JP2015119971A - 磁気に基づく体内プローブ追跡システムのための薄型位置特定パッド - Google Patents
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Abstract
Description
カテーテルなどの体内プローブは、様々な治療的及び診断的医療処置で使用される。プローブは、患者の生体に挿入され、体腔内の標的領域へと進められて医療処置を行う。磁場に基づく位置追跡システムでは、外部磁場が患者の身体に印加される。カテーテルの遠位端付近に設置されたセンサは、電気信号を生成することによって磁場に応答する。信号は、追跡システムによって、患者の身体内におけるカテーテルの位置及び配向を位置決めするのに使用される。磁場は、一般的に、複数の磁場発生器、例えば磁場発生コイルによって生成される。
図1は、本発明の一実施形態による、磁気共鳴映像(MRI)と並置された磁気カテーテル追跡システム20の概略描画図である。システム20は、MRIスキャナ22と、カテーテルなどの体内プローブ24と、制御コンソール26とを備える。プローブ24は、カテーテル24の遠位端34に(図2Aにおいて後で示されるように)、患者32の身体内におけるカテーテル24の位置を追跡するのに使用されるセンサを備える。
図2Aは、本発明の一実施形態による、位置特定パッド38の概略描画図である。位置特定パッド38は、図2Aの横断方向のXY面で示される、アレイ状に配置された複数の磁場発生器39を備える。均等なサイズの12個の発生器39が、図2Aの実施形態に示されている。アレイは、様々なプラスチックなど、任意の好適な材料から作られてもよい、ハウジング内で保持される。XYZ座標軸は、厚さtを有する位置特定パッド39のハウジングの左下に示されている。
上述したように、開示する実施形態では、位置特定パッド38のコイル100によって発生する磁場は、互いに平行であって、位置特定パッドの表面に垂直である。結果として、合成磁場の大きさは、Z座標に伴って変動するが、X及びYの関数としては実質的に一定である。したがって、単軸センサ(例えば、図2Aのセンサ120)を使用すると、センサによって感知されるコンポジット信号の大きさは、位置特定パッド38からの遠位端34の高さを強く示唆するが、位置特定パッドに対する遠位先端の横方向位置に対しては非感受性である。この非感受性により、プロセッサ40によって行われる位置及び配向推定プロセスにおいて、変換が不正確になるか、又は更には変換がなされないことがある。
(1) 平坦な表面を有するハウジングと、
前記ハウジングに固定され、前記平坦な表面に垂直なそれぞれの軸線を有するそれぞれの磁場を発生させるように構成された、複数の磁場発生器と、を含む、位置特定パッド(location pad)。
(2) 前記平坦な表面が面内にある、実施態様1に記載の位置特定パッド。
(3) 前記平坦な表面が湾曲している、実施態様1に記載の位置特定パッド。
(4) 前記ハウジングが5ミリメートル以下の厚さを有する、実施態様1に記載の位置特定パッド。
(5) 前記磁場発生器が前記表面に平行な巻き線を有するコイルを備える、実施態様1に記載の位置特定パッド。
(7) 位置特定パッドを作成する方法であって、
平坦な表面を有するハウジングを提供することと、
複数の磁場発生器を前記ハウジングに固定することであって、前記磁場発生器が前記平坦な表面に垂直なそれぞれの軸線を有するそれぞれの磁場を発生させるようにする、ことと、を含む、方法。
(8) 前記平坦な表面が面内にある、実施態様7に記載の方法。
(9) 前記平坦な表面が湾曲している、実施態様7に記載の方法。
(10) 前記ハウジングが5ミリメートル以下の厚さを有する、実施態様7に記載の方法。
(12) 前記磁場発生器を前記ハウジングに固定することが、前記磁場発生器内の共鳴を緩衝するように、弾性材料を使用して前記磁場発生器を前記ハウジング内で保持することを含む、実施態様7に記載の方法。
(13) 位置追跡方法であって、
患者の身体の近傍で平坦な表面に連結された複数の磁場発生器を、複数のそれぞれの駆動信号を用いて駆動して、前記複数の磁場発生器によって前記平坦な表面に垂直なそれぞれの軸線を有するそれぞれの磁場を発生させることと、
前記患者の身体内に挿入された体内プローブに連結されたポジションセンサ内で前記磁場によって誘起される、少なくとも1つの電気信号を測定することと、
前記電気信号に基づいて、前記身体内における前記プローブの位置を推定することと、を含む、方法。
(14) 前記ポジションセンサが単軸センサを含む、実施態様13に記載の方法。
(15) 前記プローブの位置を推定することが、前記電気信号の平均の大きさを計算することと、前記平均の大きさに応じて、前記平坦な表面からの前記プローブの距離を推定することと、を含む、実施態様13に記載の方法。
(17) 前記磁場発生器を駆動することが、異なるそれぞれの周波数を有する前記複数の駆動信号を発生させることを含み、前記大きさを計算することが、前記異なる周波数同士を弁別することによって前記電気信号の成分同士を区別することを含む、実施態様16に記載の方法。
(18) 前記プローブの位置を推定することが、少なくとも前記横方向位置を初期条件として使用する繰返し位置推定プロセスを行うことによって、前記プローブの位置を更に精密にすることを含む、実施態様16に記載の方法。
Claims (18)
- 平坦な表面を有するハウジングと、
前記ハウジングに固定され、前記平坦な表面に垂直なそれぞれの軸線を有するそれぞれの磁場を発生させるように構成された、複数の磁場発生器と、を含む、位置特定パッド。 - 前記平坦な表面が面内にある、請求項1に記載の位置特定パッド。
- 前記平坦な表面が湾曲している、請求項1に記載の位置特定パッド。
- 前記ハウジングが5ミリメートル以下の厚さを有する、請求項1に記載の位置特定パッド。
- 前記磁場発生器が前記表面に平行な巻き線を有するコイルを備える、請求項1に記載の位置特定パッド。
- 前記ハウジングが、前記磁場発生器を保持するとともに、前記磁場発生器内の共鳴を緩衝するように構成された弾性材料を含む、請求項1に記載の位置特定パッド。
- 位置特定パッドを作成する方法であって、
平坦な表面を有するハウジングを提供することと、
複数の磁場発生器を前記ハウジングに固定することであって、前記磁場発生器が前記平坦な表面に垂直なそれぞれの軸線を有するそれぞれの磁場を発生させるようにする、ことと、を含む、方法。 - 前記平坦な表面が面内にある、請求項7に記載の方法。
- 前記平坦な表面が湾曲している、請求項7に記載の方法。
- 前記ハウジングが5ミリメートル以下の厚さを有する、請求項7に記載の方法。
- 前記磁場発生器が前記表面に平行な巻き線を有するコイルを備える、請求項7に記載の方法。
- 前記磁場発生器を前記ハウジングに固定することが、前記磁場発生器内の共鳴を緩衝するように、弾性材料を使用して前記磁場発生器を前記ハウジング内で保持することを含む、請求項7に記載の方法。
- 位置追跡方法であって、
患者の身体の近傍で平坦な表面に連結された複数の磁場発生器を、複数のそれぞれの駆動信号を用いて駆動して、前記複数の磁場発生器によって前記平坦な表面に垂直なそれぞれの軸線を有するそれぞれの磁場を発生させることと、
前記患者の身体内に挿入された体内プローブに連結されたポジションセンサ内で前記磁場によって誘起される、少なくとも1つの電気信号を測定することと、
前記電気信号に基づいて、前記身体内における前記プローブの位置を推定することと、を含む、方法。 - 前記ポジションセンサが単軸センサを含む、請求項13に記載の方法。
- 前記プローブの位置を推定することが、前記電気信号の平均の大きさを計算することと、前記平均の大きさに応じて、前記平坦な表面からの前記プローブの距離を推定することと、を含む、請求項13に記載の方法。
- 前記プローブの位置を推定することが、前記複数の磁場発生器によって発生した前記磁場によってそれぞれ誘起される前記電気信号の複数成分の大きさを計算することと、前記平均の大きさに応じて、前記磁場発生器に対する前記プローブの横方向位置を推定することと、を含む、請求項13に記載の方法。
- 前記磁場発生器を駆動することが、異なるそれぞれの周波数を有する前記複数の駆動信号を発生させることを含み、前記大きさを計算することが、前記異なる周波数同士を弁別することによって前記電気信号の成分同士を区別することを含む、請求項16に記載の方法。
- 前記プローブの位置を推定することが、少なくとも前記横方向位置を初期条件として使用する繰返し位置推定プロセスを行うことによって、前記プローブの位置を更に精密にすることを含む、請求項16に記載の方法。
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