CN103153162B - 可后加载的光学形状感测导丝 - Google Patents

可后加载的光学形状感测导丝 Download PDF

Info

Publication number
CN103153162B
CN103153162B CN201180042007.4A CN201180042007A CN103153162B CN 103153162 B CN103153162 B CN 103153162B CN 201180042007 A CN201180042007 A CN 201180042007A CN 103153162 B CN103153162 B CN 103153162B
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical
guidewire
interface
fibre core
optical guidewire
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201180042007.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103153162A (zh
Inventor
L·F·古铁雷斯
R·曼茨克
R·陈
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips Electronics NV
Publication of CN103153162A publication Critical patent/CN103153162A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103153162B publication Critical patent/CN103153162B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M25/00—Catheters; Hollow probes
    • A61M25/01—Introducing, guiding, advancing, emplacing or holding catheters
    • A61M25/09—Guide wires
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M25/00—Catheters; Hollow probes
    • A61M25/01—Introducing, guiding, advancing, emplacing or holding catheters
    • A61M25/09—Guide wires
    • A61M25/09041—Mechanisms for insertion of guide wires
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2046—Tracking techniques
    • A61B2034/2061—Tracking techniques using shape-sensors, e.g. fiber shape sensors with Bragg gratings
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/02—General characteristics of the apparatus characterised by a particular materials
    • A61M2205/0244—Micromachined materials, e.g. made from silicon wafers, microelectromechanical systems [MEMS] or comprising nanotechnology
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/35—Communication
    • A61M2205/3576—Communication with non implanted data transmission devices, e.g. using external transmitter or receiver
    • A61M2205/3592—Communication with non implanted data transmission devices, e.g. using external transmitter or receiver using telemetric means, e.g. radio or optical transmission
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/50—General characteristics of the apparatus with microprocessors or computers
    • A61M2205/502—User interfaces, e.g. screens or keyboards
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02042—Multicore optical fibres
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02057—Optical fibres with cladding with or without a coating comprising gratings
    • G02B6/02076—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/38—Mechanical coupling means having fibre to fibre mating means
    • G02B6/3807—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs
    • G02B6/381—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs of the ferrule type, e.g. fibre ends embedded in ferrules, connecting a pair of fibres
    • G02B6/3826—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs of the ferrule type, e.g. fibre ends embedded in ferrules, connecting a pair of fibres characterised by form or shape
    • G02B6/3831—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs of the ferrule type, e.g. fibre ends embedded in ferrules, connecting a pair of fibres characterised by form or shape comprising a keying element on the plug or adapter, e.g. to forbid wrong connection
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/38—Mechanical coupling means having fibre to fibre mating means
    • G02B6/3807—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs
    • G02B6/3833—Details of mounting fibres in ferrules; Assembly methods; Manufacture
    • G02B6/3846—Details of mounting fibres in ferrules; Assembly methods; Manufacture with fibre stubs
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/38—Mechanical coupling means having fibre to fibre mating means
    • G02B6/3807—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs
    • G02B6/3873—Connectors using guide surfaces for aligning ferrule ends, e.g. tubes, sleeves, V-grooves, rods, pins, balls
    • G02B6/3874—Connectors using guide surfaces for aligning ferrule ends, e.g. tubes, sleeves, V-grooves, rods, pins, balls using tubes, sleeves to align ferrules
    • G02B6/3878—Connectors using guide surfaces for aligning ferrule ends, e.g. tubes, sleeves, V-grooves, rods, pins, balls using tubes, sleeves to align ferrules comprising a plurality of ferrules, branching and break-out means
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/38—Mechanical coupling means having fibre to fibre mating means
    • G02B6/3807—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs
    • G02B6/3895—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs identification of connection, e.g. right plug to the right socket or full engagement of the mating parts

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Laser Surgery Devices (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Media Introduction/Drainage Providing Device (AREA)

Abstract

光学导丝***采用光学导丝（10）、光学导丝控制器（12）、引导接口（13）和光学连接器（15）。光学导丝（10）用于相对于光学导丝（10）的远端将导管（20）推进到目标区域，其中，光学导丝（10）包括一个或多个导丝纤维芯（11），其用于生成指示光学导丝（10）形状的编码的光学信号（16）。所述光学导丝控制器（12）响应于所述编码的光学信号（16）重建所述光学导丝（10）的形状。导丝接口（13）包括光学地耦合到光学导丝控制器（12）的一个或多个接口纤维芯（14）。光学连接器（15）便于将光学导丝（10）连接、断开连接和重新连接到导丝接口（13），从而能够在光学导丝（10）上后加载导管（20）。

Description

可后加载的光学形状感测导丝
技术领域
本发明总体上涉及在微创介入期间将导管推进到目标区域的导丝（例如，用于在微创心血管介入期间将导管推进到心脏的导丝）。本发明具体涉及具有光学连接器的光学形状感测导丝，以便于在导丝的近端上后加载（backloading）导管。
背景技术
很多微创心血管介入是利用导管执行的，导管是长的薄壁管，能够通过血管带着诊断或治疗用有效负载（例如，造影剂、压力换能器、气囊、支架等）推进。由于很多原因（例如，血管形状的迂回曲折或血管阻塞），可以在引入诊断或治疗导管之前，向介入的目标区域推进导丝。导丝通常是具有特别设计的材料性质的细线，便于在导丝的近端上加载诊断或治疗导管并在导丝上推进导管以到达目标区域。
一般利用实时X射线成像引导这些流程，X射线成像描绘了导管和导丝的二维（“2D”）投影图像。然而，X射线成像的难点包括成像的2D性质以及对患者和医师的电离辐射。更可行的备选方案是光学形状感测技术，其可以提供医学器械的完整三维（“3D”）形状信息而无需任何有害辐射。在美国专利申请公开2006/0013523A1和2007/0065077A1中描述了这种技术，并且在美国专利申请公开US2008/0285909A1中已经提出这种技术是为了集成到医学器械（例如，导丝和导管）中。
基于这种技术，利用光纤实施空间敏感弯曲和扭曲感测的一种方式是在一定距离上的特定几何取向中组合光纤布拉格光学栅（“FBG”）光纤的多个芯。一种可能的设置可以是在包括螺旋中心中的额外FBG光纤的螺旋结构中取向的三个（3）或更多个FBG光纤。为了生成医学导丝，需要将这样的多芯光纤与设计成在生物相容性和机械性质方面符合医学要求的外壳材料集成。
在很多情况下，在推进导管之前需要导丝达到目标区域，希望在后加载导管之前在导丝阶段期间利用形状感测能力。然而，为了使导丝能够具有形状感测能力，需要在后加载会正常进行的点处将其连接到光学***。当然，可以在后加载期间从光学***临时断开导丝，但当前的光学连接器过大，以允许在它们上方传递导管。或者，导丝与连接器交汇的点可能完全断开，以允许后加载，但是然后利用导丝不再能够执行形状感测，导丝的这种断开可能在很多介入中可能不合乎需要。
发明内容
本发明提出，可以可逆地拔出用于导丝的光学连接器，同时仍然足够小，以允许在为继续对导丝进行形状感测而重新建立光学连接之前将标准导管后加载到导丝上。
本发明的一种形式是采用了光学导丝、光学导丝控制器、导丝接口和光学连接器的光学导丝***。光学导丝用于相对于光学导丝的远端将导管推进到目标区域。为此，光学导丝包括一个或多个导丝纤维芯，用于生成指示光学导丝的形状的编码的光学信号。光学导丝控制器响应于编码的光学信号重建光学导丝的形状，并且导丝接口包括光学地耦合到光学导丝控制器的一个或多个接口纤维芯。在工作中，光学连接器便于将光学导丝连接到导丝接口以通过（一个或多个）接口纤维芯从（一个或多个）导丝纤维芯向光学导丝控制器光学地传输编码的光学信号。在将光学导丝连接到导丝接口之后，光学连接器便于从导丝接口断开光学导丝并在光学导丝的近端上加载导管。在从导丝接口断开光学导丝并在光学导丝的近端上加载导管之后，光学连接器便于将光学导丝重新连接到导丝接口，以通过（一个或多个）接口纤维芯从（一个或多个）导丝纤维芯向光学导丝控制器重新传输光学编码的光学信号。
本发明的另一种形式是一种用于相对于光学导丝的远端将导管推进到目标区域的方法，光学导丝包括一个或多个导丝纤维芯，用于生成指示光学导丝形状的编码的光学信号。该方法涉及将光学导丝连接到导丝接口，以通过一个或多个接口纤维芯从（一个或多个）导丝纤维芯向光学导丝控制器光学地传输编码的光学信号。导丝接口包括光学地耦合到光学导丝控制器的（一个或多个）接口纤维芯，其响应于编码的光学信号以重建光学导丝的形状。在将光学导丝连接到导丝接口之后，光学连接器便于从导丝接口断开光学导丝并在光学导丝的近端上加载导管。在从导丝接口断开光学导丝并在光学导丝的近端上加载导管之后，光学连接器便于将光学导丝重新连接到导丝接口，以通过（一个或多个）接口纤维芯从（一个或多个）导丝纤维芯向光学导丝控制器重新传输光学编码的光学信号。
附图说明
结合附图阅读本发明的各示范性实施例的以下详细描述，本发明的以上形式和其他形式以及本发明的各种特征和优点将进一步显而易见。详细描述和附图仅仅是本发明的例示而非限制，本发明的范围由所附权利要求及其等价要件定义。
图1A-1C图示了根据本发明的示范性光学导丝方法。
图2图示了表示根据本发明的光学导丝方法的示范性实施例的流程图。
图3A-3C图示了根据图2所示流程图的微创介入的示范性实施方式。
图4A和4B图示了根据本发明的光纤的示范性实施例。
图5A-5C图示了根据本发明的光学连接器的示范性实施例。
图6A和6B分别图示了图5A中所示光学导丝结合图4A中所示光学连接器的一个实施例的远端和近端。
图7A和7B分别图示了结合了根据本发明的光学连接器的光学导丝的第二示范性实施例的远端和近端。
图8A和8B分别图示了结合了根据本发明的光学连接器的光学导丝的第三示范性实施例的远端和近端。
具体实施方式
如图1中所示，本发明的光学导丝***采用光学导丝10、光学导丝控制器12、导丝接口13和光学连接器15。
光学导丝10采用了由外壳围绕的光纤，其中光纤包括支持一个或多个导丝纤维芯11的包层。在未示出的备选实施例中，光学导丝10可以采用两个或更多个单芯光纤、两个或更多个多芯光纤或其任何组合。
为了本发明的目的，在本文将光纤宽泛地定义为在结构上被配置成经由（一个或多个）纤维芯利用相继的光学内反射来传输光学的任何物品或装置，并且在本文将纤维芯宽泛地定义为在结构上被配置成反射特定波长的光学，同时透射所有其他波长光学的任何物品，由此可以根据施加到光纤的外部刺激偏移反射波长。光纤和纤维芯的范例包括，但不限于，结合了光纤布拉格光学栅阵列的柔性光学透明玻璃或塑料光纤，如现有技术中已知的那样，沿着一段光纤集成光学栅阵列，还包括，但不限于，在其光学折射率方面具有自然变化的柔性光学透明玻璃或塑料光纤，如现有技术中已知那样，沿着一段光纤发生变化。
如现有技术中已知的，在微创介入期间人工或机械地将光学导丝10的远端10a引导到目标区域的工作中，光学导丝10如现有技术中所知那样经由导丝纤维芯11生成编码的光学信号16，其指示在光学导丝10的任何瞬时形状采样时，更具体而言，在多个形状采样的过程中，光学导丝10的形状，编码的光学信号16指示在向目标区域引导光学导丝10的远端时光学导丝10的形状发生的每次改变。
光学导丝控制器12结合光学接口（未示出）和形状重建器（未示出），用于处理编码的光学信号16，由此定期重建光学导丝10的一部分或完整形状。出于本发明的目的，在本文将光学接口宽泛地定义为在结构上被配置成通过光学导丝10传输光学的任何装置或***，以在经由（一个或多个）导丝纤维芯11由透射光学的相继内部反射生成编码的光学信号16时接收它。光学接口的范例包括，但不限于，如现有技术中已知的光学耦合器、宽带参考反射器和频域反射器的布置，用于通过光学导丝10传输光学，并在经由（一个或多个）导丝纤维芯11由透射光学的相继内部反射生成编码的光学信号16时接收它。
出于本发明的目的，在本文将形状重建器宽泛地定义为在结构上被配置成处理编码的光学信号16以部分或完整地重建光学导丝10的形状并以适当形式生成光纤形状数据的任何装置或***，所述适当形式使得成像***（例如，X射线***、MRI***、CT***、US***或IVUS***）能够可视地显示光学导丝20的瞬时位置和取向，并且更具体而言，对光学导丝20进行运动跟踪。形状重建器的范例包括，但不限于，重建引擎，作为软件和/或固件安装在任何类型的计算机上，用于实施已知的形状重建技术。具体而言，是一种已知的形状重建技术，用于将编码的光学信号16相关到应变/弯折测量中，该测量集成到光学导丝10的形状中。在实践中，重建引擎可以集成或者可以不集成到成像***中。
为了本发明的目的，在本文将导丝接口宽泛地定义为在结构上被配置成在连接到光学导丝10时光学地耦合光学导丝10和光学导丝控制器12的任何物品或装置。例如，如图1A和1C所示，导丝接口13可以采用从光学连接器15延伸并光学地耦合到光学导丝控制器12的光纤。光纤是由保护层环绕并支持光学地耦合到光学导丝控制器12的一个或多个接口纤维芯14的包层。在未示出的备选实施例中，导丝接口13可以采用从光学连接器15延伸并光学地耦合到光学导丝控制器12的一个或多个单芯光纤、一个或多个多芯光纤或其任何组合。在另一备选实施例中，导丝接口13可以包括一个或多个光纤，每个都是单芯或多芯的，完全嵌入光学连接器15之内并光学地耦合到光学导丝控制器12。
光学连接器15采用耦合到导丝10的导丝连接器15a和耦合到导丝接口13的接口连接器15b。出于本发明的目的，将光学连接器15宽泛地定义为用于有选择地连接和断开本发明的光学导丝和导丝接口的任何物品或装置。
如图1A中所示，光学连接器15便于将光学导丝10连接到导丝接口13，用于光学地耦合纤维芯11和14，由此通过（一个或多个）接口纤维芯14从（一个或多个）导丝纤维芯11向光学导丝控制器12传输编码的光学信号16。结果，光学导丝控制器12部分或完全地重建将光学导丝10的远端10a引导到目标区域时光学导丝10的形状。
如图1B中所示，在相对于目标区域定位远端10a时，光学连接器15便于从导丝接口13断开光学导丝10，由此可以在光学导丝10的近端10b上加载导管20。在实践中，可以在加载在光学导丝10上时，部分或完全地沿光学导丝10延伸导管20。
如图1C中所示，光学连接器15便于将光学导丝10重新连接到导丝接口13，用于再次光学地耦合纤维芯11和14，由此通过（一个或多个）接口纤维芯14从（一个或多个）导丝纤维芯11向光学导丝控制器12再次传输编码的光学信号16。结果，光学导丝控制器12可以部分或完全地重建其上加载了导管20的光学导丝10的形状。
为了便于进一步理解本发明，图2图示了表示本发明的光学引导方法的流程图30。
流程图30的步骤S32包括光学导丝和导丝接口的对准光学连接，以及对光学导丝导航到目标区域的过程进行光学感测和显示。
例如，如图3A中所示，导丝接口包括现有技术中已知的多芯接口光纤52和微机电***（“MEMS”）53（例如，基于半导体中的热膨胀的微致动器、千分尺锁存器等），并且光学连接器包括耦合到多芯光学导丝40的揿扣插头（snapplug）41以及耦合到接口光纤52的揿扣插头54。在步骤S32期间，将插头41和52扣合在一起，以将光学导丝40的纤维芯和接口光纤52与MEMS53光学地耦合，MEMS用于方便纤维芯的适当光学对准。之后，相对于目标区域62，经由血管61，通过组织60人工或机械地引导光学导丝40的远端。例如，可以经由动脉通过皮肤组织人工或机械地引导光学导丝40的远端以将其定位在动脉之内的任何点，由此可以根据需要定位并进一步引导导管达到心脏。在引导光学导丝40时，光学导丝控制器51用于部分或完全地重建光学导丝40的形状，由此成像***70（例如，X射线***、MRI***、CT***、US***或IVUS***）可以在目标区域62的扫描图像之内显示光学导丝的覆盖图像。
流程图30的步骤S33包括断开插头41和52，以便于向光学导丝上后加载导管，对光学导丝和导丝接口进行对准的光学重新连接，以及在光学导丝上加载时对导管进行光学感测和显示。
例如，如图3B中所示，在断开的光学导丝40上后加载导管80，由此导管80的远端80b达到目标区域62，导管80的近端80a与插头41间隔开，以便能够将插头41重新连接到插头54。之后，如图3C中所示，将插头41和52返回扣合在一起，以将光学导丝40的纤维芯和接口光纤52与MEMS53光学地耦合，MEMS用于方便纤维芯的适当光学对准。由于先前已经相对于目标区域62定位了光学导丝40，光学导丝控制器51用于部分或完全地重建光学导丝40的形状，由此成像***70可以在目标区域62的扫描图像之内显示加载了导管的光学导丝40的覆盖图像。
在实践中，光学导丝、导丝接口和光学连接器的结构配置的变化不受限制。于是，提供图4-8中所示的光学导丝、导丝接口和光学连接器的以下描述作为光学导丝、导丝接口和光学导丝的光学连接器、导丝接口和光学连接器的结构配置的示范性范例。
如图4A中所示，光纤90a适于并入光学导丝或导丝接口中。具体而言，光纤90a具有包层91，其包封在螺旋结构中取向的三个（3）FBG纤维芯93a-95a，在螺旋中心包括额外的FBG纤维芯92a。与纤维芯92a-95a一体的是由相应的箍96a-96d围绕的相应纤维芯延长部92b-95b，箍96a-96d是陶瓷、塑料或不锈钢的，垂直于包层91保持纤维芯延长部96。
如图4B中所示，互补光纤90b或者具有带缝的箍97，包封纤维芯延长部92c-95c，可以通过相应的缝98a-98d光学访问纤维芯延长部92c-95c。
图5A和5B分别图示了与光学导丝和导丝接口结合在一起的光纤90a（图4A）和光纤90b（图4B）。
具体而言，如图5A中所示，光纤90a（图4A）的包层91被外壳99环绕，导丝连接器100耦合到包层91的近端91b。导丝连接器100包括经由弹簧107加载到包层91上的插座101的弹簧以及耦合到包层91的一对三角形柱103和106。柱103和106将插座101附接到包层91，可以在相应的通道102和105之内滑动。插座101还包括楔形连接器104。
如图5B中所示，MEMS54围绕具有纤维芯延长部92c-95c的光纤90b（图4B）和延伸到接口连接器110中的箍97，接口连接器110是具有横梁112的插头111，横梁能够容纳在插座101和楔形连接器113的通道102（图5A）之内。
如图5C中所示，通道102之内的滑动横梁112对准插头101和111，由此纤维芯延长部92b-95b在带缝箍97之内滑动，以光学地耦合到相应的纤维芯延长部92c-95c。楔形连接器104和113联锁，以将插头101和111保持在一起。MEMS54在需要时执行纤维芯延长部的光学对准，其中在纤维芯延长部正确光学对准时激活指示器55。
图6A和6B分别图示了具有耦合到其上的导丝连接器100的光学导丝90a的远端和近端。重要的是导丝连接器100的直径d。在实践中，直径d的最大值为2mm，以便于向光学导丝90上后加载导管。
同样在实践中，导丝连接器截面的备选实施例可以包括非圆形对称或不对称倾斜小平面几何结构，允许对准或键控***，由配合接口处的连接器几何形状确保光学对准。
例如，图7A和7B分别图示了光学导丝120的三角形截面的远端和近端，光学导丝具有包层121，其支持在螺旋结构中取向的三个（3）FBG纤维芯123a-125a，螺旋结构包括螺旋中心中的额外FBG纤维芯122a。与纤维芯122a-125a一体的是由箍围绕的相应纤维芯延长部122b-125b。外壳129包围包层121。在图7B中所示的远端上，导丝连接器130包括具有通道132的插座131和楔形连接器134。
例如，图8A和8B分别图示了光学导丝140的矩形截面的远端和近端，光学导丝具有包层141，其支持在螺旋结构中取向的三个（3）FBG纤维芯143a-145a，螺旋结构包括螺旋中心中的额外FBG纤维芯142a。与纤维芯142a-145a一体的是由箍围绕的相应纤维芯延长部142b-145b。外壳149围绕包层141。在图8B中所示的远端上，导丝连接器150包括具有通道152的插座151和楔形连接器154。
从图1-8的描述可知，本领域的技术人员将进一步了解如何构造根据本发明原理，用于任何类型的涉及通过光学导丝向目标区域推进导管的微创介入的光学导丝、导丝接口和光学连接器。
尽管已经图示和描述了本发明的各示范性实施例，但本领域的技术人员应当理解，本文描述的本发明的示范性实施例是例示性的，可以做出各种变化和修改，并可以用等价物替代其元件，而不脱离本发明的真实范围。例如，尽管这里结合FBG论述了本发明，但应当理解，其包括用于感测或定位的光纤，通常包括例如，在有或者没有FBG或其他光学***的情况下，利用反向散射、光纤力感测、光纤位置传感器或瑞利散射从检测到光纤一段或多段中的变化进行感测或定位。此外，可以做出很多修改以调整本发明的教导而不脱离其中心范围。因此，希望本发明不限于以公开的具体实施例作为为执行本发明而想到的最佳模式，而是本发明包括落在所附权利要求范围之内的所有实施例。

Claims (15)

1.一种光学导丝***，包括：
光学导丝(10)，其用于相对于所述光学导丝(10)的远端将导管(20)推进到目标区域，其中，所述光学导丝(10)包括至少一个导丝纤维芯(11)，其用于生成指示所述光学导丝(10)的形状的编码的光学信号(16)；
光学导丝控制器(12)，其响应于所述编码的光学信号(16)，用于重建所述光学导丝(10)的形状；
导丝接口(13)，其包括光学地耦合到所述光学导丝控制器(12)的至少一个接口纤维芯(14)；以及
光学连接器(15)，
其中，所述光学连接器(15)能够用于将所述光学导丝(10)连接到所述导丝接口(13)，以通过所述至少一个接口纤维芯(14)从所述至少一个导丝纤维芯(11)向所述光学导丝控制器(12)光学地传输所述编码的光学信号(16)，
其中，在将所述光学导丝(10)连接到所述导丝接口(13)之后，所述光学连接器(15)还能够用于从所述导丝接口(13)断开所述光学导丝(10)并在所述光学导丝(10)的近端上加载所述导管(20)，并且
其中，在从所述导丝接口(13)断开所述光学导丝(10)并在所述光学导丝(10)的近端上加载所述导管(20)之后，所述光学连接器(15)还能够用于将所述光学导丝(10)重新连接到所述导丝接口(13)，以通过所述至少一个接口纤维芯(14)从所述至少一个导丝纤维芯(11)向所述光学导丝控制器(12)重新传输所述编码的光学信号(16)。
2.根据权利要求1所述的光学导丝***，其中，所述光学导丝(10)还包括：
至少一个纤维芯延长部，每个纤维芯延长部与所述至少一个导丝纤维芯(11)之一是一体的。
3.根据权利要求2所述的光学导丝***，其中，所述光学导丝(10)还包括：
至少一个箍，每个箍至少部分地包封所述至少一个纤维芯延长部之一。
4.根据权利要求2所述的光学导丝***，其中，所述光学导丝(10)还包括：
至少部分地包封所述至少一个纤维芯延长部的箍。
5.根据权利要求1所述的光学导丝***，其中，所述导丝接口(13)包括：
至少一个纤维芯延长部，每个纤维芯延长部与所述至少一个接口纤维芯(14)之一是一体的。
6.根据权利要求5所述的光学导丝***，其中，所述导丝接口(13)还包括：
至少一个箍，每个箍至少部分地包封所述至少一个纤维芯延长部之一。
7.根据权利要求5所述的光学导丝***，其中，所述导丝接口(13)还包括：
至少部分地包封所述至少一个纤维芯延长部的箍。
8.根据权利要求1所述的光学导丝***，其中：
所述导丝接口(13)还包括至少一个箍，每个箍至少部分地包封所述至少一个接口纤维芯(14)之一；并且
所述光学连接器(15)包括至少部分地包封所述至少一个箍的接口连接器。
9.根据权利要求5所述的光学导丝***，其中：
所述导丝接口(13)还包括至少部分地包封所述至少一个接口纤维芯(14)的箍；并且
所述光学连接器(15)包括至少部分地包封所述箍的接口连接器。
10.根据权利要求1所述的光学导丝***，其中，所述光学连接器(15)包括：
包封所述光学导丝(10)的近端的导丝连接器；以及
至少部分地包封所述导丝接口(13)的接口连接器。
11.根据权利要求10所述的光学导丝***，其中，所述导丝连接器和所述接口连接器能够用于响应于所述至少一个导丝纤维芯(11)和所述至少一个接口纤维芯(14)的光学对准而扣合到一起。
12.根据权利要求1所述的光学导丝***，其中，所述导丝接口(13)包括：
微机电***，其能够用于微观对准所述至少一个导丝纤维芯(11)和所述至少一个接口纤维芯(14)。
13.根据权利要求1所述的光学导丝***，其中，所述导丝接口(13)还包括：
指示器，其能够用于指示所述至少一个导丝纤维芯(11)和所述至少一个接口纤维芯(14)的微观对准。
14.根据权利要求1所述的光学导丝***，其中，所述光学导丝(10)具有圆形截面。
15.根据权利要求1所述的光学导丝***，其中，所述光学导丝(10)具有非圆形截面。
CN201180042007.4A 2010-09-01 2011-08-29 可后加载的光学形状感测导丝 Active CN103153162B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US37896710P 2010-09-01 2010-09-01
US61/378,967 2010-09-01
PCT/IB2011/053774 WO2012029013A1 (en) 2010-09-01 2011-08-29 Backloadable optical shape sensing guidewires

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103153162A CN103153162A (zh) 2013-06-12
CN103153162B true CN103153162B (zh) 2016-06-29

Family

ID=44720067

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201180042007.4A Active CN103153162B (zh) 2010-09-01 2011-08-29 可后加载的光学形状感测导丝

Country Status (6)

Country Link
US (2) US10507306B2 (zh)
EP (1) EP2611353B1 (zh)
JP (1) JP5997157B2 (zh)
CN (1) CN103153162B (zh)
BR (1) BR112013004528A2 (zh)
WO (1) WO2012029013A1 (zh)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10507306B2 (en) * 2010-09-01 2019-12-17 Koninklijke Philips N.V. Backloadable optical shape sensing guidewires
DE102012207261A1 (de) * 2012-05-02 2013-11-07 Siemens Aktiengesellschaft Chirurgisches Hilfsmittel
EP3055646B1 (en) * 2013-10-02 2020-12-16 Koninklijke Philips N.V. Device tracking using longitudinal encoding
CN106573125B (zh) * 2014-06-18 2020-05-22 皇家飞利浦有限公司 具有可变刚度的细长介入装置
CA2954959C (en) * 2014-07-13 2018-03-20 Three Rivers Cardiovascular Systems Inc. System and apparatus comprising a multisensor guidewire for use in interventional cardiology
CN107072470B (zh) * 2014-09-02 2020-06-05 皇家飞利浦有限公司 用于光学形状感测的导丝
US10953242B2 (en) * 2014-12-10 2021-03-23 Koninklijke Philips N.V. Guiding tracked shape reconstruction for interventional procedures
EP3247259B1 (en) * 2015-01-22 2022-03-09 Koninklijke Philips N.V. Device visualization through optical shape sensing of a guidewire
EP3274750B1 (en) * 2015-03-27 2021-05-26 Intuitive Surgical Operations, Inc. Ofdr interferometric alignment of optical multicore fibers to be connected, and ofdr multicore fiber distributed strain sensor
CN108135531B (zh) 2015-10-02 2021-06-29 皇家飞利浦有限公司 用于利用光学形状感测的导丝来放置设备的衬套
WO2017055620A1 (en) * 2015-10-02 2017-04-06 Koninklijke Philips N.V. Hub for device navigation with optical shape sensed guidewire
JP7090554B2 (ja) 2016-04-20 2022-06-24 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ 光ファイバーセンサを光形状センシングコンソールに光学的に接続する方法及びシステム
WO2018096491A1 (en) 2016-11-28 2018-05-31 Koninklijke Philips N.V. Shape sensing of multiple over-the-wire devices
JP7304814B2 (ja) * 2017-03-21 2023-07-07 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ Ｏｓｓ誘導及び監視システム、コントローラ、及び方法
EP3518010A1 (en) * 2018-01-30 2019-07-31 Koninklijke Philips N.V. Optical shape sensor, optical shape sensing console and system, and optical shape sensing method
US11464421B2 (en) * 2018-07-27 2022-10-11 Lake Region Manufacturing, Inc. Optical connector for optically connecting a proximal optical fiber to the distal optical fiber of a guidewire
EP3705020A1 (en) * 2019-03-05 2020-09-09 FBGS Technologies GmbH Methods and systems for shape sensing
US11086073B2 (en) 2020-01-10 2021-08-10 Lake Region Manufacturing, Inc. Guidewire having a fiber optic force sensor with a mirror having a patterned reflectance

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1667441A (zh) * 2004-02-19 2005-09-14 赖希勒及迪-马沙里有限公司 用于工业用途的插塞壳

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5018823A (en) * 1989-08-28 1991-05-28 Santa Barbara Research Center Single channel high power fiber optic connector
US5813405A (en) 1990-04-18 1998-09-29 Cordis Corporation Snap-in connection assembly for extension guidewire system
US5748820A (en) * 1994-03-24 1998-05-05 France Telecom Component for connection to a multi-core fiber, and a method of manufacture
US6227938B1 (en) * 1998-09-08 2001-05-08 Royal Masters Grinders, Inc. Guidewire position locator
EP1104927A4 (en) * 1999-05-14 2005-01-05 Mitsubishi Electric Corp DISC DEVICE
DE10011790B4 (de) * 2000-03-13 2005-07-14 Siemens Ag Medizinisches Instrument zum Einführen in ein Untersuchungsobjekt, sowie medizinisches Untersuchungs- oder Behandlungsgerät
US20030135102A1 (en) * 2000-05-18 2003-07-17 Burdette Everette C. Method and system for registration and guidance of intravascular treatment
US6749344B2 (en) 2001-10-24 2004-06-15 Scimed Life Systems, Inc. Connection apparatus for optical coherence tomography catheters
JP2004251779A (ja) * 2003-02-20 2004-09-09 Fuji Photo Optical Co Ltd 長尺可撓部材の三次元形状検出装置
WO2005087128A1 (en) 2004-03-05 2005-09-22 Hansen Medical, Inc. Robotic catheter system
US7781724B2 (en) 2004-07-16 2010-08-24 Luna Innovations Incorporated Fiber optic position and shape sensing device and method relating thereto
US20060013523A1 (en) * 2004-07-16 2006-01-19 Luna Innovations Incorporated Fiber optic position and shape sensing device and method relating thereto
US8182433B2 (en) * 2005-03-04 2012-05-22 Endosense Sa Medical apparatus system having optical fiber load sensing capability
US8989528B2 (en) 2006-02-22 2015-03-24 Hansen Medical, Inc. Optical fiber grating sensors and methods of manufacture
JP5136747B2 (ja) * 2007-02-01 2013-02-06 国立大学法人 名古屋工業大学 曲がり度合い検出装置およびそれを用いた曲がり度合い検出方法
US7717624B2 (en) 2007-04-17 2010-05-18 Medeikon Corporation Connectors for multi fiber optical probes
WO2008131303A2 (en) 2007-04-20 2008-10-30 Hansen Medical, Inc. Optical fiber shape sensing systems
EP2626030A3 (en) 2007-08-14 2017-03-08 Koninklijke Philips N.V. Robotic instrument systems and methods utilizing optical fiber sensors
KR101487381B1 (ko) * 2008-07-10 2015-01-30 삼성전자주식회사 위젯 제공방법 및 이를 적용한 ｔｖ
WO2010051401A1 (en) * 2008-10-31 2010-05-06 Vascular Imaging Corporation Optical imaging probe connector
US10507306B2 (en) * 2010-09-01 2019-12-17 Koninklijke Philips N.V. Backloadable optical shape sensing guidewires

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1667441A (zh) * 2004-02-19 2005-09-14 赖希勒及迪-马沙里有限公司 用于工业用途的插塞壳

Also Published As

Publication number Publication date
US20130158512A1 (en) 2013-06-20
US11590327B2 (en) 2023-02-28
EP2611353B1 (en) 2022-06-15
US10507306B2 (en) 2019-12-17
EP2611353A1 (en) 2013-07-10
JP5997157B2 (ja) 2016-09-28
WO2012029013A1 (en) 2012-03-08
CN103153162A (zh) 2013-06-12
US20200078569A1 (en) 2020-03-12
JP2013540466A (ja) 2013-11-07
BR112013004528A2 (pt) 2016-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103153162B (zh) 可后加载的光学形状感测导丝
CN217040287U (zh) 用于将医疗器械***患者体内的医疗器械***
CN215608602U (zh) 医疗设备和医疗设备监视***
US11883609B2 (en) Automatic dimensional frame reference for fiber optic
CN108430368B (zh) 用于光学感测的具有多芯光纤的医疗设备
CN216319408U (zh) 错位检测***
US20220160209A1 (en) Steerable Fiber Optic Shape Sensing Enabled Elongated Medical Instrument
CN112386335A (zh) 用于医疗装置的形状感测***和方法
US6471710B1 (en) Probe position sensing system and method of employment of same
CN102892347A (zh) 快速的光纤的形状重建
CN105473097A (zh) 具有冗余感测的形状传感器***
EP2667816A2 (en) Optical shape sensing fiber for tip and shape characterization of medical instruments
CN105636503A (zh) 用于光学形状感测的多用途内腔设计
CN113907705A (zh) 连续光纤功能监测和自诊断报告***
CN114788733A (zh) 与端口放置相关联的光纤形状传感***
CN116019552A (zh) 用于医疗设备放置的参考平面
US20230101030A1 (en) Shape Sensing Reference Frame
CN103339485B (zh) 外科末端执行器附近的外来对象的探测
CN114246583A (zh) 用于检测和确认的光纤血氧测定***
CN115868960A (zh) 医疗器械形状过滤***和方法
CN116725666A (zh) 医疗设备和医疗设备***
CN113662657B (zh) 一种具有3d导航功能的介入式血管癌栓消融医疗***
US20230121370A1 (en) Fiber Optic Ultrasound Probe
CN113616329B (zh) 一种具有体内3d导航手术功能的介入式激光消融***
WO2022136696A1 (en) Method for shape sensing an optical fiber

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant