基于霍爾傳感器陣列和OpenGL技術(shù)的三維恒定磁源定位系統(tǒng).pdf

1、目前，無創(chuàng)、微創(chuàng)診療正是醫(yī)療領(lǐng)域重要的發(fā)展方向，藥丸式無線內(nèi)窺鏡，藥丸式施藥裝置作為最近發(fā)展起來的診療技術(shù)，其無創(chuàng)、快速的優(yōu)勢被采用在臨床及藥物研發(fā)領(lǐng)域當(dāng)中，這其中有些技術(shù)已經(jīng)得到市場化的檢驗，比如 M2A，重慶金山公司的膠囊內(nèi)窺鏡等等，同時，越來越多的研發(fā)人員正不斷推動該技術(shù)往著低成本，主動式，更加準(zhǔn)確等方向發(fā)展。
　　在藥丸式微型診療設(shè)備的應(yīng)用過程中，如何對進(jìn)入人體的設(shè)備進(jìn)行有效的檢測，能實時知道進(jìn)入人體的微型裝置到底在什么位

2、置及其運(yùn)行軌跡，醫(yī)療人員或科技工作者才能實現(xiàn)對微型裝置有效的控制，因此，對于進(jìn)入人體的微型裝置的定位方法便成為藥丸式微型診療應(yīng)用過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)上，對于進(jìn)入人體的診療裝置的定位方式主要為X-光設(shè)備，超聲定位，ECT定位，基于 Squid對磁標(biāo)記定位等，X光定位和ECT定位方式存在輻射問題，患者長期處于輻射照射下勢必會有害健康，同時 X光定位也存在三維信息不明顯，定位不直觀的缺點。超聲定位中溫度、濕度、氣流以及發(fā)射器的尺寸都影響了定

3、位精度。Squid設(shè)備由于其昂貴的成本，使普通消費者望而卻步。因此，采用一種無創(chuàng)，實時，簡便，成本低廉的定位方式成為人們研究重點。
　　基于霍爾原理的磁定位方式具有非接觸、快速、應(yīng)用簡便的特點，霍爾傳感器也被廣泛的應(yīng)用在位置檢測、電流等領(lǐng)域當(dāng)中，本系統(tǒng)采用了基于霍爾原理的磁場檢測方法，在微型醫(yī)療裝置內(nèi)布置了恒定磁源，檢測進(jìn)入人體后微型裝置的磁場信息，為了在空間內(nèi)有效檢測，研發(fā)了三維空間磁場檢測的傳感器模塊，該模塊采用了背靠背式的傳

4、感器布置，并布置了傳感器模塊陣列，覆蓋了人體腹部區(qū)域以便準(zhǔn)確檢查。傳感器模塊檢測空間磁場信息之后，便由USB接口的多通道數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)被采集進(jìn)入計算機(jī)后，進(jìn)行濾波處理，并采用基于磁偶極子模型的定位算法對磁場信息中包含的位置信息進(jìn)行計算，并得出結(jié)果。為了更加直觀的對定位結(jié)果進(jìn)行觀測，開發(fā)了基于OpenGL技術(shù)的三維操作界面，對整個定位過程進(jìn)行控制，顯示并記錄結(jié)果，該操作軟件還提供了中間數(shù)據(jù)和結(jié)果數(shù)據(jù)的讀寫功能，以便對定位過程

5、進(jìn)行回放，便于技術(shù)的改進(jìn)。
　　在該技術(shù)的實施過程中，地磁場由于與恒定磁源具有相同的磁場性質(zhì)，對于地磁場的消除我們嘗試了獨立分量分析(ICA)算法和地磁場標(biāo)定算法進(jìn)行分離，從實際檢測結(jié)果可以看出，地磁場標(biāo)定算法具有簡單，高效，準(zhǔn)確濾除地磁場干擾的特點，因此在實際中得到應(yīng)用。
　　對于定位準(zhǔn)確性，論文討論了磁偶極子理想化模型在定位過程中的適用范圍，該理想化模型中磁源距離傳感器模塊較近的情況下便會引起磁偶極子模型的失真，這也是誤