用于光学形状感测的起始固定器 |
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| 申请号 | CN201480053986.7 | 申请日 | 2014-09-10 | 公开(公告)号 | CN105593731B | 公开(公告)日 | 2017-12-05 |
| 申请人 | 皇家飞利浦有限公司; | 发明人 | D·P·努南; M·L·弗莱克斯曼; B·拉马钱德兰; M·D·莱斯蒂科; | ||||
| 摘要 | 一种用于光学形状感测(OSS)的起始 固定器 ，包括第一固定设备(172)，所述第一固定设备被配置为接收和紧固光纤。 纤维 储存区(174)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(180)被配置为接收和紧固柔性OSS使能的器械。起始区域(176)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(184)以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。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于光学形状感测(OSS)的起始固定器，包括： |
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| 说明书全文 | 用于光学形状感测的起始固定器技术领域[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] 一种光学形状感测(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] 一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。 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： [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8B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基座，其中所述起始固定器基座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-ROM)，光盘-读/写(CD-R/W)，蓝光TM和DVD。 [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，例示性地示出了根据本发明的用于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，从工作站或控制台112来监视和/或管理流程。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或系统104的光学反馈信号。光学感测模块115被配置为使用光学信号反馈(以及任何其他反馈，例如，电磁(EM)跟踪)来重建与医学设备或器械102和/或其周围区域相关联的变形、偏移和其他变化。医学设备102可以包括导管、导丝、探头、内窥镜、机器人、电极、过滤设备、球囊设备或其他医学部件等。 [0028] 设备102上的形状感测系统104包括一条或多条光纤126，所述一条或多条光纤126以设定的一个或多个样式被耦合到设备102。光纤126通过线缆127连接到工作站112。线缆127可以根据需要包括光纤、电连接、其他器械等。 [0029] 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)是光纤的短的段，其反射光特定波长的并且透射所有其他波长的光。这是通过在纤芯中添加折射率的周期性变化来实现的，其生成波长特异性的介质镜。光纤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，或者作为波长特异性反射器。 [0030] 光纤布拉格光栅的操作的背后的基本原理是在折射率发生变化的每个界面处的菲涅尔反射。对于一些波长，各周期的反射光是同相的，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和温度是敏感的。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，被测变量(例如，应变)引起布拉格波长的位移。 [0031] 这种技术的一个优点是各传感器元件能够在纤维的长度上分布。沿着嵌入在结构中的纤维的长度将三个或更多个芯与各种传感器(标尺)合并允许精确地确定这样的结构的三维形态，通常具有优于1mm的精度。沿着纤维的长度，在不同的位置处，能够定位多个FBG传感器(例如，三个或更多个纤维感测芯)。根据对每个FBG的应变测量，能够推断在那一位置处的结构的曲率。根据多个测量的位置，确定总的三维形态。 [0032] 作为光纤布拉格光栅的备选，能够利用常规光纤中的固有背散射。一种这样的方法是使用在标准单模式通信光纤中的瑞利散射。瑞利散射作为纤芯中折射率的随机波动的结果而发生。这些随机波动能够被建模为具有沿光栅长度的幅度和相位的随机变化的布拉格光栅。通过使用在多芯纤维的单个长度内延伸的三个或更多个芯中的这种效应，能够跟踪感兴趣表面的3D形状和动态。 [0033] 在一个实施例中，工作站112包括图像生成模块148，图像生成模块148被配置为接收来自形状感测设备104的反馈并且显示体积131之内的形状感测设备104的位置/形状。在空间或体积131之内的形状感测设备104的图像134能够被显示在显示设备118上。工作站112包括显示器118以用于查看对象(患者)或体积131的内部图像，并且工作站112可以包括图像134作为形状感测设备104的形状的叠加或其他绘制。显示器118也可以允许用户与工作站112以及其部件和功能或者系统100内的任何其他元件进行交互。这通过接口120来进一步方便，接口120可以包括键盘、鼠标、操作杆、触觉设备或者任何其他外围设备或控制器以允许用户从工作站112进行反馈或者与工作站112进行交互。 [0034] 起始固定器150包括机械特征152，机械特征152被配置为确保纤维126或形状感测设备104能够被耦合到细长器械102，使得所述纤维测量所述器械相对于固定参照系的形状的变化。每个OSS使能的器械102采用起始固定器(150)来定义固定参照系，所述固定参照系可以被配准到患者参照系136或成像参照系138或者这两者。 [0035] 起始固定器基座160被刚性地附接到操作场景中的固定特征或支撑结构162(例如，操作桌台或类似的结构)，其允许多个起始固定器150(并且因此多个OSS使能的器械102)被附接并且共同配准到患者参照系统136或成像参照系138或者这两者。在另一实施例中，在单个固定器150之内存在多于一个OSS使能的器械104。这些光纤的起始和坐标系相对于彼此以及相对于患者和成像参照系136、138是己知的，从而当这些设备被结合使用时，诸如，例如当导丝和导管一起被使用时，允许更快地使用。 [0036] 在另一实施例中，起始基座160和/或起始固定器150可以包括用于监测起始固定器150和设备102的使用的特征。例如，扫描机构135(例如，射频扫描器)可以被并入到基座160或固定器150中，扫描机构135自动地检测哪个OSS使能的器械102正在被使用。机构135可以监测(以监测或防止)在设备102的多于一次的使用中同一设备被卡入的次数。机构135可以包括指示器(例如，光、计数器或色带)，其指示起始基座150的寿命的终止(例如，在 1000个设备被装备之后)并且警告服务工程师进行维护。也预期机构135的其他配置。 [0037] 在一个实施例中，使用合适的传感器137(位置编码器、磁跟踪等)来跟踪起始固定器基座160(和/或起始固定器150)相对于成像系统110的位置。这提供了到成像系统110的容易的配准。 [0038] 起始固定器150的另一特征是，其可以位于分隔操作场景中的无菌区域152(虚线框153内)和非无菌区域154的区中。可以提供无菌屏蔽153，使得设备150的近端部分(在区域154中)是非无菌的，并且设备150的远端部分(在区域154中)是无菌区域，其包括不污染手术室中的无菌区域152的机构(在设备150之内的屏蔽或密封部分)。在一个可能的工作流中，通过允许诸如护士的非无菌人员来执行到激光器的近端连接，并将起始固定器150卡到起始基座160，以及将受保护的OSS使能的器械104递交给无菌人员，起始固定器150允许使用OSS使能的设备104而无需打破无菌屏蔽。在另一可能的工作流中，起始基座160也是无菌的并且通过无菌帘155连接到支撑体162。这种组合也允许采用起始固定器150以使得能够使用OSS器械102而无需打破无菌屏蔽153。 [0039] 参考图2，例示性示出了适于以受控的方式将OSS纤维设备104耦合到柔性器械102的起始固定器150。起始固定器150包括固定点或设备172以钳住光纤104以及其保护性管、壳或类似的结构173就位到固定器150中。形成定义的路径174，以允许额外的纤维被包括在固定器150之内而不超出指定的最小弯曲半径。这一路径174也可以包括允许在器械被连接到OSS控制台时执行OSS激光器系统的极化的自动对齐的特征。当纤维经受紧(tight)的弯曲时，通过该弯曲的光所经历的折射率将根据光的取向而变化。为减轻这些双折射效应，通常利用多个光极化来执行光学形状感测测量。最优地选择(或‘对齐’)这些极化状态的一种技术是使用通过诸如弯曲的己知特征而测量的光学响应。这样的特征的范例是具有足够的曲率以在纤维中诱发双折射效应的定义的路径174。这些双折射效应提供在测得的光信号中能够用于对系统极化的自动对齐的唯一特征。理想地，这种曲率将具有紧的半径以放大双折射效应并且由此能够得到根据其执行对齐的更加唯一的特征。这种对齐特征能够在起始固定器150内的起始区域176之前存在。 [0040] 起始区域176允许OSS纤维设备104以定义的方式(例如，直的或者具有己知的几何结构)被物理地附接到固定器150。在起始区域176之前的路径可以具有确保纤维以受控的方式进入起始区域176的特征177(例如，钉子、辐射式特征等)。路径178(其可以包括在路径174中)用作缓冲或者服务回路，以允许通过在固定器150之内的纤维重新定位来适应曲率导致的路径长度变化，而不超过指定的最小弯曲半径。这样的服务回路可以采取若干种不同的形式，例如，代替图2中所描绘的180度弯曲或者除此之外，路径178的服务缓冲回路可以包括90度、360度弯曲等。路径178的间隙距离171提供用于操纵纤维但防止纤维超过最小弯曲半径的裕量(slack)。 [0041] 固定点或设备180将柔性器械102钳定到固定器150并且表面弯曲/带状物182确保固定器150与柔性器械102之间的过渡的发生不负面地影响对OSS纤维104的应变测量。机械设计特征184允许固定器150以已知的几何方式被可再现地连接到起始固定器基座160(图1)或者其他起始固定器。这能够采用螺丝、磁体、卡扣配合、夹具、钉子或类似的机构来实现。可以采用具有己知几何结构、曲率或形状的一个或多个特征184，以将设备102配准到其他OSS使能的设备、患者和成像参照系136、138。可以出于将固定器150附接到起始基座160以及将固定器150固定到彼此的双重目的来采用(一个或多个)特征184。(一个或多个)特征 184可以方向性地被成形(例如，方形、三角形等)，以确保基座160和固定器150相对于彼此被正确地对齐。 [0042] 在图2中以开放的配置绘制了起始固定器150。能够采用盖(未示出)来覆盖开放的起始固定器150，或者另一起始固定器(未示出)可以套入到或耦合到起始固定器150。所述盖或额外的起始固定器(150)可以被旋入或者以其他方式连接就位以将部件钳固就位(在基座160上)并且通过采用特征186来从环境中保护纤维。特征186可以包括与针对特征184所描述的类似的机构。 [0043] 起始固定器150的额外特征包括针对远离起始区域176的纤维的定义的路径179，其能够被用于校正起始区域在使用期间的任何旋转。在实践中，纤维在起始区176处被钳固就位；然而，在一些环境中，纤维能够在钳具内“旋转”并且因此任何配准可能变得不准确。通过获得远离起始区域的己知形状，能够校正这种旋转。定义的路径179可以包括二维或三维的弯曲路径，例如，半圆形、复合曲线(例如，正弦曲线)、弧形、盘绕的形状等。定义的路径 179可以远离起始区域176包括在起始固定器150内或者可以被包括作为连接到起始固定器的可拆卸模块169(如图2中所示)。 [0044] 参考图3，示出了根据一个例示性实施例的起始固定器基座160。起始固定器基座160包括特征190，诸如孔、钉、棘爪、突起等，特征190被配置为刚性地附接到操作场景(例如，操作桌台或类似物)中的固定参照系。起始固定器基座160包括以己知的几何关系可再现地连接到一个或多个起始固定器150的能力。这可以包括特征192，诸如孔、钉、棘爪、突起等，其被配置为允许(一个或多个)起始固定器150或(一个或多个)起始固定器150上的盖的更容易的连接和固定。 [0045] 参考图4，三个起始固定器150、151和153被连接到起始固定器基座160，起始固定器基座160继而经由金属杆和支撑结构163以及合适的钳具等连接到操作桌台(未示出)。在这一构架中，个体起始固定器(并且因此连接到起始固定器150、151、153的柔性器械)与起始固定器基座160之间的变换是己知的。假设起始固定器基座160与患者或成像系统参照系之间的变换是己知的，则不同的起始固定器150、151、153能够被连接到起始固定器基座160并且用被用于图像引导的导航而不需要重新配准的步骤。在每个起始固定器150、151、153与起始固定器基座160之间的己知几何关系能够被用于使将每个设备配准到患者/成像系统参照系所花费的时间最小化。 [0046] 在一个实施例中，起始固定器150、151、153能够使用螺纹栓188被刚性地附接到起始固定器基座160。还可以采用盖165并且将其与固定器150、151、153一起固定。例如，能够使用更长的栓来用盖165将额外的起始固定器151、153附接到初始起始固定器150。在其他实施例中，代替栓，可以采用磁体、夹具、卡扣配合或类似的快速附接部件，以将(一个或多个)起始固定器彼此之间以及与起始固定器基座160进行附接和拆卸。可以采用快速连接和磁附接机构(例如，卡扣在一起的装置、夹具、扣子、榫槽接合等)以进行在基座160与固定器150、151、153之间以及在固定器150、151、153之间的快速、坚固但可释放的连接。在邻近的起始固定器150、151、153(并且因此它们的器械参照系)与起始固定器基座160之间的几何关系能够被用于确保在流程期间更换设备时不需要对多个设备的重新配准。另外，通过将固定器150、151、153和基座160定位在单个位置，降低了混乱并且保持了有序的和有效率的操作场景。 [0047] 参考图5，在另一实施例中，起始固定器150’独立地耦合到起始固定器基座160’(不堆叠在彼此之上)。这样的实施例的范例包括架式基座或类似的构架，其中，固定物能够相对于操作桌台或其他参考结构水平地、垂直地或者有角度地堆叠。 [0048] 在一个实施例中，连接特征163可以包括不同的形状，以接收不同类型的OSS使能的设备102。可以采用例如方形、三角形、圆形等的特征163来限制连接到起始固定器150’的OSS使能的设备102的类型。例如，导丝可以包括方形连接器、导管可以包括圆形连接器并且内窥镜可以包括三角形连接器。 [0049] 参考图6，在另一实施例中，类似于起始固定器150，起始固定器250被示出为能够在单个固定器250中将两个OSS纤维104耦合到两个柔性器械102。描绘了针对一条纤维的进入点254以及针对一个柔性器械102的离开点255。还描绘了针对一条纤维的进入点256和针对另一柔性器械102的离开点257。在这一实施例中，如果在单个固定器250内采用两个器械102，则一个器械102可以使用缓冲、服务回路252，并且另一器械102可以不采用服务回路 252。然而，在其他实施例中，可以为两个器械提供服务回路。其他实施例可以采用用具有更大数量的柔性器械的单个固定器。如上所述，可以采用纤维路径258以用于光源极化状态的自动对齐。 [0050] 参考图7，示出了根据一个实施例的模块化起始固定器350。固定器350例示性地包括选定的元件或特征，需要所述选定的元件或特征从而以受控的方式将OSS纤维耦合到柔性器械。这一特定实施例中的起始固定器350采取模块化方式来将以上描述的多个元件中的每个元件附接到轨道系统或起始固定器基座362。这一轨道362能够被附接到操作桌台并且然后被配准备到患者和/或成像系统参照系。 [0051] 起始固定器350例示性地包括起始区域模块352、缓冲或服务回路模块354、额外的纤维路径模块356、纤维密封套夹模块358以及针对柔性器械102的夹具模块360。可以包括其他模块364。模块352、354、356、358、362、364与起始固定基座360和邻近的模块个体地可分离。起始固定器350的模块化实施例可以包括多个柔性器械和/或可堆叠起始固定器，每个具有一个或多个柔性器械。在每个模块中的纤维可以包括光学连接器，使得模块能够根据需要被容易地更换出来。 [0052] 参考图8A，保护性层380(例如，塑料膜、无菌帘或类似物)被设置在起始基座160与起始固定器150之间，允许受保护的塑料382内的无菌设备卡在非无菌起始基座160上，同时仍具有保持无菌性的包装。也预期其他布置。 [0053] 在另一实施例中，起始固定器基座160能够是多用、可无菌化的并且通过无菌帘383连接。起始固定器150能够被连接到无菌起始固定器基座160，从而允许OSS设备在无菌区内使用。 [0054] 参考图8B，具有密封的孔口388的保护性部分386(例如，不锈钢壁)被设置在起始固定器150中，允许远侧(与器械102)上的无菌设备以及近侧(与纤维104)上的非无菌设备。也预期其他布置。 [0055] 参考图9，在另一实施例中，起始固定器基座160被耦合到轨道402或其他结构，使得OSS使能的设备102能够被用于在不同的位置处进入身体131，诸如股动脉进入对劲动脉进入。起始固定器基座160能够被重新定位在预设置的状态或位置404、406处，并且由夹具408或其他紧固设备锁固在位。基座160在这些位置404、406处相对于其他位置的位置、取向和变换将是己知的，并且因此，对多个OSS设备102的配准将是直接和简单的。在一个实施例中，起始固定器150和/或起始固定器基座160能够以机器人的方式利用或者不利用轨道402(轨道402也可以是以机器人的方式定位的)被致动和操纵到不同的位置。可以针对医学流程(例如，血管内、管腔内和/或整形外科应用)或其他应用来以机器人的方式提供轨道402、起始固定器150和/或起始固定器基座160的平移和旋转。在另一实施例中，沿轨道402的平移可以手动地执行，并且到患者或成像坐标系或者这两者的变换能够通过使用位置感测设备(电位计、光学跟踪器等)测量沿轨道402的位置来计算。如果采用了机器人，则固定器156和基座160可以被配准到机器人坐标系中。 [0056] 参考图10，一种用于光学形状感测(OSS)的方法，包括在方框502中提供用于以受控的方式操纵光纤的起始固定器。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；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。所述起始固定器也可以包括其他特征，例如，定义的路径，其可以被用于校正纤维起始区域的旋转(如上所述)。 [0057] 在方框504中，起始固定器被装备有至少一条OSS纤维以及至少一个OSS使能的设备，所述至少一条OSS纤维初始被紧固在所述第一固定设备上，所述至少一个OSS使能的设备被紧固在所述第二固定设备中。OSS纤维被装载在缓冲或环路区，缓冲或环路区被配置为维持对纤维的最小维度要求并且提供一些裕量以适应纤维的操作移动而不超出所述要求。在方框506中，起始固定器被紧固到起始固定器基座。起始固定器基座可以被紧固到操作桌台、轨道系统、机器人器械、成像系统等。在一个实施例中，起始固定器基座可以被致动到操作场景内的不同位置。 [0058] 在方框508中，其他起始固定器被堆叠在起始固定器上和/或盖被置于起始固定器上。在方框510中，一个或多个起始固定器和/或固定器基座被配准到患者参照系和成像参照系中的至少一个，但是也可以采用其他参照系。在方框512中，在所述起始固定器与所述起始固定器基座之间或者在模块式起始固定器的各模块之间，通过(一个或多个)起始固定器而采用无菌屏蔽。在方框514中，采用柔性OSS使能的器械以感测光纤的形状。 [0060] a)词语“包括”不排除存在给定权利要求中所列出的元件和动作之外的动作； [0061] b)元件前的词语“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件； [0062] c)权利要求中的任何附图标记都不限制它们的范围； [0063] d)几个“单元”可以由相同的项或硬件或软件实现的结构或功能来表示；并且[0064] e)不旨在要求动作的特定顺序，除非明确指出。 |
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