医疗训练方法及设备技术

公开了一种对医学成像装置的输出进行仿真的方法，所述医学成像装置用于对解剖结构进行成像，且所述方法包括：访问模型数据，该模型数据表示所述解剖结构的模型；访问选择数据，该选择数据表示待成像解剖结构的所选区域；以及处理所述选择数据和模型数据，以生成输出数据，该输出数据表示在所述医学成像装置对所述所选区域进行成像时的输出的仿真。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术主要涉及促进医疗训练，且具有进一步的应用。
技术介绍
医疗成像装置为许多医疗应用提供了重要的诊断工具。医疗成像装置的一个示 例为超声扫描仪。可通过将高频超声波发送至人体并对所发送的声波的反射波进行接收 和处理来执行超声扫描，以创建器官或体内其他结构的图像。出于诊断的目的，医学专业人员可通过使用手持式探测器(或更为普遍地被称 之为换能器)、将该手持式探测器直接置于人体表面上并在人体表面上移动，以执行超声 扫描。本质上，所述换能器发送声波至人体，并接收反射自内部器官、液体以及组织的 回波。所反射的波被转换成相应的电脉冲，该电脉冲被发送至电子分析仪，并由计算机 进行显示，该计算机可转而在监视器上创建实时图像。心脏超声波或超声心动图使用标准的超声技术来对心脏的二维切片进行成像。 超声心动图允许医学专业人员对心跳进行分析，显现心脏的结构，以对心脏的状态进行 监视，并对心血管疾病进行诊断。现存在两种主要类型的超声心动图，即经胸超声心动图(TTE)以及经食道超声 心动图(也被称之为TEE或TOE)。TTE为标准的非侵入式手术，且可通过将换能器置于胸壁、并穿过胸腔瞄向心 脏来执行。类似的，换能器记录反射自患者胸腔内部结构的声波回声。在此手术中，肺 和肋骨可能会阻碍视线，但可应用少量进入静脉的染料来改善图像。虽然TTE已被视为是精确度很高的手术，但其精确度可能会因为肥胖症、肺慢 性阻塞性疾病或胸壁畸形而降低。在这些情况下，推荐使用TOE。在TOE手术中，将 含有换能器的柔性管引导进入患者喉咙，并插入到食道底部。该手术可允许得到心脏的 更清晰的二维超声心动图。随着超声心动图变为广泛使用的诊断工具，超声心动图的训练及认证也变得极 其重要。超声心动图的训练包括以下内容超声的基本形态(aspect)的教学、执行超声 心动图检查以得到对三维心脏解剖的完整理解、解释二维(2D)屏幕图像、以及学习根据 多个2D图像来构建心脏的构思模型。因此，亟需提供一种理想的训练装置，以用于训练医学专业人员使用超声心动 图仪器以及解释产生的2D超声图像。其他类型的医学成像装置也存在类似的需求，诸如磁共振成像(MRI)扫描仪、X射线装置等。
技术实现思路
有鉴于上述问题，本 专利技术提供了一种通过对选择数据和模型数据进行处理以生 成输出数据(该输出数据表示在对所选区域进行成像时医学成像装置的输出的仿真)来对医学成像装置的输出进行仿真的方法(及相应设备)。还可提供进一步的设备及方法，包括但不限于人体模型(mannequin)和仿真器探 测器。这些进一步的设备及方法并不必局限于医学成像装置领域。附图说明 下面将参考附图对本专利技术的实施方式进行描述，其中图1为传统的超声扫描装置的操作的图示；图2为示出了经胸超声心动图(超声检查)手术的患者截面示意图；图3为来自超声成像装置的典型输出的示意图；图4为示出了适用于第一实施方式的典型计算机系统的组件的示意图；图5为示出了根据第一实施方式的超声仿真系统的组件的示意图；图6为图5的模型数据存储内的数据结构的示意图；图7为示出了超声仿真器系统的屏幕显示的示意图；图8为超声仿真器系统的屏幕显示的屏幕截图；图9为本实施方式中所使用的解剖数据的示意图；图10为示出了用于形成图7和图8的超声图像的处理步骤的流程图；图11为更为详细地示出了图10中添加超声伪影的处理步骤的流程图；图12为更为详细地示出了图10中覆盖进一步的伪影及信息的处理步骤的流程 图；图13为图10、图11以及图12的处理步骤的总体视图；图14为图10至图13的处理步骤的总体视图；图15为根据进一步实施方式的超声仿真系统的示意图；图16为仿真器系统的组件的更为详细的示意图；图17示出了典型超声换能器的操作，该操作示出了需要仿真的控制及运动；图18为图15至图17的实施方式的变型的示意图；图19为图15至图17的实施方式的进一步变型的示意图；以及图20为涉及参数化的进一步实施方式的示意图。具体实施例方式在对附图所示的实施方式进行详细描述之前，将作出以下总体及非限制性的申 明一个实施方式提供了一种对医学成像装置(该医学成像装置可用于对解剖结构 进行成像)的输出进行仿真的方法，该方法包括访问模型数据，该模型数据表示解剖 结构的模型；访问选择数据，该选择数据表示待成像解剖结构的所选区域；以及处理所 述选择数据和模型数据，以生成输出数据，该输出数据表示在对所选区域进行成像时医 学成像装置的输出的仿真。通过对表示解剖结构的模型数据进行访问以形成表示医学成像装置的输出的仿 真的输出数据，可提供更为通用的仿真。例如，如果需要，可通过对所述模型进行适当 的改良来提供更为精确的仿真。在此所使用的涉及结构的术语“模型”优选地意味着对所述结构的表示或描 述，更为具体地可指结构组成部分的数学或几何抽象。该几何抽象例如可包括一组互联 多边形，该组互联多边形形成了近似于正讨论的结构的表面或体积的复杂表面或体积。 术语“成像”优选地意味着对传感器输入进行处理，以(最终)形成用户(例如，诸如 医学专业人员)可理解的图像(图片)。医学成像装置可涉及任何能够执行用于治疗应用 或外科应用的成像功能的装置，例如一般可涉及对电磁、电、磁、声音或其他微扰(其 可能由该设备所引起)进行检测以确定患者解剖体的所选区域(诸如，表面或体积)的构 图。术语“结构”可涉及特定器官或人体部位，或更为广泛地涉及例如给定体积或区域 内所围住的解剖体的非特定部位。下面将为更详细地对选择数据进行论述，但其一般是 对某形式的用户输入进行编码，例如对键盘上的按键按压、通过点击装置(诸如鼠标)或 其他输入装置(例如，在专门在单个计算机设备内执行本方法的实施方式中)选择点或区 域进行记录。在在此所述的一个实施例中，所述解剖结构为心脏，且所述医学成像装置为超 声探测器。在本实施例中，所述模型数据包括通过使用多边形模拟技术对心脏及心脏的 相关子结构的3D定义。在此特定实施例中，可向医学专业人员提供涉及心脏的高级医学 训练，而不必要依赖于“体内(in vivo)”技术。解剖结构、医学成像装置以及模型数据 (除了其他方面)的其他实施例当然也是可以的，以下将给出进一步的实施例。处理选择数据和模型数据的步骤可进一步包括对医学成像设备所执行的图像处 理步骤进行仿真。该步骤可包括执行与由仿真医学成像装置执行的或在医学成像装置内 执行的处理相类似的处理步骤(或对所述处理进行仿真)，诸如图像锐化、覆盖仿真医学 信息、成像剪切、增益及对比度调节等。这可提供更为理想的医学成像装置输出仿真， 允许医学专业人员更为直接地将仿真输出与实际输出进行比较。所述医学成像装置可包括用于对穿过患者传播的信号进行感测的传感器，且其 中处理选择数据和模型数据的步骤可进一步包括对涉及信号传播的物理效应进行仿真。 这可进一步总体提高仿真的精确度。物理效应的仿真例如可包括对信号进行射线跟踪 (特别是在信号发射自公知发射器的情况下，该发射器例如可以为传感器、传感器探测 器自身或远程源(例如，在X射线的情况下))，或考虑与某类信号的传播有关的物理现 象。所述处理选择数据和模型数据的步骤可进一步包括对选择数据所定义的部分模 型进行绘制，以形成输出图像。该绘制可能需要形成所述模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对医学成像装置的输出进行仿真的方法，所述医学成像装置可操作用于对解剖结构进行成像，且所述方法包括：　　访问模型数据，该模型数据表示所述解剖结构的模型；　　访问选择数据，该选择数据表示待成像解剖结构的所选区域；以及　　处理所述选择数据和所述模型数据，以生成输出数据，该输出数据表示在所述医学成像装置对所述所选区域进行成像时的输出的仿真。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：CB马丁，SJ赖特，A史密斯，A丘比特，
申请(专利权)人：发明医药有限公司，
类型：发明
国别省市：GB