一种X线胶囊3D内窥镜系统技术方案

本发明专利技术提供一种X线胶囊3D内窥镜系统，包括体内成像胶囊、体外信号收发装置以及体外图像处理系统，所述体外信号收发装置通过无线方式与体内成像胶囊进行通讯；所述体外图像处理系统通过有线或无线方式与所述体外信号收发装置相连，并通过所述体外信号收发装置发送控制命令至胶囊电子系统；其中，体内成像胶囊用于发出放射线束，检测由肠壁以及肠道内容物反射产生的衰减信号，并将衰减信号传输至体外信号收发装置；体外信号收发装置用于将接收到的衰减信号传输至体外图像处理系统；体外图像处理系统用于对体内成像胶囊所收集的图像信号进行后处理。该系统具有安全可靠、检测精度高、对病人正常生活影响较小等特点。

A 3D Endoscopic System for X-ray Capsules

【技术实现步骤摘要】
一种X线胶囊3D内窥镜系统
本专利技术涉及医疗设备
，特别是涉及一种X线胶囊3D内窥镜系统。
技术介绍
结肠直肠癌是一种常见的致死性疾病，恶性程度高。据统计，中国每年结直肠癌新发病例33.1万人，每年死于该病的患者有15.9万人，发病率居所有恶性肿瘤的第三位。肠道息肉是一种常见的异常组织生长，在结肠或直肠的内膜形成，同时也是引发结直肠癌的主要风险因素之一。传统的结直肠镜检查是最为常见的结直肠癌检测方法，通过内窥镜发现并根除早期癌症组织或癌前息肉，可大大提高病人的存活率以及治愈率。因此早期病变组织的发现与手术去除是治疗结直肠癌的关键。传统的结直肠镜检查，需要结直肠粘膜表面清晰可见，肠道的清洁程度决定了检查的质量、难度、速度以及完成度。检查前病人需提前2到3天禁食固体食物，并饮用大量特殊清稀溶液、口服特定泻药或肠道清洗，从而保持结直肠清洁，极大影响病人的正常生活。检查中，病人会感受到压力、腹胀或绞痛，肠镜检查需要持续1至2个小时，对患者造成较大身体与心里负担。同时传统结直肠镜检测范围有限且视角较小，不能有效地对结直肠进行全面的检查。并且传统结直肠镜观测的为二维图像，不能获取息肉等病变组织的三维结构信息，在切除手术中易造成肠出血甚至是肠穿孔。术后可能会引发绞痛、腹胀、出血或者发热症状。因此，传统的结直肠镜检查准备周期以及检查持续时间长，肠道内清洁情况对检测的准确性影响较大，整个检查周期对病人的身体和心里易造成较大负担。除此之外，肠镜的反复使用，也加大了消毒的难度和成本，增加了交叉感染以及并发症的概率。因此设计一款高效、便捷、安全、一次性使用，同时能够全面反映肠道三维结构信息的X线胶囊3D内窥镜系统，不仅能为临床医生提供便利，极大减少肠镜检查工作量，还能节省消毒成本，大大降低因操作或消毒不当产生的风险。同时无痛的检测过程，能最大程度地减少病人的心里和生理负担，提高结直肠镜检查在临床中的普及度与接受度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中的不足，本专利技术提供一种X线胶囊3D内窥镜系统，用于解决传统结直肠镜检查持续周期长、准备工作繁杂、缺失三维结构信息、病人身心负担大、操作困难以及消毒过程繁琐等问题。本专利技术解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种X线胶囊3D内窥镜系统，包括体内成像胶囊、体外信号收发装置以及体外图像处理系统，所述体外信号收发装置通过无线方式与体内成像胶囊进行通讯；所述体外图像处理系统通过有线或无线方式与所述体外信号收发装置相连，并通过所述体外信号收发装置发送控制命令至胶囊电子系统；其中，体内成像胶囊用于发出放射线束，检测由肠壁以及肠道内容物反射产生的衰减信号，并将衰减信号传输至体外信号收发装置；体外信号收发装置用于将接收到的衰减信号传输至体外图像处理系统；体外图像处理系统用于对体内成像胶囊所收集的图像信号进行后处理，包括图像重建、图像三维显示、以及图像定量分析等功能。从而完成采集图像，实现肠道内壁图像的三维重建显示；获取胶囊成像装置空间位置以及路径，实现体内成像胶囊的路径追踪。所述X线胶囊3D内窥镜系统，通过吞服体内成像胶囊与肠道壁造影剂，利用体外信号收发装置采集经由造影剂增强后，肠壁所反射的荧光与康普顿背散射光子计数信号，进行三维结构绘制成像，这种设计操作难度极低，无病痛，同时检测范围广，肠道三维解剖结构清晰完整。具体的，所述体内成像胶囊包括从前到后依次设置在胶囊外壳内部的放射源组、探测器阵列、胶囊电池组、胶囊中控系统以及胶囊电子系统，所述放射源组通过前端放射源屏蔽底板与探测器阵列相隔离；所述胶囊电池组位于所述胶囊探测器阵列之后，所述胶囊电子系统围绕于所述胶囊电池组外围，所述胶囊电子系统通过后端底板与探测器阵列相隔离；所述胶囊中控系统位于胶囊电池组后部，且置于胶囊外壳后半部内；所述胶囊电池组通过电源线为胶囊探测器阵列、胶囊电子系统以及胶囊中控系统提供运转所需电源。进一步，所述放射源组包括一个放射源容器、至少三个放射源准直器、放射性物质、放射源转动轴、前端固定装置以及放射源屏蔽外壳。所述放射源准直器沿周向呈放射状等间隔等高度地置于所述放射源容器侧面，所述放射性物质置于所述放射源容器内。所述放射源转动轴末端固定于所述前端放射源屏蔽底板，并与所述前端放射源屏蔽底板的旋转驱动接口相连，前端与放射源容器末端相连，带动放射源容器转动。所述前端放射源屏蔽底板将胶囊探测器阵列与所述放射源组隔离。所述放射源屏蔽外壳将所述放射源组与胶囊外壳前半部相隔离，所述放射源屏蔽外壳对应所述放射源准直器位置设有与放射源准直器数量相同的开口，所述射线准直器末端固定于所述放射源屏蔽外壳开口处，以便射线照射肠壁。作为优选，放射源准直器为三个。所述前端固定装置将所述放射源组固定于胶囊外壳之内。同时所述体内成像胶囊中的放射性物质，由具有放射性的粉末制成小球状固定，或由具有吸附能力的多孔物质浸润放射性物质制成小球状固体。同时放射性小球的半衰期至少至为4～5天，从而保障在通过肠道排出体外期间内具备足够的成像放射源。所述X线胶囊3D内窥镜系统在使用前，需要病人吞服少量肠道管壁造影剂与体内成像胶囊，体外信号装置检测体内成像胶囊到达指定位置后开始成像，最后体内成像胶囊随排泄物经肠道排出体外。进一步，用于体内成像胶囊中的放射性小球制备过程主要包括，放射性物质制备以及放射源固态成型两个步骤。其中放射性物质制备步骤主要包括：制备浓缩放射性物质、放射性物质氧化与分离、同位素分离、放射性物质捕获以及放射性物质还原制备；放射源固态成型步骤主要包括：球状成型以及成型加固。通过上述步骤，将放射物质制备为半衰期稳定、辐射强度适中以及成型稳定的小球状放射源，并置于所述体内成像胶囊的放射源容器，为胶囊成像提供可靠放射源。其中，主要利用放射性物质饿(Os)制备稳定可靠的成像放射源。在某一实施例中，放射源制备材料采用为Os。在所述制备浓缩放射性物质步骤中，采用热中子流轰Os190从而获取浓缩后的Os190、Os191以及铱192(Ir192)的混合粉末。在所述同位素分离步骤中，采用电磁法、离心法或热扩散等同位素分离法对所述制备浓缩放射性物质中获取的Os190以及Os191进行分离，保留Os191并去除Os190。在所述放射性物质还原制备步骤中，采用加热的方式对所述同位素分离步骤中得到的Os191，Ir192混合物进行氧化处理，并获取包含四氧化饿(0s04)的气态氧化混合物。然将氧化后的气态混合物融于冷却的氢氧化钾溶液(KOH)，从而形K2[OsO4(OH)2]并排除Ir杂质的干扰。最后在溶液中加入NaHS析出OsS2，通过干燥处理获取OsS2粉末。进一步，在所述球状成型以及成型步骤中，利用所述放射性物质制备步骤中获取的干燥OsS2粉末与高分子粘合剂进行混合，然后置于低辐射吸收率的成型容器中成型为固体小球状，并最终获取所述体内成像胶囊成像所需的放射源。进一步，所述胶囊探测器阵列至少由X射线探测阵列、康普顿背散射探测阵列、驱动轴、信号采集装置以及探测器阵列信号输出线组成。所述驱动轴安装于后端底板与前端放射源屏蔽底板之间，且分别与所述胶囊电子系统和前端传动接口相连，前端传动接口又与所述前端放射源屏蔽底板的旋转驱动接口相连。所述X射线探测阵列与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种X线胶囊3D内窥镜系统，其特征在于：包括体内成像胶囊、体外信号收发装置以及体外图像处理系统，所述体外信号收发装置通过无线方式与体内成像胶囊进行通讯；所述体外图像处理系统通过有线或无线方式与所述体外信号收发装置相连，并通过所述体外信号收发装置发送控制命令至胶囊电子系统；其中，体内成像胶囊用于发出放射线束，检测由肠壁以及肠道内容物反射产生的衰减信号，并将衰减信号传输至体外信号收发装置；体外信号收发装置用于将接收到的衰减信号传输至体外图像处理系统；体外图像处理系统用于对体内成像胶囊所收集的图像信号进行后处理。

【技术特征摘要】
1.一种X线胶囊3D内窥镜系统，其特征在于：包括体内成像胶囊、体外信号收发装置以及体外图像处理系统，所述体外信号收发装置通过无线方式与体内成像胶囊进行通讯；所述体外图像处理系统通过有线或无线方式与所述体外信号收发装置相连，并通过所述体外信号收发装置发送控制命令至胶囊电子系统；其中，体内成像胶囊用于发出放射线束，检测由肠壁以及肠道内容物反射产生的衰减信号，并将衰减信号传输至体外信号收发装置；体外信号收发装置用于将接收到的衰减信号传输至体外图像处理系统；体外图像处理系统用于对体内成像胶囊所收集的图像信号进行后处理。2.如权利要求1所述的X线胶囊3D内窥镜系统，其特征在于：所述体内成像胶囊包括从前到后依次设置在胶囊外壳内部的放射源组、探测器阵列、胶囊电池组、胶囊中控系统以及胶囊电子系统，所述放射源组通过前端放射源屏蔽底板与探测器阵列相隔离；所述胶囊电池组位于所述探测器阵列之后，所述胶囊电子系统围绕于所述胶囊电池组外围，所述胶囊电子系统通过后端底板与探测器阵列相隔离；所述胶囊中控系统位于胶囊电池组后部，且置于胶囊外壳后半部内；所述胶囊电池组通过电源线为探测器阵列、胶囊电子系统以及胶囊中控系统提供运转所需电源。3.如权利要求2所述的X线胶囊3D内窥镜系统，其特征在于：所述放射源组包括放射源屏蔽外壳、放射源容器、放射源准直器、放射性物质、放射源转动轴和前端固定装置，所述放射源准直器至少为三个，且沿周向呈放射状等间隔置于所述放射源容器侧面；所述放射性物质置于所述放射源容器内；所述放射源转动轴末端固定于所述前端放射源屏蔽底板，并与所述前端放射源屏蔽底板的旋转驱动接口相连，所述放射源转动轴前端与放射源容器末端相连，带动放射源容器转动；所述放射源屏蔽外壳罩设在所述放射源组的外侧，将所述放射源组与胶囊外壳相隔离，所述放射源屏蔽外壳对应所述放射源准直器位置设有与所述放射源准直器数量相同的开口，所述放射源准直器末端固定于所述放射源屏蔽外壳的开口处，以便射线照射肠壁；所述前端固定装置将所述放射源组固定于胶囊外壳之内。4.如权利要求3所述的X线胶囊3D内窥镜系统，其特征在于：所述放射性物质为放射性小球，所述放射性小球由具有放射性的粉末制成的小球体状固体，或由具有吸附能力的多孔物质浸润放射性物质制成的小球体状固体；所述放射性小球外层包裹辐射吸收率低的高分子聚合物；所述放射性小球的半衰期至少为4～5天。5.如权利要求2所述的X线胶囊3D内窥镜系统，其特征在于：所述探测器阵列至少由X射线探测阵列、康普顿背散射探测阵列、驱动轴、信号采集装置以及探测器阵列信号输出线组成，所述驱动轴安装于后端底板与前端放射源屏蔽底板之间，且分别与所述胶囊电子系统和前端传动接口相连，前端传动接口又与所述前端放射源屏蔽底板的旋转驱动接口相连；所述X射线探测阵列与所述康普顿背散射探测阵列分别由X射线探测器与康普顿背散射探测器组成，所述X射线探测器与所述康普顿背散射探测器沿周...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐漫涛，
申请(专利权)人：南京速瑞医疗科技有限公司，上海速微医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32