胶囊内窥镜定位系统及其控制方法与流程

本发明涉及医疗设备领域，具体地涉及一种胶囊内窥镜定位系统及其控制方法。

背景技术：

1、现有技术中可以实时定位人体内的无线胶囊内窥镜，给出其相对于检查系统(系统坐标系)的绝对物理坐标。然而，人体在检查过程中可能发生移动，使得位于体内的胶囊也同步运动，如果仅关注胶囊相对于检查系统的绝对物理坐标，则无法反应胶囊与人体的位置关系，不便于实现对胶囊的精确控制，且不便于后续如腔体地图重建等工作。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种胶囊内窥镜定位系统及其控制方法。

2、本发明提供一种胶囊内窥镜定位系统，其包括胶囊内窥镜、信号发生装置、信号接收装置和上位机，所述胶囊内窥镜可供使用者吞服，其还包括固定于人体设置的人体定位设备，所述人体定位设备包括第一无线定位模块，所述第一无线定位模块配置用于接收所述信号发生装置发射的信号，并向所述信号接收装置发射第一无线定位模块所在位置的第一定位信息以及针对第一定位信息的标记信息；

3、所述胶囊内窥镜包括第二无线定位模块，所述第二无线定位模块被配置为接收所述信号发生装置发射的信号，并向所述信号接收装置发射胶囊内窥镜所在位置的第二定位信息以及针对第二定位信息的标记信息；

4、所述信号接收装置被配置为同步接收所述第一定位信息、第二定位信息以及两者对应的标记信息；

5、所述上位机至少被配置为基于所述第一定位信息、所述第二定位信息以及两者对应的标记信息，区分所述第一定位信息和所述第二定位信息，并计算所述胶囊内窥镜相对于所述人体定位设备的位姿信息。

6、作为本发明的进一步改进，所述标记信息为随机计数值，并且第一定位信息的标记信息和第二定位信息的标记信息不同。

7、作为本发明的进一步改进，所述胶囊内窥镜定位系统还包括主控单元，所述主控单元配置至少被配置为根据所述第一定位信息和第二定位信息的标记信息将所述第一定位信息数据和所述第二定位信息数据进行区分标识，然后发送至所述上位机。

8、作为本发明的进一步改进，所述人体定位设备还包括用以对所述第一无线定位模块进行供电的电源模块，所述第一无线定位模块包括微控制单元、传感器单元、具有第一发送天线的射频单元，所述传感器单元被配置用于接收所述信号发生装置发射的信号并获取所述第一无线定位模块的第一定位信息，所述第一发送天线被配置用于向所述信号接收装置发射所述传感器单元获取的第一定位信息。

9、作为本发明的进一步改进，所述第二无线定位模块的功能单元和所述第一无线定位模块相同，所述第二无线定位模块包括微控制单元、传感器单元、具有第二发送天线的射频单元，所述第二发送天线被配置用于向信号接收装置发射传感器单元获取的第二定位信息。

10、作为本发明的进一步改进，所述信号接收装置包括第一接收天线和第二接收天线，所述第一接收天线被配置用于和所述第一发送天线通信，所述第二接收天线被配置用于和所述第二发送天线通信，所述第一发送天线和所述第二发送天线分别具有不同无线通信频率。

11、作为本发明的进一步改进，所述人体定位设备包括多个所述第一无线定位模块，所述信号接收装置被配置为同步接收所有第一无线定位模块发出的信号。

12、作为本发明的进一步改进，不同所述第一无线定位模块在所述人体定位设备内分别相互远离设置。

13、作为本发明的进一步改进，所述人体定位设备包括基板层和设置于基板层下方的软质粘性层，所述第一无线定位模块和电源模块设置于所述基板层上，所述粘性层被配置用于将所述人体定位设备固定贴附于人体表面。

14、作为本发明的进一步改进，所述信号发生装置为电磁线圈，所述传感器单元包括磁场传感器和惯性传感器，所述磁场传感器被配置用于接收所述电磁线圈发出的磁场信号，所述惯性传感器被配置用于检测所述第一无线定位模块、所述第二无线定位模块的运动信号，所述第一定位信息、第二定位信息包括所述磁场信号和所述运动信号。

15、本发明还提供一种胶囊内窥镜定位系统控制方法，其包括步骤：

16、控制信号发生装置向人体定位设备和胶囊内窥镜发送磁场信息；

17、控制信号接收装置与人体定位设备内的第一无线定位模块通信，以获取人体定位设备的第一定位信息以及针对第一定位信息的标记信息；并同步控制信号接收装置与胶囊内窥镜内的第二无线定位模块通信，以获取胶囊内窥镜的第二定位信息以及针对第二定位信息的标记信息；

18、控制上位机基于所述第一定位信息、所述第二定位信息以及两者对应的标记信息，计算得到所述胶囊内窥镜相对于人体定位设备的位姿信息。

19、作为本发明的进一步改进，所述控制方法还包括：在所述信号接收装置接收到第一定位信息及其标记信息、第二定位信息及其标记信息后，所述信号接收装置将所述第一定位信息及其标记信息、所述第二定位信息及其标记信息发送至主控单元，所述主控单元根据所述第一定位信息和第二定位信息的标记信息将所述第一定位信息数据和所述第二定位信息数据进行区分标识，然后发送至所述上位机，使所述上位机基于该区分标识进行位姿信息的计算。

20、作为本发明的进一步改进，所述标记信息为随机计数值，并且第一定位信息的标记信息和第二定位信息的标记信息不同。

21、作为本发明的进一步改进，所述计算所述胶囊内窥镜相对于人体定位设备的位姿信息，具体包括：

22、根据所述第一定位信息检测得到所述第一无线定位模块相对于所述信号发生装置的位姿，记空间坐标系{s}为以控制信号发生装置为基准的坐标系，所述第一无线定位模块在空间坐标系{s}中的位姿ts可表示为：

23、

24、其中，r表示所述第一无线定位模块在空间坐标系{s}中的姿态，其为3×3的旋转矩阵，p表示所述第一无线定位模块在空间坐标系{s}中的位置，其为3×1的坐标向量；

25、根据所述第一无线定位模块在空间坐标系{s}中的位姿ts解算得到所述人体定位设备在空间坐标系{s}中的位姿tsb；

26、采用同样方法检测得到所述第二无线定位模块相对于所述信号发生装置的位姿，具体地，根据所述第二定位信息检测得到第二无线定位模块相对于信号发生装置的位姿，获得所述胶囊内窥镜在空间坐标系{s}中的位姿tsc；

27、计算得到所述胶囊内窥镜相对于所述人体定位设备的位姿，所述胶囊内窥镜相对于人体定位设备的位姿tbc可表示为：

28、

29、其中表示tsb的逆矩阵。

30、本发明的有益效果是：本发明通过通过设置人体定位设备，能够辅助获得胶囊内窥镜相对人体的位姿，并且，信号接收设备同步接收人体定位设备和胶囊内窥镜所发出的信号，实时接收多个定位信息，能够显著提高定位精度。

技术特征：

1.一种胶囊内窥镜定位系统，其包括胶囊内窥镜、信号发生装置、信号接收装置和上位机，所述胶囊内窥镜可供使用者吞服，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的胶囊内窥镜定位系统，其特征在于，所述标记信息为随机计数值，并且第一定位信息的标记信息和第二定位信息的标记信息不同。

3.根据权利要求1或2所述的胶囊内窥镜定位系统，其特征在于：所述胶囊内窥镜定位系统还包括主控单元，所述主控单元配置至少被配置为根据所述第一定位信息和第二定位信息的标记信息将所述第一定位信息数据和所述第二定位信息数据进行区分标识，然后发送至所述上位机。

4.根据权利要求1所述的胶囊内窥镜定位系统，其特征在于，所述人体定位设备还包括用以对所述第一无线定位模块进行供电的电源模块，所述第一无线定位模块包括微控制单元、传感器单元、具有第一发送天线的射频单元，所述传感器单元被配置用于接收所述信号发生装置发射的信号并获取所述第一无线定位模块的第一定位信息，所述第一发送天线被配置用于向所述信号接收装置发射所述传感器单元获取的第一定位信息。

5.根据权利要求4所述的胶囊内窥镜定位系统，其特征在于，所述第二无线定位模块的功能单元和所述第一无线定位模块相同，所述第二无线定位模块包括微控制单元、传感器单元、具有第二发送天线的射频单元，所述第二发送天线被配置用于向信号接收装置发射传感器单元获取的第二定位信息。

6.根据权利要求5所述的胶囊内窥镜定位系统，其特征在于，所述信号接收装置包括第一接收天线和第二接收天线，所述第一接收天线被配置用于和所述第一发送天线通信，所述第二接收天线被配置用于和所述第二发送天线通信，所述第一发送天线和所述第二发送天线分别具有不同无线通信频率。

7.根据权利要求1所述的胶囊内窥镜定位系统，其特征在于，所述人体定位设备包括多个所述第一无线定位模块，所述信号接收装置被配置为同步接收所有第一无线定位模块发出的信号。

8.根据权利要求7所述的胶囊内窥镜定位系统，其特征在于，不同所述第一无线定位模块在所述人体定位设备内分别相互远离设置。

9.根据权利要求4所述的胶囊内窥镜定位系统，其特征在于，所述人体定位设备包括基板层和设置于基板层下方的软质粘性层，所述第一无线定位模块和电源模块设置于所述基板层上，所述粘性层被配置用于将所述人体定位设备固定贴附于人体表面。

10.根据权利要求5所述的胶囊内窥镜定位系统，其特征在于，所述信号发生装置为电磁线圈，所述传感器单元包括磁场传感器和惯性传感器，所述磁场传感器被配置用于接收所述电磁线圈发出的磁场信号，所述惯性传感器被配置用于检测所述第一无线定位模块、所述第二无线定位模块的运动信号，所述第一定位信息、所述第二定位信息包括所述磁场信号和所述运动信号。

11.一种胶囊内窥镜定位系统控制方法，其特征在于，包括步骤：

12.根据权利要求11所述的胶囊内窥镜定位系统控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：在所述信号接收装置接收到第一定位信息及其标记信息、第二定位信息及其标记信息后，所述信号接收装置将所述第一定位信息及其标记信息、所述第二定位信息及其标记信息发送至主控单元，所述主控单元根据所述第一定位信息和第二定位信息的标记信息将所述第一定位信息数据和所述第二定位信息数据进行区分标识，然后发送至所述上位机，使所述上位机基于该区分标识进行位姿信息的计算。

13.根据权利要求11所述的胶囊内窥镜定位系统控制方法，其特征在于，所述标记信息为随机计数值，并且第一定位信息的标记信息和第二定位信息的标记信息不同。

14.根据权利要求11所述的胶囊内窥镜定位系统控制方法，其特征在于，所述计算所述胶囊内窥镜相对于人体定位设备的位姿信息，具体包括：

技术总结
本发明提供一种胶囊内窥镜定位系统及其控制方法，通过通过设置人体定位设备，能够辅助获得胶囊内窥镜相对人体的位姿，并且，信号接收设备同步接收人体定位设备和胶囊内窥镜所发出的信号，实时接收多个定位信息，能够显著提高定位精度。

技术研发人员：刘耀华,明繁华
受保护的技术使用者：安翰科技（武汉）股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16