KR20030053039A - 무선 위치 센서 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 물체를 추적하는 장치는, 물체 부근에 상이한 각각의 주파수들에서 전자기장들을 발생시키는 복수의 필드 발생기들과, 물체 쪽으로 RF 구동 필드(driving field)를 방사시키는 무선 주파수(RF) 구동기를 포함한다. 무선 트랜스폰더는 상기 물체에 고정되어있다. 트랜스폰더는 적어도 하나의 센서 코일과 전력 코일을 포함하며, 여기서 센서 코일은 신호 전류가 전자기장들에 응답하여 흐르며, 상기 전력 코일은 RF 구동 필드를 수신하고, 트랜스폰더에 전력을 공급하도록 구동 필드로부터 전기 에너지를 전송한다. 전력 코일은 물체의 좌표들을 결정하기 위해 신호를 처리하는, 신호 전류에 응답하여 출력 신호를 신호 수신기에 또한 전송한다.
Description
발명의 분야
본 발명은 일반적으로 체내 추적 시스템에 관한 것으로서, 특히 몸체 안의 물체(object)의 위치(position)와 배향(oreientation)을 추적하기 위한 무선 방법들 및 기구들에 관한 것이다.
발명의 배경
많은 외과적 의료절차, 진단적 의료절차, 치료적 의료절차 및 예방 의료절차들을 수행하려면, 센서(sensor)들, 치료 유닛들, 튜브들, 카테터들, 임플란트(implant)들 및 다른 장치들과 같은 물체들을 체내에 위치시킬 필요가 있다. 이 절차들은 예컨대,
□치료 목적이나 진단 목적을 위한 전극들의 삽입과,
□약제, 영양제 및 다른 체액들을, 환자의 순환계 또는 소화계 속으로 용이하게 주입하기 위한 튜브들의 배치와,
□카테터 또는 다른 타입들의 수술을 용이하게 하기 위한 탐침(probe)들 또는 외과 기구들의 삽입과,
□생체 검사 절차 또는 다른 진단 절차들을 포함하는 넓은 범위를 포함한다.
많은 경우들에, 장치의 삽입은 수술 또는 카테터를 사용하는 동안 처럼 제한된 시간 동안 하게 된다. 다른 경우들에, 급식 튜브들 또는 정형외과 임플란트들과 같은 기구들은 장기간 사용을 위해 삽입된다. 바람직하게 X-선 영상을 사용하지 않고도, 환자의 체내에서 물체들의 위치 및 배향을 정확하게 결정하기 위한 실시간 정보를 제공할 필요가 있다.
여기에 참고로 포함되는 벤-하임(Ben-Haim)에 의한 미합중국 특허 제 5,391,199호 및 5,443,489호의 명세서에는 시스템들이 기술되어 있으며, 여기서 체내 탐침의 좌표(coordinate)들은 탐침 상에 놓인 홀 효과 소자, 코일들, 또는 다른 안테나와 같은 하나 또는 그 이상의 필드 센서들을 사용하여 결정된다. 이러한 시스템들은 의료용 탐침 또는 카테터에 관한 3차원 위치 정보를 발생시키기 위해 사용된다. 바람직하게, 센서 코일은 카테터 내에 위치하고, 외부에서 인가된 자기장들에 응답하여 신호들을 발생시킨다. 공지되어 있는 서로 떨어져 있는 위치들에서 외부 기준 프레임에 고정된, 3개의 방사체 코일들에 의해 자기장들이 발생된다. 각각의 방사체 코일 필드들에 응답하여 발생된 신호들의 진폭들이 검출되고 센서 코일의 위치를 계산하는데 사용된다. 각 방사체 코일은 공지된 주파수에서 필드를 발생시키기 위해 구동기 회로에 의해 구동되는 것이 바람직하며, 다른 방사체 코일들의 것과 달라서, 센서 코일에 의해 발생된 신호들은 상이한 방사체 코일들에 대응하는 성분들로 주파수에 의해 분리될 수 있다.
여기에 참고로 포함되는 벤-하임 등에 의한 미합중국 특허 제 6,198,963호는 비전문가들에 의해 조작될 수 있는 체내 튜브 위치의 확인을 위한 단순화된 장치를 설명하고 있다. 물체의 초기 위치가 기준 점으로서 결정되고, 물체가 그 초기 위치에 남아있는지 여부를 결정하기 위해 후속 측정들이 행해진다. 측정들은 위치가 결정된 물체의 몸체에 고정된 센서로 및/또는 상기 센서로부터 전송된 하나 또는 그 이상의 신호들에 기초한다. 신호는 초음파들, 자외선파들, 무선 주파수(RF)파들, 또는 정지 또는 회전 전자기장들일 수 있다.
여기에 참고로 포함되는 벤-하임 등에 의한 PCT 특허 공보 WO 96/05768호는 카테터의 끝(tip)에 대한 6차원 위치와 배향 정보를 발생하는 시스템을 설명하고 있다. 이 시스템은 카테터 내에 위치할 수 있는 사이트에 인접한, 예컨대 카테터의 말단(distal tip) 가까이에 있는 복수의 센서 코일들과 외부 기준 프레임에 고정된 복수의 방사체 코일들을 사용한다. 이 코일들은 방사체 코일들에 의해 발생된 자기장들에 응답하여 신호를 발생시키며, 그 신호들은 6개의 위치 및 배향 좌표들의 계산을 고려한다.
여기에 참고로 포함되는 도론(Doron) 등에 의한 미합중국 특허 제 6,239,724호는 환자의 체내로부터 공간을 둔 위치 정보를 제공하기 위한 원격측정 시스템(telemetry system)을 설명하고 있다. 이 시스템은 (a) 몸체 밖으로부터 수신된 전력 신호를, 원격측정 유닛에 전력을 공급하기 위한 전력으로 변환시키기 위한 제 1 변환기와; (b) 몸체 외부로부터 수신된 위치 필드 신호를 수신하기 위한 제 2 변환기와; (c) 위치 필드 신호에 응답하여, 위치 신호를, 몸체 밖의 사이트로 전송하기 위한 제 3 변환기를 갖는 이식 가능한 원격측정 유닛을 포함한다.
여기에 참고로 포함되는 애쉬(Ashe)에 의한 미합중국 특허 제 6,172,499호는 다중 주파수 AC 자기 신호들을 이용하는 전송하는 안테나에 대한 수신하는 안테나의 6도의 자유도에서 위치 및 배향을 측정하기 위한 기구를 설명하고 있다. 전송하는 구성요소는 서로에 대해 공지되어 있는 위치 및 배향의 2 또는 그 이상의 전송하는 안테나로 구성되어 있다. 전송하는 안테나는 AC 여자(excitation)에 의해 동시에 구동되며, 각 안테나는 주파수 스펙트럼에서 하나 또는 그 이상의 독특한 위치를 점유한다. 수신하는 안테나는 도체 금속들에 의해 유발된 일그러짐(distortions)과 전송된 교류 자기장의 합을 측정한다. 그 다음 컴퓨터가 일그러짐 성분을 추출하고, 수신된 신호들로부터 그것을 제거하여, 정확한 위치와 배향 출력을 제공한다.
여기에 참고로 포함되는 밴 스틴윅(Van Steenwyck) 등에 의한 미합중국 특허 제 4,173,228호는 카테터에 부착된 코일의 신호를 유도하고, 그 유도된 신호의 진폭과 위상을 모니터하는 것에 기초한 카테터 위치 장치를 설명하고 있다.
여기에 참고로 포함되는 베쯔(Besz) 등에 의한 미합중국 특허 제 5,099,845호 및 히르쉬(Hirschi) 등에 의한 제 5,325,873호는 방사하는 소자가 예를 들어 카테터와 같은 의료 튜브에 고정되고, 그 튜브의 위치가 그 소자로부터 방사된 에너지에 응답하여 결정되는 장치 및 방법을 설명하고 있다.
여기에 참고로 포함된 골든(Golden) 등에 의한 미합중국 특허 제 5,425,382호는 의료 튜브에 고정된 자석에 의해 발생된 정자기장(static magnetic field) 강도 기울기(strength gradient)를 감지함으로써 환자의 몸체 내에 의료 튜브를 위치시키는 장치 및 방법들을 설명하고 있다.
여기에 참고로 포함되는 스트롤(Strohl) 등에 의한 미합중국 특허 제4,905,698호 및 샤피로(Shapiro) 등에 의한 제 5,425,367호는 인가된 자기장이 카테터의 끝에 있는 코일 내에서 전류들을 유도하는 장치 및 방법을 설명하고 있다. 이러한 전류들에 기초해서, 카테터의 상대 위치가 결정된다.
여기에 참고로 포함되는 액커(Acker) 등에 의한 미합중국 특허 제 5,558,091호는 감지량의 반대측 상에 위치한 헬름홀츠(Helmholtz) 코일들로부터 일정한 필드들 및 동일한 코일들에 의해 발생된 기울기 필드들을 사용하는 자기 위치 및 배향 결정 시스템을 설명하고 있다. 이러한 필드들을 인가하는 동안 탐침에서 검출된 필드 성분들을 모니터함으로써, 그 탐침의 위치와 배향이 추론된다. 탐침의 표시는 피험자(subject)에 대한 탐침의 위치와 배향을 도시하기 위해 피험자의 분리해서 얻은 영상 위에 포개놓는다.
여기에 참고로 포함되는 블라덴(Bladen) 등에 의한 미합중국 특허 제5,913,820호는 센서에서 검출되는 자기장들을 발생시킴으로써, 바람직하게는 3차원으로 센서의 위치를 정하기 위한 장치를 설명하고 있다. 자기장들은 복수의 위치들로부터 발생되며, 단일 코일 센서의 배향과 위치 모두가 결정될 수 있도록 해준다.
체내 탐침의 위치를 검출하는 것에 기초한 상용 전자생리학적(commercial electrophysiological) 및 신체적 매핑(physical mapping) 시스템들은 현재 입수 가능하다. 그들 중에서, 캘리포니아 다이아몬드 바에 있는 바이오센스 웹스터 인크.(Biosense Webster Inc.)에 의해 개발되고 판매되는 CARTOTM는 국소 전기적 활동의 카테터 위치와의 자동 연상(automatic association) 및 매핑을 위한 시스템이다.
여기에 참고로 포함되는 클레오파트라 알페니토에 의한 기사 "인체내 3차원 창을 여는 마이크로툴", 메디컬 이메이징(Medical Imaging) 12(11), (1997년 11월)는 어센션 테크놀로지(Ascension Technology)(버링톤(Burlington), 버몬트(Vermont))에 의해 제작된 "미니버드(miniBIRD)" 장치를 설명하고 있다. 이 장치 "... 3차원 볼륨을 채우기 위해 2차원 슬라이스들의 위치와 배향을 재구성함으로써 내부 장기들 및 그들의 운동을 측정하는 ..." 5mm 만큼 작은, 센서들은 탐침들 또는 기구들 또는 인체내의 태아의 머리까지에도 부착될 수 있다. 이러한 미니 추적자들은 실시간 내에 6도의 자유도(x, y, z, yaw, 피치 및 롤로 제공된 위치와 배향)를 가지고 초음파 탐침들 또는 다른 기구들의 공간 위치를 측정한다. 미니버드는 자기장들을 측정하고 신호들을 실시간 3차원 측정치들로 변환시킴으로써 작동한다. 각 측정 사이클(초당 144회까지)의 시작에서, 시스템의 3축 송신기는 펄스된 직류 신호에 의해 구동된다. 그 다음 센서는 전송된 자기장 펄스를 측정한다. 전자 유닛은 전송하고 수신하는 소자들을 제어하며, 그 수신된 신호들을 실시간 위치 및 배향 측정치로 변환시켜서, 정확한 데이터의 집합을 제공한다. 이 데이터는 그 다음 심장, 혈관, 위, 골반 및 초음파 또는 내시경에 의해 제공되는 다른 영역들의 내부 영상들의 3차원 재구성에 사용될 수 있다.
본 발명의 몇몇 양태들의 목적은 체내 물체들의 위치 및 배향을 실시간 결정하기 위한 개선된 장치 및 방법들을 제공하는 것이다.
본 발명의 몇몇 양태들의 다른 목적은 무선 주파수 신호들에 기초한 개선된 위치 측정 장치 및 방법들을 제공하는 것이다.
본 발명의 몇몇 양태들의 또 다른 목적은 MRI 또는 형광 검사(fluoroscopy)와 같은 다른 위치 기술이 없이 작동할 수 있는 체내 물체 위치 및 배향을 결정하기 위한 개선된 장치 및 방법들을 제공하는 것이다.
본 발명의 몇몇 양태들의 또 다른 목적은 유선도 내부 전원도 필요하지 않은 체내 물체 위치용 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 몇몇 양태들의 부가적인 목적은 무게는 가볍고 크기는 작은 체내 매핑을 위한 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 몇몇 양태들의 부가적인 목적은 기존 매핑 지원 시스템들에 용이하게 포함될 수 있는 체내 매핑 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 환자의 체내에 위치한 물체의 위치와 배향을 감지하기 위한 장치는, 전력 코일과, 감지 코일 및 단일 처리 칩을 포함하는 무선 위치 트랜스폰더를 포함한다. 전형적으로, 이 트랜스폰더는 카테터 또는 임플란트(implant)와 같이 체내에 삽입된 장치에 고정된다. 외부에 위치한 구동 유닛은 바람직하게 트랜스폰더 안에 있는 전력코일을 구동시키기 위해 메가헤르츠 범위내의 주파수를 갖는 무선 주파수(RF) 신호를 전송하고, 칩에 전력을 공급한다. 또한, 체외에 고정된 위치들에 있는 한 세트의 자기장 발생기들은 상이한 각각의 주파수들, 전형적으로 킬로헤르츠 범위에서 자기장들을 생성한다. 이 필드들은 전류들로 하여금 필드 발생기들에 대한 감지 코일의 공간 위치 및 배향에 의존하는 감지 코일에서 흐르도록 한다. 처리 칩은 이들 전류들을 전력 코일에 의해 외부에 위치한 신호 처리 유닛으로 전송된 고주파 신호들로 변환시킨다. 이 유닛은 표시 및 기록을 위한 목적의 위치 및 배향 좌표들을 결정하기 위해 신호를 처리한다.
그러므로, 상기 언급된 CARTOTM시스템과 같은 현재 의료 추적 시스템들과 반대로, 현재의 트랜스폰더는 체내 물체의 위치와 배향이 감지 코일과 외부 처리 유닛 사이의 임의의 유선을 연결할 필요 없이 결정될 수 있도록 한다. 이러한 종류의 무선 조작은 처리 유닛에 용이하게 유선 연결될 수 없는, 특히 이식 가능한 장치들의 위치를 가시화하는데 유리하다. 이는 또한 카테터의 말단에 있는 위치 센서를 작동시키기 위해, 카테터와 같은 침입 탐침을 통과해야만 하는 유선들의 수를 감소시키는 데에도 유용하다. 유선의 수를 감소시킴으로써, 일반적으로 탐침의 직경을 감소시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 트랜스폰더가 전력 입력 및 신호 출력 양자를 위해 제공하는 단일 코일을 사용하고, 내부 전원은 사용하지 않고, 두개의 코일만을 사용하기 때문에, 당업자에 공지된 무선 트랜드폰더들보다 실질적으로 작게 만들 수 있다.
바람직하게, 외부 구동 유닛과 자기장 발생기들 모두에 의해 생성된 신호들을 동기화시키기 위해서 클록 동기화기가 사용된다. 가장 바람직하게, RF 구동 신호의 주파수는 정수 배의 자기장 주파수들이 되도록 설정된다. 센서 코일로부터 신호의 신호/잡음 비(signal/noise ratio)를 증가시키기 위해, 이 클록 동기화는트랜스폰더 칩이 위상-감지 검사를 사용할 수 있도록 해준다. 센서 신호들의 위상은 바람직하게, 모호성(ambiguity)을 해결하기 위해서도 사용될 수 있으며, 이것은 그렇지 않으면 센서 코일 축의 180°반전 하에 신호들내에서 발생할 것이다.
대안적으로 또는 부가적으로, 트랜스폰더는 다중 센서 코일들 바람직하게 상기 언급된 PCT 공보 WO 96/05768호에서 설명된, 3개의 상호-직각 코일들을 포함할 수 있다. 이 경우에, 모든 6개의 위치 및 배향 좌표들은 모호성 없이 결정될 수 있다.
본 발명의 몇몇 바람직한 실시예들의 다른 이점은 그들이 상기 언급된 CARTOTM매핑 시스템과 같은 기존 전자기 카테터-추적 시스템들에 용이하게 포함될 수 있다는 것이다. 그러한 실시예들에서, 무선 트랜스폰더의 전력 코일을 사용한 공기 중으로 통신하기 위한 구동 유닛과 부착된 수신기는 카테터로부터의 위치 신호들을 정상적으로 전송하는 유선 대신 추적 시스템의 처리 유닛에 연결된다. 수신기는 전력 코일로부터 수신하는 신호들을 사전 처리한 다음, 위치 결정 및 표시를 위한 추적 시스템의 기존 신호 처리기 상으로 신호들을 전송한다.
그러므로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라,
물체의 부근에 상이한 각각의 주파수들에서 전자기장들을 발생시키도록 적응된(adapted) 복수의 필드(field) 발생기들과;
상기 물체 쪽으로 RF 구동 필드(driving field)를 방사(radiate)하도록 적응된 무선 주파수(RF) 구동기와;
상기 물체에 고정된 무선 트랜스폰더(transponder)로서;
전자기장들에 응답하여 적어도 하나의 센서 코일(sensor coil) 내에 전류가 흐를 수 있도록 연결된 적어도 하나의 센서 코일과,
전류를 표시하는 출력 신호를 발생시키도록 적어도 하나의 센서 코일에 연결된 제어 회로, 및
RF 구동 필드를 수신하여, 그 구동 필드로부터 전기 에너지를 제어 회로로 전송하도록 연결되고, 제어 회로에 의해 발생된 출력 신호를 전송하기 위해 더 연결된 전력 코일을 포함하는, 상기 트랜스폰더와,
전력 코일(power coil)에 의해 전송된 출력신호를 수신하고 거기에 응답하여 상기 물체의 좌표들(coordinates)을 결정하도록 적응되는 신호 수신기를 포함하는 물체를 추적하기 위한 장치가 제공된다.
바람직하게, 적어도 하나의 센서 코일 안의 전류는 하나 또는 그 이상의 필드 발생기들의 상이한 주파수들에서 주파수 구성 성분들을 가지며, 제어 회로에 의해 발생된 신호는 전류의 주파수 구성 성분들을 나타낸다.
대안적으로 또는 부가적으로, 하나 또는 그 이상의 필드 발생기들은 각 필드 주파수들에서 전자기장을 발생시키도록 적응되며, RF 구동기는 구동 주파수에서 RF 구동 필드를 방사하도록 적응되며, 하나 또는 그 이상의 필드 발생기들과 RF 구동기는 필드 주파수들과 구동기 주파수가 상호 동기화되도록 동작시키기 위해 연결된다.
또 부가적으로 또는 대안적으로, 제어 회로는 전자기장들의 위상에 대해, 적어도 하나의 센서 코일 안에서 흐르는 전류의 위상을 나타낼 수 있도록 출력 신호를 발생시키도록 적응된다.
바람직한 실시예에서, 제어 회로는, 전압-주파수(voltage-to-frequency ; V/F) 변환기를 포함하며, 이것은 적어도 하나의 센서 코일에 흐르는 전류에 응답하여 변하는 출력 주파수를 갖는 출력 신호를 발생시키도록 연결된다.
몇몇 바람직한 실시예에서, 트랜스폰더는, 물체와 함께, 피험자의 몸체내로 삽입되도록 적응되며, 반면 하나 또는 그 이상의 필드 발생기들과 RF 구동기는 몸체 밖에 위치한다. 바람직하게, 물체는 몸체 안으로의 삽입을 위한, 긴 탐침을 포함하며, 수신기가 탐침의 말단의 좌표들을 결정할 수 있도록, 트랜스폰더는 탐침 내에 고정된다. 대안적으로, 물체는 임플란트를 포함하며, 수신기가 몸체 내에 임플란트의 좌표들을 결정할 수 있도록 트랜스폰더가 임플란트에 고정된다. 바람직한 실시예에서, 임플란트는 대퇴골두(femur head) 및 골반골절구(acetabulum)를 포함한 엉덩이 관절 임플란트를 포함하며, 트랜스폰더는 대퇴골두와 골반골절구에 각각 고정된 복수의 트랜스폰더들을 포함하며, 트랜스폰더들로부터 출력 신호에 응답하여 대퇴골두와 골발골절구 사이의 거리를 결정하도록 적응된다.
바람직하게, 제어 회로는 전력 코일에 의해 거기에 전송된 전기 에너지에 의해 단독으로 전력 공급되어 작동하도록 적응된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라,
구동 주파수에서 물체 쪽으로 RF 구동 필드를 방사하도록 적응된 무선 주파수(RF) 구동기와;
상기 구동 주파수와 동기하여, 각 필드 주파수들에서 물체의 부근에 전자기장들을 발생시키도록 적응된 하나 또는 그 이상의 필드 발생기들과;
상기 물체에 고정된 무선 트랜스폰더로서;
전자기장들에 응답하는 적어도 하나의 센서 코일에서 전류가 흐를 수 있도록 연결된 적어도 하나의 센서 코일과,
전류를 표시하는 출력 신호를 발생시킬 수 있도록 적어도 하나의 센서 코일에 연결된 제어 회로와,
RF 구동 필드를 수신하여, 그 구동 필드로부터 전기 에너지를 제어 회로로 전송하도록 연결되고, 제어 회로에 의해 발생된 출력 신호를 전송하기 위해 더 연결된 전력 코일을 포함하는, 상기 트랜스폰더와,
전력 코일에 의해 전송된 출력 신호를 수신하고 거기에 응답하여 상기 물체의 좌표들을 결정하도록 적응된 신호 수신기를 포함하는 물체를 추적하기 위한 장치가 제공된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라,
물체 쪽으로 RF 구동 필드를 방사하도록 적응된 무선 주파수(RF) 구동기와;
상기 물체의 부근에 전자기장들을 발생시키도록 적응된 하나 또는 그 이상의 필드 발생기들과;
상기 물체에 고정된 무선 트랜스폰더로서;
전자기장들에 응답하여 적어도 하나의 센서 코일 내에 전류가 흐를 수 있도록 연결된 적어도 하나의 센서 코일과,
전자기장들의 위상에 대한 전류의 진폭과 전류의 위상을 표시하는 출력 신호를 발생시키도록 적어도 하나의 센서 코일에 연결된 제어 회로와,
RF 구동 필드를 수신하여, 그 구동 필드로부터 전기 에너지를 제어 회로로 전송하도록 연결되고, 제어 회로에 의해 발생된 출력 신호를 전송하기 위해 더 연결된 전력 코일을 포함하는, 상기 트랜스폰더와,
전력 코일에 의해 전송된 출력 신호를 수신하고 출력 신호에 의해 표시된 전류의 진폭과 위상에 응답하여 상기 물체의 배향을 결정하도록 적응되는 신호 수신기를 포함하는 물체를 추적하기 위한 장치를 부가적으로 제공한다.
바람직한 실시예에서, 적어도 하나의 센서 코일은 단일 센서 코일을 포함하며, 신호 수신기는 나타난 전류의 위상에 응답하여 트랜스폰더의 배향의 방향을 결정하도록 적응된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라,
물체 쪽으로 RF 구동 필드를 방사하도록 적응된 무선 주파수(RF) 구동기와;
상기 물체의 부근에 전자기장들을 발생시키도록 적응된 하나 또는 그 이상의 필드 발생기와;
상기 물체에 고정된 무선 트랜스폰더로서;
전자기장들에 응답하여 적어도 하나의 센서 코일 내에 전류가 흐를 수 있도록 연결된 적어도 하나의 센서 코일과,
적어도 하나의 센서 코일에 흐르는 전류의 진폭에 응답하여 변하는 출력 주파수를 갖는 출력 신호를 발생시킬 수 있도록 적어도 하나의 센서 코일에 연결된 전압-주파수(voltage-to-frequency ; V/F) 변환기와,
RF 구동 필드를 수신하여, 그 구동 필드로부터 전기 에너지를 제어 회로로 전송하도록 연결되고, 제어 회로에 의해 발생된 출력 신호를 전송하기 위해 더 연결된 전력 코일을 포함하는, 상기 트랜스폰더와,
전력 코일에 의해 전송된 출력 신호를 수신하고 출력 주파수에 응답하여 상기 물체의 좌표들을 결정하도록 적응되는 신호 수신기를 포함하는 물체를 추적하기 위한 장치를 더 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 피험자의 몸체 내에서 수술하기 위한 무선 위치 트랜스폰더가 더 제공되며, 상기 트랜스폰더는,
상기 트랜스폰더 부근에 몸체에 인가된 하나 또는 그 이상의 전자기장들에 응답하여 적어도 하나의 센서 코일 내에서 전류가 흐를 수 있도록 연결된 적어도 하나의 센서 코일과;
출력 주파수가 몸체 내에서 트랜스폰더의 좌표들을 나타낼 수 있도록, 적어도 하나의 센서 코일에서 흐르는 전류의 진폭에 응답하여 변하는 출력 주파수를 갖는 출력 신호를 발생시킬 수 있도록 적어도 하나의 센서 코일에 연결된 전압-주파수(V/F) 변환기와;
트랜스폰더 부근에 몸체에 인가된 무선 주파수(RF) 구동 필드를 수신하도록 적응되고 그 구동 필드로부터 전기 에너지를 제어 회로로 전송하도록 연결되고, 좌표들을 결정할 때 사용하기 위해 몸체 밖에서 회로를 처리함으로써 신호가 수신될 수 있도록 제어 회로에 의해 발생된 출력 신호를 전송하도록 더 연결된 전력 코일을 포함한다.
바람직한 실시예에서, 센서 코일, V/F 변환기 및 전력 코일은 처리 회로가 탐침의 말단의 좌표들을 결정할 수 있도록, 몸체 내에 삽입하기 위해 긴 탐침 내에 고정되도록 함께 적응된다.
다른 바람직한 실시예에서, 센서 코일, V/F 변환기 및 전력 코일은, 처리 회로가 몸체 내의 임플란트의 좌표들을 결정할 수 있도록 임플란트 내에 고정되도록 함께 적응된다.
바람직하게, V/F 변환기는 전력 코일에 의해 거기에 전송된 전기 에너지에 의해 단독으로 전력 공급되어 작동되도록 적응된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라,
물체의 주변에 상이한 각각의 주파수들에서 전자기장들을 발생시키기 위해 복수의 필드 발생기들의 위치를 정하는 단계와;
상기 물체 쪽으로 RF 구동 필드를 방사하기 위해 무선 주파수(RF) 구동기의 위치를 정하는 단계와;
전자기장들에 응답하여 적어도 하나의 센서 코일에서 전류가 흐를 수 있도록 적어도 하나의 센서 코일과 전력 코일을 포함하는 무선 트랜스폰더를 상기 물체에 고정시키는 단계와;
구동 필드로부터 전기 에너지를 얻을 수 있도록 전력 코일을 사용하여 RF 구동 필드를 수신하는 단계와;
전력 코일에 의해 RF 구동 필드로부터 도출된 전기 에너지를 사용하여, 센서코일 내에서 흐르는 전류를 나타내는 무선 트랜스폰더에서 출력 신호를 발생시키는 단계와;
전력 코일을 사용하여 무선 트랜스폰더로부터 출력 신호를 전송하는 단계와;
상기 물체의 좌표들을 결정하기 위해 출력 신호를 수신하고 처리하는 단계를 포함하는 물체를 추적하는 방법이 더 제공된다.
바람직한 실시예에서, 출력 신호를 발생시키는 단계는 적어도 하나의 센서 코일에서 흐르는 전류의 진폭에 응답하여 변하는 출력 주파수를 갖는 신호를 발생시키는 단계를 포함한다.
어떤 바람직한 실시예들에서, 그 방법은 물체와 함께, 트랜스폰더를 피험자의 몸체내로 삽입하는 단계를 포함하며, 여기서 복수의 필드 발생기들과 RF 구동기의 위치를 정하는 단계는 하나 또는 그 이상의 필드 발생기들과 RF 구동기를 몸체 밖에 위치시키는 단계를 포함한다. 이러한 실시예들 중 한 실시예에서, 물체는 임플란트를 포함하며, 물체에 트랜스폰더를 고정시키는 단계는 임플란트에 트랜스폰더를 고정시키는 단계를 포함하며, 출력 신호를 수신하고 처리하는 단계는 체내 임플란트의 좌표들을 결정하는 단계를 포함한다. 전형적으로, 임플란트는 대퇴골두와 골발골절구를 포함한 엉덩이 관절 임플란트를 포함하며, 트랜스폰더를 고정시키는 단계는 복수의 트랜스폰더들을 대퇴골두와 골발골절구 각각에 고정시키는 단계를 포함하며, 임플란트의 좌표들을 결정하는 단계는 트랜스폰더들로부터 출력 신호에 응답하여 대퇴골두와 골반골절구 사이의 거리를 결정하는 단계를 포함한다. 바람직하게, 그 거리를 결정하는 단계는 수술 중 및 수술 후 기간 동안 트랜스폰더들을 사용하여 그 거리를 구하는 단계를 포함한다.
본 발명의 바람직한 구체화에 따라,
구동 주파수에서 물체 쪽으로 RF 구동 필드를 방사하기 위해 무선 주파수(RF) 구동기의 위치를 정하는 단계와;
구동 주파수와 동기하여, 각 필드 주파수들에서 물체 부근에 전자기장들을 발생시킬 수 있도록 하나 또는 그 이상의 필드 발생기들의 위치를 정하는 단계와;
전자기장들에 응답하여 적어도 하나의 센서 코일에서 전류가 흐를 수 있도록, 적어도 하나의 센서 코일과 전력 코일을 포함하는 무선 트랜스폰더를 상기 물체에 고정시키는 단계와;
구동 필드로부터 전기 에너지를 도출할 수 있도록 전력 코일을 사용하여 RF 구동 필드를 수신하는 단계와;
전력 코일에 의해 RF 구동 필드로부터 도출된 전기 에너지를 사용하여, 센서 코일에서 흐르는 전류를 나타내는 무선 트랜스폰더에서 출력 신호를 발생시키는 단계와;
전력 코일을 사용하여 무선 트랜스폰더로부터 출력 신호를 전송하는 단계와;
상기 물체의 좌표들를 결정하기 위해 출력 신호를 수신하고 처리하는 단계를 포함하는 물체를 추적하는 방법이 또한 제공된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라,
물체 쪽으로 RF 구동 필드를 방사하기 위해 무선 주파수(RF) 구동기의 위치를 정하는 단계와;
물체 부근에 전자기장들을 발생시킬 수 있도록 하나 또는 그 이상의 필드 발생기들의 위치를 정하는 단계와;
전자기장들에 응답하여 적어도 하나의 센서 코일 내에서 전류가 흐를 수 있도록, 적어도 하나의 센서 코일과 전력 코일을 포함하는 무선 트랜스폰더를 상기 물체에 고정시키는 단계와;
구동 필드로부터 전기 에너지를 도출할 수 있도록, 전력 코일을 사용하여 RF 구동 필드를 수신하는 단계와;
전력 코일에 의해 RF 구동 필드로부터 도출된 전기 에너지를 사용하여, 전자기장들의 위상에 대한 적어도 하나의 센서 코일 내에서 흐르는 전류의 진폭과 전류의 위상을 나타내는 무선 트랜스폰더에서 출력 신호를 발생시키는 단계와;
전력 코일을 사용하여 무선 트랜스폰더로부터 출력 신호를 전송하는 단계와;
물체의 좌표를 결정하기 위해 출력 신호를 수신하고 출력 신호에 의해 표시된 전류의 진폭과 위상을 처리하는 단계를 포함하는 물체를 추적하는 방법이 또한 제공된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라,
물체 쪽으로 RF 구동 필드를 방사하기 위해 무선 주파수(RF) 구동기의 위치를 정하는 단계와;
물체의 부근에 전자기장들을 발생시킬 수 있도록, 하나 또는 그 이상의 필드 발생기들의 위치를 정하는 단계와;
전자기장들에 응답하여 적어도 하나의 센서 코일 내에서 전류가 흐를 수 있도록, 적어도 하나의 센서 코일과 전력 코일을 포함하는 무선 트랜스폰더를 상기 물체에 고정시키는 단계와;
구동 필드로부터 전기 에너지를 도출할 수 있도록, 전력 코일을 사용하여 RF 구동 필드를 수신하는 단계와;
전력 코일에 의해 RF 구동 필드로부터 도출된 전기 에너지를 사용하여, 적어도 하나의 센서 코일에서 흐르는 전류의 진폭에 응답하여 변하는 출력 주파수를 갖는 무선 트랜스폰더에서 출력 신호를 발생시키는 단계와;
전력 코일을 사용하여 무선 트랜스폰더로부터 출력 신호를 전송하는 단계와;
출력 주파수에 응답하여 상기 물체의 좌표들을 결정하기 위해 출력 신호를 수신하고 처리하는 단계를 포함하는 물체를 추적하는 방법이 또한 제공된다.
도면들과 함께 고려되는, 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 본 발명은 보다 완전히 이해되어질 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 심장내 카테터(catheter)의 위치를 추적하기 위한 시스템의 개략적 그림 도면.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 카테터 내의 무선 위치 트랜스폰더(transponder)의 상세를 도시하는 카테터의 개략적 측면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 무선 위치 감지 시스템에서 사용된 처리 회로와 구동기의 소자들을 개략적으로 도시하는 블록도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 관절 임플란트(joint implant)에 무선 위치 트랜스폰더들의 사용을 도시하는 개략적 그림 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
20 : 매핑 시스템22 : 사용자
24 : 심장26 : 피험자
28 : 코일들30 : 카테터
32 : 구동기 회로34 : 제어장치(console)
40 : 무선 위치 트랜스폰더42 : 전력 코일
46 : 감지 코일44 : 제어 칩
54 : 안테나56 : 수신기
58 : 신호 처리 회로들
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 피험자(26)의 심장(24)을 매핑하기 위한 매핑 시스템(20)의 개략적 그림을 도시한 도면이다. 시스템(20)은 긴 탐침, 바람직하게는 카테터(30)를 포함하며, 상기 카테터는 심장의 챔버 안으로 피험자의 정맥 또는 동맥을 통해 사용자(22)에 의해 삽입된다. 카테터(30)는 바람직하게 카테터의 말단 가까이에 무선 위치 트랜스폰더(40)를 포함한다. 트랜스폰더(40)는 도 2에 상세하게 도시된다. 임의로, 카테터를 따라 다중 지점의 위치와 배향 좌표들을 제공하기 위해 카테터의 길이를 따라 서로 공간을 둔 이러한종류의 2 또는 그 이상의 트랜스폰더들을 포함한다.
트랜스폰더(40)를 조작하기 위해서, 예컨대, 자기장을 발생시키기 위한 필드 발생기 코일들(28)을 포함하는 패드를, 피험자 아래에 위치시킴으로써 발생된 자기장 내에 피험자(26)가 위치한다. 코일들(28)은 상이한 각각의 주파수들에서 전자기장들을 발생시키기 위해 구동기 회로(32)에 의해 구동된다. 발생기 코일들(28)은 피험자(환자)(26) 밖에 위치한다. 기준 전자기 센서(도시되지 않음)는 예컨대 환자의 등에 테이프를 감은 환자에 대해 고정되고, 트랜스폰더(40)를 포함하는 카테터(30)는 환자의 심장 내로 전진시킨다. 바람직하게 코일 형태인 부가적인 안테나(54)는 아래에 상세하게 설명한 바와 같이, 트랜스폰더에 RF 전력을 공급하고 그로부터 신호들을 수신한다. 심장 안에서 트랜스폰더(40)로부터 안테나(54)에 의해 수신된 신호들은 콘솔(console)(34)로 전송되며, 이 콘솔은 신호들을 분석하고 모니터(36) 상에 결과들을 표시한다. 이 방법에 의해서, 기준 센서에 대해, 카테터(30) 내의 트랜스폰더(40)의 정확한 위치가 확인될 수 있고, 가시적으로 표시될 수 있다. 트랜스폰더는 심장 근육의 수축에 의해 유발되는, 카테터의 변위를 또한 검출할 수 있다.
시스템(20)의 몇 가지 특징들은 심장의 전기적 기계적 기능의 맵들(38)을 발생시키기 위한 시스템의 사용을 포함한, 상기 언급된 CARTOTM시스템에서 구현될 수 있다. 카테터(30)와 시스템(20)의 설계의 다른 양태들은 상기 언급된 미합중국 특허 제 5,391,199호, 제 5,443,489호 및 제 6,198,963호에 기재되어 있다. 그러나,콘솔(34)에 사용된, 트랜스폰더(40) 및 연관된 구동기 및 신호 처리 회로들의 설계는 본 발명에 독특한 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 트랜스폰더(40) 및 구동 및 신호 처리 회로들의 상세한 설명을 개략적으로 도시하는, 도 2 및 도 3에 참조부호가 기재되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 트랜스폰더(40)는 제어 칩(44)에 연결된 전력 코일(42)과 감지 코일(46)을 포함한다. 코일(42)은 바람직하게 1MHz 보다 높은 범위에서, 고주파 신호들을 수신 및 전송하는데 최적화되어 있다. 반면, 코일(46)은 바람직하게, 코일들(28)이 그들의 전자기장들을 발생시키는 주파수들인, 1 내지 3 kHz의 범위에서 작동되도록 설계된다. 대안적으로, 응용 요건들에 의해 설명된 바와 같이, 다른 주파수 범위들이 사용될 수 있다. 전체 트랜스폰더(40)는 전형적으로 2 내지 5mm의 길이와 2 내지 3mm의 외경을 가지며, 그것이 카테터(30) 안으로 편리하게 적응할 수 있도록 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 콘솔(34)은 바람직하게 2 내지 10 MHz 범위에서, 전력 신호를 방출하기 위해 안테나(54)를 구동하는 RF 전력 구동기(50)를 포함한다. 전력 신호는 전류로 하여금 전력 코일(42)에서 흐르도록 하며, 이것은 칩(44)에 의해 정류되고 그의 내부 회로들에 전력을 공급하는데 사용된다. 반면, 필드 발생기 코일들(28)에 의해 생성된 전자기장들은 전류로 하여금 센서 코일(46) 내에서 흐르도록 한다. 이 전류는 발생기 코일들을 통해서 흐르는 구동 전류들과 동일한 주파수들에서의 주파수 성분들을 가진다. 전류 성분들은 센서 코일축에 평행한 방향으로 발생기 코일들에 의해 생성된 각각의 자기장들의 성분들의 강도에 비례한다. 그러므로, 전류들의 진폭들은 고정된 발생기 코일들(28)에 대한 위치 및 배향을 나타낸다.
칩(44)은 상이한 필드 주파수들에서 센서 코일(46)에서 흐르는 전류들을 측정한다. 이것은 전력 코일(42)을 통해서 안테나(54)로 다시 전송하는, 고주파 신호에서 이러한 측정치를 인코드한다. 바람직하게, 칩(44)은 주파수가 부하 양단에 흐르는 센서 코일 전류에 의해 생성된 전압에 비례하는 RF 신호를 발생시키는 전압-주파수(V/F) 변환기(48)를 포함한다. 바람직하게, 칩(44)에 의해 생성된 RF 신호는 50 내지 150 MHz 범위의 반송파 주파수를 갖는다. 이러한 방법으로 생성된 RF 신호는 코일들(28)에 의해 발생된 필드들의 각각의 주파수에서 시간 내내 변하는 3개의 상이한 주파수 변조(FM) 성분들로 변조된다. 변조의 크기는 3가지 주파수들에서 전류 성분들에 비례한다. 트랜스폰더(40)로부터 안테나(54)까지의 센서 코일 진폭 측정치를 전송하기 위해 진폭 변조보다는 오히려 주파수 변조를 사용하는 장점은 신호(즉, 주파수)에서 정보가 신호가 통과해야만 하는 체 조직(body tissue)들의 다양한 감쇄에 의해 영향을 받지 않는다.
대안적으로, 칩(44)은 센서 코일(46)에서 흐르는 전류의 진폭을 디지털화하는, 샘플링(sampling) 회로 및 아날로그/디지털(A/D) 변환기(도면들에 도시되지 않음)를 포함한다. 이러한 경우에, 칩(44)은 디지털로 변조된 신호를 발생하고, 전력 코일(42)에 의한 전송을 위한 신호를 RF-변조한다. 이러한 목적을 위해 디지털 인코딩 및 변조의 적합한 방법이 사용될 수 있다. 신호 처리 및 변조의 다른 방법들은 당업자들에게 명백해질 것이다.
전력 코일(42)에 의해 전송된 FM 또는 디지털로 변조된 신호는 안테나(54)에 연결된 수신기(56)에 의해 픽업된다. 수신기는 적합한 입력을 발생하는 신호를 콘솔(34) 내에서 신호 처리 회로들(58)로 복조시킨다. 전형적으로, 수신기(56)는 트랜스폰더(40)로부터 신호들을 증폭시키고, 여과하고 디지털화시킨다. 디지털화된 신호들은 수신되며 카테터(30)의 위치와 배향을 계산하기 위해 회로들(58)을 처리함으로써 사용된다. 전형적으로, 회로들(58)은 수신기(56)로부터 신호들을 처리하기 위한 적절한 입력 회로로 장치되고 프로그램된, 범용 컴퓨터(general-purpose computer)를 포함한다. 회로들(58)에 의해 도출된 정보는 예컨대 맵(38)을 발생시키는데 또는 조작자(operator; 22)에게 다른 진단 정보 또는 안내를 제공하는데 사용된다.
본 발명의 대안적인 실시예에서, 구동기(50)와, 수신기(56) 및 안테나(54)는 CARTOTM시스템과 같은 기존 추적 시스템에 새로 장착된다. 기존 시스템에서 콘솔(34)은 카테터의 위치와 배향을 결정하기 위한 기존 처리 회로들(58)을 사용하여, 카테터(30) 내에서 하나 또는 그 이상의 센서 코일들로부터 유선상으로 수신된 신호들을 처리 및 수신하도록 설계된다. 그러므로, 이러한 대안적인 실시예에서, 수신기(56)는 센서 코일(46)에 의해 발생된 가변 전류 신호들을 재구성할 수 있도록 트랜스폰더(40)에 의해 발생된 신호들을 복조한다. 기존 처리 회로들은 센서 코일 전류들이 유선 연결에 의해 수신되었던 것처럼 카테터 위치 및 배향을 결정하기 위해 이러한 정보를 사용한다.
바람직하게, 콘솔(34)은 구동기 회로들(32)과 RF 전력 구동기(50)를 동기화는데 사용되는 클록 동기화 회로(52)를 포함한다. 더욱 바람직하게, RF 전력 구동기는 필드 발생기들(28)의 구동 주파수들의 정수 배인 주파수에서 작동한다. 그 다음 칩(44)은 그의 전원 뿐만 아니라 주파수 기준으로서 전력 코일(42)에 의해 수신된 RF 신호를 사용할 수 있다. 이러한 기준을 사용하여, 칩(44)은 또한 코일(28)에 의해 발생된 구동 필드들과 동상(in phase)의 센서 코일 전류를 검출하기 위해 센서 코일(46)에 의해 발생된 전류 신호들에 위상-감지 처리를 적용할 수 있다. 수신기(56)는 클록 동기화 회로(52)로부터 입력을 사용하여, 당업계에 공지된 바와 같이, 유사한 방법으로, 위상-감지 처리 방법들을 적용할 수 있다. 그러한 위상-감지 검출 방법들은 트랜스폰더(40)가 센서 코일(46)의 전류 신호들의 낮은 진폭에도 불구하고, 증가된 신호/잡음(S/N) 비를 달성할 수 있도록 한다.
도 2에 도시된 단일 센서 코일(46)은 필드 발생기 코일(28)과 함께, 처리 회로들(58)이 3차원의 위치와 2차원의 배향 정보를 발생할 수 하는데 충분하다. 기계적 정보로부터 필요하다면, 또는 2 또는 그 이상의 트랜스폰더들이 카테터에 사용될 때, 그들의 각 좌표들의 비교로부터, 배향의 3차원(통상, 그 세로축에 대한 카테터(30)의 회전)이 추론될 수 있다. 대안적으로, 예컨대 상기 언급된 PCT 공보 WO 96/05768호에 기재된 바와 같이, 트랜스폰더(40)는 다중 센서 코일들, 바람직하게 3개의 상호 직교 코일들을 포함할 수 있다. 이 경우에, 처리 회로들은 카테터(30)의 모두 6개의 위치와 배향 좌표들을 확실하게 결정할 수 있다.
트랜스폰더(40)의 배향 좌표들을 결정할 때 가능한 모호성의 다른 점은 센서코일(46) 내에서 흐르는 전류들의 크기가 코일의 축의 방향의 반전 하에서 변하지 않는다는 것이다. 다시 말하면, 센서 코일의 축에 수직인 평면을 통해 180°만큼 지나간 트랜스폰더(40)는 전류 진폭에 영향을 미치지 않는다. 어떤 상황 하에서, 이러한 대칭 반응은 트랜스폰더의 좌표들을 결정함에 있어서 180°의 오류를 야기한다.
센서 코일 전류의 크기는 코일축을 지나감으로써 영향을 받지 않지만, 180°반전은 필드 발생기들(28)에 의해 발생된 구동 전자기장들의 위상에 대한 전류의 위상을 반전시킨다. 클록 동기화 회로(52)는 이러한 위상 반전을 검출하여, 180°회전 하에 배향의 모호성을 극복하는데 사용될 수 있다. 필드 발생기(28)를 구동시키는 전류와 함께, 칩(44)에 의해 수신기(56)로 되돌아가는 RF 신호의 변조를 동기화시키는 것은 수신기(56)가, 구동 전류들에 대한 센서 코일(46)의 전류들의 위상을 결정할 수 있도록 한다. 센서 전류들이 구동 전류들과 동상인지 또는 이상(out of phase)으로부터 180°인지를 검사함으로써, 처리 회로(58)는 트랜스폰더가 지시하는 방향으로 결정될 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 정형외과 절차에서 위치 트랜스폰더들의 사용을 도시하는 개략적 그림을 도시하는 도면이다. 내장된 전원 없이, 트랜스폰더(40)와 같은 무선 트랜스폰더들을 사용하는 이점은 트랜스폰더들이 이식가능한 장치들 내에 삽입되거나 부착된 다음에, 후속 참조를 위해 환자의 몸체 안에 남겨질 수 있다는 것이다. 도4에 도시된 실시예는 인공 골반골절구 내에 인공 대퇴골(60)의 두부를 위치시킬 필요가 있다. 통상적으로, 절차를 수행하기 전에,외과의사는 수술 영역을 눈으로 보기 위해 X-선 또는 CT 촬영을 시키지만, 그 다음에 실시간 3차원 가시화의 이점 없이 실제 외과 의료절차를 수행해야 한다.
도 4에 도시된 실시예에서, 소형 트랜스폰더들(64)은 대퇴골(60) 안에 끼워 넣어지고, 더 소형의 트랜스폰더들(66)은 골반골절구(62)의 영역 안에 있는 골반 내에 끼워 넣어진다. 트랜스폰더들(64 및 66)은 도 2에 도시된 바와 같이, 바람직하게 트랜스폰더(40)와 유사하다. 보다 바람직하게, 각 트랜스폰더는 수신기(56)가 트랜스폰더들 사이를 구별할 수 있도록, 상이한 반송파 주파수에서 안테나(54)로 신호들을 다시 전송하도록 구성되어있다. 외과 의료절차를 시작할 때, 골반골절구 주변에 있는 대퇴골두와 함께 X-선 영상을 얻는다. 그 영상은 컴퓨터에 의해 포착되어, 컴퓨터 모니터 상에 표시된다. 트랜스폰더들(64 및 66)은 X-선 영상으로 눈으로 볼 수 있으며, 그 영상에 있는 그들의 위치는 처리 회로(58)에 의해 결정된 바와 같이, 그들의 각 위치 좌표들과 함께 등록된다. 외과 의료절차 동안, 트랜스폰더들의 운동은 회로(58)에 의해 추적되며, 이 운동은 당업계에 공지된 영상 처리 기술을 사용하여, 모니터 상에 그 영상에 있는 대퇴골두와 골반골절구의 상대 위치들을 업데이트하는데 사용된다. 외과의사는 외과 의료절차가 진행중인 동안 반복되는 X-선 노출들을 필요로 하지 않고도, 골반골절구 내에 대퇴골두를 적절하게 배치하기 위해 업데이트된 사진을 사용한다.
외과 의료절차를 종료한 후, 뼈들 사이에 적절한 관계가 유지되는지 검증하기 위해 (임플란트 내에 남아있는) 트랜스폰더들(64 및 66)의 상대 위치들이 주기적으로 검사된다. 이러한 종류의 위치 감시(monitoring)는 장기간 동안 임플란트의 상태를 감시하기 위해서 및 회복기 동안에도 유용하다. 이러한 감시는 예를 들면, 좀더 심각한 뼈 악화에 앞서기 위해서 어떤 경우에 알고 있는, 골반골절구로부터 대퇴골이 점차 분리되는 것을 검출하는데 사용될 수도 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 무선 위치 트랜스폰더들의 2가지 특정 응용들만을 도시하였지만, 다른 응용들도 당업자들에게 명백해질 것이며, 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 간주될 것이다. 예를 들면, 한정하는 방법에 의해서가 아니라, 그러한 트랜스폰더들은 무릎과, 척추 및 다른 위치들에 사용된 정형외과 임플란트들과 같은, 다른 이식 가능한 장치들뿐만 아니라 내시경 및 급식 튜브들과 같은, 다른 타입들의 침입형 도구들에 고정될 수도 있다.
그러므로, 본 발명은 상기에서 특히 도시하고 기재했던 것에 한정되지 않는다는 것은 당업자라면 이해할 것이다. 또한, 본 발명의 범위는, 상기 설명한 다양한 특징들의 조합들 내지 하위 조합들, 뿐만 아니라 앞서 말한 설명을 읽을 때 당업자에게 일어날 수 있는, 선행 기술에는 없는, 본 발명의 변형들 및 수정들을 모두 포함한다.
본 발명은 체내 물체들의 위치 및 배향을 실시간 결정하기 위한 개선된 장치 및 방법들을 제공하는 것이다.
Claims (49)
- 물체를 추적하기 위한 장치에 있어서,물체 부근에 상이한 각각의 주파수들에서 전자기장들을 발생시키도록 적응된 복수의 필드 발생기들과;상기 물체 쪽으로 RF 구동 필드를 방사하도록 적응된 무선 주파수(RF) 구동기와;상기 물체에 고정된 무선 트랜스폰더(transponder)로서;전자기장들에 응답하여 적어도 하나의 센서 코일 내에 전류가 흐를 수 있도록 연결된 적어도 하나의 센서 코일과,전류를 표시하는 출력 신호를 발생시키도록 적어도 하나의 센서 코일에 연결된 제어 회로와,RF 구동 필드를 수신하여, 상기 구동 필드로부터 전기 에너지를 제어 회로로 전송하도록 연결되고, 제어 회로에 의해 발생된 출력 신호를 전송하기 위해 더 연결되는 전력 코일을 포함하는, 상기 무선 트랜스폰더와,전력 코일(power coil)에 의해 전송된 출력 신호를 수신하고 그것에 응답하여 상기 물체의 좌표들(coordinates)을 결정하도록 적응되는 신호 수신기를 포함하는, 물체를 추적하기 위한 장치.
- 제 1항에 있어서, 적어도 하나의 센서 코일 내의 전류는 하나 또는 그 이상의 필드 발생기들의 상이한 주파수들에서 주파수 성분들을 가지며, 제어 회로에 의해 발생된 신호는 전류의 주파수 성분들을 나타내는, 물체를 추적하기 위한 장치.
- 제 1항에 있어서, 하나 또는 그 이상의 필드 발생기들은 각각의 필드 주파수들에서 전자기장을 발생시키도록 적응되고, RF 구동기는 구동 주파수에서 RF 구동 필드를 방사하도록 적응되고, 하나 또는 그 이상의 필드 발생기들과 RF 구동기는, 필드 주파수들과 구동 주파수가 서로 동기화될 수 있도록 작동하도록 연결되는, 물체를 추적하기 위한 장치.
- 제 1항에 있어서, 제어 회로는 전자기장들의 위상에 대해, 적어도 하나의 센서 코일에서 흐르는 전류의 위상을 나타낼 수 있도록 출력 신호를 발생시키도록 적응되는, 물체를 추적하기 위한 장치.
- 제 1항에 있어서, 제어 회로는 적어도 하나의 센서 코일 내에서 흐르는 전류에 응답하여 변하는 출력 주파수를 갖는 출력 신호를 발생시키도록 연결되는 전압-주파수(V/F) 변환기를 포함하는, 물체를 추적하기 위한 장치.
- 제 1항에 있어서, 트랜스폰더는 피험자의 몸체 내로, 물체와 함께, 삽입되도록 적응되는 반면, 하나 또는 그 이상의 필드 발생기들과 RF 구동기는 상기 몸체 밖에 위치하는, 물체를 추적하기 위한 장치.
- 제 6항에 있어서, 물체는 몸체 내로 삽입하기 위한, 긴 탐침을 포함하며, 트랜스폰더는 수신기가 탐침의 말단(distal end)의 좌표들을 결정할 수 있도록 하는 탐침 내에 고정되는, 물체를 추적하기 위한 장치.
- 제 6항에 있어서, 물체는 임플란트이고, 트랜스폰더는 수신기가 몸체내의 임플란트의 좌표들을 결정할 수 있도록 임플란트 내에 고정되는, 물체를 추적하기 위한 장치.
- 제 8항에 있어서, 임플란트는 대퇴골두와 골반골절구를 포함하는, 엉덩이 관절 임플란트를 포함하고, 트랜스폰더는 대퇴골두와 골반골절구에 각각 고정된 복수의 트랜스폰더들을 포함하며, 신호 수신기는 상기 트랜스폰더들로부터 출력 신호에 응답하여 대퇴골두와 골반골절구 사이의 거리를 결정하도록 적응되는, 물체를 추적하기 위한 장치.
- 제 1항에 있어서, 제어 회로는 전력 코일에 의해 거기에 운반된 전기 에너지에 의해서 단독으로 전력 공급되어 작동하도록 적응되는, 물체를 추적하기 위한 장치.
- 물체를 추적하기 위한 장치에 있어서,구동 주파수에서 물체 쪽으로 RF 구동 필드를 방사하도록 적응된 무선 주파수(RF) 구동기와;상기 구동 주파수와 동기하여, 각 필드 주파수들에서 물체 부근에 전자기장들을 발생시키도록 적응된 하나 또는 그 이상의 필드 발생기들과;상기 물체에 고정된 무선 트랜스폰더로서;전자기장들에 응답하여 적어도 하나의 센서 코일 내에 전류가 흐를 수 있도록 연결된 적어도 하나의 센서 코일과,전류를 표시하는 출력 신호를 발생시키도록 적어도 하나의 센서 코일에 연결된 제어 회로와,RF 구동 필드를 수신하여, 상기 구동 필드로부터 전기 에너지를 제어 회로로 전송하도록 연결되고, 제어 회로에 의해 발생된 출력 신호를 전송하기 위해 더 연결되는 전력 코일을 포함하는, 상기 무선 트랜스폰더와,전력 코일(power coil)에 의해 전송된 출력 신호를 수신하고 그것에 응답하여 상기 물체의 좌표들(coordinates)을 결정하도록 적응되는 신호 수신기를 포함하는, 물체를 추적하기 위한 장치.
- 제 11항에 있어서, 제어 회로는 RF 구동 필드에 응답하여 전력 코일로부터 주파수 동기화 신호를 수신하고, 출력 신호를 발생시킬 때 주파수 동기화 신호를 인가하도록 연결되는, 물체를 추적하기 위한 장치.
- 제 11항에 있어서, RF 구동 필드의 구동 주파수는 하나 또는 그 이상의 필드 발생기들의 전자기장들의 필드 주파수들의 정수 배인, 물체를 추적하기 위한 장치.
- 제 11항에 있어서, 제어 회로는 전자기장들의 위상에 대해, 적어도 하나의 센서 코일 내에서 흐르는 전류의 위상을 나타낼 수 있도록, 구동 주파수를 갖는 필드 주파수들의 동기화에 응답하여, 출력 신호를 발생시키도록 적응되는, 물체를 추적하기 위한 장치.
- 제 11항에 있어서, 제어 회로는 적어도 하나의 센서 코일 내에서 흐르는 전류에 응답하여 변하는 출력 주파수를 갖는 출력 신호를 발생시키도록 연결되는 전압-주파수(V/F) 변환기를 포함하는, 물체를 추적하기 위한 장치.
- 제 11항에 있어서, 트랜스폰더는 피험자의 몸체 내로, 물체와 함께, 삽입되도록 적응되는 반면, 하나 또는 그 이상의 필드 발생기들과 RF 구동기는 상기 몸체 밖에 위치하는, 물체를 추적하기 위한 장치.
- 물체를 추적하기 위한 장치에 있어서,상기 물체 쪽으로 RF 구동 필드를 방사하도록 적응된 무선 주파수(RF) 구동기와;상기 물체 부근에 전자기장들을 발생시키도록 적응된 하나 또는 그 이상의필드 발생기들과;상기 물체에 고정된 무선 트랜스폰더(transponder)로서;전자기장들에 응답하여 적어도 하나의 센서 코일 내에 전류가 흐를 수 있도록 연결된 적어도 하나의 센서 코일과,전자기장들의 위상에 대한 전류의 진폭과 전류의 위상을 표시하는 출력 신호를 발생시키도록 적어도 하나의 센서 코일에 연결된 제어 회로와,RF 구동 필드를 수신하여, 상기 구동 필드로부터 전기 에너지를 제어 회로로 전송하도록 연결되고, 제어 회로에 의해 발생된 출력 신호를 전송하기 위해 더 연결되는 전력 코일을 포함하는, 상기 무선 트랜스폰더와,전력 코일(power coil)에 의해 전송된 출력 신호를 수신하고 출력 신호에 의해 표시된 전류의 진폭과 위상에 응답하여 상기 물체의 배향을 결정하도록 적응되는 신호 수신기를 포함하는, 물체를 추적하기 위한 장치.
- 제 17항에 있어서, 적어도 하나의 센서 코일은 단일 센서 코일을 포함하며, 신호 수신기는 표시된 전류의 위상에 응답하여 트랜스폰더의 배향의 방향을 결정하도록 적응되는, 물체를 추적하기 위한 장치.
- 제 17항에 있어서, 제어 회로는 적어도 하나의 센서 코일 내에서 흐르는 전류에 응답하여 변하는 출력 주파수를 갖는 출력 신호를 발생시키도록 연결되는 전압-주파수(V/F) 변환기를 포함하는, 물체를 추적하기 위한 장치.
- 제 17항에 있어서, 트랜스폰더는 피험자의 몸체 내에, 물체와 함께, 삽입되도록 적응되는 반면, 하나 또는 그 이상의 필드 발생기들과 RF 구동기는 상기 몸체 밖에 위치하는, 물체를 추적하기 위한 장치.
- 물체를 추적하기 위한 장치에 있어서,상기 물체 쪽으로 RF 구동 필드를 방사하도록 적응된 무선 주파수(RF) 구동기와;상기 물체 부근에 전자기장들을 발생시키도록 적응된 하나 또는 그 이상의 필드 발생기들과;상기 물체에 고정된 무선 트랜스폰더(transponder)로서;전자기장들에 응답하여 적어도 하나의 센서 코일 내에 전류가 흐를 수 있도록 연결된 적어도 하나의 센서 코일과,적어도 하나의 센서 코일에 흐르는 전류의 진폭에 응답하여 변하는 출력 주파수를 갖는 출력 신호를 발생시키도록 적어도 하나의 센서 코일에 연결되는 전압-주파수(voltage-to-frequency; V/F) 변환기와,RF 구동 필드를 수신하여, 상기 구동 필드로부터 전기 에너지를 제어 회로로 전송하도록 연결되고, 제어 회로에 의해 발생된 출력 신호를 전송하기 위해 더 연결되는 전력 코일을 포함하는, 상기 무선 트랜스폰더와,전력 코일(power coil)에 의해 전송된 출력 신호를 수신하고 출력 주파수에응답하여 상기 물체의 좌표들을 결정하도록 적응되는 신호 수신기를 포함하는, 물체를 추적하기 위한 장치.
- 제 21항에 있어서, 트랜스폰더는 피험자의 몸체 내에, 물체와 함께, 삽입되도록 적응되는 반면, 하나 또는 그 이상의 필드 발생기들과 RF 구동기는 상기 몸체 밖에 위치하는, 물체를 추적하기 위한 장치.
- 피험자의 몸체 내에서 수술하기 위한 무선 위치 트랜스폰더에 있어서, 상기 트랜스폰더는,상기 트랜스폰더 부근에 몸체에 인가된 하나 또는 그 이상의 전자기장들에 응답하여 적어도 하나의 센서 코일 내에서 전류가 흐르도록 연결되는 적어도 하나의 센서 코일과;출력 주파수가 몸체 내에서 트랜스폰더의 좌표들을 나타내도록, 적어도 하나의 센서 코일에서 흐르는 전류의 진폭에 응답하여 변하는 출력 주파수를 갖는 출력 신호를 발생시키도록 적어도 하나의 센서 코일에 연결되는 전압-주파수(V/F) 변환기와;트랜스폰더 부근의 몸체에 인가된 RF 구동 필드를 수신하도록 적응되고 상기 구동 필드로부터 전기 에너지를 제어 회로로 전송하도록 연결되고, 좌표들을 결정할 때 사용하기 위해 몸체 밖에서 회로를 처리함으로써 신호가 수신될 수 있도록 제어 회로에 의해 발생된 출력 신호를 전송하기 위해 더 연결되는 전력 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선 위치 트랜스폰더.
- 제 23항에 있어서, 센서 코일과, V/F 변환기 및 전력 코일은 처리 회로가 탐침의 말단의 좌표들을 결정할 수 있도록 몸체 내로 삽입하기 위해, 긴 탐침 내에 고정되도록 함께 적응되는, 무선 위치 트랜스폰더.
- 제 23항에 있어서, 센서 코일과, V/F 변환기 및 전력 코일은 처리 회로가 몸체 내의 임플란트의 좌표들을 결정할 수 있도록 임플란트 내에 고정되도록 함께 적응되는, 무선 위치 트랜스폰더.
- 제 23항에 있어서, V/F 변환기는 전력 코일에 의해 거기에 전송된 전기 에너지에 의해 단독으로 전력 공급되어 작동하도록 적응되는, 무선 위치 트랜스폰더.
- 물체를 추적하는 방법에 있어서,물체 부근에 상이한 각각의 주파수들에서 전자기장들을 발생시키도록 복수의 필드 발생기의 위치를 정하는 단계와;상기 물체 쪽으로 RF 구동 필드를 방사하기 위해 무선 주파수(RF) 구동기의 위치를 정하는 단계와;전자기장들에 응답하여 적어도 하나의 센서 코일에서 전류가 흐르도록, 적어도 하나의 센서 코일과 전력 코일을 포함하는 무선 트랜스폰더를 상기 물체에 고정시키는 단계와;구동 필드로부터 전기 에너지를 도출하도록, 전력 코일을 사용하여 RF 구동 필드를 수신하는 단계와;전력 코일에 의해 RF 구동 필드로부터 도출된 전기 에너지를 사용하여, 센서 코일 내에서 흐르는 전류를 나타내는 무선 트랜스폰더에서 출력 신호를 발생시키는 단계와;전력 코일을 사용하여 무선 트랜스폰더로부터 출력 신호를 전송하는 단계와;상기 물체의 좌표들을 결정하기 위해 출력 신호를 수신하고 처리하는 단계를 포함하는, 물체를 추적하는 방법.
- 제 27항에 있어서, 적어도 하나의 센서 코일 내에서 흐르는 전류는 하나 또는 그 이상의 필드 발생기들의 상이한 주파수들에서 주파수 성분들을 가지며, 출력 신호를 발생시키는 것을 전류의 주파수 성분들에 응답하여 출력 신호를 발생시키는 단계를 포함하는, 물체를 추적하는 방법.
- 제 27항에 있어서, 하나 또는 그 이상의 필드 발생기들과 RF 구동기의 위치를 정하는 단계는 RF 구동기의 구동 주파수를 갖는 하나 또는 그 이상의 필드 발생기들의 각각의 필드 주파수들을 동기화시키는 단계를 포함하는, 물체를 추적하는 방법.
- 제 27항에 있어서, 출력 신호를 발생시키는 단계는 전자기장들의 위상에 대해, 적어도 하나의 센서 코일 내에서 흐르는 전류의 위상을 나타내도록 출력 신호를 생성하는 단계를 포함하는, 물체를 추적하는 방법.
- 제 27항에 있어서, 출력 신호를 발생시키는 단계는 적어도 하나의 코일에서 흐르는 전류의 진폭에 응답하여 변하는 출력 주파수를 갖는 신호를 발생시키는 단계를 포함하는, 물체를 추적하는 방법.
- 제 27항에 있어서, 피험자의 몸체로, 물체와 함께, 트랜스폰더를 삽입시키는 단계를 포함하며, 복수의 필드 발생기들과 RF 구동기의 위치를 정하는 단계는 하나 또는 그 이상의 필드 발생기들과 RF 구동기를 몸체 밖에 위치시키는 단계를 포함하는, 물체를 추적하는 방법.
- 제 32항에 있어서, 물체는 몸체 안에 삽입하기 위한 긴 탐침을 포함하며, 물체에 트랜스폰더를 고정시키는 단계는 탐침 내에 트랜스폰더를 고정시키는 단계를 포함하며, 출력 신호를 수신하고 처리하는 단계는 몸체 안의 탐침의 말단의 좌표들을 결정하는 단계를 포함하는, 물체를 추적하는 방법.
- 제 32항에 있어서, 물체는 임플란트를 포함하고, 물체에 트랜스폰더를 고정시키는 단계는 임플란트에 트랜스폰더를 고정시키는 단계를 포함하며, 출력 신호를수신하고 처리하는 단계는 몸체 안의 임플란트의 좌표들을 결정하는 단계를 포함하는, 물체를 추적하는 방법.
- 제 32항에 있어서, 상기 임플란트는 대퇴골두와 골반골절구를 포함하는 엉덩이 관절 임플란트를 포함하고, 트랜스폰더를 고정시키는 단계는 대퇴골두와 골반골절구에 복수의 트랜스폰더들을 각각 고정시키는 단계를 포함하며, 임플란트의 좌표들을 결정하는 단계는 트랜스폰더들로부터 출력 신호에 응답하여 대퇴골두와 골반골절구 사이의 거리를 결정하는 단계를 포함하는, 물체를 추적하는 방법.
- 제 35항에 있어서, 거리를 결정하는 단계는 수술 중 및 수술 후 기간 동안 트랜스폰더들을 사용하여 거리를 구하는 단계를 포함하는, 물체를 추적하는 방법.
- 제 27항에 있어서, 출력 신호를 발생시키는 단계는 전력 코일에 의해 RF 구동 필드로부터 도출된 전기 에너지에 의해 단독으로 전력 공급된 트랜스폰더를 작동시키는 단계를 포함하는, 물체를 추적하는 방법.
- 물체를 추적하는 방법에 있어서,구동 주파수에서 물체 쪽으로 RF 구동 필드를 방사하기 위해 무선 주파수(RF) 구동기의 위치를 정하는 단계와;구동 주파수와 동기하여, 각 필드 주파수들에서 물체 부근에 전자기장들을발생시키도록 하나 또는 그 이상의 필드 발생기들의 위치를 정하는 단계와;전자기장들에 응답하여 적어도 하나의 센서 코일에서 전류가 흐르도록, 적어도 하나의 센서 코일과 전력 코일을 포함하는 무선 트랜스폰더를 상기 물체에 고정시키는 단계와;구동 필드로부터 전기 에너지를 도출하도록, 전력 코일을 사용하여 RF 구동 필드를 수신하는 단계와;전력 코일에 의해 RF 구동 필드로부터 도출된 전기 에너지를 사용하여, 센서 코일 내에서 흐르는 전류를 나타내는 무선 트랜스폰더에서 출력 신호를 발생시키는 단계와;전력 코일을 사용하여 무선 트랜스폰더로부터 출력 신호를 전송하는 단계와;상기 물체의 좌표들을 결정하기 위해 출력 신호를 수신하고 처리하는 단계를 포함하는, 물체를 추적하는 방법.
- 제 38항에 있어서, 출력 신호를 발생시키는 단계는 RF 구동 필드에 응답하여, 전력 코일로부터 주파수 동기화 신호를 수신하는 단계를 포함하며, 출력 신호를 발생시킬 때 주파수 동기화 신호를 적용하는 단계를 포함하는, 물체를 추적하는 방법.
- 제 38항에 있어서, RF 구동 필드의 구동 주파수는 하나 또는 그 이상의 필드 발생기들의 전자기장들의 필드 주파수들의 정수 배인, 물체를 추적하는 방법.
- 제 38항에 있어서, 출력 신호를 발생시키는 단계는 전자기장들의 위상에 대해, 적어도 하나의 센서 코일 내에 흐르는 전류의 위상을 나타내도록 구동 주파수를 갖는 필드 주파수들의 동기화에 응답하여 출력 신호를 생성하는 단계를 포함하는, 물체를 추적하는 방법.
- 제 38항에 있어서, 출력 신호를 발생시키는 단계는 적어도 하나의 센서 코일 내에 흐르는 전류의 진폭에 응답하여 변하는 출력 주파수를 갖는 신호를 발생시키는 단계를 포함하는, 물체를 추적하는 방법.
- 제 38항에 있어서, 물체와 함께, 피험자의 몸체 안으로 트랜스폰더를 삽입하는 단계를 포함하며, RF 구동기와 하나 또는 그 이상의 필드 발생기들의 위치를 정하는 단계는 RF 구동기와 하나 또는 그 이상의 필드 발생기들을, 몸체 밖에 위치시키는 단계를 포함하는, 물체를 추적하는 방법.
- 물체를 추적하는 방법에 있어서,물체 쪽으로 RF 구동 필드를 방사하기 위해 무선 주파수(RF) 구동기의 위치를 정하는 단계와;물체 부근에 전자기장들을 발생시킬 수 있도록 하나 또는 그 이상의 필드 발생기들의 위치를 정하는 단계와;전자기장들에 응답하여 적어도 하나의 센서 코일에서 전류가 흐르도록, 적어도 하나의 센서 코일과 전력 코일을 포함하는 무선 트랜스폰더를 상기 물체에 고정시키는 단계와;구동 필드로부터 전기 에너지를 도출하도록, 전력 코일을 사용하여 RF 구동 필드를 수신하는 단계와;전력 코일에 의해 RF 구동 필드로부터 도출된 전기 에너지를 사용하여, 전자기장들의 위상에 대한 적어도 하나의 센서 코일 내에서 흐르는 전류의 진폭과 전류의 위상을 나타내는 무선 트랜스폰더에서 출력 신호를 발생시키는 단계와;전력 코일을 사용하여 무선 트랜스폰더로부터 출력 신호를 전송하는 단계와;물체의 배향을 결정하기 위해 출력 신호를 수신하고 출력 신호에 의해 표시된 전류의 진폭과 위상을 처리하는 단계를 포함하는, 물체를 추적하는 방법.
- 제 44항에 있어서, 적어도 하나의 센서 코일은 단일 센서 코일을 포함하며, 진폭과 위상을 처리하는 단계는 표시된 전류의 위상에 응답하여 트랜스폰더의 배향의 방향을 결정하는 단계를 포함하는, 물체를 추적하는 방법.
- 제 44항에 있어서, 출력 신호를 발생시키는 단계는 적어도 하나의 센서 코일 내에 흐르는 전류에 응답하여 변하는 출력 주파수를 갖는 신호를 발생시키는 단계를 포함하는, 물체를 추적하는 방법.
- 제 44항에 있어서, 물체와 함께, 피험자의 몸체 안으로 트랜스폰더를 삽입하는 단계를 포함하며, RF 구동기와 하나 또는 그 이상의 필드 발생기들의 위치를 정하는 단계는 RF 구동기와 하나 또는 그 이상의 필드 발생기들을 몸체 밖에 위치시키는 단계를 포함하는, 물체를 추적하는 방법.
- 물체를 추적하는 방법에 있어서,물체 쪽으로 RF 구동 필드를 방사하기 위해 무선 주파수(RF) 구동기의 위치를 정하는 단계와;물체 부근에 전자기장들을 발생시키도록 하나 또는 그 이상의 필드 발생기들의 위치를 정하는 단계와;전자기장들에 응답하여 적어도 하나의 센서 코일 내에서 전류가 흐르도록 적어도 하나의 센서 코일과 전력 코일을 포함하는 무선 트랜스폰더를 상기 물체에 고정시키는 단계와;구동 필드로부터 전기 에너지를 도출하도록 전력 코일을 사용하여 RF 구동 필드를 수신하는 단계와;전력 코일에 의해 RF 구동 필드로부터 도출된 전기 에너지를 사용하여, 적어도 하나의 센서 코일에서 흐르는 전류의 진폭에 응답하여 변하는 출력 주파수를 갖는 무선 트랜스폰더에서 출력 신호를 발생시키는 단계와;전력 코일을 사용하여 무선 트랜스폰더로부터 출력 신호를 전송하는 단계와;출력 주파수에 응답하여 상기 물체의 좌표들을 결정하기 위해 출력 신호를수신하고 처리하는 단계를 포함하는, 물체를 추적하는 방법.
- 제 48항에 있어서, 물체와 함께, 피험자의 몸체 안으로 트랜스폰더를 삽입시키는 단계를 포함하며, RF 구동기와 하나 또는 그 이상의 필드 발생기들의 위치를 정하는 단계는 RF 구동기와 하나 또는 그 이상의 필드 발생기들을 몸체 밖에 위치시키는 단계를 포함하는, 물체를 추적하는 방법.
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