膠囊內窺鏡在生物體內自動越障的方法及系統與流程

本發明涉及醫療技術領域，特別涉及一種膠囊內窺鏡在生物體內自動越障的方法。此外，本發明還涉及一種應用上述方法的膠囊內窺鏡在生物體內自動越障的系統。

背景技術：

在醫療領域，膠囊內窺鏡的應用提高了醫療診斷的準確性。在使用時，膠囊內窺鏡進入生物腔體(例如，胃)后，醫護人員會操縱外部磁體使膠囊內窺鏡運動到生物腔體中的某些特定位置(如：胃底、賁門、幽門等)進行檢查。在運動過程中膠囊很有可能會受到腔體內突起組織的阻礙而無法跟隨外部磁體繼續運動。此時，醫護人員通常需要花費很多時間去手動調整膠囊內窺鏡的姿態與位置使其越過這些障礙。

然而，此種越障方法是基于人工操控的，因此對操作員的技巧熟練程度要求高，操作員需要長時間練習才能熟練掌握，越障操作會影響這項技術的推廣普及。

因此，如何更加有效地進行膠囊內窺鏡的越障，是本領域技術人員目前需要解決的技術問題。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明的目的是提供一種膠囊內窺鏡在生物體內自動越障的方法，能夠更加有效地進行膠囊內窺鏡的越障。本發明的另一目的是提供一種膠囊內窺鏡在生物體內自動越障的系統，能夠更加有效地進行膠囊內窺鏡的越障。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種膠囊內窺鏡在生物體內自動越障的方法，包括：

步驟S1：接收傳感器實時檢測的膠囊內窺鏡在生物腔體內的位置與姿態的傳感信號；

步驟S2：在所述膠囊內窺鏡的運動過程中，根據傳感信號判斷所述膠囊內窺鏡在運動過程中是否受到阻礙，若是，進入步驟S3，若不是，重復步驟S2；

步驟S3：控制外部磁體運動，以驅動所述膠囊內窺鏡進行越障運動。

優選地，所述步驟S3具體包括：

步驟S31：根據傳感信號判斷所述膠囊內窺鏡是否處于豎立狀態，若不是，進入步驟S32，若是，進入步驟S33；

步驟S32：控制所述外部磁體運動，以調整所述膠囊內窺鏡至豎立狀態，調整后進入步驟S33；

步驟S33：控制所述外部磁體進行翻轉和/或平移運動，以驅動所述膠囊內窺鏡繞障礙物翻轉。

優選地，所述步驟S33具體包括：

步驟S331：實時判斷所述膠囊內窺鏡是否可以進行翻轉運動，若不是，進入步驟S332，若是，進入步驟S333；

步驟S332：控制所述外部磁體進行平移運動；

步驟S333：控制所述外部磁體進行翻轉運動，同時判斷所述膠囊內窺鏡的翻轉總角度是否為設定角度，若是，越障結束。

優選地，所述設定角度為180度。

優選地，所述步驟S3后，還包括：

步驟S4：根據傳感信號判斷所述膠囊內窺鏡與所述外部磁體之間的距離和相對方位關系，將獲得的數據與越障之前的對應數據進行對比，以判斷是否越障成功，若不是，驅動所述外部磁體返回上一操作點，并進入步驟S3，若是，控制所述膠囊內窺鏡原地等待下一步指令操作。

一種膠囊內窺鏡在生物體內自動越障的系統，包括：

接收模塊，用于接收傳感器實時檢測的膠囊內窺鏡在生物腔體內的位置與姿態的傳感信號；

判斷模塊，用于在所述膠囊內窺鏡的運動過程中，根據傳感信號判斷所述膠囊內窺鏡在運動過程中是否受到阻礙，若是，觸發調整模塊，若不是，重復自身的判斷操作；

所述調整模塊，用于控制外部磁體運動，以驅動所述膠囊內窺鏡進行越障運動。

優選地，所述調整模塊具體包括：

分析單元，用于根據傳感信號判斷所述膠囊內窺鏡是否處于豎立狀態，若不是，觸發調整單元，若是，觸發越障控制單元；

所述調整單元，用于控制所述外部磁體運動，以調整所述膠囊內窺鏡至豎立狀態，調整后觸發所述越障控制單元；

所述越障控制單元，用于控制所述外部磁體進行翻轉和/或平移運動，以驅動所述膠囊內窺鏡繞障礙物翻轉。

優選地，所述越障控制單元具體包括：

運動判斷單元，用于實時判斷所述膠囊內窺鏡是否可以進行翻轉運動，若不是，觸發平移控制單元，若是，觸發翻轉控制單元；

所述平移控制單元，用于控制所述外部磁體進行平移運動；

所述翻轉控制單元，用于控制所述外部磁體進行翻轉運動，同時判斷所述膠囊內窺鏡的翻轉總角度是否為設定角度，若是，越障結束。

優選地，還包括由所述調整模塊觸發的校驗模塊，用于根據傳感信號判斷所述膠囊內窺鏡與所述外部磁體之間的距離和相對方位關系，將獲得的數據與越障之前的對應數據進行對比，以判斷是否越障成功，若不是，驅動所述外部磁體返回上一操作點，并觸發所述調整模塊，若是，控制所述膠囊內窺鏡原地等待下一步指令操作。

本發明提供的膠囊內窺鏡在生物體內自動越障的方法通過接收傳感器的傳感信號來判斷膠囊內窺鏡的運動是否受阻，進而控制外部磁體的運動來驅動膠囊內窺鏡越障，即在膠囊內窺鏡的運動遇到阻礙后可以自行判斷并自動做出越障操作，減輕了人工操控的困難程度，膠囊內窺鏡的越障效率較高，有利于實現膠囊內窺鏡全自動掃描技術。

本發明提供的膠囊內窺鏡在生物體內自動越障的系統，能夠更加有效地進行膠囊內窺鏡的越障。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明所提供膠囊內窺鏡在生物體內自動越障的方法的具體實施例一的流程圖；

圖2為本發明所提供膠囊內窺鏡在生物體內自動越障的方法的具體實施例二的流程圖；

圖3為本發明所提供方法的具體實施例中膠囊內窺鏡在越障過程中的第一位置圖；

圖4為本發明所提供方法的具體實施例中膠囊內窺鏡在越障過程中的第二位置圖；

圖5為本發明所提供方法的具體實施例中膠囊內窺鏡在越障過程中的第三位置圖；

圖6為本發明所提供方法的具體實施例中膠囊內窺鏡在越障過程中的第四位置圖；

圖7為本發明所提供方法的具體實施例中膠囊內窺鏡在越障過程中的第五位置圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

本發明的核心是提供一種膠囊內窺鏡在生物體內自動越障的方法，能夠更加有效地進行膠囊內窺鏡的越障。本發明的另一核心是提供一種包括上述膠囊內窺鏡在生物體內自動越障的系統，能夠更加有效地進行膠囊內窺鏡的越障。

請參考圖1和圖2，圖1為本發明所提供膠囊內窺鏡在生物體內自動越障的方法的具體實施例一的流程圖；圖2為本發明所提供膠囊內窺鏡在生物體內自動越障的方法的具體實施例二的流程圖；

本發明所提供膠囊內窺鏡在生物體內自動越障的方法的一種具體實施例中，包括以下步驟：

步驟S1：接收傳感器實時檢測的膠囊內窺鏡在生物腔體內的位置與姿態的傳感信號。

其中，膠囊內窺鏡設置于生物腔體內，膠囊內窺鏡中設置傳感器，傳感器通過無線傳輸進行數據傳輸，外部磁體設置在生物腔體外，外部磁體安裝在外部磁體驅動裝置上，外部磁體驅動裝置在接收指令后驅動外部磁體運動，膠囊內窺鏡中還設有永磁體，外部磁體與永磁體之間異性相吸，使外部磁體能夠驅動膠囊內窺鏡，通過控制外部磁體運動，可以使膠囊內窺鏡進行與外部磁體一致的運動。

其中，傳感器具體可以包括姿態傳感器等多種傳感器，以獲取膠囊內窺鏡在運動過程中是否受到阻礙的信息。傳感器的監測是在膠囊內窺鏡的使用過程中時刻進行的，傳感信號中包含的數據可以跟隨膠囊內窺鏡的實際情況進行改變，根據傳感器實時監測得到的傳感信號中的數據可以對外部磁體進行控制，以確保膠囊內窺鏡與外部磁體之間的姿態具有一致性，同時，根據傳感信號可以適時調整外部磁體與膠囊內窺鏡之間的距離，以保證外部磁體對膠囊內窺鏡的控制作用。

步驟S2：在膠囊內窺鏡的運動過程中，根據傳感信號判斷膠囊內窺鏡在運動過程中是否受到阻礙，若是，進入步驟S3，若不是，重復步驟S2。

步驟S3：控制外部磁體運動，以驅動膠囊內窺鏡進行越障運動。

其中，膠囊內窺鏡遇到的阻礙主要指的是膠囊內窺鏡在生物腔體內運動的過程中遇到的突起組織，本申請的方法主要可以用于突起組織的高度不大于膠囊內窺鏡在豎立時的高度時的越障。其中，豎立狀態指的是膠囊內窺鏡上的任意兩個連接形成的線段中，長度最大的線段與突起組織突出的最高點和突起組織的底端之間的連成線段相平行的狀態，越障效果較佳，當然，其他情況下也可以使用此種自動越障的方法進行越障。

此種膠囊內窺鏡在生物體內自動越障的方法通過接收傳感器的傳感信號來判斷膠囊內窺鏡的運動是否受阻，進而控制外部磁體的運動來驅動膠囊內窺鏡越障，即在膠囊內窺鏡的運動遇到阻礙后可以自行判斷并自動做出越障操作，減輕了人工操控的困難程度，膠囊內窺鏡的越障效率較高，有利于實現膠囊內窺鏡全自動掃描技術。

請參考圖3至圖7，圖3至圖7為本發明所提供方法的具體實施例中膠囊內窺鏡在越障過程中的在不同位置時的位置圖。

上述實施例中，步驟S3具體可以包括：

步驟S31：根據傳感信號判斷膠囊內窺鏡是否處于豎立狀態，若不是，進入步驟S32，若是，進入步驟S33。

其中，在確定膠囊內窺鏡受到阻礙后，通過分析可以判定膠囊內窺鏡的姿態、位置以及與障礙物之間的相對位置關系。

步驟S32：控制外部磁體運動，以調整膠囊內窺鏡至豎立狀態，調整后進入步驟S33。

其中，調整外部磁體的姿態及位置即可調整膠囊內窺鏡的姿態以及位置。

步驟S33：控制外部磁體進行翻轉和/或平移運動，以驅動膠囊內窺鏡繞障礙物翻轉。

其中，在進行越障時，首先分析并保證膠囊內窺鏡處于豎立狀態，此步驟可以看做是越障的準備工作，便于之后的越障運動的實現。例如，當膠囊內窺鏡的最大長度為障礙物的高度的二倍時，如果膠囊內窺鏡保持豎立狀態，則膠囊內窺鏡有一半高出于障礙物，便于進行步驟S33，有利于提高越障的成功性。

具體地，步驟S33具體可以包括：

步驟S331：實時判斷膠囊內窺鏡是否可以進行翻轉運動，若不是，進入步驟S332，若是，進入步驟S333。

步驟S332：控制外部磁體進行平移運動。

步驟S333：控制外部磁體進行翻轉運動，同時判斷膠囊內窺鏡的翻轉總角度是否為設定角度，若是，越障結束。

其中，步驟S32之后，步驟S331是在步驟S332、步驟S333進行的同時實時進行的，直至步驟S333中進行到確定越障結束。具體可以根據傳感器實時監測得到的傳感信號中的數據判斷膠囊內窺鏡3與外部磁體1是否進行一致性運動，以確定膠囊內窺鏡3是否可以翻轉。

其中，膠囊內窺鏡3主要通過翻轉即角度的改變來實現越障，以減小與遇障前的原行進方向偏離過多，然而，障礙物2可能在某一方向的長度值較大，以致膠囊內窺鏡3無法進行角度的改變，此時根據傳感信號控制外部磁體1進行平移運動，直至可以再次進行角度改變的翻轉，從而通過翻轉與平移的配合實現越障。

在進行步驟S333時，如果膠囊內窺鏡3翻轉的總角度未達到設定角度，則控制外部磁體1一直進行步驟S331，并根據步驟S331的判斷結果不斷進行步驟S332和步驟S333，直至膠囊內窺鏡3翻越設定角度方可確認越障結束。

其中，設定角度為控制膠囊內窺鏡進行翻轉的總角度，優選為180度，使膠囊內窺鏡正好翻轉半圈，且便于進行角度控制。當然，此處膠囊內窺鏡3翻轉的總角度也可以設定為其他值，例如150度。

其中，翻轉與平移可以緩慢進行，具體可以通過控制外部磁體的運動速度進行限定。

可見，此種方法能夠更加準確有效地進行膠囊內窺鏡的自動越障，能夠盡量減少與遇障前原行進方向的偏離。當然，步驟S33的實現方式不限于此，例如，也可以通過以下步驟實現：

步驟S3301：平移第一設定距離；

步驟S3302：旋轉90度；

步驟S3303：平移第二設定距離；

步驟S3304：旋轉90度；

步驟S3301：平移第三設定距離，越障結束。

其中，第一設定距離、第二設定距離與第三設定距離可以根據膠囊內窺鏡所在的生物腔體的大小進行設定。

上述各個實施例中，步驟S3后，還可以包括：

步驟S4：根據傳感信號判斷膠囊內窺鏡與外部磁體之間的距離和相對方位關系，將獲得的數據與越障之前的對應數據進行對比，以判斷是否越障成功，若不是，驅動外部磁體返回上一操作點，并進入步驟S3，若是，控制膠囊內窺鏡原地等待下一步指令操作。

其中，上一操作點指的是外部磁體在進行步驟S3之前判定遇到障礙時所處的位置和姿態，然后，再次進行步驟S3，重新進行越障。步驟S4的進行可以更加準確地確定越障情況與效果，保證膠囊內窺鏡使用的可靠性。

除了上述膠囊內窺鏡在生物體內自動越障的方法，本發明還提供了一種能夠實現上述方法的膠囊內窺鏡在生物體內自動越障的系統，該系統主要包括：

接收模塊，用于接收傳感器實時檢測的膠囊內窺鏡在生物腔體內的位置與姿態的傳感信號；

判斷模塊，用于在膠囊內窺鏡的運動過程中，根據傳感信號判斷膠囊內窺鏡在運動過程中是否受到阻礙，若是，觸發調整模塊，若不是，重復自身的判斷操作；

調整模塊，用于控制外部磁體運動，以驅動膠囊內窺鏡進行越障運動。

本實施例所提供的膠囊內窺鏡在生物體內自動越障的系統主要包括三個模塊，三個模塊分別完成上述技術內容，可以知道，該系統用于實現上述方法，所以系統的使用過程與上述方法一致，對于該系統的使用過程，在此不再贅述。

在上述實施例中，調整模塊具體可以包括：

分析單元，用于根據傳感信號判斷膠囊內窺鏡是否處于豎立狀態，若不是，觸發調整單元，若是，觸發越障控制單元；

調整單元，用于控制外部磁體運動，以調整膠囊內窺鏡至豎立狀態，調整后觸發越障控制單元；

越障控制單元，用于控制外部磁體進行翻轉和/或平移運動，以驅動膠囊內窺鏡繞障礙物翻轉。

上述各個實施例中，越障控制單元具體可以包括：

運動判斷單元，用于實時判斷膠囊內窺鏡是否可以進行翻轉運動，若不是，觸發平移控制單元，若是，觸發翻轉控制單元；

平移控制單元，用于控制外部磁體進行平移運動；

翻轉控制單元，用于控制外部磁體進行翻轉運動，同時判斷膠囊內窺鏡的翻轉總角度是否為設定角度，若是，越障結束。

上述各個實施例中，系統還包括由調整模塊觸發的校驗模塊，用于根據傳感信號判斷膠囊內窺鏡與外部磁體之間的距離和相對方位關系，將獲得的數據與越障之前的對應數據進行對比，以判斷是否越障成功，若不是，驅動外部磁體返回上一操作點，并觸發調整模塊，若是，控制膠囊內窺鏡原地等待下一步指令操作。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

以上對本發明所提供的膠囊內窺鏡在生物體內自動越障的方法及系統進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護范圍內。