CN103339485B - 外科末端执行器附近的外来对象的探测 - Google Patents
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Abstract
一种光学探测工具，采用外科末端执行器(30)和光纤(20)。操作中，所述外科末端执行器(30)在解剖区域内相对于对所述解剖区域为外来的对象进行导航；并且光纤(20)在所述外科末端执行器(30)在所述解剖区域内进行导航时，生成指示所述光纤(20)的应变测量结果分布的编码的光学信号。所述光纤(20)具有与所述外科末端执行器(30)成限定空间关系的探测段，由此在所述外科末端执行器(30)在所述解剖区域内进行导航时，仅所述外来对象探测段能够与所述外来对象相接触。在不存在所述外来对象与所述光纤(20)的所述探测段的任何能测量接触时，所述应变测量结果分布表示正常分布。相反地，响应于所述外来对象与所述光纤(20)的所述探测段的能测量接触，所述应变测量结果分布表示异常分布。
Description
技术领域
本发明总体涉及解剖区域内的外科末端执行器附近的外来对象的探测。本发明具体涉及与外科末端执行器相关地使用一个或多个光纤“试探器(feeler)”，用于探测解剖区域内的外科末端执行器附近的外来对象。
背景技术
外来对象在组织中的穿透是平民事故和军事战争期间普遍的伤害。最严重的伤害是穿透心脏的伤害。由于穿过胸腔和心包的直接穿透伤害或由于来自静脉脉管系统的外来物体的栓塞，可以发生此类型的伤害。在有症状的情况下，必需取出与血流接触的外来对象，以避免生命威胁状况，诸如例如，弹片在肺动脉或其它关键脉管床中的栓塞(例如，经由颈动脉的大脑循环)，该栓塞潜在地引起脉管破裂或形成于与血流接触的外来对象上的血栓块的栓塞，这反过来潜在地引起局部缺血和梗塞。
本领域已知的用于探测外来对象的一种方法是感生铁磁弹片的振动，以利用三维(“3D”)多普勒超声图像来探测弹片。探测的位置用于引导机器人系统来捕获外来对象。然而，外来对象的超声跟踪可能提供对精度水平的局限，该精度水平受到超声图像的分辨率和与外来对象关联的信号覆盖区(footprint)的质量(即，信噪比/载噪比)的限制。此精度对于朝向外部对象引导机器人可能是足够的。然而，一旦机器人的外科末端执行器与瞄准的外部对象紧邻(例如，<10mm)，则如果机器人系统是为了部署外部对象捕获机构，则需要更好的精度。另外，此方法仅对含铁弹片起作用。
发明内容
本发明提供用于在外来对象与外科机器人系统的外科末端执行器紧邻时，感测外来对象的存在的光纤探测工具。与基于成像的引导相比，本发明的此光纤探测工具容许在外科末端执行器紧邻外部对象自身时，对外科末端执行器进行精细调节操控，基于成像的引导可以将宏观水平的操纵器导引至外来对象的通常位置。通过与外科末端执行器具有限定的空间关系的多个光纤“试探器”来实现此行为。对这些试探器进行光学询问，以容许试探器变位(deflection)/形状的高灵敏度表征，并且此信息可以作为视觉显示和/或声音警报耦合回到介入人员，以帮助操纵仪器。此信息也可以在闭反馈控制环内反馈，用于全自动方式的机器人操纵器引导。
本发明的光纤探测工具可以涉及通过将几何改变编码为传输到光纤中的光来进行光纤的变位分析或形状重建。具体地，可以通过利用光学折射率的变化来执行光纤的变位分析/形状重建，折射率的变化的发生归因于在光纤中引入布拉格光栅或归因于源自光纤的制造工艺的光学折射的性质不一致性。光纤布拉格光栅是光纤的反射特定波长的光并透射所有其它光的短的段。这通过在纤芯中增加折射率的周期性变化来实现，该周期性变化生成特定波长的二向色镜。光纤布拉格光栅对应变敏感，应变引起光纤布拉格光栅的与应变的幅度成比例的布拉格波长的频变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数量的变形光学传感器。以类似的方式，可以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学折射率的自然变化。
本发明的一种形式是一种光学探测工具，其采用外科末端执行器(例如，内窥镜、导管等)和光纤(例如，单芯或多芯)。操作中，所述外科末端执行器在解剖区域内相对于对所述解剖区域为外来的对象进行导航；并且所述光纤在所述外科末端执行器在所述解剖区域内进行导航时，生成指示所述光纤的应变测量结果分布的编码的光学信号。所述光纤具有与所述外科末端执行器成限定空间关系的探测段，由此在所述外科末端执行器在所述解剖区域内进行导航时，仅所述外来对象探测段能够与所述外来对象相接触，其中在不存在所述外来对象与所述光纤的所述探测段的任何能测量接触时，所述应变测量结果分布表示正常分布，并且相反地，其中响应于所述外来对象与所述光纤的所述探测段的能测量接触，所述应变测量结果分布表示异常分布。
本发明的第二种形式是一种光纤探测方法，涉及：在解剖区域内相对于对所述解剖区域为外来的对象对外科末端执行器进行导航；以及在所述外科末端执行器在所述解剖区域内进行导航时，生成指示光纤的应变测量结果分布的编码的光学信号。所述光纤具有与所述外科末端执行器成限定空间关系的探测段，由此在所述外科末端执行器在所述解剖区域内进行导航时，仅所述外来对象探测段能够与所述外来对象相接触，其中在不存在所述外来对象与所述光纤的所述探测段的任何能测量接触时，所述应变测量结果分布表示正常分布，并且相反地，其中响应于所述外来对象与所述光纤的所述探测段的能测量接触，所述应变测量结果分布表示异常分布。
根据本发明的结合附图阅读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各种格正和优点将变得更加明显。该详细描述和图仅是示例本发明，而不是限制由所附权利要求及其等同物限定的本发明的范围。
附图说明
图1示例根据本发明的光纤探测工具的第一范例实施例；
图2示例根据本发明的光纤探测工具的第二范例实施例；
图3-5示例图1中所示的光纤探测工具的范例实施例；
图6示例根据本发明的外来对象探测系统的范例实施例；
图7示例表示本发明的外来对象探测方法的流程图；
图8示例表示本发明的应变测量结果分布分析方法的流程图；
图9示例图3中示例的光纤工具的范例操作模式；
图10示例与图9中所示的光纤工具的操作模式关联的范例编码的光学信号分布；
图11示例图4中示例的光纤工具的范例操作模式；
图12示例与图11中所示的光纤工具的操作模式关联的范例编码的光学信号分布。
具体实施方式
如图1中所示，本发明的光纤工具将X数量的光纤20并入了外科末端执行器30中，其中X≥1。
对于本发明，光纤20于此宽泛地定义为结构上配置为通过经由变形光学传感器阵列的相继的内光学反射而透射/反射光的任何物品或设备，该阵列的每一个变形光学传感器于此宽泛地定义为结构上配置为反射特定波长的光并透射所有其它波长的光，由此反射波长可以作为施加至光纤20的外部刺激的函数发生频变的任何物品。光纤20的范例包括但不限于并入了沿本领域已知的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，并且柔性光学透明玻璃或塑料光纤的光学折射率沿本领域已知的光纤(例如，基于瑞利散射的光纤)的长度发生自然变化。实践中，每一根光纤20可以包括一个或多个本领域已知的纤芯。
也对于本发明，外科末端执行器30于此宽泛地定义为结构上配置为用于在本领域已知的外科机器人系统的控制下在解剖区域内实施外科处置的任何物品或设备。外科末端执行器30的范例包括但不限于内窥镜、导管、套管、充气囊、过滤器、支架或本领域已知的可以用作外科机器人系统的末端执行器的任何其它外科工具。
实践中，光纤20生成本领域已知的指示沿光纤20的长度的应变测量结果的反射谱的形式的编码的光学信号。如将结合图9和10更详细地解释的，应变测量结果可以由光纤20的变位分布表示，该变位分布指示本领域已知的光纤20中的歪曲/变位的每一个位置和程度。如将结合图11和12更详细地解释的，可以由根据经由本领域已知的编码的光学信号进行的光纤20的形状重建推导的形状分布来表示应变测量结果。
本发明的前提是，以在光纤20的外来对象探测段与外科末端执行器30之间提供已知的空间关系的方式合并光纤20与外科末端执行器30。对于本发明，术语“外来对象”于此宽泛地定义为解剖区域内的不视为解剖区域内的常规对象或设计为要从解剖区域去除的不管是常规还是非常规的任何对象。例如，在胸腔区域内，常规对象包括心脏器官/组织，并且外来对象可以包括任何类型的非心脏对象、金属或非金属(例如，弹片)。
在图3A和3B中所示的光纤工具的一个范例实施例中，管状末端执行器31具有十二(12)个光纤通道32和工作通道33、以及延伸通过光纤通道32的十二(12)个光纤22的束21。更具体地，每一个光纤22的基本段(basesegment)22a延伸到光纤通道32之一的近端中并从其通过，并且每一个光纤22的外来对象探测段22b从对应的光纤通道32的远端延伸。同样，光纤22的基本段22a用作用于建立外来对象探测段22b相对于管状末端执行器31的远端尖端的已知空间关系，由此在管状末端执行器31在解剖区域内被机器人导航时，仅外来对象探测段22b可以与对象(常规的或外来的)接触的基础。得到的编码的光学信号因此将专门指示基本段22a的归因于由管状末端执行器31施加于基本段22a上的任何应变的应变测量结果，并且将指示归因于由解剖区域内的一个或多个外来对象探测段22b接触的常规和/或外来的对象，特别是如将结合图9和10的描述进一步解释的外来对象，的外来对象探测段22b的应变测量结果。
实践中，管状末端执行器31可以包括视为支撑光纤22的内管和可以沿远端方向平移以如期望地覆盖外来对象探测段22b的段或全部的外管(未示出)。
在如图4A和4B中所示的光纤工具的另一实施例中，六(6)个光纤24的束23延伸通过并环回光纤通道32中。更具体地，每一个光纤24的基本段24a延伸到光纤通道32的近端中并且从其通过，并且每一个光纤24的外来对象探测段24b从一个光纤通道32的远端延伸且外来对象探测段24a的尖端环回到另一光纤通道32中。同样，光纤24的基本段24a用作建立外来对象探测段24b相对于管状末端执行器31的远端的已知空间关系，由此管状末端执行器31在解剖区域内被机器人导航时，仅外来对象探测段24b可以与对象(常规的和/或外来的)接触的基础。得到的编码的光学信号因此将专门指示归因于管状末端执行器31施加于基本段24a上的任何应变的基本段24a的应变测量结果，并将指示归因于由解剖区域内的一个或多个外来对象探测段24b接触的常规和/或外来的对象，特别是如将结合图11和12的描述进一步解释的外来对象，的外来对象探测段24b的应变测量结果。
实践中，管状末端执行器31可以包括如所示的用于支撑光纤24的内管和可以沿远端方向平移以如期望地覆盖外来对象探测段24b的段或全部的外管(未示出)。
在如图5A-5E中所示的光纤的另一实施例中，两(2)根光纤25和26嵌入管状末端执行器32的外表面内(例如，基段放置在沿管状末端执行器32的外表面的压痕或配准沟槽内)并在管状末端执行器32的远端成环。操作中，如图5B和5C中最佳地示出的，布置在管状末端执行器32的工作通道内的销子(pin)33在远端方向内延伸规定的距离以限定光纤25的基本段25a和外来对象探测段25b，并限定光纤26的基段26a和外来对象探测段26b。其后，在管状末端执行器32在解剖区域内的导航之前去除销子33。在导航期间，基本段25a和26b用作建立分别的外来对象探测段25b和26b相对于管状末端执行器32的远端尖端的已知空间关系，由此在管状末端执行器32在解剖区域内被机器人导航时，仅外来对象探测段25b和26b可以与对象(常规的和/或外来的)接触的基础。得到的编码的光学信号因此将主要指示归因于管状末端执行器31施加于基本段25a和26a上的任何应变的基本段25a和26a的应变测量结果，并将指示归因于由解剖区域内的一个或多个外来对象探测段25a和26a接触的常规和/或外来对象，特别是如将结合图11和12的描述进一步解释的外来对象，的外来对象探测段25a和26a的应变测量结果。
实践中，管状末端执行器32可以包括如所示的用于支撑光纤25和26的内管和可以沿远端方向平移以如期望地覆盖外来对象探测段25a和26a的段或全部的外管(未示出)。
返回参照图1，解剖区域内的外来对象将典型地比解剖区域内的常规对象具有显著更大的材料硬度。例如，胸腔区域内的弹片将比胸腔区域内的正常的身体组织具有显著更大的材料硬度。然而，光纤20的材料成分(例如，玻璃或塑料)可能不呈现用于支撑探测段的所需的几何稳定性/模式，以提供对与常规对象相比的外来对象的合适的应变灵敏度，的期望的硬度。从而，在实践中，外科末端执行器30可以具有用于支撑光纤20的所需的几何稳定性/图案的柔性聚合物组分。并存地或替代地，如图2中所示，光纤20可以逐个或共同地嵌入柔性聚合物支撑框架30(例如，护套状覆盖物)内，用于支撑光纤20的所需的几何稳定性/图案。
现在于此将描述外科系统的描述，以有利于对本发明的光纤探测工具的操作使用的理解。
如图6中所示，本发明的外来对象探测系统的范例实施例采用图3的光纤探测工具，以及成像系统60、机器人操纵器70、机器人控制器72和光学询问控制台80。
成像系统60于此宽泛地定义为结构上配置为用于对患者50的解剖区域51进行成像的任何类型的成像系统。本领域已知的成像系统60的范例包括但不限于X射线系统、MRI系统、CT系统、US系统或IVUS系统。
机器人操纵器70于此宽泛地定义为结构上配置有对一个或多个接合部的机动控制以对于特定外科处置，如期望地在解剖区域内对外科末端执行器进行导航的任何类型的机器人设备，该导航诸如例如是解剖区域50内的外科末端执行器31的控制的调度，用于查找如所示的外来对象52。实践中，机器人操纵器61可以具有四(4)个自由度，诸如例如，串行机器人具有与刚性段串行连接的接合部，并行机器人具有以并行顺序(例如，本领域已知的Stewart平台)安装的接合部和刚性段，或者串行和并行运动学的任何混合组合。另外，如所示，内窥镜设备71可以与外科末端执行器31以及机器人操纵器70集成，用于提供如本领域已知的解剖区域51的局部可视化。
机器人控制器72于此宽泛地定义为结构上配置为向机器人操纵器70提供机器人致动命令，用于对外科处置如期望地对外科末端执行器31进行导航的任何控制器，导航诸如例如是对外科末端执行器进行导航以找到如所示的解剖区域50内的外来对象52。为此目的，机器人控制器72采用：成像导航模块73，用于经由通过本领域已知的成像系统60生成的图像来手动或自动地对解剖区域51内的外科末端执行器31进行导航；以及探测导航模块62，用于经由从光学询问控制台80接收的外来对象探测信息来手动或自动地对解剖区域51内的外科末端执行器31进行导航，如将结合图7和8于此进一步解释的。
光学询问控制台80于此宽泛地定义为结构上配置为用于使光透射通过光纤22，以处理由经由每一个光纤22的变形光学传感器阵列的透射光的相继内反射生成的编码的光学信号的任何控制台。在一个实施例中，光学询问控制台80采用相干光源、光电二极管、频域反射计和本领域已知的其它合适的电子器件/设备的布置(未示出)。对于此实施例，来自相干光源的光在外科末端执行器31外部的参考光纤(未示出)与典型地用于光学频域反射计的光纤22之间分束。使用分束器对用于光纤22的光进行进一步的分束，以同时照明多个光纤22。频域反射计询问从光纤22反射的背散射光并且相干地将这些反射与从参考光纤返回的光进行混合。
对于所有实施例，光学询问控制台80采用探测模块81，探测模块81结构上配置为实行光纤22的变位分析和/或形状重建，该变位分析和/或形状重建涉及基于数字化的干涉计信号形式的编码的光学信号来定位探测段22b。在一个实施例中，探测模块81包括软件、固件和/或硬件，用于实施如图7中所示的流程图90的阶段S92和S93。
参照图7，流程图90表示本发明的将于此在图6的环境中描述的外来对象探测方法。开始，流程图90的阶段S91涵盖经由由本领域已知的成像设备60生成的图像对解剖区域51内的外科末端执行器31进行宏观导航。一旦在外来对象52附近对外来末端执行器31进行了导航，则流程图90进行到阶段S92。可以在阶段S92期间使用内窥镜设备71以方便外科末端执行器32在外来对象52附近的导航。
阶段S92和S93在环中操作，以方便外科末端执行器31在解剖区域内的微观导航，直至光纤22探测到外来对象52的存在，由此在流程图90的阶段S94期间实行对外来对象52的探测的响应动作(例如，外来对象52的去除，或在解剖区域51内对外科末端执行器31进行进一步的导航时，外来对象52的回避)的时间。通常，阶段S91的宏观导航与阶段S92-S93的微观导航环之间的显著差异是由图8中所示的流程图100表示的本发明的应变测量结果分布分析方法的实行。
参照图8，流程图100的阶段S101涵盖基于方便流程图100的阶段S102和S103期间每一光纤22的应变测量结果分布的连续评估，在解剖区域51内对外科末端执行器31进行增量导航。
在阶段S102和S103的一个实施例中，如图9和10中所示，根据每一个编码的光学信号110来推导变位分布形式的应变测量结果分布。初始地，变位分布表示不存在外来对象52与光纤22的任何外来对象探测段22a的任何能测量接触的正常分布，诸如例如如图9A中所示的不存在外来对象52与光纤22的任何外来对象探测段22a的任何能测量接触如图10A中所示的正常频率分布111。具体地，正常频率分布111示例与从光纤22的远端尖端起沿近端方向延伸的第一十(10)个传感器(例如，FBG)相关联的正常频率f1-f10。
连续更新变位分布，并且在施加外来对象52与光纤22的一个或多个外来对象探测段22a的能测量接触时，一个或多个变位分布过渡至异常分布，诸如例如在如图9B中所示地施加外来对象52与光纤22as的所有外来对象探测段22a的能接触测量时，图10B中所示的异常频率分布112。具体地，异常频率分布112示例名义频率f1-f4中的频变f1’-f4’，指示如图9B中所示的外来对象52与光纤22的所有外来对象探测段22a的能测量接触。
实践中，本领域技术人员将理解，光纤22的名义频率的建立从正常频率分布至异常频率分布的过渡的频变程度取决于光纤22的对与解剖区域51内的任何常规对象相反的外来对象52的所需的能测量接触灵敏度，或光纤22的对设计为要从解剖区域51去除的任何常规对象的所需的能测量接触灵敏度。
在使用光纤24(图4)的阶段S102和S103的替代实施例中，如图11和12中所示，根据每一编码的光信号120来推导形状重建分布形式的应变测量结果分布。初始地，形状重建分布表示不存在外来对象52与光纤24的任何外来对象探测段24a的任何能测量接触的正常分布，诸如例如如图11A中所示的不存在外来对象52与光纤22的任何外来对象探测段22a的任何能测量接触如图12A中所示的正常分布121。具体地，正常分布121示例光纤24的外来对象探测段24a的预设计的几何形状。
连续更新形状重建分布，并且在施加外来对象52与光纤24的一个或多个外来对象探测段24a的能测量接触时，一个或多个形状重建分布过渡至异常分布，诸如例如在如图11B中所示地施加外来对象52与光纤24的所有外来对象探测段24a的能测量接触时，图12B中所示的异常分布122。具体地，异常分布122示例如图9B中所示的光纤24的外来对象探测段24a的预设计几何形状的扭曲。
实践中，本领域技术人员将理解，光纤24的外来对象探测段24a的预设计几何形状的建立从正常分布至异常分布的过渡的扭曲程度取决于光纤24的对与解剖区域51内的任何常规对象相反的外来对象52的所需的能测量接触灵敏度，或光纤24的对设计为要从解剖区域51去除的常规对象的所需的能测量接触灵敏度。
返回参照图8，流程图100的阶段S104涵盖从解剖区域51去除外来对象52。例如，合适的外来对象查找机构插入穿过管状末端执行器31的工作通道32，以从解剖区域51去除外来对象52。特别是，可以独立于光纤24的每一个段24b的逐个应变状态来确定外来对象52相对于末端执行器31的远端的位置和/或取向。
根据图1-11的描述，本领域技术人员将进一步理解如何制造和使用根据本发明的用于涉及解剖区域内的外来对象的探测和/或去除的许多外科处置的光纤探测工具。该外来物体的范例包括但不限于心脏中的弹片、心脏中的医原性外来物体(例如，导管片、针、从主设备分离的断裂的阀柱、断裂并栓塞到血流中的电极部件)、动脉粥样硬化斑块、血栓、从表面分离的心脏肿瘤、联接至脉管表面的移动到血流内的赘生物、外科仪器附近的灵敏结构。
本领域技术人员还将理解，实践中，外来物体、光纤的外来对象探测段的能测量接触灵敏度、正常应变测量结果分布和异常应变测量结果分布的确切定义取决于特定的外科处置如何利用本发明的光纤探测工具。
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，并且可以不脱离本发明的真实范围，对其进行各种改变和修改，并且等同物可以替代其元件。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，该光纤通常包括例如，存在或不存在FGB或其它光学器件，使用背散射、光纤力感测、光纤位置传感器或瑞利散射根据对光纤中的一个多个部分的变化的感测或定位。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，其意图本发明不限于作为设想为执行本发明的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 (15)
1.一种光纤探测工具，包括：
外科末端执行器(30)，能操作以在解剖区域内相对于对所述解剖区域为外来的外来对象进行导航；以及
光纤(20)，在所述外科末端执行器(30)在所述解剖区域内进行导航时，能操作以生成指示所述光纤(20)的应变测量结果分布的编码的光学信号，
其中，所述光纤(20)包括与所述外科末端执行器(30)成限定空间关系的外来对象探测段，由此在所述外科末端执行器(30)在所述解剖区域内进行导航时，仅所述外来对象探测段能够与所述外来对象相接触，
其中，在不存在所述外来对象与所述光纤(20)的所述外来对象探测段的任何能测量接触时，所述应变测量结果分布表示正常分布，并且
其中，响应于所述外来对象与所述光纤(20)的所述外来对象探测段的能测量接触，所述应变测量结果分布表示异常分布。
2.如权利要求1所述的光纤探测工具，其中：
所述外科末端执行器(30)具有在所述外科末端执行器(30)的近端与远端之间延伸的工作通道；
所述光纤(20)包括基本段，所述基本段延伸到光纤通道的近端中并从其通过，所述外来对象探测段从所述光纤通道的远端延伸。
3.如权利要求1所述的光纤探测工具，其中：
所述外科末端执行器(30)具有在所述外科末端执行器(30)的近端与远端之间延伸的工作通道；
每个光纤(20)包括基本段，所述基本段延伸到光纤通道的近端中并从其通过，每个光纤的所述外来对象探测段从所述光纤通道的远端延伸，使得所述外来对象探测段的尖端环回到另一光纤通道中。
4.如权利要求1所述的光纤探测工具，其中：
所述外科末端执行器(30)具有在所述外科末端执行器(30)的近端与远端之间延伸的工作通道；
所述光纤(20)包括沿所述外科末端执行器(30)的外表面平行于所述外科末端执行器(30)的所述工作通道布置的第一基本段和第二基本段，所述外来对象探测段从所述外科末端执行器(30)的远端延伸规定的距离。
5.如权利要求4所述的光纤探测工具，还包括：
能操作以插入到所述外科末端执行器(30)的所述工作通道中的销子，用于从所述外科末端执行器(30)的所述远端部署所述外来对象探测段。
6.如权利要求1所述的光纤探测工具，其中：
所述应变测量结果分布是指示所述光纤(20)的至少一个名义感测频率的变位分布；
正常变位分布表示所述光纤(20)的所述至少一个名义感测频率的能接受的变位；并且
异常变位分布表示所述光纤(20)的所述至少一个名义感测频率的不能接受的变位。
7.如权利要求1所述的光纤探测工具，其中：
所述应变测量结果分布是指示所述光纤(20)的预定几何形状的形状重建分布；
正常形状重建变位分布表示所述光纤(20)的所述预定几何形状的能接受的扭曲；并且
异常形状重建分布表示所述光纤(20)的所述预定几何形状的不能接受的扭曲。
8.一种光纤探测系统，包括：
光纤探测工具，包括：
外科末端执行器(30)，能操作以在解剖区域内相对于对所述解剖区域为外来的外来对象进行导航；以及
光纤(20)，在所述外科末端执行器(30)在所述解剖区域内进行导航时，能操作以生成指示所述光纤(20)的应变测量结果分布的编码的光学信号，
其中，所述光纤(20)包括与所述外科末端执行器(30)成限定空间关系的外来对象探测段，由此在所述外科末端执行器(30)在所述解剖区域内进行导航时，仅所述外来对象探测段能够与所述外来对象相接触，
其中，在不存在所述外来对象与所述光纤(20)的所述外来对象探测段的任何能测量接触时，所述应变测量结果分布表示正常分布，并且
其中，响应于所述外来对象与所述光纤(20)的所述外来对象探测段的能测量接触，所述应变测量结果分布表示异常分布；以及
光学询问控制台(80)，与所述光纤(20)光学通信，用于在所述外科末端执行器(30)在所述解剖区域内进行导航时，生成并更新所述应变测量结果分布。
9.如权利要求8所述的光纤探测系统，其中：
所述外科末端执行器(30)具有在所述外科末端执行器(30)的近端与远端之间延伸的工作通道；
所述光纤(20)包括基本段，所述基本段延伸到光纤通道的近端中并从其通过，所述外来对象探测段从所述光纤通道的远端延伸。
10.如权利要求8所述的光纤探测系统，其中：
所述外科末端执行器(30)具有在所述外科末端执行器(30)的近端与远端之间延伸的工作通道；
每个光纤(20)包括基本段，所述基本段延伸到光纤通道的近端中并从其通过，每个光纤的所述外来对象探测段从所述光纤通道的远端延伸，使得所述外来对象探测段的尖端环回到另一光纤通道中。
11.如权利要求8所述的光纤探测系统，其中：
所述外科末端执行器(30)具有在所述外科末端执行器(30)的近端与远端之间延伸的工作通道；
所述光纤(20)包括沿所述外科末端执行器(30)的外表面平行于所述外科末端执行器(30)的所述工作通道布置的第一基本段和第二基本段，所述外来对象探测段从所述外科末端执行器(30)的远端延伸规定的距离。
12.如权利要求11所述的光纤探测系统，还包括：
能操作以插入到所述外科末端执行器(30)的所述工作通道中的销子，用于从所述外科末端执行器(30)的所述远端部署所述外来对象探测段。
13.如权利要求8所述的光纤探测系统，其中：
所述应变测量结果分布是指示所述光纤(20)的至少一个名义感测频率的变位分布；
正常变位分布表示所述光纤(20)的所述至少一个名义感测频率的能接受的变位；并且
异常变位分布表示所述光纤(20)的所述至少一个名义感测频率的不能接受的变位。
14.如权利要求8所述的光纤探测系统，其中：
所述应变测量结果分布是指示所述光纤(20)的预定几何形状的形状重建分布；
正常形状重建变位分布表示所述光纤(20)的所述预定几何形状的能接受的扭曲；并且
异常形状重建分布表示所述光纤(20)的所述预定几何形状的不能接受的扭曲。
15.如权利要求8所述的光纤探测系统，还包括:
机器人操纵器(70)，用于控制所述外科末端执行器(30)在所述解剖区域内的导航；以及
机器人控制器(71)，与所述光学询问控制台(80)通信，用于响应于所述应变测量结果分布而操作所述机器人操纵器。
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