随着新材料技术、传感器技术、特别是MEMS等技术的迅速发展,为微创、无创的消化道诊疗技术提供了一个可行的有效途径。胶囊内窥镜、消化道定点药物释放系统、消化道采样胶囊、消化道生理参数检测微型装置是消化道微型诊疗系统重要的发展方向。准确确定微型胶囊在人体消化道中的确切位置,对确定内窥镜观察点、药物释放和消化道内液体采样点都有及其重要的意义。目前常用于消化道微型诊疗系统的定位方法有超声定位、医学成像定位、射频信号强度定位、磁标记定位等方法。磁标记定位法利用磁场对非屏蔽物体(人体)的穿透性,可以实现非可视状态下的实时定位,且具有定位精度高、对人体无创、操作简便等特点。鉴于磁定位方法的上述优点,本论文结合现有的磁定位硬件平台和理论定位算法,设计了基于磁传感器阵列的磁定位软件,该软件通过控制磁传感器阵列,检测含有永磁体胶囊产生的空间磁场变化信息,通过计算机实现理论定位算法,求出胶囊的位置和姿态信息,并将该信息实时的以二维和三维视图的形式表现出来。本论文对用于消化道微型诊疗磁定位系统的软件实现方法进行了探索和研究。论文对磁场检测硬件平台中的计算机接口和控制电路进行分析,采用面向对象的编程方法,运用统一建模语言,将数据采集的功能进行划分,设计了一个基于磁传感器阵列的数据采集类,该数据采集类包含了对硬件控制电路和计算机接口电路的控制,主从式串行数据的传输控制,数据的格式化输出等功能。经实验证明,运用该类实现的数据采集能够正确地控制硬件平台,并能得到稳定、可靠的采集数据。数据处理包含对采集数据的预处理和非线性最小二乘定位算法。数据预处理包含传感器灵敏度差异、传感器位置偏差以及传感器正交性误差,这些处理减小了由于硬件平台设计本身和数据采集过程中产生的各种误差,保证输入定位算法的数据的正确性。非线性最小二乘定位算法采用版本号为2.1.3的LM算法,该算法以迭代的方式,根据目标函数寻求最优解,算法由C语言经过重新编译为C++语言,其执行效率高,经实验证明,得到的定位坐标在测量范围内比较真实地反映了胶囊的位置。软件采用VTK体绘制的方法来实现电子胶囊定位信息的三维视图显示,通过三维建模,利用简单的三维模型模拟了人体躯干和胶囊的运动轨迹,并能够满足用户对视图的缩放、平移、旋转的功能,可以从不同的角度观察胶囊在人体内的相对位置。软件运行过程中为实现数据采集、数据处理、计算机绘图、数据保存多项任务的实时并行处理,提高数据处理的效率,本文采用了Windows多线程编程方法,该方法设计循环队列、单链表等数据结构作为临界区变量,各线程均使用互斥量进行通信,确保各个线程按照软件运行的流程保持同步运行。为构造一个简洁、友好的软件交互界面,本文采用MFC设计软件框架结构,通过使用静态框架分割的方法,将Windows框架划分为多个功能区,保证文字和图形的合理布局,并在MFC基础类的基础上设计了扩展的工具条类,将软件提供的各个功能智能、形象的展示给用户。本论文设计的定位软件,解决了微型诊疗装置透体三维定位、连续跟踪以及体位标定等关键问题,使系统操作者或临床医生能够通过定位软件主界面直观的看到微型诊疗装置在人体内的位置,对微型诊疗系统的实际应用有非常重要的意义。该定位软件具有运行稳定、界面友好、实时性好、操作简便等优点。