基于霍爾傳感器陣列和OpenGL技術(shù)的三維恒定磁源定位系統(tǒng).pdf

1、目前，無創(chuàng)、微創(chuàng)診療正是醫(yī)療領(lǐng)域重要的發(fā)展方向，藥丸式無線內(nèi)窺鏡，藥丸式施藥裝置作為最近發(fā)展起來的診療技術(shù)，其無創(chuàng)、快速的優(yōu)勢(shì)被采用在臨床及藥物研發(fā)領(lǐng)域當(dāng)中，這其中有些技術(shù)已經(jīng)得到市場(chǎng)化的檢驗(yàn)，比如 M2A，重慶金山公司的膠囊內(nèi)窺鏡等等，同時(shí)，越來越多的研發(fā)人員正不斷推動(dòng)該技術(shù)往著低成本，主動(dòng)式，更加準(zhǔn)確等方向發(fā)展。
　　在藥丸式微型診療設(shè)備的應(yīng)用過程中，如何對(duì)進(jìn)入人體的設(shè)備進(jìn)行有效的檢測(cè)，能實(shí)時(shí)知道進(jìn)入人體的微型裝置到底在什么位

2、置及其運(yùn)行軌跡，醫(yī)療人員或科技工作者才能實(shí)現(xiàn)對(duì)微型裝置有效的控制，因此，對(duì)于進(jìn)入人體的微型裝置的定位方法便成為藥丸式微型診療應(yīng)用過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)上，對(duì)于進(jìn)入人體的診療裝置的定位方式主要為X-光設(shè)備，超聲定位，ECT定位，基于 Squid對(duì)磁標(biāo)記定位等，X光定位和ECT定位方式存在輻射問題，患者長期處于輻射照射下勢(shì)必會(huì)有害健康，同時(shí) X光定位也存在三維信息不明顯，定位不直觀的缺點(diǎn)。超聲定位中溫度、濕度、氣流以及發(fā)射器的尺寸都影響了定

3、位精度。Squid設(shè)備由于其昂貴的成本，使普通消費(fèi)者望而卻步。因此，采用一種無創(chuàng)，實(shí)時(shí)，簡便，成本低廉的定位方式成為人們研究重點(diǎn)。
　　基于霍爾原理的磁定位方式具有非接觸、快速、應(yīng)用簡便的特點(diǎn)，霍爾傳感器也被廣泛的應(yīng)用在位置檢測(cè)、電流等領(lǐng)域當(dāng)中，本系統(tǒng)采用了基于霍爾原理的磁場(chǎng)檢測(cè)方法，在微型醫(yī)療裝置內(nèi)布置了恒定磁源，檢測(cè)進(jìn)入人體后微型裝置的磁場(chǎng)信息，為了在空間內(nèi)有效檢測(cè)，研發(fā)了三維空間磁場(chǎng)檢測(cè)的傳感器模塊，該模塊采用了背靠背式的傳

4、感器布置，并布置了傳感器模塊陣列，覆蓋了人體腹部區(qū)域以便準(zhǔn)確檢查。傳感器模塊檢測(cè)空間磁場(chǎng)信息之后，便由USB接口的多通道數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)被采集進(jìn)入計(jì)算機(jī)后，進(jìn)行濾波處理，并采用基于磁偶極子模型的定位算法對(duì)磁場(chǎng)信息中包含的位置信息進(jìn)行計(jì)算，并得出結(jié)果。為了更加直觀的對(duì)定位結(jié)果進(jìn)行觀測(cè)，開發(fā)了基于OpenGL技術(shù)的三維操作界面，對(duì)整個(gè)定位過程進(jìn)行控制，顯示并記錄結(jié)果，該操作軟件還提供了中間數(shù)據(jù)和結(jié)果數(shù)據(jù)的讀寫功能，以便對(duì)定位過程

5、進(jìn)行回放，便于技術(shù)的改進(jìn)。
　　在該技術(shù)的實(shí)施過程中，地磁場(chǎng)由于與恒定磁源具有相同的磁場(chǎng)性質(zhì)，對(duì)于地磁場(chǎng)的消除我們嘗試了獨(dú)立分量分析(ICA)算法和地磁場(chǎng)標(biāo)定算法進(jìn)行分離，從實(shí)際檢測(cè)結(jié)果可以看出，地磁場(chǎng)標(biāo)定算法具有簡單，高效，準(zhǔn)確濾除地磁場(chǎng)干擾的特點(diǎn)，因此在實(shí)際中得到應(yīng)用。
　　對(duì)于定位準(zhǔn)確性，論文討論了磁偶極子理想化模型在定位過程中的適用范圍，該理想化模型中磁源距離傳感器模塊較近的情況下便會(huì)引起磁偶極子模型的失真，這也是誤