形状感测参考系的制作方法

本申请涉及医疗器械领域，更具体地涉及形状感测参考系。

背景技术：

1、过去，医疗装置(比如导丝和导管)的某些脉管内引导例如已经将荧光检查方法用于跟踪医疗装置的尖端和确定远侧尖端是否被适当地定位在其目标解剖结构中。然而，这样的荧光检查方法使患者和他们的主治医生暴露于有害的x射线辐射。此外，在一些情况下，患者被暴露于荧光检查方法所需的潜在有害的造影剂。

2、本文公开了一种光纤形状感测系统和由此执行的方法，其中，该系统被配置为使用光纤技术显示医疗装置的三维形状的图像。此外，该系统被配置为限定三维形状的参考系，以使得临床医生能够根据三维形状的限定的定向观察三维形状的图像。

技术实现思路

1、简而言之，本文公开了一种用于检测医疗装置在患者体内的放置的医疗装置系统。该系统包括医疗装置，该医疗装置包括具有一个或多个芯纤维的光纤，一个或多个芯纤维中的每个包括沿着相应芯纤维的纵向长度分布的多个传感器，并且多个传感器中的每个传感器被配置为(i)基于接收到的入射光反射不同光谱宽度的光信号，以及(ii)基于光纤经受的应变改变反射光信号的特性。该系统还包括控制台，该控制台包括一个或多个处理器和其上存储有逻辑的非暂时性计算机可读介质，当由一个或多个处理器执行时，该逻辑引起系统的操作。这些操作包括(i)向光纤提供入射光信号，(ii)接收通过多个传感器中的一个或多个反射的入射光的不同光谱宽度的反射光信号，(iii)处理与一个或多个芯纤维相关联的反射光信号，以确定光纤的三维(3d)形状，(iv)限定用于显示3d形状的图像的参考系，(v)在参考系内定向3d形状，以及(vi)根据参考系在系统的显示器上呈现3d形状的图像。

2、在一些实施方案中，定向3d形状包括根据3d形状的一部分限定参考平面，将3d形状固定至参考平面，以及相对于参考系定向参考平面。3d形状的该部分可以包括沿着3d形状布置的三个或更多个点，并且这三个或更多个点可以与参考平面等距。

3、该系统还可以包括具有沿着引导件的直线部分延伸的内腔的引导件，其中，在使用中，光纤被插入内腔中，并且操作还包括根据直线部分校准光纤。在一些实施方案中，引导件插入患者体内。

4、操作还可以包括相对于参考系定向参考平面，使得根据参考系的3d形状的正视图图像与患者的正视图对准，并且操作还包括相对于参考系固定参考平面。

5、在一些实施方案中，操作还包括将3d形状的弯曲部分与存储在存储器中的弯曲形状进行比较，并且作为比较的结果，当3d形状的弯曲部分与存储在存储器中的弯曲形状一致时，从弯曲部分标识三个或更多个点，以限定参考平面。在使用中，3d形状的弯曲部分可以沿着患者的贵要静脉、锁骨下静脉、无名静脉或上腔静脉布置。

6、该系统可以包括存储在存储器中的与医疗装置的多个不同插入部位相关的多个弯曲形状，并且该操作还可以包括(i)从临床医生接收限定医疗装置的插入部位的输入，(ii)从多个弯曲形状选择弯曲形状，选择的弯曲形状与限定的插入部位相关，以及(iii)将3d形状的弯曲部分与选择的弯曲形状进行比较。临床医生的输入还可以将插入部位限定为位于患者的右侧或左侧。

7、该系统还可以包括与医疗装置联接的参考引导件，其中，3d形状的弯曲部分沿着参考引导件的路径布置，并且参考引导件相对于患者的定向限定了3d形状相对于患者的定向。在使用中，参考引导件可以相对于患者在第一引导定向与第二引导定向之间移位，以相对于患者在第一3d形状定向与第二3d形状定向之间移动3d形状。

8、该系统可以与患者成像系统联接，并且操作可以还包括从成像系统接收图像数据，并且在显示器上呈现患者的图像以及3d形状的图像。

9、该医疗装置可以是导引器线、导丝、管心针、针内的管心针、具有嵌入针的套管的光纤的针或具有嵌在导管的一个或多个壁中的光纤的导管中的一种。

10、本文还公开了一种用于检测医疗装置在患者体内的放置的方法。该方法包括向包括在医疗装置内的光纤提供入射光信号，其中，该光纤包括一个或多个芯纤维，该一个或多个芯纤维中的每个包括沿着相应芯纤维的纵向长度分布的多个反射光栅，并且该多个反射光栅中的每个被配置为(i)基于接收到的入射光反射不同光谱宽度的光信号，以及(ii)基于光纤经受的应变改变反射光信号的特性。该方法还包括(i)接收通过多个传感器中的一个或多个反射的入射光的不同光谱宽度的反射光信号，(ii)处理与一个或多个芯纤维相关联的反射光信号，以确定光纤的三维(3d)形状，(iii)限定用于显示3d形状的图像的参考系，(iv)在参考系内定向3d形状，以及(v)根据参考系在系统的显示器上呈现3d形状的图像。

11、在该方法的一些实施方案中，定向3d形状包括根据3d形状的一部分限定参考平面，将3d形状固定至参考平面，以及相对于参考系定向参考平面。3d形状的该一部分可以包括沿着3d形状布置的三个或更多个点，并且这三个或更多个点可以与参考平面等距。

12、在该方法的一些实施方案中，该系统包括具有沿着引导件的直线部分延伸的内腔的引导件，并且在使用中，光纤被插入内腔中。该方法还包括根据直线部分校准光纤。引导件可以插入患者体内。

13、该方法还可以包括(i)相对于参考系定向参考平面，使得根据参考系的3d形状的正视图图像与患者的正视图对准，以及(ii)相对于参考系固定参考平面。

14、在一些实施方案中，该方法还包括将3d形状的弯曲部分与存储在系统的存储器中的弯曲形状进行比较，并且作为比较的结果，当3d形状的弯曲部分与存储在存储器中的弯曲形状一致时，从弯曲部分标识三个或更多个点，以限定参考平面。

15、在该方法的一些实施方案中，3d形状的弯曲部分沿着患者的贵要静脉、锁骨下静脉、无名静脉或上腔静脉布置。在该方法的一些实施方案中，该系统包括存储在存储器中的与多个不同插入部位相关的多个弯曲形状，该方法还包括(i)接收来自临床医生的限定医疗装置插入部位的输入，(ii)从多个弯曲形状选择弯曲形状，选择的弯曲形状与限定的插入部位相关，以及(iii)将3d形状的弯曲部分与选择的弯曲形状进行比较。临床医生的输入还可以将插入部位限定为位于患者的右侧或左侧。

16、在该方法的一些实施方案中，(i)该系统包括与医疗装置联接的参考引导件，(ii)3d形状的弯曲部分沿着参考引导件的路径布置，(iii)参考引导件相对于患者的定向限定了3d形状相对于患者的定向。

17、该方法还可以包括相对于患者在第一引导定向与第二引导定向之间移位参考引导件，以相对于患者在第一3d形状定向与第二3d形状定向之间移动3d形状。

18、在该方法的一些实施方案中，该系统与患者成像系统联接，并且该方法还包括从成像系统接收图像数据，并且在显示器上呈现患者的图像以及3d形状的图像。

19、考虑到更详细地公开这些概念的特定实施方案的附图和以下描述，本文提供的概念的这些和其他特征对于本领域技术人员将变得更明显。

技术特征：

1.一种医疗装置系统，包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其中定向所述三维形状包括：

3.根据权利要求2所述的系统，其中：

4.根据权利要求1所述的系统，还包括：

5.根据权利要求2所述的系统，其中所述操作还包括：相对于所述参考系定向所述参考平面，使得所述三维形状的根据所述参考平面的正视图图像与根据所述参考系的正视图对准。

6.根据权利要求2所述的系统，其中所述操作还包括相对于所述参考系固定所述参考平面。

7.根据权利要求2所述的系统，其中所述操作还包括：

8.根据权利要求7所述的系统，其中在使用中，所述三维形状的所述弯曲部分沿着患者的贵要静脉、锁骨下静脉、无名静脉或上腔静脉布置。

9.根据权利要求7所述的系统，还包括：

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述输入还将所述插入部位限定为位于所述患者的右侧或左侧。

11.根据权利要求7所述的系统，还包括与所述医疗装置联接的参考引导件，其中所述三维形状的所述弯曲部分沿着所述参考引导件的路径布置。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述参考引导件相对于所述患者的定向限定了所述三维形状相对于所述患者的定向。

13.根据权利要求12所述的系统，其中在使用中，所述参考引导件相对于所述患者在第一引导定向与第二引导定向之间移位，以相对于所述患者在第一三维形状定向与第二三维形状定向之间移动所述三维形状。

14.根据权利要求1所述的系统，其中：

15.根据权利要求1所述的系统，其中所述医疗装置是导引器线、导丝、管心针、针内的管心针、具有嵌入针的套管的光纤的针或具有嵌入导管的一个或多个壁的光纤的导管中的一种。

16.一种用于检测医疗装置在患者体内的放置的方法，所述方法包括：

17.根据权利要求16所述的方法，其中定向所述三维形状包括：

18.根据权利要求17所述的方法，其中：

19.根据权利要求16所述的方法，其中：

20.根据权利要求19所述的方法，还包括将所述引导件插入所述患者体内。

21.根据权利要求17所述的方法，还包括：

22.根据权利要求17所述的方法，还包括相对于所述参考系固定所述参考平面。

23.根据权利要求17所述的方法，还包括：

24.根据权利要求23所述的方法，其中在使用中，所述三维形状的所述弯曲部分沿着所述患者的贵要静脉、锁骨下静脉、无名静脉或上腔静脉布置。

25.根据权利要求23所述的方法，其中所述系统包括存储在存储器中的多个弯曲形状，所述多个弯曲形状与多个不同的插入部位相关，其中所述方法还包括：

26.根据权利要求25所述的方法，其中所述输入还将所述插入部位定为位于所述患者的右侧或左侧。

27.根据权利要求23所述的方法，其中：

28.根据权利要求27所述的方法，其中所述参考引导件相对于所述患者的定向限定了所述三维形状相对于所述患者的定向。

29.根据权利要求28所述的方法，还包括：

30.根据权利要求16所述的方法，其中所述系统被联接至患者成像系统，所述方法还包括：

技术总结
本文公开了一种用于检测医疗装置在患者体内的放置的系统和方法，其中系统包括医疗装置，该医疗装置包括具有芯纤维的光纤。一个或多个芯纤维中的每个包括多个传感器，这些传感器可以被配置为反射由于光纤经受的应变而具有改变的特性的光信号。系统还包括逻辑，该逻辑可以被配置为根据光纤的应变而确定医疗装置的3D形状。逻辑还可以被配置为(i)限定3D形状的参考系和(ii)根据该参考系在系统的显示器上呈现3D形状的图像。

技术研发人员：A·K·米森纳,S·索厄德斯,W·R·麦克劳克林
受保护的技术使用者：巴德阿克塞斯系统股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12