JP4717341B2

JP4717341B2 - 動的金属の補償

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Publication number: JP4717341B2
Application number: JP2003392632A
Authority: JP
Inventors: アッサフ・ゴバリ
Original assignee: バイオセンス・ウエブスター・インコーポレーテツド
Priority date: 2002-11-22
Filing date: 2003-11-21
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2023-11-21
Also published as: IL158943A0; PT1421900E; AU2003262437B2; EP1421900B1; CA2450195C; DE60308979T2; SI1421900T1; US20040102696A1; JP2004174244A; ATE341995T1; KR20040045363A; DE60308979D1; EP1421900A1; CY1106241T1; CA2450195A1; US7945309B2; DK1421900T3; IL158943A; AU2003262437A1; ES2272904T3

Description

本発明は、磁場を利用した物体の非接触トラッキングに関し、特に、磁場内にあり場に対して応答性のある移動している金属物品による影響に対する補償に関連している。

非接触型の電磁的な位置決めおよび追跡用のシステムは軍事的な標的照準手段、コンピュータ・アニメーション、および種々の高精度な医療処置等のような多様な話題を含む例外的に広範囲な用途を伴って当業界において良く知られている。例えば、電磁位置決め技法は種々の外科装置、プローブ、および患者の体内におけるカテーテル等のような物体の挿入および移動を含む外科用、診断用、治療法および予防用の処置中の医療分野において広く用いられている。好ましくはＸ線画像処理を使用することなく、患者の体内における種々の物体の位置および配向を正確に決定するための同時情報を提供することに対する要望が存在している。

本特許出願の譲受人に譲渡されていてそれぞれの開示が本明細書に参考文献として含まれるベン−ハイム（Ben-Haim）に発行されている特許文献１および特許文献２は種々のシステムを記載しており、この場合に、体内プローブの各座標が種々のホール効果装置、コイル、または当該プローブ上に担持されている別のアンテナ装置等のような１個以上のフィールド・センサーにより決定される。これらのシステムは医療用のプローブまたはカテーテルに関する３次元の位置情報を発生するために用いられる。センサー・コイルがこのようなカテーテルの中に配置されていて、外部から供給される種々の磁場に応答して種々の信号を発生する。さらに、これらの磁場は既知の相互に離間している位置において外部基準フレームにそれぞれ固定されている複数の放射コイルにより発生される。その後、これらの放射コイルの各場に応答して発生するそれぞれの信号の大きさが検出されて、上記センサー・コイルの位置を計算するために用いられる。各放射コイルは好ましくは別の放射コイルの周波数とは異なる既知の周波数において場を発生するように駆動回路により駆動され、このセンサー・コイルにより発生される種々の信号が別の異なる放射コイルに対応する成分に対して周波数により分離可能になっている。

本特許出願の譲受人に譲渡されていてそれぞれの開示が本明細書に参考文献として含まれるベン−ハイム（Ben-Haim）他に発行されている特許文献３はカテーテルの先端部分に関する６次元の位置および配向の情報を発生するシステムを記載している。このシステムは、例えば、カテーテルの先端部の近く等のような、カテーテルにおける位置決め可能な部位の近くにおける複数のセンサー・コイル、および外部基準フレーム内に固定されている複数の放射コイルを使用している。これらのセンサー・コイルは上記放射コイルにより発生される種々の磁場に応答して種々の信号を発生し、これらの信号は６次元の位置および配向の各座標の計算を可能にして、カテーテルの位置および配向がそのカテーテルを画像処理する必要を伴わずに知ることができる。

また、本明細書に参考文献として含まれるドロン（Doron）他に発行されている特許文献４は患者の体内から空間的な位置決め情報を提供するための遠隔測定システムを記載している。このシステムは移植可能な遠隔測定装置を備えており、この装置は（ａ）身体の外部から受信した電力信号を当該遠隔測定装置に電力供給するための電力に変換するための第１のトランスデューサ、（ｂ）上記身体の外部から受信される位置決め用の場の信号を受信するための第２のトランスデューサ、および（ｃ）上記位置決め用の場の信号に応答して上記身体の外部における部位に位置決め信号を送信するための第３のトランスデューサを有している。

また、本明細書に参考文献として含まれるバン・ステイーンウイック（Van Steenwyk）他に発行されている特許文献５はカテーテルに取り付けられているコイルに信号を誘導してこの誘導された信号の振幅および位相をモニターする処理に基づいているカテーテル位置決め用の装置を記載している。

また、本明細書に参考文献として含まれるベスツ（Besz）他に発行されている特許文献６およびヒルシ（Hirschi）他に発行されている特許文献７は装置および方法を記載しており、この場合に、放射性のエレメントがカテーテルに固定されており、このカテーテルの位置がこのエレメントから放射されるエネルギーに対応して決定される。

また、本明細書に参考文献として含まれるゴールデン（Golden）他に発行されている特許文献８はカテーテルに固定されている磁石により発生される静磁場の強度勾配を感知することにより患者の体内におけるカテーテルを位置決めするための装置および方法を記載している。

また、本明細書に参考文献として含まれるストロール，Ｊｒ．（Strohl, Jr）他に発行されている特許文献９およびシャピロ（Shapiro）他に発行されている特許文献１０は装置および方法を記載しており、この場合に、供給される磁場がカテーテルの先端部におけるコイル内に電流を誘導する。さらに、これらの電流に基づいて、上記カテーテルの相対的な位置が決定される。

また、本特許出願の譲受人に譲渡されていてその開示が本明細書に参考文献として含まれるアッカー（Acker）他に発行されている特許文献１１は磁気による位置および配向の決定システムを記載しており、このシステムは感知空間の両側に配置されている複数のヘルムホルツ（Helmholtz）コイルからの均一の場およびこれらのコイルにより発生される複数の場の勾配を利用している。さらに、これらの場の供給中にプローブにおいて検出されるそれぞれの場の成分をモニターすることにより、そのプローブの位置および配向が推定される。この後、このプローブの画像が別に得られている物体の画像に重ね合わされることにより、このプローブの物体に対する位置および配向が示される。

また、本明細書に参考文献として含まれるブラデン（Bladen）他に発行されている特許文献１２はセンサーにおいて検出される種々の磁場を発生することによりそのセンサーの位置を好ましくは３次元において位置決めするための装置を記載している。これらの磁場は複数の位置から発生されていて、単一のコイル・センサーの配向および位置の両方を決定可能にする。

体内におけるプローブの位置決定に基づく市販の電気生理学的および物理的なマッピング・システムが現在において利用可能である。これらの内で、バイオセンス・ウェブスター社（Biosense Webster, Inc.）（カリフォルニア州、ダイアモンド・バー）により開発および販売されているカルト（CARTO）（商標）は局所的な電気的活性とカテーテルの位置との自動的な関連付けおよびマッピングのためのシステムである。

しかしながら、電磁的な位置決めおよび追跡用のシステムは金属またはその他の磁気応答性の物品が追跡される物体の近くに導入される場合に不正確になりやすい。このような不正確さはその位置決めシステムの各放射コイルによりその近傍において発生される磁場がゆがむために生じる。例えば、これらの放射コイルの磁場は上記のような物品の中に渦電流を生じる可能性があり、さらに、これらの渦電流がこれらの電流を生じた場に対して反応する寄生磁場を生じる。例えば、外科的な環境内において、相当量の基本的および補助的な設備（手術台、カート、可動ランプ等）を含む導電性および透過性の材料ならびに侵襲性の外科装置（メス、カテーテル、鋏等）が存在している。従って、上記のような物品内に発生する渦電流およびこれにより生じる磁場のゆがみは追跡する物体の位置決定において誤差を生じる可能性がある。

初期的な較正を行なうことにより帯電性の金属の物体の干渉の問題に対処することが知られており、この場合に、比較的に多数の関連の位置に配置されるプローブに対するシステムの応答が測定される。この方法は電磁的な干渉の静止した供給源に対処する場合に許容可能であると考えられるが、金属製および導電性の物体を移動することにより誘発する干渉の問題を解消することにおいては不十分である。

本特許出願の譲受人に譲渡されていてそれぞれの開示が本明細書に参考文献として含まれる「カウンターアクテイング・メタル・プリゼンス・イン・ア・マグネチック・トラッキング・システム（Counteracting Metal Presence In A Magnetic Tracking Systems）」を発明の名称とするゴバリ（Govari）に発行されている特許文献１３は物体追跡システムを記載しており、このシステムは追跡する物体における位置決め可能な位置の近くにおける１個以上のセンサー・コイル、およびそれぞれの交流電流により駆動される場合に上記物体の近くにおいて種々の磁場を含む交流の電場を発生する１個以上の放射コイルを備えている。各放射コイルにおいて、その交流電流の周波数が複数の値について走査されて、任意の特定の時間において、これら放射コイルのそれぞれが別の放射コイルが放射している周波数とは異なるある周波数で放射するようになっている。

上記センサー・コイルは上記磁場に対応して種々の電気的な信号を発生し、これらの信号は信号処理回路により受信されてコンピュータまたはその他のプロセッサにより分析される。金属またはその他の場に応答する物品が上記物体の近くにあると、上記の信号は一般的にそれぞれのリアル−タイムの駆動周波数において上記放射コイルにより発生される磁場に応じた位置信号の成分、および上記物品により発生される寄生の磁場に応じた寄生の信号成分を含む。これらの寄生成分は一般的に上記駆動周波数における瞬時の周波数に対して一般的に同等の周波数であるが、位相がずれていて、各センサー・コイルにおける作用が上記場に応答する物品が全く存在していない場合の信号に対してずれている位相および振幅を有する複合的な信号を生成するように働く。この位相ずれは上記駆動周波数の関数であり、それゆえ、各駆動周波数が走査される際に変化する。上記のコンピュータはこの複合的な信号を処理してどの周波数が最小の位相ずれ、すなわち、上記寄生成分の最小の作用を生じるかを見つけ出し、この周波数が上記物体の位置を計算するために用いられる。従って、上記の位相ずれが最小になるまで駆動周波数を変化する処理がその信号における場に応答する物品の作用を減少するための有効な方法として説明されている。

開示内容が本明細書に参考文献として含まれるアッシェ（Ashe）に発行されている特許文献１４は多周波数ＡＣ型の磁気信号を利用して送信アンテナに対する受信アンテナの位置および配向を６種類の自由度で測定するための装置を記載している。この送信成分は互いに対して既知の位置および配向の２個以上の送信アンテナにより構成されている。これらの送信アンテナはＡＣ励起により同時に駆動され、それぞれのアンテナは周波数範囲内において１つ以上の特異的な位置を有する。一方、上記受信アンテナは送信されたＡＣ磁場および導電性の金属により生じたゆがみを測定する。その後、コンピュータが上記ゆがみの成分を抽出して受信した各信号からそのゆがみを除去することにより、適正な位置および配向の出力を得る。

さらに、開示内容が本明細書に参考文献として含まれるアッシェ（Ashe）に発行されている特許文献１５は複数の送信エレメントからの磁場が制限されて導電性の物体が共通して見出される領域から方向変えされる線束の包含方法を記載している。

また、開示内容が本明細書に参考文献として含まれるハンセン（Hansen）他に発行されている特許文献１６は磁場追跡システムにおいて生じる渦電流のゆがみを差し引くための方法を記載している。このシステムは複数の発生装置からのパルス化された磁場を利用しており、渦電流の存在が追跡用に用いられる種々のセンサー・コイルにおいて発生する電流の変化速度を測定することにより検出される。さらに、これらの渦電流が各磁場のパルスの持続時間を調節することにより補正される。

また、開示内容が本明細書に参考文献として含まれるブラッド（Blood）に発行されている特許文献１７および特許文献１８はパルス化したＤＣ磁場の使用により渦電流の問題を回避している追跡システムを記載している。ＤＣの場の検出可能なセンサーがこのシステムにおいて用いられており、渦電流が検出されて当該渦電流の減衰特性および振幅を利用することにより調整されている。

また、開示内容が本明細書に参考文献として含まれるブルックス（Brooks）に発行されている特許文献１９はコード化した磁気マーカーを利用していて監視領域内における大形の金属物体の作用を減少するための信号処理技法を導入している物品監視システムを記載している。

また、開示内容が本明細書に参考文献として含まれるカルフィン（Khalfin）他に発行されている特許文献２０は渦電流により生じるような電磁的なゆがみにより特徴付けられる環境内において動作するように設計されているプローブ追跡システムを記載している。このシステムは関連の空間の近くまたはその中において固定した位置および配向を有する少なくとも１個の固定センサー（「ウイットネス・センサー（witness sensor）」を用いている。さらに、１個以上のプローブ・センサーが上記の空間内において追跡される物体に配置されており、各ウイットネス・センサーの出力が非実在的で有効な電磁的供給源の種々のパラメーターを計算するために用いられる。これらの有効な供給源のパラメーターは当該有効な１個以上の供給源により生成されるゆがみの無い電磁場に上記の物体が存在していると仮定した場合において各プローブ・センサーにより測定される位置および配向の計算に対する入力値として用いられる。

また、開示内容が本明細書に参考文献として含まれるカルフィン（Khalfin）他に発行されている特許文献２１は強い電磁的なゆがみにより特徴付けられる環境内において動作するように設計されているプローブ追跡システムを記載している。このシステムはＡＣ電磁場の少なくとも１個の供給源、関連の空間の近くまたはその中の既知の位置における電磁誘導ベクターの成分を測定する少なくとも１個のウイットネス・センサー、および追跡する物体に配置されている少なくとも１個の無線プローブ・センサーを備えている。この無線センサーは上記の一次供給源により発生される電磁場に対する既知の応答またはゆがみの情報を有している。また、上記ウイットネス・センサーからのデータは上記プローブ・センサーを位置決めするために用いられ、このプローブ・センサーが上記ＡＣ電磁場の二次供給源、すなわち、初期的に知られている種々の磁気パラメーターを伴うトランスポンダとして処理される。この情報は上記二次供給源の座標および姿勢を定めるために、さらに、関連の物体の位置および配向を定めるために利用される。好ましくは、上記プローブ・センサーは上記追跡装置の供給源の周波数に同調されているＬＣ輪郭検出装置（LC-contour）である。

また、開示内容が本明細書に参考文献として含まれるロックハート（Lockhart）他に発行されている特許文献２２は複数の磁場トランスデューサを備えているカテーテル追跡システムを記載しており、これらのトランスデューサの少なくとも１個がカテーテルにおいて配置されており、その他のトランスデューサは患者の体内またはその近辺に配置されていて、それぞれ基準トランスデューサとして作用する。種々の磁場の信号が上記基準トランスデューサに対するカテーテルの位置を決定するために用いられている。

また、開示内容が本明細書に参考文献として含まれるレスカレット（Lescourret）に発行されている特許文献２３はキャリヤ内に配置されていて磁場センサーに連結されている可動システムを追跡するために電磁場を利用している方法を記載している。この方法は上記センサーの座標の関数として種々の電磁場をモデル化する処理を含み、第１の場が送信機により形成され、第２の場が当該第１の場により上記キャリヤ内に誘導される電流により形成され、第３の場が上記２種類の場により上記可動システム内に誘導される電流により形成され、各場の磁気作用がそのモデルにおける種々の係数により別の場の作用から独立して特徴付けられている。この方法はさらに上記センサーにおける電磁場の電流測定値を利用して各場のモデルを利用することによる当該センサーの位置および配向のリアル−タイムの計算処理を含み、このセンサーの位置および配向は上記第３の場が推定される測定された場により定められる。

また、開示内容が本明細書に参考文献として含まれるシュナイダー（Schneider）他に発行されている特許文献２４は種々の位置パラメーターを決定するためにスプライン状の磁場の値を用いている遠隔位置決定システムを記載している。さらに、自動較正技法がセンサーおよび関連の諸成分における利得のあらゆる変化を補正する手段として記載されている。また、周囲の導電性の物体における渦電流の作用を減少するための方法が記載されている。

また、開示内容が本明細書に参考文献として含まれるドゥモウリン（Dumoulin）に発行されている特許文献２５は渦電流の作用を補正するために種々の送信コイルに供給される電流パターンを変更する追跡システムを記載している。これらのコイルに供給される電流は関連の領域内において所望とされる電磁場を形成するために必要とされる電流と１種類以上の誤差の項との線形の組み合わせである。これらの項はシステムの較正中に経験的に決定され、振幅および時定数を有する一連の指数関数として数学的にモデル化される。これらの送信コイルに供給される電流における誤差の項は追跡領域内において渦電流により形成される磁場を相殺する手段として、および所望とされる理想的な電磁場に近い実際の電磁場を生じる手段として説明されている。この電磁場の忠実度は上記渦電流の誘導構造の中における渦電流を減少することによりさらに高められる程度として説明されている。このことは複数のシールド・コイルを構成することにより行なわれており、これらのコイルは上記送信コイルと各渦電流の誘導構造との間に配置されている。これらのシールド・コイルは侵襲性の装置が追跡される領域内における種々の電磁場を実質的に変更することなく上記渦電流の誘導構造内において相殺用の磁場を形成する手段として説明されている。

また、開示内容が本明細書に参考文献として含まれるハンセン（Hansen）に発行されている特許文献２６は単独で動作している個別のシステムの不都合点を減少することを目的としている複合的な電磁的および光学的な混成位置決めシステムを記載している。

さらに、開示内容が本明細書に参考文献として含まれるスリワ，Ｊｒ．（Sliwa, Jr.）他に発行されている特許文献２７は超音波、磁気、チルト、ジャイロスコープ、および加速度計のような医療用画像処理装置を追跡するための種々の補助システムを含む異なる種類のセンサーを用いている混成の位置決めおよび配向用のシステムを記載している。
米国特許第５，３９１，１９９号明細書米国特許第５，４４３，４８９号明細書ＰＣＴ国際公開第ＷＯ９６／０５７６８号明細書米国特許第６，２３９，７２４号明細書米国特許第４，１７３，２２８号明細書米国特許第５，０９９，８４５号明細書米国特許第５，３２５，８７３号明細書米国特許第５，４２５，３８２号明細書米国特許第４，９０５，６９８号明細書米国特許第５，４２５，３６７号明細書米国特許第５，５５８，０９１号明細書米国特許第５，９１３，８２０号明細書米国特許第６，３７３，２４０号明細書米国特許第６，１７２，４９９号明細書米国特許第６，２４６，２３１号明細書米国特許第５，７６７，６６９号明細書米国特許第４，９４５，３０５号明細書米国特許第４，８４９，６９２号明細書米国特許第４，７９１，４１２号明細書米国特許第６，４００，１３９号明細書米国特許第６，３６９，５６４号明細書米国特許第６，２２６，５４７号明細書米国特許第５，８４７，９７６号明細書米国特許第６，４２７，０７９号明細書米国特許第６，２０１，９８７号明細書米国特許第５，８３１，２６０号明細書米国特許第６，１２２，５３８号明細書

従って、従来技術においては、非固定状態の金属製またはその他の磁気に対して応答する種々の物品の測定環境内への導入により生じる電磁的な位置決めおよび追跡用の種々のシステムにおいて誘発される干渉の問題に対処している簡単で正確なリアル−タイム式の方法が全く存在していない。

本発明の一部の態様における目的は電磁的な位置決めおよび追跡用のシステムの精度を改善するための装置および方法を提供することである。

本発明の一部の態様におけるさらに別の目的は長時間の初期的な較正処置を必要とすることなく電磁的な位置決めおよび追跡用のシステムを利用するための装置および方法を提供することである。

本発明の一部の態様におけるさらに別の目的は測定を行なう空間内において移動する金属製および導電性の種々の物質の存在に関する問題を伴うことなく電磁的な位置決めおよび追跡用のシステムの精度を高めるための装置および方法を提供することである。

本発明の一部の態様におけるさらに別の目的は測定を行なう空間内において移動する金属製および導電性の種々の物質の存在下において、これらの物質の量、これらの導電特性、速度、配向、方向およびこれらの物質が上記空間内に存在している時間の長さに関わることなく、電磁的な位置決めおよび追跡用のシステムが精度良く機能することを可能にするための装置および方法を提供することである。

本発明の一部の態様におけるさらに別の目的は測定を行なう空間内において移動する導電性の種々の物体の中に誘導される渦電流により生じる影響を減少または回避するための手段を用いることを必要とせずに電磁的な位置決めおよび追跡用のシステムを動作するための装置および方法を提供することである。

本発明の一部の態様におけるさらに別の目的は電磁的な位置決めおよび追跡用のシステムの精度を改善するために測定を行なう空間内において移動する導電性の物質を含む種々の物体の中に生じる渦電流を利用するための装置および方法を提供することである。

本発明の好ましい実施形態において、電磁的な位置決めおよび追跡用の装置は、空間内において位置が追跡されるプローブ、上記空間の近くに配置されている複数の電磁放射体、それぞれの位置が知られている複数の固定された基準エレメント、および、上記放射体を駆動して上記プローブおよび基準エレメントからの信号を処理するように構成された制御装置を備えている。例えば、外科工具、可動ランプ、カート等のような金属または磁場に応答性の物体が上記プローブおよび基準エレメントの近くに導入される場合に、これらのプローブおよび基準エレメントにおける各フィールド・センサーにより発生されるそれぞれの磁場の値は上記のような干渉性の物体が存在しない場合に発生されると考えられるゆがみの無い磁場の値とは異なる。このような干渉の影響を補正するために、上記プローブにおける各フィールド・センサーの測定した磁場の値、各基準エレメントの測定した磁場の値、および、各基準エレメントに対する、上記干渉性の物体の存在により生じた磁場の値における誤差を含む入力値を有する補間アルゴリズムを用いることにより、上記プローブの各フィールド・センサーに対してそれぞれの補正された磁場の値が計算される。その後、これらの補正された磁場の値は上記プローブの絶対的な位置を決定するために用いられる。

好都合なことに、本発明の上記の各実施形態は多大な初期的な較正を一般に必要とせず、空間内における非固定的な導電性の物体中に誘導される渦電流により生じる影響を減少または回避するための手間のかかる手段を作用することも一般に必要としない。

さらに好都合なことに、本発明の上記の各実施形態は周囲の空間内に導入される金属物体の数、これらの導電特性、速度、配向、方向およびこれらの物体が上記空間内にある時間の長さにかかわらずに正確な追跡処理という目的を一般的に達成する。

本発明の一部の好ましい実施形態において、干渉性の物体の存在下に上記プローブにおける各フィールド・センサーにより発生される未修正でゆがんだ磁場の値により未補正のプローブの位置が決定される。その後、この未補正の位置は空間的補間アルゴリズムにより補正される。このプローブにおける上記干渉性の物体の影響を補正するために、このプローブの絶対的な位置が空間的補間アルゴリズムにより高度な精度で計算され、このアルゴリズムに対する入力値は上記の決定されたプローブの未補正の位置および決定された上記干渉性の物体により生じた各基準エレメントにおける位置ずれの値を含む。このようなプローブの絶対的な位置を決定するための上記の好ましい実施形態において行なわれる計算を説明するために、以下の表において簡単な実施例が示されており、この場合に、上記プローブは２個の基準エレメントの間に配置されている。

この実施例において、上記各基準エレメントの絶対的な位置は処置の前にそれぞれ知られている。さらに、この処置中において、上記プローブの近くおよび基準エレメントの近くに導電性の物体を導入した後に、その決定された基準エレメント１番の位置はその既知の絶対的な位置から基準エレメント２番に向かって０．１ｃｍずれている。さらに、上記プローブの絶対的な位置を決定するために、上記の基準エレメント１番により検出された０．１ｃｍのずれに対してほぼ等しい距離だけその未補正の位置を反対側の方向に（基準エレメント２番から離れる方向に）ずらすことにより、０．４ｃｍという計算された位置が得られる。この単純化した実施例の目的において、上記導電性の物体はそれぞれの相互間の近接さにより上記基準エレメント１番における作用とほぼ同一のオフセット作用を上記プローブに対して有すると仮定される。実際の場合においては、これらのずれは異なっていると考えられ、以下において説明されているように、補間により計算される。

本発明の一部の好ましい実施形態において、上記制御装置は複数のリード線を介して上記のプローブ、基準エレメントおよび放射体に連結している。あるいは、上記プローブおよび／または基準エレメントは上記の各放射体により発生される電磁放射線に対応して無線信号を送信する回路をそれぞれ含む。

一部の用途において、本明細書において説明されている装置および方法は本特許出願の譲受人に譲渡されていて本明細書に参考文献として含まれる「メディカル・システム・キャリブレーション・ウイズ・スタティック・メタル・コンペンセーション（Medical System Calibration With Static Metal Compensation）」を発明の名称とする同時係属の米国特許出願第０９／６２１，３２２号において記載されている装置および方法に関連して動作するように構成されている。

それゆえ、本発明の好ましい実施形態によれば、位置感知装置が提供されており、この装置は、
一組の放射体を備えており、これらの放射体は被験者の身体の近くにおけるそれぞれの位置に配置されて電磁エネルギーの場をそれぞれ発生するように構成されており、さらに、
位置センサーを備えており、この位置センサーは上記被験者の体内に配置されて上記エネルギーの場に対応してセンサー信号をそれぞれ発生するように構成されており、さらに、
１個以上の基準エレメントを備えており、これらの基準エレメントは上記センサーの近くにおけるそれぞれの位置に配置されて上記エネルギーの場に対応して基準信号をそれぞれ発生するように構成されており、さらに、
制御装置を備えており、この制御装置は
上記基準エレメントのそれぞれに対して当該基準エレメントの位置に対応してそれぞれのゆがみの無い基準パラメーターを決定し、
上記センサー信号および基準信号を受信し、
上記エネルギーの場との金属物品の相互作用に対応して、上記基準エレメントの前述したゆがみの無い基準パラメーターに対応して、さらに、上記基準エレメントにより発生される基準信号に対応して各基準エレメントに対応する基準エレメント誤差を計算し、さらに
上記センサー信号および基準エレメント誤差に対応して上記センサーの位置を計算するように構成されている。

好ましくは、上記１個以上の基準エレメントの内の少なくとも１個は上記被験者の体外に配置されることに適合している。加えて、上記１個以上の基準エレメントの内の少なくとも１個は上記装置の動作中において上記一組の放射体に対して固定された既知の位置に配置されることに一般的に適合している。

一部の好ましい実施形態において、上記制御装置は上記基準エレメント誤差に対応して、さらに、上記発生されたセンサー信号に対応して補正されたセンサー信号を計算し、当該補正されたセンサー信号に対応して上記センサーの位置を計算するように構成されている。好ましくは、上記制御装置は、上記基準エレメントの少なくとも１個における測定された磁場の値に応じるように当該基準エレメントの少なくとも１個に対応してその基準エレメント誤差を指示することに適合しており、この磁場の値は上記エネルギーの場との金属物品の相互作用に対応している。

好ましい実施形態において、上記制御装置は、上記一組の放射体に対する上記基準エレメントの少なくとも１個の相対的な位置に対応して当該基準エレメントの少なくとも１個のゆがみの無い基準パラメーターを計算するように構成されている。この場合に、上記制御装置は、好ましくは上記エネルギーの場との金属物品の相互作用に対して実質的に独立して上記基準パラメーターの計算を行なうように構成されている。さらに好ましくは、上記制御装置は、上記基準エレメントの少なくとも１個における磁場の値の計算に対応して当該基準エレメントの少なくとも１個のゆがみの無い基準パラメーターを計算するように構成されており、この磁場の値は上記一組の放射体に対する上記基準エレメントの少なくとも１個の相対的な位置に対応している。

好ましい実施形態において、上記制御装置は、上記一組の放射体に対する上記基準エレメントの少なくとも１個の相対的な位置に対応している測定値に対応して当該基準エレメントの少なくとも１個のゆがみの無い基準パラメーターを決定するように構成されている。一般的に、上記制御装置は、上記エネルギーの場との金属物品の相互作用に対して実質的に独立して上記基準エレメントの少なくとも１個のゆがみの無い基準パラメーターを決定するように構成されている。さらに、この制御装置は、好ましくは上記基準エレメントの少なくとも１個における磁場の値の測定に対応して当該基準エレメントの少なくとも１個のゆがみの無い基準パラメーターを決定するように構成されている。

一部の用途において、上記１個以上の基準エレメントの少なくとも１個に対して、上記制御装置は、当該基準エレメントの位置に対して上記ゆがみの無い基準パラメーターを実質的に等しくするように構成されている。例えば、上記制御装置は、上記１個以上の基準エレメントの少なくとも１個に対して、その基準エレメント誤差を上記エネルギーの場との金属物品の相互作用に対応して当該基準エレメントの空間的な見かけ上のずれになるように指定するように構成されている。

好ましい実施形態において、上記１個以上の基準エレメントは、上記センサーの近くにおいて非同一線上の３つの位置に配置されるように構成された少なくとも３個の基準エレメントを含む。さらに、一部の用途において、上記少なくとも３個の基準エレメントは、上記センサーの近くにおいて非同一平面上の４つの位置に配置されるように構成された少なくとも４個の基準エレメントを含む。

本発明の好ましい実施形態によれば、被験者の体内に配置されるセンサーの位置を検出する方法が提供され、この方法は、
上記センサーの近くにおける複数の基準位置に対して、それぞれのゆがみの無い基準パラメーターを決定するステップ、
上記被験者の身体の近くにおける複数の場の発生位置において電磁エネルギーの場をそれぞれ発生するステップ、
上記エネルギーの場に対応して、さらに、当該エネルギーの場との金属物品の相互作用に対応して、上記複数の基準位置において基準信号をそれぞれ発生するステップ、
上記基準位置の上記ゆがみの無い基準パラメーターに対応して、さらに、上記基準位置において発生される上記基準信号に対応して、各基準位置に対応する基準誤差を計算するステップ、
上記エネルギーの場に対応して、さらに、上記エネルギーの場との金属物品の相互作用に対応して、上記センサーからセンサー信号を発生するステップ、および
上記のセンサー信号および基準誤差に対応して、上記センサーの位置を計算する工程を含む。

本発明は以下の添付図面と共にその好ましい実施形態の詳細な説明によりさらに完全に理解される。

従って、本発明によれば、非固定状態の金属製またはその他の磁気に対して応答する種々の物品の測定環境内への導入により生じる電磁的な位置決めおよび追跡用の種々のシステムにおいて誘発される干渉の問題に対処している簡単で正確なリアル−タイムの方法が提供できる。

図１は本発明の好ましい実施形態による患者２４の周囲における空間６０の中またはその近くにおける導電性の物体４０の移動（ｄｘ）に対して免疫性を賦与する（当該導電性の物体による干渉の問題に対処する）と共に当該患者２４の体内における位置決め−追跡用のプローブ２０を追跡するために用いられている電磁的な位置決めおよび追跡用のシステム１８の概略図である。このシステム１８は一組の放射体３４を備えており、これらの放射体３４は、好ましいが必ずしも必要でない、ベン−ハイム（Ben-Haim）およびベン−ハイム（Ben-Haim）他に発行されている上述の米国特許およびＰＣＴ特許公開において記載されている方法および装置によりプローブ２０を追跡するための制御装置５０により駆動される。従って、プローブ２０は位置決定用に使用するための種々のホール効果装置、コイル、またはその他のアンテナ装置等のような１個以上のフィールド・センサーを備えている。あるいは、または、さらに、当業界において知られている別の方法および装置もプローブ２０の追跡を容易にするために用いられる。制御装置５０はプローブ２０および１個以上の基準エレメント２２から受信した信号を処理して、以下において説明されているような、補間アルゴリズムによりプローブ２０の絶対的な位置を計算するための回路を有している。

導電性の物体４０は一般的に、例えば、外科工具、可動ランプ、カート等のような金属または磁場応答性の物品を含む。このような導電性の物体４０は種々の寄生の場を発生し、これらの位相および振幅は一般に誘電率、透磁率、および幾何学的形状を含む導電性の物体４０の諸特性により変化する。なお、図１において導電性の物体４０が示されているが、この導電性の物体４０は多数の分離している導電性の物体を含むことができ、これらは多くの場合に医療処置領域の内外に運ばれる。

本発明の好ましい実施形態において、システム１８は、好ましくは４個以上の非同一平面上のエレメントである、複数の固定された基準エレメント２２を備えている。これら基準エレメント２２のそれぞれの絶対的な位置は、例えば、これらをフレーム２６に固定する等により既に知られており、このフレーム２６はさらに手術台７０に固定されている。これらの基準エレメント２２はプローブ２０におけるセンサーと実質的に同一である位置決め用の複数のフィールド・センサーを含むことが好ましいが必ずしも必要ではなく、これにより、上記導電性の物体４０はプローブ２０の測定される位置に対する潜在的な干渉と同一の干渉を各基準エレメント２２の測定される位置に対しても示すことになる。各基準エレメント２２の既知の絶対的な位置を用いることにより、空間６０内の物体４０の非存在下における各基準エレメントのフィールド・センサーにより測定されると考えられる各磁場の値（「ゆがみの無い磁場の値（undistorted magnetic field values）」）が（ａ）各放射体３４における各フィールド発生装置に対する各基準エレメントの相対的な位置的および角度的な配置に基づく計算、および／または（ｂ）各放射体により発生される場に応じた各基準エレメントにおける磁場の、上記物体４０の非存在下における、測定値により得られる。これらのゆがみの無い磁場の値は好ましくは上記制御装置５０におけるメモリー（記憶装置）（図示せず）の中に保管される。処置中において、プローブ２０は好ましくは各基準エレメント２２のそれぞれの位置により概ね境界が定められている空間内に留まっていて、一般的に計算を、外挿法ではなく、各磁場に基づく補間法に限定している。

導電性の物体４０が空間６０の近くに導入されると、プローブ２０および基準エレメント２２における各フィールド・センサーにより発生される磁場の値はその空間６０内に物体４０が存在していない場合に発生されると考えられるゆがみの無い磁場の値とは異なる。この誤差は導電性の物体４０に対する各基準エレメント２２の位置および配向、導電性の物体４０の特定の導電特性、導電性の物体４０の形状および配向、およびその他の要因に応じて各基準エレメント２２に対して異なる。好ましくは、補正された各磁場の値が補間アルゴリズムによりプローブ２０の各フィールド・センサーに対して計算され、このアルゴリズムの入力はプローブ２０の各フィールド・センサーに対して測定された磁場の値、各基準エレメント２２に対して測定された磁場の値、および各基準エレメント２２の磁場の値において決定された物体誘導型の誤差を含む。このアルゴリズムは好ましくは幾何学的補間法等のような非線形式の補間法を使用している。これらのプローブ２０の各フィールド・センサーにより測定された場に対する補正された磁場の値はその後に当該プローブ２０の絶対的な位置および配向を決定するために制御装置５０により用いられる。

好ましくは、各補間処理の精度を高めるために、比較的に多数の基準エレメント２２が空間６０の中における代表的な固定位置に配置されている。さらに、これらの基準エレメント２２は好ましくは実行可能な限りにプローブ２０の予想される近接域の近くに配置されていて、各補間処理の精度が高められている。

種々の工具および支援設備等のような導電性の物体は種々の医療処置中に頻繁に移動するので、実質的に更新されたプローブ２０の位置決定が行なわれる時ごとに、あるいは、システム１８のオペレーターにより適当と考えられる時に、各基準エレメント２２により発生されるゆがみの有る磁場の値および結果として得られる誤差の値を更新することが一般に好ましい。

本発明の別の好ましい実施形態において、プローブ２０の未補正の位置が当該プローブ２０の各フィールド・センサーにより発生された未補正の磁場の値により決定される。この未補正の位置は以下において説明されているような空間的補間アルゴリズムにより補正される。導電性の物体４０が空間６０の近くに導入されると、プローブ２０および各基準エレメント２２のフィールド・センサーにより発生される未補正の磁場の値により決定される場合の当該プローブ２０および基準エレメント２２の各位置はそれぞれの真正な位置とは異なる。これらのずれの方向および大きさは導電性の物体４０に対する各基準エレメント２２の位置および配向、導電性の物体４０の特定の導電特性、導電性の物体４０の形状および配向、およびその他の要因に応じて各基準エレメント２２に対して異なる。好ましくは、プローブ２０の補正された位置は空間的な非線形の補間アルゴリズムの使用により計算され、このアルゴリズムの入力はプローブ２０の決定された未補正の位置および各基準エレメント２２における物体誘導型のずれを含む。特に、各基準エレメント２２において誘導されたずれを分析することにより、制御装置５０は好ましくはプローブ２０の測定された座標における空間６０内の点に及ぼす導電性の物体４０の干渉作用を決定して、この作用を補正する。

次に図２において、この図は本発明の好ましい実施形態によりプローブの計算された絶対的な位置Ｐ_Cの決定の単純化した実施例を示している２次元的な概略図である。各点Ａ_A，Ｂ_A，Ｃ_A，Ｄ_AおよびＥ_Aは５個の基準エレメント２２、例えば、Ａ，Ｂ，Ｃ，ＤおよびＥのそれぞれの既知の絶対的な位置を示している。また、各点Ａ_M，Ｂ_M，Ｃ_M，Ｄ_MおよびＥ_Mは上記プローブおよび各基準エレメントの近くに導電性の物体４１を導入した後における各基準エレメント２２の処置中においてそれぞれ決定された（未補正の）測定位置を示している。上記基準エレメント２２の内の１つの既知の位置（上記位置Ａ，Ｂ，Ｃ，ＤおよびＥ）とその基準エレメント２２を示している測定された位置、および結果的にその基準エレメント２２を囲っている空間との間の有意差のあるずれは上記導電性の物体により強く影響を受ける。位置Ｄにある基準エレメント２２はこのような基準エレメントの一例である。逆に、小さい実質的でないずれ（例えば、位置Ｅにおける基準エレメントのずれ）は導電性の物体４１がその基準エレメントのすぐ周囲の空間にほとんど影響を及ぼさないことを示している。

上記プローブの測定された（未補正の）位置Ｐ_Mおよび上記の各位置Ａ，Ｂ，Ｃ，ＤおよびＥにおける基準エレメントの計算されたずれは好ましくは空間的補間アルゴリズムに入力されて、このアルゴリズムがそのプローブの補正された絶対的な位置Ｐ_Cを計算する。このような単純化された実施例において、各基準エレメント２２の測定された位置はそれぞれの異なる程度でそれぞれの既知の絶対的な位置の右側にずらされ、上記プローブの補正された位置Ｐ_Cが、制御装置５０により、導電性の物体４１の位置ゆがみ作用を補正するために、好ましくは、下方に当該プローブの測定された位置Ｐ_Mの左側に追随してずらされる。このような空間的補間の効果はその補正が、完全にではないが多分に、上記プローブに対して最も近い基準エレメントＣおよびＤの測定されたそれぞれのずれに基づいてそのプローブの位置に加えられている点において上記の図に見ることができる。

本発明の好ましい各実施形態が例示のみを目的として種々の侵襲性の医療技法に関連して本明細書において説明されていることが理解されるべきである。しかしながら、本発明の範囲はあらゆる目的のために用いられる電磁的な位置決めおよび追跡用のシステムについての本明細書において記載されている種々の技法の適用を含む。

当該技術分野における熟練者においては、本発明が上記において特定的に図示および説明されている事例に限定されないことが認識されると考える。むしろ、本発明の範囲は従来技術において存在していない上記の種々の特徴の組み合わせおよび補助的な組み合わせの両方、ならびに、これらの種々の変形および変更を含み、これらは上記の説明を読むことにより当該技術分野における熟練者において考え出せると考えられる。

本発明は電磁的な位置決めおよび追跡用のシステムの精度を改善するための装置および方法に適用可能である。

また、本発明は長時間の初期的な較正処置を必要とすることなく電磁的な位置決めおよび追跡用のシステムを利用するための装置および方法に適用可能である。

また、本発明は測定を行なう空間内において移動する金属製および導電性の種々の物質の存在に関する問題を伴うことなく電磁的な位置決めおよび追跡用のシステムの精度を高めるための装置および方法に適用可能である。

また、本発明は測定を行なう空間内において移動する金属製および導電性の種々の物質の存在下において、これらの物質の量、これらの導電特性、速度、配向、方向およびこれらの物質が上記空間内に存在している時間の長さに関わることなく、電磁的な位置決めおよび追跡用のシステムが精度良く機能することを可能にするための装置および方法に適用可能である。

また、本発明は測定を行なう空間内において移動する導電性の種々の物体の中に誘導される渦電流により生じる影響を減少または回避するための手段を用いることを必要とせずに電磁的な位置決めおよび追跡用のシステムを動作するための装置および方法に適用可能である。

さらに、本発明は電磁的な位置決めおよび追跡用のシステムの精度を改善するために測定を行なう空間内において移動する導電性の物質を含む種々の物体の中に生じる渦電流を利用するための装置および方法に適用可能である。

本発明の具体的な実施態様は以下のとおりである。
（A）位置検出装置であって、
被験者の身体の近くにおけるそれぞれの位置に配置され、電磁エネルギーの場を発生するように構成された、一組の放射体と、
前記被験者の体内に配置され、前記エネルギーの場に対応してセンサー信号を発生するように構成された、位置センサーと、
前記センサーの近くにおけるそれぞれの位置に配置されており、前記エネルギーの場に対応して基準信号を発生するように構成された、１個以上の基準エレメントと、
制御装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記基準エレメントのそれぞれに対して当該基準エレメントの位置に対応してそれぞれのゆがみの無い基準パラメーターを決定し、
前記センサー信号および基準信号を受信し、
前記エネルギーの場との金属物品の相互作用に対応して、前記基準エレメントの前記ゆがみの無い基準パラメーターに対応して、さらに、前記基準エレメントにより発生される基準信号に対応して、各基準エレメントについての基準エレメント誤差を計算し、さらに
前記センサー信号および基準エレメント誤差に対応して前記センサーの位置を計算するように構成されている、位置検出装置。
（B）被験者の体内に配置されたセンサーの位置を検出する方法であって、
前記センサーの近くにおける複数の基準位置に対して、それぞれのゆがみの無い基準パラメーターを決定するステップと、
前記被験者の身体の近くにおける複数の場の発生位置において電磁エネルギーの場を発生するステップと、
前記エネルギーの場に対応して、さらに、当該エネルギーの場との金属物品の相互作用に対応して、前記複数の基準位置において基準信号を発生するステップと、
前記基準位置の前記ゆがみの無い基準パラメーターに対応して、さらに、前記基準位置において発生される前記基準信号に対応して、各基準位置に対応する基準誤差を計算するステップと、
前記エネルギーの場に対応して、さらに、前記エネルギーの場との金属物品の相互作用に対応して、前記センサーからセンサー信号を発生するステップと、
前記センサー信号および前記基準誤差に対応して、前記センサーの位置を計算するステップと、を含む方法。
（１）前記１個以上の基準エレメントの内の少なくとも１個が、前記被験者の体外に配置されるように構成されている実施態様（A）に記載の装置。
（２）前記１個以上の基準エレメントの内の少なくとも１個が、前記装置の動作中に前記一組の放射体に対する固定された既知の位置に配置されるように構成されている実施態様（A）に記載の装置。
（３）前記制御装置が、前記基準エレメント誤差に対応して、さらに、前記発生されたセンサー信号に対応して、補正されたセンサー信号を計算し、当該補正されたセンサー信号に対応して前記センサーの位置を計算するように構成されている、実施態様（A）に記載の装置。
（４）前記制御装置が、前記基準エレメントの少なくとも１個に対して、当該基準エレメントの少なくとも１個における測定された磁場の値に対応するように前記基準エレメント誤差を指定するように構成されており、前記磁場の値が前記エネルギーの場との前記金属物品の相互作用に対応している実施態様（A）に記載の装置。
（５）前記制御装置が、前記一組の放射体に対する前記基準エレメントの少なくとも１個の相対位置に対応して、当該基準エレメントの少なくとも１個の前記ゆがみの無い基準パラメーターを計算するように構成されている実施態様（A）に記載の装置。

（６）前記制御装置が、前記エネルギーの場との前記金属物品の相互作用とは実質的に独立して前記基準パラメーターの計算を行なうように構成されている実施態様（５）に記載の装置。
（７）前記制御装置が、前記基準エレメントの少なくとも１個における磁場の値の計算に対応して当該基準エレメントの少なくとも１個の前記ゆがみの無い基準パラメーターを計算するように構成されており、前記磁場の値が前記一組の放射体に対する前記基準エレメントの少なくとも１個の相対位置に対応している実施態様（５）に記載の装置。
（８）前記制御装置が、前記一組の放射体に対する前記基準エレメントの少なくとも１個の相対位置に対応する測定値に対応して、当該基準エレメントの少なくとも１個の前記ゆがみの無い基準パラメーターを決定することように構成されている実施態様（A）に記載の装置。
（９）前記制御装置が、前記エネルギーの場との前記金属物品の相互作用とは実質的に独立して、前記基準エレメントの少なくとも１個の前記ゆがみの無い基準パラメーターを決定するように構成されている実施態様（８）に記載の装置。
（１０）前記制御装置が、前記基準エレメントの少なくとも１個における磁場の値の測定値に対応して、当該基準エレメントの少なくとも１個の前記ゆがみの無い基準パラメーターを決定するように構成されている実施態様（８）に記載の装置。

（１１）前記１個以上の基準エレメントの少なくとも１個に対して、前記制御装置が、その基準エレメントの位置に対して前記ゆがみの無い基準パラメーターを実質的に等しくするように構成されている実施態様（A）に記載の装置。
（１２）前記制御装置が、前記１個以上の基準エレメントの少なくとも１個に対して、前記エネルギーの場との前記金属物品の相互作用に対応した、前記基準エレメントの見かけ上の空間的オフセットになるように、前記基準エレメント誤差を指定するように構成されている実施態様（１１）に記載の装置。
（１３）前記１個以上の基準エレメントが、前記センサーの近くにおける３つの非同一線上の位置に配置されるように構成された少なくとも３個の基準エレメントを含む実施態様（A）に記載の装置。
（１４）前記少なくとも３個の基準エレメントが、前記センサーの近くにおける４つの非同一平面上の位置に配置されるように構成された少なくとも４個の基準エレメントを含む実施態様（１３）に記載の装置。
（１５）前記基準信号を発生するステップが、前記被験者の体外の複数の基準位置において前記基準信号を発生するステップを含む参考例（B）に記載の方法。

（１６）前記基準信号を発生するステップが、前記場の発生位置に対して固定されている既知の位置において前記基準信号を発生するステップを含む参考例（B）に記載の方法。
（１７）前記基準誤差に対応して、さらに、前記発生されたセンサー信号に対応して補正されたセンサー信号を計算するステップをさらに含み、前記センサーの位置を計算するステップが前記補正されたセンサー信号に対応して前記位置を計算するステップを含む参考例（B）に記載の方法。
（１８）前記基準誤差を計算するステップが、前記エネルギーの場との前記金属物品の相互作用に対応して前記基準位置の少なくとも１つにおける磁場を測定するステップと、前記測定された磁場の値に対応するように前記基準位置の少なくとも１つに対応する基準誤差を指定するステップと、を含む参考例（B）に記載の方法。
（１９）前記ゆがみの無い基準パラメーターを決定するステップが、前記場の発生位置に対する前記基準位置の少なくとも１つの相対位置に対応して、当該基準位置の少なくとも１つに対して前記ゆがみの無い基準パラメーターを計算するステップを含む参考例（B）に記載の方法。
（２０）前記ゆがみの無い基準パラメーターを計算するステップが、前記エネルギーの場との前記金属物品の相互作用とは実質的に独立して当該ゆがみの無い基準パラメーターを計算するステップを含む実施態様（１９）に記載の方法。

（２１）前記基準位置の少なくとも１つに対して前記ゆがみの無い基準パラメーターを計算するステップが、前記場の発生位置に対する前記基準位置の少なくとも１つの相対位置に対応して、当該基準位置の少なくとも１つにおける磁場の値を計算するステップを含む実施態様（１９）に記載の方法。
（２２）前記基準位置の少なくとも１つに対して前記ゆがみの無い基準パラメーターを決定するステップが、前記場の発生位置に対する前記基準位置の少なくとも１つの相対位置に対応する値を測定するステップを含む参考例（B）に記載の方法。
（２３）前記値を測定するステップが、前記エネルギーの場との前記金属物品の相互作用とは実質的に独立して当該値を測定するステップを含む実施態様（２２）に記載の方法。
（２４）前記値を測定するステップが、前記基準位置の少なくとも１つにおける磁場の値を測定するステップを含む実施態様（２２）に記載の方法。
（２５）前記基準位置の少なくとも１つに対して前記ゆがみの無い基準パラメーターを決定するステップが、当該ゆがみの無い基準パラメーターを前記基準位置に実質的に等しくする参考例（B）に記載の方法。

（２６）前記基準誤差を計算するステップが、前記基準位置の少なくとも１つに対して、前記エネルギーの場との前記金属物品の相互作用に対応する、見かけ上の基準位置の空間的オフセットになるように、前記基準誤差を指定するステップを含む実施態様（２５）に記載の方法。
（２７）前記基準信号を発生するステップが、少なくとも３つの非同一線上の基準位置において前記基準信号を発生するステップを含む参考例（B）に記載の方法。
（２８）前記基準信号を発生するステップが、少なくとも４つの非同一平面上の基準位置において前記基準信号を発生するステップを含む実施態様（２７）に記載の方法。

本発明の好ましい実施形態による医療処置中に使用する電磁的な位置決めおよび追跡用のシステムの概略図である。本発明の好ましい実施形態によるプローブの絶対的な位置を決定する単純化された実施例を示す２次元的な概略図である。

符号の説明

１８位置決めおよび追跡用システム
２０位置決め−感知用プローブ
２２基準エレメント
２４患者
２６フレーム
３４放射体
４０導電性の物体
４１導電性の物体
５０制御装置
６０空間
７０手術台

Claims

位置検出装置であって、
被験者の身体の近くにおけるそれぞれの位置に配置され、電磁エネルギーの場を発生するように構成された、一組の放射体と、
前記被験者の体内に配置され、前記エネルギーの場に対応して位置決定用のセンサー信号を発生するように構成された、位置センサーを備えるプローブと、
前記センサーの近くにおけるそれぞれの位置に配置されており、前記エネルギーの場に対応して基準信号を発生するように構成された、１個以上の基準エレメントと、
制御装置と、を有し、
前記基準信号は、前記基準エレメントで測定された磁場の値を表すものであり、
前記センサー信号は、前記プローブで測定された磁場の値を表すものであり、
前記制御装置は、
前記基準エレメントのそれぞれに対して、当該基準エレメントの位置に対応してそれぞれのゆがみの無い基準パラメーターを決定し、ここで、前記ゆがみの無い基準パラメーターは、場に金属物品がないときに予め測定した磁場の値であり、
前記ゆがみの無い基準パラメーターと、前記基準エレメントの位置を格納するメモリーを備え、
前記センサー信号および基準信号を受信し、
前記センサー信号および基準信号に基づいて、前記基準エレメントの未補正の位置および前記プローブの未補正の位置をそれぞれ算出し、
前記基準エレメントの未補正の位置と、前記メモリーに格納された前記基準エレメントの位置とに基づいて、前記基準エレメントの位置ずれを計算し、
前記プローブの未補正の位置、および前記基準エレメントの位置ずれとに基づいて、空間的補間アルゴリズムによって、前記プローブの位置を計算するように構成されており、
前記１個以上の基準エレメントの内の少なくとも１個が、前記装置の動作中に前記一組の放射体に対する固定された既知の位置に配置されるように構成されている、位置検出装置。
前記１個以上の基準エレメントの内の少なくとも１個が、前記被験者の体外に配置されるように構成されている請求項１に記載の装置。
前記制御装置が、前記一組の放射体に対する前記基準エレメントの少なくとも１個の相対位置に対応して、当該基準エレメントの少なくとも１個の前記ゆがみの無い基準パラメーターを計算するように構成されている請求項１または２に記載の装置。
前記制御装置が、前記１個以上の基準エレメントの少なくとも１個に対して、前記エネルギーの場との前記金属物品の相互作用に対応した、前記基準エレメントの見かけ上の空間的オフセットになるように、基準エレメント誤差を指定するように構成されている請求項１に記載の装置。
前記１個以上の基準エレメントが、前記センサーの近くにおける３つの非同一線上の位置に配置されるように構成された少なくとも３個の基準エレメントを含む請求項１から４のいずれか１つに記載の装置。
前記少なくとも３個の基準エレメントが、前記センサーの近くにおける４つの非同一平面上の位置に配置されるように構成された少なくとも４個の基準エレメントを含む請求項５に記載の装置。