KR20040025588A

KR20040025588A - 고-구배 반복적 위치결정 시스템

Info

Publication number: KR20040025588A
Application number: KR1020030064019A
Authority: KR
Inventors: 아사프 고바리
Original assignee: 바이오센스, 인코포레이티드
Priority date: 2002-09-17
Filing date: 2003-09-16
Publication date: 2004-03-24
Also published as: CA2440660A1; EP1400216B1; JP2004261579A; DE60333709D1; US20040068178A1; IL157715A0; EP1400216A1; AU2003246056A1; ATE476933T1

Abstract

환자의 신체와 같은 작동 영역 내의 프로브를 추적하는 본 발명의 시스템은 알려진 위치에 배치된 한 세트의 제 1 방사기(radiator)를 포함한다. 제 1 방사기는 제 1 방사기들에 대한 다수의 제 2 방사기의 위치들을 추적하기 위해 제어 유닛에 의해 구동된다. 제 2 방사기는 선택적으로 이동될 수 있고, 제 2 방사기에 대한 프로브의 위치를 추적하기 위해 구동된다. 고정적인 위치들에 대한 프로브의 대응하는 위치를 결정하기 위해 계산이 수행된다. 각각의 계층 레벨(level of hierarchy)에서의 방사기들은 다음 레벨의 계층에 의한 검출에 대해 및 인접한 금속 물체에 의한 간섭의 최소화를 위해 국지적으로 최적화된 필드(field)를 생성한다. 또한, 이 시스템은 공지된 좌표계에 대한 프로브의 각도 정렬(angular alignment)을 측정할 수 있다.

Description

고-구배 반복적 위치결정 시스템{High-gradient recursive locating system}

본 발명은 프로브의 위치 및 배향(orientation)을 측정하는 시스템에 대한것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 프로브의 위치, 배향, 또는 둘 다를 검출하기 위해 참조 필드 변환기(reference field transducer)와 연계하여 프로브를 사용하는 것에 대한 것이다.

종래의 수술 방법(surgical procedure)은 치료를 위해 신체 내의 병소(lesion) 또는 장기(organ)를 노출시켜 신체 구조(bodily structure)를 통해 절단하는 것을 포함한다. 이러한 방법들은 상당한 외상(trauma)을 환자에게 주므로, 신체 내의 구조를 측정 또는 치료하기 위해 신체의 구멍(body orifice) 또는 작은 구멍들을 통해 신체에 삽입되는 프로브를 사용하는 최소한으로 침투하는 방법이 개발되어 왔다. 예를 들어, 내시경은 말단부와 선단부를 갖는 기다란 본체를 포함한다. 프로브 본체의 말단부는 신체의 구멍을 통해 위장의 관(tract)으로 삽입될 수 있다. 내시경은 말단부 주위의 조직을 관찰할 수 있도록 카메라 또는 광섬유와 같은 광학 장치들을 구비할 수 있다. 수술은 내시경 본체 내의 채널(channel)을 통해 수술용 기기들을 삽입 및 조종하여 수행될 수 있다. 치료 또는 측정될 신체 구조에 도달하기 위해 복강경(laparoscope)과 관절경(arthroscope)과 같은 다른 특수한 프로브들이 주위의 조직에 형성된 작은 구멍을 통해 신체로 삽입될 수 있다. 카테터와 같은 또 다른 프로브가 정맥 또는 동맥과 같은 혈관계(vascular system)를 통해 또는 요도(urinary tract)와 같은 다른 신체 통로를 통해 전진될 수 있다. 비 의료학적 분야에서는, 산업용 내시경(borescope)과 같은 프로브가 업계에서 널리 사용되고 있다.

의사는 수술 중에 프로브를 원하는 위치로 느낌에 의해 또는 형광투시경(fluoroscopy) 등에 의해 프로브와 신체를 연속적으로 영사(imaging)하면서 나아가게 할 수 있다. 프로브가 광학 소자를 포함하는 경우에, 의사는 프로브의 말단 팁(tip) 주위의 조직을 눈으로 관찰하여 프로브를 나아가게 할 수 있다. 그러나, 이러한 선택사항은 광학 소자를 수용하기 충분하게 큰 종래의 내시경과 같은 프로브에서만 가능하다. 더욱이, 시각에 의한 유도는 통상적으로 프로브의 말단 팁이 중공 내장(hollow viscus) 내에 있는 경우에만 유용하며; 고체 또는 반고체 조직 내에서 프로브를 유도하는 것에는 통상적으로 유용하지 않다.

프로브의 말단부에 또는 말단부 부근에 또는 프로브의 말단부에 대해 정확히 알려진 위치에 전형적으로 배치되는, 홀 효과 소자, 자기저항(magnetoresistive) 소자, 코일 또는 다른 안테나와 같은 하나 이상의 자장 변환기를 사용하여 신체 내의 프로브의 위치 및 배향을 측정하는 것이 공지되어 있다. 이러한 시스템은 외부 참조 좌표(external frame of reference)를 제공하기 위해 신체 외부에 배치된 하나 이상의 참조 필드 변환기를 더 사용한다. 참조 필드 변환기는 자기장, 전자기 방사선과 같은 비-이온화 필드(non-ionizing field) 성분들 또는 초음파 진동과 같은 음향학적 에너지를 전송 또는 검출하는 작용을 한다. 외부 참조 필드 변환기와 프로브 필드 변환기(probe field transducer) 사이에 필드를 전송하여, 이들 장치들 간의 필드 전송 특성이 측정될 수 있고, 그 다음에 외부 참조 좌표에서의 프로브의 위치 및 배향을 측정하는데 사용된다. 외부 필드 변환기의 참조 좌표는 자기공명 영상(magnetic resonance imaging) 데이터, 컴퓨터화 체축 단층 사진(computerized axial tomographic) 데이터, 또는 종래의 x-레이 영상 데이터와같은 영상 데이터의 기준 좌표와, 함께 정합(registered)될 수 있고, 시스템으로부터 추론된 위치 및 배향 데이터가 환자 신체의 영상 위에 중첩된 프로브의 형상(representation)으로서 표시될 수 있다. 의사는 이러한 정보를 사용하여 프로브를 환자 몸 안의 원하는 위치로 안내할 수 있고, 신체 내부 구조의 치료 및 측정 중에 그 위치 및 배향을 모니터링할 수 있다. 이러한 장치는 의사가 신체 구조를 통해 프로브의 말단부를 조종하는 능력을 크게 향상시키며, 감각(feel)만으로 신체 내에서 프로브를 조종하는 종래의 방법에 비해 큰 장점을 제공한다. 조종을 위해 주위의 조직의 시각적 영상을 획득할 필요가 없기 때문에, 이러한 기술은 광학 소자를 수용하기에는 너무 작은 프로브를 사용할 수 있다. 이러한 변환기-기반의 시스템은 수술 중에 프로브 및 환자의 연속적인 촬영에 의한 프로브의 조정과 관련한 문제점을 회피하며, 예를 들어 형광 투시경 시스템 고유의 이온화 방사선에 오랫동안 노출되는 등의 특정한 위험을 피할 수 있게 한다.

이러한 자기 위치 검출 시스템의 기준 필드 변환기 또는 코일은 전형적으로 수술실의 천장과 같은 위치에 고정된, 또는 수술대 또는 카테터 삽입 테이블(catheterization table)에 튼튼히 고정된 움직이지 않는 장치로서 제공된다. 의학적 용도에서, 시스템은 환자 몸 안의 프로브의 위치를 추정하는데 사용되는 경우, 코일 장착 장치(coil mounting)는 의사가 환자에게 자유롭게 접근하는 것을 방해할 수 있다.

명칭이 "독립적으로 배치될 수 있는 위치결정(location) 시스템용 변환기"인 국제 공보 WO 97/29685 호와, 명칭이 "위치결정 시스템용 전송 또는 수신용 가동코일"인 국제 공보 WO 97/29683 호는 환자 몸 안의 프로브의 위치를 측정하는 시스템을 설명한다. 이들 공보가 공개하는 것은 본원에 참조문헌으로서 포함된다. 이들이 설명하는 시스템은 프로브 필드 변환기와 다수의 참조 필드 변환기를 갖는 프로브를 포함한다. 참조 필드 변환기는 환자 몸에 근접한 원하는 위치로 서로에 대해 독립적으로 움직일 수 있다. 교정 변환기(calibration transducer)는 이들이 원하는 위치에 배치된 후에 서로에 대해 기준 변환기들의 상대적인 위치를 측정한다. 프로브와 참조 필드 변환기들 사이에 비-이온화 필드가 전송 및 검출된다. 검출된 필드들로부터 참조 필드 변환기에 대한 프로브의 상대적인 위치가 정해진다.

국제 공보 WO 97/29683호에서, 하나 이상의 소형 필드 변환기(miniature field transducer)를 포함하는 방사기(radiator)가 환자 근처에 배치된다. 방사기는 작고, 의사가 환자의 몸에 접근하는 것을 실질적으로 방해하지 않는다. 그러나, 방사기는 변환기의 작은 사이즈로 인해 작은 검출 용량(detection volume)을 갖는다. 그러므로, 수술 중에 재배치될 수 있는 가동 방사기를 사용하는 것이 알려져 있다. 하나 이상의 참조 부재(reference element)가 환자의 몸에 부착된다. 참조 부재들은 일반적으로 몸안의 수술 도구 또는 프로브의 위치를 정합시키는데 사용된다. 또한, 방사기가 이동될 때, 환자 몸의 기준 좌표에 대한 방사기의 위치를 정하기 위해 참조 부재들이 필요하다.

일반적으로 검출 용량의 사이즈는 방사기 또는 수신기의 사이즈에 의존한다. 등 수술(back surgery)과 같은 몇몇 타입의 수술에서, 방사기 및 검출 용량의 사이즈는 수술을 제약할 수 있다. 대형 방사기는 의사 또는 다른 의료진이 움직이는데방해가 될 수 있고, 분해능이 비교적 낮을 수 있다. 많은 공간을 점유하지 않는 소형 방사기는 고 분해능을 가질 수 있지만 일반적으로 적절한 검출 용량을 갖지 않는다.

이를 보상하기 위해, 상술한 국제 공보 WO 97/29683 호에 공개된 시스템은 여러 개의 센서의 위치들을 측정하는데 사용되는 다수의 방사기를 포함한다. 여러 개의 센서를 사용하면, 각각 비교적 작은 검출 용량을 갖는 소형 방사기를 사용할 수 있다. 이러한 접근방법은 위치 측정의 분해능을 증가시킨다.

본 원에 참고문헌으로 포함되는 명칭이 "확장된 맵핑 용량을 갖는 X-레이 안내식 수술 위치결정 시스템"인 국제 공보 WO 97/35720 호는 바람직하게는 수술 기기 또는 도구의 선단부 부근의 좌표 감지 장치를 포함하는 의료 용도에 적합한 위치결정 시스템을 공개한다. 참조 부재는 유사하게 바람직하게는 공구의 좌표 감지 장치와 유사한 좌표 감지 장치를 포함하고, 이 부재 상의 좌표 감지 장치에 대한 알려진 위치에서 3개 이상의 X-레이 기점 표시(fiducial mark)를 포함한다. 기점 표시들은 X-레이 영상에서 부재 즉 그 위의 감지 장치의 위치 및 배향을 완전히 한정하도록 배치된다. 이 시스템은 하나 이상의 소형 필드 변환기, 바람직하게는 환자에 대해 이동할 수 있는 방사기들을 포함한다.

각각의 좌표 감지 장치는 하나 이상의 방사기에 의해 생성된 외부에서 가해지는 자기장에 대응하는 전기 신호를 생성하는, 하나 이상의 자기장-반응 코일을 포함한다. 코일에 의해 생성된 신호들은 환자의 몸 근처에 배치된 공통의 세트의 자기장 방사기에 근거한 참조 좌표에 대한 공구 및 참조 부재 모두의 6차원 위치및 배향 좌표를 정하도록 처리된다. 좌표 감지 장치를 전형적으로 환자 아래에 설치되는 고정된 위치 패드(location pad)로서 구성하는 것이 공지되어 있다. 이러한 위치 패드들은 미국 캘리포니아 91765 다이아몬드 바 다이아몬드 캐년 로드 3333 소재의 바이오센스 웹스터 사로부터 입수가능한 카르토^TM시스템의 구성부품으로서 사용할 수 있다.

환자 주변에 배치되는 방사기 및 수신기는 센서에 필드를 송신하고 및/또는 센서로부터 필드를 수신한다. 각각의 방사기 또는 수신기는 특징적인 "검출 용량"을 가지며, 여기서 필드는 센서와 관련하여 충분한 신호를 생성하도록 충분한 강도를 가져 수술 도구의 위치가 원하는 레벨의 정밀도로 측정될 수 있다. 참조 부재들은 몸에 대한 방사기의 모든 원하는 위치에 대해 하나 이상의 참조 부재가 방사기의 검출 용량 내에 배치되도록 충분한 밀도로 몸 위에 배치된다.

상술한 바와 같이, 위치 감지 시스템은 이전에 획득한 단층 사진 또는 자기공명 영상(MRI) 이미지와 수술 도구의 위치를 정합시키는데 사용될 수 있다. 그러나, 의사들은 일반적으로 이전에 기록된 영상에만 의지하려고 하지 않는다. 번거로운 것에 더해, 그 영상이 기록된 시간과 수술 수행 시간 사이의 해부학적 관계의 중요한 변화가 있을 위험이 있다.

그러므로, 수술 도구를 추적하기 위해 참조 좌표 또는 참조 지점(reference point)들과 위치 센서를 사용하는 것에 부가하여, 형광 투시경 X-레이 영사(imaging)가 위치 센서들에 의해 표시된 위치에 수술 도구가 정말 있는지를 확인하기 위해 사용되어 왔다. 이러한 확인은 특히 환자의 인체에 대해 기준 좌표가 이동되지 않았음과, 위치 센서들로부터의 위치 값들이 변화(drift)되지 않았음을 보장하기 위해 필요하다. 수술 도구의 삽입 각도 및 깊이의 오차는 확실히 절막적인 결과를 가져올 수 있다. 그러나, 상술한 바와 같이 형광 투시경은 의료진 및 환자에게 방사선 위험을 포함한 공지된 단점들을 갖는다.

그러므로, 상술한 바와 같은 프로브 추적 시스템 및 필드 변환기들의 위치들을 조정 및 최적화하여 인체에 전자기적 또는 다른 비-이온화 에너지 필드를 가하는 것을 포함하는 다른 타입의 시스템의 정밀도 및 유효성을 향상시키는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 몇몇 특징의 주요 목적은 프로브에 대한 위치결정 시스템의 정밀도를 증가시키는 것이다.

본 발명의 몇몇 특징의 다른 목적은 금속 물체들에 의한 간섭을 감소시켜 위치결정 시스템의 신뢰도를 증가시키는 것이다.

본 발명의 상기 목적 및 다른 목적들은 작동 영역, 예를 들어 환자의 몸 안의 프로브를 추적하는 시스템에 의해 이루어진다. 이 시스템은 고정된 위치들에 배치되는 한 세트의 제 1 방사기를 포함한다. 제 1 방사기들은 이들 제 1 방사기에 대한 다수의 제 2 방사기의 위치들을 추적하기 위해 제어 유닛에 의해 작동된다. 제 2 방사기들은 선택적으로 이동될 수 있고, 제 2 방사기들에 대한 프로브의 위치를 추적하도록 작동된다. 그 다음에, 제 1 방사기들의 고정된 위치들에 대한 프로브의 대응하는 위치들을 정하기 위해 계산이 수행된다. 계층적인 방사기(hierarchy of radiator)를 반복적으로 사용하면 위치결정 시스템의 정밀도 및 신뢰도가 향상된다. 계층의 각각의 레벨에서의 방사기들은 계층의 다음 레벨에 의한 검출에 대해, 및 부근의 금속 물체들에 의한 간섭을 최소화하기 위한 국지적으로 최적화된 필드를 생성한다. 또한, 시스템은 기준 좌표계에 대한 프로브의 각도 정렬을 측정할 수 있다.

본 발명은 필드 프로브(field probe)를 위치결정하는 방법을 제공하며, 이 방법은 알려진 위치들에 제 1 그룹의 제 1 필드 부재를 배치하고, 제 1 필드 부재들의 작동 공간 내에 필드 프로브를 배치하고, 제 2 필드 부재들의 작동 공간 내에 필드 프로브를 배치하여 수행된다. 제 1 전송 섹션이 제 2 그룹과 제 1 그룹의 일부분 중의 하나에 의해 형성된다. 제 1 수신 섹션이 제 1 그룹과 제 2 그룹의 다른 부분에 의해 형성된다. 제 1 전송 섹션과 제 1 수신 섹션 중의 하나 이상이 2개 이상의 부재를 갖는다. 제 2 전송 섹션은 제 2 그룹과 필드 프로브 중의 하나에 의해 형성된다. 제 2 수신 섹션은 제 2 그룹과 필드 프로브 중의 다른 하나에 의해 형성된다. 이 방법은 하나 이상의 생성된 제 1 필드를 만들기 위해 제 1 전송 섹션 및 제 1 수신 섹션을 작동시키는 것을 포함하고, 제 1 수신 섹션에서 생성된 제 1 필드를 제 1 측정하는 것을 포함한다. 제 1 측정에 반응하여, 제 1 전송 섹션의 각각의 부재의 제 1 추정 위치가 제 1 수신 섹션의 각 부재에 대해 계산된다. 이 방법은 하나 이상의 생성된 제 2 필드를 만들기 위해 제 2 전송 섹션과 제 2 수신 섹션을 작동하는 것을 포함하고, 제 2 수신 섹션 내에서 제 2 생성된 필드를 제 2 측정하는 것을 포함한다. 제 2 측정에 반응하여, 제 2 전송 섹션의 각각의 부재의 제 2 추정된 위치가 제 2 수신 섹션의 각 부재에 대해 계산된다. 제 1 추정 위치와 제 2 추정 위치는 제 1 필드 부재들에 대한 필드 프로브의 위치를 계산하는데 사용된다.

본 발명의 방법의 일 특징은 제 2 필드 부재들 중의 하나에 대한 제 1 필드 부재들 각각의 제 1 추정 위치가 계산될 때까지 제 1 측정을 하는 것과 제 1 추정 위치를 계산하는 단계들을 반복하는 것을 포함한다.

본 발명의 방법의 다른 특징은 제 2 필드 부재들 각각에 대한 제 1 필드 부재들 각각의 제 1 추정 위치가 계산될 때까지 제 1 측정을 하는 것과 제 1 추정 위치를 계산하는 단계들을 반복하는 것을 포함한다.

본 발명의 방법의 다른 특징은 필드 프로브에 대한 제 2 필드 부재들 각각의 제 2 추정 위치가 계산될 때까지 제 2 측정을 하는 것과 제 2 추정 위치를 계산하는 것을 반복하는 것을 포함한다.

본 발명의 방법의 다른 특징에 따르면, 제 1 생성된 필드와 제 2 생성된 필드는 자기장이다.

본 발명의 방법의 또 다른 특징에 따르면, 제 1 측정 및 제 2 측정은 필드의 강도를 측정하는 것이다.

본 발명의 방법의 또 다른 특징에는, 제 1 생성된 필드의 배향을 측정하고, 이 배향을 사용하여 제 1 필드 부재에 대한 필드 프로브의 방향을 계산하는 것이 포함된다.

본 발명의 방법의 다른 특징에 따르면, 제 1 그룹은 3개의 제 1 필드 부재를갖고, 제 2 그룹은 3개의 제 2 필드 부재를 갖는다.

본 발명의 방법의 또 다른 특징에 따르면, 제 2 생성된 필드의 필드 구배(field gradient)는 제 1 생성된 필드의 필드 구배보다 크다.

본 발명의 방법의 다른 특징에 따르면, 제 1 생성된 필드의 필드 강도는 제 2 생성된 필드의 필드 강도보다 크다.

본 발명의 방법의 일 특징에서, 제 2 필드 부재는 필드 프로브와 제 1 필드 부재 사이에 위치하는 영역에 배치된다.

본 발명은 필드 프로브를 위치결정하는 방법을 제공하며, 이 방법은 알려진 위치들에 다수의 제 1 필드 생성 부재를 배치하고, 다수의 제 2 필드 생성 부재를 제 1 필드 생성 부재들의 작동 공간 내에 배치하고, 필드 프로브를 제 2 필드 생성 부재들의 작동 공간 내에 배치하고, 각각의 제 2 필드 생성 부재를 여기시키고(energizing), 필드 프로브에서 각각의 제 1 생성된 필드의 제 1 측정을 하는 것을 포함한다. 제 1 측정에 반응하여, 필드 프로브의 제 1 위치가 제 2 필드 생성 부재에 관련하여 계산된다. 본 발명의 방법은 각각의 제 1 필드 생성 부재를 여기시키고, 제 2 필드 생성 부재의 각각의 제 2 생성된 필드를 제 2 측정하는 것을 포함한다. 제 2 측정에 반응하여, 제 1 필드 생성 부재에 대한 제 2 필드 생성 부재의 각각의 제 2 위치가 계산된다. 제 1 위치 및 제 2 위치는 알려진 위치에 관한 필드 프로브의 위치를 계산하는데 사용된다.

본 발명의 방법의 일 특징은 제 1 필드 생성 부재를 여기하고, 제 2 필드 생성 부재를 여기하고, 제 1 측정을 하고, 제 2 측정을 하고, 필드 프로브의 위치의새로운 추정값이 미리 선택된 공차 내에서 필드 프로브의 위치의 예전의 추정값과 맞을 때까지 제 2 위치들을 재계산하는 단계들을 반복하는 것을 포함한다.

본 발명의 방법의 또 다른 특징에 따르면, 제 1 측정 및 제 2 측정은 필드 강도 측정을 포함한다.

본 발명의 방법의 다른 특징에서, 제 1 측정들은 제 1 생성된 필드의 배향을 측정하고 제 1 생성된 필드의 배향을 사용하여 제 1 필드 생성 부재들에 관한 필드 프로브의 각도 배향(angular orientation)을 계산하여 이루어진다.

본 발명의 방법의 다른 특징에 따르면, 3개의 제 1 필드 생성 부재와 3개의 제 2 필드 생성 부재가 있다.

본 발명의 방법의 일 특징에 따르면, 제 2 생성된 필드의 필드 구배는 제 1 생성된 필드의 필드 구배보다 크다.

본 발명의 방법의 다른 특징에서, 제 2 필드 생성 부재들은 필드 프로브와 제 1 필드 생성 부재 사이에 위치하는 영역에 배치된다.

본 발명은 알려진 위치에 배치된 다수의 제 1 필드 생성 부재와, 제 1 필드 생성 부재의 작동 공간 내에 배치된 다수의 제 2 필드 생성 부재와, 물체에 부착된 필드 프로브와, 각각의 제 1 생성된 필드와 제 2 생성된 필드를 생성하기 위해 원하는 순서로 제 1 필드 생성 부재와 제 2 필드 생성 부재를 여기하기 위한 에너자이저(energizer)를 포함하는, 물체를 위치결정하는 장치를 제공한다. 제 1 신호가제 2 생성된 필드에 반응한 필드 프로브에 의해 생성된다. 제 2 신호가 제 1 생성된 필드에 반응하는 제 2 필드 생성 부재들에 의해 생성된다. 계산기가 커플링되어 제 1 신호를 수신 및 처리하여, 제 2 필드 생성 부재에 관한 필드 프로브의 제 1 위치를 측정하고, 제 2 신호를 수신 및 처리하여, 제 1 필드 생성 부재들에 관한 제 2 필드 생성 부재들의 제 2 위치들을 측정한다. 계산기는 제 1 위치와 제 2 위치들에 근거하여 알려진 위치들에 대한 물체의 위치를 계산하는 구성이다.

또한, 본 발명의 장치의 일 특징에 따르면, 계산기는 제 1 신호 및 제 2 신호에 반응하여 필드 프로브의 각도를 계산하는 구성이다.

또한, 본 발명의 장치의 또 다른 특징에 따르면, 3개의 제 1 필드 생성 부재와 3개의 제 2 필드 생성 부재가 있다.

또한, 본 발명의 장치의 다른 특징에 따르면, 제 2 생성된 필드의 필드 구배는 제 1 생성된 필드의 필드 구배보다 크다.

본 발명의 장치의 일 특징에 따르면, 제 1 생성된 필드의 필드 강도는 제 2 생성된 필드의 필드 강도보다 크다.

본 발명의 장치의 다른 특징에 따르면, 제 2 필드 생성 부재들은 필드 프로브와 제 1 필드 생성 부재 사이에 위치하는 영역에 배치된다.

본 발명의 장치의 다른 특징에서, 전송기가 제 2 필드 생성 부재에 연결되고, 제 2 필드 생성 부재의 출력이 무선 채널을 통해 계산기에 전달된다.

본 발명의 장치의 또 다른 특징에 따르면, 제 1 필드 생성 부재와 제 2 필드 생성 부재는 코일이며, 이 코일들은 여기되었을 때 자기장을 생성하는 구성이다.

본 발명의 장치의 일 특징에 따르면, 제 1 필드 생성 부재의 코일은 제 2 필드 생성 부재의 코일보다 직경이 크다.

본 발명은 생명체의 몸 안에 필드 프로브를 위치결정하는 방법을 제공하며, 이 방법은 알려진 위치에 다수의 제 1 필드 부재를 배치하는 것을 포함한다. 제 1 필드 부재들은 필드를 감지할 수 있다. 본 발명의 방법은 제 1 필드 부재들의 작동 공간 내에 다수의 제 2 필드 부재를 배치하는 것을 포함한다. 제 2 필드 부재들은 필드를 생성할 수 있다. 제 1 필드 부재들과 제 2 필드 부재들은 신체 외부에 배치된다. 본 발명의 방법은 신체 내에 제 2 필드 부재들의 작동 공간 내에 필드 프로브를 배치하는 것을 포함한다. 필드 프로브는 필드를 감지할 수 있다. 본 발명의 방법은 각각의 제 2 필드 부재를 여기하고, 필드 프로브에서 각각의 생성된 필드를 제 1 측정하고, 각각의 제 1 필드 부재에서 각각의 생성된 필드를 제 2 측정하는 것을 포함한다. 제 1 측정에 반응하여, 필드 프로브의 제 1 위치는 제 2 필드 부재에 대해 계산된다. 제 2 측정에 반응하여, 제 2 필드 부재의 각각의 제 2 위치들이 제 1 필드 부재들에 관하여 계산된다. 제 1 위치 및 제 2 위치들은 알려진 위치들에 대한 필드 프로브의 위치를 계산하는데 사용된다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 필드는 자기장이다.

본 발명의 또 다른 특징은 여기하고, 제 1 측정을 하고, 제 2 측정을 하고, 필드 프로브의 위치의 새로운 추정값이 미리 선택된 공차 내에서 필드 프로브의 위치의 이전의 추정값과 맞을 때까지 필드 프로브의 위치를 재계산하는 단계들을 반복하는 것을 포함한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 제 1 측정 및 제 2 측정은 필드 강도 측정이다.

본 발명의 일 특징은 생성된 필드의 배향을 측정하고, 이 배향을 사용하여 제 1 생성된 필드 부재에 대한 필드 프로브의 각도를 계산하는 것을 포함한다.

본 발명의 방법의 다른 특징에 따르면, 3개의 제 1 필드 부재와 3개의 제 2 필드 부재가 있다.

본 발명의 방법의 다른 특징에서, 제 2 필드 부재들은 필드 프로브와 제 1 필드 부재들 사이에 위치하는 영역에 배치된다.

본 발명은 생명체의 몸 안에 필드 프로브를 위치결정하는 방법을 제공하고, 필드 프로브는 그 위에 센서가 부착된 의료 기기이다. 본 발명의 방법은 신체 외부의 알려진 위치들에 다수의 제 1 필드 생성 부재를 배치하고, 제 1 필드 생성 부재들의 작동 공간 내 및 신체 외부에 다수의 제 2 필드 생성 부재를 배치하는 것을 포함한다. 제 2 필드 생성 부재는 필드를 감지할 수 있다. 본 발명의 방법은 신체 내에서 제 2 필드 생성 부재들의 작동 공간 내에 필드 프로브를 배치하고, 각각의 제 2 필드 생성 부재를 여기하고, 필드 프로브에서 각각의 제 1 생성된 필드를 제 1 측정하는 것을 포함한다. 제 1 측정에 반응하여, 필드 프로브의 제 1 위치는 제 2 필드 생성 부재에 관해 계산된다. 본 발명의 방법은 각각의 제 1 필드 생성 부재를 여기하고, 제 2 필드 생성 부재에서 각각의 제 2 생성된 필드를 제 2 측정하는 것을 포함한다. 제 2 측정에 반응하여, 제 2 필드 생성 부재의 각각의 제 2 위치는 제 1 필드 생성 부재에 관해 계산된다. 제 1 위치와 제 2 위치들은 알려진 위치들에 관한 필드 프로브의 위치를 계산하는데 사용된다.

본 발명은 생명체의 몸 안에 물체(object)를 위치결정하는 장치를 제공하고, 이 장치는 신체 외부의 알려진 위치들에 배치된 다수의 제 1 필드 생성 부재와, 신체 외부 및 제 1 필드 생성 부재의 작동 공간 내에 배치된 다수의 제 2 필드 생성 부재와, 물체에 부착된 필드 센서와, 각각의 제 1 생성된 필드와 제 2 생성된 필드를 생성하기 위해 원하는 순서로 제 1 필드 생성 부재와 제 2 필드 생성 부재를 여기하기 위한 에너자이저를 포함한다. 제 1 신호가 제 2 생성된 필드에 반응한 필드 센서에 의해 생성되고, 제 2 신호가 제 1 생성된 필드에 반응하는 제 2 필드 생성 부재들에 의해 생성된다. 계산기가 커플링되어 제 1 신호를 수신 및 처리하여, 제 2 필드 생성 부재에 관한 필드 센서의 제 1 위치를 측정하고, 제 2 신호를 수신 및 처리하여, 제 1 필드 생성 부재들에 관한 제 2 필드 생성 부재들의 제 2 위치들을 측정하고, 제 1 위치와 제 2 위치들에 근거하여 알려진 위치들에 대한 몸 안의 물체의 위치를 계산하는 구성이다.

본 발명의 상술한 목적 및 다른 목적을 보다 잘 이해할 수 있도록 예를 들은 본 발명의 상세한 설명을 도면과 연계하여 참조한다.

도 1은 인간 환자에 관한 본 발명의 양호한 실시예에 따라 구성되어 작동하는 시스템의 사시도.

도 2는 도 1에 도시한 시스템의 제 1 방사기들 또는 제 2 방사기들로서 작동하는, 방사기 장치의 일반적인 구조를 개략적으로 예시하는 도면.

도 3은 본 발명의 양호한 실시예에 따른 프로브(probe)의 위치결정 방법을 예시하는 순서도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

10: 시스템12: 프로브

14: 작동 영역16: 신체

18: 수술대20: 필드 센서(field sensor)

22: 제 1 방사기24: 좌표계

26: 제어 유닛28: 제 2 방사기

하기의 설명에서, 다수의 특정한 세부사항들이 본 발명을 완전하게 이해할 수 있도록 제시된다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 특정한 세부사항없이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 다른 예에서, 공지된 회로와 제어 로직(control logic)이 본 발명을 불필요하게 제약하지 않도록 상세히 도시되지 않았다.

이제 도면에서, 도 1을 참조하며, 이는 본 발명의 양호한 실시예에 따라 구성 및 작동되는 시스템의 사시도이다. 본 발명의 양호한 실시예가 의학적 용도에 관해 설명되지만, 본 발명은 의학적 용도에만 제한되지 않고, 많은 비-의학적 분야에도 사용될 수 있다.

본 발명의 시스템(10)은 환자의 신체(16) 내의 작동 영역(14) 내의 카테터(catheter)와 같은 프로브(12)를 추적하기 위해 제공된다. 신체(16)는 수술대(18)에 의해 지지된다. 프로브(12)는 필드 센서(20)를 구비하며, 이 센서는 하기에 상세히 설명하는 바와 같이 외부에서 가해지는 자기장에 반응하여 신호를 생성한다. 바람직하게는, 필드 센서(20)는 본원에 참고문헌으로서 포함되는 국제 특허 공보 WO 96/05768 호에 설명된 것과 같이 소형 자기장-반응 코일 또는 다수의 이러한 코일을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 필드 센서(20)는 본원에 참고문헌으로서 포함되는 미국 특허 제 6,266,551 호에 공개된 바와 같이, 그 안에 교정 데이터(calibration data)가 기록된 프로그래밍가능한 마이크로회로를 구비한다.

본 발명의 시스템(10)은 좌표계(24)에 관하여 고정된 위치에 배치된 한 세트의 제 1 방사기(22)를 포함한다. 제 1 방사기(22)는 제 1 방사기(22)의 고정된 위치에 관한 한 세트의 제 2 방사기(28)의 위치들을 추적하기 위해 제어 유닛(26)의 제어 하에서 작동된다. 제 2 방사기(28)는 제 2 방사기(28)에 관한 프로브(12) 내의 필드 센서(20)의 위치를 추적하기 위해 제어 유닛(26)의 제어 하에서 작동된다. 그 다음에, 제 1 방사기(22)들의 고정된 위치들에 관해 프로브(12)의 상응하는 위치를 측정하기 위해 계산이 수행된다. 제 1 방사기(22)들 및 제 2 방사기(28)들은모두 필드 변환기를 포함하며, 이 변환기는 전형적으로 코일 또는 다른 안테나이다. 제 1 방사기(22)들 및 제 2 방사기(28)들과 프로브(12)의 필드 변환기 중의 하나가 주파수 분할 다중화(frequency division multiplexing), 코드 다이버시티 다중화(code diversity multiplexing) 또는 시분할 다중화 및 이들 다중화 기법(multiplexing scheme)의 조합을 사용하여 다중화될 수 있다. 제 1 방사기(22) 및 제 2 방사기(28)에 사용하기 적합한 방사기가 상술한 특허 공보 WO 97/29685호 및 특허 공보 WO 97/29683호에 공개되어 있다. 유용한 방사기 디자인에 관한 다른 정보가 상술한 특허 공보 WO 96/05768호에 제공되어 있다.

제어 유닛(26)은 컴퓨터(30)와 디스플레이 유닛(32; display unit)으로 구성된다. 제어 유닛(26)은 도선(36; lead)에 의해 필드 송수신 장치(34)에 접속된다. 필드 송수신 장치(34)는 케이블(38)을 사용하여 제 1 방사기(22)를 작동하고 도선(40)을 사용하여 제 2 방사기(28)를 작동시키기 위해 제어 유닛(26)의 명령을 수행하는 에너자이저이다. 또한, 필드 송수신 장치(34)는 제 1 방사기(22), 제 2 방사기(28), 필드 센서(20)로부터 신호를 수신하고, 이 신호들을 제어 유닛(26)에 다시 중계한다.

제 1 방사기들이 작동하여 필드를 생성할 때, 제 2 방사기(28)에 전류가 흐르게 된다. 유도된 전류에 반응하여, 각각의 제 2 방사기(28)로부터 도선(40)을 경유해 제어 유닛(26)으로 신호가 보내진다. 제어 유닛(26)의 컴퓨터(30)는 신호를 분석하여 제 1 방사기(22)에 관한 제 2 방사기(28)의 위치들을 정한다. 그 다음에, 필드 송수신 장치(34)는 제 2 방사기(28)를 통해 구동 전류를 보내고, 제 2 방사기들이 필드를 형성하게 한다. 필드 센서(20)는 제 2 방사기(28)에 의해 생성된 필드에 반응한다. 필드 센서(20)의 출력은 제어 유닛(26)에 전송된다. 그 다음에, 컴퓨터(30)는 제 2 방사기(28)에 관한, 결국 제 1 방사기(22)에 관한 필드 센서(20)의 위치를 계산한다. 계산을 위해, 용어 "위치"는 용도에 따라 공간과 그 방향에서의 필드 센서(20)의 위치 중의 하나 또는 모두를 의미한다. 시스템(10)은 필드 센서(20)의 3차원 공간 좌표, 그 방위 각도(angular azimuth)와 높이 좌표(elevation coordinate), 및 주축(major axis)에 관한 그 롤(roll) 각도를 측정할 수 있다. 상술한 바와 같이, 예를 들어 본원에 참고문헌으로 포함되는 국제 특허 공보 WO 94/04938호에 공개된 방법을 사용하여 각각 수행될 수 있는 독립적으로 두 번 위치가 측정된다. 필드 센서(20)의 방향이 선택적으로 정해진다.

필드 센서(20) 및 제 2 방사기(28)들의 역할을 동등하게 반대로 할 수 있다. 이러한 실시예에서, 단일 자기장이 필드 센서(20)를 대체하는 필드 생성기에 의해 만들어지고, 제 2 방사기(28)들은 상이한 위치들로부터의 필드의 강도 및 배향을 감지하는 필드 센서들로 대체된다. 본원에서 사용되는 용어 "작동하는(actuating)"과 "작동"은 필드 생성기의 역할을 하는 부재들이 여기되어 필드를 생성하고, 센서 역할을 하는 부재들이 여기되어 필드를 감지함을 의미한다.

제 2 방사기(28)는 제 1 방사기(22)들에 반응하는 감지 모드와, 운전 모드의 2 가지 모드로 동작함이 분명하다. 자기장의 구배 및 강도에의 제약을 조절하는 몇몇 응용예에서, 제 2 방사기(28)가 운전 모드에서만 작동하는 것이 보다 효율적일 수 있다. 그러므로, 제 1 방사기(22)는 감지 모드에서 작동하고, 제 2 방사기(28)들에 대한 제 1 방사기(22)들의 위치는 상술한 바와 같이 계산될 수 있다. 필드 센서(20)는 제 2 방사기(28)에 의해 만들어진 필드에 반응하는 신호를 또한 생성하고, 제 2 방사기(28)에 대한 필드 센서의 위치는 컴퓨터(30)에 의해 계산될 수 있다. 그 다음에 제 1 방사기(22)에 대한 필드 센서(20)의 위치가 결정될 수 있다.

본원의 출원인에게 모두 양도된 것이며 참고문헌으로서 본원에 포함되는 명칭이 "무선 위치 센서"인 미국 특허 출원 제 10/029,473호 또는 명칭이 "이식 및 삽입가능한 수동 태그"인 미국 특허 출원 제 10/029,595호에 설명된 바와 같이 필드 센서(20)가 완전히 무선인 것이 바람직할 수 있다.

제 2 방사기(28)의 위치들을 결정한 다음에 프로브(12)의 위치를 유도하기 위해 제 1 방사기(22)들을 사용하는 제어 유닛(26)의 능력은 구동 및 감지용 도선(40)들을 통해 효율적으로 이루어질 수 있다. 그런, 몇몇 실시예에서, 자기장이 센서에 의해 생성되는 경우에, 제 2 방사기(28)들이 무선 기기들일 수도 있다.

제 2 방사기(28)들은 예를 들어 접착에 또는 벨트(도시하지 않음)에의 부착에 의해 전형적으로 신체(16)의 피부에 또는 피부 부근의 편리한 장소에 배치될 수 있다. 제 2 방사기(28)들은 시스템의 갱신율(refresh rate)이 충분히 높으면 즉, 제 2 방사기들의 위치가 제 1 방사기들을 작동시켜 빈번히 갱신되면, 고정적일 필요가 없다. 몇몇 응용예에서, 수술 중에 제 2 방사기(28)들을 이동시키는 것이 유익할 수 있다. 예를 들어, 제 2 방사기(28)들은 신체(16)의 위치를 통해 프로브(12)의 움직임을 추적하기 위해 몇번 재정렬될 수 있다.

이제, 시스템(20; 도 1)에서 작동가능한 방사기 장치(42; radiatorarrangement)의 관계를 개략적으로 예시하는 도 2를 참조한다. 방사기 장치(42)는 바람직하게는 동일한, 3개의 필드 변환기(44, 46, 48)를 갖는다. 필드 변환기(44, 46, 48)는 서로에 대해 임의의 원하는 위치 및 배향으로 배치될 수 있고, 제 2 방사기(28; 도 1)의 기능들을 갖는다. 필드 변환기(44, 46, 48)에 의해 생성된 자기장(50)들은 필드 변환기들의 작동 공간 또는 맵핑 공간(54; mapping space)에서 프로브(52)의 적어도 일부분을 둘러싸며, 이 공간에서 필드의 강도 및 배향은 원하는 정도의 정밀도로 정해질 수 있다. 특히, 프로브(52)에 부착되거나 또는 그 안에 포함되는 필드 센서(56)는 맵핑 공간(54) 내에 놓여진다.

방사기(58)가 대표적으로 도시되어 있고, 제 1 방사기(22; 도 1)들 중의 하나로서 기능한다. 방사기는 자기장(60)을 생성한다. 필드 변환기(44, 46, 48)들로부터 일정 거리에 배치된 다른 방사기(59)에 의해 만들어진 필드(62)와 같은 유사한 특성의 다수의 자기장이 생성될 수 있다. 필드(60, 62)에 의해 형성되는 맵핑 공간(64)은 필드 변환기(44, 46, 48)를 포함한다. 필드(50)들에 의해 형성되는 맵핑 공간(54)은 맵핑 공간(64)보다 훨씬 작다. 그러나. 필드(50)들의 필드 구배들은 필드(60, 62)의 필드 구배들보다 훨씬 크다. 필드(50)들의 필드 강도는 일반적으로 필드(60, 62)의 필드 강도보다 작다. 바람직하게는 사이즈가 외경 5 내지 6cm 폭 0.5cm인 코일을 사용하는, 전형적인 의료 응용예에서, 자기장 강도 50 내지 100 mG 및 필드 구배 10 내지 20 G/cm의 경우 10 내지 15cm의 작동 범위가 달성된다.

자기적으로 간섭하는 물체들이 존재할 때 최소의 위치결정 오차로 작동하는 방사기 장치(42)의 능력이 특히 필드 변환기(44, 46, 48) 부근에서, 필드(50)들의높은 필드 구배에 기여할 수 있음이 중요시되어야 한다. 센서에서의 필드 변화로 인한 오차가 하기의 수학식과 같이 일 차원에서의 위치결정 오차로 설명된다:

여기서, B는 자기장 강도이다. 그러므로,의 값이 클수록 필드 간섭에 의해 일어나는 오차가 작아진다. 소스(source)로부터 측정된 필드 구배는 1/r⁴만큼 줄어든다. 필드 변환기(44, 46, 48)가 방사기(58, 59)보다 필드 센서(56)에 더 가깝기 때문에, 필드 변환기(44, 46, 48)에 의해 만들어지는 필드(50)들의 필드 센서(56)에서의 필드 구배는 방사기(58, 59)에 의해 만들어진 필드(60, 62)의 필드 구배보다 훨씬 크다. 방사기 장치(42)는 필드 센서(56)에서 원하는 필드 구배가 비교적 약한 두 세트의 자기장으로 이루어지며, 두 세트의 자기장 모두 한 세트의 방사기만 실제 의료 환경에 사용될 경우 필요한 필드 강도보다 훨씬 더 작은 필드 강도를 갖는 것이 바람직하다. 한 세트의 방사기만 사용될 경우, 이러한 세트의 필요한 필드 강도는 일반적으로 방사기 장치(42)의 두 세트의 자기장의 필요 필드 강도는 일반적으로 두 세트의 방사기 장치(42)의 자기장의 필드 강도들의 합을 넘는다.

전형적인 의료 응용예에서, 니들 홀더(66; needle holder)와 같은 자기적으로 간섭하는 많은 물체들이 맵핑 공간(64) 내에 포함되더라도 맵핑 공간(54)에는 포함되지 않도록 충분히 작게 만들어질 수 있다. 따라서, 필드(60, 62)의 왜곡으로인한 약간의 보상이 필요할 수 있다. 그러나, 필드(60, 62)들의 필드 구배가 작기 때문에, 이러한 영향은 니들 홀더(66)가 맵핑 공간(64) 내에 놓여 있는 경우보다도 훨씬 적다. 결과적으로, 방사기 장치(42)는 자기적으로 간섭하는 물체들에 대해 민감하지 않다.

모든 필드 변환기(44, 46, 48)의 위치 및 각도는 방사기(58) 및 다른 제 1 방사기들이 자기장을 만들도록 작동시키고 필드 변환기(44, 46, 48)에서 그 결과인 자기장 성분들을 검출하여 완전하게 추론할 수 있다. 상술한 국제 특허 공보 WO 94/04938호에서 사용되는 알고리즘은 본원에서 완전히 상이한 목적, 즉 서로에 대해 이미 알고 있는 위치에 있는 다수의 참조 변환기들에 대한 프로브의 위치결정에 사용된다. 그럼에도 불구하고, 이 알고리즘은 필드 변환기(44, 46, 48)의 위치 및 배향을 찾는 문제에 직접 적용될 수 있다.

이 알고리즘과 필드 변환기(44, 46, 48) 중의 임의로 선택된 하나에서 검출된 필드 성분 크기들을 사용하여, 시스템은 방사기(58)에 대해 선택된 필드 변환기의 위치의 초기 추정치에 도달한다. 이 초기 추정치와 선택된 필드 변환기에서 검출된 필드 성분 크기들을 사용하여, 시스템은 검출된 필드들의 배향 각도들을 계산해낸다. 새로 계산된 배향 각도들을 사용하여, 시스템은 보다 나은 위치 추정치를 계산해낸다. 마지막 두 단계들은 새로운 위치 추정치가 미리 선택된 공차 내에서 이전의 마지막 위치 추정치와 정합할 때까지 반복된다. 이 절차는 필드 변환기(44, 46, 48)의 다른 것들에 대해 순서대로 또는 동시에 반복된다. 다른 식으로 말하면, 시스템은 정확한 위치 및 배향 각도들로 수렴한다. 알고리즘의 보다 세부사항은 상술한 국제 특허 공보 WO 94/04938호에 제시되어 있다. 동일한 알고리즘이 필드 변환기(44, 46, 48) 각각에 대한 필드 센서(56)의 위치를 찾는데 사용될 수 있다. 다르게는, 예를 들어 모두 본원에 참고문헌으로서 포함되는 상술한 특허 문헌 WO 96/05768호 또는 미국 특허 제 5,558,091호, 5,391,199호, 5,443,489호 및 5,377,678호에 설명된 바와 같은 다른 위치 측정 절차가 사용될 수 있다.

도면들에 도시된 바와 같은 시스템은 필드 변환기들에 관련한 배치들에 대해 과잉의 정보를 제공한다. 다른 실시예에서, 방사기 장치(42)는 보다 적은 필드 변환기들을 사용하도록 수정되어 과잉 정보 중 일부를 제거할 수 있다.

맵핑 범위는 제 2 위치 패드 센서들에 의해 정해지고, 실제로는 센서 맵핑 범위는 이 범위 너머 15cm 까지 연장될 수 있다. 제 2 위치 패드의 모든 방사체(emitter)들은 맵핑 범위 내에 있어야 한다.

유익하게는, 두 레벨 이상의 방사기들의 계층을 "반복적으로" 사용하면 신체(16) 내의 프로브(12)의 위치 측정 정밀도가 향상된다. 상술한 국제 특허 공보 WO 97/29683호에 공개된 바와 같이 구성될 수 있는 제 2 방사기(28)들의 코일들은 바람직하게는 약 5 내지 6cm의 직경을 갖는다. 제 1 방사기(22)들의 코일들은 제 2 방사기(28)들의 직경보다 훨씬 크고, 전형적으로 10cm의 직경이다. 코일들이 작을수록 큰 코일들에서보다 그 근접부에서의 자기장 구배가 크다. 결국, 이러한 높은 구배의 필드는 보다 높은 분해능의 프로브(12) 위치를 제공한다. 상술한 카르토(Carto) 시스템에서 사용되는 것과 같은 고정 위치 패드에 작은 코일들을 사용하면 높은 구배의 필드의 강도가 프로브(12)에 도달하기 전에 너무 빨리 감소하므로 비실용적이다. 다른 한편, 고-구배의 작은 코일들이 위치 패드에 포함되고 프로브(12)에서 충분히 큰 필드 강도를 보장하기 위해 동력이 단순히 증가되면, 부근의 전도체 물체들의 와상 전류(eddy current)에 의해 생성되는 노이즈로 인한 문제들이 유사하게 발생한다.

도 1 및 도 2를 다시 참조하면, 필요 방사력(radiating power required)과 측정 오차는 모두 rⁿ(n>1)에 따라 증가하며, 여기서 r은 맵핑 공간의 반경이다. 본원에서 설명한 바와 같이 프로브에 보다 근접하게 배치되며 큰 필드 구배를 갖지만 비교적 작은 필드 강도를 갖는 제 2 방사기들과 조합하여, 큰 필드 강도를 갖지만 비교적 낮은 필드 구배를 갖는 제 1 방사기들을 사용하면, 프로브(12) 위치 측정시의 총 오차가 감소된다. 따라서, 시스템(10; 도 1)은 고-구배의 제 2 방사기들을 사용하여 작동 공간들 내에서 프로브(12)의 상대 좌표들을 측정시의 우수한 분해능과, 제 1 및 제 2 방사기를 조합하여 사용하여 고정 좌표계에 대해 우수한 절대값 위치결정 정밀도(absolute positioning accuracy)를 모두 제공한다. 이 시스템은 저-구배의 제 1 방사기들만을 사용하는 시스템에서 전형적으로 겪는 것보다, 니들 홀더(66; 도 2)와 같은 맵핑 공간 내의 전도체들로 인한 간섭에 영향을 덜 받는다.

이제 본 발명의 양호한 실시예에 따라 프로브를 위치결정하는 방법을 예시한 순서도를 예시하는 도 3을 참조한다. 도 3의 내용은 도 1과 연계하여 읽어야 한다. 도 3의 처리 단계들은 예시적인 순서로 도시되어 있다. 그러나, 이들 단계는 위치를 계산하는데 필요한 모든 정보 및 선택적으로 프로브의 배향이 수집되는 한 상이한 순서들로 수행될 수 있다. 갱신율을 향상시키기 위해 처리 단계들 중의 일부를 동시에 수행하는 것이 바람직할 수 있다.

절차는 초기 단계(68)에서 시작되며, 여기서 시스템이 설정된다. 제 1 방사기(22)들은 프로브(12)의 작동 영역(14)들로부터 비교적 떨어져 있는 고정된 알려진 위치들에 배치된다. 제 2 방사기(28)들은 일반적으로 제 1 방사기(22)와 프로브(12) 사이에 배치된다. 프로브(12)는 작동 영역(14)들 내에 도입된다. 이 때, 프로브(12)는 도 2에 도시된 바와 같이 제 2 방사기(28)의 맵핑 공간 내에 놓인다. 제 2 방사기(28)는 모두 제 1 방사기(22)의 맵핑 공간 내에 놓인다. 제 1 방사기(22)의 맵핑 공간은 제 2 방사기(28)의 맵핑 공간보다 크다.

다음에, 단계(70)에서, 제 1 방사기(22) 중의 하나가 선택된다. 각각의 제 2 방사기(28)에 대한 그 위치가 측정될 필요가 있다. 이 단계에서 물론 고정된 제 1 방사기에 대한 각각의 제 2 방사기의 위치를 측정하는 것은 동일하다.

이제, 제어는 단계(72)로 간다. 제 2 방사기 중의 하나가 선택된다. 다음에, 단계(74)에서, 다음에, 단계(70) 및 단계(72)에서 선택된 제 1 방사기 및 제 2 방사기들의 상대 위치들이 또한 상술한 특허 공보 WO 94/04938호에 공개된 방법 또는 다른 공지된 적절한 방법에 따라 측정된다.

다음에, 결정 단계(76)에서, 더 많은 제 2 방사기(28)의 상대 위치들이 단계(70)에서 선택된 제 1 방사기에 대해 계속 측정되어야 하는지 판정된다. 결정 단계(76)에서의 판정이 긍정이면, 제어는 단계(72)로 복귀한다.

결정 단계(76)에서의 판정이 부정이면, 제어는 결정 단계(78)로 진행하며,여기서 제 2 방사기(28)에 대해 더 많은 제 1 방사기(22)의 상대 위치들이 계속 측정되어야하는지 판정된다. 결정 단계(78)에서의 판정이 긍정이면, 제어는 단계(70)로 복귀한다.

결정 단계(78)에서의 판정이 부정이면, 제어는 단계(80)로 진행한다. 여기서 제 2 방사기(28)들이 순서대로 작동되고, 서로에 대한 이들의 상대 위치들이 상술되고 상술한 국제 특허 공보 WO 94/04938호에 더 상세히 설명된 방법에 따라 측정된다. 과잉 정보 손실이 허용될 수 있으면 단계(80)는 선택적으로 생략될 수 있다. 자기적으로 간섭하는 물체가 상기 영역 내에 들어오거나 또는 그 안에서 재배치되면 제 2 방사기(28)들의 상대 위치들을 재측정하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 자기적 환경이 안정적으로 알려지면, 갱신율이 단계(80)를 생략하여 증가될 수 있다. 단계(80)을 생략하는 것은 프로브(12)가 그 위치 또는 배향을 급속히 바꿀 때 특히 유익하다. 물론 제 2 방사기(28)가 이동하면 단계(80)의 성능이 더 유용하게 된다. 제 1 방사기(22)의 위치들이 고정되므로 알려진 기준점들이 제공됨을 기억할 것이다. 몇몇 실시예에서, 단계(80)는 시스템의 기하학적 배열이 바뀌지 않았음을 보장하기 위해 보다 정확히 교정할 목적으로 반복될 수도 있다.

다음에 단계(82)에서, 제 2 방사기(28) 중의 하나가 선택된다. 다음에, 단계(84)에서, 단계(82)에서 선택된 방사기가 작동된다. 프로브(12)와 단계(82)에서 선택된 방사기의 상대 위치 및 각도 배치가 상술한 국제 특허 공보 WO 94/04938호에 공개된 방법 또는 다른 공지된 방법에 따라 측정된다.

다음에, 결정 단계(86)에서, 더 많은 제 2 방사기(28)들이 계속 작동되어야하는지 판정된다. 결정 단계(86)에서의 판정이 긍정이면, 제어는 단계(82)로 복귀한다.

결정 단계(86)에서의 판정이 부정이면, 제어는 최종 단계(88)로 진행한다. 이 단계에서, 모든 필요한 정보가 수집되어 있다. 프로브(12)의 위치 및 그 각도 배향이 이제 컴퓨터(30)를 사용하여 좌표계(24)에 대해 계산된다. 계산은 좌표 변환에 의해 이루어지며, 왜냐하면 각각의 프로브(12), 제 1 방사기(22)들, 및 제 2 방사기(28)들의 상대 위치들은 모두 서로에 대해 알려져 있기 때문이다.

상술한 내용으로부터 방사기들의 연이은 시스템을 반복적으로 참조하여 물체의 위치를 측정하는 기술은 도시된 바와 같은 2 레벨의 방사기로 제한할 필요가 없음이 명백하다. 이 기술은 임의의 개수의 레벨의 방사기 시스템에 쉽게 적용될 수 있다. 또한, 측정 오차는 한 레벨에서의 방사기들의 개수를 바꾸어 제어될 수 있다. 일반적으로 방사기들의 개수가 많을수록, 조정(arbitration), 평균화, 및 통계학적 개요의 거부(rejection of statistical outliner)와 같은 알려진 기술을 사용하여 오차를 체크하는데 더 많은 과잉 정보가 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 증가된 신뢰도는 연산 부하(computational load)를 증가시킨 대가를 치르고 얻어지며, 이는 갱신율을 감소시킬 수 있다.

상술한 국제 특허 공보 WO 94/04938호를 고려하면 도 3에 공개한 방법이 수정될 수 있음이 명백하고, 여기서 프로브(12)는 필드를 생성하고, 제 2 방사기(28)들은 이 필드를 검출하고 그 강도 및 배향을 측정한다. 유사하게, 제 1 방사기(22)들은 제 2 방사기(28)들에 의해 생성된 필드를 감지할 수 있다. 시스템(10)의 부재들에 의한 필드 감지 및 필드 생성의 수많은 조합이 사용될 수 있다.

당업자는 본 발명이 지금까지 본원에서 특정하게 도시 및 설명한 것에 제한되지 않음을 이해할 것이다. 오히려, 본 발명의 범위는 지금까지 설명한 다양한 특징들의 조합 및 서브-조합 모두와, 상술한 설명을 읽어 당업자가 떠올릴 수 있는 종래기술에 없던 변형예 및 수정예도 포함한다.

본 발명의 방법은 프로브에 대한 위치결정 시스템의 정밀도를 증가시킨다.

Claims

알려진 위치들에 다수의 제 1 필드 부재들을 포함하는 제 1 그룹을 배치하고;

상기 제 1 필드 부재들의 작동 공간 내에 다수의 제 2 필드 부재들을 포함하는 제 2 그룹을 배치하고;

상기 제 2 필드 부재들의 작동 공간 내에 필드 프로브를 배치하고,

제 1 전송 섹션이 상기 제 1 그룹의 일부분과 상기 제 2 그룹의 일부분 중의 하나에 의해 형성되고,

제 1 수신 섹션이 상기 제 1 그룹의 일부분과 상기 제 2 그룹의 일부분 중의 다른 하나에 의해 형성되고, 상기 제 1 전송 섹션 및 상기 제 1 수신 섹션 중의 적어도 하나는 두 개이 상의 부재를 갖고,

제 2 전송 섹션이 상기 제 2 그룹과 상기 필드 프로브 중의 하나에 의해 형성되고,

제 2 수신 섹션이 상기 제 2 그룹과 상기 필드 프로브 중의 다른 하나에 의해 형성되고;

하나 이상의 제 1 생성 필드를 만들도록 상기 제 1 전송 섹션과 상기 제 1 수신 섹션을 작동시키고;

상기 제 1 수신 섹션에서 상기 제 1 생성 필드의 제 1 측정을 하고;

상기 제 1 측정에 반응하여 상기 제 1 수신 섹션의 각각의 부재에 대한 상기제 1 전송 섹션의 각각의 부재의 제 1 추정 위치를 계산하고;

하나 이상의 제 2 생성 필드를 만들도록 상기 제 2 전송 섹션과 상기 제 2 수신 섹션을 작동시키고;

상기 제 2 수신 섹션에서 상기 제 2 생성 필드의 제 2 측정을 하고;

상기 제 2 측정에 반응하여 상기 제 2 수신 섹션의 각각의 부재에 대한 상기 제 2 전송 섹션의 각각의 부재의 제 2 추정 위치를 계산하고;

상기 제 1 추정 위치 및 상기 제 2 추정 위치를 사용하여 상기 제 1 필드 부재들에 대한 상기 필드 프로브의 위치를 계산하는 단계들을 포함하는 필드 프로브 위치결정 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 측정을 하고 상기 제 2 필드 부재들 중의 하나에 대한 상기 제 1 필드 부재들 각각의 상기 제 1 추정 위치가 계산될 때까지 상기 제 1 추정 위치를 계산하는 상기 단계들을 반복하는 단계들을 더 포함하는 필드 프로브 위치결정 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 제 1 측정을 하고 상기 제 2 필드 부재들 각각에 대한 상기 제 1 필드 부재들 각각의 상기 제 1 추정 위치가 계산될 때까지 상기 제 1 추정 위치를 계산하는 상기 단계들을 반복하는 단계들을 더 포함하는 필드 프로브 위치결정 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 2 측정을 하고 상기 필드 프로브에 대한 상기 제 2 필드 부재들 각각의 상기 제 2 추정 위치가 계산될 때까지 상기 제 2 추정 위치를 계산하는 상기 단계들을 반복하는 단계들을 더 포함하는 필드 프로브 위치결정 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 생성 필드와 상기 제 2 생성 필드는 자기장들인 필드 프로브 위치결정 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 측정과 상기 제 2 측정은 필드 강도 측정들을 구비하는 필드 프로브 위치결정 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 생성 필드의 배향(orientation)을 측정하고; 상기 배향을 사용하여 상기 제 1 필드 부재들에 대한 상기 필드 프로브의 방향을 계산하는 단계들을 더 포함하는 필드 프로브 위치결정 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 그룹은 3개의 상기 제 1 필드 부재를 포함하고, 상기 제 2 그룹은 3개의 상기 제 2 필드 부재를 포함하는 필드 프로브 위치결정 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 2 생성 필드의 필드 구배는 상기 제 1 생성 필드의 필드 구배보다 더 큰 필드 프로브 위치결정 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 생성 필드의 필드 강도는 상기 제 2 생성 필드의 필드 강도보다 더 큰 필드 프로브 위치결정 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 2 필드 부재 배치 단계는 상기 필드 프로브와 상기 제 1 필드 부재들 사이에 위치하는 영역에 상기 제 2 필드 부재들을 배치하여 수행되는 필드 프로브 위치결정 방법.
알려진 위치들에 다수의 제 1 필드 생성 부재들을 배치하고;

상기 제 1 필드 생성 부재들의 작동 공간 내에 다수의 제 2 필드 생성 부재들을 배치하고;

상기 제 2 필드 생성 부재들의 작동 공간 내에 상기 필드 프로브를 배치하고;

상기 제 2 필드 생성 부재들 각각을 여기(energizing)시키고 상기 필드 프로브에서 개개의 제 1 생성 필드를 제 1 측정하고;

상기 제 1 측정에 반응하여 상기 제 2 필드 생성 부재들에 관한 상기 필드 프로브의 제 1 위치를 계산하고;

상기 제 1 필드 생성 부재들 각각을 여기시키고 상기 제 2 필드 생성 부재들에서 개개의 제 2 생성 필드를 제 2 측정하고;

상기 제 2 측정에 반응하여 상기 제 1 필드 생성 부재들에 관한 상기 제 2 필드 생성 부재들의 각각의 제 2 위치들을 계산하고;

상기 제 1 위치 및 상기 제 2 위치들을 사용하여 상기 알려진 위치들에 관한 상기 필드 프로브의 위치를 계산하는 단계들을 포함하는 필드 프로브 위치결정 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 제 1 필드 생성 부재들을 여기시키고, 상기 제 2 필드 생성 부재들을 여기시키고, 제 1 측정을 하고, 제 2 측정을 하는 상기 단계들을 반복하는 단계들을 더 포함하고;

상기 필드 프로브의 새로운 위치 추정치가 미리 선택된 공차 내에서 상기 필드 프로브의 이전의 추정치와 정합할 때까지 상기 제 2 위치들을 재계산하는 필드 프로브 위치결정 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 제 1 측정 및 상기 제 2 측정은 필드 강도 측정을 포함하는 필드 프로브 위치결정 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 제 1 측정을 하는 단계는:

상기 제 1 생성 필드들의 배향을 측정하고; 상기 제 1 생성 필드들의 배향을 사용하여 상기 제 1 필드 생성 부재들에 대한 상기 필드 프로브의 각도 배향을 계산하는 단계들에 의해 수행되는 필드 프로브 위치결정 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 제 1 필드 생성 부재들은 3 개의 제 1 필드 생성 부재를 포함하고, 상기 제 2 필드 생성 부재들은 3 개의 제 2 필드 생성 부재를 포함하는 필드 프로브 위치결정 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 제 2 생성 필드의 필드 구배는 상기 제 1 생성 필드의 필드 구배보다 더 큰 필드 프로브 위치결정 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 제 2 생성 필드의 필드 강도는 상기 제 1 생성 필드의 필드 강도보다 더 큰 필드 프로브 위치결정 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 제 2 필드 생성 부재들을 배치하는 단계는 상기 제 2 필드 생성 부재들을 상기 필드 프로브와 상기 제 1 필드 생성 부재들 사이에 위치하는 영역 내에 배치하여 수행되는 필드 프로브 위치결정 방법.
알려진 위치에 배치된 다수의 제 1 필드 생성 부재들과;

상기 제 1 필드 생성 부재들의 작동 공간 내에 배치된 다수의 제 2 필드 생성 부재들과;

물체에 부착된 필드 프로브와;

각각의 제 1 생성 필드 및 제 2 생성 필드를 생성하기 위해 원하는 순서로 상기 제 1 필드 생성 부재들과 상기 제 2 필드 생성 부재들을 여기시키고, 제 1 신호가 상기 제 2 생성 필드들에 반응한 상기 필드 프로브에 의해 생성되고, 제 2 신호가 상기 제 1 생성 필드들에 반응한 상기 제 2 필드 생성 부재에 의해 생성되는 에너자이저와;

상기 제 2 필드 생성 부재들에 대한 상기 필드 프로브의 제 1 위치를 측정하기 위해 상기 제 1 신호를 수신 및 처리하고, 상기 제 1 필드 생성 부재들에 대한상기 제 2 필드 생성 부재들의 제 2 위치들을 측정하기 위해 상기 제 2 신호를 수신 및 처리하도록 커플링되고, 상기 제 1 위치 및 상기 제 2 위치들에 근거하여 상기 알려진 위치들에 대한 상기 물체의 위치를 계산하는 구성의 계산기를 포함하는 물체 위치결정 장치.
제 20 항에 있어서,

상기 계산기는 상기 제 1 신호와 상기 제 2 신호에 반응하여 상기 필드 프로브의 각도 배향을 계산하는 구조인 위치결정 장치.
제 20 항에 있어서,

상기 제 1 필드 생성 부재들은 3개의 제 1 필드 생성 부재들을 포함하고, 상기 제 2 필드 생성 부재들은 3개의 제 2 필드 생성 부재들을 포함하는 위치결정 장치.
제 20 항에 있어서,

상기 제 2 생성 필드의 필드 구배는 상기 제 1 생성 필드의 필드 구배보다 더 큰 위치결정 장치.
제 20 항에 있어서,

상기 제 2 생성 필드의 필드 강도는 상기 제 1 생성 필드의 필드 강도보다더 큰 위치결정 장치.
제 20 항에 있어서,

상기 제 2 필드 생성 부재들은 상기 필드 프로브와 상기 제 1 필드 생성 부재들 사이에 위치하는 영역 내에 배치되는 위치결정 장치.
제 20 항에 있어서,

상기 제 2 필드 생성 부재들에 연결된 송신기(transmitter)를 더 포함하고, 상기 제 2 필드 생성 부재들의 출력은 무선 채널을 통해 상기 계산기에 전달되는 위치결정 장치.
제 20 항에 있어서,

상기 제 1 필드 생성 부재들과 상기 제 2 필드 생성 부재들은 코일들을 포함하고, 상기 코일은 여기될 때 자기장을 생성하는 구성인 위치결정 장치.
제 27 항에 있어서,

상기 제 1 필드 생성 부재들의 코일들은 상기 제 2 필드 생성 부재들의 코일들보다 직경이 더 큰 위치결정 장치.
생명체의 신체 내에 필드 프로브를 위치결정하는 방법에 있어서,

알려진 위치들에 필드를 감지할 수 있는 다수의 제 1 필드 부재들을 배치하고;

상기 제 1 필드 부재들의 작동 공간 내에 필드를 감지할 수 있는 다수의 제 2 필드 부재들을 배치하고, 상기 제 1 필드 부재 및 상기 제 2 필드 부재는 상기 신체의 외부에 배치되고;

상기 신체 내의 상기 제 2 필드 부재들의 작동 공간 내에 필드를 감지할 수 있는 상기 필드 프로브를 배치하고;

상기 제 2 필드 생성 부재들 각각을 여기시키고, 상기 필드 프로브에서 개개의 생성 필드를 제 1 측정하고, 상기 제 1 필드 부재들 각각에서 상기 개개의 생성 필드를 제 2 측정하고;

상기 제 1 측정에 반응하여 상기 제 2 필드 부재들에 관한 상기 필드 프로브의 제 1 위치를 계산하고;

상기 제 2 측정에 반응하여 상기 제 1 필드 부재들에 관한 상기 제 2 필드 부재들의 각각의 제 2 위치들을 계산하고;

상기 제 1 위치 및 상기 제 2 위치들을 사용하여 상기 알려진 위치들에 관한 상기 필드 프로브의 위치를 계산하는 단계들을 포함하는 필드 프로브 위치결정 방법.
제 29 항에 있어서,

상기 필드들은 자기장인 필드 프로브 위치결정 방법.
제 29 항에 있어서,

상기 여기 단계, 제 1 측정 단계, 제 2 측정 단계를 반복하는 단계들을 더 포함하고;

상기 필드 프로브의 새로운 위치 추정치가 미리 선택된 공차 내에서 상기 필드 프로브의 이전의 추정치와 정합할 때까지 상기 필드 프로브의 위치를 재계산하는 필드 프로브 위치결정 방법.
제 29 항에 있어서,

상기 제 1 측정 및 제 2 측정은 필드 강도 측정들을 구비하는 필드 프로브 위치결정 방법.
제 29 항에 있어서,

상기 생성된 필드들의 배향을 측정하고; 상기 배향을 사용하여 상기 제 1 필드 부재들에 대한 상기 필드 프로브의 각도 배치를 계산하는 단계들을 더 포함하는 필드 프로브 위치결정 방법.
제 29 항에 있어서,

상기 제 1 필드 부재들은 3개의 제 1 필드 부재를 포함하고, 상기 제 2 필드 부재들은 3개의 제 2 필드 부재를 포함하는 필드 프로브 위치결정 방법.
제 29 항에 있어서,

상기 제 2 필드 부재를 배치하는 단계는 상기 필드 프로브와 상기 제 1 필드 부재들 사이에 위치하는 영역 내에 상기 제 2 필드 부재들을 배치하여 수행되는 필드 프로브 위치결정 방법.
생명체의 신체 내에 필드 프로브를 위치결정하는 방법에 있어서,

필드 프로브는 그 위에 센서가 부착된 의료 기기이고;

상기 신체 외부의 알려진 위치들에 다수의 제 1 필드 생성 부재들을 배치하고;

상기 제 1 필드 부재들의 작동 공간 내에 및 상기 신체 외부에 다수의 제 2 필드 생성 부재들을 배치하고, 상기 제 2 필드 부재는 필드를 감지할 수 있고;

상기 신체 내의 상기 제 2 필드 부재들의 작동 공간 내에 상기 필드 프로브를 배치하고;

상기 제 2 필드 생성 부재들 각각을 여기시키고, 상기 필드 프로브에서 개개의 제 1 생성 필드를 제 1 측정하고;

상기 제 1 측정에 반응하여 상기 제 2 필드 생성 부재들에 관한 상기 필드 프로브의 제 1 위치를 계산하고;

상기 제 1 필드 생성 부재들 각각을 여기시키고, 상기 제 2 필드 부재들 각각에서 상기 개개의 제 2 생성 필드를 제 2 측정하고;

상기 제 2 측정에 반응하여 상기 제 1 필드 생성 부재들에 관한 상기 제 2 필드 생성 부재들의 각각의 제 2 위치들을 계산하고;

상기 제 1 위치 및 상기 제 2 위치들을 사용하여 상기 알려진 위치들에 관한 상기 필드 프로브의 위치를 계산하는 단계들을 포함하는 필드 프로브 위치결정 방법.
제 36 항에 있어서,

상기 필드는 자기장인 필드 프로브 위치결정 방법.
제 36 항에 있어서,

상기 제 1 필드 생성 부재 각각을 여기시키고 상기 제 2 필드 생성 부재 각각을 여기시키고, 제 1 측정, 제 2 측정의 상기 단계들을 반복하는 단계들을 더 포함하고;

상기 필드 프로브의 새로운 위치 추정치가 미리 선택된 공차 내에서 상기 필드 프로브의 이전의 추정치와 정합할 때까지 상기 제 2 위치들을 재계산하는 필드 프로브 위치결정 방법.
제 36 항에 있어서,

상기 제 1 측정 및 제 2 측정은 필드 강도 측정들을 구비하는 필드 프로브 위치결정 방법.
제 36 항에 있어서,

상기 제 1 생성 필드들의 배향을 측정하고; 상기 배향을 사용하여 상기 제 1 필드 생성 부재들에 대한 상기 필드 프로브의 각도 배치를 계산하는 단계들을 더 포함하는 필드 프로브 위치결정 방법.
제 36 항에 있어서,

상기 제 1 필드 생성 부재들은 3개의 제 1 필드 생성 부재를 포함하고, 상기 제 2 필드 생성 부재들은 3개의 제 2 필드 생성 부재를 포함하는 필드 프로브 위치결정 방법.
제 36 항에 있어서,

상기 제 2 생성 필드의 필드 구배는 상기 제 1 생성 필드의 필드 구배보다 더 큰 필드 프로브 위치결정 방법.
제 36 항에 있어서,

상기 제 2 생성 필드의 필드 강도는 상기 제 1 생성 필드의 필드 강도보다 더 큰 필드 프로브 위치결정 방법.
제 36 항에 있어서,

상기 제 2 필드 생성 부재 각각을 배치하는 단계는 상기 필드 프로브와 상기 제 1 필드 생성 부재들 사이에 위치하는 영역 내에 상기 제 2 필드 생성 부재들을 배치하여 수행되는 필드 프로브 위치결정 방법.
생명체의 신체 내에 물체를 위치결정하는 장치에 있어서,

상기 신체 외부의 알려진 위치들에 배치된 다수의 제 1 필드 생성 부재들과;

상기 제 1 필드 부재들의 작동 공간 내에 및 상기 신체 외부에 배치된 다수의 제 2 필드 생성 부재들과;

상기 물체에 부착되는 상기 필드 센서와;

각각의 제 1 생성 필드 및 제 2 생성 필드를 생성하기 위해 원하는 순서로 상기 제 1 필드 생성 부재들과 상기 제 2 필드 생성 부재들을 여기시키고, 제 1 신호가 상기 제 2 생성 필드들에 반응한 상기 필드 센서에 의해 생성되고, 제 2 신호가 상기 제 1 생성 필드들에 반응한 상기 제 2 필드 생성 부재에 의해 생성되는 에너자이저와;

상기 제 2 필드 생성 부재들에 대한 상기 필드 센서의 제 1 위치를 측정하기 위해 상기 제 1 신호를 수신 및 처리하고, 상기 제 1 필드 생성 부재들에 대한 상기 제 2 필드 생성 부재들의 제 2 위치들을 측정하기 위해 상기 제 2 신호를 수신 및 처리하도록 커플링되고, 상기 제 1 위치 및 상기 제 2 위치들에 근거하여 상기 알려진 위치들에 대한 상기 신체 내의 물체의 위치를 계산하는 구성의 계산기를 포함하는 위치결정 장치.
제 45 항에 있어서,

상기 필드는 자기장인 위치결정 장치.
제 45 항에 있어서,

상기 계산기는 미리 정해진 정도의 정밀도가 달성될 때까지 상기 제 1 위치와 상기 제 2 위치들을 반복하여 계산하도록 상기 에너자이저와 조합되는 위치결정 장치.
제 45 항에 있어서,

상기 계산기는 상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호에 반응하여 상기 필드 센서의 각도 배향을 계산하는 위치결정 장치.
제 45 항에 있어서,

상기 제 1 필드 생성 부재들은 3개의 제 1 필드 생성 부재를 포함하고, 상기 제 2 필드 생성 부재들은 3개의 제 2 필드 생성 부재를 포함하는 위치결정 장치.
제 45 항에 있어서,

상기 제 2 생성 필드의 필드 구배는 상기 제 1 생성 필드의 필드 구배보다 더 큰 위치결정 장치.
제 45 항에 있어서,

상기 제 2 생성 필드의 필드 강도는 상기 제 1 생성 필드의 필드 강도보다 더 큰 위치결정 장치.
제 45 항에 있어서,

상기 제 2 필드 생성 부재는 상기 필드 센서와 상기 제 1 필드 생성 부재들 사이에 위치하는 영역 내에 배치되는 위치결정 장치.
제 45 항에 있어서,

상기 제 2 필드 생성 부재들에 연결된 송신기를 더 포함하고, 상기 제 2 필드 생성 부재들의 출력은 무선 채널을 통해 상기 계산기에 전달되는 위치결정 장치.
제 45 항에 있어서,

상기 제 1 필드 생성 부재들의 코일들은 상기 제 2 필드 생성 부재들의 코일들보다 직경이 더 큰 위치결정 장치.