[发明专利]用于光学形状感测配准的集线器设计和方法

说明书

技术领域

本公开涉及医学仪器，并且更具体地涉及形状感测光纤配准工具以及 供使用的方法。

背景技术

光学形状感测(OSS)使用多芯光纤来重建沿设备的长度的形状。沿传 感器的位置，已知为z＝0，提供空间中用于形状重建的起始点。在大多数应 用中，这种重建的形状之后与术前图像(使用例如计算机断层摄影(CT)、 磁共振成像(MRI)、荧光透视检查)或术中图像(诸如，例如超声或荧光 透视检查)相叠加。执行在图像与形状数据之间的叠加需要在这两种模态 之间的配准。

当在多线缆(multi-tether)配置中使用两个形状感测设备时，这些设备 中的每个设备都需要被配准到相同的参考帧。在这些配准步骤中的任何误 差都将引起对设备的感知位置的误差。在导丝或导管的情况下，在使用期 间的已知约束是导丝的一些部分物理地位于导管之内。如果这两个形状没 有良好地配准，组合的输出将看上去导丝已经漂移到导管的外部。这显然 是临床使用中所不希望的。

发明内容

根据本发明的原理，一种光学形状感测集线器(hub)包括形成腔的纵 向主体，所述腔被配置为接收两个或更多个光学形状感测(OSS)使能的仪 器。一个或多个机械特征被设置在所述腔之内或者被设置在所述纵向主体 上，以将所述两个或更多个OSS使能的仪器相对于彼此维持在固定的几何 配置中，使得距纵向主体的远处，所述两个或更多个OSS使能的仪器使形 状感测的重建数据在所述两个或更多个OSS使能的仪器之间配准。

一种形状感测系统包括集线器，所述集线器包括形成腔的纵向主体， 所述腔被配置为接收两个或更多个光学形状感测(OSS)使能的仪器，所述 集线器包括一个或多个机械特征，所述一个或多个机械特征被设置在所述 腔之内或者被设置在所述纵向主体上，以将所述两个或更多个OSS使能的 仪器相对于彼此维持在固定的几何配置中，使得距纵向主体的远处，所述 两个或更多个OSS使能的仪器使形状感测的重建数据相配准。形状感测模 块被配置为接收、解读并配准来自所述两个或更多个OSS使能的仪器的光 纤的光学信号，以确定所述两个或更多个OSS使能的仪器的形状。

一种用于配准两个或更多个光学形状感测(OSS)使能的仪器的方法， 包括：提供光学形状感测集线器和一个或多个机械特征，所述光学形状感 测集线器包括形成腔的纵向主体，所述腔被配置为接收两个或更多个光学 形状感测(OSS)使能的仪器，所述一个或多个机械特征被设置在所述腔之 内或者被设置在所述纵向主体上，以将所述两个或更多个OSS使能的仪器 相对于彼此维持在固定的几何配置中，使得距纵向主体的远处，所述两个 或更多个OSS使能的仪器使形状感测的重建数据在所述两个或更多个OSS 使能的仪器之间配准；生成集线器在OSS数据中的期望形状的集线器模板； 搜索测量的OSS数据以匹配所述集线器模板，从而确定所述OSS数据中的 集线器位置；并且通过寻找在OSS数据中相对于集线器位置的交叠来确定 所述两个或更多个OSS使能的仪器之间的配准。

根据以下对例示实施例的详细描述，本公开的这些和其他特征和优点 将变得显而易见，要结合附图进行阅读。

附图说明

本公开将参考如下附图详细呈现对优选实施例的以下描述，在附图中：

图1是示出了形状感测系统的方框/流程图，所述形状感测系统采用根 据一个实施例的用于配准两个或更多个光学形状感测(OSS)仪器的集线器；

图2A是根据一个例示实施例的集线器设计的截面视图；

图2B是示出了用于根据一个例示实施例来识别形状数据中的集线器 的位置的不同形状的集线器设计的截面视图；

图3是集线器设计的截面视图，其中，所述集线器根据一个例示实施 例在OSS使能的仪器之一中集成地形成；

图4是根据例示实施例的示出用于形状到形状配准的方法的流程图；

图5示出了根据例示实施例的针对光纤上的三个不同集线器位置的曲 率半径倒数(1/ROC，以mm为单位)相对于纤维节点的绘图；

图6是根据例示实施例的Kappa相对于纤维节点的绘图，其示出了被 用于来识别OSS数据中的集线器的集线器模板的范例；