CN101073497B - 在医疗工具中降低的场失真 - Google Patents

Abstract

用于在磁位置跟踪系统的工作体积内操作的医疗工具包括第一多层和与第一多层交错的第二多层，第一多层包括导电材料且第二多层包括电绝缘材料。层布置为降低在磁位置跟踪系统生成的磁场内的涡电流失真。另一个医疗工具包括有包括铁磁材料的芯和芯上的外涂层。涂层包括传导材料，构造为产生涡电流失真以抵消在磁位置跟踪系统生成的磁场内由芯导致的失真的至少部分。再另一个医疗工具包括导电环形元件，具有引入到其内的电中断以降低由环形元件导致的涡电流失真。

Description

在医疗工具中降低的场失真

技术领域

本发明一般地涉及体内医疗设备和医疗工具的位置跟踪，且更特定地涉及导致在磁位置跟踪系统内对位置测量的降低扰动的医疗工具。

背景技术

在本领域中已知多种方法和系统用于跟踪在医疗过程中涉及的物体的坐标。这些系统的一些使用磁场测量。例如，其披露在此通过参考合并的美国专利5,391,199和5,443,489描述了其中使用一个或多个场变换器来确定体内探头的坐标的系统。这样的系统用于生成关于医疗探头或导管的位置信息。例如线圈的传感器放置在探头内且生成响应于外部施加的磁场的信号。磁场由磁场变换器生成，磁场变换器例如辐射器线圈，其以已知的相互分开的位置固定到外部参考系。

也描述了涉及磁位置跟踪的另外的方法和系统，例如在PCT专利公布WO 96/05768，美国专利6,690,963，6,239,724，6,618,612和6,332,089和美国专利申请公布2002/0065455A1，2003/0120150A1和2004/0068178A1中描述，它们的披露都在此通过参考合并。这些公布描述了跟踪体内物体，例如心脏导管、矫形植入物和在不同的医疗过程中使用的医疗工具的方法和系统。

在本领域中已熟知，在磁位置跟踪系统的磁场内包括金属、铁磁和/或顺磁材料的医疗和外科工具的存在经常使系统的测量失真。在一些情况中，失真由在这些物体中通过系统磁场感应的涡电流导致。在其他情况中，干扰物体使系统的磁场自身失真。

在本领域中描述了多种方法和系统用于进行在这样的干扰存在下的位置跟踪。例如，其披露在此通过参考合并的美国专利6,147,480描述了其中在被跟踪物体中感应的信号首先在无任何导致寄生信号成分的物品存在时被检测的方法。确定了信号的基准相。当生成寄生磁场的物品被引入到被跟踪物体附近时，感应的信号因寄生成分的相移被检测。测量到的相移用于指示物体的位置可能不准确。相移也用于分析信号以去除寄生信号成分的至少部分。

另一个应用在其披露在此通过参考合并的美国专利5,767,669中描述。该发明人描述了用于使用脉冲磁场来确定远方传感器位置的系统。场被包括多个无源场感测元件的远方传感器感测到。分开地感测涡电流失真且被系统减去。系统测量了在环境中存在的金属物体的影响且由此动态地调整测量值。感测到的磁场用于计算远方物体的位置和取向。

有时通过由层压的薄层金属板或由粉状铁构建物体来实现降低在物体内的涡电流。例如，其披露在此通过参考合并的美国专利6,178,353描述了可植入医疗设备，它利用了层压的、分段的或基于微粒的结构，以降低在使用时由植入物设备吸收的电能。该发明人宣称此构造使得植入物设备不受磁共振成像(MRI)的损坏。

在一些应用中，层压板也带有缝以降低在层内的涡电流。例如，其披露在此通过参考合并的美国专利5,555,251描述了用于使用由变压器片材料切割的层压的层来构建磁共振医疗成像器的部分的方法。每层与邻近的层和表面通过珐琅或固定胶电绝缘。为降低在这些层内的涡电流，在层压前在层内切割出径向定向的窄缝。缝在邻近的层内定向为不相互重合。该发明人宣称此构造改进了在成像体积内的磁通量的传导。

在一些应用中，医疗工具的材料成分选择为降低由工具导致的磁场失真。例如，其披露在此通过参考合并的美国专利6,258,071描述了由非金属非磁性材料制成的医疗针，使得要求针进入人、动物或隔离的组织的医疗介入过程可以在磁共振成像(MRI)扫描器内进行而无显著的伪影或图像失真。针的尺寸可适合于要求的任务。

另一个例子，即其披露在此通过参考合并的美国专利5,738,632描述了与MRI仪器组合使用的设备。设备的远端端部的导磁率值使诊断和处理不被对由MRI仪器生成的静磁场的均匀性的扰动导致的磁共振图像失真所影响。

发明内容

当在被跟踪的物体附近存在金属物体、顺磁物体和/或铁磁物体时，磁位置跟踪系统经常产生错误的或不正确的测量。这些误差的一些由物体内感应的涡电流导致。其他误差由因铁磁材料导致的磁场线失真所导致。

本发明的实施例提供了用于制造和使用降低了磁场失真的程度的医疗工具的改进的方法。作为结果，根据披露的方法制造和操作的工具当受到磁场时产生更低的失真，且因此降低了在磁位置跟踪系统内的位置计算中与失真相关的误差。

在一些实施例中，通过应用电中断，例如通过将缝隙或其他开口应用于工具的环形元件以降低感应的涡电流来降低工具内的涡电流失真。在其他实施例中，医疗工具包括由电绝缘层分开的导电层的层压结构。交错结构限制了其上可能形成涡电流环的潜在的传导表面。

在一些实施例中，通过为铁磁工具涂敷包括顺磁材料的导电涂层来降低与铁磁材料有关的失真。选择地，将缝的图案引入到涂层中。涂层和/或缝构造为使得在涂层内感应的涡电流环产生抵消了由铁磁材料导致的场失真的至少部分的寄生场。

在此披露的方法、系统和工具可以独立地使用或相互组合使用，或与任何寄生场补偿方法结合使用，例如与在以上引用的美国专利6,147,480和美国专利5,767,669中描述的方法结合使用。

因此，根据本发明的实施例提供了用于处理患者身体的系统，系统包括：

磁位置跟踪系统，包括：

布置为生成磁场的第一场变换器，

布置为感测磁场且生成响应于感测到的场的信号的第二场变换器，

其中场变换器之一联接到用于插入到体内的物体；和

布置为处理信号以确定物体的位置的控制单元；和

在身体处理中使用的医疗工具，工具包括有包括导电材料的第一多层，它与包括电绝缘材料的第二多层交错，其中层布置为降低在由第二场变换器感测到的磁场内的涡电流失真。

在一个实施例中，在第一多层和第二多层内的层分别包括第一平面层和第二平面层。在另一个实施例中，工具具有轴线，且在第一多层和第二多层内的层分别包括围绕轴线的第一环状层和第二环状层。附加地或替代地，在第一多层的层内的至少一个层具有引入到其内的电中断以降低涡电流失真。

在再另一个实施例中，医疗工具包括矫形工具且物体包括矫形植入物。在又另一个实施例中，第二多层包括施加在第一多层之间的粘合剂材料和施加到第一多层的电绝缘涂层的至少一个。

在实施例中，工具包括有包括铁磁材料的芯和芯上的外涂层，涂层包括传导材料，构造为产生响应于磁场的涡电流失真，以抵制在第二场变换器感测到的磁场内由芯所导致的失真的至少部分。在另一个实施例中，工具包括导电环形元件，元件具有引入到其内的电中断，以降低在第二场变换器感测到的磁场内由环形元件导致的涡电流失真。

在实施例中，系统包括联接到医疗工具的第三场变换器，且控制单元进一步布置为使用第三场变换器确定医疗工具的位置。

在另一个实施例中，第一场变换器包括在身体外的场生成器，且第二场变换器包括联接到物体的位置传感器。替代地，第一场变换器包括联接到物体的场生成器且第二场变换器包括在身体外的位置传感器。

根据本发明的实施例也提供了用于处理患者身体的系统，系统包括：

磁位置跟踪系统，包括：

布置为生成磁场的第一场变换器，

布置为感测磁场且生成响应于感测到的场的信号的第二场变换器，

其中场变换器之一联接到用于插入到体内的物体；和

布置为处理信号以确定物体的位置的控制单元；和

在身体处理中使用的医疗工具，工具包括有包括铁磁材料的芯和在芯上的外涂层，涂层包括传导材料，构造为产生响应于磁场的涡电流失真，以抵消在第二场变换器感测到的磁场内由芯导致的失真的至少部分。

在实施例中，外涂层包括铜。附加地或替代地，外涂层具有形成在其内的缝的图案，以控制由涂层导致的涡电流失真的形成。

根据本发明的实施例进一步提供了用于处理患者身体的系统，系统包括：

磁位置跟踪系统，包括：

布置为生成磁场的第一场变换器，

布置为感测磁场且生成响应于感测到的场的信号的第二场变换器，

其中场变换器之一联接到用于插入到体内的物体；和

布置为处理信号以确定物体的位置的控制单元；和

在身体处理中使用的医疗工具，工具包括导电环形元件，元件具有引入到其内的电中断以降低在由第二场变换器感测到的磁场内由环形元件导致的涡电流失真。

在实施例中，环形元件包括工具的手柄和环形截面的至少一个。

根据本发明的实施例另外地提供了用于在磁位置跟踪系统的工作体积内操作的医疗工具，工具包括：

包括导电材料的第一多层；和

包括电绝缘材料且与第一多层交错的第二多层，其中层布置为降低在由磁位置跟踪系统生成的磁场内的涡电流失真。

根据本发明的实施例也提供了用于在磁位置跟踪系统的工作体积内操作的医疗工具，工具包括：

包括铁磁材料的芯；和

在芯上的外涂层，涂层包括传导材料，构造为产生响应于磁场的涡电流失真，以抵消在由磁位置跟踪系统生成的磁场内由芯导致的涡电流失真的至少部分。

根据本发明的实施例进一步提供了用于在磁位置跟踪系统的工作体积内操作的医疗工具，工具包括导电环形元件，元件具有引入到其内的电中断，以降低在由磁位置跟踪系统生成的磁场内由环形元件导致的涡电流失真。

根据本发明的实施例另外地提供了用于处理患者身体的方法，方法包括：

使用第一场变换器生成磁场；

使用第二场变换器感测磁场，其中场变换器之一连接到身体内的物体，以确定该物体的位置；和

使用医疗工具处理身体，医疗工具包括有包括导电材料的第一多层，它与包括电绝缘材料的第二多层交错，其中层布置为降低在由第二场变换器感测到的磁场内的涡电流失真。

根据本发明的实施例也提供了用于处理患者身体的方法，方法包括：

使用第一场变换器生成磁场；

使用第二场变换器感测磁场，其中场变换器之一连接到身体内的物体，以确定该物体的位置；和

使用医疗工具处理身体，医疗工具包括有包括铁磁材料的芯和芯上的外涂层，涂层包括传导材料，构造为产生响应于磁场的涡电流失真，以抵消在由第二场变换器感测到的磁场内由芯导致的失真的至少一些。

根据本发明的实施例进一步提供了用于处理患者身体的方法，方法包括：

使用第一场变换器生成磁场；

使用第二场变换器感测磁场，其中场变换器之一连接到身体内的物体，以确定该物体的位置；和

使用医疗工具处理身体，医疗工具包括导电环形元件，元件具有引入到其内的电中断以降低在由第二场变换器感测到的磁场内由环形元件导致的涡电流失真。

根据本发明的实施例也提供了用于制造医疗工具的方法，医疗工具用于在磁位置跟踪系统的工作体积内操作，方法包括：

形成包括导电材料的第一多层；和

将第一多层与包括电绝缘材料的第二多层交错，其中层布置为降低在由磁位置跟踪系统生成的磁场内的涡电流失真。

根据本发明的实施例另外地提供了用于制造医疗工具的方法，医疗工具用于在磁位置跟踪系统的工作体积内操作，方法包括：

形成工具的包括铁磁材料的芯；和

将芯涂敷以外涂层，涂层包括导电材料，导电材料构造为产生涡电流失真，以抵消当使工具受到工作体积内的磁场内时由芯导致的失真的至少部分。

根据本发明的实施例进一步提供了用于制造医疗工具的方法，医疗工具用于在磁位置跟踪系统的工作体积内操作，方法包括：

确定工具内的导电环形元件；和

将电中断引入到环形元件内，以降低在由磁位置跟踪系统生成的磁场内由环形元件导致的涡电流失真。

本发明将从如下结合附图的对其实施例的详细描述中更完全地被理解。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的在外科中使用的磁跟踪系统的示意性图示；和

图2至图6是根据本发明的实施例的医疗工具的示意性图示。

具体实施方式

系统描述

图1是根据本发明的实施例的在外科中使用的磁跟踪系统20的示意性图示。外科医生22使用医疗工具28在患者26身上进行医疗过程。系统20包括场生成器32，它生成遍及包括外科位置的预先确定的工作体积的磁场。场响应于由控制台36生成的驱动信号而生成。磁场被引入到患者体内的小型无线变换器34感测。在图1中示出的例子中，变换器配合在被植入到患者腿内的矫形植入物中。

每个变换器包括位置传感器，它设计为感测在其附近的磁场。由场生成器32生成的磁场在变换器34的位置传感器内感应了电流。响应于感应的电流，在每个变换器内的信号处理和发送器电路生成且发送位置信号，该位置信号代表变换器的位置和取向坐标。

位置信号典型地被无线控制单元接收，无线控制单元联接到计算机，二者都位于控制台36内。计算机处理接收到的位置信号且计算变换器34的位置和取向坐标。结果典型地在显示器38上呈现给外科医生。

跟踪系统通过测量和呈现变换器34的位置来引导外科医生进行过程。在一些应用中，类似于变换器34的变换器37也配合到工具28内。在这样的应用中，跟踪系统测量和呈现工具相对于体内变换器的位置。

在替代的实施例中，场生成器配合在矫形植入物内或其他体内物体内，且包括位置传感器的变换器位于患者体外。在这些实施例中，体内场生成器产生磁场，该磁场被外部位置传感器感测且转换为位置信号。控制台36基于由外部位置传感器产生的位置信号计算和显示体内场生成器的位置。一般地，场生成器和位置传感器二者称为场变换器。

在图1中示出的系统20的构造为概念上清晰起见来选择。在此披露的方法和设备可以结合任何其他合适的磁位置跟踪系统来实施，例如在以上引用的美国专利6,690,963、6,618,612和6,332,089，和美国专利申请公布2002/0065455A1和2004/0068178A1中描述的系统。特别地，用于矫形应用的磁位置跟踪系统在2004年3月5日提交的美国临时专利申请No.60/550,924中描述，它现在作为美国专利申请No.11/062,258在2005年2月18日提交，其披露在此通过参考合并。本发明的原理可以类似地实现，以降低在磁跟踪系统内的场失真，该磁跟踪系统用于其他应用，例如心血管导管插入术、内窥镜检查和其他类型的外科手术。

工具28可以包括任何医疗或外科工具，例如以上描述的矫形植入物插入工具、解剖刀、镊子、剪刀或夹子。附加地或替代地，工具28可以包括任何其他引入到工作体积，例如手术台或手术台的部分内的物体，或其他医疗器械单元。

在许多情况中，医疗和外科工具由金属制成或包括金属部分。附加地或替代地，工具有时包括由铁磁材料或展示了高导磁率的材料制成的部分。为解释的简单，在本专利申请的上下文中且在权利要求书中，铁磁材料、顺磁材料和/或金属材料在此共同地被称为场失真材料。术语“场失真工具”用于描述由场失真材料制成的工具，以及包括由这样的材料制成的部分或另外地具有一些场失真材料的内含物的工具。

涡电流失真的降低

在本领域中已熟知，例如金属工具的场失真物体在磁场内的存在经常导致在工具内感应涡电流。更精确地说，响应于通过金属工具的磁通量的变化而感应出涡电流。例如当工具在运动中或当磁场改变时发生这样的变化。在与磁跟踪系统有关的实际情形中，当跟踪系统使用交变磁场(有时称为“AC磁场”，因为它响应于交流驱动信号而生成)时，在金属工具内典型地感应了涡电流。

在工具内流动的涡电流典型地具有流过工具的金属表面的电流环的形式。这些电流环生成次级或寄生磁场。当场失真工具位于工作体积内时，在变换器34附近，变换器的位置传感器感测到复合磁场。此复合场包括由场生成器32生成的初级磁场和由工具生成的寄生磁场的矢量叠加。因为复合场与最初的初级场不同，所以由变换器发送的位置信号将典型地被失真。失真的位置信号将典型地导致计算机计算出变换器34的错误的位置。

本发明的实施例提供了用于构建工具28的改进的方法，以降低当工具受到初级磁场时在工具内感应的涡电流的程度。使用这样的工具与已知的工具相比降低了位置跟踪误差。

图2是示出了根据本发明的实施例的工具39的示意性图示。在图2的例子中，工具39包括一对由金属材料制成的剪刀。如在图中可见，剪刀39的手柄具有一般的环形形状。因为涡电流典型地在具有闭合环形形状的路径内流动，所以在工具内的环形形状的导电元件，例如在图2中示出的手柄特别地对涡电流感应敏感。在一些实施例中，在剪刀的手柄内引入例如缝隙40的电中断，以打断闭合的环形导电路径且降低涡电流。

在图2中示出的剪刀39选择为典型的实施例。例如外科镊子的其他医疗工具以及其他物体包括可能形成用于涡电流的闭合传导路径的导电环形元件。引入断开闭合的传导路径的电中断显著地降低了在这样的物体内感应的涡电流，因此降低了由该物体导致的场失真。在一些实施例中，中断可以包括气隙、填充以电绝缘材料的缝隙或任何其他合适类型的电中断。

图3是示出了根据本发明的另一个实施例的工具42的部分的示意性图示。在图3的例子中，工具42包括具有圆柱形轴的工具，例如螺丝起子。在图中示出的部分是工具的轴。轴可见具有空心的圆柱形形状。轴的截面具有圆形形状。具有闭合的环形截面的物体是闭合的导电环形元件的另一个例子，它可能导致强的涡电流。

为最小化在工具42内感应的涡电流，轴构建为留有打开的气隙44且避免完全闭合的圆柱形几何形状。环形元件由缝隙44打断。作为结果，由工具42生成的寄生磁场显著地低于由具有相等的形状且包括完全闭合的导电截面的工具生成的场。

在替代的实施例中，可以使用其他类型的电中断来代替气隙44，例如填充以电绝缘材料的缝隙。虽然图3的例子针对工具的圆柱形轴，但以上描述的构建方法可以用于构建任何其他合适的工具或工具部分，例如螺钉、钻、工具手柄、操纵器和牵引器。

图4是示出了根据本发明的再另一个实施例的工具46的部分的示意性图示。在本例子中，工具46包括矫形插入工具，例如以上在图1中描述的工具28。在图中示出的部分是工具的轴。工具46包括多个层压的层48。每层48典型地包括被赋予希望的形状的薄金属层。邻近的层48通过电绝缘层52电分离。在图4的例子中，层是平面的层。替代的层构造在下文中描述。

在一个实施例中，层52包括电绝缘粘合剂材料，它将层48结合在一起同时提供在层48之间的电绝缘。替代地，层40可以在结合在一起前涂敷以合适的电绝缘涂层，例如珐琅。进一步替代地，任何其他合适的制造过程可以用于产生导电层48和电绝缘层52的交错结构。附加地或替代地，交错的层48和层52的堆叠可以制造为具有任何方便的尺寸。堆叠然后机加工或另外地被处理以提供工具46的希望的三维形状。

图5是根据本发明的替代实施例的工具54的部分的示意性图示。图中示出了构建用于降低涡电流失真的导电层和电绝缘层的交错结构的替代方法。工具54包括圆柱形工具，例如螺丝起子轴或矫形植入物插入工具。与以上的图4中的层形成为平面构造的实施例不同，在本例中，导电层56和电绝缘层58布置为圆柱形同心构造。

在图5中示出的圆柱形层构造是典型的构造，它选择为展示了其中环状导电层和电绝缘层相互交错而围绕工具或工具的部分的轴线的构建方法。结构可以具有任何希望的截面，例如圆形的或椭圆形的截面，或具有源自工具的几何形状的任何其他任意形状的截面。

在一些实施例中，在导电层56内引入电中断以断开层内的涡电流环。例如，图5示出了在层56内的纵向缝隙60。缝隙60在结构上和在功能上类似于以上的图3中示出的气隙44。类似的中断也可以引入到以上的图4的层压结构内。

在以上的图4和图5中描述的构建方法显著地降低了工具46和54内的感应的涡电流程度。因为涡电流仅能流入到导电表面内，由电绝缘层提供的电绝缘消除了其上涡电流能流过的潜在表面和电流环的许多。由工具生成的寄生磁场因此显著地低于由具有相等的形状且包括单个的导电主体的工具所生成的场。

为提供有效的涡电流降低，导电层的厚度确定为所使用的材料的电导率和初级AC磁场的频率的函数。典型地，所选择的厚度为1mm的量级，虽然也可以使用其他的厚度。

虽然在以上的图4和图5中使用了插入工具的轴展示构建方法，但这些方法可以用于构建任何其他合适的工具或物体，以降低它可能导致的涡电流失真。

在一些实施例中，使用在以上的图2至图5中描述的方法来构建的工具的涡电流失真可以进一步通过将工具的材料成分选择为具有更低的电导率来降低。例如，使用不锈钢系列316或类似的材料构建工具显著地降低了在工具内感应的涡电流。

铁磁工具内的失真的降低

其他类型的场失真与包括铁磁材料，例如包括铁的工具有关。当将铁磁场失真工具引入到磁位置跟踪系统的磁场内时，铁磁材料吸引且使其附近的磁场线失真。场失真经常导致变换器34内的位置传感器产生失真的位置信号，这又将误差引入到系统的位置跟踪计算中。

本发明的实施例提供了用于构建医疗工具的改进的方法，以降低当工具受到位置跟踪系统的磁场时工具的与铁磁材料相关的失真。使用这样的工具与已知的工具相比降低了位置跟踪误差。

图6是示出了根据本发明的另一个替代实施例的工具64的部分的示意性图示。在此例子中，示出部分具有圆柱形形状，例如在以上的图4中示出的螺丝起子轴或矫形插入工具46的轴。工具64的轴包括由实心铁磁材料制成的芯68。

原理上，以下描述的方法通过有意图地引入一定量的涡电流失真来降低了由铁磁材料导致的失真，该有意图地引入的一定量的涡电流失真抵消了铁磁失真的至少部分。芯68涂敷以导电涂层72。在一些实施例中，涂层72包括具有浅趋肤深度的导电材料，例如铜。在涂层72内形成纵向缝74以控制涡电流环的形成。

例如考虑其中工具64定位为与初级磁场平行的情形。图6中的箭头78示出了初级场的方向。铁磁芯68通过将场线向工具吸引而使初级场失真，如通过箭头82所示出。通过箭头82描述的失真的场因此能作为最初的初级场(箭头78)和由指向工具内的箭头86所示出的失真分量的加和来表示。

在涂层72内失真的场感应了涡电流。缝74控制涡电流的形成且引导电流在绕缝的电流环90内的流动。电流环90又产生了寄生磁场，它垂直于环的平面。箭头94示出了在工具表面上的特定位置处的寄生场的方向。寄生场(箭头94)具有与失真分量(箭头86)相比相反的方向。因此，由带缝的涂层产生的寄生场抵制了铁磁相关的失真分量的至少部分。总体上，在工具64附近的初级场不被失真，如通过箭头98示出。

在图6中示出的构造是为概念清晰起见所使用的典型的构造。在替代的实施例中，任何其他合适的涂层构造可用于引入测量到的涡电流失真的量，以抵制至少一些由铁磁材料导致的磁场失真。在本发明申请和在权利要求书的上下文中，术语“缝”用于指涂层68内的具有用于引导或控制涡电流环的形成的任何形状或尺寸的电中断。

在图6中描述的构建方法可以用于降低由其他类型的铁磁物体导致的失真。例如，患者平躺在其上的手术台的铁磁部分可以涂敷以合适的涂层。作为另一个例子，通常由铁磁材料制成的弹簧也可以使用此方法来涂敷和处理。

组合构建方法

在一些实施例中，在以上的图2至图6中描述的两个或多个构建方法可以在特定的工具的构建中组合。在典型的设计过程中，工具的几何形状与其他要求一起被分析。最适合特定的工具的组合构建方法被选中且应用于工具的构建。

例如，外科镊子可以使用薄且强的顺磁材料构建，例如使用316系列的不锈钢或钛。可以将缝隙引入到手柄内以断开闭合的环形手柄。作为另一个例子，手术台在其可行的部位可以由空心金属部分构建，以最小化场失真材料内含物的量。台的铁磁部分可以涂敷以传导涂层。可以添加缝或其他中断以断开涡电流环。

在一些实施例中，在以上的图2至图6中描述的构建方法也可以与用于感测和抵消磁定位系统内的涡电流效应的方法一起使用，感测和抵消涡电流效应的方法例如在以上引用的美国专利6,147,480和5,767,669中描述。

虽然披露的方法和设备主要地解决用于位置跟踪系统的磁场内的医疗器械的构建，但其他应用可以使用在此描述的原理。例如，如矫形植入物的体内物体的部分、多种侵入性医疗器械、导管、内窥镜、胃窥镜、气管镜、活组织检查工具和针可以使用所披露的方法制造。

因此将认识到以上描述的实施例通过例子引用，且本发明不限制于上文中特别地示出和描述的。而是本发明的范围包括上文中描述的各种特征的组合和子组合及其变化和修改，本领域技术人员当阅读前述描述时将想到这些，且这些未在现有技术中披露。

Claims (39)

1.一种用于处理患者身体的系统，其包括：

磁位置跟踪系统，其包括：

布置为生成磁场的第一场变换器，

布置为感测磁场且生成响应于感测到的磁场的信号的第二场变换器，

其中场变换器之一联接到用于插入到体内的物体；和

布置为处理信号以确定物体的位置的控制单元；和

在身体处理中使用的医疗工具，该工具包括有包括导电材料的第一多层，其与包括电绝缘材料的第二多层交错，其中第一多层和第二多层布置为降低在由第二场变换器感测到的磁场内的涡电流失真，

其中工具包括有包括铁磁材料的芯和芯上的外涂层，外涂层包括传导材料，该传导材料构造为产生响应于磁场的涡电流失真，以抵消在由第二场变换器感测到的磁场内由芯导致的失真的至少部分。

2.根据权利要求1所述的系统，其中第一多层和第二多层内的层分别包括第一平面层和第二平面层。

3.根据权利要求1所述的系统，其中工具具有轴线且其中在第一多层和第二多层内的层分别包括围绕轴线的第一环状层和第二环状层。

4.根据权利要求1所述的系统，其中在第一多层内的层的至少一个具有引入到其内的电中断以降低涡电流失真。

5.根据权利要求1所述的系统，其中医疗工具包括矫形工具且其中物体包括矫形植入物。

6.根据权利要求1所述的系统，其中第二多层包括涂敷在第一多层之间的粘合剂材料和涂敷到第一多层的电绝缘涂层的至少一个。

7.根据权利要求1所述的系统，其中工具包括导电环形元件，其具有引入到其内的电中断以降低在由第二场变换器感测到的磁场内由环形元件导致的涡电流失真。

8.根据权利要求1所述的系统，且包括联接到医疗工具的第三场变换器，其中控制单元进一步布置为使用第三场变换器来确定医疗工具的位置。

9.根据权利要求1所述的系统，其中第一场变换器包括身体外的场生成器且其中第二场变换器包括联接到物体的位置传感器。

10.根据权利要求1所述的系统，其中第一场变换器包括联接到物体的场生成器且其中第二场变换器包括身体外的位置传感器。

11.一种用于处理患者身体的系统，其包括：

磁位置跟踪系统，其包括：

布置为生成磁场的第一场变换器，

布置为感测磁场且生成响应于感测到的磁场的信号的第二场变换器，

其中场变换器之一联接到用于插入到体内的物体；和

布置为处理信号以确定物体的位置的控制单元；和

在身体处理中使用的医疗工具，该工具包括有包括铁磁材料的芯和在芯上的外涂层，外涂层包括传导材料，该传导材料构造为产生响应于磁场的涡电流失真，以抵消在由第二场变换器感测到的磁场内由芯导致的失真的至少部分。

12.根据权利要求11所述的系统，其中医疗工具包括矫形工具且其中物体包括矫形植入物。

13.根据权利要求11所述的系统，其中外涂层包括铜。

14.根据权利要求11所述的系统，其中外涂层具有形成在其内的缝的图案以控制由外涂层导致的涡电流失真的形成。

15.根据权利要求11所述的系统，其中工具包括导电环形元件，其具有引入到其内的电中断以降低在由第二场变换器感测到的磁场内由环形元件导致的涡电流失真。

16.一种用于处理患者身体的系统，其包括：

磁位置跟踪系统，其包括：

布置为生成磁场的第一场变换器，

布置为感测磁场且生成响应于感测到的磁场的信号的第二场变换器，

其中场变换器之一联接到用于插入到体内的物体；和

布置为处理信号以确定物体的位置的控制单元；和

在身体处理中使用的医疗工具，该工具包括导电环形元件，其具有引入到其内的电中断以降低在由第二场变换器感测到的磁场内由环形元件导致的涡电流失真，

其中工具包括有包括铁磁材料的芯和芯上的外涂层，外涂层包括传导材料，该传导材料构造为产生响应于磁场的涡电流失真，以抵消在由第二场变换器感测到的磁场内由芯导致的失真的至少部分。

17.根据权利要求16所述的系统，其中环形元件包括工具的手柄和环形截面的至少一个。

18.一种用于在磁位置跟踪系统的工作体积内操作的医疗工具，该工具包括：

包括导电材料的第一多层；和

包括电绝缘材料的且与第一多层交错的第二多层，其中层布置为降低在由磁位置跟踪系统生成的磁场内的涡电流失真，

其中工具包括有包括铁磁材料的芯和芯上的外涂层，外涂层包括传导材料，该传导材料构造为产生响应于磁场的涡电流失真，以抵消在由第二场变换器感测到的磁场内由芯导致的失真的至少部分，该第二场变换器包括在磁位置跟踪系统中，第二场变换器布置为感测磁场且生成响应于感测到的磁场的信号的第二场变换器。

19.根据权利要求18所述的工具，其中在第一多层和第二多层内的层分别包括第一平面层和第二平面层。

20.根据权利要求18所述的工具，其中工具具有轴线，且其中在第一多层和第二多层内的层分别包括围绕轴线的第一环状层和第二环状层。

21.根据权利要求18所述的工具，其中在第一多层内的层的至少一个具有引入到其内的电中断以降低涡电流失真。

22.根据权利要求18所述的工具，其中医疗工具包括与矫形植入物一起使用的矫形工具。

23.根据权利要求18所述的工具，其中第二多层包括涂敷在第一多层之间的粘合剂材料和涂敷到第一多层的电绝缘涂层的至少一个。

24.根据权利要求18所述的工具，其中工具进一步包括导电环形元件，其具有引入到其内的电中断以降低在由磁位置跟踪系统生成的磁场内由环形元件导致的涡电流失真。

25.一种用于在磁位置跟踪系统的工作体积内操作的医疗工具，该工具包括：

包括铁磁材料的芯；和

在芯上的外涂层，外涂层包括传导材料，该传导材料构造为产生响应于磁场的涡电流失真，以抵消在由磁位置跟踪系统生成的磁场内由芯导致的失真的至少部分。

26.根据权利要求25所述的工具，其中医疗工具包括与矫形植入物一起使用的矫形工具。

27.根据权利要求25所述的工具，其中外涂层包括铜。

28.根据权利要求25所述的工具，其中外涂层具有形成在其内的缝的图案以控制由外涂层导致的涡电流失真的形成。

29.根据权利要求25所述的工具，其中工具进一步包括导电环形元件，其具有引入到其内的电中断以降低在由磁位置跟踪系统生成的磁场内由环形元件导致的涡电流失真。

30.一种用于在磁位置跟踪系统的工作体积内操作的医疗工具，该工具包括导电环形元件，其具有引入到其内的电中断，以降低在由磁位置跟踪系统生成的磁场内由环形元件导致的涡电流失真，该磁位置跟踪系统包括布置为感测磁场且生成响应于感测到的磁场的信号的第二场变换器，其中工具包括有包括铁磁材料的芯和芯上的外涂层，外涂层包括传导材料，该传导材料构造为产生响应于磁场的涡电流失真，以抵消在由第二场变换器感测到的磁场内由芯导致的失真的至少部分。

31.根据权利要求30所述的工具，其中环形元件包括工具的手柄和环形截面的至少一个。

32.一种用于制造医疗工具的方法，该医疗工具用于在磁位置跟踪系统的工作体积内操作，该方法包括：

形成包括导电材料的第一多层；和

将第一多层与包括电绝缘材料的第二多层交错，其中层布置为降低在由磁位置跟踪系统生成的磁场内的涡电流失真，

其中该磁位置跟踪系统包括布置为感测磁场且生成响应于感测到的磁场的信号的第二场变换器，工具包括有包括铁磁材料的芯和芯上的外涂层，外涂层包括传导材料，该传导材料构造为产生响应于磁场的涡电流失真，以抵消在由第二场变换器感测到的磁场内由芯导致的失真的至少部分。

33.根据权利要求32所述的方法，其中在第一多层和第二多层内的层分别包括第一平面层和第二平面层。

34.根据权利要求32所述的方法，其中工具具有轴线且其中在第一多层和第二多层内的层分别包括围绕轴线的第一环状层和第二环状层。

35.根据权利要求32所述的方法，其中形成第一多层包括将电中断引入到在第一多层的层的至少一个内以降低涡电流失真。

36.一种用于制造医疗工具的方法，该医疗工具用于在磁位置跟踪系统的工作体积内操作，该方法包括：

形成工具的芯，该芯包括铁磁材料；和

将芯涂敷以外涂层，外涂层包括传导材料，该传导材料构造为产生涡电流失真，以抵消当使工具受到工作体积内的磁场时由芯导致的失真的至少部分。

37.根据权利要求36所述的方法，其中对芯的涂敷包括在外涂层内施加缝的图案以控制由外涂层导致的涡电流失真的形成。

38.一种用于制造医疗工具的方法，该医疗工具用于在磁位置跟踪系统的工作体积内操作，该方法包括：

确定工具内的导电环形元件；和

将电中断引入到环形元件内，以降低在由磁位置跟踪系统生成的磁场内由环形元件导致的涡电流失真，

其中该磁位置跟踪系统包括布置为感测磁场且生成响应于感测到的磁场的信号的第二场变换器，工具包括有包括铁磁材料的芯和芯上的外涂层，外涂层包括传导材料，该传导材料构造为产生响应于磁场的涡电流失真，以抵消在由第二场变换器感测到的磁场内由芯导致的失真的至少部分。

39.根据权利要求38所述的方法，其中环形元件包括工具的手柄和环形截面的至少一个。

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