双向数字式微型无线内窥镜系统技术

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  •     本文提出了一种全新的数字化的双向微型无线内窥镜系统, 该系统具有可实时观察病人消化道图像、全消化道检查、提供三维深度图像数据等功能。

        对消化道疾病的检查, 目前最常用和最直接有效的方法就是内窥镜检查, 它在消化道疾病的诊断中起着极为重要的作用。但现有的常用内窥镜系统都不得不带有引导插管, 给系统操作带来不便, 同时给检查病人也带来很大的痛苦, 而且检查的部位受到限制, 无法实现对小肠部分的检查。随着微电子技术的发展, 以色列人开发出了无线内窥镜系统[1],其发展还在起步阶段, 存在一些局限性, 比如图像分辨率不够高、仅是一个单向数据通信系统、医生无法现场实时观察病人消化道图像、不能控制体内胶囊的工作状态、胶囊内电池供电时间有限(6~8 小时)、无法实现大肠部分的检查、只能实现二维图像的采集等。另外,韩国人Park 和Nam[2]也提出了一个基于模拟电路的无线内窥镜系统,其主要贡献在于在无线内窥系统中引入了双向通信的概念。

    1 系统特点

        表1 是上面介绍的三个系统主要性能指标比较。如表1 所示,本系统与其它两种无线消化内窥镜系统相比具有如下特点:(1) 采用带数字图像输出的低功耗CMOS图像传感器,图像尺寸最大可达VGA 大小,比以色列人研制的小肠胶囊内窥镜图像大约四倍;(2)能实时观察病人消化道图像,图像帧率为2 帧/秒;(3)利用各种能源的管理与控制实现全消化道检查;(4)提供三维深度内窥图像数据;(5)采用双向数据通信;(6)内窥图像的压缩率以及图像尺寸可控;(7)体内无线收发的数字式内窥镜胶囊摄像装置内电路的工作状态能受外部控制,以延长体内电池的寿命;(8)该数字式无线内窥镜系统提供三种可供选择的系统工作方式[3]:在线工作模式、离线工作模式以及在线与离线结合模式。数字化的微型无线内窥镜系统示意图如图1 所示。

    表1 三种无线内窥镜系统性能比较

    注:“-”表示未公开

    2 系统硬件结构

    如图2 所示, 整个系统的硬件结构由三部分组成:(1)体内胶囊部分:包括具有无线收发的数字式内窥镜胶囊摄像装置内的所有电路;(2)体外便携式部分:包括便携式无线接收与数据传输装置内的所有电路;(3)体外工作站部分即计算机控制与处理装置:包括计算机与体外无线收发器和数据存储电路板。下面分别针对这三部分的电路结构进行分析。

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