DE10126243A1

DE10126243A1 - Magnetpositionsmesssystem mit Feldeindämmeinrichtung

Info

Publication number: DE10126243A1
Application number: DE10126243A
Authority: DE
Inventors: Westley S Ashe
Original assignee: Ascension Technology Corp
Current assignee: Ascension Technology Corp
Priority date: 1999-07-29
Filing date: 2001-05-30
Publication date: 2002-12-05
Anticipated expiration: 2021-05-31
Also published as: DE10126243C2; US6246231B1

Abstract

Ein Magnetfeld-Positions- und -Ausrichtungsmesssystem dämmt das Magnetfeld eines oder mehrerer Sender ein, schränkt es in seiner räumlichen Ausdehnung ein und leitet es um, so dass die Felder in Bereichen gedämpft werden, die außerhalb des Operationsvolumens liegen, also in Bereichen, in denen sich gewöhnlich metallische Objekte befinden. Eine dünne Barriere aus einem höchst permeablen Material, wie zum Beispiel Ferrit oder Mumetal wird auf eine leitfähige Platte gelegt. Die Dicke der permeablen Schicht ist zwischen 0,01 Zoll (0,25 mm) und 0,25 Zoll (6,35 mm), während die leitfähige Platte, die vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung ist, vorzugsweise zwischen 3/16 Zoll (4,76 mm) und 1/4 Zoll (6,35 mm) dick ist. Auf der permeablen Barriere wird ein rhombischer Drei-Achsen-Sender angeordnet. Bei der bevorzugten Ausführungsform besteht der Sender aus einer den Sender tragenden Leiterplatte. Leiterplatten mit Dicken zwischen 0,03125 Zoll (0,79 mm) und 0,125 Zoll (3,18 mm) können verwendet werden. Es kann also sein, dass der gesamte den Sender, die permeable Barriere und die leitfähige Platte umfassende "Stapel" nur eine Dicke von zwischen 1/2 Zoll (1,27 cm) und 5/8 Zoll (1,59 cm) hat. Die permeable Barriere kann eine flache, planare Konfiguration aufweisen. Alternativ dazu kann sie so gestaltet werden, dass sie im Querschnitt einer Kuchenform ähnelt, mit einem flachen mittleren Bereich und nach oben ragenden Rändern. Alternativ kann die permeable Barriere eine allgemein ...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein magnetisches Positionsmesssystem mit einer Feld eindämmeinrichtung. Das Konzept der Verwendung von Sende- und Empfangskomponenten mit elektromagnetischer Kopplung ist auf dem Gebiet der Biomechanik und der medizini schen Diagnostik wohlbekannt, wobei an einem interessierenden Punkt eine Sensoranordnung angebracht wird und die Position des Punkts im Verhältnis zu einem feststehenden Sender ermittelt wird. Diese Information wird dann von Rechnersystemen zum präzisen Aufzeigen der relativen Bewegungen der fraglichen Punkte verwendet, was es im medizinischen Sinn ermöglicht, Instrumente präzise in einem menschlichen Körper und zueinander zu lokalisie ren. Hierdurch wird die Durchführung neuer, fortschrittlicher Verfahren der Chirurgie und Diagnose ermöglicht.

Wenn leitfähige Materialien vorhanden sind, was auf oder unter dem Operationstisch oft der Fall ist, so erzeugen diese Wirbelstromfelder, welche die empfangene Magnetfeldwelle verzerren, was die Ausgangssignale des Systems verzerrt, wenn das System nicht ein die Ver zerrung verringerndes oder kompensierendes Verfahren einsetzt. Wenn für ein Magnetfeld durchlässige (permeable) Materialien verwendet werden, dann beugen sie das Magnetfeld oder verzerren es auf andere Weise, was ähnliche Auswirkungen hat wie bei leitfähigen Mate rialien. In einem Operationssaal sind sowohl leitfähige als auch permeable Materialien in be trächtlichen Mengen vorhanden. Sie sind ein Hauptbestandteil vieler Operationstische, von Geräten in der Umgebung, wie zum Beispiel Wägen und Instrumenten, und sind in den be weglichen Strahlern vorhanden, die zum Beleuchten des Operationsfelds verwendet werden. Viele Operationstische haben viele Grade der Positions- und Winkelfreiheiten zur optimalen Positionierung des Operationsfelds im Verhältnis zum Chirurgen und sind so konstruiert, dass sie extrem stabil und robust sind, während sie einen menschlichen Körper tragen. Aufgrund dieser Anforderungen haben die Tische zahlreiche Mechanismen zur Ermöglichung von Vor wärts-, Rückwärts-, Aufwärts-, Abwärts-, Seitwärts-, Roll- und Kippbewegungen. Diese Me chanismen sind physisch robust und werden typischerweise aus Stahl hergestellt, so dass sie beträchtliche Feldverzerrungscharakteristiken aufweisen. Die dabei vorzufindenden Formen können Schrauben, Zahnstangengetriebe oder scherenartige Aktuatoren sein. Die Tischober fläche kann aus einem Stück, oder auch in mehrere Abschnitte aufgeteilt sein, wobei jeder Abschnitt im Verhältnis zu den anderen Abschnitten bewegt werden kann, wodurch ein Kör per so gebeugt werden kann, dass verschiedene Belastungen und relative anatomische Positi onen für einen bestimmten Eingriff oder für ein bestimmtes Diagnoseverfahren optimal sind. Die fest installierten Füße von Operationstischen sind außerordentlich unterschiedlich in ihrer Konstruktion, und da die Tische oft viele Jahrzehnte hindurch ihren Dienst tun, gibt es viele Verkäufer, wobei jeder Verkäufer eine Anzahl unterschiedlicher Operationstischkonstruktio nen im Sortiment hat. Dies ist ein ernstes Problem für mit Magnetfeldern arbeitende positi onserfassende Systeme, die in einem kritischen chirurgischen Umfeld eingesetzt werden. Das Operationsvolumen für den positionserfassenden Tracker (das positionserfassende Bewe gungsnachverfolgungssystem) befindet sich typischerweise im Körner, der auf dem Tisch liegt. Dies bedeutet, dass der positionserfassende Tracker in direkter Nähe zu metallischen Strukturen auf, unter oder um den Tisch herum betrieben wird. Die Magnetfelder werden durch diese Strukturen verzerrt, was zu großen Fehlern bei der angezeigten Magnetsensorpo sition führen kann. Die große Vielzahl von Tischkonstruktionen macht es unmöglich, das Ausmaß der an einem bestimmten Tisch auftretenden Verzerrung vorherzusagen. Dies ist ein inakzeptabler Zustand für ein chirurgisches Umfeld. Versuche, die Störeffekte zu kompensie ren, waren bis jetzt mit unterschiedlichem Erfolg gekrönt.

Ein schon in Verwendung befindliches Verfahren ist das Abbilden (mapping) des ge samten Operationsvolumens bei jedem Einsatz des Systems. Dies ist sehr zeitaufwendig und teuer, da potentiell Tausende von Punkten in einer präzisen Art und Weise abgenommen wer den müssen, wenn die Verzerrung beträchtlich und das Operationsvolumen groß ist. Außer dem ist diese Vorgehensweise unzuverlässig, da während eines Eingriffs oder während eines Diagnoseverfahrens die Tischgeometrie oft verändert wird, was das Verhältnis der metalli schen Tischstrukturen zum Trackingsystem verändert, wodurch eine neue Abbildung notwen dig wird, wenn Fehler nicht geduldet werden können. Instrumente und Diagnosegeräte wer den außerdem in die Nachbarschaft des Trackingsystems gebracht und von dort entfernt, wo durch die Abbildung unwirksam wird. Bei einer starken Verzerrung kann außerdem eine Ab bildung vollkommen unbrauchbar werden, da das System zu dem Ergebnis kommen kann, dass der Sensor zugleich an zwei physisch unterschiedlichen Sensorraumpunkten ist. In die sem Fall sind die Ausgangsdaten von minimalem Nutzen.

Ein weiteres bekanntes Verfahren, das für gewöhnlich im Stand der Technik beschrie ben wird, ist die Verwendung von Wechselstromfeldern über einer leitfähigen Grundebene. Die Grundebene dämpft das Magnetfeld unter der Ebene auf fast null, was den Vorteil hat, dass das System gegenüber metallischen Objekten unter der Ebene unempfindlich wird. In dem Fall eines Dipolsenders wird das "Verfahren der Bilder" ("method of images") zum Be rechnen der theoretischen Magnetfeldvektoren über die Ebene hinweg verwendet, die dann zum Liefern der Sensorposition verwendet werden. Dieses Verfahren hat Nachteile. Einer davon ist, dass in der Nähe der Grundebene die Magnetfeldintensität fast null ist und die Vek torkreuzungswinkel beeinträchtigt werden, was die Systemleistung in Bezug auf die Genauig keit und das Rauschen beträchtlich verringert. Das Ergebnis ist, dass der Sensor ein paar Zoll über der Ebene bleiben muss. Außerdem muss der Dipol in einiger Entfernung von der Grundebene positioniert werden, um Signalverluste und verfälschte Vektorkreuzungswinkel im Operationsvolumen zu verringern. Bei einem Volumen von einem Kubikfuß (~0,028 m³) muss der Boden des Senders ungefähr 2 Zoll (5,08 cm) über der Ebene sein, damit eine an nehmbare Leistung erzielt wird. Zum Berechnen der Höhe, auf die ein Patient angehoben werden muss, wenn er auf dem Sender liegt, muss die Dicke des Senders zu dieser Zahl von 2 Zoll (5,08 cm) addiert werden. Die Sendergröße wird durch einen erforderlichen Signalpegel in dem Operationsvolumen bestimmt. Eine Sensorspulengröße für minimal invasive chirurgi sche Anwendungen ist ungefähr 1 mm × 5 mm im Querschnitt, was sehr klein ist. Die Anfor derung eines präzisen Betriebs mit geringem Rauschen an den äußersten Enden des Volumens setzt voraus, dass eine relativ große Magnetfeldstärke vorhanden ist, damit ein ausreichendes Signal in den kleinen Spulen induziert werden kann. Die Sendergröße wird im Wesentlichen davon diktiert, wie groß das erzeugte Feld sein soll. Da der Sender typischerweise ein Würfel ist, sind die in der Praxis verwendeten Senderabmessungen in der Größenordnung von 2 Zoll (5,08 cm) pro Seite, wenn in einem Volumen von 1 Kubikfuß (0,028 m³) bei einer kleinen Empfängerspule ein ausreichendes Signal erzeugt werden soll. Es ist nun zu sehen, dass bei dieser Lehre des Standes der Technik die effektive Dicke des Senders einschließlich der Grundebene 4 Zoll (10,16 cm) ist. In einem chirurgischen Umfeld muss der Patient auf eine Höhe angehoben werden, die ein Chirurg vielleicht unbequem findet. Außerdem wird es viel leicht nötig sein, zusätzliche Polsterung vorzusehen, wenn der Patient flach auf dem Tisch liegen soll. Sowohl der Sender als auch die Polsterung müssen am Tisch befestigt werden. Kurz, die Anordnung ist umständlich, und es kann sein, dass der Patient nicht in optimaler Weise positioniert werden kann.

Eine Anordnung des Senders über dem Operationsvolumen ist nicht wünschenswert, da dies für das Operationsfeld potentiell störend ist. Außerdem wird, wenn der Sender weiter von der Grundebene entfernt wird und die Abmessungen der Grundebene ein Quadrat mit einer Seitenlänge von 18 Zoll (45,72 cm) sein sollen, die Grundebene beim Verringern der Auswirkungen von metallischen Objekten in der Nähe des Operationsvolumens unwirksam. Die Metallgehäuse der Operations-Beleuchtungsgeräte werden einen größeren Verzerrungsef fekt in den oberen Teilen des Operationsvolumens haben, da diese sowohl dem Sender als auch dem Empfänger näher sind. Während des Eingriffs eingesetzte Geräte, einschließlich des Operationstisches, werden potentiell lebensbedrohliche Verzerrungen hervorrufen, was ein inakzeptabler Zustand ist.

Eine Positionsbestimmung hängt von relativen Vektorgrößen der x-, y- und z-Spulen ab. Verzerrungseffekte können wieder entfernt werden, indem ein Verfahren wie zum Bei spiel eine Abbildung (mapping) verwendet wird. Mit zunehmender Ähnlichkeit der gesende ten Magnetvektoren aus den x-, y- und z-Spulen, wird ein bestimmter fester Fehler bei der Bestimmung zu einem vergrößerten Fehler beim Positions-Ausgangssignal führen. Für den Grenzfall bedeutet das wieder: Wenn die Größen gleich werden, dann ist keine Positionsbe stimmung mehr möglich. Dieser kombinierte Effekt der verringerten Schnittwinkel der gesen deten Vektoren und der verringerten Differenz der Größen der gesendeten Vektoren ist dem Fachmann als Vektorverdünnung (vector dilution) bekannt. Die Verwendung einer leitfähigen Grundebene unter dem Sender führt zu einer Vektorverdünnung. Die Vektorverdünnung wird umso schlimmer je näher der Sender der Grundebene kommt und je weiter sich der Empfän ger von dem Sender entfernt. Durch die Vektorverdünnung entsteht eine Grenze, die in der Praxis festlegt, wie nahe der Sender eines Magnet-Trackingsystems einer leitfähigen Grund ebene kommen darf. Bei einer Bewegungsbox (motion box) von einem Kubikfuß (0,028 cm³) nimmt die Vektorverdünnung inakzeptable Werte an, wenn der Sender näher als 2 Zoll (5,08 cm) an eine sich ins Unendliche erstreckende leitfähige Grundebene herankommt. Die Vek torverdünnung tritt auch in nicht digitalen Senderkonfigurationen auf, und ihre Auswirkungen sind ähnlich.

Der folgende Stand der Technik ist der Anmelderin bekannt:
Im US-Patent Nr. 4,849,692 (Blood) wird ein Verfahren zum Verhindern von Wirbel strom-Verzerrungseffekten offenbart, die durch leitfähige Objekte wie zum Beispiel Edel stahl-Tischoberflächen und durch andere Objekte mit großen Oberflächen erzeugt werden. Die Verzerrungseffekte permeabler Metalle werden durch dieses System nicht behoben. Das bedeutet, dass Strahlstrukturen in, um und unter dem Operationsbereich des Systems die emp fangenen Magnetfelder verzerren und die Systemleistung beeinträchtigen. Außerdem haben große, dicke Bleche aus leitfähigen Metallen, wie zum Beispiel Aluminium, Wirbelstromver fallszeiten, die länger als 200 ms sein können. Wenn das System 3 Time-Division-Multiplex- Sende-Achsen plus eine Periode, bei der alle Achsen abgeschaltet sind, zum Ausgleichen des Erdfeldes verwendet, wie das in der bevorzugten Ausführungsform beschrieben ist, dann be deutet das, dass die Aktualisierungsrate ¼×(200 ms) = 1,25 Hz ist. Dies ist für viele Anwendun gen zu langsam.

US-Patent Nr. 5,767,669 (Hansen et al.) beschreibt Verfahren zur Wirbelstrom- Feldkompensation ohne die Notwendigkeit, die Erdfeldeffekte zu kompensieren. Dieses Sys tem sieht jedoch keine Verringerung der Effekte in der Nähe befindlicher permeabler Metalle vor, noch behebt es den Nachteil einer langsamen Aktualisierungsrate während eines Betriebs in der Nähe großer, dicker Bleche aus höchst leitfähigen Metallen.

Im US-Patent Nr. 5,600,330 (Blood) wird ein Magnet-Trackingsystem offenbart, das einen Nicht-Dipol-Schleifen-Sender verwendet. Dieses System zeigt eine verringerte Emp findlichkeit gegenüber kleinen metallischen Objekten im Operationsvolumen, da das durch das kleinere Objekt erzeugte Feld wie 1/r³ abfällt, wobei r die empfangene Entfernung von dem Objekt ist, während das durch die größten Senderschleifen erzeugte Feld wie 1/r² ab fällt, was einen verringerten durch die kleineren metallischen Objekte erzeugten Effekt ergibt. Große Metallbleche können jedoch eine effektive Schleifenfläche aufweisen, die größer als die der Magnetsenderschleifen ist, was diesen Vorteil bei der Feldabfallrate verringert, was die allgemeine Auswirkung hat, dass das System gegenüber großen Metallobjekten ziemlich empfindlich wird. Außerdem erzeugen metallische Objekte, die parallel und in der Nähe der Senderschleifen verlaufen, sehr große Wirbelstromstärken, was den Signalpegel im Operati onsvolumen verringert. Zum Verringern der Auswirkungen metallischer Objekte in der Nähe des Senders müssen in diesem System die Senderspulen in einiger Entfernung von der Grund ebene entfernt sein, um den Signalverlust zu verringern, der entsteht, wenn ein Schleifendraht in die Nähe einer leitfähigen Grundebene kommt, die parallel zur Ebene der Schleife liegt. In dem Fall der planaren Senderkonfiguration in diesem System kann die planare Grundebene in einiger Entfernung unter den Senderspulen liegen. Bei einer Entfernung null ist die Magnet feldverringerung in dem Operationsvolumen fast total, es muss also ein Kompromiss zwi schen der effektiven Senderdicke, die als die Gesamtdicke der Senderspulen, der Grundebene und des Abstands zwischen diesen definiert ist auf der einen Seite, und dem Signalverlust auf der anderen Seite gefunden werden. Außerdem gibt es aufgrund der Tatsache, dass die Grundebenenwirbelstromschleifenfläche im Verhältnis zu der Fläche einer einzigen Sender spule groß ist, einen zusätzlichen beeinträchtigenden Effekt, je weiter sich der Sensor vom Sender entfernt. Die Grundebenenstromverteilung ist ähnlich unabhängig davon, welche Sen derspule betrieben wird. Dies bedeutet, dass die Grundebenenwirbelstromfeldvektoren auch ähnlich sein werden. Da das Feld an jedem beliebigen Punkt in dem Operationsvolumen die Vektorsumme des Senderspulenfelds minus dem Grundebenenwirbelfeld ist und der effektive Grundebenenfeldradius größer als der Senderspulenradius ist, können wir sehen, dass, je wei ter wir uns von der Ebene des Senders entfernen, desto mehr das Feld von den Grundebenen strömen bestimmt wird. Das hat schließlich die Auswirkung, dass die Vektoren der 3 Sender spulen weniger deutlich sind, was das System gegenüber Rauschen und Metallverzerrungen empfindlicher macht, da das System Differenzen in den Vektorgrößen und -richtungen zum Bestimmen der Position verwendet. Mit einem Abnehmen dieser Differenzen kann eine kleine Veränderung an einem der Vektoren zu einer großen Veränderung der Empfängerposition führen.

US-Patent Nr. 5,752,513 (Acker et al.) beschreibt ein System, das eine Teilmenge des im US-Patent Nr. 5,600,330 (Blood) beschriebenen Systems ist, und der Betrieb ist in jeder Hinsicht identisch bezüglich der Nicht-Dipol-Sendereigenschaften und der Metallempfind lichkeit.

Das US-Patent Nr. 5,550,091 (Fukuda et al.) beschreibt ein System, bei dem zum Er zeugen eines gesteuerten Felds im Operationsvolumen eine so genannte "Helmholtz"- Anordnung verwendet wird. Ein Nachteil dieses Systems ist seine Größe, wobei das Operati onsvolumen von der "Helmholtz"-Spulenanordnung umgeben sein muss. Ein zweiter Nachteil dieses Systems ist, dass bei einer Anordnung auf einem metallischen Objekt, wie zum Bei spiel einem Stahltisch, das von den Senderspulen erzeugte Magnetfeld innerhalb des Operati onsvolumens verzerrt wird.

Im US-Patent Nr. 5,640,170 (Anderson) ist ein Verfahren zum Positionieren eines Di pols über einer speziell konstruierten Spirale über einer Grundebene offenbart. Der Dipolsen der in diesem System muss über der Mitte der Spiralengrundebenenanordnung angeordnet sein, was die Patientenpositionierung in einem klinischen Umfeld schwieriger macht, da diese Positionierung das Operationsfeld bei bestimmten Eingriffen stören kann. Der Vorteil dieses Verfahrens ist, dass es möglich ist, den Sender in größerer Nähe zur Grundebene zu positio nieren, und es muss nicht das "Verfahren der Bilder" zum Erhalten einer Position verwendet werden, doch ist der Nachteil der Senderpositionierung über der Spi ral/Grundebenenanordnung dem Fall, in dem nur eine Grundebene vorgesehen ist, sehr ähn lich.

US-Patent Nr. 5,198,768 beschreibt ein Flächenspulenfeld zur Verwendung in NMR- Anwendungen (Kernspintomographie-Anwendungen). Das System bestimmt nicht die Positi on und verwendet keine Verfahren zum Verringern der Auswirkungen in der Nähe befindli cher metallischer Objekte.

Die Erfindung stellt einen radikalen Bruch mit dem Stand der Technik dar, der sich auf derartige Sende- und Empfangs-Positions- und -Ausrichtungs-Vorrichtungen bezieht, in sofern als sie fähig ist, die Anforderung der Unempfindlichkeit gegenüber metallischen Ob jekten unter und neben der Senderanordnung zu erfüllen, ohne dabei eine Signalverschlechte rung in Kauf zu nehmen.

Die Erfindung bezieht sich auf Ausführungsformen eines Magnetfeld-Positions- und Ausrichtungs-Messsystem mit einer Einrichtung zum im Wesentlichen Eindämmen, Eingren zen und Umleiten des Magnetfelds von einem oder mehr Senderelementen, so dass die Felder in Bereichen außerhalb des Operationsvolumens, also in Bereichen, in denen metallische Ob jekte normalerweise vorzufinden sind, gedämpft werden.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zum Messen der Position von Empfangsantennen im Verhältnis zu Sendeantennen unter Verwendung von Magnetfel dern. Insbesondere, wenn auch nicht ausschließlich, dienen solche Vorrichtungen zum Mes sen dieser Position in sechs Freiheitsgraden, nämlich Bewegung oder Translation in drei Ko ordinatenrichtungen (Ort) und Drehbewegung um drei Koordinatenachsen (Ausrichtung), wobei der Ort allgemein durch die Linearkoordinaten X, Y und Z definiert ist, die sich auf drei senkrecht aufeinander stehende Richtungen beziehen, und die Ausrichtung allgemein durch Kipp-, Roll- und Azimuth-Winkelkoordinaten um drei aufeinander senkrecht stehende Achsen beschrieben wird, die für gewöhnlich mit den drei aufeinander senkrecht stehenden Richtungen koinzidieren.

Die Erfindung weist die folgenden in Beziehung zueinander stehenden Gegenstände, Aspekte und Merkmale auf:

1. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird eine Magnetflusseindämmeinrichtung zum Umleiten der Flussvektoren derart verwendet, dass sie innerhalb des Sensor- Operationsvolumens vergrößert und unter und rieben der Senderebene verringert werden, was die Empfindlichkeit des Systems gegenüber Metallen unter dem, oder in der Nähe des, Emp fängers verringert. Die von den Sendern erzeugten Flussvektoren werden durch die Flussein dämmungseinrichtung in einer stabilen und wiederholbaren Weise verzerrt, weswegen es möglich ist, das verzerrte Feld präzise und wiederholbar zu charakterisieren. Nachdem die präzise Vektorverteilung aus der Senderanordnung bekannt ist, ist die Ermittlung der Position und der Ausrichtung mit Hilfe einer Empfangseinrichtung für einen Fachmann auf dem Ge biet des Positionstrackings eine einfache Aufgabe. Ein zuverlässiges Verfahren zur Durchfüh rung dieser Vektorcharakterisierung ist die Verwendung einer Finite-Element-Analyse zum Berechnen der vom Sender kommenden Magnetfeldvektoren. Ein weiteres zuverlässiges Ver fahren ist die Verwendung eines oder mehrerer so genannter Abbildungsverfahren (Mapping- Verfahren), die dem Fachmann bekannt sind.
2. Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung lehrt ein Verfahren zum Erzeugen einer repräsentativen Senderanordnung mit einer verringerten Empfindlichkeit gegenüber metallischen Objekten unter und neben dem Operationsvolumen des Systems. Die bevorzugte Ausführungsform verringert außerdem die Vektorverdünnungseffekte einer leitfä higen Grundebene auf ein Niveau, das nicht mehr störend ist. Diese Verringerung der Vektor verdünnung ergibt ein System, das wesentlich weniger empfindlich gegenüber von metalli schen Objekten im Operationsvolumen erzeugter Verzerrung ist, während eine Unempfind lichkeit gegenüber metallischen Objekten unter dem Sender und eine verringerte Empfind lichkeit gegenüber Objekten neben dem Operationsvolumen gewährleistet bleibt. Die Sen dereinrichtung kann Drahtschleifen, Solenoide oder Permanentmagneten aufweisen, die zum Bestimmen der Position des Empfängers in dem Volumen in günstigen Formen und an güns tigen Orten angeordnet sind.
3. Die Erfindung erfüllt die Anforderungen für ein System, das auf eine Oberfläche einer beliebigen Ausdehnung und Zusammensetzung gesetzt werden kann, ohne dass dabei die Genauigkeit der Positionsmessungen mit Hilfe eines im erwünschten Operationsvolumen angeordneten Sensors beeinträchtigt würden. Es erreicht dieses Ziel sowohl für eine Wechsel strom- als auch für eine Gleichstrom-Senderanregung, was bei der Verwendung bekannter Grundebenen-Kompensationsverfahren überhaupt nicht möglich ist. Es erreicht dieses Ziel, während gleichzeitig die Magnetfeldintensität im Operationsvolumen beträchtlich erhöht wird, was bei der Verwendung bekannter Grundebenen-Kompensationsverfahren nicht mög lich ist. Außerdem vermeidet es das Problem der Vektorverdünnung, die entsteht, wenn eine leitfähige Grundebene in die Nähe des Senders gebracht wird.
4. Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine dün ne permeable Barriere aus einem höchst permeablen, jedoch im Wesentlichen nicht leitfähi gen Material, wie zum Beispiel Ferrit oder Mumetal, auf eine leitfähige Platte gesetzt. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Dicke der permeablen Schicht, wenn diese aus Ferrit gefertigt wurde, zwischen 0,05 Zoll (1,27 mm) und 0,25 Zoll (6,35 mm), während die Ver wendung von Mumetal die Dicke auf unter 0,01 Zoll (0,254 mm) verringern kann. Die leitfä hige Platte, vorzugsweise aus Aluminiumlegierung, kann eine Dicke von 3/16 Zoll (4,76 mm) bis ¼ Zoll (6,35 mm) haben. Wenn Mumetal in der permeablen Schicht verwendet wird, kann die Dicke der leitfähigen Platte verringert werden, weil die Dicke nicht aufgrund einer me chanischen Festigkeit gewählt wurde. Auf die Ferrit- oder Mumetal-Barriere wird ein plana rer, rhombischer Drei-Achsen-Sender gesetzt, der im Einzelnen im US-Patent Nr. 5,600,330 beschrieben ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform besteht der Sender aus einer Leiter platte (PCB), auf die der Sender geätzt wurde. Leiterplatten mit einer Dicke zwischen 0,03125 bis 0,125 Zoll (0,79 bis 3,18 mm) können verwendet werden.
5. Wenn gewünscht, kann die permeable Barriere eine flache, planare Konfiguration haben. Alternativ dazu kann sie auch so beschaffen sein, dass sie einer Kuchenform ähnelt, mit einem flachen Mittelbereich und nach oben ragenden Rändern. Alternativ kann die per meable Barriere auch eine allgemein flache Konfiguration mit Rändern haben, die von der oberen Oberfläche zur unteren Oberfläche schräg nach außen verlaufen, wobei die Schräge mit der unteren Oberfläche einen Winkel einschließt, der im Bereich von vorzugsweise 30° bis 85° liegt.
6. Wenn ein leitfähiges Objekt in den Bereichen neben oder unter dem Sender einem Wechselstrommagnetfeld ausgesetzt wird, dann wird in dem Objekt ein Wirbelstrom indu ziert. Dieser induzierte Wirbelstrom erzeugt eine Magnetfeldkomponente, die durch Vektor addition mit dem normalen metallfreien Magnetfeld in der Nähe des Objekts kombiniert wird und dieses verzerrt. Die Stärke dieses parasitären Wirbelfelds ist proportional zur Stärke des Wechselstromfelds in der Nähe des leitfähigen Objekts.
7. Wenn also die Feldvektoren im Operationsvolumen über der Senderanordnung in ihrer Stärke und Richtung konstant bleiben, während die Feldstärke in den Bereichen neben und unter der Senderanordnung verringert wird, dann ist zu sehen, dass metallische Objekte in diesen Bereichen auf das Feld im Operationsvolumen über der Senderanordnung einen pro portional verringerten Verzerrungseffekt haben. Wenn die Feldstärke im Operationsvolumen über der Senderanordnung erhöht wird, während die Feldstärken in den Bereichen neben und unter der Senderanordnung konstant bleiben, ist der Verzerrungs-Verringerungseffekt ähnlich. Demnach wird also das Verhältnis der Magnetfeldamplitude im Operationsbereich über der Senderanordnung zu derjenigen der Bereiche neben und unter der Senderanordnung zum Vorhersagen einer Empfindlichkeit gegenüber metallischen Objekten verwendet werden. Eine ähnliche Beschreibung gilt für ferromagnetische Verzerrungseffekte, wenn sich die verzer renden Objekte in den Bereichen neben und unter der Senderanordnung befinden.
8. Wenn die relativen Magnetverzerrungs-Empfindlichkeitswerte einer einzelnen Senderspule in der Konfiguration, wie sie in Fig. 13 gezeigt ist, als ein Normalwert bestimmt werden können, dann kann eine relative Verzerrungs-Empfindlichkeits-Gütezahl Ma für Ob jekte neben dem Operationsvolumen definiert werden, wobei Ma gleich (dem Feld des in Fig. 2 dargestellten Systems im Bereich über der Senderanordnung) geteilt durch (das Feld des in Fig. 5 dargestellten Systems im Bereich über der Senderanordnung) geteilt durch (das Feld des in Fig. 2 dargestellten Systems im Bereich neben der Senderanordnung) geteilt durch (das Feld des Systems in der in Fig. 5 dargestellten Konfiguration im Bereich neben der Senderan ordnung) ist. Das in Fig. 11 dargestellte System wird eine Empfindlichkeitsgütezahl von 1 haben, wenn Fig. 11 zum Beispiel als das Referenzsystem gewählt wird.
9. In ähnlicher Weise können wir zum Vergleich von Objekten unter der Senderan ordnung einen Term Mb definieren, der gleich (dem Feld des Systems von Fig. 2 im Bereich über der Senderanordnung) geteilt durch (das Feld des in Fig. 5 dargestellten Systems im Be reich über der Senderanordnung) geteilt durch (das Feld des Systems von Fig. 2 unter der Senderanordnung) geteilt durch (das Feld des Systems von Fig. 5 im Bereich unter der Sen deranordnung) ist. Unter Verwendung der Gütezahlen Ma und Mb können mehrere unter schiedliche Konfigurationen bewertet werden, um wahrscheinliche relative Empfindlichkeiten gegenüber metallischen Objekten in den Bereichen neben und unter der Senderanordnung zu bestimmen.

Demnach ist es eine erste Aufgabe der Erfindung, ein Magnetpositionsmesssystem mit einer Feldeindämmeinrichtung vorzusehen.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein solches System vorzusehen, bei dem eine dünne, permeable Barriere über einer dünnen, leitfähigen Platte angebracht ist.

Es ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein solches System vorzusehen, bei dem die im Wesentlichen höchst permeable, im Wesentlichen nicht leitfähige Barriere nach oben ragende Ränder hat.

Es ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein solches System vorzusehen, bei dem die im Wesentlichen höchst permeable, im Wesentlichen nicht leitfähige Barriere Ränder hat, die sich von einer oberen Oberfläche nach unten zu einer unteren Oberfläche schräg nach außen erstrecken.

Es ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein solches System vorzusehen, bei dem ein dünner, rhombischer Sender über der permeablen Barriere montiert ist.

Es ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein System zum quantitativen Messen der Position der Empfangsantennen im Verhältnis zu den Sendeantennen vorzusehen, ohne dabei die Nachteile in Kauf zu nehmen, die aus der Empfindlichkeit gegenüber direkt unter dem Sender befindlichen metallischen Objekten entstehen.

Es ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein System herzustellen, das gegen über metallischen Objekten auf oder unter der Ebene des Senders und in einem Bereich, der sich so weit wie möglich horizontal erstreckt, unempfindlich ist.

Es ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein solches System vorzusehen, das einen Abfall der Senderfeldintensität innerhalb des beabsichtigten Operationsvolumens ver meidet.

Es ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein solches System vorzusehen, das durch Vektorverdünnungseffekte nicht wesentlich in seiner Leistung beeinträchtig wird.

Es ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein solches System vorzusehen, das entweder Gleich- oder Wechselstromsenderanregungsverfahren verwenden kann und das ge genüber unter der Senderkonfiguration befindlichen magnetischen Objekten unempfindlich ist.

Diese und weitere Aufgaben, Aspekte und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeich nungen besser verständlich. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Systems des Standes der Technik,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wobei der rhombische Sender schematisch gezeigt ist,

Fig. 3 eine Seitenansicht der in Fig. 2 gezeigten bevorzugten Ausführungsform,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht von der Seite der bevorzugten Ausführungsform von Fig. 2 und 3, wobei außerdem ein Patient gezeigt wird, der über der bevorzugten Ausführungsform auf einem Operationstisch liegt,

Fig. 5 die zum Vorhersagen von Metallempfindlichkeit verwendeten Bereiche eines be kannten Nicht-Dipol-Senders, der über einer leitfähigen Grundebene angeordnet wurde,

Fig. 6 zum Vorhersagen der Metallempfindlichkeit für die in Fig. 2 bis 4 gezeigte Erfin dung ausgewählte Bereiche,

Fig. 7 die zum Vorhersagen der Metallempfindlichkeit für den in Fig. 3 dargestellten Sen der gewählten Bereiche, jedoch ohne die Platte aus leitfähigem Material unter der permeablen Barriere,

Fig. 8 eine Modifikation der Erfindung unter Verwendung einer nicht planaren, permeablen Barriere,

Fig. 9 eine weitere Modifikation, bei welcher der Sender sich über den Rand der permeab len Barriere hinaus erstreckt,

Fig. 10 das Magnetflussmuster, bei dem der Sender einen Dipolsender aufweist,

Fig. 11 die zum Vorhersagen der Metallempfindlichkeit für eine Modifikation der permeab len Barriere ausgewählten Bereiche, wobei der Rand nach oben ragt,

Fig. 12 eine weitere Variation, bei welcher der Sender über die permeable Barriere angeho ben ist,

Fig. 13 die zum Vorhersagen einer Metallempfindlichkeit einer bekannten Senderschleife im freien Raum ausgewählten Bereiche,

Fig. 14 das System, bei dem ein Dipol-Magnet-Sender über einer permeablen Barriere ange ordnet ist,

Fig. 15 eine Modifikation der permeablen Barriere mit Rändern, die sich von einer oberen Oberfläche zu einer unteren Oberfläche schräg nach außen erstrecken,

Fig. 16 den Feld-Äquipotential-Kontur-Querschnitt, der sich über und unter einer am Punkt 0, 0 erzeugten Referenzlinie erstreckt,

Fig. 17 eine Kurvendarstellung des gleichen Feld-Äquipotential-Kontur-Querschnitts, wie er in Fig. 16 gezeigt ist, der durch die Verwendung einer permeablen Barriere unter der Referenzlinie abgeschnitten wurde, und

Fig. 18 eine Kurvendarstellung des gleichen Feld-Äquipotential-Kontur-Querschnitts, wie er in Fig. 17 gezeigt ist, der jedoch durch den Zusatz einer leitfähigen Platte weiter ab geschnitten ist.

Gemäß Fig. 1 ist ein allgemein mit der Referenznummer 1 bezeichnetes System ge zeigt, das einen bekannten Drei-Achsen-Dipol-Sender 2 aufweist, der über der leitfähigen Platte 3 aufgehängt ist. In der leitfähigen Platte 3 aufgrund der X- und Y-Spulen des Senders 2 induzierte Wirbelströme sind in Bezug auf ihre Stärke, Richtung und Verteilung auf der leitfähigen Platte 3 fast identisch. Diese Ähnlichkeit führt dazu, dass die Wirbelstrom- Magnetfeldvektoren an Punkten innerhalb des Operationsvolumens 4 sowohl in Bezug auf ihre Stärke als auch auf ihre Richtung ziemlich ähnlich sind. Wenn der Sender 2 näher an die leitfähige Platte 3 heranbewegt wird, werden die Stärken der Wirbelstromfelder im Verhältnis zu den gesendeten Feldern an einem beliebigen Punkt innerhalb des Operationsvolumens 4 höher. Da die von der leitfähigen Platte 3 erzeugten Wirbelstromfelder ähnlich sind, werden dadurch die gesamten Magnetfeldvektoren der X- und der Y-Spule ebenfalls ähnlich, was den am Schnittpunkt der beiden Vektoren gebildeten Winkel verringert. Magnet-Dipol-Systeme verwenden den Schnittwinkel der drei voneinander unterscheidbaren Vektoren von den drei senkrecht zueinander stehenden Senderspulen zum Herleiten der Ausrichtung. Wenn diese Winkel aufgrund von Wirbelstromfeldern verzerrt werden, gibt das System Ausrichtungswer te aus, die ebenfalls verzerrt sind.

Zum Entfernen einer solchen Verzerrung werden beim Stand der Technik diese Fehler unter Verwendung eines Feldabbildungsverfahrens entfernt, das dem Fachmann bekannt ist. Ein solches Feldabbildungsverfahren hat jedoch einen großen Nachteil, wenn es auf ein Sys tem angewendet wird, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Für eine bestimmte Fehlermenge beim Bestimmen der drei Schnittwinkel gibt das System einen Fehler bei seinem Ausrichtungsaus gangssignal aus. Wenn dieser Fehler auf eine Rauschquelle zurückzuführen ist, wird das Aus richtungsausgangssignal verrauscht. Mit einer Verringerung der Schnittwinkel der Sendervek toren der X-, der Y- und der Z-Spule wird eine Empfänger-Ausrichtungsbestimmung gegen über Rauschen und anderen Fehlern empfindlicher. In dem extremen Fall, bei dem sie fast gleich und die Schnittwinkel fast null sind, wird eine Ausrichtungsbestimmung unmöglich, da die Empfindlichkeit gegenüber Fehlern und Rauschen gegen unendlich geht.

Ein Verfahren zum Vergleichen vorhergesagter Magnetfeldverzerrungspegel für eine bestimmte metallische Umgebung ist für die Beurteilung unterschiedlicher Systeme nützlich. Ein solches Verfahren verwendet Magnetfeldintensitätsverhältnisse. Ein solches Verhältnis wird definiert als die Stärke des Magnetfelds in einem Bereich, in dem Messungen abgenom men werden, geteilt durch die Stärke des Magnetfelds in einem Bereich außerhalb des Be reichs. Als das letztere Volumen wird typischerweise ein Volumen unmittelbar neben dem ersteren Volumen gewählt. Zum weiteren Erleichtern dieser Analyse wird ein einzelner Punkt zum Repräsentieren des gesamten Magnetfelds innerhalb des entsprechenden Volumens ge wählt. Die theoretische Basis für dieses Verfahren folgt.

Wenn ein leitfähiges Objekt in den Bereichen neben oder unter dem Sender einem Wechselstrommagnetfeld ausgesetzt wird, so wird in dem Objekt ein Wirbelstrom induziert. Dieser induzierte Wirbelstrom erzeugt dann eine Magnetfeldkomponente, die durch Vektor addition mit dem normalen metallfreien Magnetfeld in der Nähe des Objekts kombiniert wird und dieses verzerrt. Die Stärke dieses parasitären Wirbelfelds ist proportional zur Stärke des Wechselstromfelds in der Nähe des leitfähigen Objekts.

Wenn also die Feldvektoren im Operationsvolumen über der Senderanordnung in ihrer Stärke und Richtung konstant bleiben, während die Feldstärke in den Bereichen neben und unter der Senderanordnung verringert werden, so kann gesehen werden, dass metallische Ob jekte in diesen Bereichen einen proportional verringerten Verzerrungseffekt auf das Feld im Operationsvolumen über der Senderanordnung haben. Wenn die Feldstärke im Operationsvo lumen über der Senderanordnung erhöht wird, während die Feldstärken in den Bereichen ne ben und unter der Senderanordnung konstant bleiben, ist der Verzerrungs-Verringerungseffekt ähnlich. Demnach kann das Verhältnis der Magnetfeldamplitude im Operationsbereich über der Senderanordnung zu derjenigen der Bereiche neben und unter der Senderanordnung zum Vorhersagen einer Empfindlichkeit gegenüber metallischen Objekten verwendet werden. Eine ähnliche Beschreibung gilt für ferromagnetische Verzerrungseffekte, wenn sich die verzer renden Objekte in den Bereichen neben und unter der Senderanordnung befinden.

Wenn die relativen Magnet-Verzerrungswerte einer einzigen Senderspule in der in Fig. 13 gezeigten Konfiguration als ein normaler Wert bestimmt werden können, dann kann eine relative Verzerrungsempfindlichkeitsgütezahl Ma erzeugt werden, wobei Ma gleich (dem Feld des in Fig. 2 dargestellten Systems im Bereich über der Senderanordnung) geteilt durch (das Feld des in Fig. 5 dargestellten Systems im Bereich über der Senderanordnung) geteilt durch (das Feld des in Fig. 2 dargestellten Systems im Bereich neben der Senderanordnung) geteilt durch (das Feld des Systems in der in Fig. 5 dargestellten Konfiguration im Bereich neben der Senderanordnung) ist. Das in Fig. 11 dargestellte System wird eine Empfindlich keitsgütezahl von 1 haben, wenn Fig. 11 zum Beispiel als das Referenzsystem gewählt wird.

In ähnlicher Weise können wir zum Vergleich von Objekten unter der Senderanord nung einen Term Mb definieren, der gleich (dem Feld des Systems von Fig. 2 im Bereich über der Senderanordnung) geteilt durch (das Feld des in Fig. 5 dargestellten Systems im Bereich über der Senderanordnung) geteilt durch (das Feld des Systems von Fig. 2 unter der Sen deranordnung) geteilt durch (das Feld des Systems von Fig. 5 im Bereich unter der Senderan ordnung) ist. Unter Verwendung der Gütezahlen Ma und Mb können mehrere unterschiedli che Konfigurationen bewertet werden, um wahrscheinliche relative Empfindlichkeiten gegen über metallischen Objekten in den Bereichen neben und unter der Senderanordnung zu bestimmen.

In Fig. 13 ist ein bekanntes System gezeigt, bei dem eine Einzelwindungssenderspule 6 mit einem Durchmesser von 7,5 Zoll (19,05 cm) mit einer Frequenz von 20 kHz und mit einem Effektivstrom von 1 Ampere betrieben wird. Die Magnetfeldvektoren können unter Verwendung einer ganzen Reihe von Verfahren berechnet werden, von denen eines als die so genannte Finite-Element-Methode bezeichnet wird. Das Haupt-Tool für diese Berechnung ist ein Softwareprogramm, das Maxwell'sche Gleichungen als Grenzbedingungen und Feldeigen schaften verwendet. Unter Verwendung eines Computer-Zeichenprogramms wird das zu ana lysierende Modell geschaffen. Das Modell besteht aus sowohl der Geometrie als auch den Materialeigenschaften des Systems, sowie aus entsprechenden Anregungseigenschaften. Die ses Modell wird dann auf einem numerischen Finite-Element-Löser (numeric finite element solver) betrieben, der das Verhalten elektromagnetischer Felder in dem Modell und um das Modell herum simuliert. Das Ergebnis ist ein genauer quantifizierter Wert für das Magnetfeld an allen Punkten des Modells. Durch einen sorgfältigen Entwurf der Modelle, was einem Fachmann leicht fallen dürfte, ist es möglich, unterschiedliche Kombinationen von Materia lien und Geometrie zu analysieren. Außerdem ist es möglich, einen exakten räumlichen Ort auf dem Modell zu wählen und eine genaue numerische Zahl für die Magnetfeldvektorgröße und -richtung an diesem Ort zu bekommen. Durch Wählen dieser nämlichen Orte und variie render Modellparameter ist es möglich, die Auswirkungen von Materialeigenschaften und Geometrien auf das Magnetfeld an einem bestimmten räumlichen Ort zu betrachten. Jeweils ein Punkt in dem Operationsvolumen 7, dem daneben liegenden Raum 8 und dem Bereich 9 unter der Senderspule wird zum Repräsentieren des Feldverhaltens in den entsprechenden Volumina verwendet. Ein geometrischer Ursprung 0, 0, 0 wird in der Mitte der Senderschleife 5 gewählt. Das Operationsvolumen 7 wird durch einen Punkt (0, 0, 6) repräsentiert. Der daneben liegenden Raum 8 wird durch einen Punkt (0, 12, 0) repräsentiert. Der Bereich 9 wird repräsentiert durch (0, 0, -6). Unter Verwendung dieses Verfahrens sind die Magnetfeld vektorlängen für das Operationsvolumen 7 (9,12e-17 Tesla), den daneben liegenden Raum 8 (7,2e-17 T) und den Bereich 9 unter der Senderspule 6 (6,4e-15 T). Diese Konfiguration wird als eine Referenzkonfiguration gewählt, und demnach sind Ma und Mb gleich 1.

In Fig. 5 ist ein weiteres bekanntes System gezeigt, in dem ein flacher Sender 5 in ei ner Entfernung von 0,3 Zoll (7,62 mm) über der leitfähigen Platte 3 aufgehängt ist. In dieser Lehre aus dem Stand der Technik ist die leitfähige Platte 3 ungefähr 0,25 Zoll (6,35 mm) dick und aus Aluminium. Die Gesamthöhe von der oberen Oberfläche der leitfähigen Platte 3 zur Oberseite des Senders 5 ist also 0,55 Zoll (13,97 mm).

Beim Vergleich der Konfigurationen von Fig. 5 und 13 wird bei der Betrachtung der Konfiguration von Fig. 5 im Vergleich zu den Feldstärken der Konfiguration von Fig. 13 das Operationsvolumenfeld 7 auf 27%, der daneben liegende Raum 8 auf 40% und der Bereich 9 unter der leitfähigen Platte 3 auf 0,14% verringert. Aus diesen Daten kann geschlossen wer den, dass Ma gleich 0,68 und Mb gleich 193 ist. Ein Wert von Ma gleich 0,68 zeigt an, dass bei diesem System wahrscheinlich eine größere Verzerrung aufgrund von metallischen Objek ten im Bereich 8 auftritt. Der Mb-Wert zeigt an, dass das System gegenüber metallischen Ob jekten unter der leitfähigen Platte 3 innerhalb des Bereichs 9 ziemlich unempfindlich sein wird. Ein großer Nachteil bei der Konfiguration von Fig. 5 ist, dass das Operationsfeldvolu men 7 auf 27% seines ursprünglichen Werts verringert wurde. Das bedeutet, dass bei einem bestimmten Rauschpegel im Trackingsystem und in seiner Umgebung das Positionsausgangs signal notwendigerweise leiden wird. Ein Erhöhen des Senderstroms um einen Faktor 3,6 kann diesen Verlust ausgleichen, es führt aber zu einem aufwendigeren und teureren Ansteue rungssystem. Außerdem, wenn die Senderschleife 5 kein Supraleiter ist, wird sie I²R, bzw. 12,9 mal mehr Energie für eine bestimmte Schleifenkonfiguration verschwenden. Das kann eine große Leitergröße erforderlich machen und/oder Vorkehrungen zum Ableiten von Wär me vom Leiter der Senderschleife 5, beides erhebliche Nachteile. Das in Fig. 5 beschriebene System leidet auch an beträchtlichen Vektorverdünnungseffekten aufgrund ähnlicher Wirbel stromfelder der leitfähigen Platte 3, wenn eine der drei Senderspulen eingeschaltet ist. Die leitfähige Platte 3 ist also gegenüber metallischen Objekten innerhalb des Operationsvolu mens 7 empfindlicher.

In Fig. 2, 3 und 4 ist die bevorzugte Ausfflhrungsform allgemein mit der Referenz nummer 10 bezeichnet und weist einen planaren rhombischen Sender 11 auf, der über einer oben auf einer leitfähigen Platte 15 angebrachten permeablen Barriere 13 angeordnet ist.

Bei der bevorzugten Ausführungsform besteht der Sender 11 aus einer Leiterplatte, in deren Oberfläche der Drei-Achsen-Sender eingeätzt ist. Bei der bevorzugten Ausführungs form hat die Leiterplatte eine Dicke von 0,0625 Zoll (1,59 mm), wenn auch Leiterplatten mit Dicken zwischen 0,03125 bis 0,125 Zoll (0,79 bis 3,18 mm) geeignet sind.

Für einen richtigen Betrieb sollte die permeable Barriere keine größere Wirbelstrom feldquelle sein. Mit dem Verringern der Frequenz wird bei einem bestimmten Material mit einem Bahnwiderstand p ein Punkt erreicht, bei dem der Wirbelstrom in dem Material zu ei nem Grad verringert wird, an dem die Verzerrung des einfallenden Magnetfelds klein wird. Im Extremfall eines Gleichstromsenders kann es sein, dass die Leitfähigkeit der permeablen Barriere nicht ins Gewicht fällt. Es ist offensichtlich, dass es einen Zusammenhang zwischen der Materialleitfähigkeit und der Frequenz gibt, der bei der Bestimmung der Betriebsfrequenz des Senders oder auch beim Auswählen des erforderlichen Bahnwiderstands der permeablen Barriere von Nutzen ist. Dies kann als der Bahnwiderstand p des Materials in Ohmmeter, di vidiert durch die Betriebsfrequenz f des Senders, definiert als Rfc = p/f, beschrieben werden. Bei Stählen ist, wenn Rfc größer als ungefähr 2e-10 ist, das parasitäre Wirbelstromfeld der permeablen Barriere so gering, dass es von Vorteil ist, eine Stahlbarriere und keine Alumini um- oder Kupfergrundebene zu verwenden. Bei kaltgewalztem Stahl geschieht dies bei einer Senderfrequenz von ungefähr 500 Hz. Wenn Rfc größer als 2e-9 ist, ist es allgemein vorteil haft, Stahl oder Edelstahl und nicht Ferrit zu verwenden, wenn es nicht unbedingt nätig ist, die Senderfeldcharakteristiken vollständig zu optimieren. Bei kaltgewalztem Stahl geschieht dies bei einer Senderfrequenz von ungefähr 50 Hz. Wenn Rfc größer als 1e-8 ist, wirkt die Barriere als eine im Wesentlichen reine permeable Barriere, wenn das Material Stahl oder Edelstahl ist. Bei kaltgewalztem Stahl wäre die Senderfrequenz dann 10 Hz. In diesem Fall würde ein Ersetzen des billigen und festen Stahls durch teueren und zerbrechlichen Ferrit zu keiner Leistungsverbesserung führen.

Die permeable Barriere 13 kann eine Dicke zwischen 0,05 bis 0,25 Zoll (1,27 bis 6,35 mm) haben, wenn auch eine Dicke zwischen 0,15 und 0,25 Zoll (3,81 bis 6,35 mm) bevorzugt wird. Die permeable Barriere 13 kann aus einem höchste permeablen, jedoch im Wesentli chen nicht leitfähigen Material hergestellt werden. Ein solches Material ist Ferrit. Dieses Ma terial hat einen relativen Permeabilitätsbereich von 50 bis 25 000 im Vergleich mit der Per meabilität von Luft. Dieses Material hat einen typischen spezifischen Widerstand in der Grö ßenordnung von 0,1 Ohm/m bis 108 Ohm/m, je nach der verwendeten kommerziellen Formel. In einer spezifischen Ausgestaltung der bevorzugten Ausführungsform kann ein geeignetes Material Ferrit des Typs MN67 sein, das bei 25 Grad Celsius einen spezifischen Widerstand von 104 Ohm/m und bei 25 Grad Celsius eine relative Permeabilität von 2500 hat. Das Mate rial ist 0,2 Zoll (5,08 mm) dick, hat einen Durchmesser von 18 Zoll (45,72 cm) und liegt kon zentrisch um den Sender 11, der durch drei rhombische Senderschleifen 14, 16 und 18 gebil det wird. Wie in Fig. 2 zu sehen, ist ein Sendertreiber 21 über einen elektrischen Leiter 23 mit dem Sender 11 verbunden. Der Treiber 21 versorgt sequentiell jede der Schleifen des Senders 11 mit einem Ampere Effektivstrom bei einer Frequenz von 20 kHz. Ein weiteres für die permeable Barriere zu verwendendes Material ist Mumetal. Dieses Material ist eine Nickel- Eisen-Legierung, die kleine Mengen anderer Metalle enthält. Es wird speziell formuliert und geglüht zur Herstellung einer relativen Permeabilität Ur von 75 000 bis 300 000, wenn auch theoretisch leitfähig, so kompensiert die im Vergleich zu Ferrit erhöhte Permeabilität diesen Aspekt, und das Mumetal hat sich als höchst effektive permeable Barriere erwiesen. Ein re präsentatives kommerzielles Produkt trägt den Namen AD-MU-80 Mumetal und wird von Ad-vance Magentics, Inc. hergestellt. Bei einem Experiment wurde ein Blech einer Dicke von 0,010 Zoll (0,254 mm) dieses Materials als die Ferritbarriere 13 verwendet, und die Auswir kungen des Senders auf das Magnetfeld wurden analysiert. Es stellte sich heraus, dass bei Senderfrequenzen von Gleichstrom bis 3 kHz AD-MU-80 Mumetal im Wesentlichen Glei ches leistete wie ein MN-67-Ferritmaterial einer Dicke von 0,2 Zoll (5,08 mm). Bei Frequen zen von 3 kHz bis 19 kHz leistete AD-MU-80-Mumetal die gleiche prozentuale Verringerung der Feldstärke des daneben und des darunter liegenden Bereichs, wie das MN-67-Ferrit tat, führte aber zu einer geringeren Feldstärkenerhöhung im Operationsbereich. Bei Frequenzen über 19 kHz leistete das AD-MU-80-Mumetal die gleichen Feldverringerungen in den Berei chen darunter und daneben wie das MN-67-Ferrit, doch verringerte es auch die Feldstärke im Operationsbereich. Bei allen getesteten Frequenzen, die von Gleichstrom bis 5 MHz reichten, erzeugte AD-MU-80-Mumetal beträchtlich geringere Vektorverdünnungseffekte und eine beträchtlich höhere Senderfeldstärke im Operationsbereich als eine leitfähige Grundebene.

Mumetal hat mechanische Eigenschaften, die im Vergleich zu denen von Ferrit sehr brauchbar sind. Da es bei Frequenzen unter ein paar kHz typischerweise ungefähr eine 30-mal so große Permeabilität wie Ferrit hat, kann es viel dünner als Ferrit gemacht werden, während es aber als permeable Barriere immer noch genauso gut funktioniert. Im Gegensatz zu Ferrit ist Mumetal kein sprödes Keramikmaterial, sondern ein elastisches Material. Dadurch kann die Versteifung, die bei Ferrit nötig ist, vergleichsweise dünn ausfallen oder ganz wegfallen, da Mumetal unter Belastung nicht bricht, wie Ferrit das tun würde. Da die permeable Barriere 13 dünner gemacht werden kann, können gegenüber Ferrit Gewichtseinsparungen realisiert werden, was offensichtliche Vorteile hat. Außerdem ist Mumetal viel billiger als Ferrit, und es lässt sich leicht formen, zerspanend bearbeiten und schweißen. So können günstige Formen zur Herstellung der permeablen Barriere 13 erzeugt werden. Aufgrund dieser zusätzlichen Vorteile kann es sein, dass Mumetal als Ersatz von Ferrit als permeable Barriere 13 auch in Fällen dienen kann, wo es zu nicht so hohen Leistungsverbesserungen führt, da Überlegungen der Wirtschaftlichkeit und der Mechanik den Leistungsunterschied wieder aufwiegen können.

Die leitfähige Platte 15 ist direkt unter und im Wesentlichen in Kontakt mit der per meablen Barriere 13 angeordnet. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die leitfähige Plat te 15 aus der Aluminiumlegierung 6061 T-6 und hat eine Dicke von ungefähr 0,1875 bis 0,25 Zoll (4,76 bis 6,35 mm).

Die Kombination aus dem Sender 11, der permeablen Barriere 13 und der leitfähigen Platte 15 hat daher eine Dicke von ungefähr 0,3 bis 0,625 Zoll (7,62 bis 15,88 mm), eine ziemlich kompakte Anordnung. Die Kombination aus dem Sender 11, der permeablen Barrie re 13 und der leitfähigen Platte 15 kann allgemein als die Senderanordnung 25 bezeichnet werden.

Fig. 4 zeigt die auf einen Operationstisch 27 montierte Senderanordnung 25, wobei ein Patient 30 auf der Senderanordnung 25 liegt. Ein Empfänger 31 wurde in den Körper des Pa tienten 30 eingeführt und empfängt Signale von der Senderanordnung 25 und leitet sie über den elektrischen Leiter 33 an einen (nicht dargestellten) Computer, so dass die Position und Ausrichtung des Empfängers 31 genau bestimmt werden können.

Fig. 16 zeigt eine Kurvendarstellung eines Magnetfeld-Äquipotential-Kontur- Querschnitts 37, der von dem Punkt 0, 0 ausgeht, wobei sich das Feld über und unter der x- Achse 39 ausbreitet. Im Gegensatz dazu hat, wie in Fig. 17 zu sehen, der Magnetfeld- Äquipotential-Kontur-Querschnitt 37 eine veränderte Form, wenn eine permeable Barriere 25 auf die Linie 39 gelegt wird, so dass sich von dem Feld 37 so gut wie nichts mehr unter die Linie 39 erstreckt. Fig. 18 zeigt eine weitere Dämpfung des Magnetfeld-Äquipotential- Kontur-Querschnitts 37 unter der Linie 39 durch den Zusatz einer leitfähigen Platte 41 unter der permeablen Barriere 25. Dieser Effekt tritt bei einem Betrieb der in Fig. 2, 3 und 4 veran schaulichten bevorzugten Ausführungsform auf.

In Fig. 6 ist eine Ausführungsform der Senderanordnung 25 gezeigt, bei welcher der Sender 11 direkt auf einer Ferritschicht 13 angeordnet ist, die aus MN67-Ferritmaterial einer Dicke von 0,2 Zoll (5,08 mm) gefertigt ist, wobei die Ferritschicht 13 direkt auf einer leitfähi gen Platte 15 aus Aluminium mit einer Dicke von 0,25 Zoll (6,35 mm) liegt. Verglichen mit den bei Fig. 13 zu beobachtenden Feldstärken ist das Operationsvolumen 7, wie oben be schrieben, 159% desjenigen von Fig. 13, der daneben liegende Raum 8 ist 60% desjenigen von Fig. 13, und der Bereich 9 unter der Senderanordnung 25 ist 0,11% desjenigen von Fig. 13. Aus diesen Ergebnissen wird klar, dass Ma gleich 2,65 und Mb gleich 1445 ist. Es ver steht sich also, dass die Konfiguration von Fig. 6 im Vergleich zu den Systemen von Fig. 13 und Fig. 5 bezüglich der vorhergesagten Empfindlichkeit gegenüber metallischen Objekten in den Bereichen 8 und 9 eine bessere Leistung zeigt. Außerdem ist der Signalpegel innerhalb des Operationsvolumens 7 im Vergleich zu Fig. 13 um 151% erhöht.

Fig. 7 zeigt den Sender 11, der direkt auf der Ferritplatte 13 liegt, wobei die Ferritplat te 0,2 Zoll (5,08 mm) dick ist und aus MN67-Ferrit besteht. Die Gesamtdicke der Senderan ordnung in Fig. 7 ist 0,2 Zoll (5,08 mm). Verglichen mit den Feldpegeln von Fig. 13 ist das Operationsvolumen 7 hier 191%, der danebenliegende Raum 8 ist 81% und der Bereich in und unter dem Tisch 9 ist 4,3%. Aus diesen Daten folgt, dass Ma gleich 2,35 und Mb gleich 44,4 ist. Aus diesen Daten lässt sich vorhersagen, dass dieses System im Vergleich mit Fig. 13 deutlich weniger empfindlich gegenüber metallischen Objekten im Bereich 8 und viel we niger empfindlich gegenüber metallischen Objekten im Bereich 9 ist. Außerdem wurde das Feld im Operationsvolumen 7 verglichen mit dem ursprünglichen Feld um 191% erhöht, was zu einer verbesserten Signal-zu-Rauschen-Leistung führt. Die Vektorverdünnung ist vernach lässigbar. Auch wenn der Signalpegel im Operationsvolumen nur 83% desjenigen von Fig. 7 ist, so ist das System von Fig. 6 in der Praxis viel besser für Anwendungsbereiche geeignet, bei denen der Bereich 9 aus einem Bereich in und unter dem Operationstisch besteht, da das System keine beträchtliche Magnetfeldverzerrung im Bereich 7 erfährt, wenn die Zusammen setzung des Bereichs 9 verändert wird. Die Vektorverdünnung ist vernachlässigbar, so dass eine Empfindlichkeit gegenüber metallischen Objekten im Operationsvolumen 7 gegenüber Fig. 13 nicht verringert wird.

Tabelle 1

Vergleich von Ma, Mb und Operationsvolumen-Mangetfeldstärke für 4 repräsenta tive planare Nicht-Dipol-Magnetsender

Ein weiterer Vorteil der leitfähigen Platte 15 ist, dass sie für die Ferritschicht 13, die typischerweise ziemlich zerbrechlich ist, eine physische, mechanische Stütze darstellt. Natür lich werden zusätzlich unerwünschte Signalverlusteffekte der Wirbelstromeffekte der leitfähi gen Platte 15 im Wesentlichen ausgeschlossen. Idealerweise wird die leitfähige Platte 15 so ausgewählt, dass sie bei der Betriebsfrequenz mehrere Hautdicken dick ist, um unten an der Senderkonfiguration 25 einen maximalen Grad der Felddämpfung zu erreichen. In dem Fall einer sehr niedrigen Frequenzanregung, einschließlich Gleichstromanregung, wo die Hautdi cken sehr groß werden, wird der Zweck der leitfähigen Platte 15 nur noch der einer mechani schen Stütze für den Sender.

Es hat sich herausgestellt, dass die Leistung eines Nicht-Dipolsystems durch die Er findung gesteigert werden kann. Der leistungsgesteigerte Nicht-Dipol zeigt eine erhöhte Mag netfeldstärke im Operationsvolumen bei einer gleichzeitigen Verringerung des Ausgangsrau schens. Er ist in einem praktischen Sinn vollkommen unempfindlich gegenüber unter dem Sender angeordneten metallischen Objekten, zum Beispiel im Bereich, der mit der Referenz nummer 9 bezeichnet ist. Ein solches System zeigt eine verringerte Empfindlichkeit gegen über metallischen Objekten neben dem Operationsvolumen und hat im Vergleich zu dem Grundebenen-Abschirmungsverfahren auch verringerte Vektorverdünnungseffekte und ist daher inhärent weniger empfindlich gegenüber metallischen Objekten im Operationsvolumen und auch weniger empfindlich gegenüber Rauschen.

Fig. 8 zeigt eine alternative permeable Barriere 50, die eine nicht planare Konfigurati on hat, mit einem flachen v-förmigen Querschnitt, der aus zwei Teilen 51 und 53 besteht, die sich in einer Schnittlinie 55 treffen. Die Teile 51 und 53 bilden einen Winkel von 15 Grad gegenüber der Horizontalen und erstrecken sich von einem mittleren oberen Endpunkt in ei nem Winkel nach unten. Der Sender 57 ist darüber aufgehängt, wie das in Fig. 8 gezeigt ist.

Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die mit der Referenznum mer 60 bezeichnet ist, wobei über der permeablen Barriere 61 ein Sender 63 aufgehängt ist, wobei die Ränder 65, 67 des Senders 63 über den Rändern 62 und 64 der permeablen Barriere 61 liegen.

Fig. 10 zeigt einen Sender 70, der über einer permeablen Barriere 71 aufgehängt ist, und zeigt das Magnetflussmuster für diese Konfiguration.

Fig. 11 zeigt ein System 80 mit einer permeablen Barriere 81 mit nach oben ragenden Rändern 83, so dass ihr Querschnitt einer Kuchenform ähnelt. Der Sender 85 ist innerhalb des von den Rändern 83 geschaffenen Volumens aufgehängt. Es hat sich herausgestellt, dass bei der Verwendung einer permeablen Barriere wie derjenigen, die mit der Referenznummer 81 bezeichnet ist, sich das Magnetfeld um deren obere Kanten konzentriert, was bestimmte Vor teile hat, wenn die Konfiguration auf ein ferromagnetisches Blech gelegt wird, wie zum Bei spiel eine Stahlplatte. Der Vorteil eines dünnen Senders ist in diesem Fall etwas beeinträch tigt, und die Feldform um die nach oben ragenden Ränder 83 wird genauso verändert wie die Intensitätsverteilung.

In einer weiteren Modifikation wird auf Fig. 15 verwiesen, die eine permeable Ferrit barriere 90 zeigt, die einen Hauptkörper 91 und Ränder 93 aufweist, die sich von der oberen Oberfläche 94 zu einer unteren Oberfläche 95 der Barriere 91 hin nach unten schräg nach au ßen erstrecken. Die Ränder 93 bilden einen Winkel, der vorzugsweise in dem Bereich zwi schen 30 und 85 Grad liegt. Bei einer Verringerung des Winkels verbessern sich die Leis tungsergebnisse, es kommt jedoch aus zwei Gründen ein Punkt, an dem sich das nicht mehr lohnt. Erstens wird es immer schwieriger, die Barriere 91 mit den Rändern 93 im flacheren Winkel herzustellen. Außerdem hat man nach einer Verringerung des Winkels von den typi schen 90 Grad auf 45 Grad ungefähr 99% der Verbesserung erreicht, die überhaupt möglich ist. Die Verwendung eines solchen in einem Winkel verlaufenden Randes verringert die Stär ke der am Rand auftretenden Randeffekte. Die Anschrägung des in einem Winkel verlaufen den Rands 93 bewegt die Verzerrungen näher an den Rand der permeablen Barriere 91 und weiter nach unten, zum Beispiel in den Operationstisch neben das erfindungsgemäße System.

Fig. 12 zeigt eine weitere Modifikation der in Fig. 2 bis 4 gezeigten Anordnung, bei der die Senderspulen 11 über der permeablen Barriere 13 aufgehängt sind.

Fig. 14 stellt dar, dass die Verwendung der permeablen Barriere 13 die Vektorverdün nungseffekte der Grundebene verringert, indem ein Flusspfad niedriger Reluktanz für das vom Sender 2 ausgehende Magnetfeld vorgesehen wird. Dies dämpft das Magnetfeld, das auf die leitfähige Platte 15 einfällt, auf einen unbedeutsamen Pegel, was dazu führt, dass die Vek torverdünnungseffekte wesentlich verringert werden, während gleichzeitig die Unempfind lichkeit gegenüber metallischen Objekten unter dem Sender aufrecht erhalten wird. Die per meable Barriere 13 verzerrt zwar die von den X-, Y- und Z-Spulen gesendeten Felder, doch ist die Verzerrung nicht wesentlich und kann durch die Verwendung von Feldabbildungsver fahren leicht entfernt werden.

Es hat sich herausgestellt, dass die Verwendung der Ferritbarriere mit ihrer extrem niedrige Reluktanz dazu führt, dass das Magnetfeld hauptsächlich dem vom Ferritmaterial gebotenen Pfad niedriger Reluktanz folgt, wodurch im wesentlichen Objekte unter dem Fer ritmaterial abgeschirmt werden. Die Vorteile der Verwendung von Mumetal für die permeab le Barriere wurden oben eingehend geschildert.

Die Verwendung von Aluminium für die leitfähige Platte ist vorteilhaft, weil Alumini um das Magnetfeld dämpft und gleichzeitig auch noch eine Stütze für die zerbrechliche per meable Ferritbarriere darstellt. Es hat sich herausgestellt, dass die permeable Barriere aus Fer rit oder Mumetal 95% des Vorteils der vorliegenden Erfindung bringt, während hier offenbar te Modifikationen und Variationen die restlichen 5% ausmachen, was zum Beispiel solche Dinge sind wie die Form des Rands der permeablen Barriere und die Verwendung der leitfä higen Aluminiumplatte.

Ein typisches Anwendungsgebiet der Erfindung ist oben auf einem Operationstisch. Operationstische enthalten eine große Menge Stahl und sind zum großen Teil freitragend kon struiert. Die vorliegende Erfindung verstärkt das Feld im Operationsbereich über dem Tisch und verringert das Feld neben dem Sender und unter der oberen Oberfläche des Operations tischs.

Auf Wunsch kann der Sender 11, die permeable Barriere 13 und die leitfähige Alumi niumplatte 15 mit einem Material wie Silizium oder Epoxidkleber laminiert werden. Wie oben beschrieben, kann die fertige laminierte Anordnung eine Dicke haben, die nicht größer als 5/8 Zoll (1,59 cm) ist, wodurch jeder Operationssaal leicht damit nachgerüstet werden kann.

Claims

1. Magnet-Positionsmesssystem, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Eindämmen eines Magnetfelds, das zur Durchführung der Mes sung einer Position eines Objekts in drei Dimensionen verwendet wird, und dadurch dass die Einrichtung einen für ein Magnetfeld durchlässigen Dämpfer (13, 25, 50, 61, 71, 81, 91) aufweist, der neben einem Bereich liegt, in dem die Position des Objekts in drei Dimensionen durch ein Magnetfeld gemessen wird, wobei der Dämpfer (13, 25, 50, 61, 71, 81, 91) das Magnetfeld auf einer von dem Bereich entfernt liegenden Seite des Dämpfers (13, 25, 50, 61, 71, 81, 91) dämpft, wobei das System einen Drei- Achsen-Sender (2, 11, 25, 57, 63, 70, 85) aufweist, der auf einer Seite mit dem Dämp fer (13, 25, 50, 61, 71, 81, 91) zusammenwirkt, die der entfernten Seite entgegenge setzt ist.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfer (13, 25, 61, 71, 91) flach ist.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfer (13, 25, 50, 61, 71, 81, 91) eine gleichmäßige Dicke von 0,01 bis 0,25 Zoll (0,25 bis 6,35 mm) hat.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfer (13, 25, 50, 61, 71, 81, 91) aus einem Material gefertigt ist, das aus der Gruppe ausgewählt wurde, die aus Ferrit und Mumetal besteht.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfer (81) einen nach oben ragenden Rand (83) hat.

6. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfer (81) einen nach oben ragenden Rand (83) hat.

7. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfer (90) einen Rand (93) hat, der sich von einer oberen Oberfläche (94) des Dämpfers (90) zu einer unteren Oberfläche (95) des Dämpfers (90) hin schräg nach außen erstreckt.

8. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfer (90) einen Rand (93) hat, der sich von einer oberen Oberfläche (94) des Dämpfers (90) zu einer unteren Oberfläche (95) des Dämpfers (90) hin schräg nach außen erstreckt.

9. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfer (50) einen v förmigen Querschnitt hat.

10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfer (13, 25, 50, 61, 71, 81, 91) eine gleichmäßige Dicke von 0,01 bis 0,25 Zoll (0,25 bis 6,35 mm) hat.

11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfer (13, 25, 50, 61, 71, 81, 91) aus Ferrit ist.

12. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfer (13, 25, 50, 61, 71, 81, 91) aus Mumetal ist.

13. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine unter dem Dämpfer (13, 25, 50, 61, 71, 81, 91) befestigte leitfähige Platte (3, 15, 41).

14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (3, 15, 41) eine Dicke von 0,1875 bis 0,25 Zoll (4,76 bis 6,35 mm) hat.

15. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (3, 15, 41) aus einem Nicht-Eisenmetall ist.

16. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (3, 15, 41) aus einem leitfähigen Metall ist.

17. System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das leitfähige Metall ein Nicht-Eisenmetall ist.

18. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen auf dem Dämpfer angebrachten Drei-Achsen-Sender (2, 11, 25, 57, 63, 70, 85).

19. System nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender eine Leiterplatte aufweist, auf die eine Sendereinrichtung eingeätzt ist.

20. System nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte eine Dicke von 0,03125 bis 0,125 Zoll (0,79 bis 3,18 mm) hat.

21. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetfeld durch eine gepulste Gleichstrom-Energiequelle erzeugt wird.

22. Magnet-Positionsmesssystem, gekennzeichnet durch:

a) einen dünnen für ein Magnetfeld durchlässigen Dämpfer (13, 25, 50, 61, 71, 81, 91),
b) eine dünne leitfähige Platte (3, 15, 41) unter dem Dämpfer (13, 25, 50, 61, 71, 81, 91),
c) einen dünnen Sender (2, 11, 25, 57, 63, 70, 85) über dem Dämpfer (13, 25, 50, 61, 71, 81, 91),
d) wobei der Sender (2, 11, 25, 57, 63, 70, 85), der Dämpfer (13, 25, 50, 61, 71, 81, 91) und die Platte (3, 15, 41) zusammen laminiert sind.

23. System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (2, 11, 25, 57, 63, 70, 85), der Dämpfer (13, 25, 50, 61, 71, 81, 91) und die Platte (3, 15, 41) zusammen eine Dicke von 0,3 bis 0,625 Zoll (7,62 bis 15,88 mm) haben.

24. System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender eine Leiterplatte mit einer darauf eingeätzten Sendereinrichtung aufweist.

25. System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfer (13, 25, 50, 61, 71, 81, 91) aus einem Material gefertigt ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ferrit und Mumetal besteht.

26. System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (3, 15, 41) aus Aluminium ist.