[发明专利]利用多条光纤的光学形状感测

说明书

一种利用至少两条光纤(OSF1、OSF2)的光学形状感测系统和方法，所述至少两条光纤两者均包括光学形状感测元件。处理器(P)被布置为配准指示所述光纤中的一个(OSF1)在空间中的位置的坐标系，并关于所述坐标系配准另一条光纤(OSF2)的位置(R2)。光学控制台系统(C、C1、C2)用作询问两条光纤(OSF1、OSF2)中的所述光学形状感测元件，并且相应地基于关于所述坐标系所配准的所述第二光纤(OSF2)的位置(R2)来确定对两条光纤(OSF1、OSF2)的三维形状(I)的度量。这提供了提供对两条光纤(OSF1、OSF2)的长度的3D光学形状感测的可能，因此实现了对例如具有几米的长度的长医学设备的3D形状重建。能够以此方式在分层数据结构中配准，例如被并入分离的设备中的，多于两条形状感测光纤，因此实现了对非常长的器械的形状感测。

技术领域

本发明涉及形状感测，尤其是三维(3D)光学形状感测的领域。

背景技术

通过使用光学形状感测，能够通过在这样的设备中集成带有光学形状感测元件的光纤，来重建细长对象(例如可转向医学设备)的形状。这通过，例如，借助于光纤布拉格光栅或基于瑞利的元件的光学形状感测元件，来对光纤进行光学询问，而是可能的。对所重建的3D形状的实时可视化具有许多应用，例如医学应用，这是因为其实现了针对细长介入医学设备的重要的导航引导。这样的设备能够以诊断和导航设备(例如导管、导丝、内窥镜、通管丝或针)以及处置设备(例如消融设备)的形式，被用于例如医学应用内。

在实际实现方式中，光学形状感测可能对直到1.5-2米的长度具有可接受的准确度。然而，光纤自身能够为几米长。针对一些应用，该长度限制是不期望的。该限制能够通过使用在一个X射线图像中关于它们的位置而被跟踪的两个分开的光学形状感测设备来缓解。然而，这是不实用的，因为其需要额外的工作，并且准确度可能会受妥协。另外，针对一些应用，这样的两个光学形状感测设备可能相隔太远，而不能使这样的方法起作用。

WO 2012/168855 A1公开了一种用于监测治疗期间的改变的系统，并且包括带有被设置在其中的光纤传感器的第一和第二探查段。所述第二段大体上被设置为远离所述第一探头并且提供针对所述第一段的空格键参考点。所述第一和第二段具有至少一个共同位置，以起作用为在所述第一与第二探头之间的参考。

US 2011/0098533 A1公开了一种医学器械，包括扭曲探头和坐标计算部分，所述扭曲探头被设置在要被插入受检查者的内部的插入部分中，并且被提供有多个探测插入部分的扭曲的FBG传感器节，所述坐标计算部分根据第一三维坐标系来计算各自FBG传感器部分的第一三维坐标。

WO 2011/158273 A2公开了一种用于测量和监测二维或三维对象的应力的系统，包括：根据预定几何配置被应用在所述对象上的至少一组光学传感器，所述至少一组包括至少等于所述对象的维数的数目的传感器，所述光学传感器中的每个被提供在至少一个光纤线缆内；光学询问器，其用于以给定频率生成要在所述至少一个光纤线缆中被发送的光信号，并且用于接收来自所述光学传感器的响应信号并且用于确定所述光学传感器从它们的标称值的波长位移，所述标称值是在将光纤线缆固定在当处于休息状态时的目标上时确定的。有可能连接所述线缆以形成光纤链，利用光连接器将所述光线链连接到光学询问器。

发明内容

提供一种能够在超过利用单条光纤所可能的长度上提供高精度3D光学形状感测的方法和光学形状感测系统，将是有利的。

在第一方面中，本发明提供一种如权利要求1所述的光学形状感测系统。