[发明专利]使用光纤形状感测生成解剖目标的三维数据的设备和方法

权利要求书

1.一种操作干涉系统的方法，所述方法包括：

(a)当光纤外壳的远端指向解剖目标的当前点时在多个频率的第一范围内将来自单个光芯的准直光投射到所述当前点，其中所述单个光芯在多个形状感测光芯旁边位于所述光纤外壳中；

(b)使用光频域反射仪检测从所述当前点散射的反射光，并且处理所述反射光以确定所述远端到所述当前点的距离；

(c)在多个频率的第二范围内将光通过所述多个形状感测光芯投射到所述光纤外壳的所述远端；

(d)使用光频域反射仪获得通过所述多个形状感测光芯从所述光纤外壳的所述远端反射回的光的测量值，并且处理所述测量值以确定所述光纤外壳的所述远端在三维空间中的位置以及所述光纤外壳的所述远端的指向方向；

(e)使用所述光纤外壳的所述远端的三维空间中的确定的位置、所述光纤外壳的所述远端的所述指向方向以及确定的距离来确定所述当前点的三维空间中的位置；以及

(f)通过针对所述解剖目标的多个额外当前点多次重复(a)-(e)以确定多个额外距离及相应的多个额外位置以及所述远端的指向方向，来生成所述解剖目标的至少一部分的三维数据集，其中所述单个光芯仅用于确定到所述解剖目标的距离。

2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：

将所述光纤外壳的所述远端的所述指向方向表示为沿着指向轴线指向所述光纤外壳的所述远端的方向的单位向量；

将所述单位向量乘以所述确定的距离以生成反射距离向量；以及

将所述光纤外壳的所述远端在三维空间中的所述确定的位置与所述反射距离向量组合，以生成所述解剖目标中或所述解剖目标上的所述当前点的三维空间中的所述确定的位置。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述干涉系统包括用于使针对所述单个光芯的光准直的准直器。

4.根据权利要求3所述的方法，其中从所述准直器处的反射到从所述当前点散射的第一反射的时间延迟是从所述光纤外壳的所述远端到所述当前点的距离的指示。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述多个芯和所述单个芯处于相同光纤中。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述多个芯处于第一光纤中并且所述单个芯处于第二光纤中，并且所述第一光纤和第二光纤以彼此已知的位置关系固定。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述解剖目标是人或动物中的腔体。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述三维数据集提供关于操作区域的组织分布的信息。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其进一步包括基于所述三维数据集生成所述解剖目标的表面的至少一部分的断层扫描图。

10.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其进一步包括基于所述三维数据集生成所述解剖目标的表面下方的所述解剖目标的至少一部分的断层扫描图。

11.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其进一步包括使用所述三维数据集来提供相对于所述解剖目标的导航引导。

12.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其进一步包括：

检测由所述解剖目标的运动引起的反射光中的相对光学相移，以及基于检测的相对光学相移针对所述解剖目标的运动补偿所述三维数据集。

13.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其进一步包括：

确定在所述解剖目标的外侧上的点在三维空间中的位置，以确定所述解剖目标在三维空间中的方位，以及

使用所述解剖目标在三维空间中的所述确定的方位以及所述解剖目标的基于辐射的扫描来确定所述解剖目标内部的一个或多个结构在三维空间中的方位。