ES2327866T3 - Seguimiento de la posicion utilizando campos magneticos cuasi cc. - Google Patents
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Abstract
Un aparato (20) para seguir una posición de un objeto, que comprende: una pluralidad de dispositivos de localización en dos o más ubicaciones respectivas distintas, que están multiplexados para generar dos o más campos magnéticos cíclicos (50) en un entorno de un sensor (34) de posición, teniendo cada uno de los campos (50) una fase de polaridad positiva y una fase de polaridad negativa con respectivas amplitudes (A) constantes positiva y negativa; el sensor (34) de posición, que está acoplado al objeto, está dispuesto para producir señales (52) primera y segunda de medición de campo de forma sensible a cada campo magnético (50) durante las fases de polaridad positiva y negativa, respectivamente; y un procesador (37), que está dispuesto para determinar la posición del sensor (34) de forma sensible a las señales (52) primera y segunda de medición de campo; caracterizado porque la pluralidad de dispositivos (32) de localización está adaptada para ser multiplexada por división de tiempo.
Description
Seguimiento de la posición utilizando campos
magnéticos cuasi CC.
La presente invención versa, en general, acerca
de sistemas magnéticos de seguimiento de la posición, y en
particular acerca de sistemas para reducir los errores de medición
en los sistemas magnéticos de seguimiento de la posición.
Se conocen diversos procedimientos y sistemas en
la técnica para seguir las coordenadas de objetos implicados en
procedimientos médicos. Algunos de estos sistemas utilizan
mediciones de campos magnéticos. Por ejemplo, las patentes U.S.
5.391.199 y 5.443.489, cuyas revelaciones están incorporadas en el
presente documento por referencia, describen sistemas en los que se
determinan las coordenadas de una sonda intracorporal utilizando
uno o más transductores de campo. Dichos sistemas se utilizan para
generar información de ubicación acerca de una sonda o catéter
médico. Se coloca un sensor, tal como una bobina, en la sonda y
genera señales en respuesta a campos magnéticos aplicados
externamente. Estos campos magnéticos son generados por medio de
transductores de campos magnéticos, como bobinas
irradiadoras, fijadas a un bastidor externo de referencia en ubicaciones conocidas separadas mutuamente entre sí.
irradiadoras, fijadas a un bastidor externo de referencia en ubicaciones conocidas separadas mutuamente entre sí.
También se describen procedimientos y sistemas
adicionales que versan acerca de un seguimiento magnético de la
posición, por ejemplo, en la publicación de patente PCT WO 96/05768,
patentes U.S. 6.690.963, 6.239.724, 6.618.612 y 6.332.089, y en las
publicaciones de solicitud de patente U.S. 2002/0065455 A1,
2003/0120150 A1 y 2004/0068178 A1. Estas publicaciones describen
procedimientos y sistemas que siguen la posición de objetos
intracorporales como catéteres cardíacos, implantes ortopédicos y
herramientas médicas en distintos procedimientos médicos.
Algunos sistemas de seguimiento de la posición,
incluyendo algunos de los sistemas descritos en las referencias
mencionadas anteriormente, utilizan campos magnéticos de corriente
alterna (CA). Otros sistemas de seguimiento de la posición utilizan
campos de corriente continua (CC). Por ejemplo, la patente U.S.
4.945.305 describe un sistema para medir la posición de antenas
receptoras con respecto a antenas transmisoras, utilizando señales
magnéticas pulsadas de CC. Las antenas transmisoras son excitadas de
una en una mediante una señal pulsada de corriente continua. Las
antenas receptoras miden los campos magnéticos transmitidos y el
campo magnético de la Tierra. Un ordenador convierte las señales
recibidas en salidas de ubicación y orientación.
La patente U.S. 5.453.686 describe un sistema
que genera una pluralidad de campos electromagnéticos mediante la
aplicación de señales pulsadas de CC multiplexadas por división de
tiempo a una pluralidad de elementos generadores de campos. Los
campos son detectados por medio de sensores remotos de forma que
detectan la velocidad de cambio de cada uno de los campos
electromagnéticos generados. Las salidas de los sensores remotos
están integradas para así establecer los componentes en régimen
permanente de los campos electromagnéticos generados. Los
componentes en régimen permanente están resueltos en la posición y
orientación del objeto remoto.
El documento US 6.549.004 desvela un
procedimiento según se define en el preámbulo de la reivindicación 1
adjunta y un aparato según se define en el preámbulo de la
reivindicación adjunta.
En los sistemas magnéticos de CA de seguimiento
de la posición, el campo magnético se produce por medio de
generadores de excitación de campo con señales de excitación de
corriente alterna, normalmente sinusoidal (de ahí el nombre de
"campo de CA"). Los sistemas de seguimiento de la posición que
utilizan campos de CA (denominados en el presente documento
"sistemas de CA" en aras de la simplicidad) son susceptibles a
errores de medición causados por artículos metálicos o sensibles a
campos ubicados en los alrededores del objeto seguido. Es bien
conocido en la técnica que un campo magnético de CA (o cualquier
campo magnético que tiene una intensidad de campo variable en el
tiempo) induce corrientes parásitas en dichos artículos. Las
corrientes parásitas generan subsiguientemente campos magnéticos
parásitos que distorsionan la medición del sistema de seguimiento
de la posición. Los sistemas de seguimiento de la posición que
utilizan campos de CC (es decir, campos que tienen intensidades de
campo constantes durante un periodo medido de interés) son menos
sensibles a la distorsión de la corriente parásita.
Por otra parte, a menudo las mediciones de
posición en base a los campos de CC son menos estables, porque las
mediciones están sujetas a un desplazamiento de la línea
referencial, como se explicará a continuación. Además, los sistemas
de CC incorporan inevitablemente el campo magnético de la Tierra en
sus mediciones, que constituye un factor adicional de error en la
medición de la posición. Los campos pulsados de CC permiten que se
reste el efecto del campo magnético de la Tierra, pero aún requieren
un procedimiento aparte de calibración para ajustar el
desplazamiento de la línea referencial.
Las realizaciones de la presente invención
proporcionan sistemas mejorados para seguir la posición y
orientación de un objeto utilizando un campo magnético "cuasi
CC". Los sistemas revelados proporcionan inmunidad a la
corriente parásita característica de los sistemas de CC, mientras
que proporcionan la capacidad de compensar el desplazamiento de la
polarización y el campo magnético de la Tierra.
En algunas realizaciones, se genera un campo de
cuasi CC por medio de una señal periódica de excitación que tiene
la forma de una onda cuadrada. La señal de excitación (y el campo
magnético correspondiente) alterna entre dos fases que tienen
polaridades positiva y negativa. Durante cada fase, se puede
considerar el campo magnético como un campo de CC, eliminando los
efectos de las corrientes parásitas. El sistema de seguimiento de
la posición y orientación combina las mediciones tomadas durante las
dos fases para anular el desplazamiento de la polarización y los
errores de medición debidos al campo magnético de la Tierra.
Por lo tanto, se proporciona, conforme a una
realización de la presente invención, un aparato para seguir una
posición de un objeto, según se define en la reivindicación 1
adjunta.
El aparato incluye una pluralidad de
dispositivos de localización, en dos o más ubicaciones respectivas
distintas, que están adaptados para ser multiplexados por división
de tiempo para generar dos o más campos magnéticos cíclicos en los
alrededores del objeto, teniendo cada campo una fase de polaridad
positiva y una fase de polaridad negativa con amplitudes
respectivas positivas y negativas constantes;
un sensor de posición, que está acoplado al
objeto y está dispuesto para producir señales primera y segunda de
medición de campo a cada campo magnético durante las fases positiva
y negativa de polaridad, respectivamente; y un procesador, que está
dispuesto para determinar la posición del sensor de forma sensible a
las señales primera y segunda de medición de campo.
Se exponen aspectos preferentes adicionales de
la invención en las reivindicaciones dependientes 2 a 9
adjuntas.
Se comprenderá más completamente la presente
invención a partir de la siguiente descripción detallada de las
reivindicaciones de la misma, tomada junto con los dibujos en los
que:
La Fig. 1 es una ilustración esquemática en
perspectiva de un sistema magnético de seguimiento de la posición,
conforme a una realización de la presente invención;
la Fig. 2 es un diagrama de bloques que ilustra,
de manera esquemática, una unidad sensora, conforme a una
realización de la presente invención;
la Fig. 3A es un gráfico de señales que ilustra,
de manera esquemática, una intensidad de campo magnético, conforme
a una realización de la presente invención;
la Fig. 3B es un gráfico de señales que ilustra,
de manera esquemática, un campo magnético detectado, conforme a una
realización de la presente invención; y
la Fig. 4 es un diagrama de flujo que ilustra,
de manera esquemática, un procedimiento para seguir la posición.
La Fig. 1 es una ilustración esquemática en
perspectiva de un sistema magnético 20 de seguimiento de la posición
y orientación, conforme a una realización de la presente invención.
Un cirujano 22 lleva a cabo un procedimiento médico sobre un
paciente 26 utilizando una herramienta médica 28. El sistema de
seguimiento que guía al cirujano comprende dispositivos 32 de
localización, que funcionan como generadores de campo. Normalmente,
los dispositivos de localización comprenden bobinas generadoras de
campo, que generan campos magnéticos cuasi CC por todo un volumen
de trabajo predeterminado que comprende la ubicación quirúrgica. Los
campos se generan en respuesta a señales de excitación generadas
por una consola 36. Los campos magnéticos son detectados por medio
de unidades sensoras 34 miniatura introducidas en el cuerpo del
paciente, como se describirá a continuación en detalle. En el
ejemplo mostrado en la Fig. 1, las unidades sensoras son implantadas
en la pierna del paciente.
Cada unidad sensora comprende sensores de
posición que están diseñados para detectar el campo magnético en su
entorno. Los campos magnéticos generados por los dispositivos 32 de
localización provocan que las unidades sensoras 34 generen y
transmitan señales de posición que son indicativas de la posición y
orientación de la unidad sensora. Las señales de posición son
recibidas por una unidad inalámbrica de control, que está acoplada
a un ordenador 37, ambos ubicados en la consola 36. El ordenador 37,
que hace de procesador central del sistema 20, procesa las señales
recibidas para así calcular las coordenadas relativas de ubicación y
orientación de las unidades sensoras 34. Normalmente, se presentan
los resultados al cirujano en una pantalla 38. (En el contexto de
la presente solicitud de patente y en las reivindicaciones, los
términos "posición" y "coordenadas de posición" hacen
referencia tanto a la ubicación como a la orientación de la unidad
sensora. Normalmente, las posiciones se representan en términos de
coordenadas de seis dimensiones.)
El sistema de seguimiento guía al cirujano para
llevar a cabo el procedimiento, en este ejemplo una operación de la
articulación de la rodilla, mediante la medición y la presentación
de las posiciones y orientación de las unidades sensoras 34. En
algunas aplicaciones, también se acopla una unidad similar a las
unidades sensoras 34 en la herramienta 28. En dicha aplicación, el
sistema de seguimiento puede medir y presentar la posición de la
herramienta con respecto a las unidades sensoras
intracorporales.
El sistema mostrado en la Fig. 1 está
relacionado con una aplicación ortopédica. Se pueden encontrar
detalles adicionales respecto a sistemas de seguimiento de la
posición para aplicaciones ortopédicas en la solicitud de patente
provisional U.S. nº 60/550.924, presentada el 5 de marzo de 2004,
presentada ahora como la solicitud de patente U.S. nº 11/062.258,
que está transferida al cesionario de la presente solicitud de
patente. Sin embargo, este sistema ejemplar fue escogido
simplemente en aras de la claridad conceptual. Serán evidentes
otras configuraciones del sistema y otras aplicaciones a los
expertos en la técnica y se consideran que se encuentran dentro del
alcance de la presente invención. Por ejemplo, se puede utilizar
cualquier número de unidades sensoras 34 y dispositivos 32 de
localización. Las unidades sensoras pueden estar acopladas en otros
tipos de implantes y herramientas médicas, al igual que en
instrumentos médicos invasivos como catéteres y endoscopios. De
manera alternativa, los dispositivos de localización pueden estar
fijados al cuerpo del paciente.
Los dispositivos 32 de localización y las
unidades sensoras 34 pueden estar diseñados para bien transmitir o
bien recibir campos magnéticos. En otras palabras, si la unidad
sensora 34 está configurada para recibir campos magnéticos,
entonces los dispositivos 32 de localización están configurados para
generar campos. De manera alternativa, los dispositivos de
localización pueden estar configurados para detectar campos
generados por generadores de campos acoplados en los implantes y/o
en la herramienta. En la descripción a continuación, se dio por
sentado que los dispositivos 32 de localización generan los campos
magnéticos, que son recibidos por las unidades sensoras 34 en los
implantes y en la herramienta 28. En las configuraciones en las que
los papeles de transmisor y receptor están invertidos, se pueden
utilizar los principios de la presente invención para medir las
posiciones de las unidades sensoras 34 por medio de transductores de
excitación de campo en las unidades sensoras para generar campos
cuasi CC, y la detección de campos en los dispositivos de
localización.
La Fig. 2 es un diagrama de bloques que muestra,
de manera esquemática, detalles de la unidad sensora 34, conforme a
una realización de la presente invención. La unidad sensora 34
comprende sensores 40 de posición, que están diseñados para
detectar y medir el campo magnético en su entorno. Normalmente, la
unidad sensora comprende tres sensores 40 de posición montados en
orientaciones mutuamente ortogonales. Cada sensor 40 mide un
componente del campo magnético, conforme a la orientación del
sensor. El campo magnético detectado durante cada fase del campo
cuasi CC es sustancialmente un campo de CC. Por lo tanto, los
sensores 40 de posición están diseñados para detectar campos
magnéticos de CC. En una realización, los sensores 40 comprenden
transductores resistentes al magnetismo que cambian su
conductividad eléctrica de manera proporcional al campo magnético
detectado. De manera alternativa, los sensores 40 pueden comprender
transductores de efecto Hall que producen un voltaje proporcional
al campo magnético detectado. Adicionalmente, de manera alternativa,
se puede utilizar cualquier otro sensor que es adecuado para medir
campos magnéticos de CC para implementar los sensores 40 de
posición.
Los sensores 40 de posición detectan los
componentes del campo magnético y producen voltajes que son
procesados por la circuitería 42 de control. La circuitería 42
produce señales de posición de forma sensible a los voltajes y
transmite las señales a la unidad inalámbrica de control en la
consola 36 utilizando una bobina 44 de transmisión. Una unidad 46
de energía proporciona energía eléctrica para hacer funcionar la
circuitería 42 de control. En algunas realizaciones, la unidad 46
de energía comprende una batería. En otras realizaciones, la unidad
46 de energía comprende una bobina de potencia, que recibe energía
de radiofrecuencia (RF) transmitida a la unidad sensora desde el
sistema externo. En estas realizaciones, la unidad de energía
rectifica la señal de RF recibida y utiliza el voltaje de CC
resultante para energizar la circuitería 42.
En algunas realizaciones, la unidad sensora 34
está conectada mediante cables a la consola 36. Por ejemplo, la
unidad sensora 34 puede estar acoplada en el extremo distal de un
catéter o de un instrumento invasivo similar. El catéter comprende
cables que conectan su extremo distal con el sistema externo. En
dichas realizaciones, se puede omitir la bobina 44 de transmisión y
se pueden enviar las señales de posición al sistema externo
utilizando la conexión alámbrica. Adicional o alternativamente, la
unidad 46 de energía puede ser omitida de forma similar, y la
energía ser suministrada a la circuitería de control mediante la
conexión alámbrica.
La Fig. 3A es un gráfico de señales que ilustra,
de manera esquemática, la intensidad de un campo magnético de un
campo magnético cuasi CC, conforme a una realización de la presente
invención. Una curva 50 muestra la intensidad del campo del campo
magnético generado por uno de los dispositivos 32 de localización de
forma sensible a una señal de excitación cuasi CC. El campo
generado (también denominado el "campo principal") tiene la
forma de una onda cuadrada simétrica. En esta realización, el campo
comprende fases de polaridad positiva y negativa, teniendo ambas
idénticas magnitudes absolutas (indicadas A en la figura). Cada fase
de polaridad tiene una duración indicada T. Por lo tanto, la
frecuencia de la señal de excitación y del campo se definen como f
= 1/2T. Aunque en la realización ejemplar de la Fig. 3A se muestran
las polaridades negativa y positiva del campo principal como
teniendo idénticas magnitudes e idénticas duraciones de tiempo, en
otras realizaciones las polaridades negativa y positiva pueden no
ser idénticas. De manera similar, las duraciones de tiempo de las
fases de polaridad positiva y negativa no necesitan ser
idénticas.
La Fig. 3B es un gráfico de señales que ilustra,
de manera esquemática, un campo magnético detectado cuasi CC,
conforme a una realización de la presente invención. Una curva 52
muestra una magnitud típica de señal de una señal producida por uno
de los sensores 40 de posición en una de las unidades sensoras 34,
de forma sensible al campo mostrado por la curva 50. Como se
muestra por medio de la curva 52, la señal no es simétrica. En el
ejemplo ilustrado por la curva 52, la magnitud absoluta de la fase
negativa (indicada A_{n} en la figura) es mayor que la magnitud
absoluta de la fase positiva (indicada A_{p}).
La asimetría del campo cuasi CC detectado es
provocada principalmente por dos factores, es decir, el
desplazamiento de la línea referencial y el campo magnético de la
Tierra. Desplazamiento de la línea referencial es un término que
hace referencia a variaciones temporales lentas en la medición de la
intensidad del campo. Dichas variaciones pueden ser provocadas, por
ejemplo, por variaciones de temperatura y del desplazamiento del
valor del componente en la circuitería electrónica utilizada para
amplificar, filtrar y muestrear las señales medidas en la unidad
sensora y en el sistema externo.
El desplazamiento de la línea referencial puede
ser representado mediante un vector equivalente de campo magnético
que es sumado vectorialmente al vector principal de campo magnético
en el entorno del sensor de posición. Dado que cada sensor 40 de
posición detecta un componente de este campo compuesto, el vector de
desplazamiento de la polarización reducirá el valor de una fase de
polaridad del campo detectado y aumentará el valor de la polaridad
opuesta en la misma cantidad. El resultado de este efecto es una
asimetría, o una desviación, en las magnitudes de las fases de
polaridad positiva y negativa, como se muestra en la curva 52.
La medición del campo principal cuasi CC
combinada con el campo magnético de la Tierra provoca un efecto
similar de asimetría. Se aumenta una fase de polaridad del campo
cuasi CC detectado con la contribución del campo magnético de la
Tierra, mientras que se disminuye la fase de polaridad opuesta en la
misma cantidad. En ambos casos, el error puede ser determinado al
restar los valores de las fases de polaridad positiva y negativa
del campo detectado. Se puede producir una estimación de campo
corregido al calcular la media entre las fases detectadas de
polaridad positiva y negativa. Siguiendo la notación de las Figuras
3A y 3B, el error se da con \varepsilon = (A_{p} - A_{n})/2.
La estimación del campo corregido se da con A = A_{p} -
\varepsilon o A = A_{n} + \varepsilon, o directamente con A =
(A_{p} + A_{n})/2. (Todos los cálculos dan por sentado que
A_{p} y A_{n} son números positivos, que representan los valores
absolutos de las intensidades de los campos detectados.) El
procedimiento de seguimiento de la posición descrito en la Fig. 4 a
continuación utiliza dichas mediciones, tomadas durante las dos
fases de polaridad del campo cuasi CC, para compensar el
desplazamiento de la polarización y errores debidos al campo
magnético de la Tierra.
En algunas realizaciones, también se pueden
utilizar las mediciones de polaridad opuesta del campo cuasi CC
para simplificar la calibración de la unidad sensora. En algunos
casos, se puede eliminar por completo la calibración.
Además del efecto de asimetría, el campo
detectado mostrado en la curva 52 comprende transientes 54 alrededor
de las transiciones entre polaridades positiva y negativa. Los
transientes se desvían de la forma bien definida de onda cuadrada
del campo principal mostrada en la curva 50. Los transientes 54 son
causados, por ejemplo, por corrientes parásitas u otras fuentes de
campos parásitos que son excitadas por variaciones en el campo
principal, más que por el propio campo. (Estos efectos parásitos son
una de las fuentes principales de errores en los sistemas de
localización basados en campos de CA.) Cuando se detecta el campo
magnético en el sistema cuasi CC revelado utilizando los sensores
40, se evitan los transientes al realizar la medición después de
que los transientes se atenúen y se haya estabilizado la intensidad
del campo. Bajo estas condiciones de medición, el campo detectado
puede ser tranquilamente considerado un campo de CC.
También se escoge la frecuencia del campo cuasi
CC con respecto a las respuestas transitorias como los transientes
54. Como se ha explicado anteriormente, es deseable considerar el
campo magnético en cada fase de polaridad como un campo de CC. Para
hacerlo, cada una de las fases de polaridad positiva y negativa del
campo cuasi CC debería permanecer constante durante un intervalo lo
suficientemente largo, T, como para permitir que los efectos
parásitos como las corrientes parásitas se atenúen antes de detectar
el campo. Normalmente, los valores de T de 10 milisegundos o más
(correspondientes a frecuencias de onda cuadrada de 50 Hz o menos)
se consideran suficientes para un funcionamiento cuasi CC, aunque
también se pueden utilizar otros intervalos.
Otro factor que afecta la elección de frecuencia
de campo cuasi CC es la frecuencia de barrido deseada de la
medición (es decir, el número de mediciones de la posición por
unidad de tiempo). La frecuencia de barrido se determina
normalmente en base a la dinámica esperada de la unidad sensora y a
la precisión y la resolución deseadas de las mediciones.
La Fig. 4 es un diagrama de flujo que ilustra,
de manera esquemática, un procedimiento para seguir la posición,
que no es parte de la invención reivindicada. La siguiente
descripción del procedimiento considera un único dispositivo 32 de
localización y una única unidad sensora 34 en aras de la
simplicidad. El caso generalizado de un sistema que comprende
varios dispositivos de localización y varias unidades sensoras se
describe más adelante.
El procedimiento comienza con el sistema de
seguimiento de la posición generando un campo magnético cuasi CC,
en un paso 60 de generación del campo. La consola 36 genera una
señal de excitación cuasi CC que se utiliza para excitar el
dispositivo 32 de localización, de forma que se genera un campo
magnético cuasi CC por todo el volumen de trabajo.
El campo cuasi CC generado por el dispositivo de
localización es detectado por los sensores 40 de posición de la
unidad sensora 34, en un paso 62 de detección del campo. La
circuitería 42 de control detecta los voltajes y las corrientes
correspondientes a las fases de polaridad positiva y negativa de los
campos detectados. (Las corrientes y los voltajes detectados se
corresponden a las intensidades de los campos A_{p} y A_{n} en
la curva 52 en la anterior Fig. 3B.)
La circuitería de control produce señales de
medición de campo, correspondientes a los valores medidos de
A_{p} y A_{n} y produce una estimación corregida de campo, en un
paso 64 de cálculo de salida. En una realización, la unidad de
control produce señales de posición indicativas de la estimación
corregida de campo y envía las señales de posición al ordenador 37,
como se ha descrito anteriormente. En una realización, la
circuitería de control comprende un filtro que calcula la estimación
corregida de campo utilizando la relación A = (A_{p} + A_{n})/2
dada anteriormente. En una realización alternativa, las señales de
medición de campo indicativas de los valores de A_{p} y A_{n}
son enviadas por la circuitería de control al ordenador 37, y se
lleva a cabo el cálculo de la estimación corregida de campo y las
señales de posición por el ordenador. De manera alternativa, se
puede utilizar cualquier otro procedimiento adecuado para calcular
la estimación corregida de campo utilizando los valores medidos de
A_{p} y de A_{n}. Dichos procedimientos pueden comprender
implementaciones bien de software o bien de hardware.
Entonces, el ordenador 37 utiliza la estimación corregida de campo
para calcular las coordenadas de posición de la unidad sensora
34.
En muchos casos prácticos, el sistema 20
comprende varios dispositivos 32 de localización. En dichas
realizaciones, cada dispositivo 32 de localización genera su campo
cuasi CC de forma separada, mientras que los otros dispositivos de
localización no generan ningún campo magnético. Se puede utilizar
cualquier asignación de multiplexado por división de tiempo (TDM)
entre los distintos dispositivos de localización para cumplir esta
condición. Sin embargo, es deseable que las fases de polaridad
positiva y negativa generadas por un dispositivo dado de
localización sean adyacentes temporalmente entre sí. La adyacencia
garantiza que el campo principal será similar en ambas fases, y que
el desplazamiento de la polarización permanecerá aproximadamente
constante. En una realización, se repiten los pasos
60-64 para cada dispositivo 32 de localización,
conforme a una secuencia predeterminada (TDM). El ordenador 37
recibe múltiples señales de posición de la unidad sensora en
respuesta al campo detectado de cada dispositivo de localización.
El ordenador utiliza las señales de posición para calcular las
coordenadas de posición de la unidad sensora utilizando
procedimientos conocidos en la técnica de cálculo de la
posición.
Los procedimientos descritos anteriormente
pueden ser utilizados sin ningún cambio en sistemas que comprenden
múltiples unidades sensoras 34, dado que cada unidad sensora realiza
sus mediciones de manera independiente de otras unidades
sensoras.
Aunque los procedimientos y los sistemas
descritos en el presente documento abordan principalmente el uso de
campos magnéticos cuasi CC en sistemas médicos de seguimiento de la
posición, también se pueden utilizar los principios de la presente
invención en sistemas no médicos de seguimiento de la posición, al
igual que en otras aplicaciones. Por lo tanto, se apreciará que las
realizaciones descritas anteriormente están citadas a título de
ejemplo, y que la presente invención no está limitada a lo que ha
sido mostrado y descrito en particular anteriormente en el presente
documento. Más bien, el alcance de la presente invención incluye
tanto combinaciones como subcombinaciones de las diversas
características descritas anteriormente en el presente documento,
al igual que variaciones y modificaciones de las mismas que se les
ocurrirían a los expertos en la técnica al leer la anterior
descripción y que no están desveladas en la técnica anterior.
Claims (9)
1. Un aparato (20) para seguir una posición de
un objeto, que comprende:
- una pluralidad de dispositivos de localización en dos o más ubicaciones respectivas distintas, que están multiplexados para generar dos o más campos magnéticos cíclicos (50) en un entorno de un sensor (34) de posición, teniendo cada uno de los campos (50) una fase de polaridad positiva y una fase de polaridad negativa con respectivas amplitudes (A) constantes positiva y negativa; el sensor (34) de posición, que está acoplado al objeto, está dispuesto para producir señales (52) primera y segunda de medición de campo de forma sensible a cada campo magnético (50) durante las fases de polaridad positiva y negativa, respectivamente; y un procesador (37), que está dispuesto para determinar la posición del sensor (34) de forma sensible a las señales (52) primera y segunda de medición de campo;
- caracterizado porque la pluralidad de dispositivos (32) de localización está adaptada para ser multiplexada por división de tiempo.
2. El aparato conforme a la reivindicación 1, en
el que sensor (34) de posición está adaptado para ser implantado en
el cuerpo de un paciente (26).
3. El aparato conforme a la reivindicación 1, en
el que el sensor (34) de posición está acoplado a un instrumento
médico (28) que está adaptado para ser utilizado para tratar a un
paciente (26).
4. El aparato conforme a cualquier
reivindicación precedente, en el que cada una de las fases de
polaridad positiva y negativa es constante durante una duración de
al menos 10 milisegundos.
5. El aparato conforme a cualquier
reivindicación precedente, en el que la amplitud positiva
- (A)
- es idéntica a la amplitud negativa (A).
6. El aparato conforme a cualquier
reivindicación precedente, en el que el procesador (37) está
adaptado para determinar la posición del sensor (34) de posición al
realizar una operación aritmética en las señales (52) primera y
segunda de medición de campo.
7. El aparato conforme a la reivindicación 6, en
el que la operación aritmética comprende la suma de la señal (52)
primera y segunda de medición de campo para producir una señal de
posición.
8. El aparato conforme a cualquier
reivindicación precedente, en el que las señales (52) primera y
segunda de medición de campo comprenden intervalos transitorios
(54), y en el que el procesador (37) está adaptado para medir
señales (52) de medición de campo fuera de los intervalos
transitorios.
9. El aparato conforme a cualquier
reivindicación precedente, en el que las fases de polaridad positiva
y negativa generadas por un dispositivo dado (32) de localización
son temporalmente adyacentes entre sí.
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