[发明专利]用于使用光纤形状传感器减小测量误差的系统和方法

说明书

一种装置，其包括具有细长轴的仪器。该装置还包括第一形状传感器，其包括在距中性轴线第一径向距离处在细长轴内延伸的细长光纤。该装置还包括抗扭转特征，抗扭转特征经配置减少细长光纤相对于细长轴的扭转，同时允许细长光纤在细长轴内的轴向平移。

相关申请

本申请要求于2014年10月17日提交的标题为“SYSTEMS AND METHODS FORREDUCING MEASUREMENT ERROR USING OPTICAL FIBER SHAPE SENSING(用于使用光纤形状感测减小测量误差的系统和方法)”的美国临时专利申请62/065,349的提交日期的优先权和权益，该专利申请的全部内容以引用方式并入本文。

技术领域

本公开涉及用于减小形状感测光纤中的测量误差的系统和方法，并且更具体地涉及使用医疗仪器中的形状感测光纤来减小测量误差的系统和方法。

背景技术

微创医学技术旨在减少在诊断或手术治疗期间损伤的组织的量，从而减少患者恢复时间、不适和有害的副作用。此类微创技术可以通过患者解剖结构中的自然孔口或通过一个或更多个手术切口来执行。通过这些自然孔口或切口，临床医生可以插入医疗仪器以到达目标组织位置。为了到达目标组织位置，微创医疗仪器可以在诸如肺、结肠、肠、肾脏、心脏、循环系统等的解剖学系统中导航自然或外科手术产生的通道。导航辅助系统帮助临床医生传送医疗仪器，并且避免损伤解剖结构。这些系统能够结合形状传感器的使用，以更准确地描述在实际空间中或相对于术前或并发图像的医疗仪器的形状、位置、取向和姿势。这些形状传感器的准确度和精密度可能受到许多因素(包括传感器的扭转、温度变化、形状传感器在仪器内的位置以及在传感器上的轴向载荷)的影响。

需要改进的系统和方法来提高导航辅助系统的准确度和精密度，包括使危害形状传感器准确度的因素的影响最小化。本文公开的设备、系统和方法克服了现有技术缺点中的一个或更多个。

发明内容

本发明的实施例由下面的内容概述。

在一个实施例中，装置包括具有细长轴的仪器。装置还包括第一形状传感器，第一形状传感器包括在距中性轴线第一径向距离处在细长轴内延伸的细长光纤。该装置还包括抗扭转特征，抗扭转特征经配置减少细长光纤相对于细长轴的扭转，同时允许细长光纤在细长轴内的轴向平移。

在另一实施例中，操作形状感测装置的方法包括提供包括沿细长轴设置的形状传感器的仪器并且从形状传感器接收形状数据。形状传感器包括在细长轴内延伸的细长光纤，并且沿细长光纤的至少一部分联接到抗扭转特征。抗扭转特征经配置限制光纤相对于细长轴的扭转。该方法还包括基于接收的形状数据生成仪器弯曲测量值。

在另一实施例中，装置包括具有细长轴的仪器和第一形状传感器，第一形状传感器包括在距中性轴线间隔第一径向距离处在细长轴内延伸的细长光纤。该装置还包括经配置减少第一形状传感器的至少一部分中的轴向应变的扭转减轻特征。

附图说明

当与附图一起阅读时，从下面详细描述中可以最好地理解本公开的各方面。需要强调的是，根据行业的标准实践，各种特征不是按比例绘制的。实际上，为了清楚地讨论，可以任意增加或减少各种特征的尺寸。此外，本公开可以重复各种示例中的参考标号和/或字母。该重复是为了简单和清楚的目的，本身并不表示所讨论的各种实施例和/或配置之间的关系

图1示出根据本公开的一个实施例的示例性远程医疗系统。

图2示出根据本公开的一个实施例的利用远程医疗系统的方面的医疗仪器系统。

图3和图4是包括根据本公开的一个实施例的光纤形状传感器的医疗仪器的横截面图。

图5示出根据本公开的实施例的包括含有光纤形状传感器的纤维腔和示例性抗扭转特征的示例性医疗仪器的横截面视图。