致在仪器之间的感知到的误差。配准可以包括两个仪器在空间中被固定的起点(或z = 0)。利用形状到形状的配准，导丝的起点能够是浮置的并且所有的配准可以使用集线器来执行。
[0031]光学形状感测偶尔会重建不正确的形状。这可能是因为在重建中由于近端形状改变、在测量期间的振动或者对纤维的收聚以及其他原因造成的误差。利用多个OSS使能的仪器(例如，导丝和导管)，形状可以从导管的进入点到导管或导丝的末端的交叠。通过将两个仪器配准在一起，能够校正不正确的形状或者能够从数据流中移除不良的形状。如果两个设备具有已知的固定起始点，集线器能够被用作额外的控制点，从而对轮廓进行滤波并补偿误差D
[0032]应当理解，将关于医学仪器描述本发明；然而，本发明的教导要宽泛得多，并且其适用于任何光纤形状感测仪器。在一些实施例中，在跟踪或分析复杂生理或机械系统中采用本原理。具体地，本原理适用于对生物学系统的内部跟踪流程、在诸如肺胃肠道、排泄器官、血管等的身体的所有区域中的流程。在附图中描绘的元件可以被实施为硬件和软件的各种组合，并且提供在单个元件或多个元件中的组合的功能。
[0033]在附图中所示的各种元件的功能，能够通过使用专用硬件以及能够执行与合适的软件相关联的软件的硬件来提供。当由处理器提供时，所述功能能够通过单个专用处理器来提供、通过单个共享处理器来提供、通过其中的一些能够共享的多个个体处理器来提供。此外，不应将词语“处理器”或“控制器”的明确使用解释为排他性地指代能够执行软件的硬件，其能够隐含地包括但不限于数字信号处理器(“DSP”)硬件、用于存储软件的只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)和非易失性存储器。
[0034]此外，文中所有详述本发明的原理、方面和实施例的陈述及其具体实例都旨在既包含其结构等同要件，又包含其功能等同要件。此外，旨在使这样的等同要件既包括当前已知的等同要件，又包括未来开发的等同要件(即，所开发出的执行相同的功能的元件，而不管其结构如何)。因而，例如，本领域技术人员将认识到，文中呈现的方框图表示体现本发明的原理的例示系统部件和/或电路的概念图。类似地，应当认识到，流程图、程序框图等均表示实质上可以在计算机可读存储介质内表示，因而可由计算机或处理器执行的各种过程，而不管是否明确示出了这样的计算机或处理器。
[0035]此外，本发明的实施例可以采取计算机程序产品的形式，可由提供程序代码的计算机可用或计算机可读介质访问所述计算机程序产品，以供计算机或者任何指令执行系统使用或者与之结合使用。就本说明书的目的而言，计算机可用或计算机可读介质可以是任何可以包括、存储、传送、传播或发送程序的设备，所述程序供指令执行系统、设备或装置使用或者与之结合使用。所述介质可以是电子、磁、光、电磁、红外或半导体系统(或者设备或装置)或传播介质。计算机可读介质的范例包括半导体或固态存储器、磁带、可移除计算机盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(R0M)、刚性磁盘和光盘。当前的光盘的范例子包括光盘-只读存储器(CD-ROM)、光盘-读/写(CD-R/W)、蓝光tMPDVD。
[0036]现在参考附图，其中，类似的附图标记表示相同或相似的元件，并且首先参考图1，例示性示出了根据一个实施例的用于使用多个光学形状感测(OSS)仪器进行光学形状感测的系统100。系统100可以包括工作站或控制台112，从所述工作站或控制台监视和/管理流程。工作站112优选包括一个或多个处理器114以及用于存储程序和应用的存储器116。存储器116可以存储光学感测模块115，光学感测模块115被配置为解读来自形状感测设备((一条或多条)光纤)或系统104的光学反馈信号。光学感测模块115被配置为使用所述光学信号反馈(以及任何其他反馈，例如，电磁(EM)跟踪)，来重建与OSS使能的医学设备或仪器102和/或其周边区域相关联的变形、偏转或其他变化。医学仪器102可以包括导管、导丝、探头、内窥镜、机器人、电极、过滤器设备、球囊设备或者其他医学部件等。光学感测模块115被配置为提供在医学仪器102之间的形状到形状的配准。光学感测模块115可以包括模板搜索或其他配准算法、滤波或数据匹配算法等，如本文中将描述的。
[0037]在尤其有用的实施例中，一起采用多个OSS使能的医学仪器102。为了确保在这些仪器102之间的配准，采用仪器集线器或集线器130。集线器130被描绘为示出了用于对齐或配准仪器102的机械特征132。集线器130可以包括聚合物的、金属的、陶瓷的或者适于操作或者临床环境的其他材料。对光学形状感测性能的一个已知限制是由于对OSS使能的医学仪器102的操作引起的振动。能够在集线器130处通过采用用于制造集线器130的抑制振动的材料(例如，泡沫或其他材料)来缓解这种情况。集线器130可以包括泡沫部分或者可以完全由抑制振动的材料来形成。
[0038]集线器130从第一光学探询模块117a接收第一形状感测系统104a，并且从第二光学探询模块117b接收第二形状感测系统104b。集线器130在能接受的约束条件内使两个系统104a和104b转向以配准这两个系统104a和104b。所述配准可以由集线器130通过保持/维持两个系统104a和104b靠近彼此、通过使两个系统104a和104b相符合、通过使两个系统104a和104b共线等，来实现。集线器130被配置为物理地维持在两个(或更多个)系统104a和104b之间的几何关系，使得共享或者能够识别公共重建点，以提供在所述两个(或更多个)系统104a和104b之间的自动配准。
[0039]另外，集线器130可以包括其他特征以允许人体工程使用或者允许对两个系统104a和104b改善的导航或操控。所述特征可以包括易于临床医师使用的手把手133。把手133可以包括力矩臂134以使得能够扭转集线器130与穿过其中的多个形状感测设备104。其他特征可以包括机械夹具136或其他夹持技术，以约束两个系统104a和104b的运动。集线器130包括用于在其中放置系统104a和104b的轨道138。这些轨道138被配置为在形状感测重建内提供唯一的并且能识别的形状。另外，这些轨道138确保了最小弯曲半径并且由集线器130维持其他物理约束。
[0040]根据所涉及的仪器102a、102b(共同称为(一个或多个)仪器102)，可以修改集线器设计以满足其结构约束。集线器130可以包括调节机构或者插入物140，以容纳不同尺寸或形状的仪器102和/或为另外(例如，多于两个)系统104提供场所。
[0041 ] 在尤其有用的实施例中，仪器102包括导管102b和导丝102a。这两个仪器102a和102b中的每个仪器包括在那里或者到那里耦合的形状感测系统104a和104b，0SS系统104a、104b还可以共同被称为(一个或多个)系统104。
[0042]分别在仪器102a、102b上的形状感测系统104a、104b中的每个系统包括一个或多个光纤(未示出)，所述一个或多个光纤以一个或多个设置模式被耦合到仪器102a、102b。光纤通过探询模块117a和117b连接到工作站112，探询模块117a和117b可以是控制台112的部分或者是独立的模块。探询模块117a和117b向其各自的OSS系统104a和104b发送光信号并且从其各自的OSS系统104a和104b接收光信号。其他布线可以包括光纤、电连接、其他使用仪器等，正如对操作仪器102供电或操作仪器102所需要的。
[0043]具有光纤的形状感测系统104可以基于光纤布拉格光栅传感器。光纤布拉格光栅(FBG)是短光纤段，其反射特定波长的光并传送所有其他的光。这是通过在纤芯中添加周期性变化的折射率来实现的，其生成波长特异性的介质镜。纤维布拉格光栅因此能够被用作线内光学滤波器以阻挡特定的波长，或者被用作波长特异性反射器。
[0044]在纤维布拉格光栅的操作背后的基本原理是在反射率发生变化的每个界面处的菲涅耳反射。对于一些波长，所反射的各种周期的光是同相的，从而针对反射存在相长干涉，并且因此，针对透射存在相消干涉。布拉格波长对于应变以及温度是敏感的。这意味着，布拉格光栅能够被用作光纤传感器中的感测元件。在FBG传感器中，被测物理量(例如、应变)引起布拉格波长的位移。
[0045]这种技术的一个优点在于，各种传感器元件能够在纤维的长度上进行分布。将三个或更多个芯与沿着嵌入在结构中的纤维的长度的各种传感器(标尺)合并允许这样的要精确确定的结构的三维形式，通常具有优于I mm的精确度。沿着纤维的长度，能够在各种位置处定位多个FBG传感器(例如，3个或者更多个的纤维感测芯)。根据