用于引导胶囊内窥镜的方法和内窥镜系统技术方案

用于引导胶囊内窥镜的方法，该胶囊内窥镜的内窥镜胶囊（２５）具有旋转传感器（３３，３４，３５）以用于测量内窥镜胶囊（２５）围绕至少一个相对于胶囊固定的轴的转动姿态，该方法包括以下步骤：根据机械运动模型计算所述内窥镜胶囊（２５）的转动姿态（Ｓ５）；借助于所述旋转传感器（３３，３４，３５）测量内窥镜胶囊（２５）的转动姿态；将所测量的转动姿态与在基本上相同的时刻所计算的转动姿态进行比较（Ｓ６）；根据该比较来调整所述机械运动模型。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种磁引导的胶囊内窥镜(Kapselendoskop)或磁引导的内窥镜胶 囊，以及一种用于运行该胶囊内窥镜或内窥镜胶囊系统的方法。
技术介绍
例如在DE 101 42 253 C1中说明了一种磁控制的内窥镜胶囊。通过在胶囊中作用 到永磁体上的磁梯度场的磁力来实现磁引导，其中借助于外部的导向磁体生成磁梯度场。 外部的导向磁体优选是例如在DE 103 40925 B3或W0 2006/092421 A1中所述的电磁体。 可替换地，导向磁体包含一个或多个可机械运动的永磁体。替代于借助磁力的磁引导，如在 US2003/0181788 A1中说明的那样，胶囊可以在外部配备某种形式的螺纹，并可以按照阿基 米德螺旋原理使胶囊运动通过肠段，其中通过旋转的外部磁场与固定安装在胶囊中的永磁 体的交互作用所形成的磁转矩作用在该胶囊上。所述胶囊的永磁体的磁化方向优选垂直于 该胶囊的纵轴。还可以如在W0 2005/120345 A2中所述的那样，部分电磁地测量胶囊的位 置和姿态，其中在胶囊处只能测量6个可能坐标中的5个，并且对围绕胶囊纵轴的旋转角或 转角的测量是不可行的。对于准确的磁力引导，尤其是当导向磁体生成在工作体积内部不是空间上基本恒 定的磁场和/或磁梯度场时，必须随时准确知道胶囊中的永磁体的重心坐标和磁化方向， 因此尤其是要知道围绕胶囊纵轴的转角。当在胶囊的位置处生成具有已知定向的足够强的 外部磁场时，胶囊与在其中的永磁体围绕纵轴转动，直至外部磁场和永磁体的磁化方向重 新一致。但是如果外部的磁场不够强，则由于阻碍胶囊自由运动的摩擦力，使外部磁场与永 磁体的磁化方向之间存在失调(Fehlanpassung)。
技术实现思路
本专利技术的任务是，提供一种用于精确引导、尤其是磁引导胶囊内窥镜或内窥镜胶 囊的可能性。借助于根据权利要求1所述的方法和根据权利要求12，13或14所述的装置来解 决该任务。一种用于尤其是磁引导胶囊内窥镜的方法具有以下的步骤，该胶囊内窥镜的内窥 镜胶囊具有旋转传感器以用于测量该内窥镜胶囊围绕其纵轴L的转动姿态(Drehlage)-根据机械运动模型计算所述内窥镜胶囊的转动姿态；-借助于所述旋转传感器测量内窥镜胶囊的转动姿态；-将所测量的转动姿态与在基本上相同时刻所计算的转动姿态进行比较；-根据该比较来调整所述机械运动模型。通过该方法，即使当使用在其中只以较长间隔、通常为每秒两次或四次来测量转 动姿态的内窥镜胶囊时，也可以从所述机械模型或该机械模型的执行中准连续地以高精度 获得内窥镜胶囊的转动姿态。与此相对地，胶囊转动可以更快，例如高达每秒8或10转。因此，不再费事地、可能利用针对胶囊内部的电子装置以及胶囊内部的能耗的性能要求来加 速胶囊内部的测量值采集，而是将以仅相当长的时间间隔所采集的测量数据用作数值运动 模型的输入数据或修正数据，该数值运动模型可以比较简单地实现，并可以“实时”提供胶 囊的姿态数据。该方法也包括对除了用于修正或调整一般胶囊位置的转动姿态之外其它坐标的 计算、测量和比较。因此，该方法也可以包括根据所述机械运动模型来计算多维的、尤其是 6D胶囊位置；多维胶囊位置的测量(借助于多个胶囊内部的和/或胶囊外部的传感器)；对 所测量的多维胶囊位置与在基本上相同时刻所计算的胶囊位置的比较；以及根据该比较来 计算所述机械运动模型中的修正胶囊位置、尤其是6D胶囊位置。优选通过磁弓|导来实现胶囊运动。因此，为了引导内窥镜胶囊，所属的内窥镜系统 具有导向磁体或磁体系统以用于在内窥镜胶囊的位置处生成所限定的磁场。可以以硬件、 固件、软件、或其组合来实施对导向磁体的控制。如果所属的内窥镜系统将电磁体用作用于对内窥镜胶囊进行磁引导的导向磁体， 则优选如下方法其中在计算修正的转动姿态的步骤之后，调节用于导向电磁体的所相应 修正的线圈电流。如果所属的内窥镜系统将可机械运动的永磁体(或永磁体系统)用作用于对内窥 镜胶囊进行磁引导的导向磁体，则优选如下方法其中在计算所修正的转动姿态的步骤之 后，调节一个或多个永磁体的所相应修正的位置。根据所计算的和所测量的(包括从所测量的数据中推导出的)数值的比较，优选 对至少一个模型参数的数值、尤其是内窥镜胶囊的摩擦系数的数值进行修正或调整。由此 可以进一步降低机械模型与现实之间的偏差。但是可替代地或附加地，也可以调整胶囊的 机械运动模型中的其它参数。为了初始化该方法，优选将内窥镜胶囊的转角校准到基本上已知的位置中。这在 用通常在相对于胶囊固定的坐标中具有固定磁化方向的相对于胶囊固定的磁元件、尤其是 永磁体来对内窥镜胶囊进行磁引导的情况下优选如下实现通过在胶囊的位置处施加足够 强的胶囊外部的磁场来校准内窥镜胶囊的转角，由此在该时刻实现了磁元件在(胶囊外部 的)磁场上的已知定向或校准。以下将该方法步骤称为“初始的永磁体校准”。后续用低得 多的磁场(并且有可能也用附加的场梯度)来移动所述胶囊。尽管在此情况下胶囊的磁元 件的磁化方向不再准确地与(胶囊外部的)磁场矢量平行定向，但是磁场矢量的已知的时 间曲线至少说明了胶囊运动的方向和速度，尤其是‘在缺少坐标的情况下’、即围绕所述胶 囊的轴、优选纵轴的转动的方向和速度。但是测量可能漂移。因此如果在特定数目的记录或测量之后重复初始的永磁体校 准，则是有利的。当将无论如何都包含的摄像机用作旋转传感器时，尤其是如果该摄像机的光轴基 本上与内窥镜胶囊的纵轴一致，则这对使用常规的或只是比较微小修改的内窥镜胶囊是有 利的。然后优选通过至少两个在不同时间由摄像机所记录的图像的图像比较、尤其是通 过图像的叠加来确定转动姿态。但是旋转传感器也可以具有磁场传感器，该磁场传感器的场采集方向(Felderfassungsrichtung)尤其是基本上垂直于所述胶囊内窥镜的纵轴L。特别优选的 是，如果当图像/旋转传感器的测量(在狭义上)被记录下来时，则也获得记录/测量的时 刻。通过相继跟随的图像/测量的叠加或比较，也就是通过知晓在两个相继跟随的图像/ 测量的时刻上的磁场的转动，可以确定在例如两个相继跟随的图像/测量之间的转角。于 是，转动方向可以流入关于图像/测量值_转动的信息中，并可以去除有关完全转动(相当 于模数360° )的不确定性。内窥镜系统配备有导向装置、尤其是导向磁体以用于引导尤其是磁引导的胶囊内 窥镜，该内窥镜系统被设立用于能够执行上述权利要求之一所述的方法。特别有利的是，内窥镜胶囊与内窥镜系统的测量值采集设备相连接，其中该测量 值采集设备被设立用于通过录入采集时刻来记录来自内窥镜胶囊的相继跟随的测量信号， 例如摄像机的图像或磁场传感器的磁场测量值信号。该测量值采集设备还被设立用于将旋 转传感器的相继跟随的输出(图像/测量值信号)叠加或比较。外部的导向磁体优选与内 窥镜系统的控制设备相耦合。控制设备例如在导向磁体是电磁体的情况下，负责在电磁体 的各个线圈中在时间过程中流动正确的电流。在由至少一个可机械运动的永磁体组成的外 部导向磁体的情况下，控制设备负责在时间过程中使导向磁体的至少一个永磁体正确运动 或定位。控制设备还被有利地将设立用于将(例如像上述那样)实验求得的转动姿态与数 值求得的转动姿态进行比较。例如可以从模拟运行时的内窥镜胶囊的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于引导胶囊内窥镜的方法，该胶囊内窥镜的内窥镜胶囊（２５）具有旋转传感器（３３，３４，３５）以用于测量该内窥镜胶囊（２５）围绕至少一个相对于胶囊固定的轴的转动姿态，该方法包括以下的步骤：－从机械运动模型中计算（Ｓ５）所述内窥镜胶囊（２５）的转动姿态（Ｓ５）；－借助于所述旋转传感器（３３，３４，３５）来测量所述内窥镜胶囊（２５）的转动姿态；－将所测量的转动姿态与在基本上相同时刻所计算的转动姿态进行比较（Ｓ６）；－根据该比较来调整（Ｓ７）所述机械运动模型。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2007-10-30 102007051861.9一种用于引导胶囊内窥镜的方法，该胶囊内窥镜的内窥镜胶囊(25)具有旋转传感器(33，34，35)以用于测量该内窥镜胶囊(25)围绕至少一个相对于胶囊固定的轴的转动姿态，该方法包括以下的步骤-从机械运动模型中计算(S5)所述内窥镜胶囊(25)的转动姿态(S5)；-借助于所述旋转传感器(33，34，35)来测量所述内窥镜胶囊(25)的转动姿态；-将所测量的转动姿态与在基本上相同时刻所计算的转动姿态进行比较(S6)；-根据该比较来调整(S7)所述机械运动模型。2.根据权利要求1所述的用于磁引导胶囊内窥镜的方法，该方法在计算转动姿态的步 骤之后附加地具有以下的步骤-根据所计算的所述胶囊内窥镜的转动姿态，调节电磁体形式的导向磁体(2)中的线 圈电流以用于引导所述胶囊内窥镜。3.根据权利要求1所述的用于磁引导胶囊内窥镜的方法，该方法在计算所述胶囊内窥 镜的转动姿态的步骤之后附加地具有以下的步骤_根据所计算的所述胶囊内窥镜的转动姿态，调节可机械运动的永磁体形式的导向磁 体(2)的修正位置以用于引导所述胶囊内窥镜。4.根据权利要求1或2所述的方法，该方法在比较步骤(S6)之后附加地具有以下的步骤-根据所述比较，修正所述机械运动模型中的至少一个模型参数，尤其是修正所述内窥 镜胶囊(25)及其环境之间的摩擦系数。5.根据以上权利要求之一所述的方法，该方法在计算步骤(S5)之前具有以下的步骤_校准所述内窥镜胶囊(25)的转角。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述内窥镜胶囊(25)具有相对于胶囊固定的永...

【专利技术属性】
技术研发人员：J赖因施克，H卡瓦诺，A尤奇亚马，
申请(专利权)人：西门子公司，奥林巴斯医疗系统株式会社，
类型：发明
国别省市：DE[德国]