消化道微型诊疗装置磁定位系统的软件设计

为实现对消化道微型诊疗装置在人体内的实时定位与跟踪,使用可视化工具包(VTK)在VC++.Net平台下设计了可应用于消化道微型诊疗装置的定位跟踪软件。该软件采用多线程处理技术,在实时检测电子胶囊内磁标记物的空间磁场信息基础上,利用非线性最优化算法求解出电子胶囊位置和姿态信息,最后将定位结果以二维和三维的形式实时显示并存档。实验结果表明:该程序在基于磁通传感器阵列的硬件平台下,能够稳定的实现磁传感器阵列的数据采集,对非线性最优化磁定位算法进行实时处理,以及空间定位结果的二维、三维显示和数据保存三项任务的流水线并行处理和数据回放等功能,每次传感器阵列数据采集时间小于2 s,定位算法时间小于600ms。该软件可实时处理定位信息的采集、处理运算及结果显示,能满足消化道内微型装置实时跟踪定位的需要。

一种用于体内微型诊疗装置定位的磁场检测电路设计

空间磁场检测是磁场空间定位技术中的重要组成部分。根据将永磁体用于生物体内微型诊疗装置定位的实验研究需要,作者设计了一种基于单片机控制、能同时检测永磁体周围空间多点磁场参数的硬件电路。实验表明,本电路可以实现对永磁体空间磁场变化的实时检测,电路简单可靠,通道一致性好。

微型胃肠道介入式诊疗装置的便携定位系统设计

以定位人体胃肠道生理参数遥测胶囊为目标,设计了便携交流激磁式定位系统。分析了定位系统的工作原理,建立了基于载流螺线管磁场计算模型的交流激磁定位模型,采用模拟退火算法求解了定位方程。体外实验结果表明,此便携式定位系统在10~500 mm处定位精度能达到10 mm,抗干扰能力强,能够满足微型介入式装置在人体中的定位要求。

一种用于消化道内微型装置磁定位的非线性方法

基于永磁体空间磁场检测的定位方法是用于消化道微型诊疗系统动态定位与跟踪的重要方法之一。本文介绍了一种用于磁定位的非线性方法,该方法基于磁偶极子的磁场分布模型和非线性最优化算法。实验结果表明该方法能够实现对8mm×h8mm圆柱N35钕铁硼永磁体空间位置、方向以及磁矩大小的确定,平均定位误差小于10mm,平均定向误差小于6°,磁矩计算误差小于10.5%,定位算法的运算时间小于600m s,说明该方法能够满足消化道内微型装置实时定位与跟踪的需要。

体内微型装置计算机辅助定位系统中简易3D人体模型的实现

为了真实地显示微型诊疗装置在人体内的空间位置,需要创建一个受检患者及其相应部位的三维虚拟人体模型,并把微型装置的空间位置及动态运动轨迹实时在三维人体模型上显示出来;提取患者的个体特征,进而建立对应的三维人体模型是其中的重要环节。本文介绍了一种在对人体不同部位分别建立几何模型的基础上,通过在VisulBasic环境中调用OpenGL来实现简易三维人体模型绘制的方法。实验表明,作者提出的方法实现简单,运行速度快,并能交互地根据人体个体特征改变人体模型特性。

应用磁传感器阵列定位跟踪消化道诊疗胶囊

为实现对消化道微型诊疗装置在人体内的实时定位与跟踪,建立了一种基于三轴磁传感器阵列的磁目标实时定位跟踪系统。该系统使用磁偶极子模型作为永磁体的磁场分布模型,用4×4的三轴磁传感器阵列检测固定在电子胶囊中的永磁体产生的磁场,通过控制电路和USB接口适配器,将检测出的磁场信号传入计算机,使用非线性最优化方法由磁场信号解出电子胶囊的位置和姿态信息,最后由定位软件实时显示定位结果并保存数据。实验结果表明,该系统对于距离传感器阵列平面150mm的电子胶囊,平均定位精度<7mm,平均定向精度<6°;同时,该系统能够对距离传感器阵列平面60～220mm的模拟肠道内运动的电子胶囊实现实时跟踪;并且该系统对人体、织物、塑料等非磁性介质不敏感,基本上能够满足消化道微型诊疗装置在人体内的实时定位与连续跟踪的要求。

消化道诊疗胶囊三维磁定位系统的误差修正

设计了基于三轴磁感传感器阵列的体内微型诊疗胶囊定位跟踪系统,分析了系统的主要误差来源,提出了对背景磁场干扰、传感器灵敏度差异、传感器位置偏差、三轴传感器模块的非理想正交等误差的补偿和修正方法,并进行了定位实验和轨迹跟踪实验以检验误差修正效果。实验结果表明:误差修正后系统的定位与定向精度得到显著提高,对于距离传感器阵列平面150 mm的φ8 mm×8 mm的圆柱形N35铷铁硼永磁体,平均定位与精度达到8mm以内,平均定向精度达到6°以内,并能够对沿模拟肠道运动的内置永磁体的电子胶囊进行轨迹跟踪。

基于场源离散化方法体内装置定位模型及验证

当前,体内微型介入式诊疗装置发展迅速,然而其在人体中的精确定位问题一直未得到很好地解决。提出了基于场源离散化方法的体内微型诊疗装置的交流激磁定位模型,从仿真和试验结果来看,本方法建立的电磁定位模型较其他定位模型相比更精确,更符合实际情况。因此,由该模型得到的体内微型装置的位置误差小,从而可以真正地满足微型诊疗装置在人体内的定位。

高新医疗技术

心脏病求救手机系统 美国国际商用机器公司(IBM)推出了新型心脏病求救系统。新系统的核心是只有一盒口香糖大小的无线电信号转发装置,这一装置采用了可进行短距离、低功率无线通信的“蓝牙技术”,可与便携式心跳监测仪和手机配合使用。当使用者心跳达到“危险”水平时,这套系统能够自动拔打一个预设的手机号码,以短信息的方式发出心跳数据。蓝牙技术的出现,使个人数字助理(PDA)、笔记本电脑、打印机和手机之间的相互通信成为可能。据说,除了用来发送心脏病求助信号外,类似技术还可以应用到其他很多领或,比如说,运动员如果在运动鞋中装上无线转发装置,就可以通过因特网与队友和教授分享训练数据。