使用光纤形状感测对体素加标签制造技术

一种对体素加标签的系统(100)包括：感测使能设备(104)，其具有光纤(126)，所述光纤(126)被配置为感测在所述设备(布拉格光栅传感器)之内的感应应力；解读模块(112)，其被配置为接收来自与诸如心脏的内部器官交互的所述光纤的信号并解读所述信号，以确定由所述至少一根光纤在所述内部器官之内访问的位置；数据源(152、154)，其被配置为生成与事件或状态相关联的数据，例如呼吸、ECG相位、时间戳等；存储设备(116)，其被配置为存储所述内部器官中被访问的所述位置的历史(136)，并且将所述位置与由所述数据源(152、154)生成的所述数据相关联。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用光纤形状感测对体素加标签
本公开涉及医学仪器，并且更具体地涉及用于改善弯曲多平面重组的医学应用中的形状感测光纤。
技术介绍
在许多应用中，通常必须理解内部腔室的特征和几何形状。该信息通过成像模态可能不是容易取得的，或者可能不容易被数字化以与软件程序或分析工具一起使用。在许多实例中，重要的是要知道内部腔室的几何形状，或能够以数字方式对内部腔室进行绘图。光纤形状感测和定位实现了介入体内流程期间对诸如柔性导管的医学设备形状的准确的、时间分辨的重建。这些设备形状可以用于更好地理解正在被分析的解剖结构。
技术实现思路
根据本专利技术原理，对体素加标签的系统包括：感测使能设备，其具有光纤，所述光纤被配置为感测在所述设备之内的感应应力；解读模块，其被配置为接收来自与体积交互的所述光纤的信号并解读所述信号，以确定由所述至少一根光纤在所述体积之内访问的位置；数据源，其被配置为生成与事件或状态相关联的数据；存储设备，其被配置为存储所述体积中被访问的所述位置的历史，并且将所述位置与由所述数据源生成的所述数据相关联。根据与附图结合阅读的示例性实施例的以下详细描述，本公开的这些和其他目标、特征以及优点将变得明显。附图说明参考以下附图，本公开将详细呈现对优选实施例的以下描述，其中：图1是根据一个实施例示出利用被监测的事件数据对体素加标签的形状感测系统的方框示意图/流程示意图；图2是根据一个实施例示出具有在其中设置的形状感测设备的冠状动脉解剖结构，并且示出两种形状感测配置和心电图图形的示意图，所述心电图图形指示在一个心脏相位中收集的形状感测配置；图3是根据一个实施例示出用于使用分箱方法对体素加标签以标记体积中被访问的位置的系统/方法的方框示意图/流程示意图；图4是根据本专利技术原理示出两种形状感测配置和示出基于事件数据和/或时间戳的差别的结果显示的示意图；并且图5是根据另一实施例示出用于将形状数据与事件数据相关联的系统/方法的方框示意图/流程示意图。具体实施方式根据本专利技术原理，提供采用光纤形状感测和定位技术以实现形状的准确重建的系统和方法。准确的形状数据可以通过利用光纤形状感测使能仪器(例如，在介入流程时的导管等)“绘画”感兴趣结构来重新得到。在一个实施例中，能够使用光纤形状感测和定位技术来采集超密集点云形式的形状数据。考虑到光纤形状感测和定位技术的高数据速率以及解剖结构的复杂拓扑结构，基于点的网格处理算法可能是不适当的。采用一种系统，所述系统允许使用基于索引的查找机构将超密度点云数据绘图到体素数据集中。可以使用诸如标准图像处理技术(例如，去噪、孔填充、区域生长、分割、网格化)来处理体素数据和/或使用体积绘制技术来将体素数据可视化。体素数据集能够表示概率图谱，其中，每个体素指示形状感测使能设备(例如，医学设备)随时间和空间的推移存在的可能性。所述系统还允许对形状和诸如腔或室的被询问结构的即时可视化。优选采用基于光纤的形状感测来使用光纤的固有反向散射属性。涉及的原理使用特征性的瑞利反向散射图案或其他反射特征来利用光纤中的分布式应力测量。光纤应力感测设备被安装或集成在医学仪器或其他探查设备上，使得光纤感测设备能够对空间体积进行绘图。在一个实施例中，空间由参考坐标系定义。空间然后由感测设备占据，所述感测设备通过其存在感测空旷空间和所述感测设备在所述空间之内的边界。该信息能够用于计算空间的特征、空间的大小等。在一个示例性实施例中，系统执行分布式光纤感测来以数字方式重建空间或体积。应力测量结果用于分辨沿着感测设备长度的位置，以确定空闲空间可被占据的沿着感测设备的特异性位置。在所述空间之内移动感测设备来测试所述空间的边界。当随时间推移收集数据时，由累加的数据定义三维体积。在特别有用的实施例中，提供用于对动态结构进行时间成像的系统和方法。时间信息从测量结果并入，并且将时间分辨的标签绘图到体素数据集中。利用适当的可视化，其允许显示与诸如器官运动行为的不同的动力学相关的特异性信息。通过对形状数据加标签并将该信息绘图到体素数据集中，凭借时间测量结果提供对动态结构和功能的加标签和可视化。数据集能够被显示为具有动态发展的(例如，由于器官运动)特异性的形态学上和功能上的信息。通过加时间戳和与空间和时间依赖的测量结果域有关的信息标签的应用来增强使用形状感测使能医学设备采集的形状数据。这样的戳能够合并来自全球实时时钟的信息和/或其他监测设备的信息，例如ECG数据、SpO2、pH、温度等。例如，在ECG测量结果的情况下，能够在采集期间利用对应的心脏相位对形状感测信息加标签，例如，使用形状感测使能导管并执行相位分辨的绘画/绘图，以在每个心脏相位处生成心脏的点云图像，分析其结构和功能并且检测异常情况。当根据相位标签设置体素特性时，能够容易地对如变形图案的相位特异性数据进行处理并可视化。应当理解，将从医学仪器的角度对本专利技术进行描述；然而，本专利技术的教导是更为广泛的，并且可应用于任何光纤仪器。在一些实施例中，本专利技术原理用于跟踪或分析复杂的生物系统或机械系统。具体地，本专利技术原理可应用于生物系统的内部跟踪流程，例如肺、胃肠道、排泄器官、血管等身体的所有区中的流程。在附图中描绘的元件可以以硬件和软件的各种组合来实施，并且提供可以在单个元件或多个元件中组合的功能。在附图中示出的各种元件的功能能够通过使用专用硬件以及与适当的软件相关联的能够运行软件的硬件来提供。当由处理器提供这些功能时，能够由单个专用处理器、由单个共享处理器或由一些能够被共享的多个个体处理器来提供所述这些功能。此外，术语“处理器”或“控制器”的明确使用不应被解释为专指能够运行软件的硬件，并且能够隐含地包括但不限于，数字信号处理器(“DSP”)硬件、用于存储软件的只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)、非易失性存储器等。此外，本文中记载的本专利技术的原理、各个方面和实施例，以及其特异性范例的所有陈述旨在涵盖其结构上和功能上的等价要件。另外，其旨在这样的等价要件包括当前已知的等价要件以及将来开发的等价要件二者(即，所开发的执行相同功能、无论结构如何的任何元件)。因此，例如，本领域技术人员应当理解，本文中呈现的方框示意图表示实施本专利技术的原理的示例性系统部件和/或电路的概念视图。类似地，应当理解，任何流程图、流程示意图等表示各种过程，所述各种过程可以在计算机可读存储介质中实质地表示，并且因此由计算机或处理器运行，无论这样的计算机或处理器是否被明确示出。此外，本专利技术的实施例能够采取从计算机可用存储介质或计算机可读存储介质可访问的计算机程序产品的形式，所述计算机可用存储介质或计算机可读存储介质提供用于由计算机或任何指令运行系统使用或与计算机或任何指令运行系统结合使用的程序代码。为了该描述的目的，计算机可用存储介质或计算机可读存储介质能够是可以包括、存储、通信、传播或传输程序的任何装置，所述程序用于由指令运行系统、装置或设备使用或与指令运行系统、装置或设备结合使用。所述介质能够是电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统(或装置或设备)或传播介质。计算机可读介质的范例包括半导体存储器或固态存储器、磁带、可移动计算机磁盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬磁盘以及光盘。光盘的当前范例包括压缩磁盘——本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，包括：感测使能设备，其具有至少一根光纤，所述光纤被配置为感测在所述设备之内的感应应力；解读模块，其被配置为接收来自与体积交互的所述至少一根光纤的信号并解读所述信号，以确定由所述至少一根光纤在所述体积之内访问的位置；数据源，其被配置为生成与事件或状态相关联的数据；以及存储设备，其被配置为存储所述体积中被访问的所述位置的历史，并且将所述位置与由所述数据源生成的所述数据相关联。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.18 US 61/648,6411.一种对体素加标签的系统(100)，包括：感测使能设备(104)，其具有至少一根光纤，所述光纤被配置为感测在所述感测使能设备之内的感应应力；解读模块(115)，其被配置为接收来自与体积(131)交互的所述至少一根光纤的信号并解读所述信号，以确定由所述至少一根光纤在所述体积之内访问的位置；数据源(154)，其被配置为生成与事件或状态相关联的数据，其中，所述数据源(154)与所述感测使能设备(104)不同；以及存储设备(142)，其被配置为存储所述体积(131)中被访问的所述位置的历史(136)，并且将所述位置与由所述数据源生成的所述数据相关联。2.根据权利要求1所述的系统(100)，其中，所述数据源包括时钟(152)，并且所述存储设备(142)存储与所述体积(131)中的所述位置相关联的时间戳。3.根据权利要求1所述的系统(100)，其中，所述感测使能设备(104)被包括在医学设备(102)中，并且所述体积(131)包括身体内的内部腔室。4.根据权利要求1所述的系统(100)，其中，所述数据源(154)包括监测一个或多个健康参数的监测设备，并且所述存储设备(142)存储与所述体积中的所述位置相关联的健康参数数据。5.根据权利要求1所述的系统(100)，其中，所述数据源(154)包括以下中的至少一个：(i)监测心脏相位的心电图设备或(ii)监测呼吸的呼吸设备；并且所述存储设备(142)存储以下中的至少一个：(i)与所述体积中的所述位置相关联的心脏相位或(ii)与所述体积(131)中的所述位置相关联的呼吸周期信息。6.根据权利要求1所述的系统(100)，还包括显示器(118)，所述显示器被配置为显示对应于所述历史(136)的体素图谱。7.根据权利要求6所述的系统(100)，其中，所述体素谱图包括视觉差别，所述视觉差别指示以下中的至少一个：(i)不同采集时间或(ii)针对被监测的数据的不同值。8.一种对体素加标签的系统(100)，包括：感测使能设备(104)，其具有至少一根光纤，所述光纤被配置为感测所述感测使能设备中的感应应力；数据源(154)，其被配置为生成与事件或状态相关联的事件数据，其中，所述数据源(154)与所述感测使能设备(104)不同；基于索引的体素坐标查找表(...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·曼茨克，B·拉马钱德兰，R·陈，T·克林德，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL