本公開涉及醫(yī)學儀器并且更具體涉及用于觸發(fā)醫(yī)學和其他應用中的事件的形狀感測光纖。

背景技術(shù)：

光學形狀感測(oss)使用沿著一條或多條光纖的反射光來重建形狀。所涉及的原理利用使用特征瑞利背散射或受控的光柵圖案在光纖中的分布式應變測量。沿著光纖的形狀在沿著傳感器的特定點(被稱為發(fā)起點、原始位置或零位置)處開始，并且后續(xù)的形狀位置和取向是相對于該點的。這樣的光纖的實施在直徑方面可以是大約200微米并且能夠多達數(shù)米長，同時維持毫米級準確度。

光學形狀感測光纖能夠被集成到各種各樣的醫(yī)學設(shè)備中以提供實況引導醫(yī)學流程。作為范例，可以采用導絲和導管，以用于利用疊加在術(shù)前計算機斷層攝影(ct)圖像上的光學形狀感測測量結(jié)果在血管中的導航。

計算機輔助外科手術(shù)(cas)提供在外科手術(shù)介入(諸如神經(jīng)、脊柱和矯形流程)期間的實況導航引導。使用該技術(shù)的關(guān)鍵矯形流程包括膝蓋置換、髖關(guān)節(jié)置換和前交叉韌帶(acl)修復。由cas所提供的一個益處是關(guān)于置換植入物的最佳定位的實況引導以及關(guān)節(jié)生物力學的經(jīng)改進的術(shù)中驗證。在cas流程中，感興趣的骨骼或解剖結(jié)構(gòu)的配準對于提供公共跟蹤坐標系而言是必要的。在這樣的流程中，臨床醫(yī)師將跟蹤指針的尖端保持到解剖結(jié)構(gòu)上的特定界標(例如，諸如脊線的骨質(zhì)界標)并且向軟件系統(tǒng)指示指針何時在指定位置中。一旦以該方式采集了一系列界標，則用戶還可以在表面上運行指針，對解剖結(jié)構(gòu)進行涂繪并且將表面數(shù)字化到跟蹤坐標系中。這些點能夠被用于構(gòu)建解剖結(jié)構(gòu)的模型、使現(xiàn)有模型變形、或者配準到術(shù)前或術(shù)中成像。

存在對于用戶指示他們何時已經(jīng)將醫(yī)學儀器定位在特定位置或取向中的多個應用。例如，在針對矯形術(shù)中的計算機輔助外科手術(shù)的配準期間，臨床醫(yī)師將指針保持到特定骨質(zhì)界標并且然后利用鼠標點擊來觸發(fā)對該位置的采集。這要求使用兩只手或兩個操作者，其兩者對于工作流而言都不是理想的。使鼠標處在手術(shù)區(qū)域內(nèi)對于維持無菌環(huán)境而言也不是理想的。

在血管導航中，對于操作者而言在流程期間將靶或環(huán)定位在重要的位置處是典型的。這些能夠充當待返回到流程的各階段處的值得注意的點。在形狀感測導管或?qū)Ыz中，當由用戶觸發(fā)時，可以存儲這些靶形狀或點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本原理，一種觸發(fā)設(shè)備，包括被配置用于光學形狀感測的光纖。支撐元件被配置為支撐所述光纖的一部分。接口元件被配置為和與所述支撐元件相關(guān)聯(lián)的所述光纖相互作用以引起所述光纖的性質(zhì)的改變。感測模塊被配置為解讀光學信號以確定所述光纖的所述性質(zhì)的改變并且相應地生成對應的觸發(fā)信號。

觸發(fā)系統(tǒng)包括被配置用于光學形狀感測的一條或多條光纖以及包括所述一條或多條光纖的醫(yī)學儀器。所述醫(yī)學儀器通過光學形狀感測來跟蹤，并且所述醫(yī)學儀器形成支撐設(shè)備，所述支撐設(shè)備被配置為支撐所述一條或多條光纖的至少一部分。接口元件被配置為與所述支撐設(shè)備中的所述一條或多條光纖相互作用以引起所述一條或多條光纖的性質(zhì)的改變。感測模塊被配置為解讀光學信號以確定所述光纖的所述性質(zhì)的改變并且如果達到給定的量則相應地生成觸發(fā)信號。

一種用于觸發(fā)事件的方法，包括：在支撐設(shè)備中支撐光纖的至少一部分；與所述支撐設(shè)備中的所述光纖相互作用以引起所述光纖的性質(zhì)的改變；解讀光學信號以確定所述光纖的所述性質(zhì)的所述改變；并且當所述性質(zhì)改變給定的量時觸發(fā)事件。

所述光纖的特定區(qū)域中的曲率或形狀的改變被用作軟件的輸入或觸發(fā)。然而，為了使所述觸發(fā)工作，算法被用于監(jiān)測所述光纖的特定區(qū)域。這在其中所述光纖被集成到諸如導管的設(shè)備中的一些情況下是實際的。然而，在其他情況下，所述光纖中的所述觸發(fā)區(qū)域可能不是固定的。例如，如果期望實現(xiàn)能夠在導絲的頂部上滑動的掣子(clicker)，那么需要路線以將搜索區(qū)域限制到僅所述可滑動接口元件、輪轂(hub)或其他器材的區(qū)域，以便識別所述觸發(fā)。否則，在使用期間可能存在沿著整條光纖的曲率的太多改變以至于不能夠從該信號挑選出觸發(fā)。當查找特定形狀事件時限制搜索區(qū)域是有利的。備選地，將所述形狀分割為臨床上有意義的區(qū)段也能夠是有用的。

因此，根據(jù)本發(fā)明，基于模板的搜索限制可以被用于分割傳感器數(shù)據(jù)并且識別與給定搜索有關(guān)的段。能夠以多種方式應用基于模板的搜索限制，包括，但不限于：(1)使用輪轂模板以僅在該模板內(nèi)搜索觸發(fā)曲率信號；(2)使用解剖模板以選擇所述形狀的一部分；并且(3)對模板進行檢測以便將所述形狀分割為體內(nèi)段和體外段。所述模板可以是能夠被用于對應于所述傳感器數(shù)據(jù)與部署的傳感器光纖的能識別、能確定的空間關(guān)系，諸如由所述光纖的點、段、長度或部分假定的特性曲率、形狀、應力、溫度或其他物理性質(zhì)。

本公開的這些和其他對象、特征和優(yōu)點將從要結(jié)合附圖閱讀的其例示性實施例的以下詳細說明而變得顯而易見。

附圖說明

本公開將參考以下附圖詳細呈現(xiàn)優(yōu)選實施例的以下說明，其中：

圖1是示出了根據(jù)一個實施例的包括形狀感測光纖的觸發(fā)設(shè)備的框圖/流程圖；

圖2a是根據(jù)本原理的包括觸發(fā)功能的指針設(shè)備的透視圖；

圖2b是根據(jù)本原理的覆蓋物被移除以示出正常狀態(tài)中的光纖的圖2a的指針設(shè)備的透視圖；

圖2c是根據(jù)本原理的覆蓋物被移除以示出彎曲或觸發(fā)狀態(tài)中的光纖的圖2a的指針設(shè)備的透視圖；

圖3a是示出了根據(jù)一個實施例的被構(gòu)建到包括正?；蛑行誀顟B(tài)中的形狀感測光纖的醫(yī)學儀器中的觸發(fā)設(shè)備的示圖；

圖3b是示出了根據(jù)一個實施例的被構(gòu)建到包括偏移到觸發(fā)狀態(tài)中的形狀感測光纖的醫(yī)學儀器中的觸發(fā)設(shè)備的示圖；

圖3c是示出了根據(jù)一個實施例的被構(gòu)建到包括利用滑動按鈕偏移到觸發(fā)狀態(tài)中的形狀感測光纖的醫(yī)學儀器中的觸發(fā)設(shè)備的示圖；

圖4a是根據(jù)一個實施例的使用曲率誘發(fā)按鈕的、示出正常狀態(tài)和觸發(fā)狀態(tài)的觸發(fā)設(shè)備的截面視圖；

圖4b是根據(jù)一個實施例的使用偏置按鈕的、示出正常狀態(tài)和觸發(fā)狀態(tài)的觸發(fā)設(shè)備的截面視圖；

圖4c是根據(jù)一個實施例的使用滑動按鈕的、示出正常狀態(tài)和觸發(fā)狀態(tài)的觸發(fā)設(shè)備的截面視圖；

圖5是示出了根據(jù)一個實施例的使用光纖的針對正常狀態(tài)和觸發(fā)狀態(tài)的曲率(1/m)對節(jié)點數(shù)的曲線圖；

圖6是示出根據(jù)一個實施例的使用光纖的、在正常狀態(tài)與觸發(fā)狀態(tài)之間的差異的最大曲率(1/m)對時間(幀數(shù))的曲線圖；

圖7a是示出了根據(jù)一個實施例的未觸發(fā)的狀態(tài)和由體溫或其他溫度改變激活的觸發(fā)狀態(tài)的觸發(fā)設(shè)備的截面視圖；

圖7b是示出了根據(jù)一個實施例的使用箍縮件將壓力施加到光纖的未觸發(fā)狀態(tài)和觸發(fā)狀態(tài)的觸發(fā)設(shè)備的截面視圖；

圖8是示出了描繪根據(jù)一個實施例的使用光纖的、在正常狀態(tài)與熱觸發(fā)狀態(tài)之間的差異的軸向應變(微應變)對節(jié)點數(shù)的曲線圖；

圖9是示出了描繪根據(jù)一個實施例的、對光纖的溫度改變的響應的軸向應變(微應變)對時間(幀數(shù))的曲線圖；

圖10是示出了根據(jù)一個實施例的、使用形狀模板的正常狀態(tài)和觸發(fā)狀態(tài)的觸發(fā)設(shè)備的截面視圖；

圖11是示出了描繪根據(jù)一個實施例的使用利用形狀模板觸發(fā)的、光纖的在正常狀態(tài)與觸發(fā)狀態(tài)之間的差異的x位置(mm)對節(jié)點數(shù)的曲線圖；

圖12是示出了描繪根據(jù)一個實施例的、對光纖的形狀改變的響應的最大絕對x位置(mm)對節(jié)點數(shù)的曲線圖；

圖13示出了根據(jù)一個實施例的使用用于力感測的按鈕的示出正常狀態(tài)和觸發(fā)狀態(tài)的觸發(fā)設(shè)備的截面視圖；并且

圖14是示出了根據(jù)例示性實施例的使用光學形狀感測光纖的觸發(fā)方法的流程圖；

圖15a是使導絲腔變形為已知形狀的鎖止輪轂的視圖；

圖15b是示出了導絲穿過腔到導管中的輪轂、導絲和導管的視圖；

圖16是示出了在導航期間的針對三個形狀感測測量結(jié)果的曲率的曲線圖；

圖17是使導絲腔變形為已知形狀的經(jīng)修改的輪轂的視圖；

圖18a、b是能夠被用作針對解剖位置的模板的不同的形狀的示圖；

圖19是示出髖交叉與右腎動脈的插管之間的曲率的差異的臨床前曲率數(shù)據(jù)的曲線圖。

具體實施方式

根據(jù)本原理，提供了用于通過采用形狀感測光纖來觸發(fā)事件的系統(tǒng)和方法。在特別有用的實施例中，采用形狀感測光纖以指示何時醫(yī)學儀器被定位在特定的位置或取向中。所述光學形狀感測光纖能夠被用作提供用戶輸入的觸發(fā)。如果光學形狀感測光纖已經(jīng)被嵌入或者附接到醫(yī)學儀器以用于跟蹤所述儀器的形狀或位置，則本原理提供能夠被用于捕獲用戶命令的傳感器。這可以以多種方式來完成。例如，識別在沿著傳感器的定義位置處的曲率的改變；對利用在沿著傳感器的位置處的傳感器做出的特定形狀或圖案進行匹配；搜索在沿著傳感器的位置處的軸向應變或溫度的改變，測量在形狀感測醫(yī)學設(shè)備與另一對象之間的力等。光纖的改變可以被認為是形狀改變(例如，曲率、形狀、扭曲、取向等)或軸向應變的改變(例如，由于溫度、張力等)。

將額外設(shè)備(諸如接線和按鈕)添加到醫(yī)學設(shè)備在許多情況下會是昂貴并且笨拙的。使用已經(jīng)被嵌入到設(shè)備中的形狀感測系統(tǒng)的光纖以最小成本和/或?qū)υO(shè)備外形的最小或沒有改變解決了這兩個問題。能夠采用光纖作為用戶輸入設(shè)備，例如，開關(guān)、觸發(fā)器、控件等。另外，光纖不對其周圍環(huán)境產(chǎn)生相互作用或影響，使得其尤其適于與磁共振成像(mri)或其他成像或醫(yī)學儀器一起使用。

應當理解，將在醫(yī)學儀器方面描述本發(fā)明；然而，本發(fā)明的教導寬泛得多并且適于可以受益于形狀感測光纖觸發(fā)系統(tǒng)的使用的任何儀器。在一些實施例中，利用用于跟蹤和/或分析復雜生物或機械系統(tǒng)的設(shè)備或在其中采用本原理。具體而言，本原理適于針對生物系統(tǒng)的設(shè)備和流程，在諸如肺、胃腸道、排泄器官、血管等的所有身體區(qū)域中的流程。在附圖中所描繪的元件可以以硬件和軟件的各種組合來實施并且提供可以被組合在單個元件或多個元件中的功能。

在附圖中所示的各種元件的功能能夠是通過專用硬件的使用以及能夠運行與適當軟件相關(guān)聯(lián)的軟件的硬件來提供的。當由處理器提供時，功能能夠是由單個專用處理器、由單個共享處理器、或者由其中的一些可以共享的多個個體處理器來提供的。此外，術(shù)語“處理器”或“控制器”的明確使用不應當被解釋為排他性地指代能夠運行軟件的硬件，并且隱含地可以包括，但不限于：數(shù)字信號處理器(“dsp”)硬件、用于存儲軟件的只讀存儲器(“rom”)、隨機存取存儲器(“ram”)、非易失性存儲設(shè)備等。

此外，在本文中記載本發(fā)明的原理、方面和實施例以及特定范例的所有語句旨在包含其結(jié)構(gòu)和功能等同物兩者。額外地，設(shè)想這樣的等同物包括當前已知的等同物以及將來發(fā)展的等同物兩者(即，不管結(jié)構(gòu)如何而執(zhí)行相同功能的所發(fā)展的任何元件)。因此，例如，本領(lǐng)域技術(shù)人員應當意識到，在本文中所呈現(xiàn)的框圖表示實現(xiàn)本發(fā)明的原理的例示性系統(tǒng)部件和/或電路的概念圖。類似地，應當意識到，任何流程圖、流向圖等表示可以基本上表示在計算機可讀存儲介質(zhì)中并且因此由計算機或處理器運行的各種過程，無論這樣的計算機或處理器是否被明確示出。

此外，本發(fā)明的實施例能夠采取由計算機可用或計算機可讀存儲介質(zhì)可訪問的計算機程序產(chǎn)品的形式，所述介質(zhì)提供用于由計算機或任何指令運行系統(tǒng)使用或者與其結(jié)合的程序代碼。出于該說明的目的，計算機可用或計算機可讀存儲介質(zhì)能夠是可以包括、存儲、傳遞、傳播或傳輸由指令運行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備使用或者與其結(jié)合使用的任何裝置。介質(zhì)能夠是電、磁、光學、電磁、紅外或半導體系統(tǒng)(或裝置或設(shè)備)或傳播介質(zhì)。計算機可讀介質(zhì)的范例包括半導體、固態(tài)存儲器、磁帶、可移除計算機軟盤、隨機存取存儲器(ram)、只讀存儲器(rom)、剛性磁盤和光盤。光盤的當前范例包括壓縮盤-只讀存儲器(cd-rom)、壓縮盤-讀/寫(cd-r/w)、blu-ray^tm和dvd。

現(xiàn)在參考其中相同數(shù)字表示相同或類似元件的附圖并且初始地參考圖1，根據(jù)一個實施例，例示性地示出了用于使用形狀感測光纖觸發(fā)來創(chuàng)建觸發(fā)信號的系統(tǒng)100。系統(tǒng)100可以包括從其解讀形狀感測信號的控制臺112。系統(tǒng)100可以是被觸發(fā)的系統(tǒng)或者可以與待觸發(fā)的系統(tǒng)、功能或設(shè)備102相連接。通過范例的方式，鼠標點擊是觸發(fā)的事件。在特別有用的實施例中，可以采用本原理以替換鼠標或其他形式的觸發(fā)設(shè)備。應當理解，盡管本原理描述了對光學形狀感測的使用，但是根據(jù)本原理，還設(shè)想了其他形狀感測技術(shù)或其他光纖配置。

控制臺112優(yōu)選包括一個或多個處理器114以及用于存儲程序和應用的存儲器116。存儲器116可以存儲光學感測模塊115，所述光學感測模塊被配置為解讀來自形狀感測設(shè)備或系統(tǒng)的光學反饋信號。光學感測模塊115被配置為使用光學信號反饋(和任何其他反饋)來重建與觸發(fā)設(shè)備105中的形狀感測光纖126相關(guān)聯(lián)的變形、偏移和其他改變。觸發(fā)設(shè)備105可以包括能夠改變在形狀感測光纖126上的形狀、取向或力的任何機械特征。在一個實施例中，觸發(fā)設(shè)備105包括支撐元件104和機械元件或接口元件106，所述支撐元件104被配置為固定形狀感測光纖126，所述機械元件或接口元件106被配置為將位移、扭轉(zhuǎn)或力施加到光纖126。

形狀感測系統(tǒng)的光纖126可以被包括在觸發(fā)設(shè)備105中、上或穿過觸發(fā)設(shè)備105。所述形狀感測系統(tǒng)的一條或多條光纖126可以被耦合到一個或多個設(shè)定圖案中的觸發(fā)設(shè)備105或穿過所述觸發(fā)設(shè)備105。光纖126通過線纜127連接到控制臺112。根據(jù)需要，線纜127可以包括光纖、電氣連接、其他工具等。

所述形狀感測系統(tǒng)的光纖126可以基于光纖布拉格光柵傳感器。光纖布拉格光柵(fbg)是反射特定波長的光并且透射所有其他光的光纖的短段。這是通過在光纖纖芯中添加折射率的周期性變化來實現(xiàn)的，其生成波長特異性介質(zhì)鏡。因此，光纖布拉格光柵能夠被用作阻擋特定波長的內(nèi)聯(lián)光學濾波器或波長特異性反射器。

在光纖布拉格光柵的操作背后的基本原理是在其中折射率將改變的每個界面處的菲涅耳反射。對于一些波長而言，各種時段的反射光處于同相，使得針對反射存在相長干涉，并且因此，針對透射存在相消干涉。布拉格波長對于應變以及對于溫度而言是敏感的。這意指布拉格光柵能夠用作光纖傳感器中的感測元件。在fbg傳感器中，被測量(例如，應變)引起布拉格波長中的偏移。

本技術(shù)的一個優(yōu)點在于，各種傳感器元件能夠被分布在光纖的長度上。例如，沿著嵌入在結(jié)構(gòu)中的光纖的長度并入具有各種傳感器(儀表)的三條或更多條纖芯允許通常以比1mm準確度更好地精確地確定這樣的結(jié)構(gòu)的三維形式。沿著光纖的長度，在各個位置處，能夠定位大批量的fbg傳感器(例如，3條或更多條光纖感測纖芯)。根據(jù)每個fbg的應變測量結(jié)果，能夠在該位置處推斷結(jié)構(gòu)的曲率。根據(jù)大批量的所測量的位置，確定了總體三維形式。oss形狀傳感器可以根據(jù)數(shù)千個節(jié)點(例如，個體光纖布拉格光柵或引起失真的瑞利背向散射)來生成數(shù)據(jù)。從沿著針對特定形狀的整個傳感器魯棒地搜索數(shù)據(jù)會是困難的。

應當注意，針對(一條或多條)形狀感測光纖的其他配置可以被采用并且被包括在本原理內(nèi)。

作為光纖布拉格光柵的一個備選方案，能夠利用在常規(guī)光纖中的固有背向散射。一種這樣的方法是使用在標準單模通信光纖中的瑞利散射。瑞利散射作為在光纖纖芯中的折射率的隨機波動的結(jié)果而發(fā)生。這些隨機波動能夠被建模為具有沿著光柵長度的幅度和相位的隨機變化的布拉格光柵。通過使用在多纖芯光纖的單個長度內(nèi)延伸的三條或更多條纖芯的這種效應，能夠跟隨感興趣表面的3d形狀和動力學。其他實施例可以包括以不同結(jié)構(gòu)或配置進行配置的不同數(shù)量的光纖。

在一個實施例中，控制臺112可以包括顯示器118，以允許用戶與控制臺112和其部件和功能或者系統(tǒng)100內(nèi)的任何其他元件相互作用。這還由可以包括鍵盤、鼠標、操縱桿、觸覺設(shè)備或任何其他外圍或控件的接口120來促進以允許來自工作站112的用戶反饋并且與工作站112相互作用。

在特別有用的實施例中，形狀感測光纖126的光學信號的改變可以被解讀為觸發(fā)事件。所述光學信號可以包括與指示改變實際上與期望的觸發(fā)信號一致的期望響應相比較的特性(例如，軸向應變、形狀改變等)。一旦所述觸發(fā)信號被模塊115確定為是這樣的，則發(fā)起事件。所述事件可以包括激活/去激活設(shè)備102(通電/斷電或者改變其功能)、激活/去激活軟件功能(102或105)、提供對用戶的存在的確認、對形狀感測系統(tǒng)進行測試等。觸發(fā)設(shè)備105還可以被用于自身將基于光學信號中的任何改變的發(fā)起信號提供到模塊115或者直接提供到設(shè)備102。在一個實施例中，觸發(fā)設(shè)備105可以被用作安全儀器，其中，姿態(tài)類型和順序可以被用于指示特定用戶的身份。在其他實施例中，觸發(fā)設(shè)備105充當使能特征以發(fā)起對設(shè)備102的操作。應當理解，設(shè)備102和觸發(fā)設(shè)備105可以被集成到相同的儀器或組件中。另外，可以以任何組合來采用多個觸發(fā)設(shè)備105和/或多個設(shè)備102。

觸發(fā)設(shè)備105的觸發(fā)能夠使用光學形狀感測光纖126來生成，以對一個或多個改變做出反應。所述改變可以包括例如曲率改變、熱改變(或軸向應變的改變)、形狀改變等。這些輸入能夠分立地、組合地、并且在沿著光學形狀感測光纖126的一個或多個點處使用。在一個實施例中，曲率改變可以被用于引起軟件(例如，模塊115)中的動作。支撐元件104可以包括機械元件、用戶的手指、醫(yī)學設(shè)備的一部分(例如，導管等)、或者任何其他支撐器材、表面或材料。接口元件106還可以包括機械元件、用戶的手指、醫(yī)學設(shè)備的一部分等。支撐元件104和接口元件106在一起工作以實施光纖126中的曲率改變。在一個范例中，包括光纖126的導管或其他設(shè)備可以具有堅硬部分(支撐元件104)和柔軟部分(接口元件106)。當所述柔軟部分相對于所述堅硬部分被壓下時，產(chǎn)生光纖126中的曲率，其能夠引起觸發(fā)信號或觸發(fā)事件。在另一范例中，接口元件106可以包括致動器或其他自動地控制的機構(gòu)。

參考圖2a-2c，根據(jù)一個實施例，示出了如下視圖，所述視圖示出了包括形狀感測光纖126的指點設(shè)備150。在圖2a中，指點設(shè)備150包括手柄156并且描繪了附接到其以保護光纖126(圖2b)的覆蓋物157。指點或光纖尖端154被用于定位在骨骼上的位置或其他位置或部位。當尖端154被定位時，用戶能夠壓下彈簧返回的按鈕158(接口元件)以記錄指針150的位置。從光學形狀感測光纖126或者通過其他裝置已知指針150的位置。以這種方式，能夠?qū)εc指針150相接觸的表面進行數(shù)字化。覆蓋物159可以被用于夾緊光纖126的遠端部分以避免尖端運動。

在圖2b中，覆蓋物157和159被示為被移除以使光纖126可見。光纖由手柄156(例如，支撐元件)支撐并且被示為處在其正常(非彎曲)狀態(tài)中。在圖2c中，按鈕158在箭頭“a”的方向上被壓下以引起光纖126中的曲率160。該曲率160觸發(fā)存儲功能以將尖端位置存儲在存儲器中。

參考圖3a-3c中，相對于在矯形流程期間的膝蓋210示出了醫(yī)學儀器202(或指針150)。形狀感測光纖126在圖3a中的醫(yī)學儀器202內(nèi)被示為處于其中性或正常狀態(tài)中。在所描繪的實施例中，醫(yī)學儀器202包括具有集成到指針的手柄中的按壓按鈕204或滑動按鈕206的矯形指針。當按鈕204或滑動按鈕206被移動或壓下時，光纖126的曲率改變。這可以類似地利用夾式附接(外部地)到指針等來完成。

形狀感測光纖126被配置為當按鈕204被壓下時在曲率方面變形，如在圖3b中所示的。在該實施例中，支撐元件104(圖1)包括醫(yī)學儀器202，并且接口元件106(圖1)包括按鈕204。在圖3c中，滑動按鈕206提供在光纖126的長度上能平移的壓下狀態(tài)。光學形狀感測光纖126可以被嵌入到醫(yī)學儀器202中以測量其形狀、位置和取向。相同光學形狀感測光纖126還能夠被用于用戶輸入。光學形狀感測光纖126可以在任何儀器中被采用，而不限于醫(yī)學設(shè)備。

參考圖4a-4c，描述了根據(jù)本原理的示出了針對多個例示性觸發(fā)設(shè)備的正常狀態(tài)和位移狀態(tài)的不同例示性配置。在圖4a中，形狀感測光纖126被配置為包括在按鈕304的壓下期間對曲率進行改變的支撐設(shè)備或儀器302。通過從正常位置(未壓下的)狀態(tài)308移動光纖126來實現(xiàn)觸發(fā)狀態(tài)306。圖4b示出了由偏置元件310進行偏置以確保當其未壓下在觸發(fā)狀態(tài)306中時返回到正常位置308的按鈕304和光纖126。還可以采用其他偏置元件。在圖4c中，備選的運動包括滑動按鈕312，其能夠沿著光纖126對曲率進行平移。

圖4a-4c示出了光纖126能夠如何被配置為當按鈕304或滑動按鈕312被壓下或移動時生成曲率的改變。該按鈕304、312能夠被放置在發(fā)起點之后沿著形狀感測光纖126的任何地方。例如，按鈕304、312能夠在儀器的手柄內(nèi)(如在圖3a-3c中所示)或者在導管輪轂內(nèi)。

當按鈕304、312被壓下或移動時，光纖126(裸露或者在保護管內(nèi))由按鈕304、312或者由諸如柱塞等連接設(shè)備偏移。這引起從其正常(直的)形狀中的非常低的曲率到激活狀態(tài)中的較高曲率的曲率改變。能夠包括偏置元件310以確保當未壓下時，光纖126總是返回到其正常的、直的配置。備選地，所述曲率能夠總是存在于光纖中，但是沿著光纖平移，從而不僅提供開/關(guān)能力，而且還提供電位器功能(為用戶給出逐步控制的能力)，例如圖4c。

以上范例描述了一維按鈕運動。實施方案還可以被擴展以并入額外的維度。例如，可能能夠以與汽車上的控制桿或手動變速桿類似的方式來移動按鈕并且基于曲率和/或位置的改變來檢測位置。這將擴展超出點擊檢測器的功能并且允許通過菜單的導航或者允許切換模式等。

能夠沿著設(shè)備102包括多個按鈕和開關(guān)以提供豐富的輸入功能。個體按鈕可以對應于不同的功能或者能夠改變其他按鈕的含義。另外，一個按鈕能夠被用于檢測設(shè)備對基座的連接性，而另一按鈕能夠用作安全特征，其中，按鈕304、312需要被切換或保持以實現(xiàn)綁定到其他按鈕的功能。

作為輸入設(shè)備的光纖126的其他使用可以包括將光纖126集成到手柄或操縱桿中，其感測位置和取向被用于引導屏幕上的虛擬對象，諸如3d解剖結(jié)構(gòu)的視圖。

參考圖5，例示性示出了曲率(1/曲率半徑)對沿著光纖的長度的節(jié)點數(shù)的曲線圖。繪圖402示出了光纖信號的正常狀態(tài)。繪圖404示出了按鈕壓下之后的光纖信號的觸發(fā)狀態(tài)。能夠容易地識別在“正?！睜顟B(tài)與“按鈕壓下”狀態(tài)之間的曲率的改變。在實驗裝置中，光纖被集成在自身被集成在手持式指針設(shè)備內(nèi)的柔性金屬管內(nèi)。指針內(nèi)部的光纖的路徑穿過彈簧返回的滑動機構(gòu)(或“按鈕”)。壓下所述按鈕使得滑動機構(gòu)在壓下的方向上平移并且光纖經(jīng)歷局部變形。釋放所述按鈕使得按鈕返回到其原始位置，并且所述機構(gòu)將光纖拉回到直的配置中。金屬管遠端地被夾緊到平移機構(gòu)，使得光纖尖端在按鈕壓下期間不平移。實線黑色繪圖402示出了正常設(shè)置期間的低曲率，并且虛線繪圖404示出了按鈕壓下期間的曲率的尖峰。

參考圖6，示出了在形狀感測光纖的區(qū)段中測量的最大曲率(1/曲率半徑)(1/m)對時間(以幀數(shù)為單位)的曲線圖。通過使用40m^-1的閾值，例如，最大曲率能夠被用于識別何時按鈕被壓下。隨時間的最大曲率繪圖502示出了由對應于與最大曲率的增加相關(guān)的、在繪圖502中的穩(wěn)定水平506的條504造成的“按鈕壓下”的時段。

在該配置中，最可能的是，光纖將在變形的腔內(nèi)自由浮置。這允許光纖采取歸因于由腔內(nèi)的平移造成的曲率的改變的任何路徑長度改變。這允許近端滑動，在該情況下，光纖的尖端仍然保持在已知位置中。備選地，能夠執(zhí)行校準以解釋和補償在按鈕壓下期間的尖端的任何平移。在圖4c中所示的范例還解決了這一點，因為曲率總是沿著光纖存在。所述曲率簡單地改變其位置。

在其他實施例中，光纖126可能經(jīng)歷溫度改變(或軸向應變)。光學形狀感測光纖126可以利用石英纖芯制造并且利用(例如，丙烯酸鹽)的保護涂層噴鍍。溫度的改變將使得石英膨脹和收縮，導致應力的改變。在光學形狀感測中，該效應被標準化以恰當?shù)刂亟ü饫w126的形狀。能夠完成的一種方式是通過被放置在光纖的中心或附近的標準化中央纖芯的使用。如果纖芯確切地沿著光纖的中心軸，則其不會由于形狀改變而改變長度，而是主要受歸因于張力或溫度造成的光纖長度改變的影響。

參考圖7a和圖7b，形狀感測光纖126被配置為使用施加到光纖126的溫度或張力而被激活(被改變)。應變信號能夠被用作用戶輸入。在圖7a中，將手指602施加到光纖126能夠引起溫度的增加。在圖7b中，使用由用戶推動到與光纖相接觸中的擠壓件604將張力施加到光纖126。在這兩種情況下，跨能夠例如由中央纖芯測量的光纖126來測量軸向應變的改變。

參考圖8，軸向應變(微應變)對沿著光纖的節(jié)點數(shù)的曲線圖示出了軸向應變?nèi)绾卧谄渲惺种笇崃總鬟f到光纖的區(qū)域702中增加。歸因于該加熱的膨脹引起可以與正常狀態(tài)704區(qū)分的軸向應變的增加。通過施加溫暖的手指所引起的軸向應變的改變可以用作觸發(fā)。在正常狀態(tài)(704)期間的低軸向應變在歸因于手指壓下期間的溫度改變的軸向應變的區(qū)域702中增加。

參考圖9，曲線圖示出了描繪按鈕壓下的時段720的隨著時間(基于幀數(shù))的最大軸向應變(微應變)。與最大軸向應變的增加有關(guān)的條722指示按鈕壓下的持續(xù)時間。圖9中的九百個幀粗略地與數(shù)據(jù)采集的30秒有關(guān)。曲線圖示出了在光纖的相關(guān)區(qū)段中所測量的最大軸向應變?nèi)绾卧谂c溫暖的手指的相接觸期間增加，并且其在接觸結(jié)束之后緩慢地恢復(在～20秒期間)到正常值。該緩慢恢復可以是防止按鈕點擊之間的時間間隔太短的特征。在其他實施例中所示的張力的情況下，未期望緩慢的延遲時間常量。

溫度改變還可以用作安全特征。例如，工具可以僅在其獲知操作者將保持其時接通。其能夠結(jié)合另一觸發(fā)器(諸如引起曲率的按鈕壓下)來使用，以僅允許該按鈕壓下在其還具有熱簽名(signature)時發(fā)生。以這種方式，能夠避免通過放下儀器或?qū)⑺麄兣c其他表面碰撞的偶然觸發(fā)。

參考圖10，形狀感測光纖126被配置為使用以應用到光纖126的形狀改變的形式的激活。在這樣的實施例中，所述形狀自身的使用被用作用于用戶輸入的觸發(fā)器。按鈕或其他對象(形狀模板)802可以被耦合到光纖126。通過壓下、旋轉(zhuǎn)、扭轉(zhuǎn)、平移等的形狀模板802的取向改變能夠被用作輸入。形狀模板802可以被用作按鈕壓下、旋轉(zhuǎn)撥盤、桿、滑動或者任何其他類似類型的輸入設(shè)備。

參考圖11，x位置(mm)對沿著光纖的節(jié)點數(shù)的曲線圖示出了通過旋轉(zhuǎn)光纖觸發(fā)器所引起的形狀改變。繪圖810示出了在正常設(shè)置期間的形狀的x位置，并且繪圖812示出了在按鈕壓下期間的位置改變。由于通過旋轉(zhuǎn)的形狀模板的形狀改變，在繪圖810中的正常狀態(tài)與繪圖812中的按鈕推動狀態(tài)之間發(fā)生曲率的差異。

參考圖12，示出了最大絕對x位置(mm)對沿著光纖的節(jié)點數(shù)的曲線圖描繪了按鈕壓下的時段820。與沿著光纖的最大x位置的改變有關(guān)的條822指示按鈕壓下的持續(xù)時間。僅使用最大絕對x位置的隨時間的輪廓線(profile)來指示信號幅度的急劇上升和下降。還能夠以其他方式(例如，通過使用形狀的矢量表示)來提取該信息。備選地，通過光纖的扭轉(zhuǎn)還可以被用于類似的功能。在這種情況下，所述光纖能夠是在腔內(nèi)自由浮置的或固定的。自由浮置實施方案的優(yōu)點在于，不存在在形狀模板的旋轉(zhuǎn)期間的扭轉(zhuǎn)的累積。其在撥盤或旋轉(zhuǎn)實施方案中具有重要意義。

參考圖13，力感測能夠以與形狀感測參數(shù)的改變類似的方式來提供，并且能夠被用作用戶輸入。正常狀態(tài)920可以包括偏置機械元件912(例如，按鈕、柔軟部分等)。觸發(fā)狀態(tài)922可以包括被偏移以感測接觸力的機械元件912。

力感測還能夠被用于推斷關(guān)于作用在設(shè)備(諸如醫(yī)學設(shè)備等)上的力的信息。通過集成到設(shè)備900中，設(shè)備900的部件902例如能夠在光纖126的一部分上推動，引起形狀或曲率的校準變形。以與按鈕壓下被感測為開關(guān)類型的輸入的相同方式，類似的概念能夠被應用到作用在例如醫(yī)學儀器900上的力。所述儀器的尖端或一部分904使用與針對按鈕壓下先前所描述的內(nèi)容類似的特征，但是現(xiàn)在被用于感測在儀器900與另一表面906之間的接觸或力f?；趯椈?08的適當?shù)膹椈沙Ａ縦的選擇，接觸力f能夠根據(jù)例如：f＝kx來估計，其中，x表示如由光纖126所測量的彈簧的壓縮。

在圖13中所描述的范例還能夠通過在設(shè)備900內(nèi)或上對光纖126和適當?shù)臋C械結(jié)構(gòu)902的操縱而被擴展到超過僅一維力感測。另外，所述范例提供了分立的力測量。使彈簧的陣列全部被連接到光纖將允許使用相同原理創(chuàng)建力分布圖。類似地，扭矩測量能夠基于該信息來執(zhí)行。這還能夠沿著光纖126擴展到光纖126的其他節(jié)點。

本原理適于作為設(shè)備中的觸發(fā)器的光學形狀感測光纖的任何使用。本原理尤其與醫(yī)學應用(諸如包括膝蓋置換、前交叉韌帶(acl)修復、髖關(guān)節(jié)置換的矯形導航、腦部手術(shù)和其他這樣的應用)有關(guān)，并且還與提供針對任何醫(yī)學設(shè)備等的用戶觸發(fā)有關(guān)。所描述的光纖適于形狀感測光纖的瑞利(增強的和規(guī)則的)以及光纖布拉格實施方案。

參考圖14，根據(jù)本原理示出了一種用于觸發(fā)事件的方法。在框950中，在支撐設(shè)備中支撐光纖的至少一部分。所述支撐設(shè)備可以包括醫(yī)學儀器或者可以包括被配置為支撐被配置用于形狀感測的一條或多條光纖的任何基座。在框952中，所述光纖在支撐設(shè)備(例如，使用接口元件)內(nèi)進行接口接合以引起光纖的性質(zhì)的改變。所述光纖的性質(zhì)的改變可以包括軸向應變的改變或形狀改變。所述形狀改變可以由于如下中的至少一項來提供：位置改變、扭轉(zhuǎn)、取向改變、彎曲等。光纖中的軸向應變的改變可以歸因于溫度差(例如，體溫)、張力等。還設(shè)想了這些的組合。

在框954中，所述接口元件可以包括承載光纖的設(shè)備上的機械元件、主體部分或柔軟區(qū)域。機械元件、主體部分或柔軟區(qū)域可以被用于移動光纖。所述接口元件可以被用于沿著光纖的長度對偏移進行平移。例如，可以采用滑動條按鈕、旋鈕、輪轂或其他元件。在框958中，所述接口元件可以包括偏置接口元件。所述接口元件利用光纖偏置到正常狀態(tài)。所述偏置可以由彈簧來提供(使用彈性材料特性等)。在框960中，從光纖所接收的光學信號被解讀以確定光纖的性質(zhì)的改變。

在框962中，當性質(zhì)改變給定的量時，觸發(fā)事件。該量可以包括用戶設(shè)定閾值。所述閾值可以包括軸向應變值、曲率半徑、光纖的特定取向、所施加的力、所測量的溫度、與期望形狀或曲率曲線的相關(guān)性等。在框964中，觸發(fā)事件可以包括激活或去激活儀器。在框966中，觸發(fā)事件可以包括一旦改變光纖的曲率，則對點擊進行配準。這與鼠標點擊類似，但是采用形狀感測。在框968中，觸發(fā)事件可以包括一旦改變光纖的曲率，則放置或者記錄對象上的界標。這可以包括指針設(shè)備的使用。當指針在位置中時，用戶壓下按鈕等，以引起光纖的形狀改變并且存儲指針的(一個或多個)位置。在框970中，觸發(fā)事件可以包括一旦改變光纖的曲率，則保存醫(yī)學設(shè)備的形狀。在這種情況下，光纖可以與導管或其他設(shè)備耦合。一旦達到導管的特定位置，則存儲導管的該位置可能是期望的。用戶可以引起預定位置處的導管中的紐結(jié)以觸發(fā)將導管的形狀存儲在存儲器中的事件。這可以包括使用用戶的手指，或者導管可以包括允許觸發(fā)的軟接口元件。在框972中，觸發(fā)事件可以包括一旦改變光纖的曲率或軸向應變，則感測力。

還設(shè)想了其他觸發(fā)事件和配置。在框974中，醫(yī)學儀器或其他設(shè)備可以使用相同光纖由光學形狀感測來跟蹤。

本發(fā)明的設(shè)備、系統(tǒng)和方法可以有利地與縱向編碼一起使用。

針對配準的縱向編碼

當兩個設(shè)備(諸如形狀感測導絲和導管)是同心的時，關(guān)于一個設(shè)備的形狀信息能夠用于另一設(shè)備。對于該使用必要的關(guān)鍵配準是在兩個設(shè)備之間的縱向平移。該配準能夠通過使用沿著未感測的設(shè)備的特定位置處的感測設(shè)備的已知形狀變形來執(zhí)行。能夠通過曲率檢測、軸向應變(來自加熱或者張力)、或者2d或3d形狀匹配來檢測。

申請人的于2015年4月9日公布的題為“devicetrackingusinglongitudinalencoders”的在先未決申請wo2015049142寬泛地描述了用于該縱向編碼的方法，并且在此通過引用將其整體并入本文并且作為該說明書的一部分。

輪轂設(shè)計

根據(jù)本發(fā)明的觸發(fā)設(shè)備能夠被并入到可移動或固定的適配或“輪轂”中，其可以是或者也可以不是接口元件，諸如具有在圖15a中所示的腔1505的輪轂1504，其使導絲腔形成到已知形狀或曲率中。輪轂設(shè)計的許多不同版本是可能的。在圖15b中，示出了通過導管1502穿過輪轂1504(包括腔1505)的導絲1501。

使用光學形狀感測的用戶輸入。

如上文所解釋的，如果光學形狀感測光纖已經(jīng)被嵌入或附接到醫(yī)學儀器以跟蹤形狀或位置或所述儀器，則所述光纖能夠被用作觸發(fā)器以將用戶輸入提供到計算機。該用戶輸入例如能夠以如下三種方式中的任何方式或所有這三種方式來檢測：(1)識別在沿著傳感器的定義位置處的曲率的改變；(2)對利用在沿著傳感器的位置處的傳感器做出的特定形狀或圖案進行匹配；或者(3)查找在沿著傳感器的位置處的軸向應變或溫度的改變。

參考圖4a、4b、4c以及本說明書中更早的這些附圖的討論，光纖能夠被配置為當按鈕被壓下時生成曲率的改變。該按鈕能夠被放置在發(fā)起點之后沿著形狀感測光纖的任何地方。類似的方法能夠被用于在光纖響應于按鈕被壓下而彎曲時測量光纖的實際形狀的改變。

形狀感測光纖可以被配置為在按鈕壓下期間在曲率方面改變，如在圖4a中所示的。此外，如在圖4b中所示的，光纖能夠是彈簧加載的以便確保其在未壓下時返回到其正常狀態(tài)。

再次參考圖7a、7b，軸向應變或溫度改變能夠被用于生成用戶輸入。圖7a中的手指602能夠被施加到光纖126以引起溫度的增加。如在圖7b中所示的，能夠使用由用戶推動到與光纖相接觸的擠壓件604將張力施加到光纖126。在這兩種情況下，跨能夠由例如光纖的中央纖芯測量的光纖來測量軸向應變的改變。

參考圖16，示出了針對在導航期間的三個形狀感測測量結(jié)果的曲率繪圖。在典型的導絲導航期間的時間段內(nèi)采取三個形狀1601、1602、1603。能夠看到，在不限制搜索范圍的情況下挑選特定曲率改變是具挑戰(zhàn)性的。存在沿著光纖的曲率的顯著改變，其可能使得難以或者不可能獲知那些曲率改變中的哪一個表示“觸發(fā)”以及它們中的哪一個表示在導航期間的正常曲率。通過集中于光學信號曲率或形狀數(shù)據(jù)(諸如框1604)的特定段上來完成使該曲率變窄以找到觸發(fā)器。

對于要被用作系統(tǒng)軟件(例如，光學感測模塊115)的輸入或觸發(fā)器的光纖的特定區(qū)域中的曲率或形狀的改變而言，算法被用于監(jiān)測光纖的特定區(qū)域。該監(jiān)測在一些情況下是實際的，例如，在其中光纖被集成到設(shè)備(諸如導管)中的情況下。然而，在其他情況下，光纖中的觸發(fā)區(qū)域可能不是固定的。例如，如果期望實現(xiàn)能夠在導絲的頂部上滑動的掣子，那么需要路線將搜索區(qū)域限制到僅輪轂或類似器材的區(qū)域以便識別觸發(fā)。否則，可能存在在使用期間沿著整個光纖的太多曲率改變，以至于不可能或者非常難以挑選來自該信號的觸發(fā)。

使用輪轂模板以僅在該模板內(nèi)搜索觸發(fā)曲率信號。

針對輪轂或類似器材的一些設(shè)計可以允許跟蹤沿著光纖的長度的位置。所述系統(tǒng)然后能夠精確地確定在何處搜索用戶輸入，允許將接口元件(諸如按鈕或其他用戶輸入設(shè)備)添加到輪轂或其他器材。

如果用戶輸入以溫度或軸向應變的改變的形式，則設(shè)計可以是相對簡單的。任意數(shù)量的按鈕或其他用戶輸入機構(gòu)能夠被添加到輪轂或其他器材，并且甚至在模板沿著光纖滑動時，軟件應用能夠搜索模板區(qū)域內(nèi)的用戶輸入。因為溫度/軸向應變輸入未以任何顯著的方式影響模板的曲率，因而輪轂或其他器材內(nèi)的模板不要求設(shè)計中的改變以考慮這些添加的輸入，并且軟件將仍然能夠定位區(qū)別的曲率或模板的其他空間關(guān)系。

如果用戶輸入以對光纖的曲率改變的形式，則必須修改模板設(shè)計。(例如，光學感測模塊115的)軟件通過搜索其區(qū)別的曲率來定位輪轂模板。然而，如果使用改變模板曲率的按鈕或其他用戶接口機構(gòu)，則軟件將不再能夠檢測輪轂模板位置。為了考慮這一點，所述模板能夠被再分為不同的區(qū)段，使得能夠在未由模板搜索算法覆蓋的區(qū)域中感測用戶輸入。實質(zhì)上，軟件將搜索相互距固定距離的兩個或更多個模板而非僅一個模板，如在圖17中。現(xiàn)在，能夠在連同輪轂移動的位置中跟蹤用戶輸入。

類似的概念能夠更一般地被用于沿著光纖搜索特定特征。在以上范例中，模板被用于限制針對用戶輸入的搜索。更一般地，因為輪轂內(nèi)的目標能夠在光纖滑動通過輪轂時被跟蹤，因而匹配的模板位置能夠被用于限制針對其他期望特征的搜索。

圖17提供了使導絲腔1708變形為已知形狀的經(jīng)修改的輪轂的范例。模板跟蹤算法僅在變形諸如圖17中所示的輪轂模板跟蹤區(qū)域1710中的用戶輸入搜索區(qū)域1709的區(qū)段上運行，允許在變形的另一區(qū)段中的用戶輸入(例如：按鈕)。該子區(qū)段化能夠重復多次以允許多個用戶輸入?yún)^(qū)域。

使用解剖模板來選擇形狀的一部分。

圖18a、18b概述了腹主動脈1806、腎動脈1807和髂動脈1808并且提供了來自股部切口的血管導航期間的兩個共同導絲位置的范例。這兩個位置具有相當不同的形狀和曲率曲線(如在圖19中所示的)。在圖18a中示出了跟隨髂骨交叉的導絲1810。在圖18b中示出了跟隨右腎動脈1807的插管的導絲1811。

能夠創(chuàng)建如在圖18a中的“髂骨交叉”的模板曲率曲線。該模板然后能夠在實況曲率數(shù)據(jù)上運行以檢測髂骨交叉是否已經(jīng)發(fā)生。一旦那已經(jīng)被檢測到，則在何處該模板沿著光纖發(fā)生的知識能夠被用于僅分割經(jīng)過分叉的光纖的一部分。該段然后能夠被用于(例如)：對實況成像的配準、設(shè)備識別、可視化(例如，將可視化放大到光纖的該部分上)、關(guān)于導絲跨髂動脈向操作者提供反饋、提供以沿著超出交叉點的設(shè)備的所測量的距離的形式的反饋、以及消除來自作為用戶輸入(例如，作為可以僅在身體外執(zhí)行的一個)的考慮的特定區(qū)段的貢獻。反饋在形狀被疊加在術(shù)前或術(shù)中圖像上時可以不是必要的，但是當這樣的圖像不可用時(例如，在饋送管放置時)，反饋變?yōu)橛袃r值的工具。

模板曲率能夠來源于各種來源，諸如：

針對非患者特異性的特定解剖結(jié)構(gòu)的一般模板。

患者特異性模板來源于：(1)血管結(jié)構(gòu)的ct、x射線或其他術(shù)前或術(shù)中成像，或者(2)先前執(zhí)行在該定位處的形狀感測設(shè)備(要么是當前使用的相同一個，要么是不同的一個)。

搜索潛在有意義的曲率模板并且然后提示操作者來確認的自適應算法。因此，當其被使用時，其變?yōu)椤敖?jīng)訓練的”。

繪制模板形狀(也許被疊加在術(shù)前ct上)的用戶輸入。對模板進行檢測以將形狀分割為體內(nèi)段和體外段。

在圖19中，臨床前曲率數(shù)據(jù)的繪圖示出了在髂骨交叉2010與右腎動脈2011的插管之間的曲率的差異。

在圖19中，另一形狀出現(xiàn)在這兩個繪圖中，但是該形狀(模板)稍微地被平移(從髖骨交叉1910中的節(jié)點1550處的峰處的形狀1912到腎插管1911中的節(jié)點1575處的峰處的形狀1913)。這隱含了這兩個位置(髖骨交叉和腎插管)經(jīng)歷相同曲率，但是腎插管1911形狀在光纖中的稍后點處經(jīng)歷該曲率。在這種情況下，形狀實際上表示將設(shè)備帶入到身體中的引入器護套。因此，通過使用模板沿著光纖檢測該形狀，能夠識別在何處每個設(shè)備進入身體。在此，能夠看到，由于引入器模板曲率稍后出現(xiàn)在腎插管1911傳感器數(shù)據(jù)中，因而該傳感器在身體內(nèi)部具有較小長度。該信息會是相當有幫助的，以便將形狀分割為體內(nèi)和體外部分。然后，如果搜索用戶按鈕壓下是必要的，那么由于按鈕將總是保持在身體外部是已知的，因而搜索可以限于體外的形狀的部分。

所有這些范例已經(jīng)將曲率用作形狀分量以針對模板使用。然而，可以使用任何形狀分量，包括扭轉(zhuǎn)、軸向應變、2d形狀、3d形狀等。

在解讀權(quán)利要求書時，應當理解：

a)詞語“包括”不排除在給定權(quán)利要求中的那些之外的其他元件或動作的存在；

b)在元件前面的詞語“一”或“一個”不排除多個這樣的元件的存在；

c)權(quán)利要求中的任何附圖標記不限制其范圍；

d)若干“裝置”可以通過相同項目或硬件或軟件實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)或功能來表示；并且

e)除非具體指示，否則不旨在要求動作的具體順序。

已經(jīng)描述了用于利用光學形狀感測光纖觸發(fā)的優(yōu)選實施例(其旨在是例示性而非限制性的)，應當注意到，鑒于以上教導，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以做出修改和變型。因此，應當理解，可以在如由所附權(quán)利要求書所概述的本文所公開的實施例的范圍內(nèi)的所公開的本公開的特定實施例中做出改變。因此，描述了由專利法要求的細節(jié)和特殊性，由專利證書所保護的主張并期望什么在權(quán)利要求書中得以闡述。