利用光學形狀感測的動態約束的制作方法

利用光學形狀感測的動態約束的制作方法
【專利摘要】一種用于測量受試者的動態移動的系統、設備和方法，包括：網狀結構，被配置為柔性地且貼身地裝配在所述受試者的至少部分之上。所述網狀結構包括設置于其中的一個或多個形狀感測光纖，以及第二反饋測量形態，所述第二反饋測量形態包括并入于其中的傳感器或探測器，使得所述一個或多個形狀感測光纖監視受試者上的所述傳感器或所述探測器的移動。重建模塊耦合至所述形狀感測光纖，以接收反饋信號并基于所述反饋信號來解釋所述傳感器或所述探測器的形狀和位置的動態改變。所述重建模塊考慮所述動態改變以改善所述受試者上的醫療活動。
【專利說明】利用光學形狀感測的動態約束
[0001]此申請要求先前于2011年6月10日提交并且通過引用并入于此的臨時申請號61/495862的優先權。
【技術領域】
[0002]此公開內容涉及光學形狀感測，并且更特別地涉及將光學形狀感測約束施加于用于醫療應用的空間設置的傳感器陣列的系統和方法。
【背景技術】
[0003]典型地使用數值方法來探討對于諸如電阻抗斷層攝影(EIT)、漫射光學斷層攝影(DOT)、體表電位標測(body surface potential mapping, BSPM)等的非線性和不適定(ill-posed)問題的解，該數值方法利用關于與感興趣的未知參數相關的測量的現有知識。范例包括用于正向計算的有限元建模和用于獲得唯一和穩定反解(inverse solution)的正則化非線性求解器。工業和醫療成像中遇到的典型的情景基本上對于時間不變情況是三維的且對于動態觀察是四維的。
[0004]為了得出有意義的反演解(inversion solution)，知道實驗裝備的源/探測器幾何結構以及感興趣的對象/體積的三維(3D)形狀是重要的。在DOT的情況下，輸入信號隨距源的距離指數衰減。適于對象的幾何結構的測量裝備相對于用于普通使用的剛性的過大的測量裝備是優選的。在EIT的情況下，需要電極與組織接觸并且需要在測量幾何結構內考慮(account for)歸因于患者的移動的動態,患者的移動諸如是呼吸運動。圖像重建的精確度取決于3D形狀如何及時改變。
[0005]當前，并入到反問題的解中的附加現有知識的范例包括來自用于非侵入電-解剖標測/體表面電位標測(BSPM)、EIT和DOT的磁共振(MR)或計算機斷層攝影(CT)的成像數據。然而，典型地在在前時間點處獲取這些數據集并且這些數據集不反映用于利用非接觸標測/EIT/D0T的斷層攝影反演的測量獲取期間存在于感興趣的結構內的動態。
[0006]使用線性加速器機器經由二維束投遞外部束放射療法(XRT)。XRT主要包括從數個方向(經常是前或后，以及兩側)投遞至患者的單個輻射束。在稱為仿真器的專門校準的診斷X射線機器上對處置進行計劃或仿真，因為仿真器再現線性加速器動作，并且將它們與輻射束的通常良好建立的布置進行比較以實現期望的計劃。仿真的目的是對待處置的體積精確地進行瞄準和定域。XRT從計劃和實行期間器官變形的知識獲益。
[0007]能夠從各種系統推導形狀信息。這些包括:光學形狀詢問系統(例如，光纖布拉格傳感器、瑞利散射、布里淵散射、基于光學強度的漸弱)、用于裝置上的點的電磁(EM)定域的多線圈陣列、用于三維表面估計的激光掃描系統以及用于基于相機(飛行時間或常規光學測量)或麥克風的形狀詢問的光學/聲學標記/發射器陣列。諸如超聲的實時成像也可以用于形狀信息，但是該途徑的臨床可用性取決于附加成本和與執行的成像相關的斷層攝影信息的臨床價值。
【發明內容】

[0008]根據本原理，一種用于測量受試者的動態移動的系統、設備和方法，包括:網狀結構，被配置為柔性地且貼身地(snuggly)裝配在所述受試者的至少部分之上。所述網狀結構包括設置于其中的一個或多個形狀感測光纖，以及第二測量形態，所述第二測量形態包括并入于其中的傳感器或探測器，使得所述一個或多個形狀感測光纖監視受試者上的所述傳感器或探測器的移動。重建模塊耦合至所述形狀感測光纖，以接收反饋信號并基于所述反饋信號來解釋所述傳感器或探測器的形狀和位置的動態改變。所述重建模塊考慮所述動態改變以改善所述受試者上的醫療活動。
[0009]一種用于測量受試者的動態移動的設備，包括:網狀結構，被配置為裝配在所述受試者的至少部分之上。一個或多個形狀感測光纖包括在所述網狀結構內。第二測量形態包括并入到所述網狀結構中的多個傳感器，使得結合所述第二形態來采用所述一個或多個形狀感測光纖，以從所述受試者的皮膚的表面直接執行測量。調整機構被配置為容許所述網狀結構和所述一個或多個形狀感測光纖的調整，以容許所述網狀結構至所述受試者的所述部分的柔性和貼身的聯接。
[0010]一種用于測量受試者的動態移動的方法，包括:提供網狀結構，所述網狀結構被配置為柔性地且貼身地裝配在所述受試者的至少部分之上，所述網狀結構包括設置于其中的一個或多個形狀感測光纖和另一感測技術的傳感器；以及通過采用從所述一個或多個形狀感測光纖接收的反饋信號來監視所述傳感器的移動和位置，并基于所述反饋信號來解釋所述傳感器的所述移動和位置的動態改變，來重建所述受試者的所述部分的形狀；以及考慮測得的所述動態改變以改善 所述受試者上的醫療活動。
[0011]根據要結合附圖閱讀的本公開內容的示例性實施例的以下詳細描述，本公開內容的這些和其它目的、特征和優點將變得明顯。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]此公開內容將參照以下圖詳細介紹優選實施例的以下描述，其中:
[0013]圖1是示出了根據本原理的測量和考慮處理期間患者的動態改變的示例系統/方法的框/流程圖；
[0014]圖2是示出了根據一個示例發明的用于使用多位置感測技術的圖像重建的系統的不意圖；
[0015]圖3是示出了根據一個示例實施例的網狀結構服裝(garment)或類似柔性跟蹤管線/表面的圖；
[0016]圖4是示出了根據示例實施例的根據測量的動態改變控制的輻射處置裝備的圖；以及
[0017]圖5是示出了根據本發明的示例實施例的用于測量和考慮處理期間患者的動態改變的步驟的流程圖。
【具體實施方式】
[0018]根據本原理，測量系統和方法提供特定地被配置為用于感興趣的對象/幾何結構的可適應和優化的裝備。在特別有用的實施例中，采用形狀感測技術來確定用于不適定重建問題的源探測器裝備的形狀和軌跡信息。這幫助對對于適應性和動態測量裝備的不適定問題進行建模和求解。
[0019]在特別有用的實施例中，在具有電、熱或其它測量傳感器的網狀結構中采用一個或多個形狀感測光纖。光纖和其它傳感器結合工作以提供出眾的結果。例如，來自傳感器的光纖定位反饋提供更精確的傳感器位置，以使得能夠得到用于多個不同處理或研究的更精確的結果，不同的處理或研究諸如是例如電阻抗斷層攝影、體表面電位/溫度標測等。光學形狀感測光纖可以提供附加信息來創建用于求解不適定問題的更完整的圖畫。
[0020]應當理解，將就醫療儀器來描述本發明；然而，本發明的教導寬廣得多并且可應用于跟蹤或分析復雜的生物或機械系統中采用的任何儀器中。特別是，本原理可應用于生物系統的內部跟蹤處理，身體的諸如肺、胃腸道、排泄器官、血管等的所有區域中的處理。可以以硬件和軟件的各種組合來實施描繪于圖中的元件，并且該元件提供可以組合于單個元件或多個元件中的功能。
[0021]能夠通過使用專用硬件以及能夠運行與合適的軟件有關聯的軟件的硬件來提供圖中所示的各種元件的功能。當由處理器提供時，該功能能夠由單個專用處理器、單個共用處理器、或多個獨立處理器來提供，該多個獨立處理器中的一些能夠是共用的。此外，術語“處理器”或“控制器”的明確使用不應視為排它地指能夠運行軟件的硬件，并且能夠暗指包括，但不限于，數字信號處理器(“DSP”)硬件、用于存儲軟件的只讀存儲器(“ROM”)、隨機訪問存儲器(“RAM”)、非易失性存儲器等。
[0022]此外，于此記載本發明的原理、方面、和實施例及其特定范例的所有陳述意在涵蓋其結構和功能等同物。附加地，其意圖該等同物包括當前已知的等同物以及將來研發的等同物(即研發的執行相同功能的任何元件，而不管其結構)。從而，例如，本領域技術人員將理解，于此介紹的框圖表示具體化本發明的原理的示例性系統部件和/或電路的概念視圖。類似地，應當理解，任何流程圖表、流程圖等表示基本上可以表示于計算機可讀存儲介質中并且從而由計算機或處理器運行的各種過程，而不管是否明確示出了該計算機或處理器。[0023]此外，本發明的實施例能夠采取從計算機可使用或計算機可讀存儲介質可存取的計算機程序產品的形式，該計算機程序產品提供由計算機或任何指令運行系統，或結合計算機或任何指令運行系統，使用的程序代碼。對于此描述來說，計算機可使用或計算機可讀存儲介質能夠是可以包括、存儲、傳輸、傳播、或傳送由指令運行系統、裝置或設備使用或結合指令運行系統、裝置或設備使用的程序的任何裝置。介質能夠是電子、磁、光學、電磁、紅外、或半導體系統(或裝置或設備)或傳播介質。計算機可讀介質的范例包括半導體或固態存儲器、磁帶、可拆卸計算機軟盤、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高密盤-只讀存儲器(⑶-ROM)、高密盤-讀/寫(⑶-R/W)和DVD。
[0024]現在參照圖，其中，相似的數字表示相同或類似元件，并且最初參照圖1，示例性地描繪了一種用于執行醫療處理的系統100。系統100可以包括工作站或控制臺112，從工作站或控制臺來監督和管理處理。處理可以包括任何處理，包括但不限于活組織檢查、消融、藥物注入等。工作站112優選地包括一個或多個處理器114和用于儲存程序和應用軟件的存儲器116。應當理解，系統100的功能和組件可以集成到一個或多個工作站或系統中。[0025]存儲器116可以存儲重建模塊115，重建模塊115被配置為解釋來自敏化(sensitized)柔性網狀結構106的電磁、光學、聲學等反饋信號。網狀結構106可以包括以已知幾何結構或以使用前初始化了的幾何結構嵌入其中的光纖傳感器、光學、聲學、電或電磁標記或傳感器等。形狀詢問控制臺122測量感興趣的表面上的標記/傳感器分布并將關于校準/參考部分和測量部分的反饋供應至重建模塊115。形狀詢問模塊122向光纖傳感器104發送光并接收來自光纖傳感器104的光。光纖傳感器104以容許在下織物基底的伸展，而考慮織物中的總的光纖傳感器長度僅能夠微小改變的事實，的圖案(例如，嵌入柔性隔膜內的2D螺旋圖案或2D正弦圖案)編織于或另外地集成到網狀結構106中。光纖104局部錨定于控制點處，以提供受試者的彎曲期間光纖中的應變。數個控制點能夠在相對于網狀結構的所有自由度上約束光纖，例如在光纖尖端處，而其它能夠容許滑動自由度，以使得光纖能夠相對于網狀結構圖案自由地滑動，來在網狀結構變形時適應構圖的結構中的任何總路徑長度改變。
[0026]重建模塊115可以包括如下能力:接收來自多個設備或系統的多個輸入以解釋醫療處理、診斷測試等期間的事件或動態事情。醫療成像設備110和/或跟蹤模塊117也可以被包括并可以給重建模塊115提供附加反饋。重建模塊115被配置為使用信號反饋(和任何其它反饋)來考慮與患者的身體的動態改變相關的誤差或失常。
[0027]在一個實施例中，受試者148或受試者148上的感興趣的區域140由柔性網狀結構106覆蓋或約束。柔性網狀結構106可以包括被配置為與受試者148或感興趣的區域140的移動或彎曲對應地伸展的織品或網。網狀結構106可以包括分布于網狀結構106內并遍及網狀結構106的可以包括光纖感測以外的技術(例如，電極、跟蹤器等)的一個或多個傳感器108和/或探測器109。形狀感測光纖104、傳感器108和/或探測器109被配置為將位置、溫度、電場信息、形狀信息等轉播回重建模塊115。例如，網狀結構106可以設置于患者(148)的中間部分上，使得在呼吸循環期間，傳感器108/探測器109感測腹部或胸腔的動態形狀改變。可以使用計算網狀結構106中的節點或位置之間的距離或距離的改變的重建模塊115來解釋此信息。于是可以采用網狀結構偏轉來考慮成像設備110拍攝的圖像中的呼吸或輔助醫療處理期間的行動(例如，在呼氣時插入設備等)或需要進行動態改變的補償的任何其它事件或行動的定時。
[0028]應當理解，網狀結構106可以施加于受試者的解剖體的任何部分，以收集動態形狀/位置數據。例如，網狀結構106可以放置在臂、腿、腹部、胸腔、脖子、頭上或是其組合。另外，可以使得網狀結構106能夠被調整為被配置為用于不同大小的受試者、不同大小的
附屬物等。
[0029]可以在醫療處理期間采用網狀結構106來輔助臨床醫生執行處理。例如，醫療設備102可以包括例如針、導管、引導線、內窺鏡、探頭、機器人、電極、過濾設備、充氣囊設備或其它醫療組件等。工作站112可以包括顯示器118，用于除使用處理和計算組件外，使用成像系統110來觀看受試者148的內部圖像，該處理和計算組件與成像或其它臨床數據相關地自動執行形狀感測信息的配準和融合。成像系統110可以包括成像形態，諸如例如超聲、光聲、磁共振成像(MRI)系 統、熒光系統、計算機斷層攝影(CT)系統、正電子發射斷層攝影(PET)、單光子發射計算機斷層攝影(SPECT)、或其它系統。可以提供成像系統110來收集實時術中成像數據。成像數據可以顯示于顯示器118上。顯示器118可以容許用戶與工作站112及其組件和功能互動。這也受到接口 120的促進，接口 120可以包括鍵盤、鼠標、操縱桿或任何其它外圍設備或控制以容許與工作站112的用戶互動。
[0030]在處理期間，歸因于三維(3D)動態患者移動、呼吸等，可以需要補償成像設備110收集的圖像。可以在顯示的圖像中考慮該移動，以提供受試者或感興趣的區域的較穩定的實時顯示圖像。可以將一個或多個跟蹤設備或相機107并入到設備102中，使得能夠探測跟蹤/成像信息。跟蹤設備107可以包括電磁(EM)跟蹤器、光纖跟蹤、機器人定位系統、相機等。
[0031]重建模塊115可以采用補償模型或位置算法來計算差異或考慮歸因于動態改變的圖像之間的動態改變。能夠與考慮的歸因于動態改變的失常和誤差一起顯示感興趣的區域140和/或設備102的數字呈現(rendering)(使用反饋信號)。可以由圖像校正模塊
119來生成數字呈現。
[0032]在一個實施例中，系統100獲取數據以生成人體的斷層攝影圖像并執行適應于患者運動的輻射治療。可以由重建模塊115采用重建和優化算法，來考慮從網狀結構106的形狀跟蹤推導的可變測量幾何結構。能夠將此信息施加至控制器模塊126或其它設備，以使信號適應于動態改變。在一個范例中，控制器模塊126可以生成控制信號，以根據動態改變來控制各種控制器、傳感器、輻射源/束等，以改善處理或研究期間發生的活動的數據收集、反饋或實行。由重建模塊115計算的形狀重建之間的反饋環動態地提供關于柔性網狀結構106的3D形狀的信息，該信息可以由臨床系統在施行藥物、化學療法、輻射、測量肌肉活動等中采用。
[0033]以此方式，光纖感測104提供關于設置于網狀結構106中的第二形態節點、電極、跟蹤設備、源等的附加信息。節點(例如，傳感器108、探測器109等)的相對距離是關于時間已知的，并且可以采用此數據來進行更精確的預測、估計將來劑量/處置、確定測量的精
確度等。
[0034]參照圖2，根據包括網狀結構106的特征的網狀結構206來形成背心(vest) 202。背心202優選地是柔性的，以貼身地裝配在受試者148上。感測光纖210集成在背心202中并且采用背心202來確定受試者148的胸腔的形狀。形狀感測模塊220詢問光纖210，并且此信息用于求解器模塊212中，此求解器模塊212對受試者148的真實幾何結構進行建模，以得到用于例如反演問題的優化解。感測光纖210可以包括集成到背心202中的單個光纖，該單個光纖繞受試者的身體盤繞并且因此投遞幾何結構的足夠的圖畫。感測光纖210也可以包括集成到背心202中的多個光纖。
[0035]感測光纖210可以包括一個或多個光纖布拉格光柵(FBG)，其是光纖的反射特別波長的光并透射所有其它光的段。這通過在纖芯中增加折射率的周期性變化來實現，折射率的周期性變化生成波長特定的介質鏡。FGB因此能夠用作內嵌(inline)光學濾波器以阻擋某些波長，或作為波長特定的反射器。
[0036]FBG的操作背后的基本原理是在折射率發生改變的每一個界面處的菲涅耳反射。對于一些波長，各時段的反射 光是同相的，使得對反射存在相長干涉，并且因此，對透射存在相消干涉。布拉格波長對應變以及溫度敏感。這意味著FBG光柵能夠用作光纖光學傳感器中的感測元件。在FBG傳感器中，引起布拉格波長的移動A Xb，并且歸因于施加的應變(￡ )和溫度改變(AT)的布拉格波長的相對移動A AB/XB近似地由下式給出:廣，，1 AT，
[0037]^~ 二(.sc + (.7'A 7 aB。
[0038]系數Cs稱為應變系數并且其幅度通常在0.8X10_6/i! e左右或絕對量大約為lpm/U ￡。系數Ct描述傳感器的溫度靈敏度并且由熱膨脹系數和熱光效應組成。其值在7X 10_6/K(或作為絕對量13pm/K)左右。
[0039]該技術的一個主要的優點是各種傳感器元件能夠分布于光纖的長度上。沿嵌入結構中的光纖的長度并入具有各種傳感器(量表)的3或更多芯容許基于縱向位置來評估結構的曲率，并且因此容許準確地確定該結構的三維形式，即約束不設定問題的體積。
[0040]作為對FBG的替代，能夠利用常規光纖中的固有背散射。一個這樣的途徑是使用標準單模通信光纖中的瑞利散射。瑞利散射作為纖芯中的折射率的隨機波動的結果發生。能夠將這些隨機波動建模為具有沿光柵長度的幅度和相位的隨機變化的布拉格光柵。通過使用在多芯光纖的單個長度內延伸的3或更多芯中的此效應，將能夠跟蹤感興趣的表面的3D形狀和動態。
[0041]在一個實施例中，背心202可以包括用于體電位表面標測(BPSM)的電極背心。BPSM背心202包括包括于其中的多個電極傳感器/探測器208。在此實施例中，傳感器/探測器208與數據獲取系統222連接，以收集體表面的位置信息。在此裝備中，能夠將從電極208收集的采樣數據與從形狀感測模塊推導的幾何約束相關聯，以提供受試者的動態的更精確的描畫。以此方式，能夠在求解器模塊212中考慮例如呼吸等期間形狀的動態改變，并將該動態改變與圖像相關聯以提供重建的圖像表示224，該重建的圖像表示224考慮受試者中的任何感測的移動。可以采用相同的裝備來進行溫度感測、電場感測、振動研究等。以此方式，與其它實時測量一起提供身體或受試者的動態(移動)或靜態數字呈現，以提供用于分析或研究的完整的信息集。
[0042]參照圖3，在另一實施例中，可以將網狀結構106、206制造為衣服的形式，例如一對游泳褲(trunk)、乳罩、便帽、襪子、手套等。衣服可以包括彈性Spandex?或其它形式的彈性衣服。為示例，服裝302可以被配置用于胸部的漫射光學斷層攝影(DOT)。服裝302包括調整結構304，以適應性地具有貼身地裝配至患者的大小。調整機構304可以包括鉤、環連接器、帶扣、彈性帶、拉鏈、按扣、或用于調整大小的任何其它設備。光學感測光纖306設置于服裝302的織品內，并且將光學信號發送至服裝302中的與解剖體組織直接接觸的場所和從該場所接收光學信號。可以采用相同或不同的光纖來用于感測和用于光學斷層攝影(例如，取決于應用，可以需要多模光纖來提高信號強度，代替用于光學形狀感測的單模光纖)。
[0043]在一種情況下，解剖體組織是胸部，并且光纖能夠用于測量幾何結構的形狀感測/跟蹤(瑞利散射)，或在多芯光纖裝備中，可以包括布拉格光柵且能夠用作用于形狀估計的附加芯光纖。可以考慮其它幾何結構跟蹤技術來確定解剖上適應的服裝302的形狀。光纖306優選地使用連接部308與服裝302局部接合或連接至服裝302。這可以通過十字縫、通過使用成角的、被編織到服裝中的蜿蜒布置中或擁有該蜿蜒布置的光纖、或通過采用粘合劑等來實現這個。
[0044]應當注意，可以在服裝中采用其它設備或藥物來在使用光纖306和其它系統收集的幾何數據之間創建協作。在一個范例中，服裝302可以包括集成于其中的輻射源，輻射源繞胸部設置，并且可以采用胸部的移動來評估在胸部的區域中實際接收的輻射劑量。也可以設想其它應用。
[0045]參照圖4，示出了用于輻射治療的系統402。受試者148具有需要利用輻射治療來處置的病變(lesion)或腫瘤406。為了減小摧毀健康組織的風險，考慮患者動態是重要的考慮。通過采用具有光學感測光纖404的網狀結構106，能夠考慮患者動態。來自源412的輻射束410能夠是脈沖的或者另外地是根據使用感測光纖404測量的動態定時的。在另一實施例中，控制器415控制諸如伺服器、致動器、數字信號處理器、快門(shutter)等的設備420，其可以被采用來根據患者動態數據來移動源412或引導/控制束410。這可以導致輻射脈沖的定時的控制和/或瞄準脈沖以更精確地撞擊目標組織(例如，腫瘤406)。能夠使用患者動態數據來驅動患者模型用于更高級的系統控制。
[0046]雖然已經根據示例非限制性范例描述了本原理(例如，成像技術、輻射治療等)，但是其它應用能夠從于此描述的創新概念獲益，例如可以采用本原理來求解不適定問題。能夠將不適定問題描述為具有從最終數據推斷的解(即，解對最終數據的改變高度敏感)的問題。可以采用本原理來求解反問題，其包括通常構架，該通常構架用于將觀測的測量結果轉換為關于例如感興趣的物理對象或系統的信息，推導解以匹配數據。可以在溫度標測、神經元(neuronal)成像(例如,腦磁描記法/腦電圖法(MEG/EEG))、肌肉彎曲的測量等中采用本原理。
[0047]參照圖5，根據示例性實施例示例性地示出了用于測量受試者的動態移動的方法。在框502中，提供了網狀結構，其被配置為柔性地且貼身地裝配在受試者的至少部分上，例如臂、腿、胸腔等上。網狀結構包括設置于其中的一個或多個形狀感測光纖。光纖被編織到網狀結構的織品中并且優選地聯接至網狀結構織品，使得彎曲網狀結構在光纖中賦予應變。光纖可以捆綁至網狀結構、膠粘或其它地耦合至網狀結構，以容許彎曲，但是也約束受試者的部分的運動。在框504中，網狀結構可以包括一件衣服、被配置為以設置于醫療服裝上的探測器來執行位置感測的醫療服裝，并且其中采用該一個或多個形狀感測光纖來提高傳感器、探測器等的位置感測，或另外測量受試者中的動態改變。
[0048]在框506中，在優選實施例中，網狀結構包括與光纖感測結合使用的另一感測形態。例如，可以采用由光纖傳感器圍繞或與光纖傳感器集成的傳感器或電極。以此方式，通過光纖感測數據增強了關于患者和/或傳感器或電極的移動或移位的反饋。
[0049]在框512中，通過采用從該一個或多個形狀感測光纖接收的反饋信號來重建受試者的部分的形狀，并且基于反饋信號來解釋網狀結構的形狀和位置的動態改變。
[0050]在框522中，考慮測得的動態改變，以改善受試者上的醫療活動，例如處置、診斷、并入網狀結構中的第二形態的分析。范例可以包括以下。在框524中，根據動態改變來控制用于對受試者進行處置的輻射束的瞄準和/或脈沖。及時調制束或移動束來將其焦點保持在目標上以摧毀病變或腫瘤，而不摧毀健康組織。在框526中，基于動態改變來重建單個或多個圖像，以提供更精確的測量或圖像的呈現，而沒有歸因于受試者的移動的不想要的偽影。在框528中，可以使用相同(或不同)的形狀感測光纖來采集受試者的光學斷層攝影數據或其它數據。在框530中，收集電場數據、熱數據或其它數據。將收集的數據與形狀感測光纖信息匹配或考慮到形狀感測光纖信息來考慮收集的數據。例如，一個或多個形狀感測光纖可以與用于執行電阻抗斷層攝影或體表電位/溫度標測的電或熱測量結合使用。[0051]在解釋所附權利要求時，應當理解:
[0052]a)詞語“包括”不排除給定權利要求中列出的那些元件或行為以外的其它元件或行為的存在；
[0053]b)元件之前的詞語“一”不排除多個該元件的存在；
[0054]c)權利要求中的任何參考符號不限制它們的范圍；
[0055]d)數個“構件”可以由相同項或硬件或軟件實施的結構或功能來表示； 并且
[0056]e)除非特別指出，不意圖行為的特定順序是必需的。
[0057]已經描述了用于利用光學形狀感測的動態約束的系統和方法的優選實施例(其意圖為示例性的而非限制性的)，需要注意，根據上述教導，本領域技術人員能夠進行修改和變更。因此，應當理解，可以對公開的公開內容的特別實施例進行改變，該改變在于此公開的由所附權利要求略述的實施例的范圍內。從而已經描述了專利法所需的細節和特性，在所附權利要求中提出了由專利證書所保護的聲稱和期望的東西。
【權利要求】
1.一種用于測量受試者的動態移動的系統，包括: 網狀結構(106)，被配置為柔性地且貼身地裝配在所述受試者(140)的至少部分之上，所述網狀結構包括設置于其中的一個或多個形狀感測光纖(104)，所述網狀結構還包括第二反饋測量形態，所述第二反饋測量形態具有并入于其中的傳感器(108)或探測器(109)，使得所述一個或多個形狀感測光纖監視受試者上的所述傳感器或所述探測器的移動；以及 重建模塊(115)，耦合至所述形狀感測光纖，以接收反饋信號并基于所述反饋信號來解釋所述傳感器或所述探測器的形狀和位置的動態改變，所述重建模塊考慮所述動態改變以改善所述受試者上的醫療活動。
2.如權利要求1所述的系統，其中，所述重建模塊(115)被配置為控制用于對所述受試者進行處置的脈沖和瞄準輻射。
3.如權利要求1所述的系統，其中，所述重建模塊(115)被配置為基于所述動態改變來重建圖像。
4.如權利要求1所述的系統，其中，所述傳感器(108)或所述探測器(109)包括與所述受試者直接接觸的電極。
5.如權利要求1所述的系統，其中，所述一個或多個形狀感測光纖(104)包括纏繞于所述網狀結構中的單個光纖。
6.如權利要求1所述的系統，其中，所述網狀結構(106)包括醫療服裝，所述醫療服裝被配置為使用設置于所述醫療服裝上的所述傳感器或所述探測器來執行位置感測，并且其中，采用所述一個或多個形狀感測光纖來驗證并改善所述位置感測。
7.如權利要求1所述的系統，其中，采用所述一個或多個形狀感測光纖(104)來采集所述受試者的光學斷層攝影數據。
8.如權利要求1所述的系統，其中，結合用于執行電阻抗斷層攝影的電測量來采用所述一個或多個形狀感測光纖(104)。
9.如權利要求1所述的系統，其中，結合用于執行體表電位/溫度標測的熱測量來采用所述一個或多個形狀感測光纖(104)。
10.一種用于測量受試者的動態移動的設備，包括: 網狀結構(206)，被配置為裝配在所述受試者的至少部分之上； 一個或多個形狀感測光纖(210)，包括在所述網狀結構內； 第二測量形態，包括并入到所述網狀結構中的多個傳感器(208)，使得結合所述第二形態來采用所述一個或多個形狀感測光纖，以從所述受試者的皮膚的表面直接執行測量；以及 調整機構(304)，被配置為容許所述網狀結構和所述一個或多個形狀感測光纖的調整，以容許所述網狀結構至所述受試者的所述部分的柔性和貼身的聯接。
11.如權利要求10所述的設備，其中，采用來自所述一個或多個形狀感測光纖(210)的反饋以控制用于對所述受試者進行處置的脈沖和瞄準輻射。
12.如權利要求10所述的設備，其中，采用來自所述一個或多個形狀感測光纖(210)的反饋以基于所述動態改變來重建圖像。
13.如權利要求10所述的設備，其中，所述傳感器(208)包括與所述受試者的所述皮膚直接接觸的電極。
14.如權利要求10所述的設備，其中，所述網狀結構(206)包括醫療服裝，其中，所述一個或多個形狀感測光纖(210)被配置為執行對設置于所述醫療服裝上的所述傳感器的位置感測。
15.如權利要求10所述的設備，其中，采用所述一個或多個形狀感測光纖(210)來采集所述受試者的光學斷層攝影數據。
16.如權利要求10所述的設備，其中，所述一個或多個形狀感測光纖(210)并入到具有用于進行電測量以執行電阻抗斷層攝影的電極的所述網狀結構中。
17.如權利要求10所述的設備，其中，所述一個或多個形狀感測光纖(210)并入到具有體表電位傳感器的所述網狀結構(206 )中，所述體表電位傳感器用于進行用于所述受試者的表面的溫度標測的熱測量。
18.一種用于測量受試者的動態移動的方法，包括: 提供(502)網狀結構，所述網狀結構被配置為柔性地且貼身地裝配在所述受試者的至少部分之上，所述網狀結構包括設置于其中的一個或多個形狀感測光纖和另一感測技術的傳感器；以及 通過采用從所述一個或多個形狀感測光纖接收的反饋信號以監視所述傳感器的移動和位置，并基于所述反饋信號來解釋所述傳感器的所述移動和位置的動態改變，來重建(512)所述受試者的所述部分的形狀；以及 考慮(522)測得的所述動態改變以改善所述受試者上的醫療活動。
19.如權利要求18所述的方法，其中，考慮測得的所述動態改變以改善醫療活動包括以下至少之一: 控制(524)用于對所述受試者進行處置的輻射束的脈沖和瞄準； 基于所述動態改變來重建(526)圖像；或 執行(530)電測量或熱測量，以分別執行電阻抗斷層攝影或體表電位/溫度標測。
20.如權利要求18所述的方法，其中，考慮所述動態改變包括使用所述一個或多個形狀感測光纖來采集(528 )所述受試者的光學斷層攝影數據。
【文檔編號】A61B5/11GK103607949SQ201280028201
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2012年5月31日 優先權日:2011年6月10日
【發明者】R·曼茨克, G·W·T·霍夫特, R·陳, A·E·德雅爾丹 申請人:皇家飛利浦有限公司