CN1473020A - 具有光传感器的柔性器械 - Google Patents

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Abstract

一种柔性器械，包括具有近端部分、中间部分和末端部分的柔性元件。至少一个光传感器，位于接近柔性元件近端部分的位置处，用于提供表示出柔性元件近端部分位置的近端位置信号。至少一个柔性元件传感器，位于接近柔性元件其他部分之一的位置处，用于提供表示出柔性元件所述那个其他部分位置的第二位置信号。

Description

具有光传感器的柔性器械
相关申请
本申请是2000年10月31日提出的美国专利申请No.09/730,031题目为“柔性器械”在37CFR1.53(b)和35USC§120下的后续申请。
技术领域
本发明设计三维(3D)空间定位系统。
背景技术
在本领域的许多应用中需要精确地确定柔性器械末端的空间位置(有时也需要确定柔性器械末端的角度取向)。例如，在短程治疗中，有必要高度精确地将许多精确间隔开的放射性籽晶植入到人体内的患癌肿瘤，以使放射能够在对周围健康组织造成最小损伤的情况下集中在患病组织上。
在本领域公知的是使用植入针插入放射性籽晶，但是这种方法需要具有高刚度的植入针以便精确地输送籽晶，因为假定目标位置落在针的纵向轴线上。因为这些针还必须较细以便使插入时的组织损伤达到最小，因此它们经常刚性不足和需要精巧的支撑机构导引它们的插入以及将它们保持得尽可能直。即使有了这些努力，在插入组织时还会发生针的弯曲，从而导致重大的位置误差。
如果能够相对于目标位置精确测量针的末端(或远端)，则可以显著地减少这些误差，从而可以监控针的任何弯曲，并校正。
这种器械的其他应用包括例如导管、内窥镜，和支气管镜，这些器械都足够细和柔性以便通过人体的内部通道。
通用器械已经配备了弯曲和扭曲传感器，这些传感器沿它们的长度每隔公知的距离分布。这些弯曲和扭曲传感器能够使用户通过监控器械在3D空间移动时的“弯曲”和“扭曲”方式而接近器械的尖端位置。传感器数据处理系统连接到这些弯曲和扭曲传感器并接收来自这些传感器的弯曲信号。处理系统监控沿这些器械布置的弯曲和扭曲传感器并推断器械和尖端位置。这种类型的系统通称基于路径的测量系统；即需要知道每对传感器之间的间距以及来自每个传感器的信号以执行推断从而确定器械取向的系统。尤其重要的是对于诸如上述系统之类的基于路径的系统，开始于典型地为近端的公知位置处，连续地从沿柔性结构长度的中间测量值来确定末端位置。
细长柔性结构末端的基于路径的测量具有末端测量的固有局限，即此末端测量依赖于从沿路径的以往测量值的一长串的推断。沿路径的每个位置和方向处的较小误差可以迅速积累，从而在到达路径末端时产生较大误差。
细柔性结构的末端还可以通过将基于路径的传感器附加到该末端来确定，例如磁场传感器，此磁场传感器的位置可以通过使用磁场发生器的磁系统跟踪；或者光学标记器，此光学标记器的位置可以通过使用许多光传感器的光学系统跟踪。这种基于路径的测量器械提供了直接位置测量并且不具有基于路径的测量固有的推断误差积累，但是它们具有其他局限。例如，光末端标记器在末端超出光传感器的光线范围时不能使用，例如在用于插入病人体内的医疗器械中；同时磁场传感器具有来自磁扰的误差，并且将典型地限于较小的手术流量。这种不基于路径的测量器械不具有使用几个传感器的基于路径的器械固有的坚固性。
发明内容
根据本发明的一个方面，柔性器械包括一个具有近端部分、中间部分，和末端部分的柔性元件。至少一个光传感器，位于接近柔性元件近端部分的位置处，用于提供表示出柔性元件近端部分的位置的近端位置信号。至少一个柔性元件传感器，位于接近柔性元件其他部分之一的位置处，用于提供表示出柔性元件所述那个其他部分位置的第二位置信号。
本发明这方面的实施例可以包括一个或多个下列特征。至少一个光传感器包括多个光发射光学标记器。柔性器械还包括一个响应于光发射光学标记器的摄像机，用于产生近端位置信号。至少一个柔性元件传感器包括至少一个末端传感器，位于接近柔性元件末端部分的位置处，用于提供表示出柔性元件末端部分位置的末端位置信号，其中，此末端位置信号是第二位置信号。柔性器械能够检测受控磁场。受控磁场是利用多个受控磁性线圈产生的三维磁场。至少一个末端传感器包括用于检测受控磁场的磁场末端传感器。磁场末端传感器是感应线圈，此感应线圈提供表示出柔性器械末端部分在受控磁场内的三维位置的末端位置信号。至少一个柔性元件传感器包括至少一个中间传感器，沿元件中间部分的预定点布置，用于提供表示出柔性元件中间部分路径的中间路径信号，其中，此中间路径信号是第二位置信号。至少一个中间传感器包括至少一个磁场中间传感器，沿所述柔性器械的所述中间部分定位，其中，至少一个磁场中间传感器检测受控磁场。至少一个磁场中间传感器是感应线圈，此感应线圈提供表示出柔性器械中间部分在受控磁场内的三维路径的中间路径信号。至少一个中间传感器包括至少一个光纤传感器，沿柔性器械中间部分的长度定位，其中，至少一个光纤传感器提供表示出柔性器械中间部分的三维路径的中间路径信号。至少一个光纤传感器包括光纤弯曲传感器。至少一个光纤传感器包括光纤扭曲传感器。至少一个光纤传感器包括至少一个光纤环传感器，此光纤环传感器具有根据柔性器械中间部分的路径变化的光衰减特征。至少一个光纤环传感器包括用于产生光信号的光源，此光信号通过光纤环传输到光传感器，其中，通过光纤环的光信号的衰减表示出柔性器械中间部分三维路径的至少一部分。柔性器械还包括一个响应于近端位置信号和第二位置信号的处理器，用于提供柔性器械近端部分和所述其他一个部分在普通坐标系统中的位置和角度取向的指示。
根据本发明另外一个方面，柔性器械包括一个具有近端部分、中间部分，和末端部分的柔性元件。至少一个光传感器，位于接近柔性元件近端部分的位置处，用于提供表示出柔性元件近端部分位置的近端位置信号。至少一个柔性元件传感器，位于接近柔性元件其他部分之一的位置处，用于提供表示出柔性元件所述那个其他部分位置的第二位置信号。一个响应于近端位置信号和第二位置信号的处理器，用于提供柔性器械近端部分和所述那个其他部分在普通坐标系统中的位置和角度取向的指示。
根据本发明还有一个方面，柔性器械包括一个具有近端部分、中间部分，和末端部分的柔性元件。至少一个光传感器，位于接近柔性元件近端部分的位置处，用于提供表示出柔性元件近端部分的位置的近端位置信号。至少一个中间传感器，沿柔性元件中间部分的预定点布置，用于提供表示出柔性元件中间部分路径的中间路径信号。至少一个末端传感器，位于接近柔性元件末端部分的位置处，用于提供表示出柔性元件末端部分位置的末端位置信号。一个响应于近端位置信号、中间路径信号和末端位置信号的处理器，用于提供柔性器械近端部分、中间部分和末端部分在普通坐标系统中的位置和角度取向的指示。
根据本发明还有一个方面，一种方法，用于确定具有近端部分、中间部分和末端部分的柔性器械的三维位置，包括：控制接近柔性器械的磁场；产生表示出柔性元件末端部分的位置的末端位置信号；和产生表示出柔性元件近端部分位置的近端位置信号。
本发明这方面的实施例可以包括一个或多个下列特征。所述方法包括产生表示出柔性元件中间部分路径的中间路径信号。在此方法中，产生中间路径信号包括检测具有至少一个光纤传感器的中间部分的路径，所述光纤传感器沿柔性器械中间部分的长度定位。在此方法中，产生末端信号包括检测具有磁场末端传感器的磁场，所述磁场末端传感器位于接近柔性器械末端部分的位置。在此方法中，产生近端位置信号包括检测光发射光学标记器在光坐标系统中的位置。所述方法还包括处理中间路径信号、末端位置信号和近端位置信号以便提供柔性器械末端部分、近端部分和中间部分在普通坐标系统中的位置和角度取向的指示。
从上述内容可以提供一个或多个优点。因为柔性器械末端部分和近端部分的三维位置被直接读取，所以这些三维位置没有推断误差。相应地，与计算柔性器械中间部分的三维位置有关的传播和推断误差也被减到最小。通过直接读取柔性器械末端和近端部分的三维位置，柔性器械中间部分的路径可以被更加精确地绘出。此外，因为柔性器械结合直接读取和间接读取位置传感器，所以柔性器械的三维位置可以被更加精确地绘出，即使包括其中一个传感器的精确度。结合附图和下面的描述讨论本发明的一个或多个实施例的细节。根据下面的描述和附图以及权利要求书，本发明的其他特征、目的和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1是柔性器械系统的图解视图；
图2是柔性器械及其相关传感器的详细视图；和
图3是三维定位方法的流程图。
在各图中相同的数字标号表示相同的元件。
本发明的详细描述
对于本发明的范围，我们假定柔韧性的通用概念是从高度柔韧性到接近刚性的范围，以便，例如插入人体时易弯曲的细长钢针对于本发明来说认为是柔性。我们将此物体称为“半刚性”，它不同于我们称为“完全柔性”的较少受到约束的柔性物体。更具体地说，本发明结合了多个具有器械中各种固有结构特性(例如所包含传感器的定位和器械的材料特性)的传感器方法以便用更加可靠和坚固的方式增强末端测量。
参照图1，示出了在典型手术室内使用的柔性器械10，在此手术室内的手术台14上躺有一名病人12。刚性导引模板16用于辅助柔性器械10插入病人12。提供有相对于刚性导引模板16的普通坐标系统(Xt，Yt，Zt)。柔性器械10使用发射或灵敏元件的结合监控柔性器械10的近端17、中间部分18和末端20相对于病人12的位置。可以用各种不同类型的元件与柔性器械10结合使用，例如，光学元件、光纤元件，和磁元件。
如果结合进柔性器械10的元件是光传感器：作为刚性体固定到柔性器械10的近端17的若干光发射标记器23；响应于标记器23的摄像机22；和光系统控制单元24用于确定柔性器械10的近端17在光坐标系统(Xo，Yo，Zo)内的位置。根据光坐标系统(Xo，Yo，Zo)向光系统控制单元24提供一个光位置信号Po。
如果在柔性器械10中使用的是光纤传感器，中间光纤信号P1基于光坐标系统(Xo，Yo，Zo)或者磁场坐标系统(Xm，Ym，Zm；下面更加详细的解释)提供给光纤系统控制单元31。光学和光纤子系统24和31连接到计算机30，其中外部和内部信号P0和P1通过本领域内公知的记录方法在普通坐标系统(Xt，Yt，Zt)上叠加。
或者，如果柔性器械10中使用的元件是磁场传感器或发射器，则磁场发生器26和磁系统控制单元28用于确定柔性器械10在磁场坐标系统(Xm，Ym，Zm)中的位置。磁位置信号Pm基于磁场坐标系统(Xm，Ym，Zm)提供给磁系统控制单元28。光子系统24和31以及磁子系统28连接到计算机30，其中磁、光纤，和光位置信号PO、P1，和Pm在普通坐标系统(Xt，Yt，Zt)上叠加。这样，可以很容易地在计算机的监控器33上观察柔性器械10在病人体内的实际位置。应注意虽然光系统24利用光坐标系统(Xo，Yo，Zo)且磁系统利用磁场坐标系统(Xm，Ym，Zm)，但是光纤系统31不具有其自己的坐标系统。因此光纤系统31必须结合其他系统(光或磁)使用，以便光纤系统31能够利用那些系统的坐标系统用于绝对定位。
可以理解虽然示出的柔性器械10连接到了光系统控制单元24和31以及磁系统控制单元28(意味着系统是混合光/光纤/磁系统)，但这仅为说明目的，器械10还可以利用纯光学部件、纯光纤部件、纯磁元件、任何两个的结合，或者所有三个的结合。
参照图2，示出了具有柔性元件32的柔性器械10，柔性元件32包括近端17(具有光标记器23)、中间部分18，和末端20。柔性器械10包括中间传感器系统34，此传感器系统34沿柔性元件32的中间部分18的预定点布置。中间传感器系统34提供中间路径信号P1(包括多个离散信号P11、P12、P13)到光纤或磁控制系统(分别为图1中的项目31和28)，其中中间路径信号P1表示出柔性器械10中间部分18的路径。
柔性器械10包括位于接近柔性元件32末端20的末端传感器36。末端传感器36提供末端位置信号PD给光纤或磁控制系统(分别为图1中的项目31和28)，其中末端位置信号PD表示出柔性器械10末端20的位置。
虽然在此特定例子中，柔性器械10的中间传感器系统34包括三个离散传感器I1、I2和I3，但这仅为说明的目的。配备进柔性器械10的中间传感器的实际数量将由显示柔性器械10中间部分18的路径时所需的分辨度(和准确度)确定。具体地说，在每个传感器沿柔性器械10中间部分18的路径提供数据采样时，离散传感器的数量越多(并且因此数据采样越多)，则计算机(图1中项目30)显示路径的分辨度和准确度越高。类似地，虽然在此实施例中仅示出了一个末端传感器D1，但是其他应用可以配备多个末端传感器，例如较宽的末端，在其中需要或期望涉及精确尖端位置的信息。
如上所述，柔性器械10中使用的特定类型的元件(例如光纤、磁元件等等)可以根据用户偏好或具体设计标准选择。如果柔性器械10配备一个或多个磁传感器和发射器，磁场发生器(图1中项目26)被用来产生三维磁场和磁场坐标系统(Xm，Ym，Zm)。通常，这个磁场发生器是以多维格式布置的多个受控磁性线圈，以便可以在病人周围产生多维(或三维)磁场。
在大多数应用中，位于接近柔性器械10末端20的末端传感器36是磁场传感器381，其中磁场传感器381典型地配备有感应线圈40。这仅为说明目的，因为任何其他适合的功能等效磁场传感器都可以使用，例如固态磁场传感器；铁芯感应线圈等等。随着这个感应线圈通过由磁场发生器产生的磁场，在这个线圈中感应出电流，此电流的变化与感应线圈感应到的磁场强度成正比。因此，随着末端20在病人体内移动，末端传感器36在磁场内移动。相应地，由磁场传感器381中的感应线圈40产生的电流信号的强度根据感应线圈40在磁场内(在病人体内)的位置而变化。由磁场传感器381在末端20内产生的这个变化的电流信号是提供给适当控制系统用于解码的末端位置信号PD。相应地，在此特定应用中，末端位置信号PD提供给磁控制系统(图1中项目28)以便相对于磁场坐标系统(Xm，Ym，Zm)确定末端20的位置。
如上所述，柔性器械10可以使用磁、光纤，和/或光传感器的结合。相应地，根据设计标准，中间传感器系统34可以包括磁场传感器382、383和384，它们的运行方式与末端磁场传感器381一样。随着这些特定传感器(382、383和384)移动通过由磁场发生器(图1中项目26)产生的磁场，电流在嵌入每个磁场传感器内的每个感应线圈中产生。在此特定例子中，这导致了三个信号(P11、P12、P13)的产生，这些信号分别是由中间传感器I1、I2和I3的感应线圈产生的电流信号。因为这些信号是磁感应信号，所以信号P11、P12、P13提供给磁控制系统(图1中项目28)，以便相对于磁场坐标系统(Xm，Ym，Zm)确定柔性器械10中间部分18的路径。这是可能的，因为磁控制系统(图1中项目28)正在接收四(4)个信号(P11、P12、P13和PD)，其中传感器(X1、X2、X3和X4)的间距是公知的。在此特定例子中，其中末端传感器36和中间传感器34都是磁场传感器，这是一个纯磁系统，因此不需要摄像机(图1中项目22)和光系统控制单元(图1中项目24)。
到目前为止，我们已经讨论了作为无源感应线圈的磁场传感器(或者其他功能等效磁场感应器)，其中产生的磁场在各个磁场感应器中产生电流，这纯粹是设计选择。或者，较小的受控电流可以通过每个感应元件，其中，这些元件将产生其各自的磁场。这些离散的磁场然后将由能够绘出每个感应元件的三维位置的三维磁场感应器(未示出)监控。
如上所述，柔性器械10中使用的传感器可以是磁场、光学，或光纤传感器。如果使用光纤中间感应器，则需要光纤系统控制单元(图1中项目31)。光学中间传感器421、422和423将代替磁场中间传感器382、383和384并且提供中间路径信号P1的离散分量(P11、P12、P13)。这些信号提供给光纤系统控制单元(图1中项目31)并且在光坐标系统(Xo，Yo，Zo)或者磁场坐标系统(Xm，Ym，Zm)叠加以便相对于普通坐标系统(Xt，Yt，Zt)确定柔性器械10的中间部分18的路径。
通常，光学中间传感器421、422和423是光纤环传感器，每个环传感器配备了一个光源(通常为发光二极管)44、一个光检测器(例如光传感器)46，和一个光纤材料的环48。在这些特定传感器中，光纤环48的涂层部分被改变(通常为磨损)从而产生有损(或衰减)的光导管，其中，衰减百分比相对于所述环自身的曲率变化。具体地说，在此特定例子中，所示光纤环48的改变区域50在环48的底部。如果光纤环48向上弯曲(沿箭头52方向)，则环50将更加衰减光，因此由光检测器46探测的光能级将减少。或者，当光纤环48向下弯曲(沿箭头54方向)时，光衰减级别将减少，因此由光检测器46探测的光将增加。相应地，这些光检测器46提供根据柔性器械10中间部分18的曲率(路径)而变化的信号。在本领域中众所周知，光纤不必制成环，而可以替代地使用反射端以便将发射光返回到光检测器46。
虽然使用离散磁场传感器和光传感器产生了在其中可以直接读取和获得各个传感器位置的系统，但使用光纤传感器产生的系统仅仅考虑到了中间部分18的路径的间接确定。具体地说，因为每个光纤传感器提供涉及中间部分18特定离散区段的曲率(或半径)的信息，并且传感器(X1、X2、X3和X4)的间距是公知的，所以每个传感器的位置可以以数学方式计算出。虽然光纤传感器的专用能够产生的系统具有上述基于路径系统的缺点(通过中间部分每段时的误差传播)，但是使用磁场末端传感器381(精确地指示末端20在磁场坐标系统(Xm，Ym，Zm)中的位置)和/或光标记器23(精确地指示近端17在光坐标系统(Xo，Yo，Zo)中的位置)使这些缺点减到最小。具体地说，因为磁场末端传感器直接位于三维磁场内，所以任何误差传播的影响可以减到最小，因为末端20的实际位置是公知的。例如，如果利用来自光纤中间传感器421、422和423的信号确定的计算尖端位置显示末端20位于实际末端位置(由磁场末端传感器381确定)上1厘米处，则此一厘米误差可以在中间部分18的所有阶段内平均分布，从而可以确定中间部分18的实际路径。
虽然到目前为止讨论的光纤传感器是常规光学弯曲传感器，但光学扭曲传感器56也可以使用，光学扭曲传感器使用了通过以彼此成一定角度(θ)放置环的方式而定位的多个光学环传感器。通过比较和处理由每个光检测器产生的信号，可以确定光纤的扭曲(沿其轴线)。
现在参照图3，示出了用于确定具有中间部分和末端的柔性器械的三维位置的方法100，包括控制接近柔性器械的磁场102。产生表示出柔性器械中间部分路径的中间路径信号104。产生表示出柔性器械末端位置的末端位置信号106。遥控计算机系统处理中间路径信号和末端位置信号以便提供柔性器械末端和中间部分位置和角度取向在普通坐标系统中的指示108。如果是磁场末端传感器系统，则方法100检测具有位于接近柔性器械末端的磁场末端传感器的磁场以产生末端信号110。如果是磁场中间传感器系统，则方法100检测具有至少一个沿柔性器械中间部分的长度定位的磁场中间传感器的磁场，从而产生中间路径信号112。如果是光纤中间传感器系统，则方法100检测具有至少一个沿柔性器械中间部分的长度定位的光纤传感器的中间部分的路径，从而产生中间路径信号114。如果由方法100测量和计算的末端位置和取向与预期器械公差范围内的位置和取向一致，则方法100报告此位置并使用此位置改进所有中间路径传感器位置。否则，方法100将执行误差分析以确定哪个子系统出现误差并且报告更可靠的位置，或者如果不能确定可靠位置则发出警告。
已经描述了本发明的若干实施例。然而，应理解可以在不背离本发明精神和范围的情况下做出各种更改。例如，虽然示出的柔性器械10主要用于医疗应用，但这仅为说明目的。柔性器械10可以在任何需要用户监控目标的三维位置的应用中使用。例如，柔性器械10可以配备进衣服中以便监控穿衣者四肢的空间取向。这种类型的衣服材料可以用于虚拟现实和特级效果的衣服。

Claims (25)

1.一种柔性器械，包括：
柔性元件，具有近端部分、中间部分，和末端部分；
至少一个光传感器，位于接近所述柔性器械的所述近端部分的位置处，用于提供表示出所述柔性元件的所述近端部分位置的近端位置信号；和
至少一个柔性元件传感器，位于接近所述柔性元件的其他部分之一的位置处，用于提供表示出所述柔性元件的所述那个其他部分位置的第二位置信号。
2.如权利要求1所述的柔性器械，其中，所述至少一个光传感器包括多个光发射光学标记器。
3.如权利要求2所述的柔性器械，还包括一个响应于所述光发射光学标记器的摄像机，用于产生所述近端位置信号。
4.如权利要求1所述的柔性器械，其中，所述至少一个柔性元件传感器包括至少一个末端传感器，位于接近所述柔性元件的所述末端部分的位置处，用于提供表示出所述柔性元件的所述末端部分的位置的末端位置信号，其中，所述末端位置信号是所述第二位置信号。
5.如权利要求4所述的柔性器械，其中，所述柔性器械能够检测受控磁场。
6.如权利要求5所述的柔性器械，其中，所述受控磁场是利用多个受控磁性线圈产生的三维磁场。
7.如权利要求5所述的柔性器械，其中，所述至少一个末端传感器包括用于检测所述受控磁场的磁场末端传感器。
8.如权利要求7所述的柔性器械，其中，所述磁场末端传感器是感应线圈，此感应线圈提供表示出所述柔性器械的所述末端部分在所述受控磁场内的三维位置的所述末端位置信号。
9.如权利要求1所述的柔性器械，其中，所述至少一个柔性元件传感器包括至少一个中间传感器，沿所述元件的所述中间部分的预定点布置，用于提供表示出所述柔性元件的所述中间部分路径的中间路径信号，其中，所述中间路径信号是所述第二位置信号。
10.如权利要求9所述的柔性器械，其中，所述柔性器械能够检测受控磁场，并且所述至少一个中间传感器包括至少一个磁场中间传感器，沿所述柔性器械的所述中间部分的长度定位，其中，所述至少一个磁场中间传感器检测所述受控磁场。
11.如权利要求10所述的柔性器械，其中，所述至少一个磁场中间传感器是感应线圈，此感应线圈提供表示出所述柔性器械的所述中间部分在所述受控磁场内的三维路径的所述中间路径信号。
12.如权利要求9所述的柔性器械，其中，所述至少一个中间传感器包括至少一个光纤传感器，沿所述柔性器械所述中间部分的长度定位，其中，所述至少一个光纤传感器提供表示出所述柔性器械的所述中间部分的三维路径的所述中间路径信号。
13.如权利要求12所述的柔性器械，其中，所述至少一个光纤传感器包括光纤弯曲传感器。
14.如权利要求12所述的柔性器械，其中，所述至少一个光纤传感器包括光纤扭曲传感器。
15.如权利要求12所述的柔性器械，其中，所述至少一个光纤传感器包括至少一个光纤环传感器，此光纤环传感器具有根据所述柔性器械的所述中间部分的路径而变化的光衰减特征。
16.如权利要求15所述的柔性器械，其中，所述至少一个光纤环传感器包括用于产生光信号的光源，此光信号通过光纤环传输到光传感器，其中，通过所述光纤环的所述光信号的衰减表示出所述柔性器械的所述中间部分三维路径的至少一部分。
17.如权利要求1所述的柔性器械，还包括一个响应于所述近端位置信号和所述第二位置信号的处理器，用于提供所述柔性器械的所述近端部分和所述那个其他部分在普通坐标系统中的位置和角度取向的指示。
18.一种柔性器械，包括：
一个柔性元件，具有近端部分、中间部分，和末端部分；
至少一个光传感器，位于接近所述柔性元件的所述近端部分的位置处，用于提供表示出所述柔性元件的所述近端部分位置的近端位置信号；
至少一个柔性元件传感器，位于接近所述柔性元件的其他部分之一的位置处，用于提供表示出所述柔性元件的所述那个其他部分位置的第二位置信号；和
一个响应于所述近端位置信号和所述第二位置信号的处理器，用于提供所述柔性器械的所述近端部分和所述那个其他部分在普通坐标系统中的位置和角度取向的指示。
19.一种柔性器械，包括：
一个柔性元件，具有近端部分、中间部分，和末端部分；
至少一个光传感器，位于接近所述柔性元件的所述近端部分的位置处，用于提供表示出所述柔性元件的所述近端部分位置的近端位置信号；
至少一个中间传感器，沿所述柔性元件的所述中间部分的预定点布置，用于提供表示出所述柔性元件的所述中间部分路径的中间路径信号；
至少一个末端传感器，位于接近所述柔性元件的所述末端部分的位置处，用于提供表示出所述柔性元件的所述末端部分位置的末端位置信号；和
一个响应于所述近端位置信号、所述中间路径信号和所述末端位置信号的处理器，用于提供所述柔性器械的所述近端部分、所述中间部分和所述末端部分在普通坐标系统中的位置和角度取向的指示。
20.一种方法，用于确定具有近端部分、中间部分和末端部分的柔性器械的三维位置，包括：
控制接近柔性器械的磁场；
产生表示出柔性元件末端部分在磁场中位置的末端位置信号；和
产生表示出柔性元件近端部分位置的近端位置信号。
21.如权利要求20所述的方法，还包括产生表示出柔性元件中间部分路径的中间路径信号。
22.如权利要求21所述的方法，其中产生中间路径信号包括检测具有至少一个光纤传感器的中间部分的路径，所述光纤传感器沿柔性器械中间部分的长度定位。
23.如权利要求20所述的方法，其中，产生末端信号包括检测具有磁场末端传感器的磁场，所述磁场末端传感器位于接近柔性器械末端部分的位置。
24.如权利要求20所述的方法，其中，产生近端位置信号包括检测光发射光学标记器在光坐标系统中的位置。
25.如权利要求21所述的方法，还包括处理中间路径信号、末端位置信号和近端位置信号以便提供柔性器械末端部分、近端部分和中间部分在普通坐标系统中的位置和角度取向的指示。
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