[发明专利]利用电磁波相位差的人体内视镜胶囊定位方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及物体定位技术领域，尤其涉及一种利用电磁波相位差 的人体内视镜胶囊定位方法及其系统。

背景技术

目前医疗中使用的以拍照方式工作的内视镜胶囊大大降低了病 人做胃镜、肠镜的痛苦，是一种革新的检测手段。但该手段必须采用 精确定位的方法，把定时拍照的影像和该时刻胶囊在体内的位置对应 起来，才能使医生对消化道中各器官的状况进行分析，进而确定诊断 和治疗的方法。因此定位是人体腔道介入诊疗设备必须解决的关键技 术。

传统的胶囊定位方法一般采用X射线透视、核医学影像及荧光造 型定位、B超成像等技术。但是这些定位方法存在着不具有实时性、 长时间或者多次检测会对人体造成伤害、检测成本高，使用复杂等问 题。

目前在医院中已经使用的几种胶囊，主要采用以下两种定位技 术。一是放射性同位素闪烁照相定位，Innovative Devices公司生产的 InteliSite射频激活、药物释放胶囊将gamma放射性同位素密封在胶 囊内，每隔一段时间利用对放射性敏感的gamma相机照相以确定胶 囊的位置。这种方法虽然简单，但要借助昂贵的设备，且不是一种连 续跟踪定位方法，对人体有一定的辐射危害；二是根据电磁波信号强 度定位。目前大多数无线遥测胶囊采用的是这种方法。如以色列生产 的内视镜胶囊“M2A”(专利号为6904308的美国专利)，该定位系统 包含一个穿在病人身上的天线阵列，用来接收胶囊发射的影像信号， 根据不同位置处天线接收的信号强度来计算胶囊在体内的位置。该方 法的定位平均位置误差为3.77cm，最大误差为11.4cm。日本RF System Lab公司2001年研制的Norika v3内视镜胶囊同样利用天线背 心接收到的信号能量计算胶囊在体内的位置和方向。这些定位方法利 用的都是体内胶囊发射的电磁信号的强度。由于人体是一种非常复杂 的电磁结构，电磁波在人体组织内的传播受多种因素影响，因此迄今 为止，对于体表处接收的电磁场强度和体内的辐射源之间没有准确定 量的对应关系。因此，根据电磁波强度定位的方法其定位精度并不理 想。

此外，还有超声波定位方法和磁场定位方法等。超声波定位方法 (如专利申请号为02137174的中国专利申请)来源于超声波成像， 在该方法中，将多个探头分布在人体外的几个“关键点”，用超声波 探测胶囊通过与否。该方法需要额外的超声波检测设备，且长时间使 用可能对人体造成伤害。

磁场和电磁场相比，具有不受人体影响、磁场分布稳定、对人体 无害等优点。磁场定位方法可分成两种情况。一是在胶囊内设永磁体， 以形成一定的磁场；同时在人体表面设多个磁感应装置，确定磁场的 场强。当胶囊运动的时候，磁场发生变化，通过计算可以实时地得到 胶囊的位置，甚至姿态信息；二是在人体表面设多个永磁体，胶囊内 部设磁感应装置，该装置接收多个永磁体产生的磁力线。根据磁场方 程可以计算它相对于多个永磁体的位置。由此可见，上述磁场定位的 方法需要永磁体和磁感应装置，放置于胶囊内部的磁器件会占用空 间，结构也更复杂。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是针对现有技术中存在的缺陷和不足，提供了一种 可提高定位精度、成本低、操作简单的人体内视镜胶囊定位方案。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提出了一种利用电磁波相位差的人体内 视镜胶囊定位方法，包括以下步骤：

S1，利用位于人体内的内视镜胶囊向外发射电磁波，所述电磁波 是包含相位信息的信号；

S2，在人体胸前或后背利用分布于平板内的N根天线接收该电 磁波；

S3，以平板内的一根天线为参考天线，该参考天线接收到的电磁 波信号的相位为参考相位，根据其余N-1根天线中的i根天线到参考 天线之间的直线距离，以及该i根天线各自接收到的电磁波信号的相 位与所述参考相位之差，计算所述内视镜胶囊分别到参考天线和该i 根天线的直线距离，从而确定出内视镜胶囊的位置，其中i为3至 N-1之间的整数，N是大于3的整数。

其中，在步骤S3中根据最优化原则计算所述内视镜胶囊M分别 到参考天线和该i根天线的直线距离。

其中，所述平板P采用不变形材料制成。

其中，在所述内视镜胶囊M还发射包含其拍摄得到的影像数据 的电磁波。