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本发明提供了一种用于确定设置在身体内的医疗装置(14)上的装置电极(40,42)的特性的系统和方法。多个测量电极(46)耦合至身体的外表面并建立通过身体的电流的传输路径。电子控制单元(ECU)被配置为引起电流在一对有源电极之间的传输，所述一对有源电极从测量电极中选择并由此在装置电极上生成电压。ECU接收来自测量电极中除了有源电极以外的多个无源电极的阻抗信号。ECU响应于阻抗信号在身体内的参考位置处建立虚拟参考电极并响应于装置电极上的电压和参考电极的参考位置来计算装置的位置。ECU还可以计算装置和测量电极处的阻抗。

1.  一种用于确定设置在身体内的医疗装置上的装置电极的一个或多个特性的系统，包括：
电子控制单元，被配置为：
引起电流在第一对有源电极之间的传输，所述第一对有源电极从多个测量电极中选择，所述多个测量电极各自耦合至所述身体的外表面，由此在所述装置电极上生成第一电压；
接收来自多个无源电极的阻抗信号，所述无源电极中的每一个包括所述多个测量电极中除了所述第一对有源电极中的一个以外的一个，所述阻抗信号中的每一个指示所述多个无源电极中的一个处的阻抗；
响应于所述阻抗信号在所述身体内的参考位置处建立虚拟参考电极；
响应于所述装置电极上的所述第一电压和所述参考电极的所述参考位置来生成位置值；以及
使用响应于所述阻抗信号计算的比例值来比例缩放所述位置值。

2.  根据权利要求1所述的系统，其中，所述电子控制单元还被配置为确定所述装置电极处的阻抗。

3.  根据权利要求2所述的系统，其中，所述电子控制单元还被配置为在确定所述阻抗时，响应于由所述装置电极生成的第一阻抗指示信号和由阻抗参考电极生成的第二阻抗指示信号来计算所述阻抗。

4.  根据权利要求2所述的系统，其中，所述电子控制单元还被配置为响应于由所述多个无源电极中的第一无源电极生成的阻抗信号和由阻抗参考电极生成的阻抗指示信号来确定所述第一无源电极处的阻抗。

5.  根据权利要求4所述的系统，其中，所述阻抗参考电极设置在所述身体内的另一医疗装置上。

6.  根据权利要求5所述的系统，其中，所述另一医疗装置包括冠状窦导管。

7.  根据权利要求1所述的系统，其中，所述电子控制单元还被配置为在计算所述医疗装置的所述位置时：
响应于所述装置电极上的所述第一电压和所述参考电极的所述参考 位置来生成位置值；以及
使用响应于所述阻抗信号计算的比例值来比例缩放所述位置值。

8.  根据权利要求1所述的系统，其中，所述电子控制单元还被配置为在比例缩放所述位置值时：
连续地计算在所述多个无源电极中之一处的阻抗的绝对值的平均值作为时间的函数Pm(t)；
将所述阻抗的绝对值的初始计算的平均值保存为Pa；以及
将所述位置值乘以比率Pa/Pm(t)。

9.  根据权利要求1所述的系统，其中，所述电子控制单元还被配置为当在所述参考位置处建立所述虚拟参考电极时：
确定所述虚拟参考电极沿着延伸通过所述身体的第一轴的位置；
确定所述虚拟参考电极沿着与所述第一轴垂直的延伸通过所述身体的第二轴的位置；以及
确定所述虚拟参考电极沿着与所述第一轴和所述第二轴垂直的延伸通过所述身体的第三轴的位置。

10.  根据权利要求9所述的系统，其中，所述电子控制单元还被配置为在确定所述虚拟参考电极沿着所述第一轴的位置时：
将在所述多个无源电极中的无源电极的子集处的阻抗相加以获得累加阻抗值；以及
将所述累加阻抗值除以所述无源电极的子集中所述无源电极的数量。

11.  一种制造的产品，包括：
计算机可读存储介质，其上具有编码的计算机程序，当由电子控制单元执行所述计算机程序时，所述计算机程序确定设置在身体内的医疗装置上的装置电极的一个或多个特性，所述计算机程序包括用于以下的代码：
引起电流在第一对有源电极之间的传输，所述第一对有源电极从多个测量电极中选择，所述多个测量电极各自耦合至所述身体的外表面，由此在所述装置电极上生成第一电压；
接收来自多个无源电极的阻抗信号，所述无源电极中的每一个包括所述多个测量电极中除了所述第一对有源电极中的一个以外的一个，所述阻抗信号中的每一个指示所述多个无源电极中的一个处的阻抗；
响应于所述阻抗信号在所述身体内的参考位置处建立虚拟参考电极；
响应于所述装置电极上的所述第一电压和所述参考电极的所述参考 位置来生成位置值；以及
使用响应于所述阻抗信号计算的比例值来比例缩放所述位置值。

12.  根据权利要求11所述的制造的产品，其中，所述计算机程序还包括用于确定所述装置电极处的阻抗的代码。

13.  根据权利要求12所述的制造的产品，其中，用于确定所述阻抗的代码包括用于响应于由所述装置电极生成的第一阻抗指示信号和由阻抗参考电极生成的第二阻抗指示信号来计算所述阻抗的代码。

14.  根据权利要求11所述的制造的产品，其中，所述计算机程序还包括用于响应于由所述多个无源电极中的第一无源电极生成的阻抗信号和由阻抗参考电极生成的阻抗指示信号来确定所述第一无源电极处的阻抗的代码。

15.  根据权利要求11所述的制造的产品，其中，用于比例缩放所述位置值的代码包括用于以下的代码：
连续地计算在所述多个无源电极中之一处的阻抗的绝对值的平均值作为时间的函数Pm(t)；
将所述阻抗的绝对值的初始计算的平均值保存为Pa；以及
将所述位置值乘以比率Pa/Pm(t)。

16.  根据权利要求11所述的制造的产品，其中，用于在所述参考位置处建立所述虚拟参考电极的代码包括用于以下的代码：
确定所述虚拟参考电极沿着延伸通过所述身体的第一轴的位置；
确定所述虚拟参考电极沿着与所述第一轴垂直的延伸通过所述身体的第二轴的位置；以及
确定所述虚拟参考电极沿着与所述第一轴和所述第二轴垂直的延伸通过所述身体的第三轴的位置。

17.  根据权利要求16所述的制造的产品，其中，用于确定所述虚拟参考电极沿着所述第一轴的位置的代码包括用于以下的代码：
将在所述多个无源电极中的无源电极的子集处的阻抗相加以获得累加阻抗值；以及
将所述累加阻抗值除以所述无源电极的子集中所述无源电极的数量。

18.  一种用于确定设置在身体内的医疗装置上的装置电极的一个或多个特性的方法，所述方法包括：
引起电流在第一对有源电极之间的传输，所述第一对有源电极从多个 测量电极中选择，所述多个测量电极各自耦合至所述身体的外表面，由此在所述装置电极上生成第一电压；
接收来自多个无源电极的阻抗信号，所述无源电极中的每一个包括所述多个测量电极中除了所述第一对有源电极中的一个以外的一个，所述阻抗信号中的每一个指示所述多个无源电极中的一个处的阻抗；
响应于所述阻抗信号来在所述身体内的参考位置处建立虚拟参考电极；
响应于所述装置电极上的所述第一电压和所述参考电极的所述参考位置来生成位置值；以及
使用响应于所述阻抗信号计算的比例值来比例缩放所述位置值。

19.  根据权利要求18所述的方法，还包括确定所述装置电极处的阻抗。

20.  根据权利要求19所述的方法，其中，确定所述阻抗包括响应于由所述装置电极生成的第一阻抗指示信号和由阻抗参考电极生成的第二阻抗指示信号来计算所述阻抗。

21.  根据权利要求18所述的方法，还包括响应于由所述多个无源电极中的第一无源电极生成的阻抗信号和由阻抗参考电极生成的阻抗指示信号来确定所述第一无源电极处的阻抗。

22.  根据权利要求18所述的方法，其中，比例缩放所述位置值包括：
连续地计算在所述多个无源电极中之一处的阻抗的绝对值的平均值作为时间的函数Pm(t)；
将所述阻抗的绝对值的初始计算的平均值保存为Pa；以及
将所述位置值乘以比率Pa/Pm(t)。

23.  根据权利要求18所述的方法，其中，在所述参考位置处建立所述虚拟参考电极包括：
确定所述虚拟参考电极沿着延伸通过所述身体的第一轴的位置；
确定所述虚拟参考电极沿着与所述第一轴垂直的延伸通过所述身体的第二轴的位置；以及
确定所述虚拟参考电极沿着与所述第一轴和所述第二轴垂直的延伸通过所述身体的第三轴的位置。

24.  根据权利要求23所述的方法，其中，确定所述虚拟参考电极沿着所述第一轴的位置包括：
将在所述多个无源电极中的无源电极的子集处的阻抗相加以获得累加阻抗值；以及
将所述累加阻抗值除以所述无源电极的子集中所述无源电极的数量。

使用在外部贴片电极处测量的阻抗的基于阻抗的医疗装置导航中的移动和漂移的校正
相关申请的交叉引用
本申请要求在2012年11月30日提交的美国专利申请No.13/690,737的利益和优先权，其通过引用包含于此，如同在此全部陈述一样。
技术领域
本公开涉及用于确定身体内的医疗装置上的装置电极的一个或多个特性的系统和方法，装置电极的一个或多个特性包括装置电极的位置和在装置电极处测量的阻抗。特别地，本公开涉及能够实现基于电场的位置和导航系统中位置和阻抗测量中的漂移和移动的校正的系统和方法。
背景技术
很多医疗装置被插入至身体中以诊断和治疗各种身体状况。导管例如用于执行身体内的各种任务，包括药物和流体的输送、体液的移除、以及手术工具和器械的传输。在心房纤颤的诊断和治疗中，例如，除了其他任务以外，导管可以用于将电极输送至心脏以用于心脏表面的电生理标测以及将消融能量输送至表面。导管通常经由身体的血管系统被导送至感兴趣区域。在传统的方法中，使用导引器来刺穿皮肤表面，具有大于导管外径的内径的套管穿过血管至感兴趣区域。导管之后由临床医生手动地或通过使用机电驱动系统纵向地移动穿过套管至感兴趣区域。
临床医生在诸如导管的医疗装置在身体内移动时跟踪医疗装置的位置，以使得例如药物和其他形式的治疗被施加在适当的位置并且医疗程序可以更有效地和安全地完成。一种跟踪医疗装置在身体内的位置的传统手段是荧光透视成像。然而，荧光透视法是不利的，因为它使得患者和医生遭受不期望水平的电磁辐射。因此，医疗装置导航系统被开发来跟踪医疗装置在身体内的位置。这些系统通常依赖于电场或磁场的生成以及附接至医疗装置和/或在身体外部的位置传感器上的感应电压和电流的检测。之后 经由例如视觉显示器将从这些系统得到的信息提供给医生。
一种传统的医疗装置导航系统可以从圣犹达医疗公司以商标“ENSITE NAVX”获得。该系统基于以下原理：当电流通过胸腔时，电压降跨越诸如心脏的内部器官产生，并且该电压降可以被测量并用于确定医疗装置在身体内的位置。该系统包括：三对贴片电极，其放置在身体的相对表面(例如，胸部和背部、胸腔的左侧和右侧、以及颈部和腿部)上并形成大致正交的x、y和z轴；以及参考电极，其通常放置在胃部附近并提供参考值并且用作导航系统的坐标系的原点。正弦电流被驱动通过每对贴片电极，并获得与医疗装置相关联的一个或多个电极的电压测量。测量出的电压与装置电极和贴片电极之间的距离成比例。将测量出的电压与参考电极处的电势进行比较，并确定装置电极在导航系统的坐标系内的位置。
上述系统可以用于提供医疗装置在身体内的位置的大致准确的指示。然而，基于电场的导航系统遭受各种类型的干扰，其可能影响位置测量的精确度。例如，患者身体中电阻抗的水平不必然是恒定的。阻抗可能由于例如药物的改变而缓慢地漂移或甚至经历瞬时移动，这可能导致所检测到的医疗装置的位置的漂移和/或移动。已经提出了各种方法来减轻可能的漂移或移动，包括使用具有参考电极的固定参考导管以及生物阻抗比例缩放(scaling)。固定参考导管的使用需要将另外的导管插入至身体中，这会增加操作时间和并发症的风险。此外，参考导管可能在程序期间离开原位。生物阻抗比例缩放通常在校正漂移时是有效的，但没有充分地校正移动。
发明内容
本公开涉及用于确定身体内的医疗装置上的装置电极的一个或多个特性的系统和方法。特别地，本公开涉及能够实现基于电场的位置和导航系统中的位置和阻抗测量中的漂移和移动的校正的系统和方法。
根据本教导的一个实施例的用于确定设置在身体内的医疗装置上的装置电极的一个或多个特性的系统包括电子控制单元，其被配置为引起电流在一对有源电极之间的传输。所述一对有源电极从各自耦合至身体的外表面的多个测量电极中选择。有源电极之间的电流的传输在装置电极上生成电压。电子控制单元还被配置为接收来自多个无源电极的阻抗信号。无源电极中的每一个包括多个测量电极中除了所述一对有源电极中的一个 以外的一个。所述阻抗信号中的每一个指示多个无源电极中的一个处的阻抗。电子控制单元还被配置为响应于阻抗信号在身体内的参考位置处建立虚拟参考电极。电子控制单元还被配置为响应于装置电极上的第一电压和参考电极的参考位置来生成位置值并使用响应于阻抗信号计算的比例值来比例缩放所述位置值。
根据本教导的一个实施例的制造的产品包括计算机可读存储介质，其上具有编码的计算机程序，该计算机程序当其由电子控制单元执行时确定设置在身体内的医疗装置上的装置电极的一个或多个特性。计算机程序包括用于引起电流在一对有源电极之间的传输的代码。所述一对有源电极从各自耦合至身体的外表面的多个测量电极中选择。有源电极之间的电流的传输在装置电极上生成电压。计算机程序还包括用于接收来自多个无源电极的阻抗信号的代码。无源电极中的每一个包括多个测量电极中除了一对有源电极中的一个以外的一个。所述阻抗信号中的每一个指示多个无源电极中的一个处的阻抗。计算机程序还包括用于响应于阻抗信号在身体内的参考位置处建立虚拟参考电极的代码。计算机程序还包括用于响应于装置电极上的第一电压和参考电极的参考位置来生成位置值并使用响应于阻抗信号计算的比例值来比例缩放所述位置值的代码。
根据本教导的一个实施例的用于确定设置在身体内的医疗装置上的装置电极的一个或多个特性的方法包括引起电流在一对有源电极之间的传输。所述一对有源电极从各自耦合至身体的外表面的多个测量电极中选择。有源电极之间的电流的传输在装置电极上生成电压。该方法还包括接收来自多个无源电极的阻抗信号。无源电极中的每一个包括多个测量电极中除了所述一对有源电极中的一个以外的一个。所述阻抗信号中的每一个指示多个无源电极中的一个处的阻抗。该方法还包括响应于阻抗信号在身体内的参考位置处建立虚拟参考电极。该方法还包括响应于装置电极上的第一电压和参考电极的参考位置来生成位置值并使用响应于阻抗信号计算的比例值来比例缩放所述位置值。
根据本教导的系统和方法能够实现由于患者阻抗水平的移动或漂移引起的位置和阻抗测量中的误差的持续校正。此外，该系统和方法不需要使用附加的参考导管以及所导致的操作时间和风险的增加。
通过阅读以下说明书和权利要求书并且通过查阅附图，本公开的上述以及其他方面、特征、细节、效用和优点将显而易见。
附图说明
图1是根据本教导的用于确定设置在身体内的医疗装置上的装置电极的一个或多个特性的系统的一个实施例的图解视图。
图2是示出根据本教导的用于确定设置在身体内的医疗装置上的装置电极的一个或多个特性的方法的一个实施例的流程图。
图3是示出根据本教导的在没有任何移动补偿、利用基于生物阻抗比例缩放的移动补偿、以及利用移动补偿的情况下，设置在身体内的医疗装置上的装置电极的位置随时间变化的曲线图。
具体实施方式
现在参考附图，其中，相似的附图标记用于在各个图中标识相同的部件。图1示出用于确定设置在身体12内的医疗装置上的电极的一个或多个特性的系统10的一个实施例。在所示实施例中，医疗装置包括导管14，以及特别地，用于身体12中的心脏组织16的诊断或治疗的冲洗消融导管。然而，应该理解，可以找到根据本教导的系统10可以与在身体12内使用的多种医疗装置一起用于诊断或治疗。此外，应该理解，系统10可以与用于身体12的除了组织16以外的部分的诊断或治疗的医疗装置一起使用。在图1所示的实施例中，系统10包括基于电场的定位系统18、显示器20、以及电子控制单元(ECU)22。
导管14被提供用于诸如心脏组织16的内部身体组织的检查、诊断和治疗。根据一个实施例，导管14包括消融导管，以及更特别地，冲洗射频(RF)消融导管。然而，应该再次理解，导管14仅被提供用于说明，系统10可以适于与包括例如电生理标测导管和心内超声心动(ICE)导管的各种导管一起使用，以及适于与包括提供不同类型的消融能量(例如，冷冻消融、超声波等)的导管的各种类型的消融导管一起使用。导管14经由泵26(其可以包括例如所示出的利用来自流体源24的重力进给供应的固定速率滚子泵或可变容积注射泵)连接至具有诸如生理盐水的生物相容性流体的流体源24以用于冲洗。导管14还电连接至消融发生器28以用于输送RF能量。导管14可以包括电缆连接器或接口30、手柄32、具有近端36和远端38的轴杆34、以及一个或多个装置电极40、42。导管14还可以包括这里未示出的其他传统部件，诸如温度传感器、另外的电极、 以及相应的导体或引线。
连接器30提供用于从泵26和消融发生器28延伸的管道或电缆的机械、流体和电连接。连接器30在本领域中是常见的并且设置在导管14的近端36处。
手柄32为医生提供握住导管14的位置，并且可以进一步提供用于在身体12内操纵或引导轴杆34的部件。例如，手柄32可以包括改变延伸通过导管14至轴杆34的远端38的导丝的长度以操纵远端38以及由此操纵轴杆34的部件。手柄32在本领域中也是常见的，并且可以理解，手柄32的构造可以改变。
轴杆34是被配置为在身体12内移动的细长柔性构件。轴杆34支持电极40、42、相关联的导体、以及在一些实施例中，用于信号处理或调节的附加电子设备。轴杆34也可以允许流体(包括冲洗流体和体液)、药物、和/或手术工具或器械的传输、输送和/或移除。轴杆34可以由诸如聚氨酯的传统材料制成，并限定一个或多个管腔，管腔被配置为容纳和/或传输电导体、流体或手术工具。轴杆34可以经由传统的导引器套管引入至身体12内的血管或其他结构。之后可以使用包括远程控制引导系统的导丝或牵拉丝或本领域中已知的其他部件操纵轴杆34或引导轴杆34穿过身体12至诸如组织16的期望位置。
装置电极40、42可以被提供用于各种诊断和治疗目的，包括例如电生理学研究、导管标识和定位、起搏、以及心脏标测和消融。电极40、42也可以被提供用于确定导管14在身体12内的位置。在所示实施例中，导管14包括在轴杆34的远端38处的消融尖端电极40以及位于尖端电极近侧的一个或多个环形电极42。然而，应该理解，电极40、42的数量、方向和目的可以变化。随着电极40、42在身体14内以及在由系统18生成的电场内移动，来自电极40、42的电压读数改变，由此利用由系统18建立的坐标系44表示电极40、42在电场内的位置。电极40、42经由传统的接口(未示出)将信号传送至ECU 22。
系统18被提供来确定导管14和类似装置在身体12内的位置和方向。系统18可以包括从圣犹达医疗公司以商标“ENSITE NAVX”可得的系统的一部分或全部，其例如在题目为“Method and Apparatus for Catheter Navigation and Location Mapping in the Heart”的美国专利No.7,263,397中描述的，其全部内容通过引用包含于此。系统18基于以下原理：当低幅 电信号通过胸腔时，身体12用作分压器(或电位计或变阻器)以使得在诸如导管14上的装置电极40、42之一的电极处测量的电势或场强可以用于使用欧姆定律确定电极以及因此的导管14相对于一对外部测量电极的位置、以及参考电极的(例如在冠状窦中的)相对位置。在一种构造中，系统包括三对测量电极46，三对测量电极46放置在身体12的相对表面(例如，胸部和背部、胸腔的左侧和右侧、以及颈部和腿部)上并形成大致正交的x、y和z轴。系统18通常还包括参考电极/贴片，其通常放置在患者的腹部附近并提供阻抗参考值，并且可以用作导航系统的坐标系44的原点。然而，根据以下更详细论述的本教导的一个方面，身体12内的虚拟参考电极可以代替外部参考电极/贴片作为坐标系44的原点，此外，阻抗参考可以被重新定位甚至设置在身体12内以用于漂移和移动的改进的补偿。正弦电流被驱动通过每对测量电极46，并且获得与导管14相关联的一个或多个装置电极40、42的电压测量。所测量的电压是装置电极40、42与测量电极46的距离的函数。所测量的电压可以与诸如以下更详细描述的虚拟参考电极的位置参考进行比较，并且可以确定电极40、42在导航系统的坐标系44内的位置。根据该示例性系统，系统18可以包括测量电极46(即，46_X1、46_X2、46_Y1、46_Y2、46_Z1、46_Z2)、开关48和信号发生器50。
测量电极46被提供来生成电信号，电信号用于确定导管14在系统18的三维坐标系44内的位置。电极46还可以用于生成关于组织16的EP数据。电极46可以包括具有柔性基底的贴片电极，其使用粘合剂被贴附至身体12的表面。电极46被正交地放置在身体12的表面上并且用于创建身体12内的轴特定电场。电极46_X1、46_X2可以沿着第一(x)轴放置。类似地，电极46_Y1、46_Y2可以沿着第二(y)轴放置，以及电极46_Z1、46_Z2可以沿着第三(z)轴放置。电极46中的每一个可以耦合至多路开关48。ECU22经由合适的软件和/或硬件配置以将控制信号提供至开关48，由此顺序地将多对电极46耦合至信号发生器50以形成有源或被驱动的电极对。电极46的每个有源对的激发在身体14以及诸如心脏的感兴趣区域内生成电磁场。在无源或非驱动的电极46处的电压电平可以被滤波和转换并提供至ECU 22以用作参考值，以及特别地建立以下更详细论述的虚拟参考电极。
显示器20被提供来将信息传送至医生以帮助诊断和治疗。显示器20 可以包括一个或多个传统的计算机监视器或其他显示装置。显示器20可以将图形用户界面(GUI)呈现给医生。GUI可以包括各种信息，包括例如组织16的几何结构的图像、与组织16相关联的电生理学数据、示出各个电极40、42的电压水平随时间的变化的图、以及导管14和其他医疗装置的图像以及指示导管14和其他装置相对于组织16的位置的相关信息。
ECU 22提供用于控制系统10的包括导管14和消融发生器28以及系统18的开关48的各种组件的操作的部件。ECU 22还可以提供用于确定组织16的几何结构、组织16的电生理学特性、以及导管14相对于组织16和身体12的位置和方向的部件。ECU 22还提供用于生成用于控制显示器20的显示信号的部件。ECU 22可以包括一个或多个可编程微处理器或微控制器，或者可以包括一个或多个专用集成电路(ASIC)。ECU 22可以包括中央处理单元(CPU)和输入/输出(I/O)接口，ECU 22可以经由I/O接口接收多个输入信号，包括由消融发生器28、导管14上的装置电极40、42、以及系统18的测量电极46所生成的信号。ECU 22的CPU和I/O接口还被配置为生成多个输出信号，包括用于控制和/或提供数据至导管14、显示器20、消融发生器28、系统18的开关48、以及系统20的发生器50的信号。
根据本教导，ECU 22可以被配置有来自计算机程序(即，软件)的编程指令以实施用于确定在身体12内的诸如导管14的医疗装置上的装置电极40、42的一个或多个特性的方法。程序可以被存储在ECU 22内部或外部的诸如存储器(未示出)的计算机存储介质中，并且可以预安装在存储器中或者从ECU 22外部的计算机存储介质获得，包括从各种类型的便携媒体(例如，光盘、闪盘驱动器等)或文件服务器或经由电信网络可访问的其他计算装置获得。
图2是示出用于确定设置在医疗装置上的装置电极的一个或多个特性的方法的一个实施例的流程图。如图2所示，方法51一般可以开始于引起电流在一对测量电极46之间传输的过程52。ECU 22可以生成控制信号并将这些信号传输至开关48以将所选择的多对电极46耦合至信号发生器50。在下文，跨越自身在任意给定的时间点传输电流的测量电极46可以被称为有源或被驱动电极。其他测量电极46可以被称为无源或非驱动电极。如上文所述，跨越给定的一对测量电极46的电流的传输将在装置电极40、42上生成电压。电极40、42将生成指示电压的信号，其可以经由 装置12中的导体、经由接口30以及最终经由在接口30和ECU 22之间延伸的传统导体传输至ECU 22。
该方法可以继续接收来自多个无源电极46的阻抗信号的过程54。阻抗信号指示因跨越有源电极46的电流的传输而产生的在无源电极46处测量的阻抗。例如，如果电流被驱动跨越有源电极46_X1、46_X2，阻抗可以在无源电极46_Y1、46_Y2、46_Z1、46_Z2处测量。阻抗信号可以从无源电极46经由传统导体传输至ECU 22。
该方法可以继续过程56，其响应于从无源电极46接收到的阻抗信号在身体14内的参考位置处建立虚拟参考电极。虚拟参考电极意欲用作位置参考，以及在一些实施例中，可以替代外部参考贴片电极，在圣犹达医疗公司以商标“ENSITE NAVX”获得的系统中，贴片电极通常位于患者的腹部附近。根据本教导的一个方面，虚拟参考电极位于身体14内并且相对于传统的外部参考贴片电极更靠近电极40、42。结果，参考电极相对于传输电流所在的轴更中心地定位，并且电极40、42与参考电极之间的身体阻抗——其沿着每个轴变化——被减小或消除从而减小测量误差。
过程56可以包括子过程58，子过程58确定虚拟参考电极沿着延伸通过身体14的轴的位置。该子过程可以针对附加的轴重复。参考图1，例如，虚拟参考电极沿着坐标系44内的x轴的位置可以被确定，其与沿着垂直于x轴的y轴的位置以及垂直于x轴和y轴的z轴的位置一起得到虚拟参考电极的三维坐标。虚拟参考电极沿着任意单独轴的位置可以使用来自无源电极46的阻抗信号来确定。与电极40、42一样，每个单独测量电极46在坐标系44内的位置可以使用系统18来定位。然而，由于在电极46和身体14的皮肤表面之间的界面处的大的阻抗、以及由于经由界面施加恒定电流而导致的大电势的生成，电极46的测量位置将被定位为相对远离身体14内的电极46的几何中心。值得注意地，尽管每个测量电极46的所测量位置在特定轴上会相对远离几何中心，但在其他轴上会相对靠近。对于电极46_X1、46_X2，所测量位置在图1中相对远离沿着x轴的中心，但相对靠近沿着y和z轴的中心。类似地，对于电极46_Y1、46_Y2，所测量位置在图1中相对远离沿着y轴的中心，但相对靠近沿着x和z轴的中心。而对于电极46_Z1、46_Z2，所测量位置相对远离沿着z轴的中心，但相对靠近沿着x和y轴的中心。每个电极46的相对靠近几何中心的位置坐标与在电极46用作无源电极时测量的那些位置坐标一致。结果，当电极46用 作无源电极时对各对电极46作出的测量可以用于建立沿着每个轴的中心点，并因此建立在身体14内的几何中心处的虚拟参考电极。一般地，为了建立沿着任意单独轴的中心点，两个或更多个测量电极46(排除用于沿着主体轴传输电流的那些测量电极46)被用于阻抗测量，此时这些测量电极用作无源电极(尽管如下所述有时可以在这些电极用作有源电极时进行测量)并且如以下表达式所示被求平均：
(IMP[46₁]+IMP[46₂]+….IMP[46_N])/N      (1)
其中，IMP[46₁]...IMP[46₁]表示作为N个测量电极测量的阻抗。例如，在一个特定实施例中，当电极46_X1、46_X2是无源电极时对电极46_X1、46_X2作出的测量可以用于建立沿着z轴的虚拟位置，而当电极46_Z1、46_Z2是无源电极时对电极46_Z1、46_Z2作出的测量可以用于建立沿着x轴的虚拟位置，并且当电极46_Z1、46_X1、46_X2是无源电极时对电极46_Z1、46_X1、46_X2作出的测量可以用于建立沿着y轴的虚拟位置。特别地，以下等式可以用于确定虚拟参考电极沿着每个轴的位置：
X_REF＝(IMP[46_Z2][46_X1:46_Z1]+IMP[46_Z2][46_Z1:46_X2]–IMP[46_Z1][46_Z2:46_X1]-
IMP[46_Z1][46_X2:46_Z2])/2/Xscale          (2)
Y_REF＝(IMP[46_X1][46_Y1:46_Z2]-IMP[46_X1][46_Y2:46_Z2]+IMP[46_X2][46_Y1:46_Z2]-
IMP[46_X2][46_Y2:46_Z2]+IMP[46_Z1][46_Y1:46_Z2]–IMP[46_Z1][46_Y2:46_Z2])/3/Yscale      (3)
Z_REF＝(IMP[46_X2][46_X1:46_Z1]+IMP[46_X2][46_Z2:46_X1]–IMP[46_X1][46_Z1:46_X2]-
IMP[46_X1][46_X2:46_Z2])/2/Zscale           (4)
其中，IMP[i][j]表示从电流跨越电极对j从第一个列出的电极至第二个列出的电极的传输过程中在电极i上测量的阻抗，并且Xscale、Yscale和Zscale是用于将测量的单位转换成距离的量度(例如毫米)的比例因子。由此，确定沿着给定轴的位置的子过程58可以包括以下子过程：将无源电极46的子集处的阻抗相加以获得累加阻抗值，将累加阻抗值除以子集中的无源电极的数量，以及对结果值进行比例缩放。应该理解，以上等式是示例性的，并且可以形成针对任意给定轴的各种不同的等式，这使用通过激发各对有源电极46产生的、在不沿着所述给定轴的无源电极46处的 阻抗测量。例如，虚拟参考电极沿着y轴的位置可以可替换地如下计算：
Y_REF＝(IMP[46_X1][46_Y1:46_Z2]-IMP[46_X1][46_Y2:46_Z2]+IMP[46_Z1][46_Y1:46_Z2]-
IMP[46_Z1][46_Y2:46_Z2]+IMP[46_Z2][46_Y1:46_Z2]–IMP[46_Z2][46_Y2:46_Z2])/3/Yscale       (5)
尽管等式(5)包括在有源电极(即，IMP[46_Z2][46_Y1:46_Z2]和IMP[46_Z2][46_Y2:46_Z2])处测量的阻抗，但阻抗实际上被减去。
方法可以继续过程60，其响应于电极40或42上的电压以及在过程56中确定的虚拟参考电极的参考位置来计算医疗装置14的位置。过程60可以包括子过程62，子过程62响应于装置电极40或42上的电压和参考电极的参考位置来生成位置值。通常，沿着给定轴的位置可以通过从装置电极40、42沿着该轴的位置减去虚拟参考电极沿着该轴的位置来确定，如在以下关于x轴的等式中所示：
X_corr＝X-(IMP[46₁]+IMP[46₂]+….IMP[46_N])/N         (6)
其中，X表示如由装置电极40或42上的电压所确定的、装置电极40、42的沿x轴的未校正位置，以及IMP[46₁]…IMP[46_N]表示如以上等式(1)中描述的在N个测量电极46上的阻抗测量。表达式(IMP[46₁]+IMP[46₂]+….IMP[46_N])/N实质上可以在一个实施例中由上面等式(2)中的X_REF替代。由此，例如，可以使用以下等式来计算沿着三个轴的位置值：
X_corr＝X–X_REF+X_REF[0]      (7)
Y_corr＝Y–Y_REF+Y_REF[0]      (8)
Z_corr＝Z–Z_REF+Z_REF[0]      (9)
其中，X、Y和Z表示如由装置电极40或42上的电压所确定的、装置电极40或42的沿x轴、y轴和z轴的未校正位置，X_REF、Y_REF和Z_REF表示如由以上等式(2)-(4)确定的虚拟参考电极的沿x轴、y轴和z轴的位置，以及X_REF[0]、Y_REF[0]和Z_REF[0]表示可以可选地相加以保持导航区域的范围的初始值。该系统补偿由于身体阻抗的改变而引起的漂移，因为虚拟参考电极的位置不像传统的位置参考，虚拟参考电极的位置以与装置电极40、42的测量位置相同的方式被漂移影响。在一些实施例中，还可以通过施加生物阻抗比例缩放来实现更精细程度的补偿，如大致在块60所示。因此，过程60还可以包括子过程64，子过程64使用响应于阻抗信号计算的比例值来比例缩放位置值。ECU 22可以使用例如在美国专利No. 7,885,707中描述的方法来计算比例值BioZscale，该专利的全部内容通过引用包含于此。因此，子过程64可以包括子过程66，子过程66连续计算作为时间的函数的、在无源电极46中之一处的阻抗的绝对值的平均值，以获得值Pm(t)。子过程64还可以包括子过程68，子过程68将阻抗的绝对值的初始计算的平均值保存为值Pa。子过程64还可以包括子过程70，子过程70将在子过程62中获得的位置值乘以比率Pa/Pm(t)或BioZscale。特别地，以上的等式(7)-(9)可以被修改如下：
X_corr＝(X–X_REF)*BioZscale+X_REF[0]      (10)
Y_corr＝(Y–Y_REF)*BioZscale+Y_REF[0]      (11)
Z_corr＝(Z–Z_REF)*BioZscale+Z_REF[0]      (12)
等式(10)-(12)将考虑装置电极40、42和虚拟参考电极的所确定位置之间的比例缩放的任意差异。在理解到阻抗改变在身体12内可以不是均匀的情况下，可以针对每对有源电极进行子过程64、66、68以针对每对有源电极生成单独的比例因子。可替换地，在假设任意生物阻抗改变在身体12内大致是均匀的情况下，子过程64、66、68可以产生共用的比例因子。
根据上述系统10和方法的一个方面，阻抗参考可以位于导航区域内的任意位置而不影响位置测量。因为虚拟参考电极现在用作位置参考，因而有时在单个装置(诸如以上提到的外部参考(腹部)电极/贴片)中组合的位置和阻抗参考功能不再是相互依赖的。等式(6)例如可以被如下重写以使得其不依赖于阻抗参考的电势，因为阻抗参考的电势从所有感兴趣的量中减去：
X_corr＝((X-IMP[46₁])+(X-IMP[46₂])+….(X-IMP[46_N]))/N      (13)
由于相对于阻抗参考来进行等式(13)中每一项中的每个测量，因而阻抗参考贡献恰好在每一项中被抵消。因此，阻抗参考可以移动而不影响位置测量。
根据本教导的方法还可以包括过程72，其确定装置14上的诸如电极40或42的电极处的阻抗，或者在系统18内诸如测量电极46中任一个的另一电极处的阻抗。过程72可以包括响应于由电极40、42或46生成的阻抗指示信号和由阻抗参考电极生成的另一阻抗指示信号来计算阻抗的子过程。如上所述，根据本发明的一个方面，阻抗参考可以在导航区域内的任意位置处移动而不影响位置测量。因此，阻抗参考可以设置在身体内的另一医疗装置上，包括例如诸如冠状窦导管的另一导管。ECU 22可以 接收指示装置电极40、42或测量电极46处的阻抗以及来自冠状窦导管上的电极的信号，并响应于这些信号来确定在装置电极40、42或测量电极46处的阻抗。
根据本教导的系统10和方法能够实现由于患者阻抗水平中移动或漂移引起的位置和阻抗测量的持续的误差校正。此外，系统10和方法不需要使用附加的参考导管，不会导致操作时间和风险的增加。
通过将所公开的方法应用至植入的冠状窦导管电极的已记录位置信息来测试所公开的系统和方法。将使用所公开方法的导管电极的位置值的漂移与以下进行比较：没有任何试图补偿漂移的位置值的漂移、生物阻抗比例缩放用于试图补偿漂移的情况下的位置值的漂移、以及使用生物阻抗比例缩放和虚拟参考电极的情况下的漂移。通过施加至沿着z轴的数据的线性匹配的斜率来估计漂移，产生以下结果：
表1

图3是曲线图77，其示出不存在任何移动补偿、利用基于生物阻抗比例缩放的移动补偿、以及利用根据本教导的移动补偿的情况下设置在身体内的医疗装置上的装置电极的几种示例性轨迹。图3中的轨迹表示例如测量电极46上的阻抗中的移动如何能够导致装置电极沿x轴的位置值的移动。轨迹78表示没有补偿漂移或移动的电极的位置。轨迹80表示利用通过生物阻抗比例缩放的补偿的电极的位置并继续呈现位置中相对大的移动。轨迹82表示利用基于使用如上所述的虚拟参考电极和生物阻抗比例缩放的补偿的电极的位置。如表1中的示例以及图3所示的示例轨迹78、80、82中所示，本发明的系统和方法的使用实现了阻抗移动的改进的补偿。
尽管以上以一定程度的特殊性描述了根据本教导的系统的几个实施例，但本领域技术人员可以在不背离本公开的范围的情况下对所公开实施 例作出许多改变。所有方向参考(例如，上面、下面、向上、向下、左、右、向左、向右、顶部、底部、之上、之下、垂直、水平、顺时针和逆时针)仅用于标识目的以帮助读者理解所公开实施例，并且不特别地对所公开实施例的位置、方向或使用产生限制。接合参考(例如，附接、耦合、和连接等)被广泛地构造，并且可以包括元件的连接之间的中间构件以及元件之间的相对移动。这样，接合参考不必须指两个元件直接连接并相互固定。在以上说明书中包含或在附图中示出的所有事物将趋于被解释为仅示意性的并且不是限制性的。可以在不背离附图中所限定的本教导的情况下作出细节或结构的改变。