一种胶囊内镜巡航控制方法及胶囊内镜系统与流程

本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种胶囊内镜巡航控制方法及胶囊内镜系统。

背景技术：

胶囊内镜在体内受到的驱动力一般为非直接作用力，在运动过程中会因体内组织的结构形态带来的不可抗阻力减弱驱动力或者使得胶囊内镜运动无效，因此对胶囊内镜在人体腔内的运行合理规划有利于实现腔体的不遗漏地全面检查。

现有技术中公开号为cn107049213a的中国专利披露了一种胶囊内镜控制方法，该方法包括：调用开始位置；控制运动控制装置使胶囊内镜处于开始位置；调用运动参数，所述运动参数包括运动螺距s、运动角速度；调用终止位置；基于所述运动参数控制所述运动控制装置使所述胶囊内镜以螺旋运动的方式运动到所述终止位置。该方法基于运动参数控制运动控制装置使胶囊内镜以螺旋运动的方式运动到终止位置，通过控制运动控制装置，间接控制胶囊内镜在胃壁上做螺旋运动，可对整个胃内壁进行拍摄，避免了因人为操作胶囊内镜运动造成漏拍从而造成漏检。但是该专利控制胶囊内镜在胃壁上做螺旋运动，因胃壁粘膜存在皱壁等障碍结构形态，会对胶囊内镜的螺旋运动产生阻力，或者使其运动失效，进而不能达到全面检查胃壁的目的。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种胶囊内镜巡航方法及胶囊内镜系统。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第一个目的，本发明提供了一种胶囊内镜巡航控制方法，包括：

s1，控制器控制胶囊内镜在整个或部分人体内腔中的全部或者部分运行过程中跳跃式行进；

s2，在行进过程或者跳跃间隔中，胶囊内镜的镜头对内腔壁进行图像扫描。

上述技术方案的有益效果为：胶囊在人体内腔中跳跃式行进，而非沿内腔壁行进，使胶囊在行进中不受内腔壁上如褶皱、凸起或凹坑等障碍影响，避免这些障碍给胶囊运动带来的不可控阻力，保证了胶囊能够有效地按照预定的路径行进，从而快速准确地对内腔壁进行全面扫描。

在本发明的一种优选实施方式中，控制器控制胶囊往复运动于人体内腔的相对两侧壁上。

上述技术方案的有益效果为：公开了跳跃式行进的一种具体方式，该方式为在相对两侧壁上来回往返跳跃行进，分别在相对的两个侧壁上具有着陆点并在该着陆点上完成相对侧壁的图像旋转扫描拍摄，实现整个腔体或要求测试的部分腔体的全面自动检测，不需要重复测试，提高了测试效率。

在本发明的一种优选实施方式中，在往复运动的间隔中，胶囊在着陆的内腔壁上进行横向、倾斜或者旋转运动并扫描腔壁图像。

上述技术方案的有益效果为：公开了胶囊通过横向、倾斜或者旋转运动的常规运动方式实现往复运动，便于外部操控。

在本发明的一种优选实施方式中，还包括：

s3，控制器基于扫描图像进行人体内腔中的部位识别，并根据识别结果调节胶囊内镜在该部位的跳跃运动密集程度。

上述技术方案的有益效果为：根据每个部位的特点合理调节跳跃运动的密集程度，如在较大面积的胃体部位可以设置密集的跳跃运动来避免漏检和实现重点部位观察。

在本发明的一种优选实施方式中，所述s3还包括结合患者相对于检查床头部的位置校正部位识别结果的步骤。

上述技术方案的有益效果为：防止人体内腔中部位识别错误带来的漏检风险。

在本发明的一种优选实施方式中，在所述s1之前还包括将胶囊内镜移动至目标起始部位的步骤。

上述技术方案的有益效果为：便于胶囊按照规划的路径行进、有利于部位识别。

在本发明的一种优选实施方式中，在所述s2中图像扫描的方法为：将胶囊在着陆的内腔壁上倾斜不同角度并以着陆的内腔壁的法线为旋转轴进行旋转扫描。

上述技术方案的有益效果为：通过不同角度的旋转扫描能够完成不同角度对人体内腔壁的环绕观察，避免漏检。

在本发明的一种优选实施方式中，所述s1包括：

s11，控制胶囊内镜从人体内腔的第一侧壁沿水平方向或竖直方向或第一倾斜方向移动至与所述第一侧壁相对的第二侧壁，再控制胶囊内镜从第二侧壁沿第二倾斜方向移动返回至第一侧壁；所述第一倾斜方向和第二倾斜方向相同；

s12，重复s11直至行进完成整个或部分内腔。

上述技术方案的有益效果为：公开了胶囊的一种跳跃式行进轨迹，这种轨迹对胶囊的运动控制简单，易实施。

在本发明的一种优选实施方式中，所述s1包括：

s13,控制胶囊内镜在人体内腔的第一侧壁沿所述人体内腔的进口到出口方向或反方向平移或翻滚后沿水平方向或竖直方向或第一倾斜方向移动至与所述第一侧壁相对的第二侧壁，再控制胶囊内镜在第二侧壁沿相同方向平移或翻滚后沿水平方向或竖直方向或第二倾斜方向移动返回至第一侧壁；所述第一倾斜方向和第二倾斜方向相同；

s14,重复s13直至行进完成整个或部分内腔。

上述技术方案的有益效果为：公开了胶囊的另一种跳跃式行进轨迹，这种轨迹通过平移或翻滚运动能够减少在整个或部分内腔中跳跃运动的次数，加快检测速度。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第二个目的，本发明提供了一种胶囊内镜系统，包括检查床、医生操控台和内置磁体的胶囊内镜，所述检查床用于承载体内具有所述胶囊内镜的患者，还包括控制所述胶囊内镜进行移动和转动的运动机构，运动机构的控制端与医生操控台的输出端连接，医生操控台按照上述任一的胶囊内镜巡航控制方法控制胶囊内镜在人体内腔中巡航检测。

上述技术方案的有益效果为：该胶囊内镜系统具有上述胶囊内镜巡航控制方法的有益技术效果。

附图说明

图1是本发明一具体实施方式中胶囊的一种巡航轨迹示意图；

图2是本发明一具体实施方式中胶囊的另一种巡航轨迹示意图；

图3是本发明一具体实施方式中胶囊不同角度旋转拍摄的示意图。

附图标记：

1胃底；2胃体；3胃窦；4胶囊。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本发明公开了一种胶囊内镜巡航控制方法，包括：

s1，控制器控制胶囊内镜在整个或部分人体内腔中的全部或者部分运行过程中跳跃式行进；

s2，在行进过程或者跳跃间隔中，胶囊内镜的镜头对内腔壁进行图像扫描。

在本实施方式中，人体内腔可为食道、胃或肠道等，如人体内腔为胃时，可以依次沿胃底1、贲门、胃体2、胃窦3和幽门中的部分或全部进行检测，也可以依次沿幽门、胃窦3、胃体2、贲门和胃底1中的部分或全部进行检测。

在本实施方式中，胶囊4的跳跃方式包括在内腔内壁中相对两侧来回跳跃，间隔着陆在两个侧壁上，这样在待检测内腔中行进一次就能完成内腔壁的全面检查。也可以跳跃时只着陆在一个侧壁上，在待检测内腔中跳跃完一次后，返回跳跃并将着陆点设置在另一个相对的侧壁上，这样就可以实现待检测内腔壁的全面检测；当然这两个侧壁也可以不是相对的，这样就需要往复来回多次跳跃以实现待检测内腔的全面检测。

在本实施方式中，为减少内腔内壁障碍对胶囊行进的影响，优选的，胶囊可以不着陆在内腔壁上，在即将着陆时的位置认为是跳跃点，通过外部控制器器将胶囊4静止在该位置上进行扫描拍摄。

在本实施方式中，胶囊内镜简称为胶囊4，胶囊4的镜头可以在跳跃的过程中拍摄，也可在跳跃的间隔即在内壁着陆后拍摄，或者快着陆时停下来拍摄，优选的，胶囊的镜头相背于邻近的内腔壁拍摄该内腔壁对立侧的内腔壁图像，胶囊的镜头也可相向于邻近的内腔壁拍摄图像，此时，可能需要调节镜头的焦距。

在本发明的一种优选实施方式中，如图1和图2所示，控制器控制胶囊4往复运动于人体内腔的相对两侧壁上。

在本实施方式中，优选的，往复运动为控制器控制胶囊4来返跳跃于人体内腔中相对两侧壁上，优选的，该来返跳跃沿人体内腔的进口到出口方向或反方向延伸。如在胃腔中沿贲门到胃窦或者胃窦到贲门的方向来回跳跃于相对的两个胃壁上。相对于患者而言，当患者平躺于检查床时，因检查床平行于地面，相对两侧壁可以为胃前壁和胃后壁，若患者侧卧于检查床，相对两侧壁可为胃左壁和胃右壁。

在本发明的一种优选实施方式中，在往复运动的间隔中，胶囊在着陆的内腔壁上进行横向、倾斜或者旋转运动并扫描腔壁图像。

在本实施方式中，往复运动的间隔即胶囊4在内腔壁上的跳跃着陆后或快着陆时停止时，横向运动包括平移、倾斜移动等，倾斜运动是指胶囊4倾斜地远离胶囊4在内壁着陆点的运动，旋转运动即为在内腔壁上以翻滚的方式移动，这样有利于跨越内腔壁皱襞或者凸起性病变。优选的，胶囊4内置有磁铁，通过操作外部磁铁装置带动胶囊4在内腔中按照上述方式运动，可通过机械臂等机构操控外部磁铁装置，也可手动操作。

在本发明的一种优选实施方式中，还包括：

s3，控制器基于扫描图像进行人体内腔中的部位识别，并根据识别结果调节胶囊内镜在该部位的跳跃运动密集程度。

在本实施方式中，人体内腔中各部位的图像有着明显区别，如胃腔的贲门、胃底1、胃角、胃体2等，因此，可以根据扫描得到的图像识别出所在内腔中的具体部位，部位识别的方法可参考现有技术中公开号为cn108427988a的名为一种消化道解剖位置识别装置的中国专利的技术方案。

在本实施方式中，为了最大程度减少漏检，对于较大面积的部位比如胃体2或者邹折较多的胃窦3或者疑似病患部位，可以减小跳跃间距，这样就能增加在内腔壁上的跳跃着陆点，进而增加图像扫描点，能够有效避免漏检，对于其他部位可以增大跳跃间距。

在本发明的一种优选实施方式中，s3还包括结合患者相对于检查床头部的位置校正部位识别结果的步骤。

在本实施方式中，以人体内腔为胃腔时举例，胃腔中的胃底1较胃体2距离头部近，因此，当识别出胃底1和胃体2时，通过比较检测到胃底1和胃体2时胶囊4与头部距离的大小，或者比较检测到胃底1和胃体2时控制胶囊4运动的控制机构与头部距离的大小，就可以校正胃底1和胃体2的识别结果是否正确，可以防止完全依靠胃部自动位置带来的错误风险。

在本发明的一种优选实施方式中，在s1之前还包括将胶囊内镜移动至目标起始部位的步骤。

在本实施方式中，目标起始部位可为人体内腔的进口或出口，如胃部的贲门或幽门。

在本发明的一种优选实施方式中，在s2中图像扫描的方法为：如图3所示，将胶囊4在着陆的内腔壁上倾斜不同角度并以着陆的内腔壁的法线为旋转轴进行旋转扫描。如倾斜30°、旋转360°；倾斜45、旋转360°；倾斜60°、旋转360°；倾斜90°、旋转360°；以及倾斜135°、旋转360°，实现环绕的全面检查。

在本发明的一种优选实施方式中，如图1所示，s1包括：

s11，控制胶囊内镜从人体内腔的第一侧壁沿水平方向或竖直方向或第一倾斜方向移动至与第一侧壁相对的第二侧壁，再控制胶囊内镜从第二侧壁沿第二倾斜方向移动返回至第一侧壁；第一倾斜方向和第二倾斜方向相同；

s12，重复s11直至完成整个或部分内腔的往复运动。

优选的，控制胶囊内镜从人体内腔的第一侧壁沿竖直方向移动至与第一侧壁相对的第二侧壁的驱动力为胶囊4自身的重力。

在本发明的一种优选实施方式中，如图2所示，s1包括：

s13,控制胶囊内镜在人体内腔的第一侧壁沿人体内腔的进口到出口方向或反方向平移或翻滚后沿水平方向或竖直方向或第一倾斜方向移动至与所述第一侧壁相对的第二侧壁，再控制胶囊内镜在第二侧壁沿相同方向平移或翻滚后沿水平方向或竖直方向或第二倾斜方向移动返回至第一侧壁；第一倾斜方向和第二倾斜方向相同或不相同；

s14,重复s13直至完成整个或部分内腔的重复运动。

在上述两种实施方式中，当患者平躺于检查床时，相对的两侧壁可分别为前壁和后壁，胶囊内镜从人体内腔的第一侧壁沿竖直方向移动至与第一侧壁相对的第二侧壁；当患者侧躺于检查床时，相对的两侧壁可分别为左壁和右壁，胶囊内镜从人体内腔的第一侧壁沿水平方向移动至与第一侧壁相对的第二侧壁。

本发明还公开了一种胶囊内镜系统，包括检查床、医生操控台和内置磁体的胶囊内镜，检查床用于承载体内具有所述胶囊内镜的患者，还包括控制胶囊内镜进行移动和转动的运动机构，运动机构的控制端与医生操控台的输出端连接，医生操控台按照上述任一胶囊4内镜巡航控制方法控制胶囊4内镜在人体内腔中巡航检测。具体的，运动机构可包括分别位于检查床的下方和上方的第一运动机构和第二运动机构，第一运动机构可控制设置其上的第一磁体在三维空间中自由移动以及自转和滚动，第二运动机构可控制设置其上的第二磁体在至少两个维度内自由移动，第一磁体和所述第二磁体相互配合，共同向胶囊4内镜施加磁力，控制胶囊4内镜进行移动和转动。

在本发明的一种应用场景中，检查床水平放置于地面，如图1所示，患者平躺于检查床进行胃壁检查，胃中相对两侧壁为胃的前壁和后壁。

医生操控台控制运动机构将胶囊4平移至目标起始部位后，控制胶囊4贴近患者胃前壁和后壁上下切换，切换方式为胶囊4依靠重力下降到胃后壁后，再由外部磁力斜拉至前壁，在各个胃壁着陆点完成不同角度对胃壁的旋转图像扫描，如图3所示。在该巡航轨迹中，胶囊4的运动包括通过外部磁体带动的上升、下降和平移，带动胶囊4在患者胃的前壁和后壁之间来回切换，以及由胃底1向胃窦3方向的或者由胃窦3向胃底1的平移运动。采用这种方法，能够有效防止胃壁黏膜组织障碍物对胶囊4运动带来的无效。具体的，在该应用场景中胶囊4在前壁和后壁切换运动包括俯仰、旋转。

在本发明的另一种应用场景中，患者平躺于检查床，如图2所示，不同点在于在向上切换时，采用直线拉升而非斜拉，但是，在前后内壁需要控制胶囊4进行平移动作或者翻滚动作来实现位置移动，优选的，采用胶囊4翻滚的方式实现位置移动，因为翻滚相对于平移而言，更能跨越胃壁皱襞或者凸起性病变。

具体的，将胶囊4翻滚移动或者平移至目标起始部位后，控制胶囊4贴近胃前壁和后壁上下切换，在各个胃壁着陆点完成不同角度对胃壁的旋转图像扫描，如图3所示。胶囊4运动主要通过外部磁体上升、下降和平移，带动胶囊4在前后壁之间切换，以及由胃底1向胃窦3方向的翻转运动。在该应用场景中胶囊4在前壁和后壁切换运动包括运动、俯仰、旋转、翻滚。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。