CN102048519B - 一种拍摄频率自动调节的胶囊内镜及其方法 - Google Patents

Abstract

一种拍摄频率自动调节的胶囊内镜及方法，包括胶囊内镜外壳、电池、摄像单元、控制模块、无线信号收发模块，还包括线圈，电流感应器，帧率控制模块和磁场产生器；所述线圈、电流感应器和帧率控制模块均设置在外壳内，体外磁场产生器产生一个覆盖胶囊内镜活动范围的磁场，所述电流感应器与线圈两极连接形成胶囊运动信号，所述控制模块一端与电流感应器连接并接收胶囊运动信号，另一端与帧率控制模块连接对发出调节拍摄帧率的控制信号，所述帧率控制模块与摄像单元连接并直接对拍摄帧率进行控制。本发明可根据胶囊内镜运动与否来自动调节拍摄帧率的装置来实现对胶囊内镜拍摄帧率的控制，从而达到节省胶囊内镜的电量，降低漏拍率，减少重复图像的数量。

Description

一种拍摄频率自动调节的胶囊内镜及其方法

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，具体是一种拍摄频率自动调节的胶囊内镜及其方法。

背景技术

2001年世界首套胶囊内镜系统获美国FDA批准应用于临床，至2006年底，全世界已有超过30万人接受了胶囊内镜检查。目前该检查技术已在全球50多个国家得到使用，由于该技术具有操作简单、检查方便、无创、无痛、无交叉感染等优势，也解决了以前小肠为盲区的问题，现今胶囊内镜检查已逐渐成为辅助医师对小肠进行检查的金标准。

胶囊内镜技术的出现为消化道的医学临床诊断带来了创新性的革命，但这种检查仍存在局限性，无法替代现有常规内窥镜。胶囊内镜实际为一个可通过无线发送图像数据的微型摄像机，大小形状与普通胶囊类似。但胶囊内镜的图像量巨大，按每秒拍摄两张照片计，6-8小时的检查过程产生的图片量达43200-57600张，所有这些图片全凭医生逐张仔细判读以作出正确的诊断，其阅片工作量巨大，需花费大量时间，极易疲劳而漏掉有价值的诊断信息，诊断效率极其低下，难于应付较大的检查量；同时存在因为胶囊运转速度快而图像采集帧率较慢导致漏拍摄病灶现象仍较为严重，针对小肠检查，平均漏拍率为20％～30％。虽然目前胶囊内镜拍摄帧率可达8帧/秒，甚至更高，但却直接影响胶囊内镜的寿命，因为胶囊内镜的电池寿命有限，高帧率等同于高消耗，缩短胶囊内镜的使用寿命，导致不能完成全肠道检查，低的帧率可以节省电池消耗，但就有可能出现漏拍；因此合理控制拍摄帧率是影响胶囊内镜的重要因素。

现有的胶囊内镜包括外壳、电池、图像发射装置、摄像单元、控制模块、无线信号收发装置和体外信息收发装置，已经实现对胶囊内镜拍摄帧率的人工调控，但整个检查时间可长达8～12小时，让医生陪同完成整个检查过程不现实；而且肠道蠕动频率在4～5次/分，胶囊内镜在肠道里有大部分时间都处于原位不动的状态，导致胶囊内镜所拍摄的图像中有大量的相同的图像。胃肠运动通常都是基于胃肠平滑肌的电活动实现的。胃肠平滑肌细胞膜两侧存在跨膜电位差，称静息膜电位，平滑肌在此电位控制的情况下只表现为一定的紧张性，紧张性大小取决于静息膜电位高低。因其不稳定，在它的基础上会发生自动去极化，产生慢波电位，形成一基本电节律。在胃表现为3/min，十二指肠则为11～12/min，传导速度1～2cm/min，回肠末端为8～9/min。可见胃肠道各个部分的运动节律都不相同，故要通过人为控制胶囊内镜拍摄帧率来实现延长胶囊内镜电池寿命，减低漏拍率几乎没有可能。

发明内容

本发明的目的是提供一种拍摄频率自动调节的胶囊内镜，可根据胶囊内镜运动与否来自动调节拍摄帧率，实现对胶囊内镜拍摄帧率的控制，从而达到节省胶囊内镜的电量，降低漏拍率，减少重复图像的数量。

本发明的另一个目的在于提供上述拍摄频率自动调节的方法。

本发明实现上述目的的技术解决方案是：

一种拍摄频率自动调节的胶囊内镜，包括胶囊内镜外壳、电池、摄像单元、控制模块、无线信号收发装置，其特征在于：还包括用于产生感应电流的线圈，用于感应电流信号的电流感应器，用于直接调节摄像帧率的帧率控制模块和用于产生磁场的磁场产生器；其中，所述线圈、电流感应器和帧率控制模块均设置在外壳内，磁场产生器产生一个覆盖胶囊内镜活动范围的磁场，所述电流感应器与线圈两极连接形成胶囊运动信号，所述控制模块一端与电流感应器连接并接收胶囊运动信号，另一端与帧率控制模块连接对发出调节拍摄帧率的控制信号，所述帧率控制模块与摄像单元连接并直接对拍摄帧率进行控制。

本发明还包括有用于设置胶囊内镜的最低、最高拍摄帧率和拍摄延时时间的参数设置器，所述参数设置器通过上述无线信号收发装置与控制模块通讯。

本发明提供的一种胶囊内镜拍摄频率自动调节方法，包括：

(1)在胶囊内镜内加设磁感应线圈，通过磁场产生装置产生稳定的磁场，并使胶囊内镜的活动在该磁场覆盖范围内；

(2)由参数设置器设置胶囊内镜内控制模块的初始参数，包括最高拍摄帧率、最低拍摄帧率和拍摄延时时间的设置；

(3)通过胶囊内镜的运动或静止状态，使磁感应线圈产生感应电流的变化，转换为拍摄帧率的控制触发信号到控制模块，控制胶囊内镜拍摄帧率的切换。

本发明当胶囊内镜运动时：

(a)胶囊内镜在磁场的位置发生改变，磁感应线圈的磁通量相应发生改变，使磁感应线圈产生感应电流；

(b)由电流感应器接收感应电流并发送胶囊内镜运动信号至控制模块；

(c)控制模块根据该运动信号选择为最高拍摄帧率，并发出最高拍摄帧率控制信号至帧率控制模块；

(d)帧率控制模块直接控制摄像单元进入最高拍摄帧率模式工作；

本发明当胶囊内镜静止时：

(a)胶囊内镜在磁场的位置没有发生改变，磁感应线圈无感应电流，无运动信号输入控制模块，此时由控制模块按照最低拍摄帧率对帧率控制装置发出控制信号；

(b)帧率控制模块直接控制摄像单元进入最低拍摄帧率模式工作。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)可以根据胶囊内镜位置改变与否来自动调节拍摄帧率，可实时调节合适拍摄帧率，节省了耗电量，延长胶囊内镜的寿命；

(2)由于拍摄帧率的调节，从而减少了大量相同的图像，减少了医生阅片的时间，大大提高了工作效率；

(3)可实现无人值守，避免了手动调节的麻烦，节省了大量劳动力，同时降低了漏诊率。

附图说明

图1为本发明组成原理框图。

图2为本发明的方法的流程图

具体实施方式

如图1所示，本发明一种拍摄频率自动调节的胶囊内镜，在现有胶囊内镜的基础上加以增设本发明的组成器件，所有增设的组成器件可选用现有技术中的常用部件及模块。包括体外磁场产生器、外壳、摄像单元、帧率控制模块、控制模块、电流感应器、线圈、电池、无线信号收发模块和参数设置器。摄像单元、帧率控制模块、控制模块、电流感应器、线圈、电池和无线信号收发模块全部设置在外壳内，摄像单元和无线信号收发模块分别设置在外壳内的两端，并通过视频输出线联接在一起。帧率控制模块设置在摄像单元一端，帧率控制模块通过数据线可以对摄像单元的拍摄帧率进行调节，同时通过数据线可接受控制模块的控制信号。控制模块设置在帧率控制模块一端，控制模块通过数据线可控制帧率控制模块和无线信号收发模块，并接收电流感应器发出的胶囊运动信号。电流感应器置于控制模块和线圈中间，通过电路与线圈的两极联接。电池正极与摄像系统、帧率控制模块、控制模块、电流感应器和无线信号收发装置的正极并联在一起，电池负极与摄像单元、帧率控制模块、控制模块、电流感应器和无线信号收发模块的负极并联在一起。摄像单元在胶囊内镜外壳内一端，通过数据线与控制模块联接，实现图像拍摄。参数设置器设置在外壳外面的外部信息收发装置里，外部信息收发装置内还包括有外部信息收发模块，其中体外磁场产生器在体外产生一个覆盖胶囊内镜活动范围的磁场，参数设置器通过外部信息收发模块向胶囊内镜内的无线信号收发装置通讯，使参数设置器与控制模块联接，从而使参数设置信号送入控制模块，实现对胶囊内镜初始参数(最低拍摄帧率、最高拍摄帧率和延时时间)的设置。

电池为摄像单元、帧率控制模块、控制模块、电流感应器和无线信号收发模块供电。控制模块实现对摄像单元、帧率控制模块和无线信号收发模块的控制，控制模块控制无线信号收发模块将拍摄的图像发送至体外，控制模块结合电流感应器和线圈的作用，实现当胶囊内镜运动时启用最高拍摄帧率，避免漏拍，当胶囊内镜静止时启用最低拍摄帧率，节省胶囊内镜的电池，提高胶囊内镜的使用寿命，并减少重复图像数量。

如图2所示，一种胶囊内镜拍摄频率自动调节方法，在胶囊内安装磁感应线圈，并在外部设置磁场，使该磁场能覆盖胶囊内镜的活动范围；由参数设置器设置控制模块内的初始参数，包括最高拍摄帧率、最低拍摄帧率和拍摄延时时间的设置；当该胶囊内镜在体外磁场产生装置产生的磁场中的位置或方向发生变化时，外壳内的线圈会因磁通量的改变而产生感应电流，同时与线圈联接的电流感应器感应到线圈产生的电流，此时电流感应器向控制模块发送胶囊运动信号，该信号通过数据线进入控制模块，控制模块根据信号选择合适的拍摄帧率并对帧率控制装置发出调节拍摄帧率的控制信号，该控制信号通过数据线进入帧率控制装置，帧率控制装置控制信号调节摄像单元的拍摄帧率进入最高拍摄帧率工作。

当胶囊内镜没有改变位置或方向时，线圈中没有磁通量的改变，电流感应器未接受到感应电流，且不对控制模块发出胶囊运动信号，此时控制模块将按照初始设定的拍摄帧率(即最低拍摄帧率)对帧率控制装置发出控制信号，摄像系统将按初始设定的最低拍摄帧率进行拍摄图像。

本发明的实施方式不限于此，在本发明上述基本技术思想前提下，按照本领域的普通技术知识和惯用手段对本发明内容所做出其它多种形式的修改、替换或变更，均在本发明权利保护范围之内。

Claims (1)

1.一种胶囊内镜拍摄频率自动调节方法，其特征在于包括：

（1）在胶囊内镜内加设磁感应线圈，通过磁场产生装置在外部产生稳定的磁场，并使该磁场覆盖胶囊内镜的活动范围；

（2）由参数设置器设置控制模块内的初始参数，包括最高拍摄帧率、最低拍摄帧率和拍摄延时时间的设置；

（3）通过胶囊内镜的运动或静止状态，使磁感应线圈产生感应电流的变化，转换为拍摄帧率的控制触发信号并发送到控制模块，控制胶囊内镜拍摄帧率的切换；

当胶囊内镜运动时：

（a）胶囊内镜在磁场的位置发生改变，磁感应线圈的磁通量相应发生改变，使磁感应线圈产生感应电流；

（b）由电流感应器接收感应电流并发送胶囊内镜运动信号至控制模块；

（c）控制模块根据该运动信号选择为最高拍摄帧率，并发出最高拍摄帧率控制信号至帧率控制模块；

（d）帧率控制模块直接控制摄像单元进入最高拍摄帧率模式工作；

当胶囊内镜静止时：

（e）胶囊内镜在磁场的位置没有发生改变，磁感应线圈无感应电流，无运动信号输入控制模块，此时由控制模块按照最低拍摄帧率对帧率控制模块发出控制信号；

（f）帧率控制模块直接控制摄像单元进入最低拍摄帧率模式工作。

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