[发明专利]在末端不固定的情况下使用光学形状感测对超声探头的自动跟踪和配准

说明书

一种配准设备，包括附接件(106)，其被配置为与成像探头(102)相符合并且附接到所述成像探头(102)，成像探头(102)尤其是内部或外部超声探头，诸如TEE探头。在所述附接件中或者在所述附接件上形成的通路(105)被配置为接收光学形状感测设备(OSS光纤)，使得所述光学形状感测设备能够自由浮置(不固定末端)，以允许在所述通路内的纵向扭转。所述通路包括用于对所述OSS设备进行成形的独特的几何结构，使得所述独特的几何结构提供在使用所述成像探头所收集的图像内的模板样式(107)，以允许在成像坐标与OSS坐标之间的配准。配准模块(130)被配置为将存储的形状模板(121)与包括所述模板样式的图像(134)进行比较，以允许所述配准(独有的变换)。

技术领域

本公开涉及医学器械，并且更具体涉及具有与超声探头集成的无约束形状感测光纤的系统、设备和方法。

背景技术

光学形状感测(OSS)使用沿着多芯光纤的光以用于在手术介入期间的设备定位和导航。所涉及的一种原理利用使用特征锐利背向散射或受控的光栅样式的光纤中的分布式应变测量。沿着光纤的形状在沿着传感器的被称为发起点(或z＝0)的特定点处开始，并且后续的形状位置和取向是相对于该点的。对于有意义的临床使用而言，形状感测设备需要被配准到成像参考系(诸如术前计算机断层摄影(CT)图像或实况荧光透视图像)。

在多系绳形状感测中，其中，利用光学形状感测使能多个设备，这些设备中的每个设备需要被配准到成像参考系。备选地，如果一个设备被配准到成像参考系，那么后续设备能够被简单地配准到该第一设备。设备之间的配准被称为“形状到形状”配准。

在被配准时，术前CT提供对于介入流程有用的大量信息；该信息不是实况的并且不响应于在流程期间的状况而更新。实况超声成像扩增该术前数据并且在介入流程期间给出有临床价值的深入观察。然而，为了使该实况成像的价值最大化，所述信息将需要被配准到患者空间和工具空间。

发明内容

根据本原理，一种配准设备，包括附接件，所述附接件被配置为与成像探头相符合并且耦合到所述成像探头。在所述附接件中或者在所述附接件上形成的通路被配置为接收光学形状感测设备，使得所述光学形状感测设备能够自由浮置以允许在所述通路内的纵向扭转。所述通路包括用于对所述光学形状感测设备进行成形的独特的几何结构，使得所述独特的几何结构提供在使用所述成像探头所收集的图像内的模板样式，以允许成像坐标与光学形状感测坐标之间的配准。

另一种配准系统，包括附接件，所述附接件被配置为与用于成像系统的成像探头相符合并且耦合到所述成像探头。在所述附接件中或者在所述附接件上形成的通路被配置为接收光学形状感测设备，使得所述光学形状感测设备能够自由浮置以允许在所述通路内的纵向扭转。所述通路包括用于对所述光学形状感测设备进行成形的独特的几何结构，使得所述独特的几何结构提供在使用所述成像探头所收集的图像内的模板样式。配准模块被配置为将与所述模板样式相对应的被存储在存储器中的形状模板与包括所述模板样式的图像进行比较，以允许成像坐标与光学形状感测坐标之间的配准。

一种用于配准的方法，包括：将附接件连接到成像探头，所述附接件被配置为与用于成像系统的成像探头相符合并且耦合到所述成像探头；将光学形状感测设备放置于在所述附接件中或者在所述附接件上形成的通路中，所述通路允许所述光学形状感测设备自由浮置以允许在所述通路内的纵向扭转，所述通路包括用于对所述光学形状感测设备进行成形的独特的几何结构，使得所述独特的几何结构提供在使用所述成像探头所收集的图像内的模板样式；并且将与所述模板样式相对应的被存储在存储器中的形状模板与包括所述模板样式的图像相配准，以在成像坐标与光学形状感测坐标之间进行配准。

本公开的这些和其他目标、特征和优点将根据要结合附图阅读的其例示性实施例的以下详细说明而变得显而易见。

附图说明

本公开将参考以下附图详细呈现优选实施例的以下说明，在附图中：