对组织腔体的内部空间进行三维建模的方法与流程

对组织腔体的内部空间进行三维建模的方法
1.本技术是申请日为2019年10月28日、申请号为201911033686.3、发明名称为具备三维建模功能的胶囊内窥镜系统的专利申请的分案申请。
技术领域
2.本公开大体涉及一种医疗器械研究，具体涉及一种对组织腔体的内部空间进行三维建模的方法。


背景技术：

3.胶囊内窥镜是现代医学中常用的一种胃腔内医用检查工具，医生通过使用胶囊内窥镜在人体的胃腔内采集图像以获取胃腔的病变信息。
4.目前，为了使得胶囊内窥镜在胃腔内能够更充分地进行图像采集，医生可以读取胶囊内窥镜在胃腔内采集到的图像，并基于丰富的临床经验来识别胃腔的三维结构以及胶囊内窥镜在胃腔内所处的位置，从而控制胶囊内窥镜在胃腔内进行运动。
5.然而，这种基于经验来对胃腔的三维结构进行识别，所获取的三维结构可能不准确，从而导致胶囊内窥镜在组织腔体内的运动路径不够完整。


技术实现要素：

6.本公开有鉴于上述现有技术的状况而提出，其目的在于提供一种能够更准确地对组织腔体进行三维建模从而能够优化胶囊内窥镜在组织腔体内的运动路径的具备三维建模功能的胶囊内窥镜系统。
7.为此，本发明提供了一种对组织腔体的内部空间进行三维建模的方法，包括：引导工序，使磁控装置通过磁场对位于所述组织腔体内的胶囊内窥镜进行控制，以使所述胶囊内窥镜在所述组织腔体内移动，所述胶囊内窥镜包括第一磁体、用于测量所述胶囊内窥镜与所述组织腔体的内壁的距离的激光测距传感器、以及用于测量所述胶囊内窥镜的姿态的姿态传感器；检测工序，通过布置在与所述磁控装置位于所述组织腔体不同侧的磁传感器模块检测所述组织腔体无所述胶囊内窥镜时由所述磁控装置在第一位置产生的第一磁感应强度，所述胶囊内窥镜位于所述组织腔体内由所述磁控装置在所述第一位置和所述第一磁体产生的第二磁感应强度；处理工序，通过处理模块获取由所述磁传感器模块感应的所述第一磁感应强度、所述第二磁感应强度以及所述第一磁体的磁偶极子模型来计算所述胶囊内窥镜的所述第一磁体相对于所述磁传感器模块的定位位置；以及建模工序，通过所述处理模块获取所述胶囊内窥镜在所述定位位置测量到的多个所述距离和所述定位位置对所述组织腔体进行三维建模。
8.根据本公开，能够提供一种能够准确地对组织腔体进行三维建模从而能够优化胶囊内窥镜在组织腔体内的运动路径的三维建模方法。
附图说明
9.现在将仅通过参考附图的例子进一步详细地解释本公开的实施例，其中：
10.图1是示出了本公开的实施方式所涉及胶囊内窥镜系统的示意图。
11.图2是示出了本公开的实施方式所涉及胶囊内窥镜的外观示意图。
12.图3是示出了本公开的实施方式所涉及的胶囊内窥镜的内部结构示意图。
13.图4是示出了本公开的实施方式所涉及的磁控装置的一种示意图。
14.图5是示出了本公开的实施方式所涉及的磁传感器模块通过探测磁控装置和胶囊内窥镜的磁感应强度以定位胶囊内窥镜的示意图。
15.图6是示出了本公开的实施方式所涉及的对组织腔体的内部空间进行三维建模的方法流程图。
16.图7是示出了本公开的实施方式所涉及的对胃部的内部空间进行建模的示意图。
17.图8是示出了本公开示例所涉及的胶囊内窥镜在组织腔体内的不同局部空间的运动方式示意图。
18.附图标记说明：
[0019]1…
胶囊内窥镜系统，2
…
被检体，3
…
组织腔体，4
…
预设模型，10
…
胶囊内窥镜，11
…
第一磁体，12
…
激光测距传感器，13
…
无线收发单元，14
…
姿态传感器，15
…
摄像装置，16
…
电路组件，17
…
供电电源，20
…
磁控装置，21
…
第二磁体，22
…
第一感应线圈，23
…
第二感应线圈，24
…
第三感应线圈，30
…
检查床，40
…
磁传感器模块，50
…
处理模块，60
…
通信模块，70
…
操作模块，80
…
显示模块，400
…
磁传感器阵列，401
…
磁传感器。
具体实施方式
[0020]
以下，参考附图，详细地说明本公开的优选实施方式。在下面的说明中，对于相同的部件赋予相同的标记，省略重复的说明。另外，附图只是示意性的图，部件相互之间的尺寸的比例或者部件的形状等可以与实际的不同。
[0021]
需要说明的是，本公开中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，例如所包括或所具有的一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可以包括或具有没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0022]
图1是示出了本公开的实施方式所涉及胶囊内窥镜系统1的示意图。
[0023]
在本实施方式中，医生等可以使用胶囊内窥镜10对被检体2的组织腔体3进行检查。其中，胶囊内窥镜10进入组织腔体3后可以构建组织腔体3的三维结构，基于该三维结构胶囊内窥镜10能够在组织腔体3内更充分地进行图像采集。
[0024]
图2是示出了本公开的实施方式所涉及胶囊内窥镜10的外观示意图。图3是示出了本公开的实施方式所涉及的胶囊内窥镜10的内部结构示意图。
[0025]
在本实施方式中，胶囊内窥镜系统1可以包括位于组织腔体3内的胶囊内窥镜10、对胶囊内窥镜10进行磁控的磁控装置20、用于测量磁控装置20和/或胶囊内窥镜10的磁感应强度的磁传感器模块40、以及用于对测量到的磁感应强度进行处理并确定胶囊内窥镜10在组织腔体3中的定位位置p以及对组织腔体3进行三维建模的处理模块50(参见图1)。
[0026]
另外，在一些示例中，胶囊内窥镜系统1还可以包括用于承载被检体2的检查床30、
用于与胶囊内窥镜10进行无线通信的通信模块60、对磁控装置20和检查床30进行操作的操作模块70、以及用于显示图像等各种信息的显示模块80(参见图1)。
[0027]
在本实施方式中，组织腔体3可以是消化腔例如胃部、食道、大肠、结肠、小肠等。另外，在一些示例中，组织腔体3也可以是非消化腔例如腹腔、胸腔等。对于消化腔例如胃部、食道、大肠等，被检体2可以通过吞服胶囊内窥镜10而使胶囊内窥镜10进入消化腔，而对于非消化腔，可以通过临床手术开具微创的开口而将胶囊内窥镜10置入非消化腔。
[0028]
在本实施方式中，胶囊内窥镜10可以是形成为能够导入被检体2的组织腔体3内且形状如胶囊的医用检查装置。从外观上看，胶囊内窥镜10可以呈胶囊型壳体(参见图2)。对于胶囊内窥镜10的胶囊型壳体，其可以是形成为能够导入到被检体2内部的大小的胶囊型壳体。其中，胶囊型壳体可以由筒状壳体和塞在筒状壳体两端的呈圆顶形状的圆顶形状壳体组成，从而维持液密状态。圆顶形状壳体可以是透射规定的波长频带的光(例如可见光)的透明的光学圆顶(以下简称透明外壳)。另一方面，筒状壳体是大致不透明的壳体。
[0029]
在本实施方式中，胶囊内窥镜10至少包括第一磁体11、用于测量胶囊内窥镜10与组织腔体3的内壁的距离的激光测距传感器12、用于测量胶囊内窥镜10的姿态的姿态传感器14以及用于在组织腔体(例如胃部)3内进行拍摄的摄像装置15。胶囊内窥镜10通过摄像装置15来对被检体2的体内图像进行拍摄。另外，在胶囊内窥镜10的内部还布置有电路组件16和供电电源17等(参见图3)。
[0030]
另外，在本实施方式中，胶囊内窥镜10还可以包括用于向处理模块50传输由胶囊内窥镜10测量的距离信息的无线收发单元13。由此，可以由无线收发单元13与通信单元60进行无线通信。例如，在一些示例中，通信单元60可以通过向胶囊内窥镜10中的无线收发单元13发射特定频率的无线电波以激活进入组织腔体3中的胶囊内窥镜10，以使胶囊内窥镜10开始工作；在一些示例中，胶囊内窥镜10可以将在组织腔体3中测得的距离信息发送到处理模块50进行处理。
[0031]
在一些示例中，胶囊内窥镜10还可以包括设置在胶囊内窥镜10的一端的透明的光学圆顶，激光测距传感器12和无线收发单元13设置在胶囊内窥镜10的具有透明的光学圆顶的一端。由此，通过设置光学圆顶能够使激光测距传感器12发射的激光透过光学圆顶准确的测量与组织腔体3的内壁的距离，通过将激光测距传感器12和无线收发单元13设置在胶囊内窥镜10的具有透明外壳的一端，能够进一步节省胶囊内窥镜10的内部空间。
[0032]
在一些示例中，激光测距传感器12可以为基于tof(time of flight，飞行时间)技术的测距传感器，由此，可以根据记录从激光测距传感器12发出到接收从组织腔体3的内壁反射回来的激光所经历的时间t，以及已知的光速v计算得出此时胶囊内窥镜10距离组织腔体3的内壁的距离d为：
[0033][0034]
在一些示例中，姿态传感器14可以为重力传感器或加速度传感器，以用于测量胶囊内窥镜10所在位置的姿态角。
[0035]
图5是示出了本公开的实施方式所涉及的磁传感器模块40通过探测磁控装置20和胶囊内窥镜10的磁感应强度以定位胶囊内窥镜10的示意图。
[0036]
在一些示例中，磁传感器模块40包括一个三轴磁传感器、两个二轴磁传感器、三个
一轴磁传感器，或者其组合。由此，可以在磁传感器模块40处根据情况合理的配置磁传感器401的种类和数量，能够避免磁控装置20和第一磁体11产生的感应磁场使磁传感器401出现饱和。
[0037]
另外，在一些示例中，参照图5，磁传感器模块40可以由磁传感器阵列400以及其他连接处理模块50并向处理模块50传输所测量到的磁感应强度的电路元件组成。
[0038]
在一些示例中，磁传感器阵列400例如可以由如图所示的12个磁传感器401组成，例如12个磁传感器401可以在x轴、y轴方向以4
×
3的阵列规则的排布，并且，磁传感器模块40中的至少一个磁传感器401被配置为至少探测与预定位置的预定距离内的磁感应强度。并通过将每个磁传感器401测得的来自磁控装置20和/或胶囊内窥镜10的磁感应强度进行处理，例如求12个磁感应强度的标准方差，由此可以使磁传感器模块40测得的磁感应强度更为准确。
[0039]
另外，在一些示例中，磁传感器模块40被配置为可探测胶囊内窥镜10在三维方向的磁场。在一些示例中，如图5所示，可以将12个传感器中的每个磁传感器401都设置为三轴磁传感器；在另一些示例中，可以将12个传感器中的每个磁传感器401都设置为二轴磁传感器，并通过调整每个二轴磁传感器的轴向将12个二轴磁传感器配置为可探测胶囊内窥镜10在三维方向的磁场；在另一些示例中，可以将12个传感器中的每个磁传感器401都设置为一轴磁传感器，并通过调整每个一轴磁传感器的轴向将12个一轴磁传感器配置为可探测胶囊内窥镜10在三维方向的磁场；在另一些示例中，磁传感器阵列400可以包括三轴磁传感器、二轴磁传感器、一轴磁传感器中的至少一种，且通过调整每个磁传感器401的轴向将12个磁传感器配置为可探测胶囊内窥镜10在三维方向的磁场。由此，能够合理配置磁传感器模块40，避免磁控装置20和胶囊内窥镜10产生的磁感应强度使磁传感器模块40饱和。
[0040]
通过上述设置，可以使磁传感器模块40可以探测到在x
‑
y
‑
z三维方向的磁感应强度，能够利用磁传感器模块40准确的测得胶囊内窥镜10和磁控装置20所产生的磁场强度。
[0041]
在一些示例中，由激光测距传感器12发射的激光经由透明外壳而射出至组织腔体3的内壁，并且激光测距传感器12在预定时间内不接收反射的激光。另外，在一些示例中，也可以将激光测距传感器12设置为自动忽略第一次反射回来的光波信号。因为由激光测距传感器12发出的激光会最先接触到透明外壳而反射回来，这时的反射光会对进行测距的反射光产生干扰，由此，通过这种设置，能够避免由透明外壳反射的杂光对激光测距传感器12测距的影响。
[0042]
图4是示出了本公开的实施方式所涉及的磁控装置20的一种示意图。
[0043]
参照图4，在本实施方式中，磁控装置20可以包括第一感应线圈22和第二磁体21，第一感应线圈22布置于与第二磁体21相同的一侧。由此，能够使第一感应线圈22产生的磁场力和第二磁体21产生的磁场力更集中，能够更容易实现对胶囊内窥镜10的控制。
[0044]
在一些示例中，第二磁体21可以为球体。此时，通过改变球体极性的偏转可以带动胶囊内窥镜10中第一磁体11极性的偏转，因此能够带动胶囊内窥镜10拍摄角度的偏转。在另一些示例中，第二磁体21也可以为椭球体或圆柱体等。例如，当第二磁体21为圆柱体时，将第二磁体21以能够以与第一感应线圈22的磁轴线l相交的点为中心旋转的方式布置在第一感应线圈22的周围。具体而言，当第二磁体21为圆柱体时，第一感应线圈22形成的空心结构的空间大小可以使得第二磁体21在该空心结构中自由旋转。
[0045]
另外，在一些示例中，磁控装置20可以包括布置在与第一感应线圈22不同侧的第二感应线圈23。由此，能够使组织腔体3内的胶囊内窥镜10在位于组织腔体3不同侧的第一感应线圈22和第二感应线圈23以及第二磁体21的作用下更稳定地移动。
[0046]
另外，在本实施方式中，磁控装置20还可以包括第三感应线圈24。在一些示例中，第三感应线圈24可以产生作用于胶囊内窥镜10的磁力，以使胶囊内窥镜10固定在组织腔体3内的预定位置。也就是说，第三感应线圈24可以起到对胶囊内窥镜10的位置进行固定的作用。
[0047]
另外，在一些示例中，可以通过改变第一感应线圈22的电流大小控制可变磁场的大小，同时通过改变第一感应线圈22相对于第一磁体11的相对位置可以控制可变磁场的方向。另外，在一些示例中，可以通过移动第一感应线圈22来实现第一感应线圈22相对于第一磁体11的相对位置的改变。在另一些示例中，也可以通过移动被检体2的位置来实现第一感应线圈22相对于第一磁体11的相对位置的改变。
[0048]
此外，在一些示例中，可以通过改变第一感应线圈22的电流方向以改变第一感应线圈22所产生的磁场极性，从而可以改变可变磁场的磁力大小。
[0049]
具体的，参照图4，通过旋转磁控装置20中的第一磁体11(图中所示为圆柱体，且其极性布置为在竖直方向的一端(上端)为n极，另一端(下端)为s极)可以使胶囊内窥镜10在组织腔体3中移动；另一方面，通过改变第一感应线圈22和第二感应线圈23的电流大小和方向中的一种或两者同时改变可以改变可变磁场的大小以使胶囊内窥镜10在组织腔体3中移动。且通过旋转第一磁体11、改变第一感应线圈22和第二感应线圈23的电流大小和方向可以使胶囊内窥镜10在组织腔体3中移动。
[0050]
在一些示例中，处理模块50可以基于第一磁感应强度(x
m
,y
m
,z
m
)和第二磁感应强度(x
s
,y
s
,z
s
)来计算磁传感器模块40感应的来自胶囊内窥镜10产生的第三磁感应强度(x
c
,y
c
,z
c
)，并且根据第三磁感应强度(x
c
,y
c
,z
c
)算出胶囊内窥镜10的第一磁体11相对于磁传感器模块40的位置。由此，能够使处理模块50根据第三磁感应强度(x
c
,y
c
,z
c
)计算出胶囊内窥镜10在组织腔体3中的定位位置p。
[0051]
另外，在本实施方式中，处理模块50可以基于第一磁体11的磁偶极子模型和胶囊内窥镜10的在组织腔体3内的预设坐标，计算胶囊内窥镜10在预设坐标时由磁传感器模块40的各个磁传感器401感应的来自第一磁体11的第四磁感应强度(x
c0
,y
c0
,z
c0
)，将第三磁感应强度(x
c
,y
c
,z
c
)与第四磁感应强度(x
c0
,y
c0
,z
c0
)进行对比以修正预设坐标，并且令在预定误差内的预设坐标为胶囊内窥镜10的定位位置p。由此，能够使预设坐标逼近胶囊内窥镜10的方式在预定误差内准确的定位胶囊内窥镜10的位置。
[0052]
具体而言，磁控装置20中的第一磁体11和第一感应线圈22的几何中心与第二感应线圈23的几何中心的相对位置保持不变。由此，在通过转动第一磁体11时，第一磁体11经过周期性的运动总会回到初始位置。也即，通过控制磁控装置20，我们可以确定第一磁感应强度(x
m
,y
m
,z
m
)的大小。
[0053]
另外，在本实施方式中，参照图5，处理模块50可以基于第一磁体11的磁偶极子模型和胶囊内窥镜10的在组织腔体3内的预设坐标x1，计算胶囊内窥镜10在预设坐标x1时由磁传感器模块40的各个磁传感器401感应的来自第一磁体11的第四磁感应强度(x
c0
,y
c0
,z
c0
)，将第三磁感应强度x
c
,y
c
,z
c
)与第四磁感应强度(x
c0
,y
c0
,z
c0
)进行对比以修正预设坐标
x1为x2，并且令在预定误差内的预设坐标x2为胶囊内窥镜10的定位位置p。由此，可以通过使第四磁感应强度(x
c0
,y
c0
,z
c0
)逼近第三磁感应强度(x
c
,y
c
,z
c
)的方式使预设坐标逐渐的逼近定位位置p，能够在合理的误差内准确的定位到胶囊内窥镜10。
[0054]
在一些示例中，在通过预设位置x1逼近定位位置p的过程中，例如可以使用最小梯度下降法，使胶囊内窥镜10在x1位置产生的磁感应强度b1以向下降速度或增长速度最快的方向(例如x1到x2的方向)不断迭代b1为b2(胶囊内窥镜10在x2位置产生的磁感应强度)，以使b1逼近胶囊内窥镜10在定位位置p处产生的磁感应强度b3，并最终在合理的b2与b3的误差范围内将x2确定为胶囊内窥镜10的定位位置p。
[0055]
在本实施方式中，由于第一磁体11与磁控装置20相距有一定的距离，因此，在实际的临床应用中可以将第一磁体11视为磁偶极子，在这种情况下，可以令第一磁体11的磁偶极子模型为：
[0056][0057]
在式(i)中，由于第一磁体11的磁矩可以预先测得，由此直接由预设坐标求出第四磁感应强度(x
c0
,y
c0
,z
c0
)。
[0058]
在本实施方式中，可以在处理模块50中计算第四磁感应强度(x
c0
,y
c0
,z
c0
)，并使第四磁感应强度(x
c0
,y
c0
,z
c0
)趋近第三磁感应强度(x
c
,y
c
,z
c
)的方式不断模拟预设位置，并使最终模拟的预设位置确定为胶囊内窥镜10的定位位置p。
[0059]
另外，在本实施方式中，预设模型4为ct造影、解剖、医学影像中的一种或多种形成的组织腔体3的模型。由此，可以借助预设模型4预先在处理模块50中生成组织腔体3的虚拟模型，并进一步借助此虚拟模型完成对组织腔体3的三维建模(稍后详述)。
[0060]
图6是示出了本公开的实施方式所涉及的对组织腔体3的内部空间进行三维建模的方法流程图。图7是示出了本公开的实施方式所涉及的对胃部的内部空间进行建模的示意图。接下来参照图6和图7详细说明本公开所涉及的对组织腔体3的内部空间进行三维建模的方法。
[0061]
本公开提出了一种对组织腔体3的内部空间进行三维建模的方法，具体可以包括以下步骤：(a)准备工序，使胶囊内窥镜10进入组织腔体3内，胶囊内窥镜10包括第一磁体11、用于测量胶囊内窥镜10与组织腔体3的内壁的距离的激光测距传感器12、以及用于测量胶囊内窥镜10的姿态的姿态传感器14(步骤s100)；(b)引导工序，使磁控装置20通过磁场对胶囊内窥镜10进行控制，以使胶囊内窥镜10在组织腔体3内移动(步骤s200)；(c)检测工序，通过布置在与磁控装置20位于组织腔体3不同侧的磁传感器模块40检测组织腔体3未导入胶囊内窥镜10时由磁控装置20在第一位置产生的第一磁感应强度(x
m
,y
m
,z
m
)，胶囊内窥镜10被导入组织腔体3后由磁控装置20在第一位置和第一磁体11产生的第二磁感应强度(x
s
,y
s
,z
s
)(步骤s300)；并且(d)处理工序，通过处理模块50获取由磁传感器模块40感应的第一磁感应强度(x
m
,y
m
,z
m
)、第二磁感应强度(x
s
,y
s
,z
s
)以及第一磁体11的磁偶极子模型来计算胶囊内窥镜10的第一磁体11相对于磁传感器模块40的定位位置p(步骤s400)；并且(e)建模工序，通过处理模块50获取胶囊内窥镜10在定位位置p测量到的多个距离和胶囊内窥镜10在定位位置p与组织腔体3的预设模型4的内壁相距的多个参考距离并进行比对，以更新预设模型4并作为组织腔体3的三维模型(步骤s500)。
[0062]
在本实施方式中，在引导工序(即步骤s200)中，通过控制磁控装置20使胶囊内窥镜10到达组织腔体3内壁的多个不同位置(如图7所示的p1、p2
…
)，使胶囊内窥镜10以具有摄像装置15的一端为支点旋转拍摄。由此，能够使胶囊内窥镜10在同一位置通过旋转以调整姿态角，进而充分的拍摄组织腔体3的内壁的距离。
[0063]
具体的，在步骤s200中，参照图7，在引导工序中，可以通过控制磁控装置20使胶囊内窥镜10先到达组织腔体3(即胃部)内壁的第一定位位置p1(对应在处理模块50中的预设模型4的第一位置p1)，并使胶囊内窥镜10以具有摄像装置15的一端为顶点倾斜第一角度、并以竖直线l
′
为轴对组织腔体3相对侧的内壁进行旋转扫描，使胶囊内窥镜10中的激光测距传感器12发出的激光到达胃部的胃壁x1
′
，此时可以将胶囊内窥镜10在预设模型4中与预设模型4内壁相距的距离|p1x1|修正为|p1x1
′
|，将胶囊内窥镜10在预设模型4中与预设模型4内壁相距的距离|p1x2|修正为|p1x2
′
|，进而描绘并更新第一角度下的组织腔体3相对侧的内壁的轮廓。进一步通过控制磁控装置20，使胶囊内窥镜10的倾斜角度为第二角度，并以竖直线l
′
为轴对组织腔体3相对侧的内壁进行旋转扫描，以描绘第二角度下的组织腔体3相对侧的内壁的轮廓，直至胶囊内窥镜10完成在第一定位位置p1处对组织腔体3相对侧的内壁的轮廓的描绘以及相应的对预设模型4的更新。
[0064]
接着，通过控制磁控装置20，使胶囊内窥镜10移动至第二定位位置p2，并使胶囊内窥镜10以具有摄像装置15的一端为支点倾斜第一角度、并以竖直线l
′
为轴对组织腔体3相对侧的内壁进行旋转扫描，以描绘第一角度下的组织腔体3相对侧的内壁的轮廓；进而通过控制磁控装置20，使胶囊内窥镜10的倾斜角度为第二角度，并以竖直线为轴对组织腔体3相对侧的内壁进行旋转扫描，以描绘第二角度下的组织腔体3相对侧的内壁的轮廓，直至胶囊内窥镜10完成在第二定位位置p2处对组织腔体3相对侧的内壁的轮廓的描绘。
[0065]
重复以上步骤，直至通过将在定位位置p与组织腔体3的预设模型4的内壁相距的多个参考距离并进行比对完成对预设模4的更新，最终实现对组织腔体3的三维建模。
[0066]
需要说明的是，胶囊内窥镜10与磁传感器模块40的相对位置可以通过上述的磁定位方法进行测得，而胶囊内窥镜10(例如在第一定位位置p1位置处)与组织腔体3相对侧的内壁某一点(例如位置x1处)的距离可以通过胶囊内窥镜10内置的激光测距传感器12测得。因此，此三点(磁传感器模块40的位置、p1、x1)的位置可以预先在处理模块50中进行模拟，并可以根据胶囊内窥镜10在第一定位位置p1位置处测得的多个点(x1、x2
……
)可以大描绘出关于胃部的幽门和胃小弯的大致模型。同样的，可以根据胶囊内窥镜10在第二定位位置p2处描绘出关于胃部的贲门的大致模型。进而，通过将预设模型4与上述描绘的幽门、胃小弯、贲门的大致模型进行匹配，接下来，则可以根据预设模型4(此处为胃模型)来修正真实的胃(组织腔体3)。
[0067]
在一些示例中，胶囊内窥镜10旋转的角度可以为360
°
，竖直线可以为垂直地面的轴线，胶囊内窥镜10可以在某一位置(第一定位位置p1和/或第二定位位置p2)以此轴线为轴旋转并进行测距。由此，可以使胶囊内窥镜10在某一位置充分的测量到到与组织腔体3相对侧内壁的距离。
[0068]
在一些示例中，胶囊内窥镜10倾斜的角度(第一角度和/或第二角度)可以不小于0
°
并且不大于180
°
。由此，可以使胶囊内窥镜10在某一位置充分的测量到到与组织腔体3相对侧内壁的距离。。
[0069]
且如上所说的第一定位位置p1与第二定位位置p2均没有特别限制，预先描绘的关于胃的大致模型也没有限制，在一些示例中，也可以预先描绘关于胃的胃体、胃大弯、胃窦的大致模型。
[0070]
可以通过磁控装置20合理的引导胶囊内窥镜10并利用上述所说的磁定位方法准确的定位胶囊内窥镜10的位置，以使胶囊内窥镜10在定位位置p处预先描绘关于胃的大致模型。进而通过胶囊内窥镜10的测距功能以更新预设模型4，直至完成对组织腔体3的三维建模。
[0071]
在步骤s400中，在对胶囊内窥镜10进行定位时，可以用上述所说逼近的方法。即处理模块50可以基于第一磁体11的磁偶极子模型和胶囊内窥镜10的在组织腔体3内的预设坐标，计算胶囊内窥镜10在预设坐标时由磁传感器模块40的各个磁传感器401感应的来自第一磁体11的第四磁感应强度(x
c0
,y
c0
,z
c0
)，将第三磁感应强度(x
c
,y
c
,z
c
)与第四磁感应强度(x
c0
,y
c0
,z
c0
)进行对比以修正预设坐标，并且令在预定误差内的预设坐标为胶囊内窥镜10的定位位置p。由此，能够使预设坐标逼近胶囊内窥镜10的方式在预定误差内准确的定位胶囊内窥镜10的位置。
[0072]
另外，在本实施方式中，参照图5，处理模块50可以基于第一磁体11的磁偶极子模型和胶囊内窥镜10的在组织腔体3内的预设坐标x1，计算胶囊内窥镜10在预设坐标x1时由磁传感器模块40的各个磁传感器401感应的来自第一磁体11的第四磁感应强度(x
c0
,y
c0
,z
c0
)，将第三磁感应强度x
c
,y
c
,z
c
)与第四磁感应强度(x
c0
,y
c0
,z
c0
)进行对比以修正预设坐标x1为x2，并且令在预定误差内的预设坐标x2为胶囊内窥镜10的定位位置p。由此，可以通过使第四磁感应强度(x
c0
,y
c0
,z
c0
)逼近第三磁感应强度(x
c
,y
c
,z
c
)的方式使预设坐标逐渐的逼近定位位置p，能够在合理的误差内准确的定位到胶囊内窥镜10。
[0073]
在步骤s500中，可以将利用ct造影、解剖、医学影像中的一种或多种形成的组织腔体3的模型进行预处理并在处理模块50中进行事先建模，并以此预设模型4为背景模拟真实的被检体2的组织腔体3，接着可以利用胶囊内窥镜10在组织腔体3中测得的距离信息修正胶囊内窥镜10在预设模型4中的位置和姿态，以使胶囊内窥镜10在预设模型4中的位置尽量贴合其在实际组织腔体3中的位置和状态(也即定位位置p)；进而，可以利用胶囊内窥镜10在定位位置p测量到的多个距离和胶囊内窥镜10在定位位置p与组织腔体3的预设模型4的内壁相距的多个参考距离并进行比对，以不断更新预设模型4至预设模型4贴近真实的组织腔体3的模型，并将此时的预设模型4作为组织腔体3的三维模型。
[0074]
在这种情况下，能够使处理模块50根据计算出的胶囊内窥镜10的定位位置p并通过磁控装置20准确的引导胶囊内窥镜10在组织腔体3内的运动，并进一步根据由胶囊内窥镜10在多个定位位置p处以及不同姿态下测量得到的关于组织腔体3的内壁的多个距离和胶囊内窥镜10在定位位置p与组织腔体3的预设模型4的内壁相距的多个参考距离进行比对，以更新预设模型4并作为组织腔体3的三维模型。由此，能够借助处理模块50准确的构建出组织腔体3的三维模型，基于此可以更合理的规划胶囊内窥镜10在组织腔体3内运动的路径，以使其更充分地获取有关组织腔体3内的病变信息。
[0075]
图8是示出了本公开示例所涉及的胶囊内窥镜10在胃腔内的不同局部空间的运动方式示意图。以下，以胃腔为例，结合图8对胶囊内窥镜10在胃腔内的运动控制方法进行详细描述。需要说明的是，本实施方式所涉及的运动控制方法同样适用于其他组织腔体3。
[0076]
在本实施方式中，医生等可以基于胃腔的三维模型来获取胶囊内窥镜10在胃腔内当前位置的空间高度，并且基于上述三维模型和空间高度来调整胶囊内窥镜10在相应的局部空间的运动方式。在一些示例中，医生等可以基于由胶囊内窥镜10的长度l0所确定的预设值和上述空间高度来调整胶囊内窥镜10的运动方式。另外，在一些示例中，预设值可以包括第一预设值l1和第二预设值l2，其中第二预设值l2大于第一预设值l1。
[0077]
另外，在一些示例中，胶囊内窥镜10可以比较胶囊内窥镜10当前位置的空间高度与第一预设值l1、第二预设值l2之间的数值关系。并且，医生等可以基于该数值关系来调整胶囊内窥镜10的运动方式。
[0078]
具体而言，在一些示例中，若胶囊内窥镜10在胃腔内的当前位置的空间高度不大于第一预设值l1时，则控制胶囊内窥镜10在相应的局部空间进行平移式运动。若胶囊内窥镜10在胃腔内的当前位置的空间高度大于第一预设值l1且不大于第二预设值l2时，则控制胶囊内窥镜10在相应的局部空间进行翻滚式运动或平移式运动。若胶囊内窥镜10在胃腔内的当前位置的空间高度大于第二预设值l2时，则控制胶囊内窥镜10在相应的局部空间进行跳跃式运动、翻滚式运动或平移式运动。在这种情况下，通过在不同的局部空间为胶囊内窥镜10设置相适应的运动方式，从而能够优化胶囊内窥镜10在胃腔内的运动路径。
[0079]
另外，在一些示例中，第一预设值l1可以为胶囊内窥镜10的长度l0的1至1.5倍，即l0≤l1≤1.5l0。第二预设值l2可以为胶囊内窥镜10的长度l0的1.5至2倍，即1.5l0≤l2≤2l0。在另一些示例中，第一预设值l1可以为胶囊内窥镜10的长度l0的1.5至2倍，即1.5l0≤l1≤2l0。第二预设值l2可以为胶囊内窥镜10的长度l0的2至3倍，即2l0≤l2≤3l0。但本实施方式的示例并不限于此，本领域技术人员可以根据实际应用场景相应地设置第一预设值l1和第二预设值l2的数值范围。
[0080]
另外，在一些示例中，如图8所示，当胶囊内窥镜10位于局部空间r1时，胶囊内窥镜10与胃腔接触的当前位置p3所对应的空间高度h1不大于第一预设值l1，则控制胶囊内窥镜10在局部空间r1进行平移式运动。
[0081]
另外，在一些示例中，如图8所示，当胶囊内窥镜10位于局部空间r2时，胶囊内窥镜10与胃腔接触的当前位置p4所对应的空间高度h2大于第一预设值l1且不大于第二预设值l2，则控制胶囊内窥镜10在局部空间r2进行翻滚式运动。另外，需要说明的是，局部空间r2的空间大小足以使得胶囊内窥镜10进行平移式运动，由此，在一些示例中，也可以控制胶囊内窥镜10在局部空间r2进行平移式运动。在一些示例中，考虑到提高胶囊内窥镜10的运动覆盖率，优选地，控制胶囊内窥镜10在局部空间r2进行翻滚式运动。
[0082]
另外，在一些示例中，如图8所示，当胶囊内窥镜10位于局部空间r3时，胶囊内窥镜10与胃腔接触的当前位置p3所对应的空间高度h3大于第二预设值l2，则控制胶囊内窥镜10在局部空间r3进行跳跃式运动。另外，需要说明的是，局部空间r2的空间大小足以使得胶囊内窥镜10进行平移式运动或翻滚式运动，由此，在一些示例中，也可以控制胶囊内窥镜10在局部空间r3进行平移式运动或翻滚式运动。在一些示例中，考虑到提高胶囊内窥镜10的运动覆盖率，优选地，控制胶囊内窥镜10在局部空间r3进行跳跃式运动。
[0083]
在一些示例中，若h0不大于1.5倍l0，则控制胶囊内窥镜10进行平移式运动。若h0大于1.5倍l0并且不大于2倍l0，则控制胶囊内窥镜10进行翻滚式运动。若h0大于2倍l0，则控制胶囊内窥镜10进行跳跃式运动。
[0084]
根据本公开，能够优化胶囊内窥镜10在组织腔体3内进行图像采集时的运动路径，从而能够使得胶囊内窥镜10在组织腔体3内更充分地进行图像采集。
[0085]
虽然以上结合附图和实施例对本公开进行了具体说明，但是可以理解，上述说明不以任何形式限制本公开。本领域技术人员在不偏离本公开的实质精神和范围的情况下可以根据需要对本公开进行变形和变化，这些变形和变化均落入本公开的范围内。