專利名稱：光學纖維器械感測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及醫(yī)療器械，諸如用于最低程度侵入介入或診 斷的細長的可操縱器械，且更具體地，涉及一種用于感測或測量沿 該細長的可才喿^人醫(yī)療器知戈的一個或多個遠端4立置處的4立置和/或溫 度的方法、系統(tǒng)及裝置。
背景技術：
目前已知的用于體才各狀況的診斷及治療的最低程度侵入過程 采用細長的器械(諸如導管或者更具剛性的臂或軸)來接近并致力 于處理體內的各種組織結構。由于各種原因，能夠確定這些細長的 器械的部分相對于其他結構(諸如手術臺)、其他器械、或相關組 織結構的三維空間位置是非常有價值的。能夠檢測器械的各位置處 的溫度也是有價值的。可以采用傳統(tǒng)的技術(諸如，可從諸如Johnson & Johnson ^>司的Biosense Webster分乂>司的供應者那購4f 的電磁位置傳感器，或者可從諸如Keithley器械公司的供應者那購 得的傳統(tǒng)熱電偶)來分別測量三維空間位置或溫度，但由于構件幾 何約束、電》茲活性難題等而可能局限于用在細長的醫(yī)療器械應用中。需要可替代的技術來輔助在監(jiān)測三維空間位置和/或溫度的同 時執(zhí)行最低程度侵入介入或診斷過程。眾所周知的，通過應用布々立格方禾呈(波長=2xdxsin0 )來檢測 反射光中的波長變化，可以確定沿纖維或其他細長結構縱向地i殳置 的衍射光柵圖形的延伸率。此外，借助于對承載衍射光柵圖形的纖 維或其他細長結構的熱膨脹特性的i人識，可以計算衍射光4冊位置處 的溫度讀數?？蓮闹T如弗吉尼亞州布萊克斯堡鎮(zhèn)的Luna Innovation公司、喬 治亞州亞特蘭大市的Micron Optics 7>司、加拿大魁北克省的LxSix Photonics ^>司、以及丹麥的Ibsen Photonics A/S的廠商那獲得的所 謂"光學纖維布拉格光柵"("FBG")傳感器或其構件已被用在各 種應用中來測量結構(諸如/>路橋及才幾翼)中的應變、以及結構(諸 如供給室)中的溫度。發(fā)明內容本發(fā)明的目的是測量可才喿縱的導管或其他細長醫(yī)療器械的遠 端部分處的應變和/或溫度，以有助于4丸4于醫(yī)療i貪斷或介入過程。在一個實施例中，醫(yī)療器械系統(tǒng)包括撓性的細長體；附著于 該細長體的相應近端部分及遠端部分的多個光學纖維芯，每個光學 纖維芯均包含多個隔開的布拉格光柵；包含頻域反射儀的檢測器， 該檢測器可操作地連接至纖維芯的相應近端并被構造成用于檢測 光波的一皮相應布4立才各光4冊反射的部分；以及控制器，該控制器可才喿 作地連4妻至4全測器并一皮構造成用于基于對所4企測到的光波的反射 部分的光i普分片斤來確定該細長體的至少 一部分的構造。每個纖維芯 均具有相應的寬帶基準反射器，這些寬帶基準反射器以通過相應的 多個布拍4各光沖冊以可才喿作的方式連4姿至纖維芯?？蛇x褲r地，多個光 學纖維芯可以結合到一個光學纖維中。


附圖示出了本發(fā)明所示實施例的設計及效用，附圖中，相似的 元件由共同的參考標號表示。圖l示出了細長器械的實例，諸如傳統(tǒng)的手動才喿作的導管。圖2示出了細長器械的另一實例，諸如機械化驅動的可操縱導官。圖3A-圖3C示出了將帶有布拉格光柵的光學纖維實施到細長 器械(諸如可機械化操縱的導管)。圖4A-圖4D示出了將帶有布^立才各光4冊的光學纖維實施到細長 器械(諸如可機械化操縱的導管)。圖5A-圖5D示出了將帶有布拍:4各光^f冊的光學纖維實施到細長 器械(諸如可機械地操縱的導管)。圖6示出了細長器械(諸如包含帶有布拉格光柵的光學纖維的 導管)的橫截面圖。圖7示出了細長器械(諸如包含多纖維布拉格光柵構造的導管)的才黃截面圖。圖8示出了細長器械(諸如包含多纖維布拉格光柵構造的導管)的才黃截面圖。圖9A-圖9B示出了細長器械(諸如具有帶有布拉格光柵的多 纖維結構的導管)的俯視圖及橫截面圖。圖lOA-圖IOB示出了細長器械(諸如具有帶有布拉格光柵的 多纖維結構的導管)的俯視圖及橫截面圖。圖11A-圖11B示出了細長器械(諸如具有帶有布拉格光柵的 多纖維結構的導管)的俯視圖及橫截面圖。圖12A-圖12H示出了具有各種纖維位置及構造的細長器械的才黃截面圖。圖13示出了帶有布^立才各光4冊的光學纖維感測系統(tǒng)。圖14A-圖14B示出了帶有布拉格光柵的光學纖維感測系統(tǒng)。圖15A-圖15B示出了帶有布拉格光柵的光學纖維感測系統(tǒng)構造。圖16A-圖16D示出了將光學纖維感測系統(tǒng)結合到機械化控制 的導向導管構造中。圖17A-圖17G示出了將光學纖維感測系統(tǒng)結合到機械化控制 的護套導管構造中。圖18示出了處于導管的工作腔內的光學纖維束的橫截面圖。
具體實施方式
參照圖1，示出了傳統(tǒng)的可手動操縱的導管1。通過操縱導管 結構的近端部分上的把手3可以選擇性地拉緊拉線2,以使得導管 的更具撓性的遠端部分5可控地彎曲或才喿縱。把手3例如可以可轉 動或可滑動地連4妄至近端導管結構34，該近端導管結構可以:故構造 成能握在手中，并且可以連接至導管1的細長部分35。導管的更近端但通常更難操縱的部分4可以被構造成順從于來自周圍組織的載 荷(例如，以有助于使導管(包括近端部分的部分)穿過諸如由血 管形成的那些彎曲^各徑)，^旦與遠端部分5相比，該部分仍是不易操縱的。參照圖2，示出了與美國專利申"i青系列第11/176,598號中詳細 描述的那些類似的可機械化操縱的導管6。該導管6與圖1中的可 手動纟喿縱的導管1的一些相似之處在于，該導管6具有在遠端處與 更具撓性部分8相連的拉線10，與被構造得更堅硬且更抗彎曲或操 縱的不易操縱近端部分7相比，該更具撓性部分被構造成當以各種 形式拉緊拉線10時該更具撓性的部分纟喿縱或彎曲?？设?成化驅動 的可操縱導管6的所述實施例包括近端軸線或軸9，該近端軸線或 軸被構造成首先不與手指或手接觸而是與機電式器械驅動器相接 合，該機電式器械驅動器被構造成借助于計算機來調整及驅動每根 軸9,以進4于導管6的準確操:纟從或彎曲移動。軸9可以可4爭動i也連 4妄至近端導管結構32，該近端導管結構可以;故構造成安裝至才幾電式 器械驅動器裝置(諸如上述美國專利申請系列第11/176,598號中描 述的)，并且可以連4妻至導管6的細長部分33。圖1及圖2中所述的每個實施例均可以具有例如定位于導管體 的中心軸線下方的工作腔(未示出)、或者可以沒有這種工作腔。 如果工作腔由導管結構形成，則其可以直4妻延伸到導管的遠端外， 或者可以被導管的遠端蓋住或擋住。在許多處理過程中，獲得關于 這些導管或其他細長器4成(諸如，可乂人諸如Johnson & Johnson />司 的Biosense Webster分乂>司或Intuitive Surgical 乂>司的供應者那購4尋 的那些)的遠端位置的準確信息是非常有用的。以下的實例及其相 關解釋是關于諸如圖2中所示的可機械化操縱的導管進行的，相同 的原理可以應用于其^^細長器才成(_渚如圖1中所示的可手動搮J從的 導管)、或者乂人諸^口 Johnson & Johnson公司的Ethicon Endosurgery分7>司或Intuitive Surgical公司的供應者那購得的其他細長器械(無 論是否具有高撓性)。參照圖3A-圖3C，示出了可機械化操縱的導管6,該導管具有 沿導管6的壁的一個方位設置的光學纖維12。在圖3B及圖3C中 所示的彎曲情況下，該纖維沒有與彎曲的中軸線11共軸地設置。 實際上，在纖維12附著至沿導管6本體33的長度的至少兩個不同 點(或縱向地被該至少兩個不同點約束)并相對于導管體擺脫受拉 狀態(tài)處于諸如圖3A中所示導管體33的中間位置中的情況下，在圖 3B中所示的情況下，纖維12的縱向一皮約束部分將處于^立伸狀態(tài)， 而在圖3C中所示的情況下，纖維12的》從向^皮約束部分將處于壓縮 狀態(tài)。對于固體力學而言，這些關系是基本的，但如文中所描述的 那樣，可以借助于布拉才各纖維光柵用于輔助溫度的確定和/或細長器 械的4全測。參照圖4A-圖5D,示出了多個不同的實施例。參照圖 4A,示出了枳4成式導管6，該導管具有穿過腔31而布置的纖維12， 所述腔31從導管體33的遠端部分8的遠端延伸至近端導管結構32 的近端。在一個實施例中，寬帶基準反射器(未示出)以相對于纖 維布拉格光柵可操作的方式設置于纖維近端的附近，其中，針對每個反射器/光柵關系(包括主題纖維布拉格傳感器構造)來確立光程 長度；此外，這種結構還包括反射儀(未示出)，諸如頻域反射儀， 以對所一僉測到的光波的反射部分進4于頻譜分碎斤?？梢?沒置約束4牛30以阻止纖維12在每個約束4牛30的^f立置處 的軸向或縱向運動?？商鎿Q地，約束件30可以僅相對于腔31將纖 維12的位置約束在約束件30的位置中。例如，在圖4A所示實施 例的一個變體中，最遠端的約束件30可以被構造成禁止纖維12在 這一約束件30的位置處相對于導管體33的縱向或軸向移動，而更 近端的約束件30可以僅作為一導向件，以在這一約束件30的位置 處抬起纖維12而遠離腔31的壁。在圖4A所示實施例的另一變體中，更近端的約束〗牛30及更遠端的約束4牛30均可以:帔構造成禁止 纖維12在這些約束件的位置處的縱向或軸向移動等。如圖4A所示 實施例中所示的，處于近端導管結構32的區(qū)域中的腔31不受約束， 以允許纖維相對于近端導管結構32自由地進行縱向或軸向運動。 被構造成用于在特定位置處阻止約束件與纖維之間的相對運動的 約束件可以包括小的粘合劑或聚合物焊縫、由包括諸如聚合物或 金屬的材料的d、幾何件形成的干涉配合、其中編織結構被構造得特 別緊密以阻止纖維的運動的位置、等等。被構造成用于引導纖維12 而且允許纖維12相對于這一約束件的相對縱向或軸向運動的約束 件可以包括限定出小孔的小塊、球、半球等等，這些小孔通常穿過 這些結構的幾4可中心，以^f更主題纖維12 乂人中經過。除了 i殳置有兩個附加約束件30來引導和/或阻止纖維12相對于 這些約束件在這些位置處的縱向或軸向移動以外，圖4B的實施例 與圖4A的實施例類似。在一個變體中，每一個約束件均是總體相 對運動約束件，以隔離三個"單元，，中每一個單元內的縱向應變， 所述三個"單元，，通過利用約束件30沿導管體33將纖維12的長 度分隔成三段而提供。在圖4B所示實施例的另一變體中，近端及 遠端約束件30可以是總體相對運動約束件，而兩個中間約束件30 可以是引導約束件，引導約束件被構造成，在這些中間位置處允許持纖維靠近腔31的中心對齊。參照圖4C描述了一實施例，除了由于穿過導管體33的纖維的 整個長度被材料(該材料構成導管體33 )封裝而被約束以外，該實 施例與圖4A及圖4B中的那些實施例類似。換言之，盡管圖4C中 的實施例確實具有"空31以允i午纖維12相^"于近端導管結構32自 由地進行縱向或軸向運動，但除必然被纖維(當纖維縱向地延伸穿過封裝該纖維的導管體33材料時)占用的空間以外，并沒有限定 這樣的腔以允許沿導管體33的這種運動。圖4D示出了一種構造，該構造除了腔31不l又延伸穿過近端導 管結構32而且還穿過導管體33的近端部分7;穿過導管體33遠端 部分的纖維12的遠端部分基本被構成導管體33的材料封裝及約束 以外，與圖4C中的構造類4以。圖5A-圖5D示出了除纖維12基本沿導管體33的彎曲中軸線 lli殳置以外與圖4A-圖4D中所示那些類似的實施例，并且與圖4B 中實施例具有三個約束件相比，在圖5B的實施例中，具有七個約 束件30。參照圖6，示出了圖4C中所示構造的一部分導管體33的橫截 面，以便清楚地示出纖維12沒有與同一橫截面的彎曲中軸線11共 軸地設置。圖7示出了類似的實施例，其中，導管的壁內i殳置有多 纖維束13 (諸如可從LunaTechnologies公司購得的那些)，而不是 如圖6中所示的單^^艮纖維，纖維束13包含多根(在該實施例中是 三根)獨立(例如，更小)的纖維或纖維芯14。當諸如圖7所示的 結構被置于彎曲形式(諸如圖3B或3C中所示的)時，獨立纖維 14中(從彎曲中軸線11)最徑向向外的那4艮纖維比更徑向向內的 纖維承受更大的壓縮力或拉緊力?？商鎿Q地，在諸如圖8所示的實 施例中，其中示出了諸如圖5C中所示構造的導管體33部分的橫截 面，多纖維束13關于導管6的彎曲中軸線11共軸地設置，并且束 13內的三根獨立纖維14中的每一根均按照主題導管的彎曲或操縱 形式而7 義受不同程度的4i緊力和/或壓縮力。例如，參照圖9A及圖 9B(才黃截面)，在中間^立置處，構成所示束13的所有三才艮獨立纖維 14可以處于無載形式中。在向下彎曲時，3口圖IOA及圖IOB(坤黃截 面)中所示的，構成束13的最下方的兩纟艮纖維可以纟皮構造成4義受壓縮力，而最上方的纖維承受拉緊力。對于諸如圖IIA及圖IIB(橫 截面)中所示的向上彎曲的情況，將出現(xiàn)相反的情形。實際上，可以采用各種構造，這取于具體的應用，諸如圖12A-圖12H所示的那些。為了簡明，在沒有參照鄰近纖維或約束件的腔 的情況下示出了圖12A-圖12H中的每個片黃截面實施例，即，參照 與例如圖4C及圖5C中所示的那些類似的導管體構造來描述圖 12A-圖12H中的每個實施例，其中，纖維基本被構成導管體33的 材料封裝；包括約束件及約束結構的組合及排列的其他變體(諸如 圖4A-圖5D中所示的那些)也落在本發(fā)明的范圍內。圖12A示出 了具有一才艮纖維12的實施例。圖12B示出了具有兩4艮纖維12的變 體，這兩根纖維處于能夠檢測足以計算導管部分的三維空間偏移的 拉緊力的構造中。圖12C示出了兩根纖維的變體，對于檢測諸如圖 12C中所示彎曲4由線的彎曲而言，這可以初G人為是冗余的。圖12D 及圖12E描述了被構造成用于檢測主題導管部分的三維空間偏移的 三根纖維的構造。圖12F示出了具有被構造成用于準確檢測主題導 管部分的三維空間偏移的四4艮纖維的變體。圖12G及圖12H示出 的實施例，除了與在每個位置中具有單根纖維相比結合有多個纖維 束以外，分別類似于圖12B及圖12E的實施例。圖12A-圖12H中 所示的每個實施例(每個均示出了包含至少一個光學纖維的細長器械的橫截面)均可以用來幫助確定細長器械的撓度、扭力、壓縮力 或才立緊力、和/或溫度?？梢詤⒄請D13、圖14A及圖14B來詳細i兌明這些關系。實質上，細長件的三維位置可以通過確定沿這一細長件的各縱 向截面所受到的增量曲率來確定。換言之，如果知道細長件已在空 間中在沿該細長件的長度縱向向下的多個點處彎曲到什么程度，就 可以確定遠端部分及更近端部分在三維空間中的位置，這是由于知 道各部分相連以及它們相對于4皮此的纟從向位置。為此，可以采用實施例的變體"者如圖12A-圖12H中所示的那些)來確定導管或其 他細長器械在三維空間中的位置。為了確定沿細長件的各縱向位置 處的局部曲率，可以利用光學纖維布^i格光4冊分析。參照圖13，示出了具有四組布拍:沖各書1"射光4冊的單個光學纖維 12,每組布^立才各書于射光4冊均可以用作局部偏專^(專感器。這一纖維12 可以與細長器才戒的吾p分相4姿，例3口，如圖12A-圖12H中所示的。 可以利用單一的^r測器15來^r測并分析來自多于一^T艮纖維的信號。 對于多纖維構造(i者3。圖12B-圖12H中所示的那些)，可以利用近 端歧管(manifold)結構來將各纖維與一個或多個檢測器相連接。 用于在檢測器與纖維之間傳輸信號的接口技術在光學數據傳輸領 域是公知的。該檢測器與控制器可操作地連接，該控制器被構造成 基于對所檢測到的反射光信號的光譜分析來確定光學纖維的幾何 構造且進而確定相關細長器械(例如，導管)體的至少一部分。在 已公開的美國專利申請2006/0013523中^是供了進一步的細節(jié)。在圖13所示的單根纖維實施例中，每個衍射光柵均具有不同 的間距dl、 d2、 d3、 d4，并因此用于所述單4艮纖維的近端光源及才企 測器可以針對每個"傳感器，，長度LIO、 L20、 L30、 L40檢測出波 長中的變化。因此，在給定的每個"傳感器"長度LIO、 L20、 L30、 L40處的確定長度變化、"傳感器"長度LIO、 L20、 L30、 L40的縱 向位置、以及公知的結構(諸如圖12A-圖12H中的橫截面所示的 那些)的情況下，可以確定相關細長器械在空間中的偏移和/或位置。 對于諸如圖13中所示結構的一個難題在于，必須在近端處利用頻 帶相當寬的發(fā)射器及頻帶相當寬的可調檢測器來從每個傳感器長 度中捕獲長度分化數據，這可能危及可以監(jiān)測到的傳感器長度的數 量等。無論如何，諸如圖13中所示的多個纖維12及^r測器15構 造可以包含i^"如圖12A-圖12H中所示的那些實施例，以有助于確 定細長醫(yī)療器纟成的三維^立置。在圖14A所示的單根感測纖維的另一實施例中，各傳感器長度 L50、 L60、 L70、 L80可以被構造成，每個均具有相同的光4冊間距， 并且對一些復雜的分析(例如，如SPIE，s OE雜志的2005年9月刊 的 18—21 頁的 "Sensing Shape畫Fiber-Bragg畫grating sensor arrays monitor shape at high resolution"中所述的)可以采用更窄的頻帶源， 以監(jiān)測每個傳感器長度處的延伸率，假定這些傳感器長度設置在縱 向地遠離近端4企測器15的不同位置Ll、 L2、 L3、 L4處。在圖14B 所示的另一(相關)實施例中，特定纖維的一部分(諸如遠端部分) 可以具有形成為有助于7于該纖維的遠端的延長或縮4豆進4于高分辨 率才企測的不變光4冊。對于上述科學雜志文章中所述的構造，這種不 變光一冊構造也是可4亍的。參照圖15A及圖15B，在與圖13及圖14A-圖14B中所示的那 些類似的實施例中，可以利用纖維布4立才各光4冊感測來感測溫度。參 照圖15A，單才艮纖維伸出到所示導管6的遠端外，并且相對于其他 周圍結構不受約束、或者至少受到更少的約束，從而使所示纖維的 該部分的長度隨著溫度的變化自由地變化。借助于對小的伸出纖維 部分、以及這一伸出部分中一個或多個布拉格衍射光柵的熱膨脹及 熱收縮性質的認識，長度的變化可以用來推斷溫度的變化，且因此 可以用于溫度感測。參照圖15B，在導管體33的遠端部分中可以 形成小的空腔21或腔，以有助于纖維12的遠端部分22在這一空 月空21中自由i也移動，乂人而有助于在沒有圖15A中所示伸出纖維的 情況下,人遠端進4于溫度感測。只有當這些纖維部分實際上以某種方式連接至導管或細長器 械的鄰近部分時，此處所描述的實施例中的纖維才會提供對相關導 管或細長器械的部分中的局部長度變化的準確測量。在一個實施例 中，除了一根或多根纖維也可以用來從遠端感測溫度以外，最好使 得一個纖維或多根纖維沿器械的整個長度與周圍的器械體緊密連接或受其約束，并且可以具有不受約束的部分，如在參照圖15A及 圖15B所述的兩種情況下。例如，在一個實施例中，多才艮偏移感測 纖維中的每一才艮均可以終止在溫度感測部分中，以有助于位置確定 以及細長器械的遠端的不同方位處的高度局部溫度感測及比較。在 另 一實施例中，纖維的處于更不易彎曲的導管部分中的近端部分在 導管體內自由地浮動，并且更遠端/更易彎曲的纖維部分緊密地連 接，以有助于對導管或細長器械的遠端、更具撓性部分的彎曲進行 高度4青確的監(jiān)測。參照圖16A、圖16B及圖16D，示出了類似導管的枳4戒化導向 器械綜合實施例。已采用并修改了美國專利申請系列第11/176,598 號中的那些附圖(以及圖17及圖18)。圖16A及圖16B示出了具 有用于檢測導管彎曲及遠端位置的三根光學纖維12及檢測器15的 實施例。圖16C示出了具有用于4企測導管位置的四才艮光學纖維12 的實施例。圖16D示出了建立這些實施例的結合過程(integration )。 如圖16D中所示，在步驟"E+，，中，將用于光學纖維的心軸(mandrel) 編織成編織物層，此后(步驟"F")，(在去除這些心軸之后)將帶 有布拉格光柵的光學纖維設置在先前被這些心軸占用的橫截面空 間中。優(yōu)選地基于所期望的纖維12與周圍導管體33材料之間的約 束程度來選4奪心軸相對于去除這些心軸之后^皮選出以占用先前心 軸所占用位置的纖維的幾何形狀。例如，如果期望是高度約束的關 系(包括大體上的封裝)，心軸將非常接近纖維的尺寸。如果期望 更寬+>約束的幾何關系，可以將心軸的尺寸增大至允許選定位置處 纖維12與導管體33之間的相對運動、或者在去除心軸之后可以插 入管狀件(諸如聚酰亞胺或PTFE套管)，以^是供具有用于纖維的相 對運動的空隙的"管道"，和/或僅是纖維與圍繞該纖維的材料(構 成導管或器械體33 )之間的保護層。類似的原理可以應用到諸如參 照圖17A-圖17G所述的那些實施例中。參照圖17A-圖17F，示出了兩個護套器4成的結合狀態(tài)，每個護 套器械均包括單^^艮的光學纖維12。圖17G示出了建立這些實施例 的結合過程。如圖16D中所示，在步驟"B"中，設置用于光學纖 維的心軸，此后(步驟"K，，)，(在去除這些心軸之后)將帶有布才立 格光柵的光學纖維設置在先前被心軸占用的橫截面空間中。參照圖18，在另一實施例中，可以在J見成才幾才戒4匕導管(如圖 18中所示的導向或護套器械類)的工作腔下方i殳置纖維14的束13， 并且纖維的束可以以選定的幾^T約束禾呈度(如上所述的)在一個或 多個位置中連4妻于導管，/人而4是供三維空間4企測。細長器械上的^立伸載荷及壓縮載荷可以通過徑向向外i殳置的 纖維中的常^L形式偏移、或通過單才艮纖維沿中間彎曲軸線來4企測。 可以通過感測如圖12A-圖12H中所示的那些構造中向外i殳置的纖 維中的常失見形式輔助」t立緊力(例如，除由與中間彎曲軸線共軸的單 才艮纖維所感測的4i緊力和/或壓縮力以外)來4企測」扭矩。在另一實施例中，與更傳統(tǒng)的金屬絲或其他結構相比，用來<吏 細長器械(諸如可操縱的導管)彎曲、操縱、和/或壓縮的受拉件可 以包括帶有布拉格光柵的光學纖維，并且當這些光學纖維受拉件受 到載荷時可以監(jiān)測到它們的偏移以促使器械的彎曲/操縱。這種監(jiān)測 可以用來防止受拉件過度應變，并還可以如上所述的用來^r測器械 整體的位置。
權利要求
1.一種醫(yī)療器械系統(tǒng)，包括細長器械體；以被約束的方式連接至所述細長器械體的光學纖維，所述光學纖維包含一個或多個布拉格光柵；檢測器，可操作地連接至所述光學纖維的近端并被構造成用于檢測由所述一個或多個布拉格光柵反射的相應光信號；以及控制器，可操作地連接至所述檢測器并被構造成基于對所述光信號的所檢測到的反射部分的光譜分析來確定所述細長器械體的至少一部分的幾何構造。
2. 根據權利要求1所述的醫(yī)療器械系統(tǒng)，其中，所述細長器械體 是撓性的。
3. 根據權利要求1或2所述的醫(yī)療器械系統(tǒng)，其中，所述細長器 械體是機械化受控的。
4. 根據權利要求1或2所述的醫(yī)療器械系統(tǒng)，其中，所述細長器 械體是手動受控的。
5. 根據權利要求1-4中任一項所述的醫(yī)療器械系統(tǒng)，還包括基準 反射器，所述基準反射器以相對于所述一個或多個布拉格光柵 可操作的方式連接至所述光學纖維。
6. 根據權利要求1-5中任一項所述的醫(yī)療器械系統(tǒng)，所述檢測器 包含頻域反射儀。
7. 根據權利要求1-6中任一項所述的醫(yī)療器械系統(tǒng)，其中，所述 光學纖維包含多個纖維芯，每個纖維芯均包含一個或多個布拉格光柵。
8. 根據權利要求7所述的醫(yī)療器械系統(tǒng)，每個光學纖維芯均包含 多個隔開的布拍4各光才冊。
9. 根據權利要求1-6中任一項所述的醫(yī)療器械系統(tǒng)，所述光學纖 維包含多個隔開的布4立才各光才冊。
10. 根據權利要求1-9中任一項所述的醫(yī)療器械系統(tǒng)，其中，所述 光學纖維基本被封裝在所述細長器械體的壁中。
11. 根據權利要求1-9中任一項所述的醫(yī)療器械系統(tǒng)，其中，所述 細長器械體限定出內腔，其中，所述光學纖維,皮i殳置于所述內月空中。
12. 根據權利要求1-9中任一項所述的醫(yī)療器械系統(tǒng)，所述細長器 械體具有壁，所述壁限定出內含腔，其中，所述光學纖維^B殳 置于所述內含腔中。
13. 才艮據權利要求1-9或11中任一項所述的醫(yī)療器械系統(tǒng)，所述 細長器械體具有彎曲中軸線，所述光學纖維連接至所述細長器 械體，從而當所述細長器械體處于基本不彎曲的構造中時使所 述光學纖維基本上與所述彎曲中軸線對齊，并且當所述細長器 械體經受彎曲時使所述光學纖維相對于所述彎曲中軸線移動。
14. 根據權利要求1-12中任一項所述的醫(yī)療器械系統(tǒng)，所述細長 器械體具有彎曲中軸線，所述光學纖維連接至所述細長器械體，從而無論所述細長器械體是否彎曲都使所述光學纖維基本 上與所述彎曲中軸線對齊。
15. 根據權利要求1-12中任一項所述的醫(yī)療器械系統(tǒng)，所述細長 器械體具有彎曲中軸線，所述光學纖維連接至所述細長器械 體，從而無論所述細長器械體是否彎曲都使所述光學纖維保持 基本上與所述彎曲中軸線平行而不是與之對齊。
16. 根據權利要求1-15中任一項所述的醫(yī)療器械系統(tǒng)，其中，所 述細長器械體是導管體。
全文摘要
一種醫(yī)療器械系統(tǒng)，包括細長器械體(33)；以被約束的方式連接至細長器械體的光學纖維(12)，該光學纖維包含一個或多個布拉格光柵；檢測器(15)，可操作地連接至光學纖維的近端并被構造成用于檢測由一個或多個布拉格光柵反射的相應光信號；以及控制器，可操作地連接至檢測器并被構造成基于對光信號的所檢測到的反射部分的光譜分析來確定細長器械體的至少一部分的幾何構造。
文檔編號G02B6/02GK101404921SQ200780009956
公開日2009年4月8日 申請日期2007年3月22日 優(yōu)先權日2006年3月22日
發(fā)明者蘭德爾·L·施萊辛格, 戴維·倫德馬克, 托比·圣約翰·金 申請人:航生醫(yī)療公司