基于自动OSS的特征检测和设备表征制造技术

本公开内容的各种实施例包括光学形状感测配准系统，所述光学形状感测配准系统采用能在导丝上设备(40)内平移的光学形状感测导丝(30)，并且还采用用于控制导丝上设备(40)的自主设备配准的光学形状感测配准控制器(20)。在操作中，所述光学形状感测配准控制器(20)根据对所述光学形状感测导丝(30)在所述导丝上设备(40)内的平移的光学形状感测来自动检测所述光学形状感测导丝(30)的一个或多个感测特征(例如，形状、曲率、温度、振动、应变等)，然后根据对所述光学形状感测导丝(30)的所述一个或多个感测特征的自动检测来自动确定所述导丝上设备(40)的一个或多个配准特性(例如，设备类型、长度、直径、颜色、集线器类型、(一个或多个)处置设备、(一幅或多幅)解剖图像、(一个或多个)解剖模型、(一个或多个)解剖位置、流程类型等)。类型等)。类型等)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于自动OSS的特征检测和设备表征


[0001]本公开内容总体上涉及光学形状感测。本公开内容具体涉及以光学形状感测为基础以用来自动检测光学形状感测导丝的(一个或多个)特征和自动确定光学形状感测导丝在其中平移的导丝上(over
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the
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wire)设备的(一个或多个)特性的光学形状感测。

技术介绍

[0002]在手术介入期间，光学形状感测(OSS)使用沿着多芯光纤的光进行设备定位和导航。所涉及的原理利用了由特性瑞利反向散射或受控光栅图案(例如，光纤布拉格光栅)定义的光纤中的分布式应变测量结果。沿着光纤的形状开始于沿着传感器的特定点(被称为起始点或z＝0)，并且后续形状的位置和取向是相对于该点的。
[0003]能够将形状感测光纤集成到医学设备中，以便在微创流程中提供对设备的实况引导。所集成的光纤提供了整个设备的位置和取向，例如，将导管装载到形状感测导丝上以用于将其导航到解剖目标，形状感测导丝由此促进了导管在解剖目标的术前计算机断层摄影图像中的叠加。
[0004]必须知道医学设备的配准特性以支持在微创流程中对医学设备的空间跟踪。需要以最大程度地减小对微创流程的工作流程的任何中断的方式确定医学设备的这种配准特性。

技术实现思路

[0005]对于众多涉及对导丝上(OTW)设备的空间跟踪的各种应用，本公开内容描述了用于自动确定要求的设备特性的控制器、系统和方法，所述控制器、系统和方法能够以最大程度地减小对应用的工作流程的任何中断的方式经由光学形状感测(OSS)导丝准确鲁棒地跟踪OTW设备，或者用于注释、报告、文档生成等。这种应用的示例包括但不限于脉管应用(例如经由导管、护套、部署系统等)、腔内应用(例如经由内窥镜)和整形外科应用(经由克氏针和改锥)。
[0006]本公开内容可以被实施为：
[0007](1)本公开内容的OSS配准控制器；
[0008](2)包括本公开内容的OSS配准控制器的OSS配准系统；以及
[0009](3)使用本公开内容的OSS配准控制器的OSS配准方法。
[0010]在各种实施例中，本公开内容的OSS配准系统包括能在OTW设备内平移的OSS导丝，并且还包括用于控制OTW设备的自主设备配准的OSS配准控制器。
[0011]在操作中，所述OSS配准控制器(1)根据对所述OSS导丝在所述导丝上设备内的平移的光学形状感测来自动检测所述OSS导丝的一个或多个感测特征(例如，形状、曲率、温度、振动、应变、扭转、α等)，并且(2)根据对所述OSS导丝的所述一个或多个感测特征的自动检测来自动确定所述OTW设备的一个或多个配准特性(例如，类型、长度、直径、颜色、集线器(hub)、(一个或多个)处置设备、(一幅或多幅)解剖图像、(一个或多个)解剖模型、(一个或
多个)解剖位置等)。
[0012]本公开内容的OSS配准控制器的各种实施例包括一种非瞬态机器可读存储介质，所述非瞬态机器可读存储介质被编码有指令，所述指令用于由一个或多个处理器运行以控制能在OSS导丝内平移的OTW设备的自主设备配准。
[0013]所述非瞬态机器可读存储介质包括用于执行以下操作的指令：(1)根据对所述OSS导丝在所述OTW设备内的平移的光学形状感测来自动检测所述OSS导丝的一个或多个感测特征(例如，形状、曲率、温度、振动、应变等)，并且(2)根据对所述OSS导丝的所述一个或多个感测特征的自动检测来自动确定所述OTW设备的一个或多个配准特性(例如，类型、长度、直径、颜色、集线器、(一个或多个)处置设备、(一幅或多幅)解剖图像、(一个或多个)解剖模型、(一个或多个)解剖位置等)。
[0014]本公开内容的OSS配准方法的各种实施例使用OSS配准控制器来控制能在OSS导丝内平移的OTW设备的自主设备配准。
[0015]所述OSS配准方法涉及光学形状感测配准特性控制器(1)根据对所述OSS导丝在所述OTW设备内的平移的光学形状感测来自动检测所述OSS导丝的一个或多个感测特征(例如，形状、曲率、温度、振动、应变、扭转、α等)，并且(2)根据对所述OSS导丝的所述一个或多个感测特征的自动检测来自动确定所述OTW设备的一个或多个配准特性(例如，设备类型、长度、直径、颜色、集线器类型、(一个或多个)处置设备、(一幅或多幅)解剖图像、(一个或多个)解剖模型、(一个或多个)解剖位置等)。
[0016]结合附图阅读下面的对本公开内容的各种实施例的详细描述，本公开内容的前述实施例和其他实施例以及本公开内容的各种结构和优点将进一步变得明显。详细的描述和附图仅用于说明本公开内容而不是用于限制，本公开内容的范围由权利要求及其等价物来限定。
附图说明
[0017]本公开内容将参考附图来详细呈现对示例性实施例的以下描述，其中：
[0018]图1图示了根据本公开内容的OSS配准系统的示例性实施例；
[0019]图2图示了根据本公开内容的OSS配准方法的示例性实施例；
[0020]图3图示了表示根据本公开内容的图2的OSS配准方法的第一示例性实施例的流程图；
[0021]图4图示了表示根据本公开内容的自动集线器检测方法的示例性实施例的流程图；
[0022]图5A和图5B图示了根据本公开内容的示例性图形自动集线器检测；
[0023]图6图示了表示根据本公开内容的自动OTW设备测量方法的示例性实施例的流程图；
[0024]图7图示了表示根据本公开内容的OSS峰值测量方法的示例性实施例的流程图；
[0025]图8图示了根据本公开内容的示例性OSS峰值测量；
[0026]图9图示了表示根据本公开内容的OSS远侧曲率测量方法的示例性实施例的流程图；
[0027]图10图示了根据本公开内容的示例性OSS远侧曲率测量；
[0028]图11图示了表示根据本公开内容的OSS形状匹配测量方法的示例性实施例的流程图；
[0029]图12图示了根据本公开内容的示例性OSS形状匹配测量；
[0030]图13图示了表示根据本公开内容的图2的OSS配准方法的第二示例性实施例的流程图；并且
[0031]图14图示了根据本公开内容的OSS配准控制器的示例性实施例。
具体实施方式
[0032]本公开内容通过以下操作对在涉及空间跟踪导丝上(OTW)设备的应用期间的设备配准做出了改进：(1)根据对光学形状感测(OSS)导丝在导丝上设备内的平移的光学形状感测来自动检测OSS导丝的一个或多个感测特征(例如，形状、曲率、温度、振动、应变、扭转、α等)，并且(2)根据对OSS导丝的一个或多个感测特征的自动检测来自动确定OTW设备的一个或多个配准特性(例如，类型、长度、直径、颜色、集线器、(一个或多个)处置设备、(一幅或多幅)解剖图像、(一个或多个)解剖模型、(一个或多个)解剖位置等)。
[0033]出于本公开内容的说明书和权利要求书的目的：
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光学形状感测配准系统，包括：光学形状感测导丝(30)，其能在导丝上设备(40)内平移；以及光学形状感测配准控制器(20)，其用于控制所述导丝上设备(40)的自主设备配准，其中，所述光学形状感测配准控制器(20)被配置为执行以下各项中的至少一项：根据对所述光学形状感测导丝(30)在所述导丝上设备(40)内的平移的光学形状感测来自动检测所述光学形状感测导丝(30)的至少一个感测特征；并且根据对所述光学形状感测导丝(30)的所述至少一个感测特征的自动检测来自动确定所述导丝上设备(40)的至少一个配准特性。2.根据权利要求1所述的光学形状感测配准系统，其中，所述导丝上设备(40)的所述至少一个配准特性是集线器(50)；并且其中，所述光学形状感测配准控制器(20)被配置为根据对所述光学形状感测导丝(30)的所述至少一个感测特征的所述自动检测来自动识别所述集线器(50)。3.根据权利要求2所述的光学形状感测配准系统，其中，所述集线器(50)包括集线器模板(51)；并且其中，当所述集线器(50)被附接到所述导丝上设备(40)时，所述光学形状感测配准控制器(20)被配置为根据对所述光学形状感测导丝(30)的所述至少一个感测特征的所述自动检测来自动识别所述集线器(50)包括所述光学形状感测配准控制器(20)被配置为执行以下操作：将对所述光学形状感测导丝(30)平移通过所述集线器(50)的平移的所述光学形状感测与多个预定义的集线器模板进行比较；并且选择所述预定义的集线器模板(41)中与所述集线器模板(41)具有最佳形状匹配的一个预定义的集线器模板。4.根据权利要求2所述的光学形状感测配准系统，其中，当所述集线器(50)未被附接到所述导丝上设备(40)时，所述光学形状感测配准控制器(20)被配置为根据对所述光学形状感测导丝(30)的所述至少一个感测特征的所述自动检测来自动识别所述集线器(50)包括所述光学形状感测配准控制器(20)被配置为执行以下操作：将对所述光学形状感测导丝(30)平移通过所述导丝上设备(40)的平移的所述光学形状感测与多个预定义的导丝上设备中的每个预定义的导丝上设备的形状进行比较；选择所述预定义的导丝上设备中与对所述光学形状感测导丝(30)平移通过所述导丝上设备(40)的平移的光学形状感测具有最佳形状匹配的一个预定义的导丝上设备；并且识别与所述预定义的导丝上设备中的所选择的一个预定义的导丝上设备相关联的所述集线器(50)。5.根据权利要求1所述的光学形状感测配准系统，其中，所述光学形状感测配准控制器(20)被配置为根据对所述光学形状感测导丝(30)的所述至少一个感测特征的自动检测来自动确定所述导丝上设备(40)的所述至少一个配准特性包括所述光学形状感测配准控制器(20)被配置为执行以下操作：基于对所述光学形状感测导丝(30)平移通过所述导丝上设备(40)的平移的光学形状感测的曲率的分析来测量所述导丝上设备(40)的长度。
6.根据权利要求5所述的光学形状感测配准系统，其中，所述光学形状感测配准控制器(20)被配置为测量所述导丝上设备(40)的长度包括所述光学形状感测配准控制器(20)被配置为执行以下操作：标绘所述光学形状感测导丝(30)相对于沿着所述光学形状感测导丝(30)的参考的位置的曲率；并且根据沿着所述光学形状感测导丝(30)的与所述曲率的最高峰值相对应的所述参考的位置来测量所述导丝上设备(40)相对于所述参考的长度。7.根据权利要求5所述的光学形状感测配准系统，其中，所述光学形状感测配准控制器(20)被配置为测量所述导丝上设备(40)的长度包括所述光学形状感测配准控制器(20)被配置为执行以下操作：标绘所述光学形状感测导丝(30)相对于所述导丝上设备(40)内的所述光学形状感测导丝(30)的不同位置的曲率；并且根据所述导丝上设备(40)内的所述光学形状感测导丝(30)的与指示所述导丝上设备(40)的远侧尖端的所述光学形状感测导丝(30)的曲率相对应的位置来测量所述导丝上设备(40)相对于参考的长度。8.根据权利要求5所述的光学形状感测配准系统，其中，所述光学形状感测配准控制器(20)被配置为测量所述导丝上设备(40)的长度包括所述光学形状感测配准控制器(20)被配置为执行以下操作：将对所述光学形状感测导丝(30)平移通过所述导丝上设备(40)的平移的所述光学形状感测与多个预定义的导丝上设备形状进行匹配；并且根据所述导丝上设备(40)的所述多个预定义的导丝上设备形状中与对所述光学形状感测导丝(30)平移通过所述导丝上设备(40)的平移的光学形状感测具有最佳形状匹配的一个预定义的导丝上设备形状来测量所述导丝上设备(40)相对于参考的长度。9.一种用于控制导丝上设备(40)的自主设备配准的光学形状感测配准控制器(20)，所述光学形状感测配准控制器(20)包括：非瞬态机器可读存储介质，其被编码有用于由至少一个处理器运行的指令，所述非瞬态机器可读存储介质包括用于执行以下操作的指令：根据对所述光学形状感测导丝(30)在所述导丝上设备(40)内的平移的光学形状感测来自动检测所述光学形状感测导丝(30)的至少一个感测特征；并且根据对所述光学形状感测导丝(30)的所述至少一个感测特征的自动检测来自动确定所述导丝上设备(40)的至少一个配准特性。10.根据权利要求9所述的光学形状感测配准控制器(20)，其中，所述导丝上设备(40)的所述至少一个配准特性是集线器(50)；并且其中，用于根据对所述光学形状感测导丝(30)的所述至少一个感测特征的所述自动检测来自动确定所述导丝上设备(40)的所述至少一个配准特性的指令包括用于执行以下操作的指令：根据对所述光学形状感测导丝(30)的所述至少一个感测特征的所述自动检测来自动识别所述集线器(50)。11.根据权利要求10所述的光学形状感测配准控制器(20)，
其中，所述集线器(50)包括集线器模板(51)；并且其中，当所述集线器(50)被附接到所述导丝上设备(40)时，用于根据对所述光学形状感测导丝(30)的所述至少一个感测特征的所述自动检测来自动识别所述集线器(50)的指令包括用于执行以下操作的指令：将对所述光学形状感测导丝(30)平移通过所述集线器...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：