作者 孙晓伟 天津市赛盟医疗科技有限公司(天津 300384)
孙晓伟(1985-)，男，硕士，中级工程师，研讨方向：医疗器械研制与规划作业。
摘要：传统胶囊内窥镜选用氧化银电池,经过无线通讯办法将图画信息从体内传输到体外，然后减轻患者查看苦楚，但会存在电池作业时刻受限，肠道内褶皱漏拍现象，新式胶囊内窥镜选用无线供电办法，图画传感器随胶囊运动360度旋转拍照，有用避免了漏拍等现象,拍照的图画组成处理，能够观测整个小肠情况，一起，图画能够进行扩大处理，便于医生调查。
序文
胶囊内窥镜体系归于一种在人体内作业的微型电子医疗体系，处理体内体系怎么长时刻在人体内正常作业，且尽量在对人体不构成副作用和不适的前提下，完结丈量生命体内的生理、生化参数的长时刻改变及确诊、医治某些疾病，完结在生命体无拘束、天然状况下的体内直接丈量和操控功用 [1]。胶囊内窥镜与传统内窥镜比较，有着明显的特色和含义。从体系的组成和结构视点剖析，胶囊内窥镜体系不带有引导插管和引线，在消化道查看进程中收集的印象数据是经过非有线的办法从体内传输到体外，口服的胶囊部分体积小，能够顺畅经过人体的全消化道，完结对惯例内窥镜办法无法查看到的小肠的直接观测[2]。
1 胶囊内窥镜结构及作业原理
胶囊内部结构如图1所示。
1为胶囊内窥镜体系，10作为包容部件具有胶囊形状。它具有透光的透过区域10a和遮光的遮光区域10d，透过区域在内窥镜摄像机的长度方向上有必定的宽度，并构成在内窥镜摄像机的周向上。为了按捺包容部件外表面上的附着污物，在其外表面上涂改适用于人体的涂层。包容部件内外表上设置从该内外表杰出的轴部10b和10c，这两部分在旋转轴线上[3]。
在轴部的外周上设置磁铁12，包容部件内部设置有沿包容部件形状的坚持部件11，坚持部件具有与轴部触摸的触摸部11a和11b。坚持部件相对于包容部件在轴线X周围旋转。坚持部件内壁上环绕磁铁的外周设置线圈或电磁铁等磁场产生元件15。在圆形透过区域的周向上等距离的设置4个发光元件17[4]。
镜头18朝向拍照元件20的旁边面为具有正的光学能量的凸面，另一面为凹面。能够将CCD图画传感器或CMOS图画传感器作为拍照元件，被摄体光透过镜头在拍照元件的拍照面上成像。拍照元件经过光电改换处理将被摄体光变为电信号。操控器22操控拍照元件的驱动，拍照元件生成的图画数据经过基板21发送到发送元件16。
生物体外电力供应设备发送的电力传输给榜首接纳单元13和第二接纳单元14。榜首接纳单元13具有磁芯13b和缠绕在磁芯上的线圈13a，第二接纳单元同理具有14a和14b。榜首接纳单元与第二接纳单元接纳的电磁能发送给操控器22，并在操控器中产生驱动内窥镜体系的驱动能量，该驱动能量用于操控器与拍照元件的驱动或许向磁场产生元件通电[5]。
当操控器向磁场元件通电时，磁场产生，并经过与磁铁的相互作用使坚持部件相对于包容部件旋转。胶囊内窥镜体系被摄入到生物体内，而且包容部件严密触摸生物体内的壁面。因为包容部件处于经过与体内的壁面触摸而被固定的状况，所以坚持部件相对于包容部件在轴线X的周围旋转。经过坚持部件的旋转，由坚持部件坚持的拍照部件与发光元件也在轴线X的周围旋转。 发送元件向生物体外设置的接纳设备发送由拍照元件生成的图画数据。
2 体系规划道路
胶囊内窥镜体系由胶囊本体、印象接纳仪和印象与陈述处理站三部分组成。规划道路应遵从如下9步。
1)胶囊内图画传感器对消化道印象的收集：该进程是在发动胶囊内电路上电后，胶囊内的图画传感器就开端进行必定帧率的印象收集作业;
2)印象的处理：对图画传感器收集的印象数据进行必定的印象处理，使收集的印象作用最佳;
3)印象的紧缩：因为一帧印象的像素点间有很大的相关性，假如对印象数据进行紧缩，能够大大削减胶囊内无线数据的传输量，然后削减胶囊内无线传输的能量，以及削减印象接纳仪的存储容量和作业站的存储容量;
4)印象的无线传输：该阶段首要完结把胶囊内处理和紧缩后的印象数据经过无线办法传输到体外印象接纳仪;
5)印象接纳仪的数据存储：该阶段是印象接纳仪把来自胶囊的印象数据存储其内部的存储模块中，一般能够是SD卡、CF卡或U盘等。上述五个进程是一个不断循环的进程，期间除非用户在体外操控胶囊进入休眠状况或许胶囊被患者排出体外，否则将一向进行下去[6];
6)印象数据上载到作业站：该阶段是印象接纳仪把查看进程中存储的每一帧印象数据及其每帧印象对应的定位数据经过高速数据接口传输至印象与陈述处理作业站;
7)印象的阅读与处理：该阶段是确诊医生经过作业站内的印象与陈述处理软件体系完结对收集的患者消化道印象进行各种静态或动态办法的阅读，以及针对感兴趣的印象进行相应的处理、丈量或许加注符号和注释等。这一阶段的意图是辅佐确诊医生能高效地从海量的印象中发现感兴趣的印象，并可经过该软件供给的各种印象处理功用对感兴趣的印象进行相关的处理，使患者印象中包括的病灶点能更明晰地显示出来，辅佐医生做出快速、精确的判别;
8)印象陈述的生成和打印：该进程是经过作业站内供给的印象与陈述处理软件体系完结。当医生完结对一个患者消化道印象的阅读与处理后，需依据调查成果生成规范的印象陈述，并把印象陈述打印输出和保存;
9)印象的存储与办理：对一个患者确诊结束，其印象数据是不能被随意删去的，这些印象数据的完好保存，对科研、教育和处理未来或许的法律纠纷是最好的保证。因而一切印象数据需求被高效的存储和办理，这也是医院数字化印象开展的根底以及医学印象信息无片化和网络化办理的根底。该进程也是经过作业站内供给的印象与陈述处理软件体系完结的。
3 中心功用论述
胶囊本体尺度巨细为10mm×22mm左右，主控芯片选用流片规划，它需求集成微处理器、无线射频收发机、图画数据处理、电源办理等功用，与CMOS图画传感器合作，即可完结双向可控式图画收集设备的图画收集、传输、操控等功用。芯片具有集成度高、功耗低、需求外围器材少等特色[7]。
芯片内部集成一个极低功耗的微处理器，以完结各种操控和数据调度功用。内部集成一个JPEG-LS图画数据紧缩模块，可将图画传感器收集到的图画数据进行无损/准无损紧缩，在胶囊内窥镜特定的作业环境下，可供给大约1/3的紧缩比，极好地提高了体系数据传输功率。选用半双工、非对称码率的无线收发机制。发射机作业频率在UHF频段，支撑8个独立通讯频道。一起，内部集成3个线性稳压调节器和1个开关%&&&&&%式的升压调节器，为芯片内部各个功用模块，以及外接的图画传感器和图画传感器闪光灯供给稳压电源。高效的电源办理电路有用的提高了体系的能量功率。图2为胶囊结构及主控芯片功用介绍[8]。
胶囊在人体内行走1英寸需求2分钟时刻，胶囊本体选用无线供电技能，供电功率为80mW，胶囊跋涉进程中图画传感器3600旋转，每秒拍照30张图画。图画传感器每2秒旋转600，每12秒旋转一周。收集的图画经过无线传输到患者背心上，并保存到规范SD卡上。查看全程需拍照87万张图片，将SD卡刺进电脑用软件将数千张重复的图画编辑成肠道的平面图，能够将每一张图画扩大75倍，已便让医生调查患处。
4 定论
从实践查看作用来看处理了传统胶囊内窥镜漏拍的机率，选用无线供电技能拍照时长不再受限，拍照画面的质量有了保证，阅片软件能够进行图画组成处理，图画可扩大至75倍，节省了医生阅片强度，提高了阅片质量。
参考文献：
[1]王志华,谢翔,张春.双向数字式无线内窥镜体系:我国,ZL03109810[P].2003.
[2]颜国正,姜萍萍.全消化道吞服式遥测胶囊体外电磁励磁式定位体系:我国,ZL200410093139.1[P].2004.
[3]付国强,梅涛,孔德义,等.无线微型机器人肠道内窥镜体系中图画收集与无线传输子体系的规划[J].光学精细工程,2002,10(6):614-618.
[4]简小云,梅涛,汪小华.胶囊内窥镜机器人的外磁场驱动办法[J].机器人,2005,27(4):367-372.
[5]内山昭夫,河野宏尚,横井武司,等.胶囊型医疗设备体系、以及胶囊型医疗设备:我国, 200480032945.6[P].2004.
[6]曾昭瑞,刘修泉,张炜,等.体内胶囊内窥镜磁场定位检测体系的研讨和规划[J].微计算机信息，2008,24(20):238-240.
[7]王坤东,颜国正,姜萍萍,等.一种新的人体腔道介入器材定位办法[J].北京生物医学工程,2006，25(4):392-394.
[8]张兴,方亮,李国丽,等.无线内窥镜中圆柱永磁体建模与仿真[J].体系仿真学报,2007,19(3):494-496,523.
本文来源于《电子产品世界》2017年第7期第59页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。
