本發(fā)明涉及標記和/或跟蹤人體的感興趣區(qū)域。具體地，本發(fā)明涉及有源標記設(shè)備、跟蹤系統(tǒng)和檢查裝置。

背景技術(shù)：

在手術(shù)中，能夠需要提供術(shù)中成像。這是因為術(shù)前已經(jīng)被成像的解剖結(jié)構(gòu)可以在手術(shù)期間明顯改變。例如，通過組織切割或通過人體中的器官，(例如肝臟)的移動可以引起變形。因此，可以具有組織的顯著非線性變形，并且術(shù)中成像與術(shù)前成像的簡單配準能夠是困難的。

為了這個目的，已知使用組織標記以便找到在后續(xù)過程期間在術(shù)前成像中識別的相關(guān)組織。在術(shù)前階段期間這樣的標記被引入組織中。例如，可以使用在術(shù)中采集的x射線圖像中可見的x射線吸收標記。

然而，應(yīng)當(dāng)限制在手術(shù)期間的x射線的使用，不僅僅為了限制由患者接收的有害輻射的劑量，而且例如由于手術(shù)環(huán)境必須是無菌的事實。當(dāng)應(yīng)用x射線成像時，這是更困難的，因為術(shù)中x射線成像要求外科醫(yī)師穿戴例如鉛屏蔽布，其可以是不方便的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

能夠需要提供適于人體的感興趣物體的精確和可靠標記的標記設(shè)備。

在獨立權(quán)利要求中定義了本發(fā)明。在從屬權(quán)利要求、描述和附圖中定義了另外的優(yōu)點和實施例。

本發(fā)明的第一方面涉及一種標記設(shè)備，其可被引入到組織中以用于標記對象的感興趣區(qū)域，諸如患者的身體。標記設(shè)備包括適于發(fā)射光的光源，使得標記設(shè)備對光學(xué)傳感器是可見的。此外，標記設(shè)備包括適于以脈動模式操作光源的開關(guān)。

下文中，根據(jù)本發(fā)明的標記設(shè)備也被稱為“有源標記設(shè)備”，即包括有源發(fā)射器，具體地光源的標記設(shè)備。這與“無源”標記設(shè)備(諸如x射線吸收標記)是相反的。

本發(fā)明的主旨可以在于提供用于跟蹤和/或記錄人體的感興趣物體或區(qū)域的光學(xué)標記。為了這個目的，提供了在本發(fā)明的背景下描述的有源標記設(shè)備?？梢岳斫?，有源標記設(shè)備的光源具體地被配置用于發(fā)射脈動光。

有源標記能夠在術(shù)前階段期間被植入到身體中。在后續(xù)過程期間，能夠使用合適的跟蹤設(shè)備跟蹤有源標記設(shè)備，其優(yōu)選地包括光學(xué)傳感器和更優(yōu)選地至少一個飛行時間相機。因此，標記的組織結(jié)構(gòu)能夠直接被鏈接到在手術(shù)室中的坐標系，并且例如也被鏈接到諸如x射線系統(tǒng)的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的坐標系。

通過發(fā)射脈動光，有源標記設(shè)備消耗更少的電功率。此外，能夠由飛行時間相機更可靠地探測發(fā)射脈動光的有源標記設(shè)備。此外，從有源標記設(shè)備發(fā)射的脈動光可更好地區(qū)別于周圍光，例如，通過手術(shù)任務(wù)光或通過在操作室的天花板上的燈具發(fā)射的光，而不是靜態(tài)光源。

此外，有源標記設(shè)備可以是通過脈動光屬性，例如，頻率或具體脈沖樣式可識別的。脈動led的又一優(yōu)點可以是超驅(qū)動led的能力，即，峰值功率可以大于最大平均功率。以這種方式，平均led溫度可以是更低的，使得效率被改進，并且可以從led發(fā)射更亮的閃光。

盡管有源標記設(shè)備被描述為可引入到人組織中，但是有源標記設(shè)備可以適于被引入到動物組織中，例如，為了獸醫(yī)的目的。此外，有源標記設(shè)備可以適于被引入到死亡組織中，例如，為了病理學(xué)。

因此，有源標記設(shè)備與臨時植入式發(fā)光標記相關(guān)，其適于例如在醫(yī)學(xué)修成期間，在身體外部被探測。優(yōu)選地，有源標記設(shè)備適于發(fā)射能夠利用飛行時間相機探測的光脈沖。有源標記設(shè)備可以包括環(huán)氧樹脂(例如，epo-tek301)，有源標記設(shè)備(例如，光源和開關(guān))的電子部件被封裝到所述環(huán)氧樹脂中。換言之，有源標記設(shè)備可以包括艙，光源和開關(guān)以及其他部件可以被封裝到所述艙中。有源標記設(shè)備的艙可以包括細長的形狀，并且可以安裝到插入針的套管中。

光源可以是發(fā)光二極管(led)，例如，低功率led或半導(dǎo)體激光二極管。光源也可以是具有低功耗和小尺寸的另一種光源。

光源可以被配置為發(fā)射具有大于150mcd，優(yōu)選地大于500mcd，甚至更優(yōu)選地，大于1000mcd的發(fā)光強度的光。此外，光源可以被配置為發(fā)射具有大于1lm，優(yōu)選地大于5lm，甚至更優(yōu)選地，大于10lm的光通量的光。

開關(guān)可以涉及用于打開和關(guān)閉光源并且用于以脈動模式操作光源的電路。可以具有能夠如何結(jié)構(gòu)化開關(guān)的不同可能性。例如，開關(guān)可以是機械開關(guān)，可以使得例如剛剛在有源標記設(shè)備的植入之前，通過操作開關(guān)手動激活有源標記設(shè)備。例如，可以通過按壓微型按鈕操作開關(guān)。

此外，開關(guān)可以適于以非接觸方式操作，使得有源標記設(shè)備的光源能夠遠程地被激活，即以非接觸方式從患者身體外部被激活，例如，在有源標記設(shè)備已經(jīng)被臨時植入身體組織中之后。例如，可以借助于磁場激活光源。對于利用磁場激活，開關(guān)例如可以包括微型雙穩(wěn)態(tài)舌簧開關(guān)。此外，開關(guān)可以包括可以經(jīng)由rf脈沖激活的電子引信。開關(guān)也可以包括相變材料。例如，當(dāng)有源標記被引入身體中時，能夠通過外部加熱或通過體熱誘導(dǎo)相變材料的相變。在這種情況下，開關(guān)可以通過相變材料的擴張或收縮來操作，其引起到機械開關(guān)中的機械力(例如，壓力)，使得電路閉合。開關(guān)可以備選地包括基于用于操作開關(guān)的材料的相變改變其導(dǎo)電性的材料。

開關(guān)可以包括用于以脈動模式操作光源的電路。例如，開關(guān)可以包括用于以脈動模式操作光源的計時器。此外，開關(guān)可以包括用于被遠程觸發(fā)的接收單元。換言之，光源可以被操作以發(fā)射分離的光脈沖。例如，可以通過脈沖的頻率表征光源的脈動模式。例如，頻率可以在0.1hz和100mhz之間。換言之，脈動模式可以涉及通過光源以其發(fā)射脈動光的頻率。脈沖持續(xù)時間可以是例如光源的脈動模式的工作周期的50％。然而，脈沖持續(xù)時間也可以是多于或少于工作周期的50％。備選地或額外地，可以通過一個或多個具體脈沖樣式表征脈動模式。

此外，能夠提供多個有源標記設(shè)備，其中，每個標記設(shè)備發(fā)射具有不同脈動模式，例如具有不同脈沖頻率或不同脈沖樣式的光。此外，多個有源標記設(shè)備的每個有源標記設(shè)備可以經(jīng)由脈動模式唯一地可識別。

根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，開關(guān)被配置用于以多個不同脈動模式操作光源。此外，開關(guān)可配置用于以多個不同脈動模式中的一個特定脈動模式操作光源。

以這種方式，多個有源標記設(shè)備能夠被用于跟蹤感興趣對象，其中，每個有源標記設(shè)備具有其自己的脈動模式，并且經(jīng)由其脈動模式唯一地可識別。

例如，開關(guān)能夠適于操作具有不同頻率的光源。開關(guān)可以可編程為發(fā)射具有特定脈動模式，例如特定頻率或特定脈沖樣式的光。開關(guān)也可以包括用于在不同脈動模式之間機械切換的機械開關(guān)。此外，開關(guān)可以包括用于接收關(guān)于光源應(yīng)當(dāng)以其發(fā)射光的脈動模式的信息的接收單元。

根據(jù)本發(fā)明的又一示范性實施例，有源標記設(shè)備還包括適于接收光源的激活信號的接收單元。此外，開關(guān)被配置為當(dāng)接收單元接收到激活信號時打開光源。接收單元可以被封裝在有源標記設(shè)備的艙中。

接收單元可以是無線接收單元，例如，rf(射頻)天線。僅當(dāng)接收單元接收到激活信號時，例如，僅當(dāng)rf天線接收到無線電信號時，開關(guān)可以適于以脈動模式操作光源。

以這種方式，當(dāng)感興趣對象要被光學(xué)地跟蹤時，能夠遠程激活有源標記設(shè)備。因此，可以確保僅當(dāng)有源標記設(shè)備被用于跟蹤感興趣物體時，所述有源標記設(shè)備消耗電功率。

根據(jù)本發(fā)明的又一示范性實施例，接收單元被配置用于接收包括關(guān)于脈動模式的性質(zhì)的信息的信號。此外，開關(guān)被配置用于以具有所述性質(zhì)的脈動模式操作光源。

例如，脈動模式的性質(zhì)可以是通過光源發(fā)射的脈沖的頻率。

以這種方式，信號能夠被發(fā)送到有源標記設(shè)備，使得有源標記設(shè)備以具體脈動模式發(fā)射光。因此，有源標記設(shè)備能夠被操作以以特定脈動模式發(fā)射光，使得所述光能夠由光學(xué)傳感器和被耦合到所述光學(xué)傳感器的處理單元處理，例如以用于識別標記設(shè)備。

根據(jù)本發(fā)明的又一示范性實施例，接收單元被配置用于接收觸發(fā)由光源對脈沖生成的觸發(fā)信號。此外，開關(guān)被配置用于僅在由接收單元接收到觸發(fā)信號時打開光源。

換言之，由光源生成的脈沖能夠由外部觸發(fā)信號，例如rf觸發(fā)信號觸發(fā)。以這種方式，能夠由發(fā)射觸發(fā)光源的脈沖的信號的外部源定義脈動模式。因此，特定脈動模式能夠在有源標記設(shè)備的操作期間被確定，而不需要在植入有源標記設(shè)備之前被確定。

根據(jù)本發(fā)明的又一示范性實施例，有源標記設(shè)備還包括適于向光源供應(yīng)電能的能量源。

能量源可以被封裝在有源標記設(shè)備的艙中。

根據(jù)本發(fā)明的又一示范性實施例，能量源包括電池。

為了為光源提供功率，能量源可以包括鋰離子電池。此外，由于有源標記僅僅需要在手術(shù)期間發(fā)射光，因此電池能夠被配置為僅針對小于24小時，優(yōu)選地小于10小時，甚至更優(yōu)選地小于5小時向光源提供能量。因此，電池能夠被制造的足夠小，使得防止有源標記設(shè)備變得笨重。

根據(jù)本發(fā)明的又一示范性實施例，能量源包括用于能量源的無線功率供應(yīng)的lc電路。

根據(jù)本發(fā)明的又一示范性實施例，有源標記設(shè)備被配置用于被引入到插入針的套管中。

例如，有源標記設(shè)備能夠具有小于2.4mm的外直徑。此外，有源標記設(shè)備可以具有尺度，使得其安裝到插入針的16量規(guī)、優(yōu)選14量規(guī)、甚至更優(yōu)選11量規(guī)的通道。

根據(jù)本發(fā)明的又一示范性實施例，光源被配置用于發(fā)射具有在600nm和1300nm之間，優(yōu)選在700nm和1000nm之間的范圍中的波長的光。

對于波長的所述范圍，人類組織可以具有允許有源標記設(shè)備甚至在組織的深內(nèi)部被跟蹤的低吸收。

光源可以備選地被配置為發(fā)射具有波長的光，其在較大程度上被組織吸收。以這種方式，不僅有源標記能夠被找到，而且其能夠增加組織結(jié)構(gòu)對醫(yī)師的可見性。

此外，有源標記設(shè)備也能夠被配置為結(jié)合已經(jīng)被注入到患者中的對比劑來使用。由于光源可以被插入組織中，因此能夠?qū)崿F(xiàn)對比劑(其可以是熒光對比劑)的良好照明。

本發(fā)明的第二方面涉及用于跟蹤人類組織的感興趣物體的跟蹤系統(tǒng)。跟蹤系統(tǒng)包括在本發(fā)明的背景下描述的有源標記，以及適于探測由有源標記設(shè)備的光源發(fā)射的光的光學(xué)傳感器。此外，跟蹤系統(tǒng)包括處理單元，其適于基于由光學(xué)傳感器探測到的光確定有源標記設(shè)備的位置。

換言之，跟蹤系統(tǒng)能夠被配置用于在光學(xué)基礎(chǔ)上確定有源標記設(shè)備的位置。跟蹤系統(tǒng)的光學(xué)傳感器可以具有成像能力。例如，光學(xué)傳感器可以是光學(xué)相機。光學(xué)傳感器也可以被配置為探測由有源標記設(shè)備的光源發(fā)射的紅外光。

根據(jù)又一示范性實施例，光學(xué)傳感器包括至少兩個光學(xué)相機。此外，處理單元被配置用于基于由用于確定有源標記設(shè)備的位置的至少兩個光學(xué)相機記錄的圖像來執(zhí)行三角測量。

根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，光學(xué)傳感器包括用于接收由有源標記設(shè)備發(fā)射的光的至少一個飛行時間相機。處理單元被配置用于通過三角測量來確定有源標記設(shè)備的位置。

如本領(lǐng)域理解的，飛行時間(tof)相機是產(chǎn)生深度圖像的相機；這樣的相機的每個像素編碼到在相機的視場中的對應(yīng)點的距離。根據(jù)本發(fā)明，tof相機通常被配置為測量入射光，具體地由有源標記設(shè)備發(fā)射的光脈沖，的相位延遲。

根據(jù)示范性實施例，處理單元被配置用于確定三個球面，有源標記設(shè)備位于所述三個球面上。此外，處理單元被配置用于通過確定三個球面的交叉來確定標記設(shè)備的位置。換言之，能夠確定在3d空間中的有源標記設(shè)備的位置。與由tof相機的至少一個像素接收到的由有源標記設(shè)備發(fā)射的光脈沖相關(guān)聯(lián)的信息，諸如光脈沖的估計的飛行時間，能夠被用于確定在有源標記設(shè)備和表面點(例如，與tof相機的至少一個像素相關(guān)聯(lián)的患者的外表面上的點)之間的路徑長度。因此，能夠在有源標記設(shè)備被定位于其上的3d空間確定球面。通過確定三個這樣的球面的交叉點，能夠以高準確性識別在3d空間中的標記位置。

例如，光學(xué)傳感器包括單個飛行時間相機，其包括至少三個圖像點或像素。飛行時間相機可以包括用于接收由標記設(shè)備發(fā)射的光的至少三個像素，其中，處理單元可以被配置用于確定針對至少三個像素中的每一個的球面。此外，處理單元可以被配置用于通過確定三個球面的交叉來確定標記設(shè)備的位置。

跟蹤系統(tǒng)能夠被配置為確定有源標記設(shè)備的位置，其中，單個飛行時間相機的不同像素接收從身體的表面上的多個對應(yīng)點(例如，3個點)發(fā)射的有源標記設(shè)備的光脈沖。此外，跟蹤系統(tǒng)能夠被配置為，例如，在配準過程期間和/或通過標準反射飛行時間測量，確定在身體的表面上的所述點的位置。因為已知在身體的表面上的點的位置，因此跟蹤系統(tǒng)可以被配置為從表示在不同像素的發(fā)射的光脈沖的接收的tof相機信號的信號中的相位延遲，確定在表面上的所述點中的每個和有源標記設(shè)備之間的距離。因此，跟蹤系統(tǒng)能夠被配置用于對有源標記設(shè)備的位置進行三角測量，即確定針對所述點中的每個的球面，并且被配置用于確定產(chǎn)生有源標記設(shè)備的位置的球面的交叉。

跟蹤系統(tǒng)可以被配置用于例如通過發(fā)射rf信號來觸發(fā)有源標記設(shè)備的光源的脈沖。此外，跟蹤系統(tǒng)可以被配置用于確定在傳送用于觸發(fā)光源脈沖的rf信號之間和通過飛行時間相機探測脈沖之間的時間段。以這種方式，跟蹤設(shè)備能夠確定在有源標記設(shè)備和每個飛行時間相機之間的距離。

此外，跟蹤系統(tǒng)也可以包括多于一個飛行時間相機以用于改進系統(tǒng)的魯棒性。以這種方式，在一個相機不能夠捕獲有源標記設(shè)備的光時，也能夠確定在3d空間中的位置。此外，跟蹤系統(tǒng)可以被配置用于考慮在組織和空氣之間的光傳播時間，以便更準確地確定有源標記設(shè)備和飛行時間相機之間的距離。例如，能夠使用可以在手術(shù)設(shè)置中記錄的患者表面模型來估計在每個飛行時間相機和有源標記設(shè)備之間的距離。

根據(jù)本發(fā)明的又一示范性實施例，處理單元被配置用于基于由相機接收的光的脈動模式來識別有源標記設(shè)備。

例如，處理單元能夠基于由光源發(fā)射的脈沖的頻率，識別有源標記設(shè)備。

根據(jù)本發(fā)明的又一示范性實施例，跟蹤系統(tǒng)還包括用于將激活信號傳送到標記設(shè)備的傳送單元。

本發(fā)明的第三方面涉及一種醫(yī)學(xué)檢查裝置，包括醫(yī)學(xué)成像裝置和在本發(fā)明的背景下描述的跟蹤系統(tǒng)。

醫(yī)學(xué)成像裝置可以是x射線設(shè)備、mri、us、pet-ct或另一成像設(shè)備。例如，醫(yī)學(xué)成像裝置可以包括c型臂，跟蹤系統(tǒng)的一個或多個光學(xué)傳感器在或被附接在所述c型臂上。

此外，首先可以由成像設(shè)備(例如x射線系統(tǒng)或其他模態(tài)(mri、x射線、ct、us))確定有源標記設(shè)備的精確位置。一旦已知有源標記設(shè)備的精確位置，就能夠利用具有高精度的相機跟蹤有源標記設(shè)備的小移動。

參考下文描述的實施例，本發(fā)明的這些和其他方面將顯而易見并得以闡述。

附圖說明

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的有源標記設(shè)備。

圖2a、2b和2c示出了根據(jù)示范性實施例的有源標記設(shè)備到人類組織中的引入。

圖3a和3b示出了包括套管的插入針，根據(jù)示范性實施例的有源標記設(shè)備被引入所述套管中。

圖4a和4b示出了根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的有源標記設(shè)備的電路。

圖5示出了向有源標記設(shè)備無線地提供電能的電路。

圖6示出了根據(jù)示范性實施例的醫(yī)學(xué)檢查裝置。

圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的跟蹤系統(tǒng)。

圖8a示出了根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的跟蹤系統(tǒng)。

圖8b示出了根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的跟蹤系統(tǒng)。

附圖是示意性的，并非按真實比例繪制。如果在以下描述中不同附圖的元件用相同的附圖標記標注，他們認為是相同或類似的元件。然而，相同或類似的元件也可以用不同的附圖標記標注。

附圖標記列表

100有源標記設(shè)備

101光源

102開關(guān)

103能量源

104光

105艙

200插入針

201人體

202身體表面

203感興趣對象(例如，腫瘤)

301插入針

302插入針

303套管

304有源標記設(shè)備

400電路

401光源(led)

402能量源(電池)

403接收單元(rf天線)

404場效應(yīng)晶體管

405二極管

406電阻器

407電容器

410電路

411光源(led)

412能量源(電池)

413接收單元(rf天線)

414晶體管

415二極管

501有源標記設(shè)備

502能量供應(yīng)設(shè)備

503lc電路

504線圈

505電容器

506負載電路

507led驅(qū)動器電子設(shè)備

508線圈

509lc電路

510線圈

511電容器

512源電路

513交流源

514線圈

600醫(yī)學(xué)檢查裝置

601c型臂

602x射線探測器

603x射線源

604光學(xué)傳感器

605光學(xué)傳感器

606身體

607感興趣區(qū)域(腫瘤)

608有源標記設(shè)備

609跟蹤系統(tǒng)

610處理單元

700跟蹤系統(tǒng)

701相機支撐物

702飛行時間相機

703飛行時間相機

704飛行時間相機

705飛行時間相機

706身體

707感興趣區(qū)域(腫瘤)

708有源標記設(shè)備

709有源標記設(shè)備

710有源標記設(shè)備

801身體的表面

802有源標記設(shè)備

803光脈沖的信號

804第一飛行時間相機

805通過第一飛行時間相機生成的信號

806第二飛行時間相機

807通過第二飛行時間相機生成的信號

808用于確定相位延遲的設(shè)備

809在身體的表面上的第一點

810在有源標記和第一點之間的路徑

811在第一點和第一飛行時間相機之間的路徑

812第一球面

813在身體的表面上的第二點

814在有源標記和第二點之間的路徑

815在第二點和第二飛行時間相機之間的路徑

816第二球面

817單個飛行時間相機

818在第一點和單個飛行時間相機之間的距離

819在第二點和單個飛行時間相機之間的距離

820第一球面

821第二球面

具體實施方式

在圖1中，示出了根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的有源標記設(shè)備100。有源標記設(shè)備適于被引入人類組織中以用于標記和跟蹤人體的感興趣物體，例如腫瘤。有源標記設(shè)備包括100適于發(fā)射光104的光源101，使得有源標記設(shè)備100對光學(xué)傳感器是可見的。此外，有源標記設(shè)備100包括開關(guān)102，其適于打開和關(guān)閉光源101，并且以脈動模式操作光源101。此外，有源標記設(shè)備100包括能量源103，例如，電池或lc電路，以用于向有源標記設(shè)備100無線供能。光源101、開關(guān)102和能量源103被封裝在有源標記設(shè)備100的艙105中。

例如，有源標記設(shè)備100包括低功率led101，諸如nichianesl157at-h3led。該led通常具有11.5lm的光通量和4.0cd的發(fā)光強度。led101可以例如被連接到小電池103，并且開關(guān)102可以是從遠處可切換的。led也能夠是具有1.5x0.8x0.6mm尺寸的hsmw白色chipled。此外，led能夠是具有1.0x0.52x0.2mm尺寸的rohm的picoled。led和有源標記的電子設(shè)備100可以被封裝在生物相容性和光學(xué)透明的環(huán)氧樹脂(例如，epo-tek301)的艙105中。艙105被制造成細長的形狀，使得其適合在插入針的套管里面。

在圖2a至2c中，示出了將根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的有源標記設(shè)備100引入人體201中。有源標記設(shè)備100位于插入針200的套管中。人體201包括感興趣區(qū)域203，例如腫瘤。此外，人體具有體表面202。

在圖2b中，示出了將有源標記設(shè)備100在感興趣區(qū)域203處或附近引入或插入人體201中。為了這個目的，插入針200通過身體表面202刺入人體201中，并且有源標記設(shè)備100被植入感興趣區(qū)域203中或附近。

在圖2c中，示出了植入在感興趣區(qū)域203處或附近的有源標記設(shè)備100以脈動模式發(fā)射光104，以用于分別跟蹤有源標記設(shè)備100和感興趣區(qū)域203。例如，通過手動操作開關(guān)，能夠在將有源標記設(shè)備植入身體201中之前激活有源標記設(shè)備100的光源。備選地，例如通過發(fā)送rf激活信號，能夠在有源標記設(shè)備已經(jīng)被植入人體201中時，以非接觸方式激活光源。

圖3a示出了插入針301和探針302，插入針301包括用于引入根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的有源標記設(shè)備的套管303。在圖3b中，示出了套管303的放大截面。能夠獲悉，有源標記設(shè)備位于插入針的套管303內(nèi)部。

圖4a示出了用于操作根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的有源標記設(shè)備的光源401的范例電路400。光源被實現(xiàn)為發(fā)光二極管(led)401。此外，電路包括能量源402，例如電池。此外，光源401被耦合到切換電路408，所述切換電路包括場效應(yīng)晶體管404、rf天線403、二極管405、電阻器406和電容器407。rf天線403、二極管405、電阻器406和電容器407是切換電路408的am接收器的部分。

圖4b示出了用于操作根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的有源標記設(shè)備的光源411的簡單電路410。再次，光源411被實現(xiàn)為發(fā)光二極管(led)。在這種情況下，am接收器包括rf天線413、二極管415和晶體管414，并且使用晶體管414的輸入電容。

在圖5中，示出了用于向有源標記設(shè)備501無線提供電能的電路501和502。

有源標記設(shè)備501包括具有線圈504和電容器505的lc電路503。此外，有源標記設(shè)備包括負載電路506，所述負載電路包括線圈508和led驅(qū)動器電子設(shè)備507。

由通過能量供應(yīng)設(shè)備502將電能無線地提供到有源標記設(shè)備501。能量供應(yīng)設(shè)備502包括具有線圈510和電容器511的lc電路509。能量供應(yīng)設(shè)備502還包括源電路，所述源電路包括交變能量源和線圈514。

源電路512被配置為經(jīng)由線圈514和510將能量耦合到共振lc電路509。有源標記設(shè)備的lc電路503接收通過lc電路509生成的電磁通量的部分，并且將能量耦合到負載電路506中，其向led驅(qū)動器電子設(shè)備供應(yīng)電能。

在圖6中，示出了根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的包括醫(yī)學(xué)成像裝置601的醫(yī)學(xué)檢查裝置600。在該示范性實施例中，醫(yī)學(xué)成像裝置601包括具有x射線源603和x射線探測器602的c型臂。c型臂601還包括具有光學(xué)傳感器604和605以及處理單元610的跟蹤系統(tǒng)。

此外，人體606位于x射線源603和c型臂的x射線探測器602之間。人體606包括感興趣區(qū)域，例如腫瘤。此外，有源標記設(shè)備608在感興趣區(qū)域607處或附近被植入人體中。以這種方式，例如當(dāng)在手術(shù)期間移動人體的時，能夠跟蹤有源標記設(shè)備608和/或感興趣區(qū)域，而不必激活x射線源。處理單元610適于基于通過光學(xué)傳感器604、605探測的光確定有源標記設(shè)備608的位置，例如，3d位置。處理單元610適于通過應(yīng)用三角測量確定有源標記設(shè)備608的位置。

在圖7中，示出了根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的跟蹤系統(tǒng)700。跟蹤系統(tǒng)包括針對飛行時間相機702、703、704、705的支撐結(jié)構(gòu)701。支撐結(jié)構(gòu)701是例如，醫(yī)學(xué)檢查裝置的c型臂。

示意性地示出了具有腫瘤(感興趣區(qū)域)707的患者706的身體。此外，示出了在腫瘤周圍的三個植入有源標記設(shè)備708、709和710。跟蹤系統(tǒng)700被配置用于通過確定由四個飛行時間相機702、703、704和705中的至少三個飛行時間相機確定的三個球面的交叉，來確定有源標記設(shè)備708、709和710的位置。換言之，如通過飛行時間相機探測的，使用通過有源標記設(shè)備708、709、710發(fā)射的脈動光的路徑信息來確定3d空間中的有源標記設(shè)備的位置。光脈沖的估計的飛行時間(其表示從有源標記設(shè)備到相機的發(fā)射的光的路徑長度)被用于確定有源標記設(shè)備位于其上的球面。

為了解釋飛行時間相機的工作原理，在圖8a和8b中示出了在簡化2d表示中的示范性實施例。

在圖8a中，示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的跟蹤系統(tǒng)。此外，描繪了具有表面801的身體，有源標記設(shè)備802被植入在其中。有源標記設(shè)備被配置為以脈動模式發(fā)射光。還示出了引起有源標記設(shè)備802的光脈沖的有源標記設(shè)備的切換的信號曲線803。跟蹤系統(tǒng)包括第一飛行時間相機804和第二飛行時間相機806。還示出了第一飛行時間相機804生成由有源標記設(shè)備802的光脈沖803引起的脈沖形信號805。第二飛行時間相機806生成由有源標記設(shè)備的光脈沖803引起的脈沖形信號807。此外，跟蹤系統(tǒng)包括用于確定在第一和第二飛行時間相機804和806的脈沖805和807之間的相位延遲的設(shè)備808。在脈沖805和807之間的相位延遲相關(guān)到從有源標記設(shè)備802到患者表面801的平均路徑延遲加從患者表面801到飛行時間相機804、806的距離。換言之，相位延遲對應(yīng)于在路徑810和811的總和與路徑814和815的總和之間的路徑長度的差異。路徑810對應(yīng)于有源標記設(shè)備802和在表面801上的點809之間的路徑，并且路徑811對應(yīng)于表面上的點809和飛行時間相機804之間的路徑。同樣地，路徑814對應(yīng)于有源標記設(shè)備802和在表面801上的點813之間的路徑，并且路徑815對應(yīng)于表面上的點813和飛行時間相機806之間的路徑。以這種方式，跟蹤系統(tǒng)能夠通過確定球面812和816的交叉來對有源標記設(shè)備802的位置進行三角測量。

優(yōu)選地，額外的第三飛行時間相機(未示出)可以被使用，使得有源標記設(shè)備802的3d位置對應(yīng)于三個球面的單個交叉點，針對每個相機設(shè)備，一個。

在圖8b中，示出了具有一個單個飛行時間相機817的有源標記設(shè)備802的位置的確定。飛行時間相機的多個像素接收來自有源標記的光脈沖。第一像素接收從身體的表面801的點809發(fā)射的光，并且第二像素接收從身體的表面801的點813發(fā)射的光。對于像素的這些中的每個，例如，從將相機位置與現(xiàn)有患者輪廓掃描配準，從標準反射飛行時間測量或從任何其他合適的距離測量獲知在相機與患者表面上的對應(yīng)點809、813之間的距離。

在接收來自表面點809的光的第一像素處，測量值包括距離810和818的總和。同樣地，在接收來自表面點813的光的第二像素處，測量值包括由距離814和819的總和。類似于先前的實施例，在飛行時間相機的第一和第二像素處測量的相位延遲對應(yīng)于在路徑810和818的總和與路徑814和819的總和之間的路徑長度的差異。

因為從點809和813的3d位置和飛行時間相機817的3d位置獲知路徑818和819的長度，跟蹤系統(tǒng)能夠確定距離810和814，并且隨后通過確定球面820和821的交叉來對有源標記設(shè)備的位置進行三角測量。

在3d中，優(yōu)選地，使用來自飛行時間相機的至少三個單獨的像素確定有源標記設(shè)備的位置。即，基于在這些信號之間的相位延遲，可以確定從有源標記設(shè)備到通過單個飛行時間相機的對應(yīng)像素觀察的至少三個表面點的距離。再次，通過確定對應(yīng)于這些距離的三個球面的單個交叉點，隨后對有源標記設(shè)備的位置進行三角測量。

典型圖像可以具有對tof相機的不同像素可見的更多的表面點。因此，優(yōu)選地，可以依賴來自接收來自在不同時刻的標記的光脈沖的額外像素的信號，以便進一步提高標記位置確定結(jié)果的準確性。

任選地，準直器可以被用于將通過不同像素接收到的圖像信息限制到總表面的有限區(qū)。即，例如，第一像素可以接收來自表面點809的光，但是準直器阻止來自表面點813的光到達第一像素。類似地，準直器阻止來自表面點809的光到達飛行時間相機的第二像素。

盡管在附圖和前面的描述中已經(jīng)詳細圖示和描述了本發(fā)明，但是這些圖示和描述應(yīng)被視為說明性或示范性的而非限制性的；本發(fā)明不限于所公開的實施例。

通過研究附圖、公開內(nèi)容以及權(quán)利要求書，本領(lǐng)域技術(shù)人員在實踐所要求保護的本發(fā)明時能夠理解和實現(xiàn)對所公開的實施例的其他變型。在權(quán)利要求書中，“包括”一詞不排除其他元件或步驟，并且詞語“一”或“一個”不排除多個。盡管在互不相同的從屬權(quán)利要求中記載了特定措施，但是這并不指示不能有利地使用這些措施的組合。在權(quán)利要求中的任何附圖標記不應(yīng)被解釋為對范圍的限制。