體外磁驅(qū)動(dòng)診療膠囊系統(tǒng)研究.pdf

1、由于飲食習(xí)慣及社會(huì)形態(tài)的改變,使得消化系統(tǒng)疾病發(fā)病率增長很快,困擾著全球無數(shù)患者。目前針對(duì)這種疾病的檢查最常用和最直接有效的方式就是內(nèi)窺鏡檢查,然而現(xiàn)有的內(nèi)窺鏡檢查技術(shù)都是采用傳統(tǒng)的機(jī)械內(nèi)插式腸胃內(nèi)窺鏡,這種檢查方式不僅會(huì)給患者帶來痛苦,容易引起交叉感染,而且某些病灶處難以到達(dá),無法完成全消化道檢測。
　　為了減輕患者痛苦,提高疾病診斷率,以色列Given Imaging公司首次在Digestive Disease Week200

2、0上刊登出了無線膠囊式內(nèi)窺鏡(WCE)技術(shù),并于2001年5月生產(chǎn)出世界上第一例無線膠囊內(nèi)窺鏡“M2A”并推向市場。無線膠囊內(nèi)窺鏡是集微電子技術(shù)、圖像處理技術(shù)、無線通信技術(shù)與生物醫(yī)學(xué)相結(jié)合的一項(xiàng)高科技成果,它能夠克服傳統(tǒng)內(nèi)窺鏡的缺點(diǎn),是一種可像普通藥物膠囊一樣吞服的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。WCE被人體吞服后,在胃腸道蠕動(dòng)的作用下順著消化道向下運(yùn)行,同時(shí)采集胃腸道內(nèi)壁的圖像并通過無線發(fā)射系統(tǒng)將圖像傳輸給病人體外攜帶的圖像記錄儀,醫(yī)生借助圖像記錄儀和影

3、像工作站系統(tǒng)分析采集回來的圖像,便可對(duì)病情作出進(jìn)一步診斷,最后膠囊隨排泄物自行排出。整個(gè)過程無創(chuàng)傷、無痛苦、無交叉感染、不影響患者的正常工作,免除了傳統(tǒng)檢測方法所帶來的痛苦和不便,同時(shí)又克服了傳統(tǒng)方法不能較好檢查小腸部位“盲區(qū)”的弊端,是當(dāng)今消化道疾病,尤其是小腸疾病診斷的首選方法。
　　目前,膠囊內(nèi)窺鏡的圖像采集功能已不是未來其能取代傳統(tǒng)內(nèi)窺鏡的最大障礙,對(duì)膠囊進(jìn)行主動(dòng)控制才是膠囊內(nèi)窺鏡未來發(fā)展的真正方向。本文依托于國家自然科學(xué)

4、基金項(xiàng)目(No.31271069),致力于研究一種清晰的、能夠進(jìn)行主動(dòng)控制的無線膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng),探索了體外磁驅(qū)動(dòng)診療無線膠囊內(nèi)窺鏡的工作原理,設(shè)計(jì)了系統(tǒng)方案,并實(shí)現(xiàn)了內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的原型設(shè)計(jì),為以后研究一種能夠應(yīng)用于臨床的體外磁控膠囊內(nèi)窺鏡提供了研究基礎(chǔ)。本文研究內(nèi)容包括:
　　1.探索了基于JPEG格式的數(shù)字圖像膠囊內(nèi)窺鏡的工作原理,設(shè)計(jì)了系統(tǒng)方案,并實(shí)現(xiàn)了膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的原型設(shè)計(jì),完成了膠囊內(nèi)窺鏡的數(shù)字圖像采集功能。該系統(tǒng)分為圖像

5、采集與發(fā)送和圖像接收部分,膠囊內(nèi)窺鏡采集 JPEG圖像數(shù)據(jù),然后由無線通訊模塊發(fā)送,接收部分接收到圖像數(shù)據(jù)后傳送至上位機(jī),由上位機(jī)軟件對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并顯示。該系統(tǒng)與以往的膠囊內(nèi)窺鏡相比具有以下特點(diǎn):采用了數(shù)字輸出的CMOS圖像傳感器,使系統(tǒng)功耗降低;采用了數(shù)字式射頻無線發(fā)射模塊,增強(qiáng)了信號(hào)的抗干擾能力,降低了誤碼率;采用了帶JPEG壓縮引擎的圖像傳感器,輸出的圖像數(shù)據(jù)直接為JPEG壓縮數(shù)據(jù),在保證圖像質(zhì)量的前提下顯著減小了圖像數(shù)據(jù)量