高速低功耗胶囊内窥镜系统关键技术研究

论文摘要

目前推进式內窥镜的检查方式?崛孟兰膊』颊吒芯醪皇省S?其针对小肠出血性疾病的诊断,推进式内窥镜难以到达,即便能够到达,在插入过程中也会引起极大的痛苦。许多患者因为恐惧而放弃检查,最终导致严重后果。胶囊内窥镜通过患者口服的方式,安全而无痛苦地通过人体消化道,拍摄沿途数万张影像,基本解决小肠病变检查难的问题。胶囊内窥镜是实现对消化道疾病诊断的全新医疗仪器,优点是:诊断过程对人体组织几乎无损伤,可反复观察;患者无痛苦,可以自由行动;可获得人体消化道内壁的数字化图像,便于处理和存储,通过患者数据库、样本库的建立,利于多个病例的比较诊断;真实反映人体消化道特别是小肠等不易观察到的器官情况,诊断快捷准确。由于胶囊内窥镜的上述特点及其在临床应用方面的优势,得到了国际生物医学工程领域的高度重视。本文以国家自然科学基金资助项目(项目编号:30570485)和国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(项目编号:2006AA04Z368)为依托,提出了一种结构简单、造价低廉的胶囊内窥镜系统总体方案;针对目前国内外的胶囊内窥镜电子系统装置中附加设备过多的弊端,提出了集成化、精简化的胶囊内窥镜电子系统设计思路,设计制作了胶囊内窥镜系统的摄像模块、无线收发模块和体外数据存储模块;基于临床应用要求,在实现对人体消化道内壁的数字化图像实时获取和传输的同时,着重考虑了系统软硬件设计,以降低系统的成本与功耗,延长连续工作时间,并且可以方便调整输出图像帧速;完成了胶囊内窥镜样机的研制,实现了对获得的人体消化道内壁图像数据的实时传输及在大容量CF卡中的存储。系统结构简单,为进一步的研究和临床应用打下了坚实的基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 内窥镜基本概念及其分类
• 1.1.1 硬性内窥镜
• 1.1.2 软性内窥镜
• 1.2 内窥镜的发展及其局限性
• 1.2.1 内窥镜的发展
• 1.2.2 内窥镜的局限性
• 1.3 胶囊内窥镜研究的意义及其发展现状
• 1.3.1 消化道胶囊内窥镜研究的意义
• 1.3.2 胶囊内窥镜国内外发展现状
• 1.4 胶囊内窥镜存在的问题及发展趋势
• 1.4.1 胶囊内窥镜存在的问题
• 1.4.2 胶囊内窥镜发展趋势
• 1.5 课题的意义、目标及本文主要工作
• 第二章 胶囊内窥镜系统总体设计概述
• 2.1 引言
• 2.2 胶囊内窥镜系统总体设计方案
• 2.2.1 胶囊内窥镜的设计原则及备选方案
• 2.3 胶囊内窥镜系统的组成
• 2.3.1 胶囊内窥镜
• 2.3.2 胶囊内窥镜系统体外无线数据接收记录设备
• 2.3.3 胶囊内窥镜系统的软件
• 2.4 胶囊内窥镜系统的性能指标
• 2.5 本章小结
• 第三章 胶囊内窥镜系统摄像模块的设计
• 3.1 引言
• 3.2 基本原理
• 3.3 图像传感器选型
• 3.3.1 CCD 与CMOS 图像传感器
• 3.3.2 信号类型
• 3.3.3 其它选择指标
• 3.4 图像传感器性能参数及操作模式
• 3.5 微处理器的选择
• 3.6 胶囊内窥镜所用光源选择
• 3.7 DA 转换器的选择
• 3.8 摄像模块及 DA 转换模块的电路设计
• 3.9 摄像模块的软件设计
• 3.9.1 SCCB 总线
• 3.9.2 CMOS 图像传感器OV6650 的初始化
• 3.9.3 CMOS 图像传感器OV6650 的数据输出
• 3.9.4 胶囊内窥镜系统摄像模块的软件流程
• 3.10 本章小结
• 第四章 无线收发模块的设计
• 4.1 引言
• 4.2 无线图像传输技术
• 4.2.1 调制方式
• 4.2.2 模拟视频信号的无线发射
• 4.2.3 模拟视频信号的无线接收
• 4.3 本章小结
• 第五章 无线图像接收系统数据同步存储模块设计
• 5.1 引言
• 5.2 无线图像接收系统同步存储模块的结构及工作原理
• 5.2.1 信号同步模块
• 5.2.2 数据存储模块
• 5.2.3 体外接收端数据存储模块工作流程
• 5.3 实验系统搭建与实验结果
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录