DETECCION SEGUN EL MODELO A MEDIR DE LA POSICION DE UN OBJETO.

Un aparato para detección de posición (20), incluyendo:

una sonda,

incluyendo al menos un electrodo de sonda (44, 46, 48), que está adaptado para introducirse en el cuerpo de un sujeto;

una pluralidad de electrodos de superficie corporal, que están adaptados para fijarse a una superficie de dicho cuerpo en posiciones respectivas;

una pantalla (40); y

un controlador, que está adaptado para acoplarse a dicha sonda y a dichos electrodos de superficie corporal con el fin de pasar corrientes eléctricas a través de dicho cuerpo entre dicho electrodo de sonda (44, 46, 48) y dichos electrodos de superficie corporal, y para determinar coordenadas de posición de dicha sonda midiendo características respectivas de dichas corrientes que pasan a través de dichos electrodos de superficie corporal, siendo operativo dicho controlador para:

determinar una posición aparente de dicha sonda en dicho cuerpo;

establecer que un primer desplazamiento entre dicha posición aparente y una posición anterior de dicha sonda en un tiempo conocido corresponde a una primera tasa de movimiento que excede de un límite predeterminado;

ajustar dicha posición aparente a una posición nueva de tal manera que un segundo desplazamiento entre dicha posición nueva y dicha posición anterior corresponda a una segunda tasa de movimiento que es menor que dicho límite predeterminado; y

presentar dicha posición nueva en dicha pantalla (40)

Detección según el modelo a medir de la posición de un objeto.

Antecedentes de la invención

Esta invención se refiere a un aparato capaz de detectar la posición de un objeto colocado dentro de un cuerpo vivo. Más en concreto, esta invención se refiere a la detección y compensación de artefactos experimentados durante la detección de posición de una sonda en un cuerpo vivo.

Un amplio rango de procedimientos médicos implica colocar objetos, tal como sensores, tubos, catéteres, dispositivos dispensadores, e implantes, dentro del cuerpo. A menudo se utilizan métodos de formación de imágenes en tiempo real para asistir a los médicos a visualizar el objeto y su entorno durante estos procedimientos. Sin embargo, en la mayoría de las situaciones, la formación de imágenes tridimensionales en tiempo real no es posible o deseable. En cambio, a menudo se utilizan sistemas para obtener coordenadas espaciales en tiempo real del objeto interno.

Muchos de tales sistemas de detección de posición se han desarrollado o se contemplan en la técnica anterior. Algunos sistemas implican unir sensores al objeto interno en forma de transductores o antenas, que pueden detectar campos magnéticos, eléctricos o ultrasónicos generados fuera del cuerpo. Por ejemplo, la Patente de Estados Unidos número 5.983.126 de Wittkampf describe un sistema en que se aplican tres señales alternas sustancialmente ortogonales a través del sujeto. Un catéter está equipado con al menos un electrodo medidor, y se detecta el voltaje entre la punta del catéter y un electrodo de referencia. La señal de voltaje tiene componentes correspondientes a las tres señales de corriente aplicadas ortogonales, a partir de las que se hacen cálculos para la determinación de la posición tridimensional de la punta del catéter dentro del cuerpo. La Patente de Estados Unidos número 5.899.860 de Pfeiffer propone métodos similares para detectar voltajes diferenciales entre electrodos. En estos dos sistemas, hay que llevar a cabo un procedimiento separado de calibración con el fin de ajustar las discrepancias entre la posición aparente de la punta del catéter medida y su posición real. También se conoce por WO01/46577 un método para rastrear automáticamente un instrumento quirúrgico y seguirlo con un endoscopio movido eléctricamente. Además, la Solicitud de Patente de Estados Unidos 2005/0107687 describe un sistema y método para reducir la distorsión en un rastreador electromagnético para un instrumento quirúrgico.

Resumen de la invención

Usando tecnología de medición de impedancia para determinar la posición de una sonda o catéter, se ha hallado que si no se hace que la imagen de la sonda asuma formas y posiciones realistas, pueden tener lugar fluctuaciones repentinas, que desconciertan al médico que está viendo el monitor del paciente. Según las realizaciones descritas de la invención, la visualización de una sonda cuando se usa tecnología de medición basada en impedancia, se mejora estabilizando una imagen visualizada de la sonda o catéter. La invención es útil en sistemas de impedancia basados en voltaje, por ejemplo, el sistema de mapeado sin contacto producido por Endocardial Solutions Inc. (ESI), St. Paul, Minnesota, así como sistemas basados en corriente, como el descrito en la solicitud de Patente de Estados Unidos 11/030.934, presentada el 7 de Enero de 2005, cedida al cesionario de la presente solicitud de patente. También se puede usar realizaciones de la presente invención en sistemas de medición de posición basados en otros principios.

En un aspecto de la invención, se crea un modelo que describe formas razonables de la sonda. Típicamente, una sonda, tal como una punta de catéter, es flexible, y por lo tanto puede asumir un rango de formas curvadas. La posición medida y la conformación de una sonda se correlacionan con el modelo, y se usa un algoritmo de adaptación para determinar si la imagen de la sonda tiene una forma realista, según la topología del modelo. La imagen de la sonda se ajusta según sea necesario para encajarla en las limitaciones definidas por el modelo.

Según otro aspecto de la invención, se puede suponer que una sonda dentro del cuerpo no se mueve más rápida que una cierta velocidad. Si una fluctuación de impedancia produce un movimiento aparente que excediese de esta velocidad máxima, la imagen de la sonda podría ser retenida en una posición delimitada por la velocidad máxima.

En otro aspecto de la invención, se emplea un filtro Kalman para la predicción de posiciones y formas de la sonda en base a mediciones anteriores. Se puede emplear un modelo de forma incluyendo variaciones y estadísticas relativas a los errores en el modelo en el proceso de estimación, usando ecuaciones Kalman específicas de modelo. Por ejemplo, la variación de la deflexión de un eje y la probabilidad de hallar un eje que tenga una curvatura dada se pueden incluir en la estimación de forma del modelo.

Una realización de la invención habilita un método de determinar una posición de una sonda que ha sido insertada en el cuerpo de un sujeto, a realizar determinando una posición aparente de la sonda en el cuerpo, establecer que un primer desplazamiento entre la posición aparente y una posición anterior de la sonda en un tiempo conocido corresponde a una primera tasa de movimiento que excede de un límite predeterminado, ajustar la posición aparente a una posición nueva de tal manera que un segundo desplazamiento entre la posición nueva y la posición anterior corresponda a una segunda tasa de movimiento que es menor que el límite predeterminado, y presentar la posición nueva.

Según un aspecto del método para usar el aparato, la posición aparente se determina midiendo la impedancia entre la sonda y una pluralidad de posiciones que están alejadas de la sonda.

Según otro aspecto, la medición de la impedancia se lleva a cabo pasando corrientes eléctricas a través del cuerpo entre al menos un electrodo dispuesto en la sonda y la pluralidad de posiciones, y midiendo características respectivas de las corrientes que pasan a través de la pluralidad de las posiciones.

En un aspecto adicional, el ajuste de la posición aparente se lleva a cabo usando un filtro Kalman.

Una realización de la invención habilita un método de determinar una posición de una sonda que ha sido introducida en el cuerpo de un sujeto, que se lleva a cabo manteniendo un modelo de topologías, incluyendo un rango de formas asumibles por la sonda, determinando una conformación aparente de la sonda en el cuerpo, estableciendo que la conformación aparente está fuera del rango, referenciando el modelo para determinar una conformación verdadera de la sonda, regulando la conformación aparente a la conformación verdadera y presentando la conformación verdadera.

Otro aspecto del método incluye ajustar una posición aparente de la sonda a una posición verdadera en respuesta a referenciar el modelo.

Una realización de la invención proporciona un aparato para detectar la posición de una sonda que tiene al menos un electrodo de sonda, estando adaptada la sonda para introducción en el cuerpo de un sujeto. El aparato incluye una pluralidad de electrodos de superficie corporal, que están adaptados para fijarse a una superficie del cuerpo en posiciones respectivas, una pantalla, y un controlador que está adaptado para acoplarse a la sonda y a los electrodos de superficie corporal con el fin de pasar corrientes eléctricas a través del cuerpo entre el electrodo de sonda y los electrodos de superficie corporal. El controlador es operativo para determinar coordenadas de posición de la sonda midiendo características respectivas de las corrientes que pasan a través de los electrodos de superficie corporal. El controlador es operativo para determinar una posición aparente de la sonda en el cuerpo, establecer que un primer desplazamiento entre la posición aparente y una posición anterior de la sonda en un tiempo conocido corresponde a una primera tasa de movimiento que excede de un límite predeterminado, ajustar la posición aparente a una posición nueva de tal manera que un segundo desplazamiento entre la posición nueva y la posición anterior corresponda a una segunda tasa de movimiento que es menor que el límite predeterminado, y presentar la posición nueva en la pantalla.

Una realización de la invención proporciona un aparato para detectar la posición de una sonda que tiene una pluralidad de electrodos de sonda,...

1. Un aparato para detección de posición (20), incluyendo:

       una sonda, incluyendo al menos un electrodo de sonda (44, 46, 48), que está adaptado para introducirse en el cuerpo de un sujeto;

       una pluralidad de electrodos de superficie corporal, que están adaptados para fijarse a una superficie de dicho cuerpo en posiciones respectivas;

       una pantalla (40); y

       un controlador, que está adaptado para acoplarse a dicha sonda y a dichos electrodos de superficie corporal con el fin de pasar corrientes eléctricas a través de dicho cuerpo entre dicho electrodo de sonda (44, 46, 48) y dichos electrodos de superficie corporal, y para determinar coordenadas de posición de dicha sonda midiendo características respectivas de dichas corrientes que pasan a través de dichos electrodos de superficie corporal, siendo operativo dicho controlador para: