不脱离本公开的范围的情况下可使用其他传感器。

在另外的实施方案中，确定磁场变换。该变换可以是对角矩阵或近对角矩阵。对角矩阵允许在传感器的线圈之间的串扰的自由度。此外，该计算允许定位板140中的每根天线略微独立运动。通过变换进行的模拟的HD标测图的磁场的乘法应产生类似的UHD标测图，如通过上述方法所确定的。

需注意：现在已生成UHD标测图，UHD标测图可用于将导管引导组件110，具体地讲，用于在EWC 111的远侧部分处或LG中的EM传感器112导航至患者的肺部内的期望位置。EM传感器112用于检测EM场。将传感器112的输出与UHD标测图进行比较以确定EM场内的位置。然后可使用EM场中的该位置来确定3D模型内已向患者和EM场注册的位置，以便能够以图形方式描绘患者体内的位置。

如上所述，导管引导组件可具有位于EWC 111上的EM传感器112。在一个实施方案中，这是单线圈5自由度(DOF)传感器。相比之下，LG中的EM传感器112通常包括允许6DOF分辨率的六个线圈。

在导航期间，并且实际上每当EM传感器112位于由EM板140生成的EM场内的任何时间，处理器14接收由EM传感器112生成的信号并且确定并将EM传感器在磁场中的位置存储在存储器中。在正常操作期间，EM传感器112不断地将检测到的磁场信息输出到处理器124，然而，正是来自LG的检测到的用于导航的磁场信息。一旦邻近所关注的目标或区域，将LG从EWC 111移除是常见的，仅留下EWC 111上的EM传感器112以提供位置信息。

在从导管引导组件110移除LG时，这可通过LG输出的位置的快速变化来确定，处理器124可确定仅EWC中的传感器112应用于进一步的导航和位置确定。

可使用诸如Levenberg-Marquadt搜索算法的搜索算法来执行使用EWC111中的EM传感器112的位置确定。搜索算法搜索UHD标测图中的位置，在该位置处，由EM传感器112检测到的磁场和磁场之间的差值最小化(例如，在一些容差内)。具体地，搜索算法对从已知位置或最佳猜测位置的开始进行迭代，以找到EM传感器112线圈的位置和方向，该位置和方向使9个所测量的磁场与在UHD标测图的找到方向上的找到位置中的9个磁场的投影之间的差值最小化。

此搜索过程可分为两部分：第一部分是全局搜索，并且第二部分是局部搜索。全局搜索尝试用最可能的位置解识别EM字段的一部分。全局搜索还可提供EM传感器112的最佳猜测位置。局部搜索在搜索方面非常相似。主要差异是正在搜索的EM字段的体积。

无论全局搜索还是局部搜索，搜索都从最佳猜测位置开始。位置的最佳猜测可以是最后找到的位置或UHD标测图上的位置，无论哪个与所测量的信号之间的差值较小。对于全局搜索，不是使用上述原位UHD标测图，而是可采用EM场的较低分辨率标测图，例如与在EM场中仅具有每5mm的网格点的HD标测图一致的分辨率标测图。这样，可快速识别位置的近侧位置的一般概念，并且该过程可移动到局部搜索。通常使用图形处理器单元(GPU)来并行地搜索这些位置的这种全局搜索。这可在运行于处理器124上的应用程序的后台中运行。

局部搜索类似，不同的是起始点始终是最后找到的位置。同样，Levenberg-Marquadt算法用于进行搜索。对该位置处的九个磁场(由EM板140生成)进行取样，并且将磁场的取样信号插值在UHD标测图上。接下来，采用一组公式来解决传感器方向上的问题，即当在处于检查位置的该方向上投影九个磁场时，识别UHD标测图中最靠近所测量信号的网格点。然后迭代该过程，直到测量的磁场与UHD标测图上的位置相关联的磁场之间的差值在一些容差范围内最小化。结果是EM传感器112在EM场内的位置，如上所述，该位置可被转换为已向患者和EM场注册的3D模型内的位置。当EM传感器112在EM场内运动时，该过程在恒定回路上重复，使得EM传感器112的位置被连续地跟踪。

可如下描述可进行全局搜索和局部搜索的过程。在步骤401处，使用EWC 111上的EM传感器112从九根天线收集信号。接下来在步骤403处，对UHD标测图进行全局搜索，以识别EM传感器112在EM场内的位置的最佳猜测。也就是说，这是在一定的可能性容差内的位置。如上所述，这可使用Levenberg-Marquadt搜索算法来执行。这生成UHD标测图的子集(即，局部体积)，在该子集内将对搜索进行迭代。在UHD标测图的该局部体积内，将在步骤405处执行局部搜索。对局部体积的局部搜索进行迭代，直到在步骤409处检测到的信号与UHD标测图上处于某个容差内的位置之间匹配。一旦处于容差内，就确定了UHD标测图中的EM传感器112的位置。在迭代局部搜索时，如果在步骤407处确定检测到的信号与局部搜索的分辨率之间没有会聚，则可结束局部搜索并进行新的全局搜索。

一旦在步骤409处确定位置，则该位置用作在步骤411处进行更新的局部搜索的最后已知位置，并且该过程继续迭代并更新检测到的EM传感器112的位置。在至少一个实施方案中，可如步骤413中所示周期性地执行全局搜索。

通过使用本文所述的方法，即使在移除LG及其传感器之后，也可继续精确导航EWC111。EWC上的EM传感器112可仅为5DOF传感器，但通常在采用该传感器的规程中的点处，EWC达到期望目标的运动量相对较小，在几厘米内测量。EM传感器在EWC中的主要用途是在移除LG并且插入诸如活检工具之类的工具时继续更新EWC 111的位置，这有助于确保工具将到达期望目标，并且如果工具移动所通过的EWC 111已被移位，则临床医生可被提醒。

虽然出于例示和描述的目的，已参考附图详细地描述了各种实施方案，但应当理解，本发明的方法和装置不应视为受限的。对于本领域的普通技术人员将显而易见的是，在不脱离本公开的范围的情况下可以对前述实施方案作出各种修改。例如，本文所述方法的各种步骤可同时和/或以不同于本文所述的示例性次序(s)的顺序来实现。

Claims (20)

1.一种生成EM场的超高清晰度(HUD)标测图的方法，包括：

基于多根磁场天线的几何形状和架构来计算模拟的UHD标测图；

利用所述多根磁场天线生成磁场；

检测由所述多根磁场天线在所述生成的磁场内的多个位置处生成的磁场；

计算在所述多个位置中的每一个处的预期磁场和所述检测到的磁场之间的差值，以识别所述多个位置处的任何干涉；

所述多个位置中的每一个之间内插所述计算的差值以生成UHD干涉标测图；以及

将所述UHD干涉标测图添加至所述模拟的UHD标测图。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法在临床套件中执行。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括将所述多根磁场天线放置在外科床上。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述外科床包括金属部件。

5.根据权利要求4所述的方法，其中在所述金属部件附近磁场的生成会在所述金属部件中引起涡电流，所述涡电流有助于所述检测到的干涉。

6.根据权利要求1所述的方法，其中将所述UHD干涉标测图添加至所述模拟的UHD标测图生成原位UHD标测图。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述原位UHD标测图具有约1mm的分辨率。

8.根据权利要求6所述的方法，其中所述原位UHD标测图被存储在能够由电磁导航系统的一个或多个部件访问的存储器中。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述原位UHD标测图被用于确定放置在由所述多根磁场天线生成的磁场内的传感器的位置。

10.一种确定电磁(EM)传感器的位置的方法，包括：

生成具有多根磁场天线的磁场；

将由所述多根磁场天线生成的所述磁场的超高清晰度(UHD)标测图存储在存储器中；

将EM传感器放置在所述磁场内；

在一个点处利用所述EM传感器对所述磁场进行取样；

对所述磁场的UHD标测图进行全局搜索，以识别所述磁场中与由所述EM传感器取样的所述点具有最小差值的点；

在邻近识别的点处对所述UHD标测图的一部分进行局部搜索，以确定所述磁场中与由所述EM传感器采样的所述点具有最小差值的新点；

迭代所述局部搜索，直到所述磁场中的所述新点与所述采样点之间的差值低于阈值。

11.根据权利要求10所述的方法，其中在确定所述局部搜索的所述迭代期间不存在会聚时，进行新的全局搜索。

12.根据权利要求10所述的方法，其中在预先确定的时间执行全局搜索。

13.根据权利要求10所述的方法，其中在确定所述磁场中的所述新点与所述采样点之间的差值低于阈值时，将所述新点存储为所述EM传感器在所述磁场内的位置和取向。

14.根据权利要求13所述的方法，其中将所述EM传感器的所述存储位置和所述取向用作进一步局部搜索的起始点，以识别所述EM传感器的下一位置和取向。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述EM传感器的所述位置和所述取向被输出到用户界面以显示给用户。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述EM传感器的所述位置和所述取向在已注册到所述磁场的3D模型中显示。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述3D模型为患者的解剖结构的至少一部分。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述EM传感器位于所述患者的解剖结构的由其制成所述3D模型的部分内。

19.根据权利要求10所述的方法，其中所述UHD标测图为原位UHD标测图，所述原位UHD标测图考虑由将所述多根磁场天线放置在金属物体附近而引起的干涉。

20.根据权利要求10所述的方法，其中使用近似较低分辨率标测图的所述UHD标测图的子集来执行所述全局搜索。

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