一種基于電流的位置傳感器的制造方法
【專利摘要】一種位置探測(cè)裝置，包括：探頭，包括至少一個(gè)探測(cè)電極，適合插入客體的身體中；多個(gè)身體表面電極，適合固定到身體表面的相應(yīng)位置；和控制器，適合連接到所述探頭和身體表面電極，并適于使電流通過(guò)至少一個(gè)探頭電極和多個(gè)身體表面電極之間的身體，并通過(guò)測(cè)量通過(guò)多個(gè)身體表面電極的電流的各自特征，確定探頭的位置坐標(biāo)，其中，所述控制器適合測(cè)量多個(gè)位置和至少一個(gè)電極之間的電阻抗，并且，所述控制器適于保持各位置和至少一個(gè)電極之間的恒定電壓，并適于通過(guò)測(cè)量恒定電壓下的電流來(lái)測(cè)量各阻抗。
【專利說(shuō)明】一種基于電流的位置傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明大體上涉及一種測(cè)定置于生物體內(nèi)物體的位置，具體地，涉及通過(guò)阻抗測(cè) 量進(jìn)行位置探測(cè)。

【背景技術(shù)】
[0002] 范圍廣泛的醫(yī)療程序涉及到在身體內(nèi)置入物體，如傳感器、管子、導(dǎo)管、分配機(jī)構(gòu) 和植入片。實(shí)時(shí)成像方法時(shí)常用于這些程序幫助醫(yī)生觀察物體和其周圍。在許多情況下， 還不可能或不希望實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)三維成像，而是采用可得到實(shí)時(shí)內(nèi)部物體空間坐標(biāo)的的系統(tǒng)。
[0003] 許多這種位置探測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出來(lái)或預(yù)計(jì)會(huì)出現(xiàn)。一些系統(tǒng)涉及連接 傳感器到內(nèi)部物體上，傳感器具有發(fā)送器或天線的形式，可探測(cè)到身體外面產(chǎn)生的磁、電或 超聲波場(chǎng)。例如，Wittkampf的美國(guó)專利5，697，377和5，983, 126公開(kāi)了一種系統(tǒng)，其 內(nèi)容在本文中參考引用，其中三個(gè)基本正交的交變信號(hào)施加到物體。導(dǎo)管設(shè)置了至少一個(gè) 測(cè)量電極，檢測(cè)導(dǎo)管端部和基準(zhǔn)電極之間的電壓。電壓信號(hào)的分量對(duì)應(yīng)于三個(gè)相互正交施 加的電流信號(hào)，據(jù)此可進(jìn)行計(jì)算并確定身體內(nèi)的導(dǎo)管端部的三維坐標(biāo)。
[0004] Pfeiffer 的美國(guó)專利 No. 5, 899, 860、Panescu 的美國(guó)專利 No. 6. 095, 150、 5?^118〇11的美國(guó)專利1^〇.6,456,864、似1(16113的美國(guó)專利1^〇.6.050,267和似1(1611&的 美國(guó)專利5, 944，022公開(kāi)了一種在電極之間探測(cè)壓差的類似方法，其內(nèi)容也在本文參考 引用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種有效的裝置和方法，可實(shí)時(shí)確定置入生物體內(nèi)的探頭 位置。在這些實(shí)施例中，電流在一個(gè)或多個(gè)探頭上的電極和置于身體表面的電極之間流動(dòng)。 通過(guò)這種方式，測(cè)量出探頭和身體表面各電極之間的阻抗。根據(jù)這些阻抗測(cè)量值確定探頭 的三維位置坐標(biāo)。這樣的裝置和方法尤其適用醫(yī)療程序，如對(duì)心臟作圖或進(jìn)行組織去除，以 治療心律不齊。
[0006] 與現(xiàn)有技術(shù)已知的位置探測(cè)的方法比較，本發(fā)明相對(duì)簡(jiǎn)單，可在醫(yī)院條件下使用， 只要求一個(gè)內(nèi)部探頭，其可以是標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)管，和最多三個(gè)身體表面探頭?，F(xiàn)有技術(shù)的基于阻抗 的位置探測(cè)系統(tǒng)，如上述Wittkampf的專利所介紹的，則要求連接至少6個(gè)或7個(gè)導(dǎo)電片到 客體的身體上，相關(guān)電線連接測(cè)量和控制儀器。
[0007] 因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提出了一種位置探測(cè)的方法，其包括：插入探頭到客 體的身體中，所述探頭包括至少一個(gè)電極；電流通過(guò)至少一個(gè)電極和身體表面上的多個(gè)位 置之間的身體；測(cè)量通過(guò)多個(gè)位置的電流的各自特征；根據(jù)測(cè)得的特征確定探頭的位置坐 標(biāo)。
[0008] -般地，至少一個(gè)電極包括多個(gè)電極，電流通過(guò)包括通過(guò)多個(gè)電極中的一個(gè)和身 體表面的多個(gè)位置中的一個(gè)之間的各電流。在公開(kāi)的實(shí)施例中，電流通過(guò)包括固定導(dǎo)電片 到身體的多個(gè)位置，使電流通過(guò)這些導(dǎo)電片。
[0009] -般地,多個(gè)位置包括至少三個(gè)位置。在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)位置只包括三個(gè)位 置。
[0010] 在所公開(kāi)的實(shí)施例中，各特征表示多個(gè)位置和至少一個(gè)電極之間的電阻抗。在一 個(gè)實(shí)施例中，電流通過(guò)包括保持各位置和至少一個(gè)電極之間的恒定電壓，測(cè)量各自特征包 括測(cè)量恒定電壓下的電流?；蛘撸娏魍ㄟ^(guò)包括各位置和至少一個(gè)電極之間保持恒定電流， 測(cè)量各特征包括測(cè)量各位置和至少一個(gè)電極之間的各個(gè)電壓。
[0011] 在一些實(shí)施例中，插入探頭包括用探頭對(duì)客體進(jìn)行診斷處理。
[0012] 在這些實(shí)施例中的一個(gè)，所述探頭包括導(dǎo)管,進(jìn)行診斷處理包括對(duì)客體的心臟作 圖。對(duì)心臟作圖包括使用至少一個(gè)電極測(cè)定心臟組織的電位。
[0013] 在另外的實(shí)施例中，插入探頭包括用探頭對(duì)客體進(jìn)行治療處理。
[0014] 在這些實(shí)施例中的一個(gè)，所述探頭包括導(dǎo)管，進(jìn)行治療處理包括使用導(dǎo)管去除心 臟組織。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還提供了一種位置探測(cè)裝置，其包括：探頭，包括至少一個(gè) 探測(cè)電極，適合插入客體的身體中；多個(gè)身體表面電極，適合固定到身體表面的不同位置； 和控制器，適合連接到所述探頭和身體表面電極，可使電流通過(guò)至少一個(gè)探頭電極和多個(gè) 身體表面電極之間的身體，并通過(guò)測(cè)量通過(guò)多個(gè)身體表面電極的各電流特征，確定探頭的 位置坐標(biāo)。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種位置探測(cè)裝置，包括：探頭，包括至少一個(gè)探測(cè)電極，適 合插入客體的身體中；多個(gè)身體表面電極，適合固定到身體表面的相應(yīng)位置；和控制器，適 合連接到所述探頭和身體表面電極，并適于使電流通過(guò)至少一個(gè)探頭電極和多個(gè)身體表面 電極之間的身體，并通過(guò)測(cè)量通過(guò)多個(gè)身體表面電極的電流的各自特征，確定探頭的位置 坐標(biāo)，其中，所述控制器適合測(cè)量多個(gè)位置和至少一個(gè)電極之間的電阻抗，并且，所述控制 器適于保持各位置和至少一個(gè)電極之間的恒定電壓，并適于通過(guò)測(cè)量恒定電壓下的電流來(lái) 測(cè)量各阻抗。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種位置探測(cè)裝置，包括：探頭，包括至少一個(gè)探測(cè)電極，適 合插入客體的身體中；多個(gè)身體表面電極，適合固定到身體表面的相應(yīng)位置；和控制器，適 合連接到所述探頭和身體表面電極，并適于使電流通過(guò)至少一個(gè)探頭電極和多個(gè)身體表面 電極之間的身體，并通過(guò)測(cè)量通過(guò)多個(gè)身體表面電極的電流的各自特征，確定探頭的位置 坐標(biāo)，其中，所述控制器適于保持各位置和至少一個(gè)電極之間的恒定電流，并適于通過(guò)測(cè)量 恒定電流下的電壓來(lái)測(cè)量各位置和至少一個(gè)電極之間的各阻抗。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018] 通過(guò)下面參考附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的詳細(xì)介紹，可對(duì)本發(fā)明有更充分的了解，附 圖中： 圖1用圖片示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于心導(dǎo)管插入法的位置探測(cè)系統(tǒng)； 圖2示意地詳細(xì)顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的導(dǎo)管和身體表面電極之間的相互作用，用 于確定導(dǎo)管位置； 圖3示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的位置探測(cè)系統(tǒng)的電路。

【具體實(shí)施方式】
[0019] 圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的位置探測(cè)系統(tǒng)20。系統(tǒng)20用于確定探頭的位置， 如導(dǎo)管22的位置，探頭插入身體內(nèi)部空腔，如客體26的心臟24的腔室。一般地，導(dǎo)管用于 診斷或治療處理，如繪出心臟的電位圖或去除心臟組織。導(dǎo)管或其他體內(nèi)裝置本身或與其 他處理裝置結(jié)合可用于其他目的。
[0020] 導(dǎo)管22的遠(yuǎn)端包括一個(gè)或多個(gè)電極(在圖2下方顯示)。這些電極通過(guò)電線穿過(guò) 導(dǎo)管22的插入管連接到控制單元28的驅(qū)動(dòng)電路，如下面所示?？刂茊卧ㄟ^(guò)電纜30的電 線連接到身體表面電極，表面電極一般包括粘著皮膚的導(dǎo)電片32,34和36。在本發(fā)明的可 選擇的實(shí)施例中，身體表面的電極的數(shù)量可變化，可具有其他形式，如皮下探針或醫(yī)療專業(yè) 人員38操作的手提機(jī)構(gòu)。
[0021] 導(dǎo)電片32,34和36可設(shè)置在身體表面的任何方便位置，置于探頭的附近。例如， 用于心臟的導(dǎo)電片32,34,36 -般設(shè)置在客體26的胸部周圍。對(duì)于導(dǎo)電片相互之間的位置 或相對(duì)身體的位置沒(méi)有特別的要求。盡管如果導(dǎo)電片間隔開(kāi)設(shè)置而不是聚在一個(gè)位置可使 精度更高。對(duì)導(dǎo)電片沿固定軸線設(shè)置也沒(méi)有特別要求，所以導(dǎo)電片位置應(yīng)盡可能少地干擾 醫(yī)療程序。
[0022] 控制單元28根據(jù)測(cè)得的導(dǎo)管和導(dǎo)電片32,34和36之間的阻抗確定心臟24內(nèi)導(dǎo) 管22的位置坐標(biāo)，如下面所作介紹?？刂茊卧?qū)動(dòng)顯示器40,顯示出身體內(nèi)的導(dǎo)管的位置。 導(dǎo)管可用于形成心臟的圖形42 (如電子圖形，導(dǎo)管上的電極還可以交替用于位置探測(cè)和測(cè) 量心臟組織產(chǎn)生的電位)。導(dǎo)管位置可疊加到圖形上或疊加到心臟的另外圖形上。
[0023] 圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的導(dǎo)管22的示意性詳圖，顯示了導(dǎo)管上的電極44,46和 48與導(dǎo)電片32,34,36之間的相互作用。電極44,46和48可具有任何適當(dāng)?shù)男螤詈统叽纾?可用于其他目的，如電生理學(xué)的傳感或清除。在圖示的實(shí)施例中，三個(gè)電極44,46,48分別 與三個(gè)導(dǎo)電片32, 34和36連接?？刂茊卧?8驅(qū)動(dòng)各導(dǎo)管電極和對(duì)應(yīng)身體表面電極之間的 電流，通過(guò)電流測(cè)出兩個(gè)電極之間的阻抗。根據(jù)測(cè)量的阻抗，控制單元確定導(dǎo)管相對(duì)身體表 面電極的位置?；蛘?，可采用多些或少些數(shù)量的電極。例如，控制單元28可設(shè)定一個(gè)導(dǎo)管 電極和多個(gè)身體表面電極之間的多路電流。在另一實(shí)施例中，可使用多于三個(gè)身體表面電 極來(lái)提高精度。
[0024] 圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)20的器件的框圖。上面介紹的控制單元28 包括驅(qū)動(dòng)電流和測(cè)量阻抗的電路。各電路50, 52, 54驅(qū)動(dòng)電流通過(guò)閉環(huán)電路，其包括導(dǎo)管電 極和身體表面電極。具體地，電路50驅(qū)動(dòng)電流通過(guò)身體組織58,其位于電極44和導(dǎo)電片 32之間；電路52驅(qū)動(dòng)電流通過(guò)身體組織60,其位于電極46和導(dǎo)電片34之間；電路54驅(qū)動(dòng) 電流通過(guò)身體組織62,其位于電極48和導(dǎo)電片36之間。驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生的電流分別被置位 電路50，52，54區(qū)分，以不同的頻率操作。
[0025] 各電路50,52,54測(cè)量通過(guò)身體組織的各回路的電阻抗。這些阻抗讀數(shù)傳遞到處 理單元56,其利用讀數(shù)計(jì)算導(dǎo)管相對(duì)身體表面電極的位置坐標(biāo)，根據(jù)這些位置坐標(biāo)，處理單 元56在顯示器40上產(chǎn)生實(shí)時(shí)信息，如上面所介紹的。
[0026] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，電路50,52,54產(chǎn)生恒定的電壓信號(hào)。對(duì)于恒定電壓， 各閉環(huán)電路中的導(dǎo)管電極和身體表面電極之間的阻抗反比于流過(guò)電路的電流。電路50，52， 54測(cè)量流過(guò)各環(huán)路的電流，確定阻抗，其然后用于計(jì)算位置坐標(biāo)。
[0027] 在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，電路50,52,54產(chǎn)生恒定電流信號(hào)。對(duì)于恒定電流，在 閉環(huán)電路的導(dǎo)管電極和身體表面電極之間的阻抗正比于兩者之間的電壓。因此可通過(guò)單元 56測(cè)量電流驅(qū)動(dòng)器兩端的電壓，確定阻抗，其用于計(jì)算位置坐標(biāo)。
[0028] 在所介紹的這兩個(gè)實(shí)施例中，測(cè)量得到的阻抗正比于電極和導(dǎo)電片之間的距離。 該距離可用于三角測(cè)定導(dǎo)管22的端部位置。通過(guò)位于已知解剖位置（即心臟的標(biāo)志物）的 導(dǎo)管的初始基準(zhǔn)測(cè)量或通過(guò)使用單獨(dú)的位于已知位置的基準(zhǔn)導(dǎo)管來(lái)校正阻抗精度，可進(jìn)一 步提高測(cè)量精度。
[0029] 系統(tǒng)20代表了本發(fā)明的實(shí)施例，因?yàn)槠淇捎糜诨趯?dǎo)管的程序，進(jìn)行診斷或處 理心臟疾病，如心律不齊。系統(tǒng)20還可以用于診斷或治療血管疾病，涉及血管成形術(shù)或 atherectomy。系統(tǒng)20的原理還可以，通過(guò)進(jìn)一步的必要修正，用于位置探測(cè)系統(tǒng)，診斷或 治療其他身體結(jié)構(gòu)的疾病，如腦子、脊骨、骨骼關(guān)節(jié)、膀胱、胃腸道、前列腺和子宮。
[0030] 應(yīng)當(dāng)理解上面介紹的實(shí)施例是示例性的，本發(fā)明不限于上面特別顯示的和介紹的 實(shí)施例。而是，本發(fā)明的范圍包括上面介紹各種特征的組合和分組，以及閱讀了前面介紹的 所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員所進(jìn)行的改進(jìn)和變化，這些變化尚未在現(xiàn)有技術(shù)中公開(kāi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種位置探測(cè)裝置，包括： 探頭，包括至少一個(gè)探測(cè)電極，適合插入客體的身體中； 多個(gè)身體表面電極，適合固定到身體表面的相應(yīng)位置；和 控制器，適合連接到所述探頭和身體表面電極，并適于使電流通過(guò)至少一個(gè)探頭電極 和多個(gè)身體表面電極之間的身體，并通過(guò)測(cè)量通過(guò)多個(gè)身體表面電極的電流的各自特征， 確定探頭的位置坐標(biāo)，其中，所述控制器適合測(cè)量多個(gè)位置和至少一個(gè)電極之間的電阻抗， 并且，所述控制器適于保持各位置和至少一個(gè)電極之間的恒定電壓，并適于通過(guò)測(cè)量恒定 電壓下的電流來(lái)測(cè)量各阻抗。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)探頭電極包括多個(gè)探頭電極，其 中所述控制器適于接通所述多個(gè)電極中的一個(gè)和所述多個(gè)身體表面電極中一個(gè)電極之間 的電流。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，所述身體表面電極包括粘性導(dǎo)電片。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，所述多個(gè)位置包括至少三個(gè)位置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其特征在于，所述多個(gè)位置只包括三個(gè)位置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，所述探頭適合對(duì)客體進(jìn)行診斷處理。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的裝置，其特征在于，所述探頭包括導(dǎo)管，適合對(duì)客體的心臟作圖。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其特征在于，所述導(dǎo)管適合通過(guò)至少一個(gè)電極探測(cè)心臟組 織的電位。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，所述探頭適合對(duì)客體進(jìn)行治療處理。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，其特征在于，所述探頭包括導(dǎo)管，適合去除心臟組織，治療 心律不齊。
11. 一種位置探測(cè)裝置，包括： 探頭，包括至少一個(gè)探測(cè)電極，適合插入客體的身體中； 多個(gè)身體表面電極，適合固定到身體表面的相應(yīng)位置；和 控制器，適合連接到所述探頭和身體表面電極，并適于使電流通過(guò)至少一個(gè)探頭電極 和多個(gè)身體表面電極之間的身體，并通過(guò)測(cè)量通過(guò)多個(gè)身體表面電極的電流的各自特征， 確定探頭的位置坐標(biāo)，其中，所述控制器適于保持各位置和至少一個(gè)電極之間的恒定電流， 并適于通過(guò)測(cè)量恒定電流下的電壓來(lái)測(cè)量各位置和至少一個(gè)電極之間的各阻抗。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)探頭電極包括多個(gè)探頭電極， 其中所述控制器適于接通所述多個(gè)電極中的一個(gè)和所述多個(gè)身體表面電極中一個(gè)電極之 間的電流。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其特征在于，所述身體表面電極包括粘性導(dǎo)電片。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其特征在于，所述多個(gè)位置包括至少三個(gè)位置。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14的裝置，其特征在于，所述多個(gè)位置只包括三個(gè)位置。
16. 根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其特征在于，所述探頭適合對(duì)客體進(jìn)行診斷處理。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16的裝置，其特征在于，所述探頭包括導(dǎo)管，適合對(duì)客體的心臟作 圖。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17的裝置，其特征在于，所述導(dǎo)管適合通過(guò)至少一個(gè)電極探測(cè)心臟 組織的電位。
19. 根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其特征在于，所述探頭適合對(duì)客體進(jìn)行治療處理。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19的裝置，其特征在于，所述探頭包括導(dǎo)管，適合去除心臟組織，治 療心律不齊。
【文檔編號(hào)】A61B5/06GK104188655SQ201410470242
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2006年1月6日 優(yōu)先權(quán)日:2005年1月7日
【發(fā)明者】A.戈瓦里, A.C.阿爾特曼, Y.埃夫拉思 申請(qǐng)人:韋伯斯特生物官能公司