СИСТЕМА И СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ МАГНИТНЫХ МАРКЕРОВ ДЛЯ ХИРУРГИЧЕСКОГО НАВЕДЕНИЯ Российский патент 2023 года по МПК A61B90/00 

Область изобретения

Данное изобретение в целом относится к области хирургического наведения, более конкретно к системам и способам обнаружения маркеров и индикаторов, которые помогают определить некоторую область в теле, например, поражение для хирургического иссечения.

Предпосылки создания изобретения

Маркеры используют для того, чтобы при хирургической операции навести хирурга на нужную зону, когда нужная область, например небольшая опухоль, которую необходимо удалить, физически не видна или не прощупывается. Маркер может быть установлен в нужную область тела, например, в раковое поражение, во время биопсии или другой хирургической операции. В идеале такой маркер можно вводить через иглу малого калибра. Маркер устанавливают под визуальным контролем, например, с использованием ультразвука или рентгено/маммографии. Во время последующей операции маркер обнаруживают и локализуют с использованием ручного зонда, который обеспечивает звуковую, визуальную или другую обратную связь с хирургом для наведения при операции. Обычно маркер иссекают вместе с окружающей тканью.

Маркер также можно использовать для обозначения лимфатического узла перед курсом неоадъювантной терапии. Таким образом, узел может быть легко идентифицирован после неоадъювантной терапии для удаления, даже если фиброз от терапии затронул лимфатические сосуды, так что обычные лимфатические индикаторы не могут поступать в дренирующие лимфатические узлы.

Одним из таких подходов к маркировке опухолей является использование маркера, содержащего радиоизотоп, такой как йод 90, который можно обнаружить с использованием переносного зонда для обнаружения гамма-излучения, например счетчика Гейгера. Однако использование радиоактивных материалов строго регулируется, что затрудняет развертывание программы радиоактивных зерен во всех больничных центрах, за исключением крупнейших академических центров.

Еще один подход, рассмотренный в ранее опубликованных патентных заявках Заявителя (например, WO 2011/067576, WO 2014/013235 и WO 2014/140567), использует магнитные поля и магнитный маркер с высокой магнитной восприимчивостью. Ручной зонд генерирует переменное поле, которое возбуждает чувствительный к магнитному полю маркер и обнаруживает ответное магнитное поле.

Также при хирургической операции могут использоваться маркеры, которые являются жидкими или переносимыми жидкостью, например, для обнаружения сигнальных лимфатических узлов для биопсии. Такие маркеры могут быть отнесены к «индикаторам». Биопсия сигнального лимфатического узла является важным методом, используемым для определения стадии некоторых видов рака, то есть для оценки метастазирования при определенных типах рака, в особенности рака молочной железы. Индикатор можно вводить рядом с раковой опухолью. Затем частицы индикатора попадают в лимфатическую систему и поступают в дренирующие лимфатические узлы, где они накапливаются. Затем узлы могут быть обнаружены либо визуально при изменении цвета узла, либо с использованием ручного зонда, чтобы их можно было вырезать для оценки на патологию. Узлы, идентифицированные таким образом, называются «сигнальными» узлами, потому что именно их может затронуть метастазирование. Хирургическая операция по их выявлению и удалению известна как биопсия сигнального лимфатического узла.

Как правило, две эти процедуры, иссечение опухоли и иссечение лимфатических узлов, происходят в рамках одной операции. Таким образом, индикатор и маркер могут присутствовать в молочной железе одновременно.

Как указано выше, один из подходов заключается в использовании жидкого маркера, содержащего радиоизотоп, например коллоид серы технеция 99m. Коллоидные частицы с радиоактивной меткой накапливаются в дренирующих лимфатических узлах, которые затем можно идентифицировать с использованием портативного гамма-зонда (счетчика Гейгера) для удаления. Однако период полураспада технеция-99m составляет всего 6 часов, поэтому его необходимо вводить незадолго до операции, что создает трудности при планировании. Он также может иметь сложную цепочку поставок и может быть недоступен для изолированных больниц. Также могут быть перебои в поставках, если реактор, производящий изотоп, не работает в данный момент времени.

Еще один подход заключается в использовании суспензии супер парамагнитных наночастиц оксида железа. Эти частицы не имеют периода полураспада, что означает, так что они могут быть доступны в любой больнице и могут быть введены за несколько дней до операции, что делает планирование более удобным.

Наночастицы могут быть обнаружены магнитным зондом, таким как описанный выше ручной зонд. Однако такой зонд может реагировать как на магнитный маркер, так и на суспензию наночастиц оксида железа. В частности, часть суспензии наночастиц может оставаться в зоне инъекции вблизи очага поражения. Желательно проводить процедуру удаления поражения и биопсию сигнального лимфатического узла в рамках одной операции, однако создание системы обнаружения, способной отличить маркер поражения от других магниточувствительных материалов оказалось проблематичным. Это показано на фиг. 1А.

Другие магниточувствительные материалы включают хирургические инструменты, изготовленные из металла. Существует необходимость в разработке магнитных маркеров или индикторов, которые можно обнаружить в присутствии металлических инструментов. Это показано на фиг. 1В.

Само человеческое тело обладает магнитным откликом, который может помешать обнаружению магнитного маркера, потому что вода, которая является основным компонентом тканей человека, может давать диамагнитный отклик. Как правило, во время процедуры локализации введенный маркер окружает большое количество тканей человека. Таким образом, преимущественным является маркер, который можно точно локализовать, отстроившись от фонового сигнала, исходящего от человеческого тела. Это показано на фиг. 1С.

В области поражения может присутствовать несколько маркеров. Например, биопсийный маркер может быть предварительно помещен для наблюдения за развитием опухолевой массы с течением времени посредством маммографии или ультразвукового сканирования. Желательно, чтобы зонд, адаптированный для локализации поражения во время операции, был чувствителен только к маркеру, помещенному для этой цели. Это показано на фиг. 1D.

Если для маркировки определенного лимфатического узла используется магнитный маркер, и магнитный же индикатор используется для картирования и идентификации других сигнальных лимфатических узлов, то может быть один или несколько лимфатических узлов, в которых есть магнитный маркер и магнитный индикатор. Полезно иметь возможность локализовать и идентифицировать, какие лимфатические узлы маркированы, а какие содержат только индикатор. Также может быть полезно иметь возможность определить количество индикатора в узле даже в присутствии маркера. Таким образом, необходимо различать маркер и индикатор внутри лимфатического узла. Это показано на фиг. 1Е.

Одним из предлагаемых решений вышеуказанных проблем является использование маркера, который нелинейно реагирует на возбуждающее магнитное поле. Можно проанализировать полный гармонический отклик, чтобы отличить маркер от индикаторов, металлических инструментов, тела или других маркеров, которые имеют другой, и обычно более линейный, отклик при той же напряженности поля.

Материалы с большим разрывом Баркгаузена на кривой намагничивания, иначе материалы с «большим скачком Баркгаузена» (БСБ) претерпевают быстрое изменение своей магнитной поляризации при возбуждении внешним магнитным полем, напряженность которого, противодействующая мгновенной магнитной поляризации провода, превышает заданное пороговое значение, также известное как переключающее поле. Таким образом, маркер проявляет бистабильное поведение, переключаясь между двумя состояниями магнитной поляризации. Каждое изменение намагниченности генерирует магнитный импульс с гармоническими составляющими. Чтобы отличить маркер от других материалов измеряют профиль и количество гармоник (до многих десятков гармоник).

Было показано (например, в СА 3031282 А1), что некоторые материалы БСБ могут демонстрировать сильный нелинейный отклик, даже когда маркер короче критической длины и/или возбуждается ниже переключающего поля. Маркеры, изготовленные из таких материалов, известны как суббистабильные маркеры. Также для различения более линейных вторичных сигналов могут быть рассмотрены другие маркеры с меньшим уровнем или другим типом нелинейности их магнитного отклика. Например, нелинейность может быть результатом включения в маркер нелинейного электронного компонента, такого как диод.

В идеале возбуждающее магнитное поле, генерируемое магнитным зондом (поле возбуждения), должно включать только одну частотную составляющую на основной частоте. Для достижения больших расстояний обнаружения также желательны сильные магнитные поля. Однако сложно создать переменное магнитное поле вокруг зонда как с высокой напряженностью поля, так и с чистым одночастотным синусоидальным сигналом на желаемой частоте. Когда усилитель управляется мощностью, достаточной для создания сильного поля, обычно в синусоидальный сигнал вносятся некоторые искажения или нечеткости, что приводит к добавлению гармоник частоты возбуждения.

Гармонические составляющие в возбуждающем поле могут вызвать отклик любого линейного индикатора или маркеров на тех же гармонических частотах. Это приводит к помехам гармонического сигнала, создаваемым нелинейным маркером, и может затруднить его обнаружение и определение его характеристик, как показано на фиг. 2.

Операционные усилители с низким уровнем искажений могут обеспечить гармонические искажения около -120 дБ, где гармонические искажения представляют собой отношение среднеквадратичного значения интересующей гармоники (2-й, 3-й и т. д.) к среднеквадратичному значению уровня сигнала. Однако такие малые искажения достигаются только при токах в десятые доли мА, которые, как правило, слишком малы. В таких усилителях обычно также используются резистивные нагрузки, в то время как в магнитных пробниках обычно используются индуктивные нагрузки. Кроме того, гармонические искажения операционных усилителей обычно измеряются по напряжению, а не по току. Однако в данной заявке соответствующее гармоническое искажение - это искажение магнитного поля, которое генерируется током, а не напряжением. Поэтому не так просто производить высокочистые поля возбуждения с использованием готовых электронных компонентов.

Типичное оптимизированное гармоническое искажение поля возбуждения в магнитном зонде, таком, который, например, описан в WO 2011/067576, WO 2014/013235 или WO 2014/140567, может находиться в диапазоне от -70 дБ до -100 дБ на интересующих частотах. Это указывает на то, что гармонические составляющие менее чем в 10000-100000 раз меньше, чем сигнал возбуждения, что приемлемо для большинства технических решений, которые основываются на линейном обнаружении, или даже для аудиосистем высокого класса. Однако в данной заявке такой уровень гармонических искажений возбуждения, когда они отражаются от линейного магнитного материала рядом с зондом, легко может быть таким же большим, как сигнал от нелинейного маркера на некотором расстоянии от зонда. Таким образом, существует потребность в создании системы, способной отличить нелинейный маркер от других материалов, чувствительных к магнитному полю, даже с искаженным полем возбуждения. Настоящее изобретение направлено на удовлетворение этой потребности.

Краткое изложение изобретения.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложен способ обнаружения маркера по п. 1.

Дополнительные признаки изложены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Краткое описание чертежей.

Для лучшего понимания настоящего изобретения и для того, чтобы более четко показать, как его можно реализовать, сделана ссылка, только в качестве примера, на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1А - 1Е представляют собой иллюстрации, показывающие примеры использования для варианта осуществления;

Фиг. 2 представляет собой ряд графиков, показывающих влияние гармонической составляющей на поле возбуждения;

Фиг. 3 представляет собой схематическое изображение системы магнитного обнаружения в соответствии с вариантом осуществления;

Фиг. 4 представляет собой схематическое изображение системы магнитного обнаружения в соответствии с вариантом осуществления;

Фиг. 5А представляет собой график, показывающий кривую намагничивания типового маркера;

Фиг. 5В представляет собой график, показывающий магнитный отклик на оси времени;

Фиг. 5С представляет собой график, показывающий магнитный отклик на оси частоты;

Фиг. 6А представляет собой график, показывающий кривую намагничивания типового индикатора;

Фиг. 6В представляет собой график, показывающий магнитный отклик на оси времени;

Фиг. 6С представляет собой график, показывающий магнитный отклик на оси частоты;

Фиг. 7 представляет собой схематическое изображение системы магнитного обнаружения в соответствии с вариантом осуществления; а также

Фиг. 8 представляет собой блок-схему, показывающую способ в соответствии с вариантом осуществления.

Подробное описание изобретения.

Настоящее изобретение относится к системе обнаружения и способу определения характеристик маркера и, более конкретно, магнитного маркера, который можно имплантировать для маркировки целевой области в организме, а также к обнаружению и локализации имплантированного маркера с использованием ручного зонда.

Маркер может быть имплантирован в область, требующую маркировки в организме. Это может быть, например, опухоль или другое поражение или нужная область в мягких тканях. Примеры включают доброкачественные поражения, раковые поражения и лимфатические узлы, но не ограничиваются ими. Маркер можно поместить в место поражения или рядом с ним, или несколько маркеров можно поместить для обозначения краев или периметра области хирургического вмешательства, например, краев опухоли или саркомы мягких тканей.

На фиг. 3 прилагаемых чертежей показано схематическое изображение варианта осуществления системы обнаружения и маркера согласно настоящему изобретению. Система обнаружения 1 содержит зонд 10, соединенный с базовым блоком 4. Зонд 10 имеет катушку возбуждения или катушки возбуждения, которая генерирует или которые генерируют переменное магнитное поле для возбуждения магнитного маркера 6. Рядом с маркером 6 может также находиться магнитный индикатор 7.

Маркер 6 содержит по меньшей мере один кусок магниточувствительного материала и может иметь нелинейную магнитную восприимчивость. Намагниченность материала может нелинейно реагировать на внешнее магнитное поле. Материал может иметь большой скачок Баркгаузена на кривой намагничивания, который также может быть известен как материал с большим скачком Баркгаузена, материал БСБ, бистабильны переключающий материал или материал с большими нелинейностями на кривой намагничивания. Например, когда материал БСБ подвергается воздействию внешнего магнитного поля, напряженность поля которого, противодействующая мгновенной магнитной поляризации указанного отрезка материала, превышает заданное пороговое значение, переключающее магнитное поле H_sw, его магнитная поляризация подвергается быстрому реверсивному изменению. Это изменение намагниченности генерирует магнитный импульс с интенсивными гармоническими составляющими.

Индикатор 7 представляет собой жидкость, содержащую магнитные наночастицы. Например, индикатор 7 может содержать наночастицы оксида железа. Наночастицы можно описать как суперпарамагнитные наночастицы. Когда индикатор 7 подвергается воздействию внешнего поля, магнитный отклик может быть по существу линейным, то есть намагниченность индикатора 7 прямо пропорциональна приложенному полю. Магнитный отклик индикатора 7 может быть по существу линейным, когда напряженность внешнего поля находится в определенном диапазоне. Когда сила внешнего магнитного поля выше определенного линейного порога, может возникнуть насыщение намагниченности индикатора 7, что приводит к нелинейному магнитному отклику.

Зонд 10 системы обнаружения дополнительно содержит одну или несколько сенсорных катушек, предназначенных для обнаружения изменений в магнитном поле, вызванных изменением намагниченности маркера 6 и/или индикатора 7.

Для обнаружения маркера 6 в типичном поражении или нужной области зонд 10 должен иметь глубину обнаружения не менее 30 мм, предпочтительно более 40 мм и еще предпочтительнее более 50 мм. В идеале маркер 6 выдает одинаковую величину отклика независимо от направления приближения к маркеру 6. Это необходимо для обеспечения устойчивой обратной связи с хирургом касательно расположения маркера 6 относительно зонда 10.

Фиг. 4 иллюстрирует типовой зонд 10 более подробно. Зонд 10 обнаружения содержит катушку 102 возбуждения для создания магнитного поля возбуждения и сенсорную катушку для обнаружения ответного магнитного поля.

Катушка 102 возбуждения выполнена с возможностью создания магнитного поля возбуждения посредством поданного электрического тока, содержащего сигнал возбуждения. Магнитное поле возбуждения представляет собой переменное магнитное поле, генерируемое с основной частотной составляющей f₁. Магнитное поле возбуждения может дополнительно содержать одну или несколько дополнительных частотных составляющих f_n. Одна или несколько дополнительных составляющих частот f_n могут быть паразитными или нежелательными составляющими частот. Некоторые или все дополнительные частотные составляющие f_n могут быть частотами гармоник основной частоты f₁.

Базовый блок 4 и зонд 10 могут дополнительно содержать генератор и усилитель 100 синусоидальных колебаний, а также фильтр гармоник и схему 101 возбуждения, выполненные с возможностью генерирования сигнала возбуждения на основной частоте f₁. Генератор и усилитель 100 синусоидальных колебаний выполнены с возможностью генерирования и усиления сигнала возбуждения переменного тока, имеющего основную частоту f₁. Сигнал возбуждения может генерироваться с одной или несколькими паразитными составляющими частот f_n. Дополнительные составляющие частот могут быть введены путем усиления сигнала возбуждения. Фильтр гармоник и схема 101 возбуждения колебаний выполнены с возможностью фильтрации сигнала возбуждения и подачи сигнала возбуждения на катушку 102 возбуждения. Фильтр гармоник выполнен с возможностью уменьшения одной или нескольких дополнительных частотных составляющих f_n в сигнале возбуждения. Фильтр гармоник может быть режекторным фильтром, настроенным на конкретную гармонику. Отфильтрованный сигнал возбуждения подается на катушку 102 возбуждения для создания возбуждающего поля.

Базовый блок может дополнительно содержать один или несколько процессорных блоков, например, микроконтроллер и/или программируемую пользователем вентильную матрицу (ППВМ). Базовый блок может дополнительно содержать блок памяти, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП). Блок памяти может быть, например, сформирован из SDRAM или любой подходящей энергозависимой или энергонезависимой памяти. Микроконтроллер может дополнительно управлять памятью компьютера и взаимодействовать с ней. Микроконтроллером может быть, например, микроконтроллер STM32F769 фирмы STM Electronics или любой другой подходящий микроконтроллер. Микроконтроллер и ППВМ могут генерировать синусоидальный сигнал возбуждения, который затем перед усилением преобразуется ЦАПом в аналоговый сигнал, например, с использованием операционного усилителя.

Сенсорная катушка 104 выполнена с возможностью генерирования электрического воспринятого сигнала в ответ на изменяющееся внешнее магнитное поле. Сенсорная катушка 104 выполнена с возможностью обнаружения ответного магнитного поля, генерируемого магнитным материалом в ответ на магнитное поле возбуждения. В частности, сенсорная катушка 104 выполнена с возможностью обнаружения ответного магнитного поля, создаваемого маркером 6 и/или индикатором 7.

Зонд 10 обнаружения дополнительно содержит электронный фильтр, например режекторный фильтр 106, и блок 108 обнаружения и усиления содержания гармоник. Для улучшения восприятия других частотных составляющих f_n электронный фильтр 106 может быть выполнен с возможностью уменьшения или удаления основной частоты f₁ из воспринятого сигнала. Блок 108 обнаружения и усиления содержания гармоник может дополнительно усиливать одну или несколько дополнительных частотных составляющих f_n, например, соответствующих одной или нескольким частотам гармоник основной частоты f₁. Блок также может подавлять некоторые нежелательные частотные составляющие. Функционирование компонентов для обработки воспринятого сигнала будет более подробно описано ниже.

На фиг. 5А показана возможная кривая намагничивания магнитного маркера 6. Кривая показывает уровень намагничивания маркера 6 в зависимости от силы приложенного внешнего магнитного поля. Маркер 6 может содержать по меньшей мере один кусок материала с большим скачком Баркгаузена (БСБ). Как описано выше, материал БСБ может давать нелинейную кривую намагничивания. Согласно кривой намагничивания, возбуждающее поле Н, меньшее, чем переключающее поле 25, приведет к небольшому изменению или отсутствию изменения намагниченности В, за исключением эффекта перехода от «24» к «25», где есть небольшое изменение величины, но без изменения полярности В. Кривая показывает изменение намагниченности после превышения значения переключающего поля, обозначенного номером «25». Кривая показывает эффект гистерезиса, с дальнейшим изменением намагниченности после превышения значения переключающего поля, обозначенного номером «30». Таким образом, реверсивное изменение происходит во времени регулярно, с тем же периодом времени, что и частота возбуждения.

На фиг. 5В показан типичный воспринятый сигнал, соответствующий кривой намагничивания на фиг. 5А. При возбуждении маркера 6 переменным полем достаточно большой амплитуды на оси времени наблюдаются импульсы, соответствующие перемагничиванию. Импульсы могут накладываться на синусоиду, если паразитное магнитное поле возбуждения, связанное с сенсорными катушками, не отфильтровывается полностью. Как более подробно рассмотрено ниже, материал, имеющий линейный магнитный отклик, будет создавать синусоидальный воспринятый сигнал на той же частоте, что и магнитное поле возбуждения. Для сравнения, нелинейный отклик маркера 6 создает гармонические частотные составляющие в воспринятом сигнале, которые объединяются в суперпозицию для создания результирующего импульсного сигнала.

На фиг. 5С показана частотная характеристика воспринятого сигнала, соответствующего кривой намагничивания, представленной на фиг. 5А. В ответ на магнитное поле возбуждения по существу на основной частоте (f₁) воспринятый сигнал содержит по меньшей мере одну дополнительную частотную составляющую на более высокой гармонической частоте. Как показано, воспринятый сигнал может содержать значительную составляющую по меньшей мере на каждой из гармонических частот со 2-й по 10-ю (f₁-f₁₀) по отношению к основной частоте. Также могут присутствовать высокочастотные компоненты.

Маркер 6 может быть выполнен с возможностью обеспечения существенного отклика на определенной гармонической частоте (f_x). Такая гармоническая частота f_x может использоваться для различения части воспринятого сигнала, генерируемого маркером 6, и другой части, генерируемой одним или несколькими вторичными источниками магнитного поля. Гармоническая частота f_x может использоваться для различения маркера 6 и индикатора 7. В некоторых реализациях для различения маркера 6 и индикатора 7 может использоваться частота третьей гармоники (f₁).

В ответном магнитном поле, генерируемом маркером 6, отношение между основной частотной характеристикой и конкретной гармонической частотой f_x может обозначаться как коэффициент отклика маркера или первичный коэффициент отклика. Коэффициент отклика маркера может быть приблизительно равен 100 или может быть меньше 100. В некоторых реализациях коэффициент отклика маркера до применения какого-либо фильтра может быть меньше 50, например, может быть приблизительно равен 30.

Вместо работы в бистабильном режиме нелинейный маркер может работать в суббистабильном режиме. Как описано выше, некоторые материалы БСБ действительно могут демонстрировать нелинейный отклик в полях, меньших, чем переключающее поле (например, отклик третьей гармоники Н₃), который почти на 2 порядка больше, чем у материалов, не являющихся БСБ. Это может обеспечить обнаружение маркера, который находится дальше от зонда 10, где поля возбуждения обычно малы.

На фиг. 6А показана типичная кривая намагничивания магнитного индикатора 7. Кривая показывает уровень намагниченности индикатора 7 в зависимости от силы приложенного внешнего магнитного поля. Магнитный отклик индикатора 7 является по существу линейным при слабых возбуждающих полях. В более сильных внешних магнитных полях может возникнуть насыщение намагниченности индикатора 7, поскольку наночастицы в индикаторе 7 полностью выравниваются с внешним магнитным полем. Магнитный отклик индикатора 7 является линейным в слабом возбуждающем поле и может стать нелинейным в ответ на более сильное возбуждающее поле. Согласно кривой намагничивания, синусоидальное возбуждающее поле Н, имеющее амплитуду ниже определенного линейного порога, приведет к соответствующей синусоидальной намагниченности М. Возбуждающее поле, имеющее амплитуду выше линейного порога, может вызвать искажения в соответствующей намагниченности, т.е. нелинейность. Кроме того, если центральная часть кривой намагничивания не является линейной (т.е. имеет постоянный градиент), то могут возникать дополнительные нелинейные искажения соответствующей намагниченности.

На фиг. 6В показан типичный воспринятый сигнал, соответствующий кривой намагничивания, представленной на фиг. 6А. Когда индикатор 7 возбуждается переменным полем с амплитудой ниже линейного порога, воспринятый сигнал линейно соответствует возбуждающему полю. Там, где переменное поле имеет синусоидальную форму, воспринятый сигнал имеет соответствующую синусоидальную форму. При возбуждении индикатора 7 переменным полем достаточно большой амплитуды на оси времени могут наблюдаться импульсы, соответствующие насыщению намагниченности индикатора 7. Нелинейный отклик создает одну или несколько гармонических частотных составляющих в воспринятом сигнале, которые объединяются в суперпозицию для создания результирующего импульсного сигнала.

Фиг. 6С иллюстрирует частотную характеристику воспринятого сигнала, соответствующего кривой намагничивания фиг. 6А. Как можно видеть, в ответ на магнитное поле возбуждения с малой амплитудой, по существу, на основной частоте (f₁), воспринятый сигнал содержит в основном основную частоту (f₁). В ответ на магнитное поле возбуждения с большой амплитудой, по существу, на основной частоте (f₁), воспринятый сигнал содержит по меньшей мере одну дополнительную частотную составляющую на более высокой гармонической частоте. Как показано, воспринятый сигнал может содержать значительную составляющую по меньшей мере на любой из гармонических частот со 2-й по 10-ю (f₂-f₁₀) по отношению к основной частоте. В частности, может быть значительная составляющая в нечетных частотах гармоник, в частности, в третьей гармонике. Также могут присутствовать высокочастотные компоненты.

Гармонические частотные составляющие в воспринятом сигнале, генерируемом индикатором 7, могут мешать обнаружению гармонических частотных составляющих, генерируемых маркером 6, и могут препятствовать точному обнаружению маркера 6.

Как описано выше, маркер 6 может быть выполнен с возможностью обеспечения существенного отклика на гармонической частоте f_x. Гармоническая частота f_x может использоваться для различения части воспринятого сигнала, генерируемого маркером 6, и части, генерируемой одним или несколькими вторичными источниками магнитного поля. Однако генерирование индикатором 7 воспринятой составляющей сигнала на гармонической частоте f_x может препятствовать точному обнаружению маркера 6. Генерирование магнитного поля возбуждения с амплитудой ниже линейного порога для индикатора 7 может уменьшить генерирование индикатором 7 гармонических частотных составляющих. В частности, использование магнитного поля возбуждения с малой амплитудой может уменьшить генерирование индикатором 7 частотных составляющих третьей гармоники.

В ответном магнитном поле, генерируемом индикатором 7, отношение между основной частотой отклика и частотой третьей гармоники может обозначаться как вторичный коэффициент отклика.

На фиг. 7 показана блок-схема системы 1 магнитного обнаружения согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Система 1 магнитного обнаружения содержит генератор 110 частоты. Примером генератора 110 частоты является осциллятор или генератор формы волны. Генератор 110 частоты выполнен с возможностью генерирования переменного сигнала. Сигнал может быть синусоидальным. Частота f_D сигнала может находиться в диапазоне от 100 Гц до 100 кГц. Примером генератора частоты является микроконтроллер, выдающий синусоидальный сигнал, который затем преобразуется в аналоговый сигнал цифро-аналоговым преобразователем и фильтруется фильтром нижних частот для сглаживания сигнала.

Генерируемый сигнал возбуждает катушку или катушки 120 возбуждения. Катушка или катушки возбуждения генерирует или генерируют переменное магнитное поле. Генерируемое поле распространяется в ткань, содержащую магнитный маркер 6, содержащий по меньшей мере один кусок материала с большим скачком Баркгаузена (БСБ). Синусоидальный сигнал может свести к минимуму гармонические составляющие в переменном магнитном поле, однако переменный сигнал и/или генерируемое переменное магнитное поле могут содержать одну или несколько паразитных высокочастотных составляющих. Переменное магнитное поле может содержать одну или несколько гармонических составляющих. Соотношение между основной частотой и частотой гармоники f_x в генерируемом переменном магнитном поле может обозначаться как коэффициент возбуждения.

Сигнал возбуждения, генерируемый генератором 110 частоты, может электронно фильтроваться для ослабления гармонических частей сигнала возбуждения, так что переменное магнитное поле в основном соответствует требуемой частоте возбуждения. Это помогает избежать паразитных откликов на более высоких частотах, которые могут быть ошибочно интерпретированы как гармонические отклики. Фильтрация и обработка сигнала возбуждения могут значительно уменьшить составляющую частоты гармоники f_x на несколько порядков. Частота гармоники f_x может быть в 10³ или 10⁴ раз меньше, чем составляющая основной частоты. То есть значение коэффициента возбуждения может находиться в диапазоне от 10³ до 10⁴ или выше. Однако даже такая малая составляющая на частоте гармоники f_x может помешать точному обнаружению маркера 6.

Переменное магнитное поле возбуждает маркер 6, и намагничивание маркера 6 приводит к генерированию гармонических составляющих в поле отклика. В зависимости от расположения маркера 6 гармоники могут быть нечетными гармониками (3-я, 5-я, 7-я и т.д.) или четными гармониками (2-я, 4-я, 6-я и т.д.) или комбинацией нечетных и четных гармоник. Маркер 6 можно обнаружить путем непосредственного измерения величины одной или нескольких частот гармоник или путем измерения отношения величины одной или нескольких гармоник к другим гармоникам или к величине основной частоты.

Переменное магнитное поле также может возбуждать индикатор 7. Распределение индикатора в пространстве обычно неизвестно. Однако если амплитуда переменного магнитного поля в объеме, окружающем зонд 10, ниже линейного порога для любого индикатора 7, то магнитный отклик индикатора 7 является линейным, не зависящим от распределения индикатора в пространстве. Намагничивание индикатора приводит к генерированию поля отклика с большой основной частотной составляющей в ответ на большую основную частотную составляющую магнитного поля возбуждения. Кроме того, линейный отклик индикатора 7 может привести к появлению одной или нескольких высокочастотных составляющих в ответ на паразитные высокочастотные составляющие в магнитном поле возбуждения. Таким образом, поле отклика, генерируемое индикатором 7, может включать в себя одну или несколько гармонических частотных составляющих вследствие наличия гармонических частотных составляющих в магнитном поле возбуждения.

Поле отклика от маркера 6 и индикатора 7 обнаруживается сенсорной катушкой или сенсорными катушками 130 для генерирования сенсорного напряжения или тока. Сенсорные катушки 130 могут быть размещены в ручном или роботизированном зонде, например, зонде 10. Для фильтрации или ослабления по меньшей мере составляющих сенсорного сигнала на частоте возбуждения может быть установлен электронный фильтр 140, так что результирующий сигнал имеет минимальную составляющую на частоте возбуждения и содержит высшие гармонические составляющие сигнала, например гармоники второго, третьего, четвертого, пятого или седьмого порядка или их комбинации. Фильтр 140 может иметь форму пассивного LCR фильтра известной конструкции, например, из конденсаторов, катушек индуктивности и резисторов, или активного фильтра известной конструкции, например, на основе операционного усилителя или операционных усилителей.

Отфильтрованный сигнал может подаваться на блок 150 обнаружения гармоник, который улучшает отношение сигнал/шум одной или нескольких гармонических составляющих сигнала и преобразует сигнал в величину расстояния от зонда 10 до маркера 6. Блок 150 обнаружения гармоник может быть выполнен с возможностью фильтрации паразитных гармонических откликов, генерируемых индикатором 7. Блок 150 обнаружения гармоник может выполнять несколько рабочих этапов. Функции блока 150 обнаружения гармоник могут осуществляться микроконтроллером и ППВМ, как описано выше.

Блок 150 обнаружения гармоник может быть выполнен с возможностью осуществления взаимной корреляции для уменьшения шума 151. Блок 150 обнаружения гармоник может быть выполнен с возможностью разделения сигнала на частотные составляющие посредством взаимной корреляции 151. Например, взаимная корреляция 151 может разделить сигнал на сигнал 152 основной гармоники и по меньшей мере один сигнал 153 n-й гармоники.

Блок 150 обнаружения гармоник может определять поправочный коэффициент 154. Поправочный коэффициент 154 может соответствовать воспринятому сигналу, который генерируется индикатором 7. Поправочный коэффициент 154 может соответствовать выбранной n-й гармонической частотной составляющей, генерируемой индикатором 7. Путем удаления поправочного коэффициента 154 из сигнала 153 n-й гармоники блок 150 обнаружения гармоник может выделить сигнал 155 от нелинейного маркера. В частности, блок 150 обнаружения гармоник может выделить сигнал n-й частоты, генерируемый маркером 6.

Поправочный коэффициент 154 может быть определен на основе сигнала 152 основной гармоники. Поправочный коэффициент 154 может быть дополнительно основан на коэффициенте возбуждения, представляющем собой отношение основной частоты и частоты n-й гармонической составляющей в магнитном поле возбуждения. В некоторых реализациях поправочный коэффициент 154 может быть дополнительно основан на характеристическом спектральном отклике линейного индикатора и нелинейного маркера. Блок 150 обнаружения гармоник может уменьшать сигнал 152 основной гармоники за счет коэффициента возбуждения для определения поправочного коэффициента 154. Этот практический подход особенно справедлив, пока индикатор примерно в 10 раз более линейный, чем маркер. Эту линейность можно оценить по соответствующему гармоническому искажению.

Поправочный коэффициент 154, соответствующий n-й гармонической частотной составляющей, генерируемой индикатором 7, может быть выражен через основную частотную составляющую, генерируемую индикатором 7, с использованием вторичного коэффициента отклика, описанного выше. Кроме того, основная частотная составляющая, генерируемая индикатором 7, и основная частотная составляющая, генерируемая маркером 6, вместе составляют весь сигнал 152 основной гармоники. Часть n-й гармонической частотной составляющей, генерируемой индикатором 7, может быть поэтому привязана к сигналу 152 основной гармоники через вторичный коэффициент отклика. Дополнительная часть n-й гармонической частотной составляющей, генерируемой индикатором 7, может быть привязана к n-й гармонической частотной составляющей, генерируемой маркером 6, через вторичный коэффициент отклика и коэффициент отклика маркера.

В той мере, в какой магнитный отклик индикатора 7 является линейным, вторичный коэффициент отклика является по существу таким же, как и коэффициент возбуждения, независимо от пространственного изменения поля возбуждения и пространственного распределения индикатора вокруг зонда 10. То есть значение вторичного коэффициента отклика может быть в диапазоне от 10³ до 10⁴ или выше. Можно определить, что часть n-й гармонической частотной составляющей, генерируемой индикатором 7, которая основана на вторичном коэффициенте отклика и коэффициенте отклика маркера, незначительна из-за большого несоответствия между вторичным коэффициентом отклика и коэффициентом отклика маркера.

В результате поправочный коэффициент 154 может быть определен с высокой степенью точности на основе только сигнала 152 основной гармоники и коэффициента возбуждения сигнала возбуждения.

Блок 150 обнаружения гармоник может быть выполнен с возможностью удаления поправочного коэффициента 154 из сигнала 153 n-й гармоники, чтобы выделить сигнал 155 от нелинейного маркера. Сигнал 155 от нелинейного маркера может обозначаться как сигнал обнаружения. Аналогичная методика может быть применена для подавления паразитных сигналов, возникающих от других источников, отличных от индикатора 7. Например, линейный сигнал может исходить от металлических предметов, находящихся в непосредственной близости от зонда 10 во время операции, от тела пациента, от рук хирурга или от маркера для биопсии. Блок 150 обнаружения гармоник может подавлять любые такие сигналы, которые настолько малы, что не переполняют электронные компоненты в схемах датчиков.

В некоторых вариантах осуществления генератор 110 частоты может быть выполнен с возможностью изменения амплитуды сигнала возбуждения во времени. Амплитуда переменного магнитного поля, генерируемого катушками 120 возбуждения, может изменяться во времени. Таким образом, можно возбуждать магнитным полем различные части объема вокруг зонда 10 в разное время. Блок 150 обнаружения гармоник может быть выполнен с возможностью вычисления множества поправочных коэффициентов 154 в разное время, соответствующих разным амплитудам сигнала возбуждения. Вычисленное множество поправочных коэффициентов 154 может быть собрано в массив поправочных коэффициентов. На основе массива поправочных коэффициентов может быть выделен сигнал 155 от нелинейного маркера. В этом случае система может более точно подавлять паразитные сигналы от вторичного источника, которые неравномерно распределены вокруг зонда 10.

Блок 150 обнаружения гармоник может быть дополнительно выполнен с возможностью преобразования 156 сигнала 155 n-й гармоники маркера для получения величины расстояния от зонда 10 до маркера 6. Пользовательский дисплей и звуковой генератор 160 обеспечивают вывод пользователю визуальной и звуковой информации, указывающей, например, близость маркера 6 или величину магнитного сигнала. Система может отображать близость, размер, расстояние/направление или ориентацию маркера 6 или их комбинации.

Путем генерирования поправочного коэффициента, соответствующего n-й гармонической частотной составляющей, генерируемой индикатором 7, и выделения n-й гармонической частотной составляющей, генерируемой маркером 6, система 1 магнитного обнаружения может обеспечить значительно улучшенное отображение близости, размера и т.д. маркера 6. Система 1 магнитного обнаружения может точно различать маркер 6 и индикатор 7, даже если сигнал возбуждения не имеет чистой одночастотной синусоидальной формы. Система 1 магнитного обнаружения может повысить точность локализации маркера 6 и обеспечить более точное удаление соответствующего поражения. Таким образом, система 1 магнитного обнаружения может снизить вероятность удаления избыточной ткани, позволяя хирургу более точно определить степень поражения, соответственно улучшая период восстановления и результат хирургического лечения.

В других случаях система 1 магнитного обнаружения может обеспечить более точное отображение размера или количества магнитного маркера, причем магнитный маркер может соответствовать образцу любого материала, обеспечивающего нелинейный магнитный отклик. Система 1 магнитного обнаружения может улучшить определение размера или количества, даже когда сигнал возбуждения включает в себя паразитную частотную составляющую в дополнение к желаемой основной частотной составляющей.

Кроме того, извлечение n-й гармонической частотной составляющей, генерируемой маркером 6, вместе со знанием его спектральной характеристики эквивалентно извлечению гармонических частотных составляющих, генерируемых индикатором 7. Это можно использовать для определения количества индикатора 7 вблизи зонда 10 или расстояния индикатора 7 от зонда 10, даже при наличии маркера 6, который создает как n-ую гармоническую частоту, так и основную гармоническую частотную составляющую.

Каждый из маркеров описанной выше системы обнаружения может содержать один или несколько отрезков материала («материал магнитного маркера»), который дает гармонический или нелинейный отклик на переменное магнитное поле, создаваемое большим скачком Баркгаузена на кривой намагничивания. Примеры таких материалов включают аморфные, в стеклянной оболочке, микропровода с высоким содержанием железа, кобальта и никеля, аморфные микропровода на основе железа-кремния-бора, аморфные микропровода на основе железа-кобальта и объемные проводники из металлического стекла.

В некоторых вариантах осуществления длина или длины материала магнитного маркера (сформированного из материала с большим скачком Баркгаузена на кривой намагничивания) могут содержать отрезок сплошного проводника (длиной <10 мм) диаметром <2 мм, так что маркер может быть доставлен через маленькую иглу; микропровод в стеклянной оболочке с диаметром сердечника, например, от 5 до 100 микрометров и толщиной оболочки, например, от 0,5 до 40 микрометров; пучок из 2-х и более отрезков сплошного проводника или микропровода в стеклянной оболочке; или полую трубку.

Любой из маркеров может содержать более одного куска материала магнитного маркера вместе с дополнительным материалом для соединения или охватывания частей материала магнитного маркера и формирования окончательной формы маркера. Маркер может содержать трубку, трубки или сплошную или частичную оболочку из другого материала, внутри которой удерживаются отрезки магнитного материала маркера. Маркер может содержать электронные компоненты, например катушки, диоды и транзисторы. Например, LC-цепь (комбинация конденсатора и катушки индуктивности) с диодом может давать нелинейный отклик. Магнитный материал также может быть покрыт или заключен в дополнительный биосовместимый материал. Например, трубка или оболочка, содержащая материал магнитного маркера, содержит биосовместимый пластически деформируемый материал, такой как нержавеющая сталь 316, титан, нитинол, титановый сплав и т.п.

В некоторых вариантах блок возбуждения может содержать катушку возбуждения или катушки возбуждения. Также переменное магнитное поле может создаваться, например, вращающимся постоянным магнитом. Сенсорный блок может содержать сенсорную катушку или сенсорные катушки или, как вариант, твердотельный магнитометр. В некоторых реализациях сенсорный блок может содержать любой подходящий магнитный датчик, например, датчик Холла, МЭМС-датчик, магнитотранзистор/магнитодиод, СКВИД-магнитометр, АМР-датчик или ГМР-датчик.

Частота возбуждения может находиться в диапазоне от 100 Гц до 100 кГц. Более высокие частоты, близкие к 100 кГц, могут быть хороши для максимизации воспринятого сигнала. Более высокая частота может также позволить усреднить больше циклов в секунду во время обнаружения, чтобы улучшить подавление шума, в то же время предоставляя пользователю вывод информации «в реальном времени», т.е. обновление выходного сигнала по меньшей мере 10 раз в секунду. Следовательно, для подавления шума может быть желательной частота по меньшей мере 1000 Гц, предпочтительно по меньшей мере 10 кГц. Например, чтобы дать пользователю различимый отклик «в реальном времени», может потребоваться обновление выходных данных по меньшей мере каждые 0,1 с. Частота 1 кГц позволяет усреднить 100 циклов между каждым обновлением для пользователя, а 10 кГц позволяет усреднить 1000 циклов между каждым обновлением для пользователя.

Также могут быть получены преимущества от более низкой частоты возбуждения, и они включают снижение потерь на вихревые токи как в маркере (в случаях, когда он подвержен вихревым токам, например, если он имеет высокую проводимость), так и от окружающей ткани, и более интенсивное магнитное переключение в маркере. Для снижения потерь на вихревые токи может быть хороша частота менее 50 кГц предпочтительно, менее 30 кГц. В условиях операционной электромагнитные помехи чаще возникают на частотах выше 100 кГц, поэтому может оказаться полезным выбор частоты возбуждения таким образом, чтобы интересующие гармоники были ниже 100 кГц.

На фиг. 8 прилагаемых чертежей показана блок-схема, представляющая способ обнаружения магнитного маркера согласно одному из вариантов осуществления. Способ начинается с этапа S01.

На этапе S02 генерируют магнитное поле возбуждения. Магнитное поле возбуждения создается блоком возбуждения. Магнитное поле возбуждения содержит первую составляющую возбуждения (DH₁) на первой частоте и вторую составляющую возбуждения (DH_n) на второй частоте. Первая частота может быть первой основной частотой, а вторая частота может быть n-й гармоникой первой частоты.

На этапе S03 обнаруживают ответное магнитное поле. Ответное магнитное поле определяется датчиком магнитного поля. Ответное магнитное поле содержит первую составляющую отклика (SH₁) на первой частоте и вторую составляющую отклика (SH_n) на второй частоте.

SH₁ включает в себя два подкомпонента: маркерный подкомпонент (MH₁) и вторичный подкомпонент (TH₁). SH_n также включает два подкомпонента: маркерный подкомпонент (MH_n) и вторичный подкомпонент (TH_n).

Маркерные подкомпоненты могут обозначаться как первичные подкомпоненты или первичные части. Вторичные подкомпоненты (или вторичные части) могут приходить от магнитного индикатора или другого источника магнитного сигнала. MH_n - это полезный сигнал от маркера, а TH_n - это нежелательный мешающий сигнал от индикатора или другого вторичного источника.

На этапе S04 получают коэффициент возбуждения DF=DH₁/DH_n. Коэффициент возбуждения представляет собой отношение первой составляющей возбуждения и второй составляющей возбуждения в сигнале возбуждения. Коэффициент возбуждения генерируется процессором.

На этапе S05 определяют поправочный коэффициент для компенсации TH_n. Этот поправочный коэффициент соответствует вторичной подкомпоненте в SH_n. Поправочный коэффициент генерируется процессором. Поправочный коэффициент определяют на основе первой составляющей отклика (SH₁) и коэффициента возбуждения (DF).

На этапе S06 определяют сигнал обнаружения, соответствующий маркерной части второй составляющей отклика. Сигнал обнаружения генерируется процессором. Сигнал обнаружения определяют на основе второй составляющей отклика (SH_n) и ранее определенного поправочного коэффициента.

На этапе S07 генерируют выходной сигнал. Выходной сигнал для вывода генерируется процессором. Выходной сигнал основан на силе сигнала обнаружения.

Способ завершает этап S08.

Хотя аспекты изобретения описаны здесь на конкретных вариантах его осуществления, следует понимать, что эти варианты являются просто иллюстрацией сущности и практического применения настоящего изобретения. Таким образом, в иллюстративные варианты осуществления могут быть внесены многочисленные модификации, и могут быть разработаны другие устройства без отклонения от объема изобретения, ограниченного прилагаемой формулой изобретения.

Группа изобретений относится к медицинской технике. Обнаружение магнитного маркера включает генерирование блоком возбуждения магнитного поля возбуждения, включающего первую составляющую возбуждения на первой частоте и вторую составляющую возбуждения на второй частоте, и обнаружение датчиком магнитного поля ответного магнитного поля, содержащего первую составляющую отклика на первой частоте и вторую составляющую отклика на второй частоте. Магнитный маркер выполнен с возможностью нелинейного отклика на сигнал возбуждения. Первичная часть первой составляющей отклика и первичная часть второй составляющей отклика генерируются магнитным маркером в ответ на магнитное поле возбуждения, а вторичная часть первой составляющей отклика и вторичная часть второй составляющей отклика генерируются по меньшей мере одним вторичным магнитным источником в ответ на магнитное поле возбуждения. Группа изобретений позволяет повысить эффективность обнаружения магнитного маркера. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ обнаружения магнитного маркера, который можно имплантировать для маркировки целевой области в организме, включающий:

генерирование блоком возбуждения магнитного поля возбуждения, содержащего первую составляющую возбуждения на первой частоте и вторую составляющую возбуждения на второй частоте, причем вторая частота представляет собой n-ю гармонику первой частоты;

обнаружение датчиком магнитного поля ответного магнитного поля, содержащего первую составляющую отклика на первой частоте и вторую составляющую отклика на второй частоте, при этом

первичная часть первой составляющей отклика и первичная часть второй составляющей отклика генерируются магнитным маркером в ответ на магнитное поле возбуждения, причем магнитный маркер выдает нелинейный отклик на сигнал возбуждения, и

вторичная часть первой составляющей отклика и вторичная часть второй составляющей отклика генерируются по меньшей мере одним вторичным магнитным источником в ответ на магнитное поле возбуждения, причем вторичный магнитный источник выдает линейный отклик на магнитное поле возбуждения;

определение процессором коэффициента возбуждения, представляющего собой отношение первой составляющей возбуждения и второй составляющей возбуждения в сигнале возбуждения, причем коэффициент возбуждения приблизительно равен отношению вторичной части первой составляющей отклика к вторичной части второй составляющей отклика;

определение процессором, из первой составляющей отклика и коэффициента возбуждения, поправочного коэффициента, соответствующего вторичной части второй составляющей отклика;

определение процессором сигнала обнаружения, соответствующего маркерной части второй составляющей отклика, при этом сигнал обнаружения определяют на основе второй составляющей отклика и поправочного коэффициента; а также

генерирование процессором выходного сигнала на основе силы сигнала обнаружения.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что магнитный маркер выполнен из материала, имеющего большой скачок Баркгаузена (БСБ) на его кривой намагничивания.

3. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что магнитный маркер выполнен с возможностью бистабильного поведения в ответ на синусоидальный сигнал возбуждения путем переключения между двумя состояниями магнитной поляризации.

4. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что сигнал возбуждения генерируют с амплитудой ниже порогового уровня амплитуды, выше которого отклик вторичного магнитного источника на сигнал возбуждения становится нелинейным.

5. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что коэффициент отклика маркера, представляющий собой отношение между маркерной частью первой составляющей отклика и маркерной частью второй составляющей отклика, меньше, чем вторичный коэффициент отклика.

6. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что определение поправочного коэффициента дополнительно основано на второй составляющей отклика, спектральном отклике вторичного магнитного источника и спектральном отклике маркера.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что магнитный маркер выполнен из магниточувствительного материала, выполненного с возможностью обеспечения коэффициента отклика маркера со значением, меньшим 300.

8. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что вторичный источник магнитного поля выполнен из парамагнитного материала.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что вторичный источник магнитного поля содержит суперпарамагнитные наночастицы оксида железа.

10. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что вторая частота представляет собой гармоническую частоту третьего порядка первой частоты.

11. Способ по любому из предыдущих пунктов, дополнительно включающий:

определение с помощью процессора вторичного сигнала обнаружения на основе вторичной части первой составляющей отклика и вторичной части второй составляющей отклика; а также

генерирование процессором на основе силы вторичного сигнала обнаружения, вторичного выходного сигнала для вывода.

12. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что вторичный источник магнитного поля представляет собой хирургический инструмент, биопсийный маркер или тело человека.

13. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что амплитуда выходного сигнала связана с близостью магнитного маркера к датчику магнитного поля.

14. Способ по любому из пп. 11-13, отличающийся тем, что амплитуда выходного сигнала связана с количеством магнитного материала магнитного маркера или вторичного магнитного источника.

15. Способ по любому из предыдущих пунктов, дополнительно включающий:

изменение блоком возбуждения амплитуды магнитного поля возбуждения во времени, и

определение процессором множества дополнительных поправочных коэффициентов на основе соответствующего множества амплитуд магнитного поля возбуждения и формирование массива поправочных коэффициентов, при этом

сигнал обнаружения определяют на основе второй составляющей отклика и сформированного массива поправочных коэффициентов.

16. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что коэффициент возбуждения находится в диапазоне от 10³ до 10⁴ и выше.

17. Система обнаружения для обнаружения магнитного маркера, который можно имплантировать для маркировки целевой области в организме, содержащая:

блок возбуждения, выполненный с возможностью генерирования магнитного поля возбуждения, содержащего первую составляющую возбуждения на первой частоте и вторую составляющую возбуждения на второй частоте;

датчик магнитного поля, выполненный с возможностью обнаружения отклика магнитного поля, содержащего первую составляющую отклика на первой частоте и вторую составляющую отклика на второй частоте, причем вторая частота представляет собой n-ю гармонику первой частоты; при этом

первичная часть первой составляющей отклика и первичная часть второй составляющей отклика генерируются магнитным маркером в ответ на магнитное поле возбуждения, причем магнитный маркер выдает нелинейный отклик на сигнал возбуждения, и

вторичная часть первой составляющей отклика и вторичная часть второй составляющей отклика генерируются по меньшей мере одним вторичным магнитным источником в ответ на магнитное поле возбуждения, причем вторичный магнитный источник выдает линейный отклик на магнитное поле возбуждения;

а также процессор, выполненный с возможностью:

определения коэффициента возбуждения, представляющего отношение первой составляющей возбуждения и второй составляющей возбуждения в сигнале возбуждения, причем коэффициент возбуждения приблизительно равен отношению вторичной части первой составляющей отклика к вторичной части второй составляющей отклика;

определения из первой составляющей отклика и коэффициента возбуждения поправочного коэффициента, соответствующего вторичной части второй составляющей отклика, при этом поправочный коэффициент определяют на основе первой составляющей отклика и коэффициента возбуждения;

определения сигнала обнаружения, соответствующего маркерной части второй составляющей отклика, при этом сигнал обнаружения определяют на основе второй составляющей отклика и поправочного коэффициента; а также

генерирования выходного сигнала для пользователя на основе силы сигнала обнаружения.