仪器仪表学报

作者：黄宇辰，周虹吉，杨梦雪，艾森，何彦霖

单位：黄宇辰,北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100016,,周虹吉,北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100016,,杨梦雪,北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100016,,艾森,北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100016,,何彦霖,北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100016,heyanlin@bistu.edu.cn,

关键词：多芯光纤传感;双平面透视图像;三维形状重建;介入导管;融合算法

基金：国家重点研发计划(2020YFA0711200)项目资助

血管介入手术导管的精准三维形状测量是提升手术质量的关键。现有二维影像、电磁等方法存在导管三维形状测量误差大等问题，严重制约手术安全性与效率。面向血管介入手术导管精准导航的需求，提出一种融合双平面透视图像与光纤光栅传感的介入导管形状重建方法，实现介入手术导管三维形状的精确重建。首先基于光纤光栅传感理论，求解出光栅节点的曲率与方向角，同时，为了减小光纤扭转产生的误差累积，通过对极几何立体视觉匹配方法，融合双平面透视图像逆解导管节点信息，对光纤光栅重建的导管曲率与方向角几何参数进行修正。最后结合Frenet标架进行迭代坐标计算，将修正后的节点几何参数映射到三维空间，实现介入导管三维形状的精确重建。为验证所提出融合双平面透视图像的光纤传感介入导管形状重建方法的有效性和可行性，进行了导管形状重建实验测试，结果表明：所提方法可将介入导管形状的最大重建误差由2.52mm降至1.46mm，较传统光纤光栅形状重建方法误差降低约42%，表明所提方法在血管介入手术机器人精准导航、柔性机器人精准测量等方面具有广阔的应用前景。

来源：2025年第7期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

查看仪器仪表学报杂志2025年第7期