CN116807615A - 电磁设备跟踪 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及医学设备的电磁跟踪。为了提供对医学设备的改进的跟踪,提供了一种用于医学设备的电磁跟踪系统的无线读出单元(10)。所述无线读出单元包括:数据输入部(12)、数据处理器(14)和数据输出部(16)。所述数据输入部被配置为从电磁传感器接收原始信号(18),并且所述数据处理器被配置为至少部分预处理由所述数据输入部提供的所述原始信号以用于进一步的变换。另外,所述数据输出部被配置用于将经至少部分预处理的数据传输到医学设备的电磁跟踪系统的控制单元。所述数据输出部提供到控制单元的无线数据链路(20)。

Description

电磁设备跟踪
本申请是2016年06月10日提交的申请号为201680034250.4、名称为“电磁设备跟踪”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及医学设备的电磁跟踪,并且具体涉及用于医学设备的电磁跟踪系统的无线读出单元、用于电磁跟踪的医学设备、医学设备的电磁跟踪系统以及用于跟踪医学设备的方法。
背景技术
例如,在某些介入流程中使用电磁跟踪以便跟踪在流程中使用的设备,例如,这些设备的位置和取向。作为范例,可以提供电线连接以将电磁传感器连接到电磁跟踪系统的计算单元。作为另外的范例,US 2010/0056871A1描述了经由数字接口对医学设备进行同步。例如,描述了包括两个导管的心脏导管插入系统。所述导管包括无线数字接口,所述无线数字接口与控制台中的对应接口进行通信。各自的配对物(即,控制台中的接口)与中央处理单元通信,所述中央处理单元接收并处理从两个导管传送的数据信号。所述导管可以被提供有位置传感器,所述位置传感器生成指示位置坐标的信号,针对所述位置坐标,所述位置传感器能够感测由场生成器生成的磁场。
发明内容
可能需要进一步改进医学设备的跟踪。
本发明的目的由独立权利要求的主题来解决,其中,在从属权利要求中并入另外的实施例。
根据第一方面,提供了一种用于医学设备的电磁跟踪系统的无线读出单元。所述无线读出单元包括:数据输入部、数据处理器和数据输出部。所述数据输入部被配置为从电磁传感器接收原始信号。所述数据处理器被配置为至少部分预处理由所述数据输入部提供的所述原始信号以用于进一步的变换。所述数据输出部被配置用于将经至少部分预处理的数据传输到医学设备的电磁跟踪系统的控制单元。所述数据输出部提供到控制单元的无线数据链路。为了预处理所述原始信号,所述数据处理器被配置为执行:对由场生成器的不同场发射元件诱发的不同信号分量的识别和/或分离,并且/或者对用于三角测量的信号分量或信号参数的提取。
有利地,由于预处理所述原始信号,所述无线读出单元使得能够进一步改进所述无线数据链路。换句话说,原始传感器信号的流不是经由数据链路被连续地传送到控制单元的,而是,原始信号被预处理且然后被传送,并且因此使得数据流能够减少或者使得数据能够分隔,这意味着无线数据链路方面的改进。因此,能够改进运行场所中的总体情况,这是因为可能有大量的设备被连接到跟踪系统或经由无线数据链路相互通信。预处理也使通信更可靠。
在范例中,所述控制单元是电磁跟踪系统的处理单元或计算单元或控制台。
根据范例,为了预处理所述原始信号,所述数据处理器还被配置为执行以下中的至少一种:对所述原始信号的滤波、对所述原始信号的放大、对所述信号的模拟处理和A/D(模拟-数字)转换。
在范例中,为了预处理所述原始信号,所述数据处理器被配置为执行对场生成器的电磁源的识别。
在范例中,所述数据处理器被配置为执行能够用于对所述传感器位置的三角测量的信号参数的计算。
根据范例,所述无线读出单元被提供为要暂时被附接到医学设备的能拆卸的软件狗。
有利地,所述无线读出单元能够被暂时安装到多个不同的医学设备。因此,能够跟踪例如在介入流程期间可以使用的多个医学设备的跟踪,同时将无线读出单元的数量减少到最小,这是因为单个软件狗能够用于多个设备。因此,为了跟踪在特定介入期间将要使用的所有设备,能够从更多数量的设备中选取设备,并且所选取的设备可以被配备有(能拆卸的)无线读出单元。例如,这样的设备可以是一次性的,并且(能拆卸的)无线读出单元至少被使用多次。
根据第二方面,提供了一种用于电磁跟踪的医学设备。所述设备包括:至少一个主体部分、电磁跟踪传感器以及无线读出单元。所述无线读出单元是根据上述范例中的任一个来提供的。所述电磁跟踪传感器被配置为测量由场生成器生成的电磁场的强度。所述电磁跟踪传感器被固定地附接到所述医学设备的确定部分。所述无线读出单元至少暂时被附接到所述主体部分。
所述医学设备可以被提供用于特定的介入目的,例如在介入流程期间被使用。所述设备因此是用于医学目的的医学设备。术语“用于电磁跟踪的医学设备”意在提供用于医学目的的医学设备,所述医学设备适合用于电磁跟踪。
有利地,所述电磁跟踪允许例如在诸如医院的运行场所中确定医学设备在空间情况中的定位。通过提供要被附接到医学设备的无线读出单元,可以预先处理由电磁跟踪传感器提供的数据,然后将经预处理的数据传送到较大系统的控制单元。
根据范例,提供接口以将所述无线读出单元暂时附接到所述主体部分。
有利地,这允许无线读出单元的拆卸以及无线读出单元与主体部分(即,实际医学设备)的容易连接。
根据范例,所述医学设备是具有细长主体和握持部分的导管。所述电磁跟踪传感器被布置在所述细长主体的远端部分处,并且所述无线读出单元被附接到所述握持部分。
有利地,由于传感器被定位在末端部分或远端部分处,提供了能够用于电磁跟踪的导管。无线读出单元被集成在握持部分的区中会使得操作容易。
根据另一范例,所述医学设备是具有换能器头部的超声探头。所述电磁跟踪传感器和所述无线读出单元被附接到所述超声探头。在范例中,所述电磁跟踪传感器和所述无线读出单元被布置在所述头部处。
有利地,鉴于运行场所中的空间情况或空间布置,可以跟踪超声探头。因此,例如,如果患者被配准在全局坐标系内,则可以允许将由超声探头采集的图像数据与该患者相关地配准。例如,同一患者的不同图像数据能够与跟踪数据相配准。
根据第三方面,提供了一种医学设备的电磁跟踪系统。所述系统包括:场生成器,其用于在感兴趣区域中生成具有已知空间分布的电磁场;控制单元;以及至少一个根据上述范例中的任一个所述的用于电磁跟踪的医学设备。所述控制单元被配置为控制由所述场生成器产生所述电磁场,并且被配置为从所述无线读出单元接收信号。
有利地,由于使用所述无线读出单元预处理要经由所述无线链路进行传输的数据,因此电磁跟踪系统经由所述无线链路被提供有减少的数据通信或被提供有改进的数据。
在范例中,为了识别电磁源,提供的是将与各个场生成元件相关的不同信号分量的识别和分离与如何控制所述场生成器相关联。
根据范例,在激活时,所述控制单元向所述无线读出单元的所述数据处理器提供电磁场数据。
这有利地允许各自的预处理也考虑这样的场数据。
根据范例,所述无线读出单元和所述控制单元(或处理单元)被配置为被同步,使得所述无线单元能够将信号分量与不同的场生成元件相隔离。
根据第四方面,提供了一种用于跟踪医学设备的方法。该方法包括以下步骤:
a)生成电磁场;
b)通过被附接到医学设备的预定点的传感器来测量所述电磁场的强度,并且将原始信号提供给至少暂时被附接到所述医学设备的无线读出单元;
c)由所述无线读出单元预处理所述原始信号;
d)通过无线数据链路将经预处理的数据传输到电磁跟踪系统的控制单元;并且
e)确定所述医学设备的所述预定点的空间位置和/或空间取向;并且
其中,在步骤c)中,为了预处理所述原始信号,所述数据处理器被配置为执行:
-对由场生成器的不同场发射元件诱发的不同信号分量的识别和/或分离;并且/或者
-对用于三角测量的信号分量或信号参数的提取。
在范例中,步骤e)包括确定所述空间位置。在另一范例中,步骤e)包括确定所述空间取向。在又另外的范例中,步骤e)包括确定所述空间位置和所述空间取向。
根据一个方面,为了空间跟踪医学设备,提供了从电磁传感器接收数据的无线读出单元。在经由无线数据链路将数据传输到总体电磁跟踪系统的控制单元之前,所述无线读出单元通过实施对由所述电磁传感器提供的所述数据的预处理来提供所述控制单元的至少一部分功能。因此,经预处理的数据经由所述无线链路被发送到控制单元,由此促进并改进电磁跟踪系统的数据链路连接。
参考下文描述的实施例,本发明的这些方面和其他方面将变得明显并且得到阐明。
附图说明
下面将参考以下附图来描述本发明的示范性实施例:
图1示出了用于医学设备的电磁跟踪系统的无线读出单元的范例。
图2以示意性设置示出了用于电磁跟踪的医学设备的范例。
图3以示意性设置示出了医学设备的电磁跟踪系统的范例。
图4示出了作为用于电磁跟踪的医学设备的范例的导管,其与作为软件狗而被提供的无线读出单元相关,其中,图4A示出了拆开状态,图4B示出了附接状态。
图5示出了超声探头作为医学设备的范例,所述超声探头能够用于电磁跟踪。
图6示出了用于跟踪医学设备的方法的范例的基本步骤。
具体实施方式
图1示出了用于医学设备的电磁跟踪系统的无线读出单元10(对于该系统,也参见图3)。无线读出单元10包括数据输入部12、数据处理器14和数据输出部16。数据输入部12被配置为从电磁传感器(未示出)接收用虚线箭头指示的原始信号18。数据处理器14被配置为至少部分预处理由数据输入部12提供的原始信号18以用于进一步的变换。数据输出部16被配置用于将至少部分预处理的数据传输到医学设备的电磁跟踪系统的控制单元。
数据输出部16向医学设备的电磁跟踪系统的控制单元(未进一步示出)提供用另外的虚线箭头指示的无线数据链路20。无线链路也可以被提供到处理单元或控制台。
图2示出了用于电磁跟踪的医学设备22的范例。该设备至少包括主体部分24和电磁跟踪传感器26。另外,提供了根据上述和下述的范例中的一个的无线读出单元10的至少一个范例。电磁跟踪传感器26被配置为测量由医学设备的电磁跟踪系统的场生成器(也参见图3)生成的电磁场的强度。电磁跟踪传感器26被固定地附接到医学设备22的确定部分。无线读出单元10至少被暂时地附接到主体部分24。
在进一步描述无线读出单元10和所提供的原始信号的预处理之前,将简要地提及医学设备22。
医学设备22被提供用于介入或诊断任务,即,执行医学功能。电磁跟踪是对医学设备的补充,并且用于监视医学设备或医学设备的一部分的位置和可能的取向。
在范例中,针对设备的状态信息,提供的是电磁跟踪系统被提供有与设备的额外的双向通信,所述设备能够用于实施例如按钮或状态LED。无线链路也能够中继该信息。这种类型的信息可能对于每个设备只跨越几个比特,并且可能不需要处理。一旦已经建立了连接,这就能够很容易地执行。
在范例中,为了与要被跟踪设备的集成,提供的是无线读出单元是可重复使用的独立设备,其作为软件狗(参见下文)被插入要被跟踪的设备中。提供与传感器的连接,并且如果适用的话,提供与要被跟踪的设备的能量源的连接。这对于低成本或一次性设备以及可能不是总需要使用跟踪的设备而言特别有吸引力。例如,提供了用于心血管应用的导管。在备选范例中,无线读出单元被永久地集成在要被跟踪的设备内。这种情境对于期望在大多数时间使用跟踪功能的可重复使用的医学设备而言是有吸引力的。例如,提供被跟踪的US(超声)换能器。返回参考图1,应当注意,在图2中没有进一步图示数据输入部12和数据输出部16,但是当然要提供数据输入部12和数据输出部16。
在图2中,天线符号28指示所提供的到控制单元的无线数据链路20。
无线读出单元10在本地执行控制单元的至少一些功能。在范例中,无线读出单元将结果发送给控制单元以用于设备位置的三角测量。在另一范例中,设备位置的三角测量至少部分地由无线读出单元来提供。
在范例中,针对无线链路20,提供的是无线链路允许实时操作并支持同时跟踪多个设备。另外,为了限制与/来自其他设备的干扰,在范例中,使用在运行场所(医院)环境中的专用无线通道。本地识别和分离与不同场生成元件(线圈)有关的信号分量并从这些分量中提取特征的能力能够显著降低无线电(即,无线链路)的带宽和同步要求。也可以将无线链路提供为仅在预定时隙发送数据的时间链路。例如,在本地执行特征提取,并且无线电(无线链路)仅传输针对每个定位事件(帧)计算的特征,然后在计算时将该特征用于确定传感器的位置。这可以提供跟踪系统的进一步提高的可靠性。
在范例中,整个处理和通信链具有可预测的和足够低的延迟,使得在医学介入期间允许应用该范例所需的适当的手眼协调。
参考图1,在下文中,参照图2中关于数据处理器14的图示进一步描述数据处理器14。
针对原始信号18的预处理,数据处理器14被配置为执行以下的组中的至少一种:原始信号的滤波、原始信号的放大、对信号的模拟处理和模数转换,或者由场生成器的不同场发射元件诱发的不同信号分量的识别和/或分离,以及能够用于三角测量的信号分量或信号参数的提取。
根据范例,如图2所示,作为单独的选项,其能够被独立使用或以各种方式组合使用,数据处理器14包括放大和/或滤波段30。另外,可以提供模数转换段32。又另外,提供了用于识别电磁源及其各自的ID的识别段34。另外,可以提供特征提取段36。又另外,无线电(即,无线数据链路)段38指示针对无线链路20的数据的各自的转换。
这些段能够被提供为公共处理器的子部分,或者被提供为独立的电路。在范例中,无线读出单元从电磁跟踪系统的控制单元(在图3中示出)中接管一些功能,例如其一些最基本的功能。无线控制单元能够如以上所指示地执行以下操作:
i)滤波、放大并执行传感器信号的模拟处理和模数转换;
ii)识别和分离由场生成器的不同场发射元件(线圈)诱发的不同信号分量;
iii)从所提到的信号分量中提取由控制单元用于执行三角测量的所有特征(例如,信号分量幅度);以及
iv)经由无线链路将所提到的特征传达给控制单元。
在范例中,针对放大和滤波,提供的是来自传感器的信号被滤波以去除不想要的噪声/干扰,并且然后被放大。例如,信号被数字化以用于更一般的处理,但是在另一范例中,提供了模数转换。
在另外的范例中,作为选项,如图2中所指示的,无线读出单元10还包括本地能量源40。所述能量源被配置为向无线读出单元10供应电能。
在范例中,由要被跟踪的医学设备的能量源向无线读出单元10供应电能,即,无线读出单元10从其附接到的医学设备的现有电源接收电力,例如,为超声探头供电的同一电源或来自消融导管的RF(射频)生成器的电力。
在范例中,针对能量源,本发明提供电池作为无线读出单元的部分。
在备选范例中,提供到要被跟踪的医学设备的连接,例如,如果该医学设备是一个电动医学设备,例如,超声换能器,则无线读出单元能够被配置为由医学设备本身供应能量。另一范例提供了包含电池的无线读出单元的组合,但是如果连接到电动设备的话也可以使用外部电源。
在另一范例中,数据处理器还被配置为确定原始信号相对于给定阈值的变化,并且仅在该变化高于阈值的情况下才启动数据传输。
图3示出了医学设备的电磁系统100。所述系统包括用于在感兴趣区域中生成具有已知空间分布的电磁场的场生成器102。电磁场由线104来指示。另外,提供了控制单元106。又另外,提供了根据上述范例中的一个的用于电磁跟踪的医学设备22的至少一个范例。控制单元106被配置为控制场生成器102生成电磁场,并且从无线读出单元10接收信号。
用两个天线符号108和各自的数据波形线110来指示经由无线数据链路20的通信。
场生成器102可以包括多个线圈112,所述多个线圈112能够生成不同的电磁场段以允许以空间方式跟踪电磁传感器26。
控制单元106的输出箭头114指示医学设备22的电磁传感器26的空间跟踪的结果。
必须注意,场生成器102仅出于说明的目的而被示意性地示出为包围多个线圈112的方形盒子。当然,线圈112可以被分布在发生电磁跟踪的空间内。
因此,在范例中,场生成器包括由如图3中的线圈112所指示的被布置在不同位置和取向上的一组线圈。场生成器102因此生成在感兴趣区域中的具有已知的且经常是经校准的空间分布的电磁(EM)场。类似于医学设备(例如,导管)的仪器能够被配备有电磁传感器26,例如,简单的线圈,其能够测量由场生成器生成的电磁场的强度。然后将该量度(即,这个所谓的原始信号或原始数据)与所生成的场的空间分布的知识一起解读,以便估计电磁传感器的坐标和取向,并且因此估计其中嵌入传感器的设备(或典型地是特别相关的设备的部分,例如,导管的尖端)的坐标和取向。
在范例中,控制单元106能够解读由(一个或多个)无线读出单元10接收到的信息包以便执行位置三角测量。在另一范例中,提供的是在无线读出单元10本身中执行位置三角测量。在该范例中,电磁场生成器校准被提供给无线读出单元10。
在范例中,控制单元106被配置为执行(计算)用于确定医学设备的电磁跟踪传感器的位置的三角测量。
在范例中,提供多于一个的医学设备,例如两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个或十个医学设备,或者多于十个的医学设备。
针对无线读出元件内的电磁源的识别,提供的是将与各种场生成元件相关的不同信号分量的识别和分离与如何控制场生成器相关联。
例如,提供的是:
-分频:如果不同的线圈正在生成具有在频域中分离的谱的电磁信号,则不同的信号分量的识别能够像应用基于频率的滤波来隔离不同分量一样直接。
-时分:如果不同的线圈以时分方式一次激活一个,则识别不同分量需要在读出接口与激活序列之间实现适当的同步。这能够通过不同的方式来实现:
-控制单元经由无线链路发送能够用于使信号检测与各种线圈的激活序列同步的信标信号。
-控制单元与无线读出单元之间的通信协议保证它们之间有足够的时间同步。
-控制单元按照能够使读出单元自动同步的协议激活线圈。范例包括:i)控制单元在测量序列的重复之间引入能识别的“序列起始”信号(例如,所有线圈同时活动或同时不活动的交替时间段的已知序列)。ii)电磁信号的相位在随后的序列重复之间改变,使得能够容易地检测到转变。iii)电磁信号的频率在随后的序列重复之间改变,使得能够容易地检测到转变。
在范例中,针对特征提取,提供的是,为了限制无线链路的带宽要求,如以上所指示的,无线读出单元不会将来自传感器的原始数据发送到控制单元,而是仅提取应当用于位置的三角测量的相关特征。这些特征的范例是从场生成器的各个线圈接收到的信号功率。
在范例中,控制单元基于传感器数据来计算坐标。由于电磁场使电磁传感器26提供原始信号,因此控制单元还调节(即,控制)电磁场的生成,这为电磁跟踪系统100提供了基础。控制单元106也能够被称为处理单元或主处理单元。
在范例中,在识别信号分量之后执行特征提取,使得无线读出单元10能够创建包含与针对给定定位帧的各种电磁源正确相关的所有特征的信息包。这个包能够包括帧号(或时间戳)。在这种方法之后,控制单元106能够总是为正确接收到的每个信息包计算适当的设备位置(在范例中,所有需要的信息都是单个包的部分),并且将能够识别丢失的包。
根据被提供为选项的范例,在激活时,控制单元106将电磁场数据提供给无线读出单元10的数据处理器14(在图3中未进一步详细示出)。
在另外的选项中,无线链路20被配置为在预定的时隙中连接无线读出单元10与控制单元106的时间链路。
在范例中,无线读出单元被提供为能拆卸的软件狗42以暂时附接到医学设备。
图4示出了以导管44的形式的医学设备22的范例。导管44具有细长主体46和握持部分48。电磁跟踪传感器26被布置在细长主体46的远端部分50处。无线读出单元10被附接到握持部分48。
例如,提供接口52以将无线读出单元10暂时附接到医学设备的主体部分24。例如,握持部分48能够被认为是主体部分。
图4A示出了医学设备22即将连接到软件狗42的状态。图4B示出了软件狗42经由接口52连接到医学设备的状态。一旦附接了软件狗,如虚线54所示的辐射波因此就指示电磁跟踪的运行。
这允许将少量的软件狗(例如,一个或多个软件狗)运用到大量的设备,然后能够通过电磁跟踪来跟踪这些设备。这对于一次性设备来说可能是有利的。软件狗能够用于多种介入,而设备可以在每一次使用之后被处理掉。
图5以示意性设置示出了以超声探头56的形式的医学设备10的另外的范例。超声探头56使换能器头部58,并且电磁跟踪传感器26和无线读出单元10被布置在头部58处。头部58还可以包括手柄(子)部分或子部分60,并且电磁跟踪传感器26被附接到超声探头56。例如,无线读出单元10和电磁跟踪传感器26能够被提供在前头部中,并且无线读出单元10能够被布置在手柄或者握持子部分内。在范例中,无线读出单元10和电磁跟踪传感器26被附接到不同的位置,只要该设备具有足够的刚性即可。
如用线缆62所指示的,超声探头56能够由单独的或外部的能量源来操作,但是也可以被提供有在超声探头56内的能量存储设备,即,没有线缆连接62并因此具有集成的能量源。因此,超声探头的能量或电源64也能够用于操作无线读出单元10。
图6示出了用于跟踪医学设备的方法200的范例。提供了以下步骤:在也被称为步骤a)的第一步骤202中,生成电磁场。在也被称为步骤b)的第二步骤204中,通过被附接到医学设备的预定点的传感器来测量电磁场的强度,并且将原始信号提供给至少暂时被附接到医学设备的无线读出单元。在也被称为步骤c)的第三步骤206中,原始信号由无线读出单元进行预处理。在也被称为步骤d)的第四步骤208中,通过无线数据链路将经预处理的数据传输到电磁跟踪系统的控制单元。在也被称为步骤e)的第五步骤210中,确定医学设备的预定点的空间位置和/或空间取向。因此,能够以改进的方式跟踪医学设备。
必须注意,本发明的实施例是参考不同主题来描述的。尤其地,一些实施例是参考插图来描述的,而其他实施例是参考装置来描述的。然而,除非另有说明,本领域技术人员将从以上推断出,除属于一种类型的主题的特征的任意组合之外,涉及不同主题的特征之间的任意组合也被认为在本申请中被公开。然而,所有的特征都能够被组合来提供多于特征的简单加合的协同效应。
尽管已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明,但是这样的图示和描述应当被认为是图示性或示范性的,而非限制性的;本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求,在实践请求保护的发明时能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。
在权利要求中,“包括”一词不排除其他元件或步骤,并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。尽管某些措施被记载在互不相同的从属权利要求中,但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。

Claims (16)

1.一种用于医学设备的电磁跟踪系统的无线读出单元(10),所述无线读出单元包括:
-数据输入部(12);
-数据处理器(14);
-数据输出部(16);
其中,所述数据输入部被配置为从电磁传感器接收原始信号(18);
其中,所述数据处理器被配置为通过执行以下操作来至少部分预处理由所述数据输入部提供的所述原始信号:
-识别和/或分离由场生成器的不同场发射元件诱发的不同信号分量;
其中,所述数据输出部提供到医学设备的电磁跟踪系统的控制单元的无线数据链路(20)并且被配置用于对经至少部分预处理的数据进行数据传输。
2.根据权利要求1所述的单元,其中,所述数据处理器还被配置为从所述不同信号分量中提取用于三角测量的信号参数。
3.根据权利要求1所述的单元,其中,为了预处理所述原始信号,所述数据处理器还被配置为执行以下的组中的至少一个:
-对所述原始信号的滤波;
-对所述原始信号的放大;以及
-对所述信号的模拟处理和模数转换。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的单元,还包括:
-本地能量源(40);
其中,所述能量源被配置为向所述无线读出单元供应电能。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的单元,其中,由要被跟踪的医学设备的能量源对所述无线读出单元供应电能。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的单元,其中,所述无线读出单元被提供为要暂时被附接到所述医学设备的能拆卸的软件狗(42),或者所述无线读出单元被永久地集成在所述医学设备内。
7.一种用于电磁跟踪的医学设备(22),所述设备包括:
-至少一个主体部分(24);
-电磁跟踪传感器(26);以及
-根据前述权利要求中的任一项所述的无线读出单元(10);
其中,所述电磁跟踪传感器被配置为测量由场生成器生成的电磁场的强度;
其中,所述电磁跟踪传感器被固定地附接到所述医学设备的确定部分;并且
其中,所述无线读出单元至少暂时被附接到所述主体部分。
8.根据权利要求7所述的医学设备,其中,提供接口(52)以将所述无线读出单元暂时附接到所述主体部分。
9.根据权利要求7或8所述的医学设备,其中,所述医学设备是具有细长主体(46)和握持部分(48)的导管(44);
其中,所述电磁跟踪传感器被布置在所述细长主体的远端部分(50)处;并且
其中,所述无线读出单元被附接到所述握持部分。
10.根据权利要求7或8所述的医学设备,其中,所述医学设备是具有换能器头部(58)的超声探头(56);并且
其中,所述电磁跟踪传感器和所述无线读出单元被永久地集成在所述超声探头中。
11.一种医学设备的电磁跟踪系统(100),所述系统包括:
-场生成器(102),其用于在感兴趣区域中生成具有已知空间分布的电磁场;
-控制单元(106);以及
-至少一个根据权利要求7至10中的任一项所述的用于电磁跟踪的医学设备(22);
其中,所述控制单元被配置为控制由所述场生成器生成所述电磁场,并且被配置为从所述无线读出单元接收信号。
12.根据权利要求11所述的系统,其中,在激活时,所述控制单元向所述无线读出单元的所述数据处理器提供电磁场数据。
13.根据权利要求11或12所述的系统,其中,为了识别电磁源,提供的是与各个场生成元件相关的多个不同信号分量的识别和分离与如何控制所述场生成器相关联。
14.根据权利要求11、12或13所述的系统,其中,无线链路被配置为在预定的时隙中连接所述无线读出单元与所述控制单元的时间链路。
15.一种用于跟踪医学设备的方法(200),包括以下步骤:
a)生成(202)电磁场;
b)通过被附接到医学设备的预定点的传感器来测量(204)所述电磁场的强度,并且将原始信号提供给无线读出单元;
c)由所述无线读出单元预处理(206)所述原始信号;
d)通过无线数据链路将经预处理的数据传输(208)到电磁跟踪系统的控制单元;
e)确定(210)所述医学设备的所述预定点的空间位置和/或空间取向;并且
其中,在步骤c)中,为了预处理所述原始信号,所述数据处理器被配置为执行:
-对由场生成器的不同场发射元件诱发的不同信号分量的识别和/或分离。
16.根据权利要求15所述的方法(200),其中,所述预处理步骤还包括:
-对用于三角测量的所述不同信号分量或信号参数的提取。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020099281A1 (en) * 2018-11-15 2020-05-22 Koninklijke Philips N.V. Simultaneous sensor tracking in medical interventions
US11647980B2 (en) 2018-12-27 2023-05-16 Avent, Inc. Methods for needle identification on an ultrasound display screen by determining a meta-frame rate of the data signals
US11464485B2 (en) 2018-12-27 2022-10-11 Avent, Inc. Transducer-mounted needle assembly with improved electrical connection to power source
AU2021288205A1 (en) * 2020-06-11 2023-02-09 Monogram Orthopaedics Inc. Navigational and/or robotic tracking methods and systems

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4329922A1 (de) * 1993-09-04 1995-03-09 Philips Patentverwaltung MR-Abbildungsverfahren und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens
EP1359845B1 (en) * 2001-01-22 2012-11-14 Spectrum Dynamics LLC Ingestible device
US7729742B2 (en) * 2001-12-21 2010-06-01 Biosense, Inc. Wireless position sensor
US7060075B2 (en) * 2002-07-18 2006-06-13 Biosense, Inc. Distal targeting of locking screws in intramedullary nails
US7015859B2 (en) * 2003-11-14 2006-03-21 General Electric Company Electromagnetic tracking system and method using a three-coil wireless transmitter
US8000772B2 (en) 2005-10-19 2011-08-16 Biosense Webster, Inc. Metal immunity in a reverse magnetic system
US20070265583A1 (en) 2006-05-10 2007-11-15 General Electric Company Catheter input device
US20070265690A1 (en) * 2006-05-12 2007-11-15 Yoav Lichtenstein Position tracking of passive resonance-based transponders
DE102006029122A1 (de) 2006-06-22 2007-12-27 Amedo Gmbh System zur Bestimmung der Position eines medizinischen Instrumentes
US8197494B2 (en) 2006-09-08 2012-06-12 Corpak Medsystems, Inc. Medical device position guidance system with wireless connectivity between a noninvasive device and an invasive device
JP4869040B2 (ja) * 2006-11-27 2012-02-01 オリンパス株式会社 位置検出システムおよび医療装置誘導システム
EP2139392B1 (en) * 2007-04-26 2014-02-26 Koninklijke Philips N.V. Localization system
US20090085559A1 (en) * 2007-10-02 2009-04-02 General Electric Company System and method for minimizing electromagnetic field distortion in an electromagnetic tracking system
US9450711B2 (en) 2008-04-02 2016-09-20 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for extended reverse direction grant in a wireless local area network (WLAN)
US9089254B2 (en) 2008-08-28 2015-07-28 Biosense Webster, Inc. Synchronization of medical devices via digital interface
WO2011041450A1 (en) * 2009-09-29 2011-04-07 C. R. Bard, Inc. Stylets for use with apparatus for intravascular placement of a catheter
US8812079B2 (en) * 2010-12-22 2014-08-19 Biosense Webster (Israel), Ltd. Compensation for magnetic disturbance due to fluoroscope
JP2014501143A (ja) * 2010-12-23 2014-01-20 バード・アクセス・システムズ,インコーポレーテッド 医療器具を案内するシステムおよび方法
EP2717759A4 (en) 2011-06-13 2014-12-10 Angiometrix Corp MULTIFUNCTIONAL GUIDE WIRE ASSEMBLIES AND SYSTEM FOR ANALYZING ANATOMICAL AND FUNCTIONAL PARAMETERS
CN102488513B (zh) * 2011-12-05 2013-08-28 中国人民解放军第四军医大学 基于偶极(电荷)源时空模型的脑电源定位装置
CN102805621B (zh) * 2012-07-26 2014-03-26 中国科学院电工研究所 一种磁声电成像系统及成像方法
US9703317B2 (en) 2013-03-14 2017-07-11 Biosense Webster (Israel) Ltd. Dongle with shape memory
EP2967492B1 (en) * 2013-03-15 2020-10-14 Nilus Medical, LLC Hemodynamic monitoring device and methods of using same
US9629570B2 (en) 2013-11-21 2017-04-25 Biosense Webster (Israel) Ltd. Tracking of catheter from insertion point to heart using impedance measurements
CN107106124B (zh) * 2014-11-18 2021-01-08 C·R·巴德公司 具有自动图像呈现的超声成像系统

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