KR20080043921A - Method for capsule endoscope tracking based on friendly points and system for performing the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 캡슐내시경의 위치 측정방법에 사용되는 삼각법을 설명하기 위한 개략도이다.1 is a schematic diagram for explaining the trigonometric method used in the conventional method for measuring the position of the capsule endoscope.
도 2는 종래의 캡슐내시경의 위치 측정방법에 사용되는 오차를 갖는 거리로 측정한 삼각법을 설명하기 위한 개략도이다.Figure 2 is a schematic diagram for explaining the triangulation method measured by the distance having an error used in the conventional method for measuring the position of the capsule endoscope.
도 3은 종래의 캡슐내시경의 위치 측정방법에 사용되는 오차를 갖는 거리로 측정한 삼각법의 시뮬레이션 도면이다.3 is a simulation diagram of a trigonometry measured by a distance having an error used in a conventional method for measuring the position of a capsule endoscope.
도 4는 본 발명에 따른 근접점 방법을 이용한 캡슐형 내시경의 보정된 위치측정을 위한 시스템의 개략도이다.4 is a schematic diagram of a system for calibrated position measurement of a capsule endoscope using a proximity point method according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 근접점 방법를 이용한 캡슐 내시경 시스템의 내부 구성도이다.5 is an internal configuration of a capsule endoscope system using a proximity point method according to the present invention.
도 7은 본 발명에 따른 근접점 방법를 이용한 캡슐형 내시경의 위치측정 방법의 흐름도이다.7 is a flowchart of a method for measuring a position of a capsule endoscope using a proximity point method according to the present invention.
도 8은 근접점 선택의 경우의 개략도를 도시한 것이다.8 shows a schematic diagram in the case of proximity selection.
도 9는 근접점 방법의 개략도를 도시한 것이다.9 shows a schematic of a proximity point method.
도 10은 오차를 갖는 거리의 근접점 방법의 개략도를 도시한 것이다.10 shows a schematic diagram of a proximity method of distance with error.
도 11a는 근접점 방법의 내심을 이용한 시뮬레이션 예이다.11A is an example of simulation using the inner core of the proximity point method.
도 11b는 근접점 방법의 외심을 이용한 시뮬레이션 예이다.11B is an example of simulation using the outer core of the proximity point method.
도 11c는 근접점 방법의 무게중심을 이용한 시뮬레이션 예이다.11C is an example of simulation using the center of gravity of the proximity point method.
도 12는 삼각법과 근접점의 오차 군을 형성에 대한 개략도를 도시한 것이다.Fig. 12 shows a schematic diagram of forming a group of errors of trigonometry and proximity points.
도 13은 직각좌표를 갖는 위치측정 환경의 개략도를 도시한 것이다.13 shows a schematic diagram of a positioning environment with rectangular coordinates.
도 14는 XY 평면에서의 위치측정의 개략도를 도시한 것이다.14 shows a schematic diagram of the position measurement in the XY plane.
도 15는 SZ 평면에서의 위치측정 개략도를 도시한 것이다.Fig. 15 shows a positioning schematic in the SZ plane.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10 : 캡슐내시경 11~14 : 초음파 감지부10:
15 : 연산부 20 : 착용시스템 15: calculator 20: wear system
31~38 : 초음파 발신부 40 : 제어부31 ~ 38: ultrasonic transmitter 40: control unit
41 : 프로세서 42 : 초음파 구동회로41
44,45 : 송수신장치 50 : 메모리카드 44,45: transceiver 50: memory card
60 : 케이블 70 : 컴퓨터 60: cable 70: computer
81,82 : RF 송수신기 90 : 시간계수기81,82: RF transceiver 90: Time counter
100 : 모니터 100 : 본체100: monitor 100: main body
본 발명은 근접점 방법을 이용한 캡슐형 내시경의 위치측정 방법 및 시스템에 관한 것으로, 캡슐형 내시경을 시술함에 있어 캡슐형 내시경의 보다 정확한 위치파악을 위하여 근접점 방법을 사용함으로써 위치파악에 대한 오차확률을 줄이고, 이를 통해 공간에서의 3차원 좌표를 측정하기 위한 근접점 방법을 이용한 캡슐형 내시경의 위치측정 방법 및 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a method and system for measuring the position of a capsule endoscope using a proximity point method, and the probability of error for position detection by using a proximity point method for more accurate location of the capsule endoscope when performing the capsule endoscope. The present invention relates to a method and a system for measuring a capsule endoscope using a proximity point method for measuring three-dimensional coordinates in space.
일반적으로, 캡슐내시경이 체내로 시술되었을 경우 위치측정방법들은 RF나 자기장, 초음파를 체내로 방사하여 방사된 에너지의 세기나 지연시간으로 거리를 측정하여 삼각법으로 위치정보를 계산한다. 그러나 삼각법에 의한 종래의 위치측정기술은 다음의 두 가지 요인에 의한 오차가 진단정확성에 심각한 영향을 미친다. 첫째, 인체의 구조상 뼈나 장기 등 전자장변화에 영향을 미치는 요소에 의한 오차이다. 둘째, 체내로 방사되는 자기장, RF 그리고 초음파등이 지니고 있는 고유오차이다.In general, when the capsule endoscope is performed in the body, the position measuring methods calculate the position information by triangulation by measuring the distance based on the intensity or delay time of the radiated energy by radiating RF, magnetic field, or ultrasonic wave into the body. However, in the conventional position measuring technique by triangulation, the error due to the following two factors seriously affects the diagnosis accuracy. First, it is an error caused by factors affecting the electromagnetic field changes, such as bones and organs in the human body. Second, there are inherent errors of magnetic fields, RF, and ultrasound that radiate into the body.
현재 시술되고 있는 캡슐형 내시경은 이스라엘 기븐이미징(Given Imaging)사의 M2A가 대표적이다. M2A는 RF(Radio Frequency; 이하 RF라함)를 이용한 인체 내에서 캡슐형 내시경의 위치를 측정한다. 측정되는 위치좌표는 RF의 세기와 삼각법을 이용한다. RF의 세기로는 인체 내의 매질에 따른 거리를 정확히 파악할 수 없으며, 삼각법을 이용한 위치측정도 오차를 갖는다. 이와 같은 방법으로 측정된 위치정보는 3cm 내외의 오차를 갖는다.The capsule endoscope currently being used is representative of M2A of Giving Imaging, Israel. The M2A measures the position of the capsule endoscope in the human body using RF (Radio Frequency). The position coordinates measured use RF intensity and trigonometry. The strength of RF does not accurately determine the distance according to the medium in the human body, and the position measurement using the trigonometry also has an error. The location information measured in this way has an error of about 3 cm.
또한, 대한민국 특허 출원번호 10-2002-0027334호'텔레메트리 캡슐 및 그 위치 검출 시스템'은 캡슐 내시경의 위치정보를 파악하기 위해 자기장을 이용하였다. 미로(Miro) 캡슐형 내시경은 자기장의 세기를 이용한 삼각법으로 위치를 측정한다. 이는 M2A와 같이 인체 내의 매질에 따른 오차와 오차에 따른 위치측정에 의해 정확한 위치측정이 불가능하다. 이와 같은 방법으로 측정된 위치정보는 3cm 내외의 오차를 갖는다. In addition, Korean Patent Application No. 10-2002-0027334 'Telemetry capsule and its position detection system' used a magnetic field to grasp the position information of the capsule endoscope. The Miro capsule endoscope measures the position by trigonometry using the strength of the magnetic field. This is impossible to accurately measure the position by the error and the position measurement according to the medium in the human body, such as M2A. The location information measured in this way has an error of about 3 cm.
종래의 캡슐형 내시경의 위치측정 방법은 삼각법이 대표적이다. 삼각법은 관측점에서 같은 거리에 떨어진 지점 또는 물체의 위치를 구하는 방법이다. 인체 내의 캡슐형 내시경의 좌표는 이다. 이 때의 관측점은 각각 , , 이다. 에서 까지 실제 거리가 이고, 측정오차가 이면, 측정한 거리는 다음 <식1>과 같다.The conventional method for measuring the position of a capsule endoscope is a triangular method. Trigonometry is the method of finding the position of a point or an object at the same distance from an observation point. The coordinates of the capsule endoscope in the human body to be. The observation points at this time are , , to be. in Until the actual distance The measurement error In this case, the measured distance is as follows.
<식 1> <Equation 1>
관측점 에서 을 반지름으로 하는 원은 <식2>와 같다.Viewpoint in The circle whose radius is is equal to <Equation 2>.
<식2> <Equation 2>
<식 2>를 연립하면 <식3>, <식 4> 및 <식5>같이 행렬로 표현되고, 이를 연산하여 의 값을 구한다. 이를 <식 6>과 같이 연산하여 를 구한다.When <Equation 2> is combined, it is expressed as a matrix as in <Equation 3>, <Equation 4>, and <
<식3> <Equation 3>
<식4> <Equation 4>
<식5> (Eq. 5)
<식6> <Equation 6>
상기 식들에 의하여 계산된 위치측정밥법에 사용되는 삼각법은 도 1에서 보는 바와 같이, 관측점 에서 거리 로 반지름을 하는 원을 그렸을 때, 원들의 교선이 생긴다. 이 교선들의 교점을 캡슐형 내시경의 위치로 한다. Trigonometry used in the position measurement method calculated by the above equations, as shown in Figure 1, the observation point Distance from When you draw a circle with radius, the intersection of circles occurs. The intersection of these intersections is the position of the capsule endoscope.
오차로 인해 교선들의 교점이 한 점에서 만나지 않으면, 그에 교점들의 무게중심을 구한다. 예를 들면, 도 2와 같이 측정거리가 점선과 같고, 실제거리가 실선과 같을 때, 측정되는 위치정보가 오차를 갖는 것을 알 수 있다. 이와 같은 방법으로 시뮬레이션을 구하였을 때의 예가 도 3이다. 도 3은 좌표(250,150)를 구할 때, 측정거리가 ± 10mm의 오차를 갖는 경우이다. 시뮬레이션의 결과에서 최악의 경우는 위치정보가 측정거리의 오차보다 큰 ± 15mm 오차로 나타났다.If the intersection of intersections does not meet at one point due to error, find the center of gravity of the intersections. For example, as shown in FIG. 2, when the measured distance is the same as the dotted line and the actual distance is the same as the solid line, it can be seen that the measured position information has an error. 3 shows an example of the simulation obtained in this way. 3 illustrates a case where the measurement distance has an error of ± 10 mm when the
본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 캡슐형 내시경으로 시술함에 있어 인체조직의 전기적 특성 불균일을 극복하고 측정매체의 한계를 극복하여 캡슐형 내시경의 카메라의 위치를 10mm 정도의 오차범위 내에서 파악하고자 인체에 무해한 초음파를 이용하여 거리를 측정하고 측정된 거리로 근접점 방법을 사용하여 보다 정확한 병변의 위치를 파악하기 위한 근접점 방법을 이용한 캡슐형 내시경의 위치측정 방법 및 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다. The present invention has been invented to solve the above problems, in the procedure of capsule endoscope to overcome the irregularities of the electrical characteristics of the human tissue and to overcome the limitations of the measurement medium to position the camera of the capsule endoscope error range of about 10mm To provide a method and system for measuring the position of a capsule endoscope using a proximity point method for measuring a distance using ultrasonic waves harmless to the human body and using the proximity point method to determine a more accurate location of the lesion. Its purpose is to.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,The present invention for achieving such an object,
ⅰ)캡슐 내시경(10)을 사용자가 삼키면 착용시스템(20)의 초음파 발생기(31-38)와 RF 송신기(44)는 인체 내부의 캡슐 내시경(10)에 동시에 각각 초음파와 RF 신호를 전송하는 단계; Iii) when the user swallows the
ⅱ)상기 착용시스템(20)에서 전송된 RF 신호가 캡슐 내시경의 RF수신기(82)에서 감지되면 시간 계수기(90)는 초기화상태에서 시간계수를 시작하고, 상기 착용시스템(20)에서 전송된 초음파 신호가 상기 캡슐내시경(10)의 초음파 감지부(11~14)에 감지되면, 상기 시간계수를 정지하는 단계; Ii) When the RF signal transmitted from the wearing
ⅲ)상기 ⅱ단계에서 시간 계수기(90)의 시간 계수가 정지되면, 계수된 시간 계수기(90)의 값을 캡슐 내시경(10)에 연산부(15)에 장착되어 있는 RF 송신기(81)를 통해 상기 착용시스템(20)의 메모리(50)에 저장하는 단계; 및 Iii) If the time counting of the
ⅳ)상기 ⅲ단계에서 상기 메모리(50)에 저장된 시간 계수기의 값을 이용하여 상기 착용시스템(20)의 4개의 초음파 발신부(33,35,37,38)에서부터 상기 캡슐 내시경의 초음파 감지 시스템과의 거리를 구하고, 상기 거리의 반지름으로 하는 원들의 교차점들 중에서 거리가 가까운 세 점을 선택하고, 선택된 세 점으로 구성된 삼각형의 내심, 외심 또는 무게중심을 산출하여 캡슐형 내시경의 위치정보를 계산하는 단계를 포함한다. Vi) the ultrasonic detection system of the capsule endoscope from the four
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
첨부된 도면중, 도 1은 본 발명에 따른 자세 측정 기능을 갖는 캡슐 내시경 시스템의 동작을 설명하기 위한 개략도이고, 도 2a, b 및 c는 본 발명에 따른 자세 측정 기능을 갖는 캡슐 내시경 시스템의 내부 구성도이다. 도 3은 본 발명에 따른 자세측정기능을 갖는 캡슐 내시경 시스템의 초음파 신호 감지 시스템이다. In the accompanying drawings, Figure 1 is a schematic diagram for explaining the operation of the capsule endoscope system having a posture measuring function according to the present invention, Figures 2a, b and c is the interior of the capsule endoscope system having a posture measuring function according to the present invention It is a block diagram. 3 is an ultrasonic signal detection system of a capsule endoscope system having a posture measuring function according to the present invention.
또한, 도 4는 본 발명에 따른 근접점 방법을 이용한 캡슐형 내시경의 보정된 위치측정을 위한 시스템의 개략도이고, 도 5는 본 발명에 따른 근접점 방법를 이용한 캡슐 내시경 시스템의 내부 구성도이며, 도 7은 본 발명에 따른 근접점 방법를 이용한 캡슐형 내시경의 위치측정 방법의 흐름도이다.4 is a schematic diagram of a system for corrected position measurement of a capsule endoscope using a proximity point method according to the present invention, and FIG. 5 is an internal configuration diagram of a capsule endoscope system using a proximity point method according to the present invention. 7 is a flowchart of a position measuring method of the capsule endoscope using the proximity point method according to the present invention.
본 발명에 따른 캡슐 내시경의 자세 측정 시스템은 도 5에서 보는 바와 같이, 사용자의 몸속에서 투입되는 캡슐 내시경(10), 사용자가 착용하는 착용 시스템(20) 및 캡슐내시경(10) 및 착용시스템(20)을 제어하기 위한 화상 처리 시스템(70)으로 크게 분류한다.As shown in FIG. 5, the posture measuring system of the capsule endoscope according to the present invention includes a
본 발명에 따른 캡슐내시경(10)의 구조는 도 6에서 보는 바와 같이, 통상의 캡슐내시경(10)의 내부에 4개의 초음파 감지부(11~14)를 형성한다. 초음파 감지부(11~14)의 중앙부에는 연산부(15)가 각 초음파 감지부(11~14)와 전기적으로 접속된다. 초음파 감지부(11~14)는 캡슐 내시경(10)의 내측에서 사방으로 형성되며, 연산부(15)에는 RF 신호를 송수신 하기 위한 RF 송,수신기(81,82) 및 시간 계수기(90)가 형성된다. As shown in FIG. 6, the structure of the
착용시스템(20)은 도 5에서 보는 바와 같이 사용자가 착용하도록 형성된 조끼 형태의 착용부(도면 표시 없음)의 외측 상부로부터 하부까지 다수의 초음파 발신부(31~38)가 형성된다. 착용부의 외측에는 캡슐 내시경(10)의 위치를 파악하기 위한 각종 제어를 수행하기 위한 제어부(40)가 형성된다. 제어부(40)는 도 7에서 보는 바와 같이, 캡슐내시경(10)의 자세 제어에 대한 제어를 수행하기 위한 프로세서(41)에 캡슐내시경(10)과 RF 주파수를 송수신하기 위한 송수신장치(44,45), 캡슐내시경(10)으로부터 전송되는 영상정보 및 자세정보를 저장하기 위한 메모리카드(50), 캡슐내시경(10)의 내부에 형성된 초음파 감지부(11~14)에 전달되는 초음파 신호를 생성하기 위한 초음파 구동회로(42) 및 필요에 따라 이동식 데이터 저장수단인 USB(43)포트가 형성될 수 있다. As shown in FIG. 5, a plurality of ultrasonic transmitters 31 to 38 are formed from an outer upper portion to a lower portion of a wearing portion (not shown) formed in a vest form as shown in FIG. 5. The outer side of the wearing portion is formed with a
또한, 화상 처리 시스템(70)은 착용 시스템(20)의 제어부(40)와 전기적으로 케이블(60)을 통하여 연결되어 캡슐내시경(10)으로부터 전송되는 영상정보를 화상처리하기 위한 컴퓨터(70) 및 모니터(100)를 포함한다. In addition, the
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 캡슐 내시경(10)의 동작은 도 5에서 보는 바와 같이 캡슐 내시경(10)을 사용자가 삼키면 캡슐 내시경(10)은 사용자의 장을 따라 이동한다. 착용 시스템(20)의 초음파 발생기와 캡슐 내시경의 수신기는 서로 통신을 하여 상호 거리 데이터를 만든다. 이 데이터 값은 이미지 데이터와 함께 착용(vest)시스템에 저장 되었다가 컴퓨터(70)로 전달된다. 컴퓨터(70)는 위치 추적 및 자세 측정 알고리즘을 수행하여 모니터(100)에 디스플레이 한다.The operation of the
캡슐내시경(10)에 내장된 초음파 감지부(11~14)는 착용시스템(20)의 초음파 발신부(31~38)에서 발생한 초음파 신호를 감지하여 원하는 초음파 주파수 대역의 신호만을 증폭하고 디지털 신호로 변환시킨다.The
연산부(15)에 접속된 시간 계수기(90)는 RF 수신기(82)에서 수신된 RF수신 신호와 초음파 신호의 시간 차이를 계산하기 위해 필요하다. RF 수신기(82)에서 RF 신호를 수신하면 시간 계수기(90)의 값은 초기화(0에서부터 시간 카운팅을 시작)되고, 초음파 신호를 감지하면 시간 계수기 값은 정지한다. 이 때의 시간 계수기 값은 초음파 신호와 RF 신호의 도착 시간 차이를 의미한다.The
착용시스템(20)의 초음파 발생기(31-38)와 RF 송신기(44)는 인체 내부의 캡슐 내시경(10)에 동시에 각각 초음파와 RF 신호를 전송한다. RF 신호가 캡슐 내시경의 RF수신기(82)에서 감지되면 시간 계수기(90)의 값은 0에서부터 카운팅을 시작한다. 또한 캡슐내시경(10)의 초음파 신호를 감지하면 시간 계수기(90)의 카운팅은 정지한다.시간 계수기(90)를 초기화 상태에서 시간의 계수하는 동작을 수행시키는 RF 신호의 속도는 3 x 108 m/s이다. 이에 비하여 시간 계수기(90)의 시간 계수 동작을 정지시키는 초음파의 속도는 공기 중에서는 340m/s이고 인체내부에서는 1625m/s이므로 RF 신호 속도는 초음파 신호에 비해 공기 중에서는 약 106배, 인체 내에서는 2 x 105 배 빠르다. 따라서, 착용시스템(20)의 초음파 발생기(31-38)와 RF 송신기(44)에서 인체 내부의 캡슐 내시경(10)에 동시에 초음파와 RF 신호를 전송한다 하더라도 RF 신호가 먼저 캡슐 내시경의 RF수신기(82)에서 감지되므로, 시간 계수기(90)는 시간 계수를 시작하다가, 후에 초음파 신호를 감지하면 시간 계수기(90)의 시간계수(카운팅)는 정지되는 것이다. The ultrasonic generators 31-38 and the
시간 계수기(90)의 카운팅이 정지되면, 그동안 계수된 시간 계수기(90)의 값은 캡슐 내시경(10)에 연산부(15)에 장착되어 있는 RF 송신기(81)를 통해 착용시스템(20)에 전달되고 착용시스템(20)의 메모리(50)에 저장된다. When the counting of the
이후, 메모리(50)에 저장된 시간 계수기의 값을 이용하여 도 5에서 보는 바와 같이 착용시스템(20)의 4개의 초음파 발신부(33,35,37,38)에서부터 캡슐 내시경의 초음파 감지 시스템과의 거리를 구한다. 이 거리사이의 관계를 이용하여 캡슐 내시경의 초음파 감지 시스템의 3D 좌표를 추출한다. Subsequently, as shown in FIG. 5 using the value of the time counter stored in the
즉, 메모리(50)에 저장된 시간 계수기의 값에 의하여 하기 <식 7>에 의하여 거리에 비례하는 값을 산출하는 데, 인체 내에서 초음파의 평균 속도는 1625m/s이고, 이 속도는 인체 온도, 압력 그리고 밀도를 고려한 수치이다.That is, a value proportional to the distance is calculated by the following Equation 7 based on the value of the time counter stored in the
<식 7> <Equation 7>
(=초음파의 지연 속도, =초음파 속도, =비열, =압력, = 밀도)( = Ultrasonic delay rate, = Ultrasonic speed, = Specific heat, = Pressure, = Density)
캡슐형 내시경의 위치측정은 도 7과 같이 순서로 이루어 지는 데, 착용시스템(20)의 초음파 발생부(31~38)에서 캡슐형 내시경(10)의 초음파감지부(11~14)까지의 거리를 초음파의 지연시간을 측정하여 <식 7과>같이 계산한다. 측정거리와 초음파송신장치의 지정번호를 정보로 근접점 방법으로 위치정보를 계산한다.The position measurement of the capsule endoscope is made in the sequence as shown in Figure 7, the distance from the ultrasonic generator 31 to 38 of the wearing
근접점 방법은 관측점에서 같은 거리에 떨어진 지점 또는 물체의 위치를 구하는 방법이다. 인체 내의 캡슐형 내시경의 좌표는 이다. 이 때의 관측점은 각각 , , 이다. 에서 까지 실제 거리가 이고, 측정오차가 이면, 측정한 거리는 다음 <수식8>과 같다.Proximity point method is to find the position of the point or the object at the same distance from the observation point. The coordinates of the capsule endoscope in the human body to be. The observation points at this time are , , to be. in Until the actual distance The measurement error In this case, the measured distance is as shown in Equation 8.
<수식 8> <Equation 8>
관측점 에서 을 반지름으로 하는 원은 <수식 9>와 같다. Viewpoint in The circle whose radius is is equal to <Equation 9>.
<수식9> <Equation 9>
<수식 9>의 식에서 두 원간의 교점을 구한다. 두 원간의 교점을 라고 할 때, 은 <수식10>과 같다. 이를 <수식 9>에 대입하면 <수식 11>이 산출된다. <수식 11>을 변형함으로 <수식 12>를 구할 수 있으며, 이를 <수식 10>에 대입하여 두 원간의 교점을 찾는다.Find the intersection of two circles in the equation (9). The intersection of two circles When I say Is the same as <
<수식10> <
<수식11> <
<수식12> <
찾아진 교점을 라고 했을 때, 최대 6개의 가 생긴다. 이러한 교점을 이용하여 교점간의 최대 거리가 작은 것을 선택한다. 방법은 표 1과 같이 6개의 가 생겼을 때를 가정한다. Find the intersection Up to six Occurs. Using these intersections, the one with the smallest maximum distance between the intersections is selected. Six methods are shown in Table 1. Suppose you have a
<표 1> 원의 교점<Table 1> Intersection of Circle
교점을 선택할 경우는 도 8에서 보는 바와 같이, 총거리를 계산하여, 가장 작은 거리를 선택한다. 선택된 점이 근접점이 된다. 3점의 근점접으로 삼각형을 형성하여 내심, 외심, 무게 중심을 구한다. 이 점들 중 한 점이 캡슐형 내시경의 위치가 된다.When selecting an intersection point, as shown in FIG. 8, the total distance is calculated and the smallest distance is selected. The selected point becomes the proximity point. Form a triangle with three points of proximity to find the inner, outer and center of gravity. One of these points is the location of the capsule endoscope.
삼각형의 내심은 <수식 13>와 같이 연산된다. 외심은 <수식 14>과 같이 연산된다. 무게중심은 <수식 15>과 같이 연산된다.The inner core of a triangle is calculated as shown in
<수식 13> <
<수식 14> <
<수식 15> <
근접점 방법의 일예는 도 9에서 보는 바와 같이 관측점 에서 오차를 갖는 거리 을 반지름으로 하는 원을 형성한다. 형성된 원의 교점 중에서 근접한 3개의 점을 선택한다. 선택된 점을 삼각형으로 하는 무게중심, 내심, 외심을 구한다. 도 9에서는 무게 중심을 표현한다. 근접점 방법은 도 10와 같이 삼각법보다 정확한 측정이 가능하다. 도 10과 같이 근접법 방법의 시뮬레이션 예를 들 수 있다. 도 11a, 11b, 11c는 내심, 외심, 무게중심으로 측정한 위치측정의 시뮬레이션이다. 시뮬레이션에서 (a), (b), (c) 방법에 따라 위치정보 좌표의 분포가 다르다. 이와 같은 좌표의 분포를 이용하여 도 12과 같이 위치정보좌표의 분포가 삼각법보다 작아지게 함으로서 보다 정확한 캡슐형 내시경의 위치측정이 가능하다.An example of a proximity point method is an observation point as shown in FIG. Distance with error Form a circle with radius. Select three adjacent points from the intersections of the circles formed. Find the center of gravity, inward and outward with the selected point as the triangle. 9 expresses the center of gravity. The proximity method can be measured more accurately than the trigonometric method as shown in FIG. A simulation example of the proximity method can be given as shown in FIG. 10. 11A, 11B, and 11C are simulations of position measurement measured by the inner core, outer core, and center of gravity. In the simulation, the distribution of location coordinates differs according to the methods (a), (b), and (c). By using such a distribution of coordinates, as shown in FIG. 12, the distribution of the location information coordinates is smaller than the triangulation method, thereby making it possible to more accurately measure the position of the capsule endoscope.
3차원에서의 위치측정은 공간에서의 좌표축을 평면으로 가정하여 계산한다. 도 14와 같이 환경에서 바인더의 초음파송신장치는 사용자에 의해 특정 좌표를 갖는다. 예를 들어 3차원 공간 좌표축을 직각좌표축이라고 하면, 도 14와 같이 구성된다. 공간에서의 좌표축을 XY평면, YZ평면으로의 투영이 가능하다. 초음파송신장치를 P1, P2, P3, P4라고 하고, 각각에서 캡슐형 내시경까지의 측정거리를 L1, L2, L3, L4라고 하면, 초음파송신장치들 Pn(n=1,2,3,4) 중에서 세 점 이상을 선택함으로 각각에 해당하는 측정거리를 XY평면과 YZ평면에서의 거리로 변환된다. 도 14과 같이 XY평면에서 세 점 P1,P2,P3을 선택했을 때, 선택된 L1, L2, L3을 L1', L2', L3'로 변형한다. 변형된 거리로 근접점 방법을 통해 XY평면에서의 위치가 계산된다. 이와 같이 XY평면을 하나의 S축이라고 보면 YZ축과 같은 평면이 구성된다. 도 15와 같이 SZ평면에서 선택된 P1, P2, P4에 의해 L1', L2',L4' 를 구하고, 근접점 방법에 의해 SZ평면에서의 위치측정이 가능하다. 이때 S는 XY평면과 같으므로 이때의 좌표로 XYZ공간에서의 좌표를 표현한다.Positioning in three dimensions is calculated assuming the coordinate axis in space as a plane. In the environment as shown in FIG. 14, the ultrasonic wave transmitting apparatus of the binder has specific coordinates by the user. For example, a three-dimensional spatial coordinate axis is configured as shown in FIG. 14. The coordinate axis in space can be projected onto the XY plane and the YZ plane. If the ultrasonic transmitters are called P1, P2, P3, and P4, and the measuring distances from each of the capsule endoscopes are L1, L2, L3, and L4, the ultrasonic transmitters Pn (n = 1, 2, 3, 4) By selecting three or more points, the corresponding measurement distances are converted into distances in the XY plane and the YZ plane. When three points P1, P2 and P3 are selected in the XY plane as shown in Fig. 14, the selected L1, L2 and L3 are transformed into L1 ', L2' and L3 '. With the modified distance, the position in the XY plane is calculated via the proximity method. In this way, when the XY plane is regarded as one S axis, the same plane as the YZ axis is configured. As shown in Fig. 15, L1 ', L2', and L4 'are obtained from P1, P2, and P4 selected in the SZ plane, and the position measurement in the SZ plane can be performed by the proximity point method. Since S is the same as the XY plane, the coordinates in the XYZ space are represented by the coordinates at this time.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 본 발명은 인체에 무해한 초음파를 이용하여 캡슐형 내시경의 보정된 위치측정 방법 및 시스템을 제시함으로써 캡슐형 내시경의 신뢰성 있는 3차원 위치 정보를 제공함으로서 병변의 정확한 위치를 파악힐 수 있는 효과가 있다. As described above, the present invention according to the present invention by providing an accurate position measurement method and system of the capsule endoscope using ultrasonic waves harmless to the human body to provide reliable three-dimensional position information of the capsule endoscope to provide accurate location of the lesion There is an effect that can be grasped.
이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당업자에 의해 그 개량이나 변형이 가능하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited thereto and may be improved or modified by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention.
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