BR112015006948B1 - Sistema para registrar um sistema de coordenadas de um sistema de detecção de formato, método para registrar um sistema de coordenadas de um sistema de detecção de formato - Google Patents

Sistema para registrar um sistema de coordenadas de um sistema de detecção de formato, método para registrar um sistema de coordenadas de um sistema de detecção de formato Download PDF

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Abstract

sistema para registrar um sistema de coordenadas de um sistema de detecção de formato, método para registrar um sistema de coordenadas de um sistema de detecção de formato e produto de programa de computador. são fornecidos um sistema e um método para registrar um sistema de coordenadas de um sistema de detecção de formato com um sistema de coordenadas de dados de imageamento de pré-procedimento ou intra-procedimento. uma curvatura estável em uma reconstrução de formato é identificada e correlacionada a uma outra curvatura, sendo que a outra curvatura vem de outra construção de formato de um momento subsequente ou de dados de imageamento de uma outra modalidade de imageamento. as curvaturas correlacionadas são alinhadas por meio do alinhamento dos sistemas de coordenadas para as respectivas curvaturas.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO
A invenção se refere ao campo de imageamento médico e, mais particularmente, a registro tridimensional com o uso de teste de correlacionamento de formatos.
ANTECEDENTES
A tecnologia de detecção de formato óptico indica o formato 3D de uma fibra óptica. Quando tal fibra é usada em dispositivos de intervenção, o formato do dispositivo pode ser conhecido, até um ponto muito próximo à ponta do dispositivo. Entretanto, conhecer apenas o formato não é suficiente: o formato precisa ser colocado no contexto de (isto é, registrado com) dados de imageamento pré-procedimento e/ou intra-procedimento. É essencial ter um registro correto (isto é, preciso) entre o sistema de coordenadas do sistema de detecção de formato e o sistema de coordenadas dos dados de imageamento pré-procedimento e/ou intra-procedimento para o uso e a adoção da tecnologia de detecção de formato.
Em uma aplicação para a tecnologia de detecção de formato, uma fibra óptica de detecção de formato pode ser integrada a um cabo fixado a um instrumento cirúrgico e/ou ao próprio instrumento e ser usada para rastreamento do instrumento. O dispositivo rastreado por fibra óptica é introduzido por via endovascular ou endoluminal. Para usar a fibra óptica para rastreamento do instrumento, é necessário um registro inicial do sistema de coordenadas de fibra óptica com um sistema de coordenadas de referência. O sistema de dados de imageamento pré-procedimento ou intra-procedimento, o desalinhamento pode ser causado por vários efeitos. Esses efeitos incluem: imprecisão da reconstrução do formato (mesmo pequenos erros na reconstrução do formato podem causar desalinhamento significativo), movimento do ponto de lançamento (se o ponto de lançamento do sistema de detecção de formato se mover durante um procedimento, todo o formato se moverá, causando desalinhamento), e movimento do paciente (qualquer movimento feiro pelo paciente depois de um registro inicial, causará desalinhamento das coordenadas de detecção de formato e das coordenadas dos dados de imagem). Uma solução para o desalinhamento causado após ou durante o registro inicial é refazer o registro dos sistemas de coordenadas com base em imageamento por raios x em tempo real. Entretanto, a exposição aos raios X deve ser limitada devido aos seus efeitos nocivos. Além disso, os raios X só fornecem uma projeção 2D de um dispositivo, e a relação exata da projeção 2D e da fibra no interior do dispositivo não é conhecida, e só pode ser estimada.
SUMÁRIO
São fornecidos um sistema e um método para registrar um sistema de coordenadas de um sistema de detecção de formato com um sistema de coordenadas de dados de imageamento pré- procedimento ou intra-procedimento. De acordo com uma modalidade, são detectados formatos tridimensionais em uma reconstrução por detecção de formato, sendo que os mesmos podem ser identificados por sua curvatura e são constantes ao longo do tempo, embora não necessariamente na mesma posição ao longo do formato tridimensional. Se dois formatos ao longo do tempo ou de diferentes fontes de imageamento tiverem essa mesma curvatura detectável, seus sistemas de coordenadas poderão ser registrados juntos em termos de translação e rotação, por meio do alinhamento das curvaturas.
Para as finalidades desse pedido, os termos formato e curva são usados para descrever uma curva tridimensional de uma reconstrução de formato que corresponde ao formato de uma fibra óptica de detecção de formato disposta em ou afixada a um instrumento cirúrgico. O termo curvatura é usado para descrever a forma de uma subseção da curva tridimensional. O termo flexão é usado para descrever uma curvatura não reta com mudança ou inversão de direção única.
De acordo com um aspecto da presente invenção, é fornecido um sistema para registrar um sistema de coordenadas de um sistema de detecção de formato com um sistema de coordenadas de dados de imageamento de pré-procedimento ou intra-procedimento. O sistema compreende um ou mais instrumentos cirúrgicos que incorporam uma fibra óptica com sensores de detecção de formato. Um console óptico é conectado de modo operável à fibra óptica e interroga os sensores de fibra óptica e determina o formato tridimensional do instrumento a partir dos sinais de retorno. Um processador registra o sistema de coordenadas da fibra de detecção de formato com um sistema de coordenadas de dados de imageamento por meio do estabelecimento do correlacionamento de uma curvatura estável na fibra óptica com uma curvatura de uma fonte diferente, alinhando as curvaturas correlacionadas.
De acordo com uma modalidade, a fonte diferente é uma modalidade diferente de imageamento. De acordo com uma modalidade, a modalidade de imageamento diferente é uma imagem calculada a partir dos dados de imageamento de pré- procedimento ou intra-procedimento.
De acordo com uma modalidade, o processador é também o processador que processa os dados de imageamento de pré-procedimento ou intra-procedimento.
De acordo com uma modalidade, a fonte diferente é uma linha central de um imageamento segmentado pré- procedimento ou intra-procedimento.
De acordo com uma modalidade, a fonte diferente é a reconstrução de um formato de um momento diferente.
De acordo com uma modalidade, a fonte diferente é a reconstrução do formato de uma fibra de detecção de formato diferente. Por exemplo, pode ser usado rastreamento multi-cabos para um cateter com formato detectado e para um fio guia com formato detectado no interior do cateter.
De acordo com um outro aspecto da presente invenção, é fornecido um método para registrar um sistema de coordenadas de um sistema de detecção de formato com um sistema de coordenadas de dados de imageamento de pré-procedimento ou intra-procedimento. Uma curvatura estável é identificada em uma imagem reconstruída de um instrumento equipado com fibra de detecção de formato. A curvatura estável é correlacionada com uma curvatura de uma fonte diferente. Então, as curvaturas correlacionadas são alinhadas.
De acordo com uma modalidade, o emparelhamento da curvatura estável com a curvatura de uma fonte diferente é feito por meio do correlacionamento de seus raios de flexão.
De acordo com uma modalidade, é feito o correlacionamento da curvatura estável com a curvatura de uma fonte diferente por meio da comparação dos gradientes de coordenadas na curvatura.
De acordo com uma modalidade, a fonte diferente é uma modalidade diferente de imageamento.
De acordo com uma modalidade, a modalidade de imageamento diferente é uma imagem calculada a partir dos dados de imageamento de pré-procedimento ou intra- procedimento.
De acordo com uma modalidade, a fonte diferente é uma linha central do imageamento segmentado de pré- procedimento ou intra-procedimento.
De acordo com uma modalidade, a fonte diferente é a reconstrução de um formato de um momento diferente.
De acordo com uma modalidade, mais de uma fibra de detecção de formato é usada simultaneamente em um procedimento cirúrgico, e a fonte diferente é a reconstrução de um formato de uma fibra de detecção de formato diferente.
De acordo com uma modalidade, a etapa de identificar uma curvatura estável compreende as etapas de: medir o raio de ao menos uma flexão no formato da imagem reconstruída de instrumento equipado com fibra de detecção de formato; comparar um raio da flexão de uma imagem reconstruída subsequente com o raio da flexão da imagem reconstruída anterior de um instrumento equipado com fibra de detecção de formato; determinar se os raios de flexão atendem a um critério de correlacionamento predefinido; e gravar o raio e a localização da flexão se os critério de correlacionamento for atendido.
De acordo com um outro aspecto da presente invenção, é fornecido um produto de programa de computador para registrar um sistema de coordenadas de um sistema de detecção de formato com um sistema de coordenadas de dados de imageamento de pré-procedimento ou intra-procedimento. O produto de programa é codificado com: instruções de programa para identificar uma curvatura estável em um instrumento equipado com fibra de detecção de formato; instruções de programa para fazer a correlação da curvatura estável com uma curvatura de uma fonte diferente; e instruções de programa para alinhar as curvaturas correlacionadas.
Breve descrição dos desenhos
As características e vantagens da invenção serão compreendidas mais claramente a partir da descrição detalhada a seguir das modalidades preferidas quando lidas em conjunto com os desenhos anexos. Estão incluídas no desenho as seguintes figuras:
A Figura 1 é um diagrama de blocos de um sistema para registrar um sistema de coordenadas de um sistema de detecção de formato com um sistema de coordenadas de dados de imageamento de pré-procedimento ou intra-procedimento por meio da correlação e do alinhamento de um formato estável de diferentes fontes, de acordo com uma modalidade da presente invenção;
A Figura 2 é uma vista lateral de um instrumento e introdutor do sistema da Figura 1, de acordo com uma modalidade da presente invenção;
A Figura 3 é uma vista em corte do instrumento e introdutor da Figura 2, tomada na seção A-A da Figura 2;
A Figura 4 é um diagrama de fluxo de um método para registrar um sistema de coordenadas de um sistema de detecção de formato com um sistema de coordenadas de dados de imageamento pré-procedimento ou intra-procedimento por meio do estabelecimento da correlação e do alinhamento de um formato estável de diferentes fontes, de acordo com uma modalidade da presente invenção;
A Figura 5 é uma vista de uma curva poli-linhas mostrando várias flexões em uma fibra de detecção de formato;
A Figura 6 mostra uma etapa de alinhamento de curvas correlacionadas, de acordo com uma modalidade da presente invenção; e
A Figura 7 é um diagrama de fluxo de um método para avaliação de uma curva estável, de acordo com uma modalidade da presente invenção.
Descrição detalhada
A presente invenção fornece um método e um sistema para registrar um sistema de coordenadas de um sistema de detecção de formato com um sistema de coordenadas de dados de imageamento pré-procedimento ou intra-procedimento por meio do estabelecimento da correlação e do alinhamento de curvaturas estáveis de fontes diferentes. A estabilidade da curvatura é derivada de restrições físicas em uma fibra de detecção de formato disposta ou afixada em um instrumento cirúrgico. As restrições físicas podem ser fornecidas, por exemplo, por uma luva introdutora curvada rígida, ou por estruturas anatômicas que não se deformam devido à introdução do instrumento.
De acordo com uma modalidade, são detectados formatos tridimensionais em uma reconstrução por detecção de formato, sendo que os mesmos podem ser identificados por sua curvatura e são constantes ao longo do tempo, embora não necessariamente na mesma posição ao longo do formato tridimensional. Se dois formatos ao longo do tempo ou de diferentes fontes de imageamento tiverem essa mesma curvatura detectável, seus sistemas de coordenadas poderão ser registrados juntos em termos de translação e rotação, por meio do alinhamento das curvaturas.
A Figura 1 é um diagrama de blocos de um sistema de formação de imagens 1 que registra um sistema de coordenadas de um sistema de detecção de formato com um sistema de coordenadas de dados de imageamento pré-procedimento ou intra-procedimento por meio do estabelecimento da correlação e do alinhamento de um formato estável de diferentes fontes. De acordo com uma modalidade da presente invenção, o sistema de formação de imagens 1 inclui um sistema de detecção de formato 10 que é usado no registro de um sistema de coordenadas de detecção de formato com um outro sistema de coordenadas. O outro sistema de coordenadas pode ser um sistema de coordenadas de dados de imageamento de pré- procedimento ou intra-procedimento, por exemplo.
O sistema de detecção de formato 10 compreende uma fibra de detecção de formato 212 disposta ou afixada a um instrumento cirúrgico 200. O instrumento 200 pode ser qualquer instrumento usado durante uma intervenção, incluindo, mas não se limitando a: um bisturi mecânico (lanceta), um bisturi a laser, um endoscópio, sondas de formação de imagens microscópicas, um grampeador cirúrgico, um retrator, um dispositivo de cauterização (elétrico ou óptico), um cateter, um cinzel, uma garra, uma sonda, um trocarte, tesouras, ou similares. O instrumento 200 pode ser manipulado por um médico para realizar um procedimento de intervenção. Em muitos procedimentos de intervenção, um médico usará mais de um instrumento. Portanto, de acordo com uma modalidade, o sistema de detecção de formato 10 compreende mais de um instrumento 200.
O instrumento 200 pode ser introduzido de modo endoluminal ou de modo endovascular em um paciente através de um introdutor 220, que pode compreender uma ou mais luvas flexíveis e/ou rígidas, através das quais o instrumento 200 pode ser avançado e/ou retraído. De acordo com uma modalidade, mostrada nas Figuras 2 e 3, o instrumento 200 está disposto em uma luva flexível 222 que está disposta em uma luva rígida mais curta 224 usada para introduzir o instrumento e a luva flexível em um lúmen ou vasculatura do corpo.
A fibra de detecção de formato 212, junto com um console óptico 210, forma um sistema de detecção de formato 10 que fornece informação de deformação. O console óptico 210 está conectado de maneira funcional à fibra de detecção de formato 212. Por exemplo, a fibra de detecção de formato 212 pode ser conectada ao console óptico em um conector óptico. A fibra de detecção de formato 212 é uma fibra óptica. Uma pluralidade de dispersores ópticos (por exemplo, Fiber Bragg Gratings ou dispersores de Rayleigh) pode ser distribuída ao longo do comprimento da fibra óptica no núcleo ou na camada com índice de refração mais baixo (cladding) para formar sensores ou calibres para medir a deformação. O console óptico 210 interroga a fibra óptica, enviando um sinal de luz de banda larga ao longo do núcleo da fibra óptica e medindo os comprimentos de onda refletidos para determinar a deformação estabelecida pelo comprimento no núcleo da fibra óptica. Alternativamente, o espectro de reflexão pode ser obtido a partir de uma fonte de luz de faixa estreita, pela qual o comprimento de onda é varrido no tempo. Os dados de deformação são usados então para calcular a curvatura local em cada sensor, e os dados de curvatura são compilados para calcular um formato tridimensional da fibra de detecção de formato 212, que corresponde ao formato do instrumento no qual a fibra de detecção de formato está disposta ou ao qual a fibra de detecção de formato é afixada. O console óptico 210 pode incluir um processador e pode processar o comprimento de onda e os dados de deformação vindos dos sensores.
Alternativamente, o console óptico pode enviar os dados de comprimento de onda ou de deformação para um sistema de processamento separado do console óptico para processamento.
O sistema de formação de imagens 1 compreende adicionalmente um processador 110, uma memória 130 conectada de maneira funcional ao processador como por um barramento de sistema 120 por exemplo, e conectores de entrada/saída (E/S) 115 que conectam de maneira funcional o sistema de detecção de formato 10 ao processador 110. O processador 110 pode ser qualquer dispositivo capaz de executar instruções de programa, como uma ou mais microprocessadores. Além disso, o processador 110 pode estar incorporado em um computador para fins gerais.
A memória 130 pode ser qualquer dispositivo de memória volátil ou não-volátil que seja adequado para armazenar dados e instruções de programa, como um disco removível, um disco rígido, um CD, uma memória de acesso aleatório (RAM), uma memória somente de leitura (ROM), ou similares. Al, a memória 130 pode compreender um ou mais dispositivos de memória.
Os conectores de E/S 115 podem ser qualquer hardware que conecte de modo funcional o processador 110 ao sistema de detecção de formato 210, a outro computador, ou a uma fonte de dados. Os conectores de E/S podem incluir, mas não se limitam a, interface serial RS232, Ethernet, e portas USB.
O sistema de processamento 100 compreende adicionalmente um programa de formação de imagens 132 armazenado na memória 130 e executado pelo processador 110 para receber e processar dados de imageamento do sistema de detecção de formato 10, e exibir as imagens em um visor 140. O programa de imageamento 132 pode incluir módulos ou unidades para várias funções de processamento de imagem.
O sistema de processamento 100 compreende adicionalmente um programa de registro 134 armazenado na memória 130 e executado pelo processador 110 para registrar um sistema de coordenadas do sistema de detecção de formato 10 com um sistema de coordenadas de dados de imageamento pré- procedimento ou intra-procedimento. Os dados de imageamento podem ser dados de imageamento armazenados ou dados de imageamento em tempo real de um IRM, de raios X, de ultrassom ou de qualquer outro tipo de sistema de imageamento adequado para adquirir imagens de estruturas anatômicas. De acordo com uma modalidade, os dados do sistema de formação de imagens compreendem um volume de imagem tridimensional.
O programa de registro 134 pode ser uma parte do programa de imageamento 132, um programa autônomo ou uma sub- rotina que pode ser chamada pelo programa de imageamento.
O programa de registro 134 determina uma curvatura estável. Então, o programa de registro 134 correlaciona uma curvatura de uma outra fonte com a curvatura estável e alinha as curvaturas correlacionadas. A outra fonte pode ser dados do sistema de detecção de formato 10 em um momento diferente (comparação temporal). Alternativamente, a outra fonte pode ser dados de imageamento de uma outra modalidade de imageamento.
De acordo com uma outra modalidade, a outra fonte pode ser uma reconstrução de uma outra fibra de detecção de formato disposta ou afixada a uma estrutura, sujeita às mesmas restrições de formato que a primeira fibra de detecção de formato. Por exemplo, uma fibra de detecção de formato pode estar disposta ou afixada a um instrumento como um cateter, e uma outra fibra de detecção de formato pode estar incorporada em um fio guia dentro do cateter e, portanto, sujeita às mesmas restrições de formato.
A Figura 4 é um diagrama de fluxo de um método para registrar um sistema de coordenadas de um sistema de detecção de formato com um sistema de coordenadas de dados de imageamento pré-procedimento ou intra-procedimento por meio do estabelecimento da correlação e do alinhamento de uma curvatura estável de diferentes fontes, de acordo com uma modalidade da presente invenção;
De acordo com uma modalidade, o programa de registro 134 realiza um alinhamento inicial do sistema de coordenadas do sistema de detecção de formato 10 com um sistema de coordenadas de dados de imageamento de pré- procedimento ou intra-procedimento (etapa 410). O registro inicial pode ser realizado com o uso de qualquer método dentre uma variedade de métodos conhecidos Por exemplo, o registro inicial pode ser realizado tocando-se o instrumento com capacidade de detecção de formato em um ponto de referência confiável ou anatômico correspondente a pontos identificáveis nos dados de imageamento.
O programa de registro 134 determina uma curvatura estável (etapa 420). Para determinar uma curvatura estável, o programa de registro identifica primeiro uma curva na fibra de detecção de formato 212. A fibra de detecção de formato 212 fornece uma curva poli-linhas, conforme mostrado na Figura 5. A curva poli-linhas é uma curva formada por múltiplos pontos (correspondentes aos locais dos sensores) com cada ponto subsequente na fibra de detecção de formato 212 ao ponto anterior.
A etapa de determinar uma curvatura estável 420 é mostrada em mais detalhes na Figura 5. O programa de registro 134 identifica flexões 501 a 506 na curva poli- linhas 500 (etapa 421). Para identificar flexões, o programa de registro determina raios de flexão da curva poli-linhas 500. Os raios de flexão podem ser determinados por meio da verificação da taxa e da direção de curvatura ao longo dos pontos da curva poli-linhas 500. A taxa e a direção de curvatura podem ser determinadas a partir dos dados de deformação, por exemplo. Alternativamente, o programa de registro 134 pode determinar os raios de flexão tomando três pontos na curva poli-linhas com um espaçamento ou uma taxa de amostragem predeterminada, e calculando a distância desde o ponto médio até o vetor do primeiro ponto até o último ponto, como uma medida de curvatura.
De acordo com uma outra modalidade, as curvaturas podem ser determinadas calculando-se um gradiente das coordenadas na curva poli-linhas.
O programa de registro 134 compara temporalmente as curvaturas (isto é, em relação a reconstruções de formato subsequentes) para verificar se uma flexão é estável (etapa 422). Para fins de teste clínico, prefere-se uma flexão localizada tão distalmente quanto possível ao longo do formato, porque o deslocamento do ponta do instrumento em relação à flexão será minimizado. Se a distância a partir da origem do formato até uma restrição física estável no instrumento (e fibra de detecção de formato) for conhecida, por exemplo por meio do uso de um introdutor curvo, a janela de busca por raios de flexão pode ser limitada a posições na distância geodésica para a restrição física estável.
O programa de registro determina se a curvatura ou flexão é estável ou não (etapa 425). Se os raios de flexão das reconstruções de formato subsequentes forem iguais, dentro de uma margem de erro predeterminada, a curvatura é definida como estável (desvio S da etapa 4125). Se a curvatura não for estável (desvio N da etapa 425), são testadas flexões adicionais (etapa 421).
Retornando à Figura 4, uma vez que seja determinada uma curvatura estável (etapa 420), as curvaturas são correlacionadas com a curvatura estável de uma outra fonte (etapa 430). A outra fonte pode ser a reconstrução de um outro formato em um momento diferente. Alternativamente, a outra fonte pode ser dados do imageamento de pré- procedimento ou intra-procedimento, como uma reconstrução de volume anatômico a partir da tomografia computadorizada. Em uma outra modalidade, a outra fonte de ser uma fibra de detecção de formato diferente sujeita à mesma restrição de formato que a primeira fibra de detecção de formato.
As curvaturas são correlacionadas por meio da comparação dos raios de flexão das diferentes curvaturas de diferentes curvas, conforme mostrado na Figura 6. O raio de flexão da curva 500 (armazenado da etapa 420) definido pelos pontos 501, 502, 503, é correlacionado ao raio de flexão da curva 600 (de uma fonte diferente) definida pelos pontos 610, 602, 603. Se os raios de flexão forem iguais, dentro de uma margem de erro predeterminada, então as curvaturas são definidas como correlacionadas. Devido ao fato de os pontos estarem a distâncias discretas, a curva do novo formato pode ter se deslocado entre posições do formato de referência. De acordo com várias modalidades, pode ser usada uma taxa de amostra muito pequena ou pode ser realizada interpolação com curvas ou superfícies de Hermite para melhorar a detecção.
O programa de registro 134 alinha as curvaturas correlacionadas (etapa 440). Uma translação e rotação são calculadas para colocar em alinhamento a curvatura tridimensional da fonte diferente raio de flexão correlacionado com a curvatura tridimensional da curvatura estável armazenada. A translação e a rotação necessárias para alinhamento podem ser expressas na forma de uma matriz de transformação, que pode ser aplicada à reconstrução de formato para alinha-lo com os dados de imageamento. A matriz pode ser calculada a partir de coordenadas de pontos nas curvaturas correlacionadas.
De acordo com uma modalidade, o programa de registro 134 alinha as curvaturas ao pegar os três pontos (ponto de flexão, ponto proximal e ponto distal) de cada curvatura, para formar triângulos que ficam nos planos das respectivas flexões, alinhando então os triângulos.
De acordo com uma modalidade, o programa de registro 134 exibe a reconstrução de formato para a curvatura recentemente registrada em uma construção de imagem pré-procedimento ou intra-procedimento consistente com o registro (etapa 450).
A invenção pode assumir a forma de uma modalidade completamente hardware ou de uma modalidade contendo tanto elementos de hardware quanto de software. Em uma modalidade exemplificadora, a invenção é implementada em software, que inclui, mas não se limita a, firmware, software residente, microcódigo, etc.
Além disso, a invenção pode assumir a forma de um produto de programa de computador acessível a partir de um dispositivo de armazenamento usável por computador ou legível por computador que fornece código de programa para uso por ou em conjunto com um computador ou qualquer sistema ou dispositivo de execução de instrução. Para as finalidades desta descrição, um dispositivo de armazenamento usável por computador ou legível por computador pode ser qualquer aparelho que pode conter ou armazenar o programa para uso por ou em conjunto com o sistema, aparelho ou dispositivo de execução de instrução.
O método supracitado pode ser realizado por um produto de programa compreendendo um dispositivo de armazenamento legível por máquina que tenha codificado em si um programa de instruções executável por máquina em um meio não transitório legível por computador, que quando executado por uma máquina, como um computador, realiza as etapas do método. Este produto de programa pode ser armazenado em qualquer dentre uma variedade de dispositivos de armazenamento legíveis por máquina conhecidos, incluindo, mas não se limitando a discos compactos, discos flexíveis, dispositivos de memória USB e similares.
O dispositivo de armazenamento pode ser um sistema (ou aparelho ou dispositivo) eletrônico, magnético, óptico, eletromagnética, infravermelho, ou semicondutor. Exemplos de um dispositivo de armazenamento legível por computador incluem uma memória de estado sólido ou semicondutor, fita magnético, disquete de computador removível, uma memória de acesso aleatório (RAM), uma memória só de leitura (ROM), um disco rígido magnético, um disco óptico. Exemplos atuais de discos ópticos incluem memória só de leitura em disco compacto (CD-ROM), leitura/gravação em disco compacto (CD- RW) e DVD.
A descrição anterior e os desenhos anexos destinam- se a ser ilustrativos e não limitadores da invenção. O escopo da invenção destina-se a abranger variações e configurações equivalentes das reivindicações a seguir.
Outras variações das modalidades descritas podem ser entendidas e efetuadas pelos versados na técnica na prática da invenção reivindicada, a partir de um estudo dos desenhos, da descrição e das reivindicações anexas. Nas reivindicações, a palavra “compreendendo” (ou “compreende”) não exclui outros elementos ou etapas, e o artigo indefinido “um” ou “uma” não exclui uma pluralidade. Um único processador, ou outra unidade, pode exercer as funções de vários itens citados nas reivindicações. O mero fato de que certas características são mencionadas em reivindicações mutuamente diferentes não indica que uma combinação dessas características não possa ser usada vantajosamente. Qualquer sinal de referência nas reivindicações não deve ser considerado como limitador do escopo da invenção.

Claims (14)

1. SISTEMA PARA REGISTRAR UM SISTEMA DE COORDENADAS DE UM SISTEMA DE DETECÇÃO DE FORMATO, com um sistema de coordenadas, para dados de imageamento pré- procedimento ou intra-procedimento, que compreende: ao menos um instrumento (200) que incorpora uma fibra óptica (212) tendo sensores de detecção de formato, a fibra óptica sendo disposta ou afixada ao pelo menos um instrumento; um console óptico que é configurado para interrogar os sensores de formato óptico e determinar o formato tridimensional do instrumento; e um processador (110) que é configurado para registrar o sistema de coordenadas da fibra de detecção de formato com um sistema de coordenadas dos dados de imageamento; caracterizado pelo processador ser configurado adicionalmente para registrar o sistema de coordenadas da fibra de detecção de formato com o sistema de coordenadas de imageamento de dados por meio: da identificação de uma curvatura estável na fibra óptica com base em restrições físicas na fibra óptica sendo disposta ou afixada ao pelo menos um instrumento; do estabelecimento da correspondência entre a curvatura estável na fibra óptica com uma curvatura de um dado de imageamento pré-procedimento ou intra-procedimento; e do alinhamento das curvaturas correspondentes.
2. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelos dados de imageamento pré-procedimento ou intra-procedimento serem uma modalidade de imageamento diferente.
3. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pela modalidade de imageamento diferente ser uma imagem calculada a partir de dados de imageamento pré- procedimento ou intra-procedimento.
4. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo processador ser configurado adicionalmente para processar os dados de imageamento pré-procedimento ou intra-procedimento.
5. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelos dados de imageamento pré-procedimento ou intra-procedimento serem uma linha central obtida do imageamento de pré-procedimento ou intra-procedimento.
6. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelos dados de imageamento pré-procedimento ou intra-procedimento serem uma reconstrução do formato de um momento diferente.
7. SISTEMA, de acordo com uma reivindicação 1, caracterizado pelos dados de imageamento pré-procedimento ou intra-procedimento serem uma reconstrução do formato de uma diferente fibra de detecção de formato.
8. MÉTODO PARA REGISTRAR UM SISTEMA DE COORDENADAS DE UM SISTEMA DE DETECÇÃO DE FORMATO, com um sistema de coordenadas para dados de imageamento pré-procedimento ou intra-procedimento, caracterizado por compreender: identificar uma curvatura estável em uma imagem reconstruída de um instrumento equipado com fibra de detecção de formato com base em restrições físicas na fibra óptica sendo disposta ou afixada ao instrumento; estabelecer a correspondência entre a curvatura estável e uma curvatura de dados de imageamento pré- procedimento ou intra-procedimento; e alinhar as curvaturas correspondentes.
9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pela curvatura estável e a curvatura de dados de imageamento pré-procedimento ou intra-procedimento serem correlacionadas por meio da comparação dos raios de flexão.
10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pela curvatura estável e a curvatura de dados de imageamento pré-procedimento ou intra-procedimento serem correlacionados por meio da comparação dos gradientes de coordenadas das curvaturas.
11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pela etapa de identificar uma curvatura estável compreender as etapas de: medir o raio de ao menos uma flexão na curvatura da imagem reconstruída do instrumento equipado com fibra de detecção de formato; comparar o raio de flexão medido com curvaturas de uma imagem reconstruída anterior do instrumento equipado com fibra de detecção de formato; determinar se os raios de flexão atendem a critérios de correlacionamento predefinidos; e gravar o raio e a localização da flexão se os critérios de correlacionamento forem atendidos.
12. MÉTODO, de acordo com uma reivindicação 8, caracterizado pelos dados de imageamento pré-procedimento ou intra-procedimento serem uma reconstrução do formato de uma diferente fibra de detecção de formato.
13. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelos dados de imageamento pré-procedimento ou intra-procedimento serem uma modalidade de imageamento diferente.
14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pela modalidade de imageamento diferente ser uma imagem calculada a partir de dados de imageamento pré- procedimento ou intra-procedimento.
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Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015010859A1 (en) * 2013-07-23 2015-01-29 Koninklijke Philips N.V. Registration system for registering an imaging device with a tracking device
CN105934215B (zh) 2014-01-24 2019-11-26 皇家飞利浦有限公司 具有光学形状感测的成像设备的机器人控制
CN107072743B (zh) 2014-09-16 2020-07-28 皇家飞利浦有限公司 被布置为与光学形状感测使能的介入设备协作的处理系统
EP3037056B1 (en) 2014-12-23 2021-04-21 Stryker European Holdings I, LLC System for reconstructing a trajectory of an optical fiber
EP3258871B1 (en) 2015-02-20 2018-10-24 Koninklijke Philips N.V. Medical system, apparatus and method for shape sensing
KR102542190B1 (ko) 2015-04-06 2023-06-12 인튜어티브 서지컬 오퍼레이션즈 인코포레이티드 영상 안내 수술에서의 정합 보상의 시스템 및 방법
US11389134B2 (en) * 2015-09-24 2022-07-19 Koninklijke Philips N.V. System and method to find improved views in transcatheter valve replacement with combined optical shape sensing and ultrasound image guidance
WO2017055620A1 (en) * 2015-10-02 2017-04-06 Koninklijke Philips N.V. Hub for device navigation with optical shape sensed guidewire
US20170119051A1 (en) 2015-10-30 2017-05-04 British American Tobacco (Investments) Limited Article for Use with Apparatus for Heating Smokable Material
EP3380009A1 (en) * 2015-11-26 2018-10-03 Koninklijke Philips N.V. Methods and systems for visualizing shapes of tracked devices
US10132891B2 (en) * 2016-09-16 2018-11-20 General Electric Company System and method for attenuation correction of a surface coil in a PET-MRI system
DE102016119579B4 (de) 2016-10-13 2023-08-17 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Positionsbestimmungsvorrichtung zum Bestimmen einer Position eines Instruments innerhalb einer röhrenförmigen Struktur
JP7292205B2 (ja) * 2016-12-05 2023-06-16 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ 形状検知型ガイドワイヤを用いて非形状検知型介入デバイスの長さを決定し、介入デバイスに対するガイドワイヤの状態を決定するためのシステム及び方法
CN110087576B (zh) * 2017-01-09 2023-03-17 直观外科手术操作公司 用于在图像引导的程序中将细长装置配准到三维图像的系统和方法
EP3668393A1 (en) * 2017-08-17 2020-06-24 Navix International Limited Reconstruction of an anatomical structure from intrabody measurements
KR20200044022A (ko) 2017-09-15 2020-04-28 브리티시 아메리칸 토바코 (인베스트먼츠) 리미티드 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치
WO2019059031A1 (ja) * 2017-09-21 2019-03-28 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 プロセスファイバおよびこれを用いたレーザ加工システム
EP3545847A1 (en) 2018-03-27 2019-10-02 Koninklijke Philips N.V. Assessing device for assessing an instrument's shape with respect to its registration suitability
DE102018108643A1 (de) * 2018-04-11 2019-11-14 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Positionsbestimmungsvorrichtung zum Bestimmen einer Position eines Gegenstands innerhalb einer tubulären Struktur
US11931112B2 (en) 2019-08-12 2024-03-19 Bard Access Systems, Inc. Shape-sensing system and methods for medical devices
US11850338B2 (en) 2019-11-25 2023-12-26 Bard Access Systems, Inc. Optical tip-tracking systems and methods thereof
US20230240757A1 (en) 2020-06-05 2023-08-03 Koninklijke Philips N.V. System for guiding interventional instrument to internal target
WO2021263023A1 (en) 2020-06-26 2021-12-30 Bard Access Systems, Inc. Malposition detection system
US11883609B2 (en) 2020-06-29 2024-01-30 Bard Access Systems, Inc. Automatic dimensional frame reference for fiber optic
EP4188212A1 (en) 2020-08-03 2023-06-07 Bard Access Systems, Inc. Bragg grated fiber optic fluctuation sensing and monitoring system
CN116249500A (zh) * 2020-09-30 2023-06-09 皇家飞利浦有限公司 介入医学设备跟踪
WO2022069265A1 (en) * 2020-09-30 2022-04-07 Koninklijke Philips N.V. Interventional medical device tracking
CN113180824B (zh) * 2021-03-29 2023-06-20 杭州脉流科技有限公司 用于微导管塑形的塑形针形态模拟方法、装置、计算机设备和存储介质
US20230101030A1 (en) * 2021-09-30 2023-03-30 Bard Access Systems, Inc. Shape Sensing Reference Frame

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7747312B2 (en) 2000-01-04 2010-06-29 George Mason Intellectual Properties, Inc. System and method for automatic shape registration and instrument tracking
US7781724B2 (en) * 2004-07-16 2010-08-24 Luna Innovations Incorporated Fiber optic position and shape sensing device and method relating thereto
RU2445007C2 (ru) * 2006-05-24 2012-03-20 Конинклейке Филипс Электроникс, Н.В. Совмещение систем координат
US7804989B2 (en) * 2006-10-30 2010-09-28 Eigen, Inc. Object recognition system for medical imaging
JP2008173397A (ja) * 2007-01-22 2008-07-31 Olympus Corp 内視鏡システム
JP5283157B2 (ja) * 2007-03-20 2013-09-04 国立大学法人静岡大学 手術支援情報表示装置、手術支援情報表示方法及び手術支援情報表示プログラム
EP2626006B1 (en) * 2007-08-14 2019-10-09 Koninklijke Philips N.V. Robotic instrument systems utilizing optical fiber sensors
US8077943B2 (en) * 2008-03-10 2011-12-13 General Electric Company Method and apparatus for aligning a multi-modality imaging system
US20100056904A1 (en) 2008-09-02 2010-03-04 Saunders John K Image guided intervention
CN102892347A (zh) * 2010-05-13 2013-01-23 皇家飞利浦电子股份有限公司 快速的光纤的形状重建
DE102010020781B4 (de) * 2010-05-18 2019-03-28 Siemens Healthcare Gmbh Bestimmung und Überprüfung der Koordinatentransformation zwischen einem Röntgensystem und einem Operationsnavigationssystem
EP2624780B1 (en) * 2010-10-08 2024-02-14 Koninklijke Philips N.V. Flexible tether with integrated sensors for dynamic instrument tracking
BR112013018987A2 (pt) * 2011-01-27 2017-11-07 Koninl Philips Electronics Nv sistema de detecção do formato óptico integrado e método
EP2723240B1 (en) 2011-06-27 2018-08-08 Koninklijke Philips N.V. Live 3d angiogram using registration of a surgical tool curve to an x-ray image
RU2014110007A (ru) * 2011-08-16 2015-09-27 Конинклейке Филипс Н.В. Криволинейная мультипланарная реконструкция с использованием оптоволоконных данных формы

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Publication number Publication date
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JP6246213B2 (ja) 2017-12-13
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