[ES] La cápsula inalámbrica de endoscopia (WCE) es una tecnología notable y atractiva
adoptada en el sector biomédico hace varios años. WCE proporciona una
tecnología de imagen inalámbrica no invasiva que permite a los especialistas
reconocer y diagnosticar enfermedades que afectan todo el tracto gastrointestinal.
Aunque los médicos pueden recibir imágenes claras de anomalías en el
tracto gastrointestinal, no tienen información sobre sus exacta ubicación. La
localización precisa de los trastornos detectados es crucial para el posterior
procedimiento de extracción mediante cirugía.
Actualmente, la banda de frecuencia asignada para aplicaciones de cápsula
endoscópica es la banda MICS (402-405 MHz) que ofrece una velocidad
de datos de hasta 500 kbps, insuciente para transmitir imágenes de alta calidad.
Recientemente, la tecnología de banda ultra ancha (UWB) ha estado
atrayendo atención como posible candidato para la próxima generación de cápsula
endoscópica. Las ventajas de UWB incluyen arquitecturas de transceptor
simples que permiten bajo consumo de potencia, baja interferencia a otros sistemas
y amplio ancho de banda que resulta en comunicaciones a una velocidad
de datos más alta.
En esta disertación, el rendimiento de las técnicas de localización de WCE
basadas en radiofrecuencia (RF) se investiga a través de simulaciones software,
medidas experimentales de laboratorio que involucran fantomas homogéneos y
heterogéneos y a través de experimentos in vivo que constituyen el escenario
de prueba más realista. La tecnología UWB (3.1-10.6 GHz) se considera como
interfaz de comunicación para aplicaciones de cápsula endoscópica. En tal escenario,
el transmisor inalámbrico está ubicado en el tracto gastrointestinal,
mientras que uno o más receptores inalámbricos están ubicados sobre la supercie del cuerpo. El enfoque basado en la potencia recibida (RSS) se investiga
principalmente debido a su simplicidad de implementación y menos sensibilidad
a las limitaciones de ancho de banda. Se analiza el impacto de la posición
y del número de receptores seleccionados en la precisión de la localización. Finalmente,
se desarrolla una interfaz gráfica de usuario (GUI) para visualizar los resultados de la localización en tres dimensiones (3D) obtenidos mediante
las medidas in vivo. / [CA] La càpsula sense fil d'endoscòpia (WCE) és una tecnologia notable i atractiva
adoptada en el sector biomèdic fa diversos anys. La WCE proporciona una
tecnologia d'imatge sense fil no invasiva que permet als especialistes reconéixer
i diagnosticar malalties que afecten tot el tracte gastrointestinal. Encara que
els metges poden rebre imatges clares d'anomalies en el tracte gastrointestinal,
no tenen informació sobre les seues exacta ubicació. La localització precisa
dels trastorns detectats és crucial per al posterior procediment d'extracció mitjançant cirurgia.
Actualment, la banda de freqüència assignada per a aplicacions de càpsula
endoscòpica és la banda MICS (402-405 MHz) que ofereix una velocitat de
dades de fins a 500 kbps, insucient per a transmetre imatges d'alta qualitat.
Recentment, la tecnologia de banda ultra ampla (UWB) ha estat atraient atenció com a possible candidata per a la pròxima generació de càpsula endoscòpica.
Els avantatges d' UWB inclouen arquitectures de transceptor simples que permeten
un baix consum de potència, baixa interferència amb altres sistemes i
una gran amplada de banda que resulta en comunicacions a una velocitat de
dades més alta.
En aquesta dissertació, el rendiment de les tècniques de localització de WCE
basades en radiofrequència (RF) s'investiga a través de simulacions amb programari,
mesures experimentals de laboratori que involucren fantomes homogenis
i heterogenis i a través d'experiments in vivo que constitueixen l'escenari
de prova més realista. La tecnologia UWB (3.1-10.6 GHz) es considera com
a interfície de comunicació per a aplicacions de càpsula endoscòpica. En tal
escenari, el transmissor sense fil està situat en el tracte gastrointestinal, mentre
que un o més receptors sense fils estan situats sobre la superfície del cos.
L'enfocament basat en la potència rebuda (RSS) s'investiga principalment a
causa de la seua simplicitat d'implementació i menys sensibilitat a les limitacions
d'amplada de banda. S'analitza l'impacte de la posició i del numere de
receptors seleccionats en la precisió de la localització. Finalment, es desenvolupa
una interfície gràca d'usuari (GUI) per a visualitzar els resultats de la
localització en tres dimensions (3D) obtinguts mitjançant les mesures in vivo. / [EN] Wireless Capsule Endoscopy (WCE) is a remarkable and attractive technology
adopted in the biomedical sector several years ago. It provides a non-invasive
wireless imaging technology for the entire gastrointestinal (GI) tract. WCE
allows specialists to recognize and diagnose diseases affecting the whole GI
tract. Although physicians can receive clear pictures of abnormalities in the GI
tract, they have no information about their exact location. Precise localization
of the detected disorders is crucial for the subsequent removal procedure by
surgery.
Currently, the frequency band allocated for capsule endoscopy applications
is the MICS band (402-405 MHz). This band offers data rate up to 500
kbps, which is insufficient to transmit high quality images. Recently, Ultrawideband
(UWB) technology has been attracting attention as potential candidate
for next-generation WCE systems. The advantages of UWB include simple
transceiver architectures enabling low power consumption, low interference to
other systems and wide bandwidth resulting in communications at higher data
rate.
In this dissertation, performance of WCE localization techniques based on
Radio Frequency (RF) information are investigated through software simulations,
experimental laboratory measurements involving homogeneous and heterogeneous
phantom models and in vivo experiments which constitute the most
realistic testing scenario. Ultra-Wideband technology (3.1-10.6 GHz) is considered
as communication interface in Wireless Capsule Endoscopy. In such
scenario, the wireless transmitter is located in the gastrointestinal track while
one or more wireless receivers are located over the surface of the body. Received
Signal Strength (RSS)-based approach is mainly explored due to its
implementation simplicity and less sensitivity to bandwidth limitations. Impact
of the position and the number of selected receivers on the localization
accuracy is analyzed. Finally, a graphical user interface (GUI) is developed to
visualize the three-dimensional (3D) localization results obtained through in
vivo measurements. / Barbi, M. (2019). Location and Tracking for Ultra-WideBand In-Body Communications in Medical Applications [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/132874
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upv.es/oai:riunet.upv.es:10251/132874 |
| Date | 13 December 2019 |
| Creators | Barbi, Martina |
| Contributors | Cardona Marcet, Narciso, García Pardo, Concepción, Universitat Politècnica de València. Departamento de Ingeniería Electrónica - Departament d'Enginyeria Electrònica |
| Publisher | Universitat Politècnica de València |
| Source Sets | Universitat Politècnica de València |
| Language | English |
| Detected Language | Spanish |
| Type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/acceptedVersion |
| Rights | http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0115 seconds