CN102892347A - 快速的光纤的形状重建 - Google Patents
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Abstract
一种采用柔性光纤（30）和光纤控制器（40）的光学感测系统（10）。所述柔性光纤（30）包括具有近端点（31p）和远端点（31d）的变形光传感器阵列（31），并且可以接合至医学装置（20），用于生成编码光信号（32），所述编码光信号（32）指示所述光纤（30）的形状的响应于所述医学装置（20）在定义的空间内的移动的改变。所述光纤控制器（40）利用所述编码光信号（32）来重建所述光纤（30）在所述近端点（31p）与所述远端点（31d）之间的形状的一部分或全部。为此目的，所述光纤控制器（40）将所述光纤（30）相对于锚点分割成锚光纤段和有源光纤段，所述锚点在所述定义的空间内具有由所述光纤控制器（40）指定的固定采样位置。
Description
本发明总体涉及光纤的形状重建。本发明具体涉及用于以不同时间速率进行形状重建的光纤的不同段的详述。
通过经由皮肤中的小的切口或经由自然腔或孔（例如，鼻子或嘴）经由皮肤地插入针、导管、管、内窥镜或其它医学装置来执行微创医学处置。经常，使用实时医学成像装置（例如，二维或三维超声（“2DUS”或“3DUS”）装置、X射线荧光装置、磁共振成像（“MRT”）装置以及计算机断层摄影（“CT”）装置）来监视体内的医学装置的位置。
在特定应用中，使用非成像跟踪技术来定位医学装置的位置，以减少处置时间或最小化对电离辐射的暴露。当前的跟踪系统可以基于利用电磁、声音、阻抗以及光学技术的感测，并且可以使用诸如信号强度（和/或衰减）、信号相位/频率偏移、和/或在三维空间对传感器作三角测量（triangulate）的飞行时间的原理。
基于光纤的定位技术涉及通过将几何改变编码为传输光来重建光纤的形状。具体地，通过利用归因于在光纤中引入光纤布拉格光栅或归因于光纤的制造过程中引起的光折射的自然不均匀性而发生的光折射率的变化来执行光纤的形状重建。光纤布拉格光栅是反射特定波长的光且透射所有其它波长的光的短的光纤段。这通过在光纤芯中增加折射率的周期性变化来实现，折射率的周期性变化生成波长特定的介质镜。光纤布拉格光栅对应力敏感，这对光纤布拉格光栅的布拉格波长引起与应力的幅度成比例的偏移ΔλB。使用用于分布式感测的光纤布拉格光栅的主要优点是可以沿单个光纤的长度询问大量变形光学传感器。以类似方式，能够使用瑞利散射途径来感测光纤变形，瑞利散射途径利用沿光纤的长度发生的光折射率的自然变化。
通过沿光纤的从光纤的近端开始并在光纤的远端结束的长度在每个感测位置测量三维（“3D”）变形实现了形状感测能力。于是通过沿光纤长度询问应变或通过使用用于解决反问题的大量估计方法中的任何方法，重建是可能的。此外，过程是一体化的，意指仅在在3D中重建了沿光纤的一点之前的所有变形光学传感器时，才能够计算在沿光纤的该点处的一个变形光学传感器的3D位置。
在微创医学处置的背景中，外科医生可能仅对感兴趣的解剖区域附近的光纤的远侧部分感兴趣。然而，为了推导光纤的远侧部分的形状，需要重建光纤的整个近侧部分的形状，包括患者体外的光纤的部分。
此途径的缺点是形状重建变得计算上非常昂贵。例如，1.0米的光纤具有大约25000个变形光学传感器，每个变形光学传感器必需将其原始数据报告回重建引擎用于处理。结果是低时间分辨率的，当前系统对于1.0米的光纤限于2.5Hz。此水平的时间采样与许多介入处置不兼容。
本发明提供用于将光纤相对于锚点分割成锚光纤段和有源光纤段的光纤分割技术，锚光纤段在光纤的近端点与锚点之间延伸，且有源光纤段在光纤的锚点与远端点之间延伸。光纤分割技术假定锚点固定于空间用于光纤形状采样目的，由此，在光纤的形状采样期间，可以测量和重建有源光纤段，而无需测量和重建锚光纤段。
本发明的一个形式是采用一个或多个柔性光纤和光纤控制器的用于对身体的解剖区域进行成像的光学形状感测系统。每个光纤包括具有近端点和远端点的变形光传感器的阵列（例如，光纤布拉格光栅阵列）。在接合至医学装置（例如，导管、针、管或内窥镜）时，光纤用于生成编码光信号，所述编码光信号指示所述光纤的形状的响应于所述医学装置在定义的空间内的移动的每个改变。例如，光纤可以插入导管的腔内，由此随导管的远尖端在手术处置期间导航至感兴趣的解剖区域，在所述腔内和/或不具有所述腔的光纤的形状改变。
光纤控制器处理编码光信号，来重建光纤的在近端点与远端点之间的部分或整个形状。为实施本发明的分割技术，光纤控制器将光纤相对于锚点分割为锚光纤段和有源光纤段，锚点在定义的空间内具有由光纤控制器指定的采样位置。锚光纤段在近端点与锚点之间延伸，并且有源光纤段在锚点与远端点之间延伸。更具体地，锚光纤段包括或不包括近端点，并且包括或不包括锚点。类似地，有源光纤段包括或不包括锚点，并且包括或不包括远端点。
在低空间时间形状采样模式中，光纤控制器顺序重建光纤的锚光纤段的形状和有源光纤段的形状。
在高空间时间形状采样模式中，光纤控制器专门重建光纤的有源光纤段的形状。
在锚点更新采样中，光纤控制器专门重建光纤的锚光纤段的形状。
结合附图阅读本发明的各范例实施例的以下详细描述，本发明的前述形式和其它形式以及本发明的各特征和优点将变得更加明显。详细描述和附图仅是示例本发明，而不是限制本发明，本发明的范围由所附权利要求及其等同物定义。
图1示例根据本发明的医学成像系统的范例实施例；
图2和3示例本领域已知的光纤的范例实施例；
图4示例根据本发明的光纤分割的范例实施例；
图5示例根据本发明的光纤形状重建的范例实施例；
图6示例根据本发明的示于图1中的医学成像系统的范例实施例；
图7示例根据本发明的参数输入选项的表格的范例实施例；
图8示例根据本发明的GUI参数输入选项的范例实施例；
图9示例根据本发明的光纤成像参数输入选项的范例实施例。
如图1中所示，本发明的医学成像系统采用光学形状感测系统10和成像系统50（例如，X射线系统、MRI系统、CT系统、US系统或IVUS系统）。
系统10采用可以接合至医学装置20（例如，导管、针、管或内窥镜）的光纤30。为本发明的目的，光纤30于此宽泛地定义为结构上配置为用于借助于连续内部光反射经由具有近端点31p和远端点31d的变形光传感器阵列31来传输光的任何物品或装置，并且阵列31的每个变形光传感器于此宽泛地定义为结构上配置为用于反射特定波长的光，而透射所有其它波长的光，由此反射波长可以作为施加于光纤30的外部激励的函数而偏移的任何物品。光纤30和变形光传感器阵列31的范例包括，但不限于，如本领域已知的并入有沿光纤的长度集成的光纤布拉格光栅的阵列的柔性光学透明玻璃或塑料光纤，以及如本领域已知的沿光纤的长度发生光折射率的自然变化的柔性光学透明玻璃或塑料光纤。
也为本发明的目的，属于“接合”包含光纤30附接至或邻接医学装置20的任何方式。接合至医学装置20的光纤30的范例包括，但不限于，如本领域已知的插入导管或内窥镜的腔内的光纤30。
在利用接合至医学装置20的光纤30的操作中，光纤30经由变形光传感器阵列31生成编码光信号（“EOS”）32，光信号（“EOS”）32如本领域已知的指示光纤30的任何瞬时形状采样时光纤30的形状，并且更具体地，在多重形状采样的过程中，编码光信号32指示医学装置20在定义的空间内移动时发生的光纤30的形状的每个改变。编码光信号32因此有助于在视觉显示医学装置20在任何瞬时时间在定义的空间内的位置和取向中以及视觉显示医学装置20在定义的空间内的移动跟踪（tracking）中的使用光纤30。例如，编码光信号32将指示在光纤30的任何瞬时形状采样处光纤30的形状，用于视觉显示医学处置期间导管或内窥镜在患者内的位置和取向，并且更具体地，在多重形状采样的过程中，编码光信号32将指示光纤30的形状的归因于导管或内窥镜在患者内的移动的每个改变，由此利用光纤30来视觉显示导管或内窥镜在患者内的移动跟踪。
为此目的，系统10还采样并入光学接口41、形状重建器42和光纤分割器43的光纤控制器40，用于处理编码光信号32，由此周期性地重建光纤30的部分或整个形状。为本发明的目的，光学接口41于此宽泛地定义为结构上配置为用于通过光纤30从近端点31p至远端点31d发送光以接收例如经由变形光传感器阵列31通过发送的光的连续内反射生成的编码光信号32的任何装置或系统。光学接口41的范例包括，但不限于，如本领域已知的光耦合器、宽带参考反射器、以及频域反射计的布置，用于通过光纤30从近端点31p至远端点31d发送光并用于接收例如经由变形光传感器阵列31通过发送的光的连续内反射生成的编码光信号32。
为本发明的目的，形状重建器42宽泛地定义为任何物品或装置，该任何物品或装置结构上配置为用于处理编码光信号32以部分或完全重建光纤30的形状，并用于以使得成像系统50能够视觉显示医学装置20的瞬时位置和取向的合适的形式来生成光纤形状数据44，医学装置20的瞬时位置和取向更具体地是医学装置20的移动跟踪。形状重建器42的范例包括，但不限于，作为软件和/或固件安装于任何类型的计算机上用于实施已知的形状重建技术的重建引擎。特别是，用于将编码光信号32关联到集成到光纤30的形状中的应变/弯曲测量中的已知的形状重建技术。实践中，重建引擎可以集成到成像系统50中，或可以未集成到成像系统50中。
为本发明的目的，光纤分割器43于此宽泛地定义为用于实施本发明的光纤分割技术的任何物品或装置。具体地，光纤分割器43将光纤30相对于锚点分割为锚光纤段和有源光纤段，锚光纤段在近端点31p与锚点之间延伸，且有源光纤段在锚点与远端点31d之间延伸。实践中，锚光纤段可以包括或不包括近端点30，且有源光纤段可以包括或不包括远端点31d。还有，在实践中，锚点可以与变形光传感器的阵列位置重合或不与其重合，并且因此，锚光纤段、有源光纤段可以包括锚点，或者它们二者中的任何一个都不包括锚点。
光纤分割技术假定锚点在与医学装置20相关的定义的空间内具有永久或临时固定的采样位置，由此，在光纤30的形状采样期间，形状重建器42可以测量和重建有源光纤段，无需测量和重建锚光纤段。更具体地，对于光纤30的低的空间时间形状采样，形状重建器42将顺序地测量和重建锚光纤段和有源光纤段的形状，并且对于光纤30的高的空间时间形状采样，形状重建器42将专门测量和重建有源光纤段的形状。
实践中，为空间时间形状采样目的，不管锚点可能在或可能未在与医学装置20相关的定义的空间内移动的事实，光纤分割器43可以将锚点指定为在定义的空间内具有永久或临时固定的采样位置，或者替代地，光纤分割器43可以基于涉及锚光纤段的专门重建的光纤30的锚点更新采样来周期性地更新定义的空间内锚点的位置。
例如，在光纤30插入导管的腔内时，光纤分割器43可以在导管的主体与导管的可操纵尖端之间的边界处建立锚点。同样，锚光纤段在导管的主体内，且有源光纤段在导管的可操纵尖端内。光纤分割器43将指示形状重建器42何时执行涉及锚光纤段和有源光纤段的形状的顺序重建的光纤30的低空间时间形状采样，由此监视并跟踪患者内的导管的主体和可操纵尖端。光纤分割器43也将指示形状重建器42何时执行涉及有源光纤段的形状的专门重建的光纤30的高空间时间形状采样，由此仅监视和跟踪导管的可操纵的尖端。并且如果可应用的话，光纤分割器43将指示形状重建器42何时执行涉及锚光纤段的形状的专门重建的光纤30的锚点更新采样，由此更新患者内的锚点的采样位置。
在替代实施例中，光纤分割器43可以相对于锚点和跟踪点将光纤30分割成锚光纤段、有源光纤段和未跟踪光纤段。在此替代实施例中，锚光纤段在近端点31p与锚点之间延伸，有源光纤段在锚点与跟踪点之间延伸，并且未跟踪光纤段在跟踪点与远端点31d之间延伸。此实施例假定未跟踪光纤段对定义的空间内医学装置20的移动跟踪不重要，并且因此容许光纤30的低和高空间和时间形状采样，无需测量和重建未跟踪光纤段。实践中，跟踪点可以与或可以不与变形光传感器的阵列位置重合，并且因此，有源光纤段可以包括或可以不包括跟踪点。
操作中，光纤分割器43利用用于规定实施本发明的光纤分割技术所需的条件的各种参数。例如，光纤分割器43可以利用规定以下各项的参数：（1）沿光纤30的锚点的初始采样位置；（2）如果可应用，用于更新沿光纤30的锚点的采样位置的时间间隔；（3）沿光纤30从锚点起的有源光纤段的初始长度；（4）用于基于成像系统50规定的重建速度更新有源的长度的时间间隔；和/或（5）如果可应用，沿光纤30的跟踪点的初始采样位置。为此目的，在医学处置的预操作阶段和/或操作期间阶段期间，光纤分割器43可以自动生成参数和/或交互地接收参数输入。
光纤分割器43的范例包括，但不限于作为软件和/或固件安装于任何类型的计算机上用于实施本发明的光纤分割技术的模块。实践中，光纤分割器43可以集成到或可以不集成到形状重建器42和/或成像系统50中。
现在将于此提供图2-5中所示的根据本发明的光纤分割技术的范例形状重建的描述，以有助于对本发明的进一步的理解。
图2示出了插入导管21的腔内并具有从近端点35p至远端点35d延伸的一个或多个光纤布拉格光栅阵列35的光纤34。实践中，对于三维弯曲感测，光纤34可以包括任何数量的阵列35，或者如本领域技术人员所理解的，可以使用一个以上的光纤。例如，在图3A中所示的一种版本中，光纤34可以包括如三维弯曲感测所需以120°间隔布置的三个（3）光纤布拉格光栅阵列35。替代地，如图3B中所示，利用三个（3）光纤34b，每个光纤34b具有单个光纤布拉格光栅阵列35并且光纤布拉格光栅阵列35如三维弯曲感测所需地以120°间隔布置。通过进一步的范例，如图3C中所示，光纤34可以包括四个（4）光纤布拉格光栅阵列35，在轴阵列35（4）由以120°间隔布置的阵列35（1）-35（3）围绕。在此版本中，光纤34具有永久螺旋状扭曲（现在示出）以增强三维弯曲感测。
图4示出了根据本发明的光纤分割技术的光纤34的分割。具体地，锚点36规定为导管21（图2）的主体21a与可操纵尖端21b之间的边界，由此光纤34分割为锚光纤段37和有源光纤段38。锚光纤段27在近端点35p与锚点36之间延伸，且有源光纤段38在锚点36与远端点35d之间延伸。
更具体地，锚光纤段37可以包括近端点35p或可以不包括近端点35p而具有例如端点37a，并且锚光纤段37可以包括锚点36或不包括锚点36而具有例如端点37b。类似地，有源光纤段38可以包括锚点36或可以不包括锚点36而具有例如端点38a，并且有源光纤段38可以包括远端点35d或不包括远端点35d而具有例如端点38b。
图5示出了根据图4中所示的光纤分割的光纤34的范例形状重建的状态图。具体地，在导管21引入到患者中时，随整个导管21导航至患者内感兴趣的解剖区域，光纤34的锚点36在患者空间内移动。从而，跟踪整个导管21，并且光纤34的采样状态是涉及锚光纤段37和有源光纤段38的形状的顺序重建的低时空形状采样60。
在确定63锚点36可以由光纤控制器40指定为在患者空间内的固定采样位置中，由此仅导管21的可操纵尖端21b将移动以实施医学处置的特定步骤时，光纤34的采样状态是涉及有源光纤段38的形状的专门重建的高时空形状采样61。这将使得能够进行用于导管21的可操纵尖端21b的专门跟踪目的的有源光纤段38的快速重建。
在高时空形状采样61期间，可能需要更新患者空间内的锚点36的位置。在每次确定需要更新患者空间内的锚点36的采样位置时，光纤34的采样状态是涉及锚光纤段37的形状的专门重建的锚点更新采样62。在更新65患者空间内的锚点36的采样位置时，光纤34的采样状态返回仍涉及有源光纤段38的形状的专门重建的高时空形状采样61。
在确定66医学处置完成且导管21可以从患者去除时，光纤34的采样状态返回仍涉及锚光纤段37和有源光纤段38的形状的顺序重建的低时空形状采样60，直至该时间导管21从患者去除。
根据图2-5的描述，本领域技术人员将理解如何根据本发明的光纤分割技术来实施任何光纤的形状重建，用于利用适合于支承光纤30的任何类型的医学装置20的许多医学处置。例如，在心房颤动消融中，光纤的部分处于心脏中并且随医学装置的用户操控以及患者心脏和呼吸运动而移动，但是光纤的其余部分处于下腔静脉中并且相对稳定。光纤的下腔静脉部分提供用于在光纤的高时空形状采样期间定位锚点的好的候选者。
也通过范例，支架（stent）充气囊定位和部署，其中医学装置的远侧部分仅聚焦于支架区域周围。在此情况下，远离支架区域的光纤的部分提供用于在光纤的高时空形状采样期间定位锚点的好的候选者。
现在于此将提供如图6-9中所示的根据本发明的光纤分割技术的更详细范例形状重建的描述，以有助于对本发明的进一步的理解。
图6示出了具有准备用于涉及支承光纤34的导管21的医学处置的患者70和控制C臂53并在监视器52上显示图像的X射线装置51的临床设定。光纤控制器45生成和/或接收如所示的参数46-49，用于如图4中所示地实施光纤34的光纤分割。
具体地，参数l锚46规定沿光纤34的长度的锚点36的采样位置。参数l有源47规定从锚点36至远端点35d或锚点36与远端点35d之间的任何点的有源光纤段38的长度。参数t锚48规定用以更新锚点36的采样位置的时间间隔，如果可应用该时间间隔的话。并且参数t有源48规定用以更新有源光纤段38的形状的时间间隔。
图7示例描绘用于生成和/或接收参数46-49的四个（4）实施例的表格80。
具体地，医学处置的预操作阶段期间的自动模型81涉及光纤控制器45通过基于来自类似介入的训练数据的一个或多个先前获取的库和/或基于来自利用类似途径/透视的医生的一个或多个优选文档（profile）的规则来自动定义参数l锚46、参数l有源47和参数t锚48。附加地，光纤控制器45基于45的最大重建速度来自动定义参数t有源48。在自动模式81的替代实施例中，可以以基于三个定义的参数确定的未定义的参数来定义参数45-48中的三个参数的任何其它组合。
对于医学处置的操作期间阶段期间的自动模式82，光纤控制器45执行涉及整个光纤34的形状的数个重建的分析的锚点校准采样。具体地，根据形状重建，光纤控制器45从光纤34的远尖端向后工作，以搜索光纤34的经历最小，如果有的话，运动的点，并将该点自动定义为用于参数l锚46的锚点。可以基于附加操作期间数据流（例如，利用X射线装置51的荧光检查法）的实时处理来自动定义参数47-49，并且对此模式82必需定义的附加参数包括用于选择锚点的运动阈值和校准获取的持续时间。
对于医学处置的预操作阶段期间的交互模式83，可以呈现图形用户界面（“GUI”）以容许用户交互选择参数46-49，以基于成像或监视信息来定义附加定制参数，并观看一个参数选择对其它参数选择的结果或形状感测部分对任何测得数据（例如，与形状感测光纤集成的成像）的总的影响。
例如，如图8中所示，可以呈现具有参数输入95-98的彩色编码GUI。具体地，参数输入l锚95规定沿光纤的长度的锚点93（例如，蓝色着色点）的采样位置，用于相对于锚点93建立锚光纤段90（例如，黄色着色段）和有源光纤段91（例如，绿色着色段）。更具体地，锚光纤段90包括变形光传感器阵列（未示出）的近端点和锚点93，并且有源光纤段91不包括锚点93，而包括终止点94（例如，蓝色着色点）。
参数输入l有源96规定经由终止点94的有源光纤段91的长度，终止点94可以与变形光传感器阵列（未示出）的远端点重合，或替代地建立不包括终止点94而包括变形光传感器阵列的远端点的未跟踪光纤段92（例如，红色着色段）。
参数输入t锚97规定用以更新锚点93的采样位置的时间间隔。并且，参数输入t有源98规定用以更新有源光纤段91的形状的时间间隔。
实践中，GUI还可以容许定义用户规定的警报（例如，声音和/或视觉线索），用于指示形状重建与用户特定的特性（例如，基于结合实时荧光数据的光感测的归因于空间或时间采样不足的形状不精确报警）的偏离。
对于医学处置的操作期间阶段期间的交互模式84，可以在成像监视器52上呈现光纤的成像，由此用户能够通过将光纤34的位置与其中显示光纤34的形状的医学图像进行视觉比较来图形地选择参数。例如，如图9中所示，可以沿显示的光纤导引锚点103（例如，蓝色着色点），以建立锚光纤段100（例如，黄色着色段）和有源光纤段101（例如，绿色着色段）。类似地，可以沿显示的光纤导引终止点104，以将有源光纤段101的长度延伸至显示的光纤的远端点或用于建立未跟踪的光纤段102（例如，红色着色段）。
更具体地，锚光纤段100包括变形光传感器阵列（未示出）的近端点和锚点103二者。相比而言，有源光纤段101不包括锚点103，而包括终止点104，终止点104可以与变形光传感器阵列（未示出）的远端点重合，或替代地建立如所示的不包括终止点104而包括变形光传感器阵列的远端点的未跟踪光纤段102。
返回参照图6，不管使用哪个（那些）模式81-84来定义所有必需的参数，光纤控制器45都根据图5的状态图经由光纤34执行导管21的移动跟踪，或根据本发明的光纤分割技术执行另一形状重建。
根据图6-9的描述，本领域技术人员还理解如何根据本发明的光纤分割技术来实施任何光纤的形状重建，用于利用适合于支承光纤30的任何类型的医学装置20的许多医学处置。
虽然已经示例和描述了本发明的各种范例实施例，但是本领域技术人员将理解，于此描述的本发明的范例实施例是示例性的，可以不脱离本发明的真实范围进行各种改变和修改，并且等效物可以代替器元件。例如，虽然于此关于FBG讨论了本发明，但是其理解为包括用于形状感测或定位的光纤光学器件，其通常包括例如，存在或不存在FBG或其它光学器件，根据使用背散射、光纤力感测、光纤位置传感器或瑞利散射对光纤中的一个或多个部分的变化的探测进行感测或定位。另外，可以不脱离本发明的中心范围，进行许多修改，以适应本发明的教导。因此，意思是本发明不限于于此作为执行本发明的预期最佳模式公开的特定实施例，而是本发明包括落入所附权利要求的范围内的所有实施例。
Claims (20)
1.一种光学感测系统（10），包括：
柔性光纤（30），包括具有近端点（31p）和远端点（31d）的变形光传感器阵列（31），
其中，所述光纤（30）可用于接合至医学装置（20），用于生成编码光信号（32），所述编码光信号（32）指示所述光纤（30）的形状的响应于所述医学装置（20）在定义的空间内的移动的改变；以及
光纤控制器（40），响应于所述编码光信号（32）来重建所述光纤（30）在所述近端点（31p）与所述远端点（31d）之间的形状的至少一部分，
其中，所述光纤控制器（40）选择性地将所述光纤（30）相对于锚点分割成锚光纤段和有源光纤段，所述锚点在所述定义的空间内具有由所述光纤控制器（40）指定的固定采样位置，所述锚光纤段在所述近端点（31p）与锚点之间延伸，所述有源光纤段在所述锚点与所述远端点（31d）之间延伸，
其中，对于所述光纤（30）的低时空形状采样，所述光纤控制器（40）顺序重建所述光纤（30）的所述锚光纤段的形状和所述有源光纤段的形状，并且
其中，对于所述光纤（30）的高时空形状采样，所述光纤控制器（40）专门重建所述光纤（30）的所述有源光纤段的所述形状。
2.如权利要求1所述的光学形状感测系统（10），其中，所述光纤控制器（40）将所述锚点的所述固定采样位置指定为永久固定于所述定义的空间内，用于所述光纤（30）的多个时空形状采样。
3.如权利要求1所述的光学形状感测系统（10），其中，所述光纤控制器（40）将所述锚点的所述固定采样位置指定为临时固定于所述定义的空间内，用于所述光纤（30）的多个时空形状采样。
4.如权利要求3所述的光学形状感测系统（10），其中，对于所述光纤（30）的时空形状采样之间的锚点更新采样，所述光纤控制器（40）专门重建所述光纤（30）的所述锚光纤段的所述形状并且更新所述定义的空间内所述锚点的所述固定采样位置。
5.如权利要求1所述的光学形状感测方法，其中，基于与所述医学装置（20）相关的至少一个预操作规则，所述光纤控制器（40）推导以下至少之一：所述锚点的所述固定采样位置、所述有源光纤段的长度、用于更新所述锚点的所述固定采样位置的时间间隔、以及用于更新所述有源光纤段的所述长度的时间间隔。
6.如权利要求1所述的光学形状感测方法，其中，所述光纤控制器（40）包括图形用户界面，用于推导以下至少之一：所述锚点的所述固定采样位置、所述有源光纤段的长度、用于更新所述锚点的所述固定采样位置的时间间隔、以及用于更新所述有源光纤段的所述长度的时间间隔。
7.如权利要求1所述的光学形状感测方法，其中，所述光纤控制器（40）将所述锚点的所述固定采样位置指定为在所述光纤控制器（40）对所述光纤（30）的所述形状进行的多个重建中经历最小运动的点。
8.如权利要求1所述的光学形状感测方法，其中，所述光纤控制器（40）包括所述光纤（30）的图像叠合，用于推导以下至少之一：所述锚点的所述固定采样位置、以及所述有源光纤段的长度。
9.一种医学成像系统，包括：
医学装置（20）；
柔性光纤（30），包括具有近端点（31p）和远端点（31d）的变形光传感器阵列（31），
其中，所述光纤（30）接合至所述医学装置（20），用于生成编码光信号（32），所述编码光信号（32）指示所述光纤（30）的形状的响应于所述医学装置（20）在定义的空间内的移动的改变；以及
光纤控制器（40），响应于所述编码光信号（32）来重建所述光纤（30）在所述近端点（31p）与所述远端点（31d）之间的形状的至少一部分，
其中，所述光纤控制器（40）选择性地将所述光纤（30）相对于锚点分割成锚光纤段和有源光纤段，所述锚点在所述定义的空间内具有由所述光纤控制器（40）指定的固定采样位置，所述锚光纤段在所述近端点（31p）与锚点之间延伸，所述有源光纤段在所述锚点与所述远端点（31d）之间延伸，
其中，对于所述光纤（30）的低时空形状采样，所述光纤控制器（40）顺序重建所述光纤（30）的所述锚光纤段的形状和所述有源光纤段的形状，并且
其中，对于所述光纤（30）的高时空形状采样，所述光纤控制器（40）专门重建所述光纤（30）的所述有源光纤段的所述形状；以及
成像系统，用于显示从所述光纤（30）的在所述近端点（31p）与所述远端点（31d）之间的所述形状的所述至少一部分的多个重建而推导的所述医学装置（20）的移动跟踪。
10.如权利要求9所述的医学成像系统，其中，所述光纤控制器（40）将所述锚点的所述固定采样位置指定为永久固定于所述定义的空间内，用于所述光纤（30）的多个时空形状采样。
11.如权利要求9所述的医学成像系统，其中，所述光纤控制器（40）将所述锚点的所述固定采样位置指定为临时固定于所述定义的空间内，用于所述光纤（30）的多个时空形状采样。
12.如权利要求11所述的医学成像系统，其中，对于所述光纤（30）的时空形状采样之间的锚点更新采样，所述光纤控制器（40）专门重建所述光纤（30）的所述锚光纤段的所述形状并且更新所述定义的空间内所述锚点的所述固定采样位置。
13.如权利要求9所述的医学成像系统，其中，基于与所述医学装置（20）相关的至少一个预操作规则，所述光纤控制器（40）推导以下至少之一：所述锚点的所述固定采样位置、所述有源光纤段的长度、用于更新所述锚点的所述固定采样位置的时间间隔、以及用于更新所述有源光纤段的所述长度的时间间隔。
14.如权利要求9所述的医学成像系统，其中，所述光纤控制器（40）包括图形用户界面，用于推导以下至少之一：所述锚点的所述固定采样位置、所述有源光纤段的长度、用于更新所述锚点的所述固定采样位置的时间间隔、以及用于更新所述有源光纤段的所述长度的时间间隔。
15.如权利要求9所述的医学成像系统，其中，所述光纤控制器（40）将所述锚点的所述固定采样位置指定为在所述光纤控制器（40）对所述光纤（30）的所述形状进行的多个重建中经历最小运动的点。
16.如权利要求9所述的医学成像系统，其中，所述光纤控制器（40）包括所述光纤（30）的图像叠合，用于推导以下至少之一：所述锚点的所述固定采样位置、以及所述有源光纤段的长度。
17.一种利用与医学装置（20）接合的光纤（30）来生成编码光信号（32）的方法，所述编码光信号（32）指示所述光纤（30）的形状的响应于所述医学装置（20）在定义的空间内的移动的每个改变，所述光纤（30）包括具有近端点（31p）和远端点（31d）的变形光传感器阵列（31），所述方法包括：
将所述光纤（30）相对于锚点分割成锚光纤段和有源光纤段，所述锚点在所述定义的空间内具有固定采样位置，所述锚光纤段在所述近端点（31p）与锚点之间延伸，所述有源光纤段在所述锚点与所述远端点（31d）之间延伸；
对于所述光纤（30）的低时空形状采样，顺序重建所述光纤（30）的所述锚光纤段的形状和所述有源光纤段的形状；以及
对于所述光纤（30）的高时空形状采样，专门重建所述光纤（30）的所述有源光纤段的所述形状。
18.如权利要求17所述的方法，其中，将所述锚点的所述固定采样位置指定为永久固定于所述定义的空间内，用于所述光纤（30）的多个时空形状采样。
19.如权利要求17所述的方法，其中，将所述锚点的所述固定采样位置指定为临时固定于所述定义的空间内，用于所述光纤（30）的多个时空形状采样。
20.如权利要求19所述的方法，还包括：
对于所述光纤（30）的时空形状采样之间的锚点更新采样，专门重建所述光纤（30）的所述锚光纤段的所述形状并且更新所述定义的空间内所述锚点的所述固定采样位置。
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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