渐进式内窥镜形状的感知和重建

摘要

给出并分析了一种内窥镜镜体形状感知系统,特别是给出了曲率传感头的检测原理,及介入装置和控制子系统的设计.将中心波长为1 539.234 nm和1 538.882 nm的两根布拉格光纤光栅(Fiber Bragg Grating)封装在细径基材上,构成直径为3 mm应变测量传感器.在介入装置作用下,传感器沿内窥镜活检钳道按平均速度30 mm/s间歇式推进,并在介入过程中,每隔50 mm等间隔距离采样传感器上的Bragg波长变化值,推算出各点的应变和空间曲率信息.最终运用基于离散点曲率信息的空间曲线拟合方法重建内窥镜镜体的空间形状.实验结果表明:系统原理的可行性,对圆形实验模型的测试表明,传感器插入1 000 mm后其末端在 x、y和z 方向上的误差分别为0.5 mm、0.8 mm和-3.4 mm.同时也表明:介入人体的肠道内窥镜形状显示可极大地提高内窥检查安全性.