本发明涉及一种追踪系统，其包括发射装置、可移动传感器、参考传感器及控制器。本发明还涉及一种使用追踪系统追踪可移动传感器在患者身体内的实时位置的方法。具体而言，追踪系统在将血液泵或用于血液泵的导丝引入至患者身体中时使用。血液泵可为导管泵，具体而言为血管内血液泵、心内血液泵或任何其他种类的心室辅助装置。
背景技术：
1、不同类型的此类血液泵已知于现有技术，且旨在在短期应用(其中血管内血液泵被放置于患者中达数天或数周)中或在长期应用(其中血管内血液泵被放置于患者中达数周或数月)中支持患者心脏的功能。血液泵可例如通过使用导管通过主动脉插入至患者身体中，或者可放置于胸腔中。在计划的手术期间，通常使用导丝(充当血管内血液泵的轨道)将血管内血液泵引入至患者身体中。例如，使用荧光透视(fluoroscopy)将导丝及血管内血液泵引入至患者身体中，以保证血管内血液泵在患者的左心室中正确位置。通常，x射线用于荧光透视。
2、然而，存在着与荧光透视相关联的某些缺点，且特别地与x射线相关联的某些缺点。在计划的手术期间，对于分别放置血液泵或导丝，x射线并非无限制可用。另外，患者及医师在进行x射线时暴露于高量的辐射。例如在紧急护理单位(immediate care unit)处或救护车中，当发生必须立即将血管内血液泵引入至患者身体中的紧急情况时，x射线通常不可用。此外，在紧急情况期间，血管内血液泵在没有导丝的情况下(例如直接通过股部入点(access)或腋部入点)被引入至患者身体中。
3、因此，存在着提供改进解决方案的需要，以用于在将血液泵或导丝引入至患者身体中时追踪血液泵或用于血液泵的导丝的位置。
技术实现思路
1、根据第一方面，一种追踪系统包括发射装置、可移动传感器、参考传感器、储存装置和控制器。发射装置被配置为在患者身体的至少一部分内建立测量空间(measurementvolume)；可移动传感器在测量空间内可移动；参考传感器在测量空间内建立第一坐标系统；储存装置包括患者身体的至少一部分的至少一个虚拟解剖模型(virtual anatomicalmodel)，其中至少一个虚拟解剖模型具有第二坐标系统；控制器被配置为对准第一坐标系统与第二坐标系统，并将可移动传感器在第一坐标系统中的实时位置转换(translate)成在第二坐标系统中的位置。控制器可被配置为检测可移动传感器在第一坐标系统内的实时位置。
2、虚拟解剖模型覆盖患者身体所关注的那部分，例如，具有腿部覆盖股动脉的部分的躯干。测量空间也覆盖患者身体的所述部分。使用追踪系统，患者身体的所述部分的虚拟解剖模型可与真实解剖构造对准，使得患者的真实解剖构造匹配虚拟解剖模型。当经由股动脉通过股部入点引入例如血管内血液泵时，可移动传感器的移动可因此在虚拟解剖模型(其为与患者的真实解剖构造对准)内可视化。此允许在没有荧光透视的情况下血管内血液泵的正确放置。此外，对准参考传感器的第一坐标系统与虚拟解剖模型的第二坐标系统允许独立于患者与发射装置之间的相对移动而检测可移动传感器在虚拟解剖模型内的实时位置。
3、控制器可被配置为检测可移动传感器在第一坐标系统内的实时位置。
4、控制器可被配置为至少基于可移动传感器在第一坐标系统内的被检测到的第一位置(detected first position)来对准第一坐标系统与第二坐标系统。优选地，被检测到的第一位置为可移动传感器的多个间隔位置(优选地五个连续位置)的平均值。在医师例如通过股部入点将可移动传感器与例如血管内血液泵一起引入并将它们推送至主动脉时，可移动传感器(例如，在降主动脉内)的实际位置为已知的，且可用以对准第一坐标系统与第二坐标系统。
5、控制器可被配置为基于可移动传感器的被检测到的第一位置及移动方向来对准第一坐标系统与第二坐标系统，其中移动方向优选地为线性向量。移动方向可由连接被检测到的第一位置与被检测到的第二位置的向量计算，其中被检测到的第二位置为在被检测到的第一位置之后被检测，也即，在可移动传感器已被进一步引入至患者身体中时。优选地，被检测到的第二位置为多个间隔位置(优选地五个连续位置)的平均值。此外，优选地，被检测到的第一位置与被检测到的第二位置彼此充分间隔开，具体地间隔开至少2cm，但优选地间隔开10cm以下。因此，考虑移动方向进一步改善了第一坐标系统与第二坐标系统的对准。
6、虚拟解剖模型可包括可识别结构，且控制器可进一步被配置为将可识别结构与第二坐标系统一起移动至被检测到的第一位置。可识别结构可为主动脉弓的模型。可识别结构优选地为独立于个体患者之间的解剖差异及特性的一致结构。使用对于所有患者通用的可识别结构进一步改善了第一坐标系统与第二坐标系统之间的对准。
7、参考传感器可为六自由度传感器(six degrees of freedom sensor)。此可允许第一坐标系统与第二坐标系统的具体准确对准。
8、追踪系统可进一步包括医疗装置，其中可移动传感器可附接至医疗装置。优选地，医疗装置为导管泵，如血管内血液泵、心内血液泵或者用于血管内血液泵或心内血液泵的导丝。因此，在引入医疗装置的同时，医疗装置在患者身体内的实时位置可被追踪。因此，医疗装置例如在患者心脏内的正确位置可被保证。
9、发射装置可为电磁场产生器。优选地，电磁场产生器发射低强度变化电磁场，其在可移动传感器及参考传感器内感应小电流。电流被传输至控制器，且控制器可进一步被配置为放大并数字化电流，以产生用于进一步计算及处理的数字信号。
10、可移动传感器可为嵌入式电磁传感器。可移动传感器可为五自由度传感器或六自由度传感器。取决于需求，相应的可移动传感器可被使用。例如，在可移动传感器附接至具有猪尾状部(pigtail)的血管内血液泵的情况下，传感器可为六自由度传感器，使得猪尾状部的尖端相对于血管内血液泵的移动方向(也即，沿着x轴)的相对位置也可被追踪。
11、追踪系统可进一步包括显示装置。显示装置可被配置为显示可移动传感器在虚拟解剖模型的第二坐标系统中的实时位置。显示装置可被配置为显示可移动传感器在虚拟解剖模型中的实时位置。此向医师可视化可移动传感器在适用于患者身体的虚拟解剖模型内的实时位置。换言之，向医师显示具有可移动传感器的实时位置的患者身体的影像。
12、储存装置可进一步包括多个可选的虚拟解剖模型。待使用的虚拟解剖模型可由医师在将可移动传感器引入至患者身体中之前选择。待使用的虚拟解剖模型也可通过控制器基于与患者有关的输入参数而自动地选择。具体而言，输入参数可为性别、年龄、身高和/或体重。
13、追踪系统可进一步包括输入装置。输入装置可被配置为与控制器通信。输入装置可为触控屏幕、键盘、手机、无线输入装置、有线输入装置、终端、平板计算机和/或远程控制器。控制器可包括储存装置。储存装置可为非易失性储存装置。
14、根据第二方面，一种使用追踪系统(特别是使用根据第一方面的追踪系统)追踪可移动传感器在患者身体内的实时位置的方法包括下列步骤：提供发射装置，其在患者身体的至少一部分内建立测量空间；提供参考传感器，其在测量空间内建立第一坐标系统；提供可移动传感器，其在测量空间内可移动；将患者放置于测量空间内；将参考传感器放置于患者身体的皮肤上；提供在测量空间内的患者身体的至少一部分的虚拟解剖模型，虚拟解剖模型具有第二坐标系统；将可移动传感器引入至患者身体中，并在患者身体内移动可移动传感器；对准第一坐标系统与第二坐标系统，并将可移动传感器在第一坐标系统中的实时位置转换成在第二坐标系统中的位置。
15、虚拟解剖模型覆盖患者身体所关注的那部分，例如，具有腿部覆盖股动脉的部分的躯干。测量空间也覆盖患者身体的所述部分。使用追踪系统，患者身体的那部分的虚拟解剖模型可与患者的真实解剖构造对准，使得患者的真实解剖构造匹配虚拟解剖模型。当经由股动脉通过股部入点引入例如血管内血液泵时，可移动传感器的移动可在虚拟解剖模型(其与患者的真实解剖构造对准)内被追踪。此允许在没有荧光透视的情况下血管内血液泵的正确放置。此外，对准参考传感器的第一坐标系统与虚拟解剖模型的第二坐标系统允许独立于患者与发射装置之间的相对位置而检测可移动传感器在虚拟解剖模型内的实时位置。
16、提供患者身体的至少一部分的虚拟解剖模型的步骤可进一步包括选择多个虚拟解剖模型的一者。待使用的虚拟解剖模型可由医师在将可移动传感器引入至患者身体中之前选择。待使用的虚拟解剖模型也可通过控制器基于与患者有关的输入参数而自动地选择。具体而言，输入参数可为性别、年龄、身高和/或体重。
17、参考传感器可在第一坐标系统内建立局部z轴。参考传感器可被放置于患者的皮肤上，使得局部z轴指向患者心脏的顶点。参考传感器可包括线缆或可具有标签，使得线缆或标签对向尾部。因此，可清楚地定义局部z轴。
18、对准第一坐标系统与第二坐标系统的步骤可进一步包括检测可移动传感器在患者身体内的至少第一位置，且基于被检测的第一位置来对准第一坐标系统与第二坐标系统。优选地，被检测到的第一位置为可移动传感器的多个间隔位置(优选地五个连续位置)的平均值。在医师例如通过股部入点将可移动传感器与例如血管内血液泵一起引入并将它们推送至主动脉时，可移动传感器(例如，在主动脉内)的实际位置为已知的，且可用以对准第一坐标系统与第二坐标系统。
19、对准第一坐标系统与第二坐标系统的步骤可进一步包括检测可移动传感器在患者身体内的移动方向，且基于可移动传感器的被检测到的第一位置及移动方向来对准第一坐标系统与第二坐标系统。
20、可通过计算被检测到的第一位置与被检测到的第二位置之间的向量来检测移动方向，其中第二位置为在第一位置之后被检测，且其中第二位置为远离于第一位置。移动方向可由连接被检测到的第一位置与被检测到的第二位置的向量计算，其中被检测到的第二位置为在被检测的第一位置之后被检测，也即，在可移动传感器已被进一步引入至患者身体中时。优选地，被检测到的第二位置为多个间隔位置(优选地五个连续位置)的平均值。被检测到的第一位置与被检测到的第二位置优选地为彼此相距足够远，特别是至少2cm，但在10cm以下。因此，考虑移动方向进一步改善了第一坐标系统与第二坐标系统的对准。
21、虚拟解剖模型可包括可识别结构，且对准第一坐标系统与第二坐标系统的步骤可进一步包括将可识别结构与第二坐标系统一起移动至被检测到第一位置。可识别结构可为主动脉弓的模型。可识别结构优选地为独立于个体患者之间的解剖差异及特性的一致结构。使用所有患者通用的可识别结构进一步改善了第一坐标系统与第二坐标系统之间的对准。
22、可移动传感器可经由股动脉或腋动脉引入至患者身体中。
23、追踪可移动传感器的方法可进一步包括将可移动传感器在所提供的虚拟解剖模型内的实时位置显示于显示装置上的步骤。追踪可移动传感器的方法可进一步包括显示可移动传感器在第一坐标系统内的实时位置的步骤。此向医师可视化可移动传感器在虚拟解剖模型内的实时位置，虚拟解剖模型与患者身体的解剖构造对准。换言之，向医师显示具有可移动传感器的实时位置的患者身体的影像。
1.一种追踪系统(10)，其包括：
2.根据权利要求1所述的追踪系统(10)，其中所述控制器(20)被配置为检测所述可移动传感器(16)在所述第一坐标系统(cos1)内的实时位置。
3.根据权利要求1或2所述的追踪系统(10)，其中所述控制器(20)被配置为至少基于所述可移动传感器(16)在所述第一坐标系统(cos1)内的被检测到的第一位置(p1)来对准所述第一坐标系统(cos1)与所述第二坐标系统(cos2)。
4.根据权利要求3所述的追踪系统(10)，其中所述控制器(20)被配置为基于所述可移动传感器(16)的所述被检测到的第一位置(p1)及移动方向来对准所述第一坐标系统(cos1)与所述第二坐标系统(cos2)，其中所述移动方向优选地为线性向量。
5.根据权利要求3或4所述的追踪系统(10)，其中所述虚拟解剖模型(vm)包括可识别结构，且其中所述控制器(20)还被配置为将所述可识别结构与所述第二坐标系统(cos1)一起移动至所述被检测到的第一位置(p1)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的追踪系统(10)，其中所述虚拟解剖模型(vm)包括至少一个血管的模型，特别是主动脉弓(aa)、股动脉和/或主动脉(ao)的模型。
7.根据前述权利要求中任一项所述的追踪系统(10)，其中所述参考传感器(18)为六自由度传感器。
8.根据前述权利要求中任一项所述的追踪系统(10)，其还包括医疗装置(14)，其中所述可移动传感器(16)附接至所述医疗装置(14)，且其中所述医疗装置(14)优选地为血管内血液泵或用于血管内血液泵的导丝。
9.根据前述权利要求中任一项所述的追踪系统(10)，其中所述发射装置(12)为电磁场产生器。
10.根据前述权利要求中任一项所述的追踪系统(10)，其中所述可移动传感器(16)为嵌入式电磁传感器，和/或其中所述可移动传感器(16)为五自由度传感器或六自由度传感器。
11.根据前述权利要求中任一项所述的追踪系统(10)，其还包括显示装置(24)，其被配置为显示所述可移动传感器(16)在所述虚拟解剖模型(vm)的所述第二坐标系统(cos2)中的所述实时位置。
12.根据前述权利要求中任一项所述的追踪系统(10)，其中所述储存装置(22)包括多个可选的虚拟解剖模型(vm)。
13.根据前述权利要求中任一项所述的追踪系统(10)，其还包括输入装置(26)，所述输入装置(26)被配置为与所述控制器(20)通信。
14.一种使用追踪系统(10)追踪可移动传感器(16)在患者身体(b)内的实时位置的方法，特别是使用根据前述权利要求中的一项的追踪系统，所述方法包括下列步骤：
