智能内窥镜形状检测与显示系统研究

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1、上海大学硕士研究生学位论文THEPOSTGRADUATETHESISOFSHANGHAIUNlVERSITY摘要内窥镜诊疗术是微创外科的重要手段，而传统的结肠内窥镜的操作方法容易造成肠道穿孔，并且由于医师不能了解内窥镜在人体肠道内的形状，故可能造成内窥镜缠绕等情况，从而给病人带来更大的痛苦和危险。“介入式内窥诊疗机器人关键技术研究”是针对以上传统内窥镜的不足之处而提出的，旨在通过对关键技术的研究来实现内窥镜检查的自动化，提高内窥检查的安全性。本项目得到了国家自然科学基金、国家863计划以及上海市启明星跟踪计划的资助，同时还得到了上海仁

2、济医院的合作。作为“介入式内窥诊疗机器人关键技术研究”项目的重要内容之一，本课题的主要内容是实现对内窥镜形状的实时检测，并且设计相关显示系统。围绕这一主要内容，本文介绍了实现此关键技术的理论和试验方面的研究，以及相关显示系统的设计方法。其中，第一章介绍了国内外智能内窥机构及形状检测方面的研究情况。在第二章中，对基于离散点曲率的平面、空间曲线形状拟合方法及可视化进行了研究，并且用典型曲线对拟合方法作了初步验证。第三章介绍了应变片曲率检测原理和定标方法，并对应变片的粘贴所产生的误差进行了分析。在第四章中，设计了基于应变片的曲线形状实时检测

3、装置，显示了实际检测试验的结果。第五章设计了智能内窥镜的用户界面，采用了多线程实现数据采集，并自建了串行通讯类来实现上下位机的数据和控制信号的传输。最后在第六章中介绍了本课题所研究的“基于应变片的内窥镜形状实时检测系统”的特点。实际证明，本系统在形状检测方面取得了良好的效果。关键词：内窥镜曲线拟合形状检测应变片曲率界面设计上海大学硕士研究生学位论文THEPOSTGIRADUATETHESIS0FSHANGHAIUNIVERSITYAbstractEndoscopesformedicalusearenearlythemosttypica

4、linstrumentsthatmeetthedemandofMinimumInvasiveSurgery(MIS)．However，theprocessofoperatingthetraditionalcolonscopemayposesurgicalcomplication，suchascolonic—perforation，theenlaceofthecolonscopewithinthepatientscolonintounidentifiableshape：allthesemayendangerthepatient’slif

5、eandcomplicatesurgery．Owingtothecomplicationsthatmayarisewithtraditionalcolonscope，asdescribedabove，ourprojectresearchaimsatdevelopingkeytechnologytoautomatethecolonscopy．Thusimprovingitsreliabilityandsafety．ThisprojectissupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofC

6、hina，theNationalHigh-TechnologyResearchandDevelopmentProgramme(863)，ShanghaiPhosphorProgramme，andgetthecooperationwithShanghaiRenjiHospital．Asoneoftheimportantpartoftheproject“ResearchofKeyTechnologyofInsertedEndoscopicRobot”，istorealizethereal—timeshapedetectionofendos

7、cope，anddesignthedisplaysystem．Thisthesispresentsthetheoryandexperimentresearchaboutthiskeytechnology，andthetechniqueaboutdisplaysystem．Inwhich，thefirstchapterpresentstheresearchaboutintelligentendoscopicmechanismandshapedetectionhomeandabroad．Inchaptertwo，thecurvefitti

8、ngmethodbasedonthecurvaturedataofdiscretepointsisresearched，thedisplayprogrammeisdesigned，andthecurvefittingme