DE69818963T2

DE69818963T2 - Magnetischer Vervolger und Verfahren dafür

Info

Publication number: DE69818963T2
Application number: DE1998618963
Authority: DE
Inventors: Roger Hilsen Amawalk Koch
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1998-01-09
Filing date: 1998-12-14
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2018-12-15
Also published as: EP0928976A3; EP0928976B1; DE69818963D1; EP0928976A2; JPH11319106A; US6052610A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein System, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verfolgen eines Objekts in einem Körper oder einem Bereich und insbesondere ein System, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ermitteln der Position und der Ausrichtung einer Sonde wie beispielsweise eines Katheters in einem Volumen wie beispielsweise einem menschlichen Körper durch Verfolgen der Position eines sich drehenden Magneten oder eines oszillierenden magnetischen Dipols, der in oder an der Sonde oder dem Katheter angebracht ist.
Bei den vorhandenen Verfahren war es im Allgemeinen schwierig, ein Objekt in einem dreidimensionalen Volumen in drei Dimensionen zu lokalisieren. Die meisten herkömmlichen Systeme verwenden einzelne zweidimensionale Bilder eines interessierenden Bereichs. Jedoch ist die genaue relative Position der einzelnen Bilder unbekannt, da die Genauigkeit der herkömmlichen Verfahren zur Ermittlung der Lage der Bilder mangelhaft ist. Daher war es schwierig oder gar unmöglich, mit den herkömmlichen Verfahren ein Objekt in einem dreidimensionalen Volumen wie beispielsweise einem menschlichen Körper zu finden.
Bei vielen chirurgischen Eingriffen muss der Arzt Sonden (z. B. Katheter) in den menschlichen Körper einführen und später für die weitere Behandlung, Untersuchung, Bedienung, Entfernung aus dem Körper usw. die Position des Katheters auffinden.
Üblicherweise wird die Position von Kathetern mittels eines einfachen bildgebenden Röntgensystems wie beispielsweise eines Fluoroskops oder Ähnlichem gemessen. Dieses System bildet jedoch (z. B. wie in 2 gezeigt) überwiegend in zwei Dimensionen ab und ist nicht in der Lage, die genaue Winkelausrichtung des Katheters in Bezug auf seine Längsachse anzuzeigen. Genaue quantitative Informationen zur Position des Katheters in den drei räumlichen Dimensionen und den drei Winkelausrichtungen wären von großem Nutzen.
Wenn zum Beispiel ein Arzt einen an der sich drehenden Spitze eines Katheters angebrachten Ultraschallmesswandler zur Abbildung der Ablagerungen (Plaque) in den herznahen Arterien eines Patienten benutzt, empfängt der Arzt von dem Ultraschallmesswandler eine Reihe zweidimensionaler Bilder, während der Katheter durch die Blutgefäße gezogen wird. Die genaue relative Position der Einzelbilder ist jedoch unbekannt, da die Genauigkeit der gegenwärtigen Verfahren zur Bestimmung der Lage der Bilder mangelhaft ist und die Winkelausrichtungen des Katheters nicht messen kann. Bei allen Anwendungsfällen, in denen Katheter oder Instrumente in oder an den menschlichen Körper gebracht werden müssen, sind genaue quantitative Informationen zur genauen Lage und zum genauen Winkel jeder Sonde von großem Wert.
Über das Problem der Verfolgung eines Katheters im menschlichen Körper hinaus gibt es viele Situationen, in denen die genaue Messung der Lage und Ausrichtung eines Objekts mittels Fernsensoren von hohem Nutzen wäre.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Verfolgen eines Objekts nach Anspruch 1 und ein System zum Verfolgen eines Objekts in einem Volumen nach Anspruch 9 bereitgestellt.
Bei der vorliegenden Erfindung muss sich die Spitze der Sonde oder des Katheters um eine Achse drehen (oder gedreht werden). Ein solcher Umbau der Sonde oder des Katheters ist bei solchen Sonden oder Kathetern, die bereits über eine solche Drehbewegung verfügen, nicht teuer und relativ einfach. Bei solchen Sonden oder Kathetern, die noch nicht drehbar sind (z. B. durch einen Motor oder Ähnliches), kann die Drehbewegung hinzugefügt werden, was in vielen Fällen wiederum ein einfacher und wenig aufwändiger Umbau wäre.
Wenn sich die Sonde oder der Katheter in dem interessierenden Volumen oder Körper befindet, zeichnen um das Volumen herum oder am Körper angebrachte Magnetfeldsensoren die durch den sich drehenden Magneten an der Sonde oder dem Katheter erzeugten Magnetfelder auf.
Anhand der Ausgangssignale der Magnetfeldsensoren können mittels mathematischer Algorithmen und eines Computers/Prozessors die genaue Position und Ausrichtung des Magneten und daraus die genaue Position und Ausrichtung der Sonde oder des Katheters ermittelt werden. Somit können genaue Positionsinformationen aufgezeichnet werden, während die Sonde oder der Katheter verschoben wird.
Vorzugsweise stellt die Erfindung ein System und ein Verfahren zum genauen Verfolgen der Position eines sich drehenden Ultraschallkatheters in einem menschlichen Körper durch magnetisches Verfolgen bereit.
Bei einem Ultraschallkatheter erzeugt der Computer ein dreidimensionales Bild aus allen von dem Bildgeber erhaltenen einzelnen zweidimensionalen Ultraschallbildern ein dreidimensionales Bild.
Daher wird bei der vorliegenden Erfindung an der Spitze eines Katheters ein Magnet angebracht, und wenn dieser Katheter in den Körper (z. B. in Blutgefäße) gebracht wird, können durch magnetische Messungen außerhalb des Körpers die Position und die Ausrichtung des Magneten und damit die Position und die Ausrichtung des Katheters genau ermittelt werden.
Im Folgenden werden Ausführungsarten der Erfindung unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1A ein Blockschaltbild ist, das ein System zum Verfolgen eines Objekts gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
1B ein Koordinatensystem zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ein schematisches zweidimensionales Bild einer Arterie aus einem Ultraschallbildgeber veranschaulicht;
3 ein schematisches dreidimensionales Bild unter Verwendung des Systems und des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
4 eine digitale Eingabeeinheit eines Computers 8 gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und
5 ein Flussdiagramm der Schritte des Prozesses (z. B. eines Inversionsverfahrens) zum Verfolgen des Objekts in einem Körper gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
In den Figuren und insbesondere in 1A ist ein Blockschaltbild des Systems zum Verfolgen eines Objekts (z. B. eines Katheters) in einem Körper (z. B. einem menschlichen Körper) gezeigt.
1A zeigt ein System 1 zum Verfolgen eines magnetischen Dipols 2, der an einem ersten Ende (z. B. der Spitze) einer länglichen Sonde (z. B. eines Katheters in der beispielhaften Anwendung) 3 befestigt ist. Der magnetische Dipol enthält vorzugsweise einen sich drehenden Dauermagneten. Der an der Sonde angebrachte Magnet ist vorzugsweise ein extrem kleiner (z. B. ungefähr 1 bis 2 mm²), aber leistungsfähiger (z. B. in der Größenordnung von etwa 10^–2 A·m²) Seltenerdmagnet. Obwohl für die vorliegende Erfindung nicht so bevorzugt wie der drehbare Seltenerdmagnet, ist dem Fachmann im Rahmen der gesamten vorliegenden Erfindung klar, dass man auch einen Elektromagneten mit einem konstanten Strom, einen Elektromagneten mit einem angelegten Wechselstrom oder Ähnliches mit geeigneten Veränderungen verwenden kann.
Ein zweites Ende des Katheters 3 dient dem Einführen in einen interessierenden Körper (z. B. einen menschlichen Körper). Der Katheter 3 kann einen beliebigen Durchmesser haben. Bei einer Ausführung hat der Katheter 3 zum Beispiel einen Außendurchmesser von 1 mm.
Die vorliegende Erfindung misst wie in 1A gezeigt das Magnetfeld an einer Vielzahl (z. B. zwei oder mehr) Stellen. Die Messungen werden mit einer Magnetfeldmessvorrichtung (z. B. einem Magnetometer) wie zum Beispiel einem SQUID, einem Magnetflussmesser, einem magnetoresistiven Sensor, einer Hallsonde oder Ähnlichem durchgeführt. Vorzugsweise wird als Magnetfeldmessvorrichtung ein Dreiachsen-Magnetometer verwendet. Es sind jedoch auch Anordnungen von Sensoren mit einer, zwei, drei (oder mehr) Achsen möglich. Jedoch wird ein Dreiachsensensor mit einer Sechskoordinatenanzeige wie in 1B gezeigt bevorzugt.
Bei der in 1A gezeigten Ausführungsart sind die Magnetometer vorzugsweise in den Ecken eines Substrats oder an anderen geeigneten Stellen angebracht, was sich nach den Betriebsbedingungen und konstruktiven Vorgaben richtet.
In 1B sind zwar vier Magnetometer gezeigt, es sind aber zur Lokalisierung des drehbaren Magneten 2 nur zwei Magnetometer erforderlich. Das heißt, es können beliebige Anordnungen stationärer Magnetsensoren verwendet werden. Ein durch die vorliegende Erfindung verwendeter Algorithmus ermöglicht zwar beliebige Ausrichtungen und/oder Anordnungen der Magnetometer, jedoch müssen mindestens zwei Magnetometer an unterschiedlichen Stellen angebracht werden. Die Magnetometer umfassen wie oben erwähnt vorzugsweise ein Dreiachsenmagnetometer.
Die Ausgangssignale des Magnetometers 4, die die werte der Magnetfelder darstellen, werden zu einer für den Betrieb der Magnetometer vorgesehenen Steuereinheit 5 geleitet. Die Steuereinheit 5 kann kommerziell erworben oder alternativ durch einen Fachmann gebaut werden, indem dieser für den Betrieb der Magnetometer geeignete elektronische Standardbauelemente montiert.
Jedes Magnetometer 4 hat drei Ausgänge (obwohl in 1A der Kürze halber und zur Vereinfachung nur einer gezeigt ist). Mit anderen Worten, in dem in 1A gezeigten System gibt es insgesamt 12 Ausgänge, da vier Magnetometer 4 bereitgestellt werden.
Die Ausgangssignale der Steuereinheit 5 werden durch das Filter 6 gefiltert. Eine Filtereinheit 6 enthält speziell eine Vielzahl von Filtern, um ein Durchlassband um die Rotationsfrequenz des Magneten herum bereitzustellen, durch welches Störsignale aus der Umgebung verringert werden können, die das Ausgangssignal der Verfolgungsvorrichtung beeinflussen.
Das Ausgangssignal der Steuereinheit 5 stellt das oszillierende Magnetfeld dar, das durch jeden der Magnetsensoren 4 aufgezeichnet wird.
Filter 6 umfassen vorzugsweise ein Bandpassfilter mit der Rotationsfrequenz des Magneten. Vorzugsweise wird für jeden Magnetsensor 4 ein Filter 6 breitgestellt. Die Elektronik der Filtereinheit kann auch eine Verstärkung aufweisen (z. B. eine normale Verstärkung von ungefähr 10 bis 100, jedoch kann in Abhängigkeit von den Beschränkungen und Vorgaben des Konstrukteurs eine beliebige Verstärkung bereitgestellt werden).
Anschließend werden die Ausgangssignale der Filter 6 durch einen Analog/Digital-Umsetzer (A/D) digitalisiert, um in einen Computer (Prozessor) 8 Digitalwerte einzugeben, welche Magnetfelder darstellen.
Man beachte, dass zum Drehen des Magneten 2 vorzugsweise ein Motor 20 bereitgestellt wird. Der Motor 20 liefert auch ein wechselstromreferenz-Synchronisierungssignal (z. B. zur Synchronisierung mit dem Magneten) an den A/D-Umsetzer 7. Der Motor 20 wird an einem Ende der Sonde (Katheter) und der Magnet am anderen Ende der Sonde bereitgestellt, wie in 1B gezeigt wird.
In 2 wird wie oben erwähnt ein schematisches zweidimensionales Bild einer Arterienwand 20 von einem Ultraschallbildgeber (z. B. 10 in 1) gezeigt. Ein solches zweidimensionales Schema ist dem von herkömmlichen Systemen und Verfahren ähnlich. Auf der Arterienwand haben sich Ablagerungen (Plaque) 21 gebildet, die die Querschnittsfläche der Arterie für den Bluttransport 22 einschränken. Bei dieser beispielhaften Anwendung ist um die Arterie herum Herzgewebe gezeigt.
Im Gegensatz zu dem schematischen Bild von 2 ist in 3 ein schematisches dreidimensionales Bild unter Verwendung einer magnetischen Verfolgung mit Drehung (z. B. durch die am Katheter 3 in 1A angebrachte drehbare welle 9 ermöglicht) gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Positionierung des Katheters wird wie gezeigt durch die magnetische Verfolgung mit Drehung genauer, und die Lage des Katheters 3 in Bezug auf eine Arterie 30 und eine Plaqueablagerung 31 in der Arterie kann zuverlässig und genau bestimmt werden.
4 zeigt die Architektur des Computers 8, der vorzugsweise eine Gleichspannungspegel-Verschiebeeinrichtung (Subtraktor) 40 zur Verringerung der Abweichung des mittleren Magnetfeldes von der Nulllinie, eine digitale Einrasteinheit 50 (vorzugsweise für jeden Eingabekanal in Software approximiert), und einen Algorithmusprozessor 60 zum Ausführen des erfindungsgemäßen Algorithmus sowie speziell das im Folgenden erörterte Inversionsverfahren umfasst, um ein Ergebnis auszusortieren/bereitzustellen. Man beachte, dass die digitale Einrasteinheit 50 zwar vorzugsweise in Form von Software gemäß der vorliegenden Erfindung approximiert ist, aber auch als Hardware bereitgestellt werden kann, wie dem Fachmann unter Berücksichtigung der gesamten vorliegenden Erfindung bekannt ist.
Das digitale Einrasten wird durch Aufzeichnen eines Referenzsignals vom sich drehenden Magneten synchron zum sich drehenden Magneten 2 erreicht. Die von den Magnetometern kommenden Signale und die Referenzsignale werden wie oben erwähnt in die Gleichspannungspegel-Verschiebeeinrichtung 40 eingegeben und dann die Ausgangssignale an den Multiplizierer 51 der digitalen Gleichlauf-Einrasteinheit 50 gesendet.
Vom Ausgang des Multiplizierers gelangen die Signale zu einem Tiefpassfilter 52, wo sie gefiltert werden. Anschließend werden die Ausgangssignale des Tiefpassfilters 52 in einem Mittelwertbilder 53 Bemittelt und ausgegeben. Normalerweise liefert der Mittelwertbilder 53 je nach der Anzahl der Magnetometer 6 bis 12 Ausgangssignale (z. B. drei je Magnetometer). Die Ausgangssignale des Mittelwertbilders 53 stellen einen Schätzwert der Magnetfelder der jeweiligen Magnete 2 dar.
Anschließend werden die Ausgangssignale in den Algorithmusprozessor 60 eingegeben, der, wie im Folgenden unter Bezug auf 5 erörtert wird, mittels eines Inversionsverfahrens ein Ergebnis ermittelt. Das Ergebnis des Prozessors 60 wird bei Bedarf zu einer Anzeige (z. B. einem Monitor mit Kathodenstrahlröhre, einem Drucker usw.) 70 gesendet. Man beachte, dass die Anzeige 70 keinen Bestandteil der Architektur des Computers 8 darstellt.
In 5 wird das durch den Algorithmusprozessor 60 durchgeführte Inversionsverfahren beschrieben.
Zuerst wird in Schritt 501 anhand der durch den Mittelwertbilder 53 gelieferten Werte (z. B. 6 bis 12 Werte) das Magnetometer mit dem stärksten Magnetfeld ermittelt. Ein solcher Prozess kann durch Vergleichen aller Werte miteinander und Auswählen und Speichern des höchsten Wertes geschehen.
Dann wird in Schritt 502 das Koordinatensystem so gedreht, dass das Vektorfeld in zwei Richtungen dieses Vektors (z. B. siehe das Koordinatensystem von 1B) liegt. Bei Verwendung von Polarkoordinaten sind nur die Werte Φ und Θ unbekannt.
Schließlich werden in Schritt 503 die Wertepaare Φ und Θ iterativ durchsucht, um die beste Stellung zu finden. Die beste Stellung entspricht dem Wert mit der kleinsten „Maßzahl" (metric) (z. B. der geringsten Abweichung zwischen der vorhergesagten und der gemessenen Feldstärke). Somit stellt die Maßzahl den „Übereinstimmungsgrad" dar. Um die „Maßzahl" zu finden, wird speziell die folgende Gleichung verwendet:
Der durch den Computer 8 verwendete Bearbeitungs- und der Verfolgungsalgorithmus werden im Folgenden beschrieben.
Bei der Bearbeitung multipliziert der Computer 8 (z. B. im Multiplizierer 51) das Eingangssignals von jedem der Magnetsensoren 4 mit einem Referenzsignal von dem sich drehenden Magneten 2, um einen Gleichspannungswert zu erzeugen, der dem mittleren Magnetfeld dieses Sensors 4 bei der Rotationsfrequenz entspricht. Dieses Konzept entspricht genau dem eines digital ausgeführten Einrastvorgangs.
Anschließend kann das Ausgangssignal der digitalen Einrasteinheit im Inversionsalgorithmus verarbeitet werden (z. B. nach dem Inversionsverfahren), um die gemessenen Magnetfelder in die Position des Magneten 2 umzusetzen.
Der Inversionsalgorithmus des Computers setzt die werte der Magnetfelder an den Messstellen in einen Wert um, der die Position des Magneten 2 darstellt.
Im Folgenden wird ein Zyklus des Vorgangs beschrieben, bei dem der Magnet am Katheter 3 befestigt, der Katheter in den Körper eingeführt und dann seine Position gemessen wird.
Die Arbeitsweise des Systems ist ganz einfach. Zuerst wird der Magnet am Katheter befestigt, und dann wird der Katheter in den menschlichen Körper eingeführt. Der Katheter wird normalerweise zur Durchführung einer Ultraschallmessung gedreht.
Dann wird eine Sensorplattform mit 4 Sensoren in die Nähe des Körpers gebracht, und die Position des sich drehenden Magneten und somit die Spitze des Sensors kann unter Verwendung der oben beschriebenen Elektronik und des Algorithmus ermittelt werden.
Man beachte, dass die obige Messung zwar mit dem direkt am Katheter befestigten Magneten durchgeführt werden kann, dass aber das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wesentlich besser mit Kathetern arbeitet, bei denen der Magnet an der drehbaren flexiblen Welle 9 im Katheter 3 angebracht werden kann. Solche Katheter 3 werden üblicherweise zur Ultraschallabbildung der Innenseite von Blutgefäßen und Arterien in Herznähe oder in den Harnwegen verwendet. Eine solche Drehung kann zum Beispiel durch den oben erwähnten Motor 20 erzeugt werden.
Wie bereits erwähnt, sind die durch die Verfolgung mit dem sich drehenden Magneten der vorliegenden Erfindung gelieferten dreidimensionalen Bilder wesentlich genauer als die zweidimensionalen Bilder der herkömmlichen Verfahren.
Daraus ergibt sich, dass die Verfolgung mit dem sich drehenden Magneten insofern von Vorteil ist, als sie mit geringem Aufwand sofort genaue Positionsinformationen über die Lage des Katheters 3 liefert. Eine solche sofortige und genaue Lagebestimmung ist möglich, ohne wie bei einem sich nicht drehenden Magneten eine genaue Gleichstrommessung des Magnetfeldes im Arztzimmer vorzunehmen, bevor der Katheter eingeführt wird. Außerdem kann die Verfolgung mit dem sich drehenden Magneten in einer normalen Klinikumgebung einfach durchgeführt werden.
Durch die Erfindung werden die Kosten auf ein Mindestmaß gesenkt, da an der Spitze eines Katheters ein äußerst kleiner Seltenerdmagnet angebracht wird, was billig ist und nur eine geringfügige Änderung des Katheters darstellt. Ferner ist die Messung im Vergleich zu herkömmlichen Systemen sehr zuverlässig und genau.

Claims

Verfahren zum Verfolgen eines Objekts in einem Volumen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Koppeln eines sich drehenden magnetischen Dipols an das Objekt; Messen der durch den sich drehenden magnetischen Dipol erzeugten Magnetfelder zur Erzeugung von Messwerten; und auf der Grundlage dieser Messwerte, Ermitteln einer Position und einer Ausrichtung des sich drehenden magnetischen Dipols, um so die Position des Objekts zu ermitteln, wobei der Ermittlungsschritt die folgenden Schritte umfasst: Eingeben der Messwerte in einen Prozessor, wobei die Messwerte Signale umfassen, welche Werte der Magnetfelder darstellen; Filtern der Signale zur Gewinnung gefilterter Signale; und Bereitstellen eines Referenzsignals durch einen Motor, der sich synchron zu dem sich drehenden magnetischen Dipol dreht; Digitalisieren der gefilterten Signale; Durchführen einer Verschiebung des Gleichstrompegels (Direct Current, DC) der digitalisierten Signale und des Referenzsignals, um eine Abweichung einer mittleren magnetischen Feldstärke von null zu verringern und einen pegelverschobenen Wert zu erzeugen; und Durchführen einer digitalen Einrastoperation auf der Grundlage des pegelverschobenen Wertes.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt der Messung der durch den magnetischen Dipol erzeugten Magnetfelder die Messung der Magnetfelder in einem Abstand umfasst, und zwar entweder an der Oberfläche des Volumens oder außerhalb des Volumens, um die Messwerte zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die digitale Einrastoperation Folgendes umfasst: Multiplizieren von jedem der pegelverschobenen Werte mit einem Referenzsignal aus dem sich drehenden Magneten, um einen Gleichspannungspegel zu erzeugen, der der mittleren magnetischen Feldstärke für einen bestimmten Sensor bei einer Umdrehungsfrequenz entspricht, um multiplizierte Werte zu erzeugen; Filtern der multiplizierten Werte durch ein Tiefpassfilter; und Mitteln der gefilterten multiplizierten Werte, um mittlere Ausgabewerte bereitzustellen, wobei die mittleren Ausgabewerte Schätzwerte der magnetischen Feldstärken darstellen.
Verfahren nach Anspruch 3, das ferner eine Verarbeitung zum Auswählen eines Ergebnisses umfasst, wobei der Verarbeitungsschritt Folgendes umfasst: Durchführen eines Inversionsverfahrens, wobei das Inversionsverfahren Folgendes umfasst: Erkennen eines Magnetsensors mit einer größten magnetischen Feldstärke auf der Grundlage der gefilterten multiplizierten Werte; Drehen eines Koordinatensystems des Magnetsensors mit der größten magnetischen Feldstärke, sodass sich ein Vektorfeld in zwei Richtungen erstreckt; Verwendung von Polarkoordinaten und iteratives Suchen nach einer Kombination von Φ- und Θ-Werten, die eine geringste Abweichung zwischen einem vorhergesagten Magnetfeld und einem gemessenen Magnetfeld ergeben, um so die Werte der Magnetfelder in einen Positionswert des sich drehenden Magneten umzuwandeln.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Volumen ein menschlicher Körper und der magnetische Dipol ein Magnet aus seltenen Erden ist und der Schritt des Messens der magnetischen Feldstärken eine Messung der magnetischen Feldstärken in einem Abstand außerhalb des Körpers umfasst, um Messwerte zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 5, wobei der Schritt des Ermittelns Folgendes umfasst: Eingeben der Messwerte in einen Prozessor und Durchführen von Berechnungen durch den Prozessor, um eine Position des Magneten zu ermitteln.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt des Koppelns des Magneten an das Objekt das Koppeln des Magneten an einen Katheter zum Einführen in das Volumen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 5, wobei das Verfahren den folgenden Schritt umfasst: Koppeln einer sich drehenden Welle an das Objekt, um so durch die Drehung eine Verfolgung des Objekts bereitzustellen.
System zum Verfolgen eines Objekts in einem Volumen, wobei das System Folgendes umfasst: einen mit dem Objekt gekoppelten sich drehenden magnetischen Dipol; mindestens zwei Detektoren zur Messung durch den sich drehenden magnetischen Dipol erzeugter magnetischer Felder außerhalb des Volumens, um Messwerte zu erzeugen; eine Ermittlungseinheit zum Ermitteln einer Position und einer Ausrichtung des sich drehenden magnetischen Dipols auf der Grundlage der Messwerte, um dadurch eine Position des Objekts zu ermitteln; ein Bandpassfilter zum Filtern der Ausgangswerte aus den mindestens zwei Detektoren, um so ein Durchlassband um eine Umdrehungsfrequenz des sich drehenden magnetischen Dipols zu erhalten, wobei für jeden der mindestens zwei Detektoren ein Filter bereitgestellt wird; einen Motor zum Drehen des magnetischen Dipols und zum Bereitstellen eines Wechselstrom-Referenzsynchronisierungssignals (Alternating Current, AC) für den Analog-Digital-Wandler; einen Analog-Digital-Wandler zum Umwandeln der gefilterten Ausgangswerte aus dem Filter in digitale Werte, die Magnetfelder darstellen, wobei die digitalen Werte in die Ermittlungseinheit eingegeben werden, welche einen Computer umfasst; wobei der Computer ferner einen Gleichspannungspegelschieber zum Durchführen einer Gleichspannungspegelverschiebung der digitalisierten Signale und des Referenzsignals umfasst; und eine Einrasteinheit zum Durchführen einer digitalen Einrastoperation auf der Grundlage des pegelverschobenen Wertes.
System nach Anspruch 9, wobei der Detektor mindestens zwei Magnetometer umfasst und jedes der mindestens zwei Magnetometer ein Dreiachsen-Magnetometer umfasst.
System nach Anspruch 9, wobei der Detektor mindestens zwei Magnetometer zum Lokalisieren des sich drehenden Magneten umfasst, wobei jedes der mindestens zwei Magnetometer ein Dreiachsen-Magnetometer umfasst und jedes Magnetometer drei Ausgänge bereitstellt.