摘要：面向虚拟介入手术导丝导管三维定位需求,针对狭窄脑血管等对更小体积传感器的要求,提出了单线圈接收端的电磁定位新模型。基于电磁学理论和几何学原理,设计了三正交线圈组阵列的电磁场发射端,以及比现有感应器尺寸更小的单线圈接收端。基于毕奥-萨伐尔定律实现了接收端到线圈组几何中心的距离计算,并基于球交点公式实现了接收端的空间坐标求解。设计了两轮精度提升算法进一步减小误差,选择优化的发射端线圈组拓扑并拟合修正距离计算值。通过在COMSOL Multiphysics多物理仿真平台的实验和脑血管介入的应用实例,验证了新模型0.05 cm的定位精度和29 Hz的定位频率,为小型高精度电磁定位传感器制造提供了理论基础。

摘要：在超声引导经皮介入治疗中,为集成多模态图像信息来弥补单一超声图像的不足,提出一种实时超声图像与CT图像的融合方法,使临床医生在实施介入治疗时得到患者病灶的多模态图像信息成为可能。首先,利用电磁定位系统,得到12个铅球球心的磁场坐标和CT图像坐标,利用两个点集的ICP配准算法,将磁场坐标系和CT图像坐标系进行配准;其次,利用电磁定位系统,将和超声探头固连在一起的电磁传感器自身坐标系与磁场坐标系进行配准;然后,利用超声探头的机械设计尺寸,将超声坐标系与电磁传感器自身坐标系进行配准;最后,通过多个坐标系的转换关系将超声坐标系配准到CT图像坐标系,最终将实时超声图像统一到CT图像中,并在软件中测量融合误差。在该方法下,实时超声图像与CT图像的融合误差为(0.71±0.03)mm,在软件中可以清晰地看到两种图像的实时融合效果。因此,该方法可以有效地将实时超声图像与CT图像进行融合,为介入治疗的精准性提供相应的技术支持。

摘要：通电线圈常被用作电磁定位装置收发器,应用在移动目标或机器人的实时位置跟踪任务中。系统的激励线圈磁场分布模型、信号发生提取电路和定位算法软件都影响系统定位的精度。本文采用磁偶极子模型,针对平面移动目标跟踪定位的特殊情况,设计基于嵌入式系统ARM(STM32)的大范围平面运动的定位系统。系统采用单发射线圈三接收线圈方案,及一种解析法求解目标位置的算法,可以定位离信号源数米范围内的移动目标。从仿真与实验中验证其可以很好的求解平面一类移动目标位置,平均误差在10 cm内。系统的定位精度满足大部分定位需要。

摘要：提出了基于电磁检测原理的定位方法。该方法在体表布置多个电磁发射线圈,通过胶囊内密封的接收线圈检测所在点的磁感应强度,利用检测值,根据磁感应强度和该点位置坐标之间的函数模型反向求解出位置信息。设计的悬浮式单维接收线圈,能始终保持接收方向的恒定,不仅大大减少了接收线圈和发射线圈维数,也大大降低了求解模型的复杂性,满足了胶囊内严格的空间限制和功耗限制。设计了完整的电磁定位系统,构建了三维实验平台,并开展了38个位置点处的检测,将结果代入定位软件求解后表明,三个坐标方向的定位误差均在4 cm以下,平均定位误差在2 cm以下,小于同类研究的定位误差。

摘要：介绍了管道清堵机器人的定位原理,依据磁偶极子模型分析了管道外极低频电磁信号的分布规律,建立了管道清堵机器人一维定位方法,并设计了管道清堵机器人电磁定位系统。实验结果表明,该系统可以实现对机器人的有效定位,当接收天线分别以5 m/s和10 m/s的速度移动时,定位误差范围分别为-20.7~19.8cm和-24.3~27.1cm,完全满足工程的精度要求。

摘要：文中简要介绍了一种计算机实时监测的电磁式定位系统的组成结构及其硬件设计,重点介绍了关于瞄准线(即目标的方向和位置)的解算方法问题。在分析了传统算法存在的问题及原因的基础上,给出了用四元数理论求解目标的方位的算法,和改进后的结果。

摘要：电磁定位系统中通常以多匝线圈来作为发射装置,以磁偶极子定位模型为基础来实现电磁定位技术。然而传统计算电磁定位的方式,只是将多匝线圈的半径简单归一化为一常数r,而忽视了线圈与线圈之间的差异性。对多匝发射线圈建立起多磁偶极子模型,并利用该模型来修正传统计算公式中多匝发射线圈的半径。仿真实验计算多匝线圈的磁感应强度表明,在环数一定的情况下,随着层数的增加,优化后的效果越明显,对计算接收线圈的感应电动势更为准确。

摘要：为了实现便携式激光扫描仪的空间定位,根据三轴磁阻传感器的工作原理,设计了一种电磁定位系统。重点分析了硬件电路的设计,包括功放电路、传感器接收电路、A/D接口电路等。电路采用TI公司的TMS320F281作为微处理器,通过功放电路对正弦信号进行放大,同时对传感器三路模拟信号进行采样处理。系统可操作性强,测量精度高,可实现对磁场空间任意一点的磁场强度和方向的检测,有广阔的应用前景。

摘要：为了提高电磁定位系统的定位精度、稳定性及抗干扰性,本文提出了一种基于相位差的电磁跟踪方法。在对方法的可行性进行了验证的基础上,设计实现了采用了C/S体系架构的电磁定位系统并进行了初步的测试。测试结果表明该系统的平均位置误差为0.1047±0.0006 cm,平均姿态误差为0.2687°±0.0287°。在1 kHz的激励信号下,该系统最快定位速度可达到3.5 ms。可见,基于相位差的电磁定位系统具有较高的定位速度和定位精度,同时具有较高的稳定性,经过进一步的优化可满足多种场景,包括介入式微创手术的定位需求。

摘要：以定位人体胃肠道生理参数遥测胶囊为目标,设计了便携交流激磁式定位系统。分析了定位系统的工作原理,建立了基于载流螺线管磁场计算模型的交流激磁定位模型,采用模拟退火算法求解了定位方程。体外实验结果表明,此便携式定位系统在10~500 mm处定位精度能达到10 mm,抗干扰能力强,能够满足微型介入式装置在人体中的定位要求。