用于光学形状感测的起始固定器的制造方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及医学器械并且更具体而言涉及医学应用中的形状感测光纤。
【背景技术】
[0002]光学形状感测(OSS)是一种允许对纤维沿其整个长度的形状进行准确三维(3D)重建的技术。将纤维整合到OSS使能的器械中需要将所述纤维耦合到所述器械，使得能够相对于固定的参照系来重建设备的任何移动。需要具有固定或静态的起始(launch)区域，因为固定的区域提供用于重建算法的搜索模板，以执行相关分析并将参考匹配到样本数据。在这一固定区域之后开始进行重建。所述固定区域也定义针对OSS的参照系(0，0，0)，并且实质上，也定义形状感测空间中的坐标系。
【发明内容】
[0003]根据本发明的原理，一种用于光学形状感测(OSS)的起始固定器，包括被配置为接收和紧固光纤的第一固定设备。纤维储存区被配置为在指定的维度内接收和维持所述光纤。第二固定设备被配置为接收和紧固柔性OSS使能的器械。起始区域被配置为在光纤进入所述第二固定设备之前以已知几何配置来接收和维持所述光纤。提供特征以用于对齐和耦合到起始固定器基座，所述起始固定器基座被配置为紧固所述起始固定器。
[0004]—种光学形状感测(OSS)系统，包括:起始固定器基座，其被配置为被连接到支撑结构；以及起始固定器，其被配置为由用于将所述起始固定器基座对齐和耦合到所述起始固定器的至少一个特征来紧固在所述起始固定器基座上。所述起始固定器包括:第一固定设备，其被配置为接收和紧固光纤;纤维储存区，其被配置为在指定的维度内接收和维持所述光纤;第二固定设备，其被配置为接收和紧固柔性OSS使能的器械；以及起始区域，其被配置为在光纤进入所述第二固定设备之前以已知几何配置来接收和维持所述光纤。
[0005]—种用于光学形状感测(OSS)的方法，包括:提供(502)起始固定器并感测光纤的形状，所述起始固定器具有:第一固定设备，其被配置为接收和紧固光纤;纤维储存区，其被配置为在指定的维度内接收和维持所述光纤;第二固定设备，其被配置为接收和紧固柔性OSS使能的器械;起始区域，其被配置为在光纤进入所述第二固定设备之前以已知几何配置来接收和维持所述光纤；以及至少一个特征，其用于对齐和親合到起始固定器基座，所述起始固定器基座被配置为紧固所述起始固定器。
[0006]根据对本公开的例示性实施例的以下详细描述，并结合附图进行阅读，本公开的这些和其他目的、特征和优点将变得显而易见。
【附图说明】
[0007]本公开将参考以下附图详细呈现对优选实施例的以下描述，在附图中:
[0008]图1是示出了根据一个实施例的采用具有受控的纤维定位的起始固定器的形状感测系统的方框/流程图；
[0009]图2是根据一个实施例的具有受控的纤维定位的起始固定器的透视图；
[0010]图3是根据一个实施例的被配置为紧固一个或多个起始固定器的起始固定器基座的透视图；
[0011]图4是示出了根据一个实施例的具有受控的纤维定位的多个堆叠的起始固定器的透视图；
[0012]图5是根据一个实施例的用于储存多个起始固定器的起始固定器基座架的侧视图；
[0013]图6是根据另一实施例的用于操纵具有受控的纤维定位的多个形状感测设备的起始固定器的透视图；
[0014]图7是根据一个实施例的具有能附接/能拆卸模块的模块化起始固定器的透视图；
[0015]图8A是示出了根据一个实施例的在起始固定器与起始固定器基座之间的无菌边界的侧视图；
[0016]图SB是示出了根据一个实施例的开放起始固定器的顶视图，所述开放起始固定器具有在所述起始固定器的远端部分与近端部分之间的划分的无菌边界；
[0017]图9是根据一个实施例的用于传送起始固定器基座的轨道的顶视图；并且
[0018]图10是示出了根据例示性实施例的用于光学形状感测的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0019]根据本原理，提供起始固定器和起始固定器基座设计用于在操作场景中对一个或多个光学形状感测(OSS)使能的柔性器械到固定参照物的快速附接和拆卸。所述固定器也能够被设置在操作场景中的无菌区域与非无菌区域之间的过渡区，允许人员在非无菌区中快速更换OSS使能的设备，而不破坏无菌屏蔽。
[0020]在一个实施例中，所述起始固定器确保邻近的器械参照系与起始固定器基座参照系之间的几何关系是己知的，使得每个器械一旦连接之后就被自动配准到起始固定器基座。假定起始固定器基座在流程开始之前被配准到患者或成像参照系，这一构架允许每个器械在共同配准的参照系中被快速地部署。另外，通过使用垂直的、水平的或者有角度的堆叠，能够使器械在操作场景中的总体占地面积最小化。
[0021]在临床使用期间，可能的是，在给定流程期间，将部署和更换多个形状感测使能的器械。在一个系统构架中，每个器械可以使用惟一的起始固定器基座而被附接到操作桌台。然而，随着所采用的器械的数量增加，附接到桌台的部件的数量将相应地增加。这将妨碍临床医师绕桌台移动并且造成杂乱的操作场所。另外，由于在每个器械中的OSS纤维将相对于定位于器械的起始固定器内的参照系对器械的形状进行重建，因此每个器械将需要被个体地配准到患者/成像系统参照系。
[0022]根据本原理，操作场景内的器械起始固定器的占地面积以及配准设备所花费的时间被最小化。起始固定器和起始固定器基座允许在维持参照系之间的定义的几何关系时对设备的快速更换，从而不需要重新配准。这一固定参照系被包括在起始固定器中，所述起始固定器被耦合到柔性器械的近端并且包括允许纤维安全和紧固地耦合到所述器械的设计特征。通过将这一起始固定器刚性地附接到起始固定器，其中所述起始固定器自身可以刚性地连接到操作桌台，能够计算器械参照系与患者/成像参照系之间的所需要的变换。因此，所重建的器械的形状能够被叠加在术前和术中图像上并且用于导航目的。
[0023]应当理解，将关于医学器械来描述本发明；然而，本发明的教导要宽泛得多并且适用于任何光纤形状感测的器械。在一些实施例中，本原理在跟踪或分析复杂生物学或机械系统中被采用。特别地，本原理适用于对生物学系统的内部跟踪流程、在身体中诸如肺、胃肠道、排泄器官、血管等的所有区域中的流程。附图中描绘的各元件可以通过硬件和软件的各种组合来实现，并且提供可以组合在单个元件和多个元件中的功能。
[0024]在附图中所示出的各元件的功能能够通过使用专用硬件以及能够与适当的软件组合来执行软件的硬件来提供。当由处理器提供时，各功能能够由单个专用处理器、由单个共享处理器或者由其中的一些可以是共享的多个处理器来提供。另外，术语“处理器”或“控制器”的明确使用不应当被理解为专指能够执行软件的硬件，并且可以暗含地包括，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”)、非易失性存储设备等。
[0025]此外，本文中引用本发明的原理、各方面和实施例以及其特定范例的所有陈述旨在包括其结构和功能等价物两者。另外，其目的是，这样的等价物包括当前己知的等价物以及将来发展出的等价物(即，发展出的执行相同的功能的任何元件，无论其结构如何)。因此，例如，本领域技术人员将理解，本文中给出的方框图表示例示性系统部件的概念性视图和/或实现本发明的原理的电路。类似地，应当理解，任何流程图、流程图表以及类似物表示基本上在计算机可读存储介质中表示并且因此由计算机或处理器执行的各种过程，不管是否明确地示出了这样的计算机。
[0026]另外，本发明的各实施例可以采取能够从计算机可用或计算机可读存储介质访问的计算机程序产品的形式，所述计算机可用或计算机可读存储介质提供由计算机或任何指令执行系统使用或结合计算机或任何指令执行系统使用的程序代码。出于这种说明的目的，计算机可用或计算机可读存储介质可以是能够包括、存储、通信、传播或转移程序以供指令执行系统、装置或设备使用或结合指令执行系统、装置或设备使用的任何系统。所述介质可以是电子的、磁的、光学的、电磁的、红外的或半导体系统(或装置或设备)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、随机存取存储顺(RAM)、只读存储器(ROM)、硬磁盘和光盘。光盘的当前范例包括:光盘-只读存储器(CD-R0M)，光盘-读/写(CD-R/W)，蓝光 1^PDVD0
[0027]现在参考附图，其中，相似的附图标记表示相同或类似的元件，并且首先参考图1，例