本文關(guān)鍵詞：基于MEMS傳感融合技術(shù)的內(nèi)鏡跟蹤定位系統(tǒng)研究　出處：《天津大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：在現(xiàn)代醫(yī)療領(lǐng)域，內(nèi)鏡以及以內(nèi)鏡為基礎(chǔ)的成像技術(shù)已經(jīng)成為醫(yī)生觀察病灶組織性狀、早期疾病診斷、提高診斷效率和準(zhǔn)確率的主要手段。然而，在內(nèi)鏡檢查中，病灶的定位主要依靠醫(yī)生通過(guò)內(nèi)鏡圖像做出的經(jīng)驗(yàn)性判斷，診斷耗時(shí)長(zhǎng)、存在主觀誤判，而且需要在前期對(duì)醫(yī)生進(jìn)行大量的相關(guān)培訓(xùn)。為了解決這一問(wèn)題，本課題提出了一種基于微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）傳感融合的內(nèi)鏡實(shí)時(shí)定位技術(shù)，，通過(guò)該技術(shù)，醫(yī)生在操作內(nèi)鏡的同時(shí)，可以獲得內(nèi)鏡在體內(nèi)的實(shí)時(shí)位置和姿態(tài)信息，從而提高診斷的效率和精度，減少病人在檢查過(guò)程中的痛苦。 MEMS傳感融合技術(shù)，利用多個(gè)傳感器對(duì)同一目標(biāo)的不同狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)各個(gè)傳感器的特點(diǎn)進(jìn)行互補(bǔ)，濾波，收斂，從而綜合解算出目標(biāo)的特征信息。本課題提出的MEMS傳感融合技術(shù)，將MEMS三軸加速度計(jì)、磁場(chǎng)傳感器以及陀螺儀安裝在內(nèi)鏡前端探頭中，通過(guò)慣性導(dǎo)航信息處理技術(shù)得到探頭的實(shí)時(shí)姿態(tài)信息，結(jié)合人體外部的數(shù)個(gè)磁場(chǎng)激勵(lì)源，通過(guò)磁場(chǎng)定位的方式得到內(nèi)鏡在體內(nèi)的位置信息，最后在上位機(jī)中，利用數(shù)字人和圖像三維重建的方式，將內(nèi)鏡與體內(nèi)器官的相對(duì)位置和朝向，直觀再現(xiàn)出來(lái)，供醫(yī)生在診斷過(guò)程中參考。 本文詳細(xì)闡述了多傳感器定位系統(tǒng)的技術(shù)原理和設(shè)計(jì)方案，介紹了系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)以及弱磁性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建過(guò)程，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析了整個(gè)系統(tǒng)的定位精度。 本文將課題的主要工作和成果介紹如下： 1.設(shè)計(jì)了一種基于MEMS傳感融合技術(shù)的多傳感器的內(nèi)鏡姿態(tài)定位系統(tǒng)。完成以陀螺儀為核心的三傳感姿態(tài)解算方案，同時(shí)創(chuàng)新性地引入磁場(chǎng)位置定位簡(jiǎn)化模型，相關(guān)技術(shù)已申請(qǐng)兩項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利。 2.設(shè)計(jì)制作了弱磁性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包括三軸金屬轉(zhuǎn)臺(tái)和移動(dòng)式定位支架等部件，可對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的姿態(tài)和位置定位精度進(jìn)行測(cè)量評(píng)估。 3.在上位機(jī)中利用MFC構(gòu)建傳感數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析界面，利用MITK工具對(duì)人體器官進(jìn)行重建，并利用OPENGL庫(kù)來(lái)直觀再現(xiàn)內(nèi)鏡在人體內(nèi)的位置和姿態(tài)朝向，初步完成了一體化的傳感數(shù)據(jù)采集，信息融合解算，數(shù)字人虛擬模型同步再現(xiàn)的人機(jī)交互界面。 4.設(shè)計(jì)了三軸靜態(tài)和動(dòng)態(tài)搖擺實(shí)驗(yàn)，以及弱磁光學(xué)平臺(tái)下的位置定位實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了定位的實(shí)時(shí)性，獲得了較高的定位精度。
[Abstract]:In modern medical field, endoscopy and endoscopy based imaging technology have become the main means for doctors to observe lesion tissue characteristics, early disease diagnosis, and improve diagnostic efficiency and accuracy. However, in endoscopic examination, the location of the lesion depends mainly on the empirical judgement made by the doctor through the endoscopic images, which takes a long time and has subjective misjudgement. It also requires a large number of training related to doctors in the early stage. In order to solve this problem, this paper proposes a microelectromechanical system (MEMS) based on endoscopic real-time positioning technology of sensor fusion, with the technology, the doctor in the operation of endoscopic and endoscopic can be obtained in real time in position and attitude information, so as to improve the precision and efficiency of diagnosis, reduce the patient in the inspection process the pain.
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TH-39;TH77

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1338162