DE19909066A1

DE19909066A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen der Lage eines Katheters innerhalb des Körpers eines Lebewesens

Info

Publication number: DE19909066A1
Application number: DE19909066A
Authority: DE
Inventors: Bruno Slettenmark
Original assignee: Siemens Elema AB
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1998-03-25
Filing date: 1999-03-02
Publication date: 1999-09-30
Also published as: US6230042B1; SE9801006D0; JPH11319107A

Abstract

Eine Kathetervorrichtung mit einem aktiven Katheter (2), das in einem Gefäß oder Organ eines Lebewesens positionierbar ist und mindestens einen Übertrager (15) aufweist, der in der Nähe der Katheterspitze angebracht ist; einem festen Katheter (4), das auch in dem Lebewesen in der Nähe des aktiven Katheters positionierbar ist und damit verbunden eine Vielzahl von Referenzübertragern (16) aufweist; und einer Signalbearbeitungseinheit (13) ausgebildet, um selektiv die Übertrager (15, 16) zu betätigen, um Signale zwischen dem aktiven (2) und festen (4) Katheter zu senden und zu empfangen. Die Signalbearbeitungseinheit (13) ist angepaßt, gemäß Aspekten des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zu arbeiten, um aus den erhaltenen Signalen zumindest zwei unabhängige Lagen des aktiven Katheters (2) relativ zu dem festen Katheter (4) berechnen zu können und die unabhängig berechneten Lagen zu kombinieren, um eine gewichtete Mittelwertbestimmung der Lage zu schaffen, in der die relativen Beiträge der berechneten Lage zu der bestimmten Lage reduziert werden, wenn ihr damit verbundener Fehlerwert zunimmt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen der Lage eines aktiven (d. h. eines Meß- und/oder Behandlungs-)Katheters innerhalb des Körpers eines Lebewesens (Menschen eingeschlossen) und im besonderen die, die Triangulationstechniken verwenden, um die Bestimmung auszuführen.

Systeme zum Orten eines Katheters innerhalb des Körpers eines Lebewesens, die Triangulation ausnützen, sind allgemein bekannt und ein solches System ist z. B. in der US 5,042,486 beschrieben. Hierin wird ein elektromagnetisches oder akustisches Signal zwischen einer Antenne an der Spitze eines aktiven Katheters und drei Referenzantennen, die auf der Außenseite des Lebewesens angebracht sind, übertragen. Die Abstände zwischen jeder Referenzantenne und der Katheter antenne werden dann unter Verwendung der Triangulations methode kombiniert, um eine dreidimensionale Lagebestimmung des aktiven Katheters zu erzeugen.

Für viele medizinische Anwendungen ist es wünschenswert, in der Lage zu sein, einen aktiven Katheter in einem Patienten, z. B. bei angiographischen Untersuchungen und bei der kardiologischen Diagnostik und Behandlung, mit höchstmög licher Genauigkeit zu orten.

Ein System, das zur Ortung eines solchen aktiven Katheters mit verbesserter Genauigkeit verwendet wird, ist in der Internationalen Veröffentlichung WO 98/00060 offenbart und enthält einen festen Referenzkatheter und einen aktiven Katheter, zwischen denen akustische oder elektromagnetische Signale übertragen werden. Die übertragenen Signale werden zum Messen des Abstandes zwischen den auf dem Referenz katheter angebrachten Meßwandlern und zumindest einem auf dem aktiven Katheter angebrachten Meßwandler verwendet und die Lage des Katheters wird durch Triangulation bestimmt. In dem in der WO 98/00060 beschriebenen System werden sowohl der Referenz- als auch der aktive Katheter innerhalb des Patien ten angeordnet mit der Konsequenz, daß die Lagemessungen korrekter durchgeführt werden können, da sie nicht durch die Bewegungen oder das Atmen eines Patienten beeinflußt werden. Die WO 98/00060 beschreibt auch ein System, in dem die Anzahl der Meßwandler, die auf dem Referenzkatheter angebracht sind, die minimale Anzahl der Meßwandler, die zur Bestimmung der Lage erforderlich sind, übersteigt. Auf diese Weise kann eine Mehrzahl unabhängiger Bestimmungen der Katheterlage durch Verwenden einer unterschiedlichen Kombination von Referenz meßwandlern für jede Bestimmung durchgeführt werden. Eine gemittelte Lage kann dann mit einer gegenüber einer einzelnen Bestimmung gesteigerten Genauigkeit berechnet werden.

Ähnlich beschreibt die WO 96/31753 ein digitales Ultra schallsystem zum Verfolgen eines Katheters, das bis zu 32 Meßwandler ausnutzen kann, um eine Redundanz in der Abstands messung zu erzeugen, so daß die dreidimensionale Lage des Katheters auch bestimmt werden kann, wenn einige Abstands messungen ignoriert werden, zum Beispiel wegen schlechter Signalausbreitung durch das Meßvolumen.

Auch wenn ein System verwendet wird, in dem eine größere Anzahl von Abständen gemessen wird als für die Ortung des Katheters erforderlich ist, kann jedoch die so bestimmte Lage trotzdem mit einem relativ großen Fehler behaftet sein.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen des Ortes eines aktiven Katheters zu schaffen, in dem beziehungsweise der die oben diskutierten, mit den bekannten Systemen verbundenen Nach teile reduziert werden.

Dementsprechend sind Verfahren zum Bestimmen eines Katheters im Körper eines Lebewesens, wie sie in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 5 definiert und gekennzeichnet sind, und eine in Anspruch 6 definierte und gekennzeichnete Vorrich tung, die gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung arbeitet, vorgesehen.

Daher werden in der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl individuell berechneter Lagen kombiniert, um einen ge mittelten Lagewert zu schaffen, in dem der Beitrag jeder berechneten Lage zu dem Mittelwert abnimmt, wenn sein Fehler zunimmt. Das Risiko, die Lage mit einer großen Standard abweichung zu bestimmen, wird dadurch reduziert.

Nützlicherweise beinhaltet das Verfahren für eine Anzahl berechnet er Lagen größer als 1 die Reduzierung der Beiträge der berechneten Lagen, die einen Fehler aufweisen, der einen vorbestimmten Maximalwert übersteigt, auf Null. Auf diese Weise können die ungenausten berechneten Lagen aus weiteren Betrachtungen eliminiert werden.

Vorteilhafterweise beinhaltet das Verfahren die Berechnung des mit jeder berechneten Lage verbundenen Meßfehlers und die Erzeugung einer Mittelwertlage, wobei der Beitrag jeder berechneten Lage in dem Maße reduziert wird, wie sein berechneter Fehler ansteigt.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun detaillierter als Beispiel unter Bezugnahme auf die Darstellungen der beige fügten Figuren beschrieben, in denen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Katheteranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,

Fig. 2 unter (a) eine schematische Darstellung des distalen Endteils des Katheters der Anordnung nach Fig. 1 und unter (b) die Lagebestimmung unter Verwendung der Triangulation zeigt,

Fig. 3 für den zweidimensionalen Fall die Fehlervariation Δ der Lagebestimmung mit Winkel Φ11 für einen bestimmten maximalen Abstandsbestimmungsfehler Δr von ±50 µm zusammen mit einer Indikation, wie diese Variation sich mit Δr ändert, zeigt,

Fig. 4 generell zeigt, wie Δ_REL mit dem Winkel α variiert, und

Fig. 5 (a), (b) und (c) alternativ geformte Referenz katheter illustrieren, die in der Anordnung der Fig. 1 ver wendbar sind.

Bezugnehmend jetzt auf Fig. 1 wird ein Teil eines Patientenherzens 1 mit einem in eine der Herzkammern 3 eingeführten aktiven Katheter 2 und einem in die andere Herzkammer 5 eingeführten Referenzkatheter 4 dargestellt.

Der aktive Katheter 2 ist gegen sein distales Ende, das nahe der Herzkammer 3 liegt, mit Signalübertragungs- und/oder Empfangsmitteln 6 versehen und entsprechend sind komplemen täre Signalempfangs- und/oder Übertragungsmittel 7 auf einem Teil des Referenzkatheters 4, der innerhalb der anderen Herz kammer 5 liegt, vorgesehen.

Wie dargestellt, sind programmierbare Empfänger/Übertrager 8, 9 außerhalb des Patientenkörpers 10 angeordnet und wir kungsmäßig mit ihren jeweiligen Übertragungs- und/oder Empfangsmitteln 6, 7 über elektrischen Leiter 11, 12 verbunden. Eine Signalbearbeitungseinheit 13, die einen passend program mierten Mikroprozessor aufweisen kann, ist mit jedem program mierbaren Empfänger/Übertrager 8, 9 verbunden, um selektiv die Arbeitsweise der Empfangs- und/oder Übertragungsmittel 6, 7 so zu steuern, daß ein Signal, das von einem Katheter ausge sendet wird, von dem andern empfangen und detektiert werden kann. Zusätzlich arbeitet die Signalbearbeitungseinheit 13, um die Lage des aktiven Katheters 2 relativ zu dem Referenz katheter 4 aus den Signalen zu bestimmen, die zwischen diesen Kathetern 2, 4 übertragen werden, wie noch detaillierter beschrieben wird. Eine Anzeige 14 ist mit der Signalbear beitungseinheit 13 verbunden, um eine visuelle Darstellung der bestimmten Lage des aktiven Katheters 2 zu präsentieren.

Es wird von Fachleuten auf diesem Gebiet sicher geschätzt, daß eine Anordnung mit solchen selektiv programmierbaren Signalübertragungs- und Empfangsmitteln eine größere Flexibi lität der Verwendung schafft als eine, bei der die Wirkungs weise jeden Mittels fixiert ist. Um die Klarheit zu erhöhen, wird bei den folgenden Beschreibungen jedoch stets ange nommen, daß das Signalempfangs- und/oder Übertragungsmittel 6 des aktiven Katheters 2 als ein Sender arbeitet und daß das Signalübertragungs- und/oder Empfangsmittel 7 des Referenz katheters 4 als ein komplementärer Empfänger arbeitet.

Vorzugsweise ist auch ein mit der Signalbearbeitungseinheit 13 zusammenwirkender Herzfunktionsmonitor 27 vorgesehen, wie durch die gestrichelten Linien in Fig. 1 dargestellt ist. Dieser Herzfunktionsmonitor 27 kann externe EKG-Elektroden oder, wie oben, eine interne, intrakardiale Elektrode 28 enthalten, die zur Vereinfachung Teil des Referenzkatheters 4 sein kann. Die Signalbearbeitungseinheit 13 kann dann so konstruiert sein, daß sie die Betätigung der Empfangsmittel 7 und Übertragungsmittel 6 mit einer festen Lage in dem Herzzyklus synchronisiert, so daß das Signal stets zwischen den Kathetern 2, 4 übertragen wird, wenn das Herz 1 die gleiche geometrische und geographische Disposition hat. Das ist eine konventionelle Arbeitsweise, die bei bekannten Katheterortungssystemen verwendet wird und wird hier nicht weiter beschrieben.

Fig. 2 illustriert das Arbeitsprinzip der Ausführungsform nach Fig. 1. In Fig. 2(a) ist der aktive Katheter 2 mit einem Übertragungsmittel 6 in Form eines Ultraschallüber tragers 15 versehen, der ein Sender-Empfänger sein kann (ein zweiter Ultraschallübertrager kann auf dem aktiven Katheter 2 vorgesehen sein, wenn sowohl die Orientierung als auch die Lage des Katheters benötigt werden). Der Referenzkatheter 4 ist mit Empfangsmitteln 7 versehen, die eine Vielzahl von Überträgern 16a, . . . h aufweisen. Die Anzahl der Referenzüber trager ist dabei so gewählt, daß zumindest zwei unabhängige Berechnungen der Lage des aktiven Katheters 2 gemacht werden können. In Position gebracht ist der Teil des Referenz katheters 4, der die Übertrager 16a, . . . h trägt, in einer kontrollierten und stabilen Weise gebogen, so daß die Über trager 16a, . . . h nicht alle auf einer Geraden und vorzugsweise in verschiedenen Ebenen liegen, um die Genauigkeit der Lagebestimmung zu verbessern.

Wie in der WO 98/00060 offenbart, können die Anforderungen an den Referenzkatheter mit anders geformten Kathetern als dem in Fig. 2(a) gezeigten realisiert werden, beispielsweise mit einem Katheter, der eine doppelt gebogene, spiralförmige Endpartie aufweist, wie in Fig. 5(a) dargestellt. Hier wird eine spiralförmige, dreidimensionale Ultraschallübertrager plattform 17 an dem distalen Ende des Referenzkatheters 4 gebildet und trägt zumindest drei Referenzübertrager, hier dargestellt als 16a, . . . d. Dieses distale Ende kann aus einer Memory-Legierung gebildet sein, die dazu angepaßt ist, die gewünschte Form der Plattform 17 nach der Einführung in das gewünschte Gefäß oder Organ einzunehmen. Alternativ können, wie in den Fig. 5 (b) und (c) dargestellt, bekannte Schlaufenkatheter 18 oder Korbkatheter 19 verwendet werden.

Darüber hinaus können Signale, wenn die Referenzübertrager 16a, . . . d wahlweise durch die Signalbearbeitungseinheit 13 so betätigt werden, daß sie abwechselnd als Sender und als Empfänger arbeiten, von einem der Referenzübertrager 16a ge sendet und von allen anderen Referenzübertragern 16b, . . . d empfangen werden und die relative Lage von 16a in Bezug auf die anderen Referenzübertrager 16b, . . . d kann von der Signal bearbeitungseinheit unter Verwendung der Triangulation be stimmt werden, wie weiter unten in Zusammenhang mit der Ortung des aktiven Katheters 2 diskutiert wird. Die relative Lage aller Referenzübertrager 16a, . . . d kann entsprechend bestimmt werden. Dadurch wird es unnötig, die exakte Form des Endteils des ortsfesten Katheters 4, auf dem die Referenz übertrager 16a, . . . d in bekannter Art angeordnet sind, zu kennen.

Im Betrieb werden Ultraschallimpulse kurzer Dauer, vorzugs weise im Frequenzbereich zwischen 10-30 MHz, von dem Über trager 15 ausgesendet und die Flugzeit dieser Impulse bis zu den Übertragern 16a, . . . d in der Signalbearbeitungseinheit 13 der Fig. 1 gemessen, wobei diese Flugzeiten ein direktes Maß des Abstandes zwischen Sender und Empfängern ist und von der Signalbearbeitungseinheit 13 zur Bestimmung der Lage des Übertragers 15 folgendermaßen verwendet wird:
Betrachte Fig. 2(b) und bilde ein Dreieck zwischen be liebigen zwei Übertragern 16a, . . . h (gezeigt als 16g und 16d) mit einem bekannten Abstand a dazwischen auf dem Referenz katheter 4 und dem Übertrager 15 auf dem aktiven Katheter 2. Lediglich zur Verdeutlichung wird der zweidimensionale Fall betrachtet, bei dem alle Übertrager in einer Ebene liegen (dargestellt als die x-y Ebene) und typische Werte für a = 5 mm; r1 = 40 mm angenommen. Das Beispiel verwendet auch Φ11 = 11° und einen Fehler in der Abstandsbestimmung von Δr1 = +Δr = 50 µm und Δr2= -Δr = -50 µm; wobei Δr1 und Δr2 die aktuellen, bei der Abstandsmessung von r1 beziehungsweise r2 auftretenden Fehler sind. Δr ist der maximale mögliche Fehler bei der Abstands messung von r1 und r2 (50 µm in diesem Beispiel) und der Fehler Δ kann bei der Bestimmung der Lage 1 aus einer einfachen trigonometrischen Beziehung des unten angegebenen Typs für den vorliegenden Fall bestimmt werden, wobei:

Φ11 = cos^-1[(a² + r1² - r2²)/(2.a.r1)] (1)

Φ12 = cos^-1[(a² + (r1 + Δr1)² - (r2 + Δr2)²)/(2.a.(r1+Δr1))] (2)

Φ21 = cos^-1[(r1² - r2² - a²)/(2.a.r2)] (3)

Φ22 = cos^-1[((r1 + Δr1)² - (r2 + Δr2)² - a²)/(2.a.(r2 + Δr2))] (4)

r2 = (r1.sinΦ11)/sinΦ21 (5)

α = cos^-1[(r1² + r2² - a²)/(2.r1.r2)] (6)

x1 = r1.cosΦ11 (7)

x2 = (r1 + Δr1).cosΦ12 (8)

y1 = r1.sinΦ11 (9)

y2 = (r1 + Δr1).sinΦ12 (10)

Δ = [(x1 - x2)² + (y1 - y2)²]^1/2 (11)

um Δ = 6.033 mm zu ergeben und zu zeigen, daß ein kleiner Fehler bei der Abstandsmessung zu einem erheblichen absoluten Fehler bei der Lagebestimmung führen kann. Die Beschreibung kann leicht auf den dreidimensionalen Fall ausgedehnt werden, was aber hier nicht getan wurde, um durch die Beschreibung der notwendigerweise komplexeren trigonometrischen Betrach tungen nicht von dem Wirkungsprinzip abzulenken.

Fig. 3 zeigt durch die durchgezogenen Linien an, wie dieser Fehler Δ für den oben diskutierten Fall in Abhängigkeit von der Variation des Winkels Φ11 variiert. Zusätzlich wird durch die gestrichelten Linien gezeigt, wie die Kurven in Ab hängigkeit von dem Fehler Δr in der Abstandsmessung r1 variieren. Wie deutlich zu sehen ist, steigt der Fehler Δ generell an, wenn Δr ansteigt, und die Variationen von Δ mit dem Winkel Φ11 sind weniger steil, wenn Δr ansteigt. Zusätzlich zeigt die durchgezogene Linie (Δr = 50 µm), daß der Fehler Δ für die beiden Kurven Δr1 = +50 µm; Δr2 = -50 µm (der in Fig. 2b dargestellte Fall) und Δr1 = -50 µm; Δr2 = +50 µm asymmetrisch zur Φ11 Achse ist.

Nun kann für jedes Dreieck, aus dem eine Lagebestimmung des Übertragers 15 auf dem aktiven Katheter 2 erfolgt, der Fehler Δ durch passende Kombinationen der oben angegebenen Gleichungen 1 bis 11 bestimmt werden, wobei alle vier Kom binationen von Δr1 und Δr2 = + Δr (d. h. Δr1 = +Δr, Δr2 = -Δr; Δr1 = -Δr, Δr2 = +Δr u.s.w.) verwendet werden. Eine dieser Kom binationen wird einen maximal möglichen Wert für den Lagefehler Δ_MAX ergeben. Dieser maximale Lagefehler kann dann in der Signalbearbeitungseinheit 13 während der Berechnung einer "gewichteten" Mittelwertlage verwendet werden.

Daher kann die Signalbearbeitungseinheit 13 der Fig. 1 unter Verwendung gebräuchlicher Programmiertechniken so program miert werden, daß sie eine Anzahl unabhängiger Lageberech nungen durch Triangulation wie oben ausgeführt durchführt, wobei sie die aus allen Kombinationen der Paare von Re ferenzübertragern 16a, . . . h mit dem Übertrager 15 auf dem ak tiven Katheter 2 gebildeten Dreiecke verwendet und für jede berechnete Lagebestimmung den maximalen Fehlerwert Δ_MAX be stimmt. Die Signalbearbeitungseinheit 13 kann dann so pro grammiert werden, daß sie jede berechnete Lage entsprechend Δ_MAX wichtet und eine "gewichtete" Mittelwertlage bestimmt, in der eine berechnete Lage mit einem kleinen Fehlerwert re lativ mehr zu dem gewichteten Mittelwert beiträgt als eine berechnete Lage mit einem großen maximalen Fehlerwert. Auf diese Weise bildet die gewichtete Mittelwertlage einen ge naueren Wert als es der Fall wäre, wenn die berechneten Lagen einfach gemittelt worden wären. Alternativ oder zusätzlich kann die Signalbearbeitungseinheit 13 so konfiguriert sein, daß sie die Beiträge berechneter Lagen mit einem Fehlerwert Δ oder Δ_MAX, der einen vorbestimmten Wert übersteigt, auf Null reduziert. Auf diese Weise können die ungenausten Lage berechnungen aus der weiteren Berücksichtigung eliminiert werden.

Als eine Alternative zur Berechnung des Δ_MAX Wertes kann die Signalbearbeitungseinheit 13 mit einem Speichermittel verse hen sein, in dem eine sogenannte Nachschlagetabelle gespei chert ist, die eine große Anzahl von Δ_MAX oder zu der Mehr zahl der typischerweise verwendeten Dreiecke korrespondie render gewichteter Werte gespeichert sind. Der Signalprozes sor 13 kann dann so programmiert sein, daß er das "typische" Dreieck findet, das am besten mit dem aktuellen Dreieck in Form und Größe übereinstimmt, und die korrespondierend ge speicherten Δ_MAX oder gewichteten Werte bei der nachfolgenden Berechnung der gewichteten Mittelwertlage verwendet.

In dem obigen Beispiel wurde angenommen, daß der maximale Fehler Δr bei der Messung der Abstände r1 und r2 ein fester Wert ist. In Wirklichkeit kann Δr sowohl von dem Abstand als auch von der Ausbreitungsrichtung des Signals abhängen. Das beruht hauptsächlich auf Variationen der Schallgeschwindig keit, die aufgrund von Unterschieden in dem Material, durch das das Signal hindurchgeht, auftreten können. In einer Ver feinerung des oben beschriebenen Verfahrens und der Vorrich tung können auch Werte von Δr für verschiedene Abstände und für verschiedene, interessierende Materialien in der Signal bearbeitungseinheit 13 gespeichert oder durch diese unter Verwendung eines passenden Modells für Geschwindigkeitsvaria tionen berechnet werden. Dieses Model kann einfach aus em pirischen Messungen der Geschwindigkeit durch verschiedene Medien, die wahrscheinlich im Körper vorkommen, konstruiert werden.

In einer weiteren Alternative zu der oben beschriebenen Vorrichtung kann die Signalbearbeitungseinheit 13 program miert sein, um eine von dem relativen Fehler Δ_REL in der Lageberechnung 1, der seinerseits von dem Winkel α abhängt, wie in Fig. 4 generell dargestellt ist, abhängige Wichtung zu bestimmen. Es ist aus dieser Figur zu entnehmen, daß der relative Fehler Δ_REL zunimmt, wenn sich der Wert für den Winkel α 0° und 180° nähert und ein Minimum ist, wenn α 90° ist, und daß Δ_REL rascher zunimmt, wenn es sich 0° nähert als wenn es sich 180° nähert. Dieser Winkel α kann relativ rasch durch eine passende Programmierung der Signalbearbeitungs einheit 13 und die Verwendung der oben angegebenen Gleichung (6) und die wirklich gemessenen Abstände r1 und r2 berechnet werden. Es versteht sich ebenso, daß der absolute Fehler Δ klein ist, wenn der Mittelwert der gemessenen Abstände (d. h. (r1 + r2)/2) klein ist und umgekehrt, daß der absolute Fehler Δ groß ist, wenn der Mittelwert der gemessenen Abstände groß ist. Das wird durch die oben diskutierte Tatsache betont, daß Δr mit dem Abstand zunimmt. Daher kann die Signalbear beitungseinheit 13 programmiert werden, um auf den Werten für α und/oder Mittelwerten gemessener Abstände, die entweder aus Berechnungen oder von der Nachschlagetabelle stammen, ba sierende Wichtungen zu verwenden. Aus Obigen ergibt sich, daß die optimale Wichtungsauswahl aus der kombinierten Kenntnis von α und dem Mittelwert des gemessenen Abstandes erfolgt.

Die obigen Ausführungsbeispiele sind unter Verwendung von Kathetern beschrieben worden, die in verschiedenen Kammern des Herzens angeordnet sind, aber es versteht sich für den Fachmann auf diesem Gebiet, daß die Katheter auch in der selben Herzkammer oder in anderen Körperteilen oder Organen angeordnet sein können, ohne daß dadurch von der Erfindung abgewichen wird, und daß die Referenzübertrager auch direkt an dem Herzen oder anderen Gefäßen oder Organen angeordnet werden können, ohne vorher an einen Katheter befestigt zu werden.

Außerdem ist es offensichtlich, daß die Wichtung berechnet und verwendet werden kann, um gewichtete räumliche Mittel wertkoordinaten (X und Y in dem oben beschriebenen zweidimen sionalen Fall) zu erzeugen, um die gewichteten Mittelwertla gen zu erzeugen.

Claims

1. Ein Verfahren zum Bestimmen der Lage eines Katheters (2) innerhalb des Körpers eines Lebewesens mit folgenden Schrit ten:
Messen des Abstandes zwischen dem Katheter (2) und einer Vielzahl von Referenzlagen (16);
Durchführung von mindestens zwei unabhängigen Berechnungen der Lage des Katheters (2) aus den gemessenen Abständen unter Verwendung von Triangulation; und
Bestimmen der Lage des Katheters (2) unter Verwendung der un abhängigen Lageberechnungen;
dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der Lage des Katheters (2) aufweist:
Erzeugung einer Wichtung für jede berechnete Lage in Abhän gigkeit von einem Fehlerwert, der mit der Berechnung der Lage assoziiert ist; und
Kombinieren der gewichteten Lagen in Abhängigkeit von ihrer Wichtung derart, daß der relative Beitrag der berechneten La gen reduziert wird, wenn ihr assoziierter Fehlerwert an steigt.

2. Ein Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Wichtung jeder berechneten Lage die Messung der absoluten Größe des Positionsfehlers in dieser berechneten Lage und die Erzeugung der von diesem Fehler abhängigen Wichtung enthält.

3. Ein Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Wichtung jeder berechneten Lage die Bestimmung des Konvergenzwinkels auf dem Katheter (2) von Geraden, die zwischen dem Katheter (2) und den für die Berechnung der Lage verwendeten Referenzlagen (16) gezogen sind, und die Erzeugung der Wichtung in Abhängigkeit von diesem Winkel enthält.

4. Ein Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Wichtung jeder berechneten Lage die Bestimmung des Mittelwertes der gemessenen Abstände aus den Abständen zwischen dem Katheter (2) und den Referenzlagen (16), die bei der Berechnung verwendet werden, und die Erzeugung der Wichtung in Abhängigkeit von diesem Mittelwert enthält.

5. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß das Verbinden individuell berechneter Lagen den Schritt umfaßt, daß:
für eine Anzahl berechneter Lagen größer als 1 die berechnete Lage verworfen wird, wenn der Fehlerwert einen vorbestimmten Wert übersteigt.

6. Ein Verfahren zum Bestimmen der Lage einer Katheter spitze innerhalb des Körpers eines Lebewesens mit folgenden Schritten:
Einführen eines Katheters (2), das zumindest einen Übertrager (15) aufweist, der in der Nähe der Katheterspitze angeordnet ist, in den Körper des Lebewesens;
Anbringen einer Anzahl räumlich getrennter Referenzübertager (16) innerhalb des Körpers des Lebewesens, um zumindest zwei unabhängige Lageberechnungen zu ermöglichen;
Messen des Abstandes, den das zwischen dem zumindest einen Katheterübertrager (15) und jedem der Referenzübertrager (16) übertragene Signal zurücklegt;
Ausführen von mindestens zwei unabhängigen Berechnungen der Lage des Katheters (2) aus den gemessenen Abständen unter Verwendung von Triangulation; und
Bestimmen der Lage des Katheters (2) unter Verwendung der individuellen Lageberechnungen; dadurch gekenn zeichnet, daß die Bestimmung der Lage des Katheters (2) aufweist:
Erzeugung einer Wichtung für jede unabhängig berechnete Lage in Abhängigkeit von einem Fehlerwert, der mit der Berechnung der Lage assoziiert ist; und
Kombinieren der gewichteten Lagen in Abhängigkeit von ihrer Wichtung derart, daß der relative Beitrag der berechneten La gen reduziert wird, wenn ihr assoziierter Fehlerwert an steigt.

7. Eine Kathetervorrichtung mit einem aktiven Katheter (2), das zumindest einen in der Nähe der Katheterspitze angebrach ten Übertrager (15) aufweist, der dazu vorgesehen ist, in ei nem Gefäß oder Organ eines Lebewesens positioniert zu werden, und einem festen Katheter (4), das eine damit verbundene Vielzahl von Referenzübertragern (15) aufweist, die auch dazu vorgesehen sind, in dem Lebewesen in der Nähe des aktiven Ka theters (2) positioniert zu werden, und einer Signalbearbei tungseinheit (13), die so ausgebildet ist, daß sie die Über trager (15, 16) selektiv betätigt, um Signale zwischen dem aktiven und dem festen Katheter zu senden und zu empfangen, um aus den erhaltenen Signalen zumindest zwei unabhängige La gen des aktiven Katheters (2) relativ zu dem festen Katheter (4) zu berechnen und auf der Grundlage der unabhängig berech neten Lagen eine Lage des aktiven Katheters (2) zu bestimmen; dadurch gekennzeichnet, daß die Signalbearbeitungseinheit (13) angepaßt ist, die unabhän gig berechneten Lagen derart zu kombinieren, daß eine gewich tete Mittelwertbestimmung der Lage geschaffen wird, in der der relative Beitrag der berechneten Lagen abnimmt, wenn ihr damit verbundener Fehlerwert zunimmt.

8. Eine Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Signalbearbeitungseinheit (13) angepaßt ist, jede individuell berechnete Lage in Abhängigkeit von einem mit der Berechnung dieser Lage assoziierten Fehler zu wichten und die gewichteten Lagen anhängig von ihrer Wichtung zu kombinieren, um die gewichtete Mittelwertbestimmung der Lage zu schaffen.