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在进行消化道检查时,传统医用内窥镜采取机械插入式方法,给病人带来了不适和痛苦,有时甚至需要在麻醉后进行.而且由于其光学特性和视角的限制,传统医用内窥镜对消化道出血、炎症等也难以明确诊断.特别是长度约6米的小肠,几乎成了插入式内窥镜的诊断盲区.
胶囊内窥镜系统克服了传统内窥镜的诸多缺点,具有操作简单、检查方便、无创伤、无不适和痛苦、无交叉感染等优点,填补了胃镜、肠镜检查的盲区,扩展了医生的消化道检查视野,尤其对可疑小肠病变具有很高的诊断价值,被医学界誉为21世纪消化道内窥镜发展的革命与方向.
胶囊内窥镜技术到目前为止仅仅发展了十多年,尚处于起步阶段.在国外,以色列和日本的胶囊内窥镜技术发展较快,已有较成熟的产品应用于临床;国内,虽然也已研制出胶囊内窥镜,但技术水平与日本等国仍有较大差距,迫切需要更多的科研人员投入到该项技术的研究之中.
本文对应用于胶囊内窥镜系统的图像采集与无线传输技术进行了一定的理论和实验研究,主要内容包括:
一、在充分理解胶囊内窥镜相关技术和无线电信号传输原理的基础上,为胶囊内窥镜系统提出了一种新的图像采集与无线传输子系统设计方案即"模拟式方案",并分析了其优点.
二、根据胶囊内窥镜工作环境的特殊性提出了图像采集与无线传输子系统的设计原则,确定了以模拟射频芯片RF2510、RF2917和CMOS图像传感器0V7930为核心的具体设计方案.
三、鉴于人体电磁参数分布的复杂性,根据数字人标本建立了内脏--肌肉--脂肪三层人体电磁模型以便于对人体内的电磁场分布进行仿真.采用的计算方法为时域有限差分法(FDTD).仿真结果从理论上证明了无线电信号由体内发射到达体外后能够满足接收器的接受灵敏度要求.同时,该仿真结果对于本课题后续的研究具有一定的参考价值.
实验的结果表明,根据本文方案所设计的无线图像传输子系统能够比较有效的传送图像信号,系统不但成本低,而且具有将整个系统尺寸做小的潜力.