專利名稱：用于教學及臨床技能培訓的經(jīng)食管超聲可視化仿真系統(tǒng)與方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明本發(fā)明屬于醫(yī)學圖像分析處理、虛擬仿真技術(shù)領域，涉及一種用于教學及臨床技能培訓的經(jīng)食管超聲可視化仿真系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
心臟病是人類健康的頭號殺手，全世界1/3的人口死亡是因心臟病引起的，而我國每年有幾十萬人死于心臟病。心臟疾病的超聲診斷一直是超聲診斷領域的重點和難點，經(jīng)食道超聲心動圖是心血管疾病診斷、監(jiān)測領域的新進展，為多種心臟病和大血管疾病的診斷提供了新的手段。心臟結(jié)構(gòu)和運動非常復雜，對檢查者的空間思維能力和臨床思維能力提出了更高的要求，研究新的計算機輔助工具用以提取醫(yī)學超聲圖像中客觀、定量和有
臨床意義的信息，并且用更加直觀、真實地進行心臟器官的三維可視化便成為必要的醫(yī)學需求。因此，如何經(jīng)過高質(zhì)量的培訓認證，讓醫(yī)生能夠迅速掌握超聲心動圖和超聲診斷技術(shù)是非常重要的。國內(nèi)外有很多醫(yī)生和學生們亟待培訓，因此開發(fā)適用于用于教學及臨床技能培訓的經(jīng)食管超聲可視化仿真系統(tǒng)及方法十分必要。目前，國外已經(jīng)開發(fā)出了經(jīng)胸超聲心動圖的簡易模擬教學設備，其中在專利號為US2009/0130642的發(fā)明專利中，主要是對經(jīng)胸方式獲取超聲圖像進行培訓，該模擬器通過傳感器獲取數(shù)據(jù)的方式能夠獲取模擬探頭的空間位置，與事先采集的經(jīng)胸超聲切面圖像進行匹配，顯示三維心臟切面與對應的經(jīng)胸超聲圖像，實現(xiàn)了對醫(yī)生進行經(jīng)胸超聲圖像采集的模擬訓練，但只有當培訓人員使用探頭力度適當時，才會顯示清晰的經(jīng)胸超聲心動圖。ZL200710090595. 4的發(fā)明專利公開了一種虛擬經(jīng)食道超聲心動圖系統(tǒng)及實現(xiàn)方法，在臨床教學和實際工作中，用于解決大量經(jīng)食道超聲心動像無法識別，經(jīng)食道超聲心動圖難于普及和掌握的問題。但是該系統(tǒng)和方法利用計算機三維重建技術(shù)建立的人體心臟三維可視化數(shù)字模型比較簡單且對心臟內(nèi)部細微結(jié)構(gòu)的分割不精細，再者心臟及內(nèi)部器官不能根據(jù)實際參數(shù)調(diào)整需求進行靈活變動，不能再現(xiàn)一個逼真的復合型心臟。另外是，系統(tǒng)的虛擬探頭為鼠標，臨床醫(yī)師和醫(yī)學生操作使用時，跟真實的臨床超聲心臟檢測截然不同。英國倫敦大學醫(yī)學院三位麻醉學家在2008年研發(fā)除了經(jīng)食道超聲模擬教學產(chǎn)品，該產(chǎn)品包括解剖學心臟模型、經(jīng)食道超聲模擬器(模擬軟件)、仿真人體模型。但由于所述產(chǎn)品屬于封閉的教學系統(tǒng)，臨床經(jīng)驗不容易被積累，擴充，因而不利于教學和臨床之間的數(shù)據(jù)共享，不易于把臨床經(jīng)驗隨時補充到教學系統(tǒng)中去。日本的經(jīng)食道超聲模擬教學設備是由日本H R S Medical Systems Inc在2008年成功研發(fā)，該產(chǎn)品包括了模擬探頭、模擬人、圖像數(shù)據(jù)庫，但是沒有實現(xiàn)三維可視化切面，而TEE學習的關(guān)鍵是二維超聲切面在三維可視化心臟上的體現(xiàn)，由于沒有實現(xiàn)開放式建模，因此很難進一步提升到臨床手術(shù)輔助。ZL 201010251812. 5的發(fā)明專利“經(jīng)食道心臟超聲可視化仿真系統(tǒng)及方法”實現(xiàn)了采集經(jīng)食道超聲切面時的姿態(tài)數(shù)據(jù)與三維可視化心臟切面一一匹配，提出了對心臟疾病的病理挖掘，并給出對應的超聲切面與虛擬三維心臟模型的空間位置關(guān)系，但是該產(chǎn)品重建的三維心臟模型缺少對醫(yī)學組織的生物力學等特性進行分析，不能充分表現(xiàn)心臟真實質(zhì)感。另外，該產(chǎn)品采用的磁聯(lián)動傳感器由于物理接觸及通訊線路接觸不穩(wěn)定，在進行位移距離的測量時，會出現(xiàn)接觸不上以及打滑現(xiàn)象，從而導致某些超聲心動圖所對應的探頭姿態(tài)參數(shù)(尤其是位移距離參數(shù))并不準確，從而大大降低了模擬的真實感和準確度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于教學及臨床技能培訓的的經(jīng)食管超聲可視化仿真系統(tǒng)與方法，以便實現(xiàn)真實模擬臨床超聲心臟檢測診斷的環(huán)境和操作，進ー步提高模擬的真實感和準確度。本發(fā)明所述用于教學及臨床技能培訓的經(jīng)食管超聲可視化仿真系統(tǒng)，包括智能體模、TEE仿真探頭(TEE為“Transesophageal echocardiography”的縮寫，其含義為“經(jīng)食管超聲心動圖”)、探頭姿態(tài)裝置和計算機，所述智能體模由模體及設置在模體內(nèi)的三維仿·真模擬心臟和模擬食道及胃構(gòu)成，所述探頭姿態(tài)裝置由測距儀、角度測量器、勾擺模擬器和超聲扇面旋轉(zhuǎn)模擬器組成，測距儀設置在智能體模的食道部位，TEE仿真探頭經(jīng)智能體模咽喉插入測距儀，角度測量器安裝在TEE仿真探頭上，且為同軸線安裝，勾擺模擬器和超聲扇面旋轉(zhuǎn)模擬器安裝在TEE仿真探頭的手柄上；所述測距儀用于采集TEE仿真探頭插入食道的深度數(shù)據(jù)，其信號輸出端與計算機連接，將所采集到的數(shù)據(jù)傳送給計算機，所述角度測量器用于采集TEE仿真探頭的旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)，其信號輸出端與計算機連接，將所采集到的數(shù)據(jù)傳送給計算機，所述勾擺模擬器用于產(chǎn)生TEE仿真探頭的勾擺角度變化數(shù)據(jù)，其信號輸出端與計算機連接，將其所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)傳送給計算機，所述超聲扇面旋轉(zhuǎn)模擬器用于產(chǎn)生TEE仿真探頭的超聲波扇面旋轉(zhuǎn)角度變化數(shù)據(jù)，其信號輸出端與計算機連接，將其所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)傳送給計算機；所述計算機將接收到的TEE仿真探頭的姿態(tài)數(shù)據(jù)與已儲存在計算機內(nèi)的TEE探頭姿態(tài)數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)匹配，并調(diào)出已儲存在計算機內(nèi)的與TEE探頭姿態(tài)相對應的經(jīng)食道心臟超聲圖像予以分析處理和可視化顯示。本發(fā)明所述用于教學及臨床技能培訓的經(jīng)食管超聲可視化仿真系統(tǒng)，其探頭姿態(tài)裝置中的測距儀用于獲取TEE仿真探頭插入食道深度的數(shù)據(jù)，其構(gòu)件包括磁環(huán)、敏感頭、電子盒和連接器，所述磁環(huán)和敏感頭安裝在用于插TEE仿真探頭的空心軸上，所述電子盒的信號輸入端通過電纜與敏感頭的信號輸出端連接，所述連接器的信號輸入端與電子盒的信號輸出端連接，其信號輸出端與計算機連接。所述空心軸用于插裝TEE仿真探頭，當TEE仿真探頭的插入深度發(fā)生變化時，磁環(huán)產(chǎn)生的電磁波強度將發(fā)生變化，敏感頭用于接收磁環(huán)產(chǎn)生的磁場信息數(shù)據(jù)并將磁場信號轉(zhuǎn)變?yōu)槟M電信號，以及將模擬電信號傳輸給電子盒，電子盒將接收到的模擬電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號傳輸給連接器，連接器將接收到的電信號輸送至計算機中。本發(fā)明所述用于教學及臨床技能培訓的經(jīng)食管超聲可視化仿真系統(tǒng)，其探頭姿態(tài)裝置中的角度測量器用于獲取TEE仿真探頭旋轉(zhuǎn)角度的數(shù)據(jù)，其結(jié)構(gòu)為電位器結(jié)構(gòu)，包括第一電阻體、第一轉(zhuǎn)軸、第一接觸刷、第一正極觸點、第一輸出觸點和第一負極觸點；所述第一電阻體為環(huán)帶體，安裝在圓形底座上，所述第一轉(zhuǎn)軸安裝在圓形底座的中心部位，所述第一接觸刷的一端與第一轉(zhuǎn)軸連接，其另一端與第一電阻體接觸，所述第一正極觸點、第一負極觸點分別安裝在與第一電阻體兩端連接的兩導電片上，所述第一輸出觸點安裝在與第一接觸刷相接的導電片上，通過導線與計算機連接。本發(fā)明所述用于教學及臨床技能培訓的經(jīng)食管超聲可視化仿真系統(tǒng)，其探頭姿態(tài)裝置中的勾擺模擬器用于產(chǎn)生TEE仿真探頭勾擺狀態(tài)發(fā)生變化的數(shù)據(jù)(在教學與臨床技能培訓培訓時，不對TEE仿真探頭進行勾擺操作)，所述勾擺模擬器由復合電位器、第一旋鈕和第二旋鈕組成；所述復合電位器包括第二電阻體、第三電阻體、第二轉(zhuǎn)軸、第三轉(zhuǎn)軸、第二接觸刷、第三接觸刷、第二正極觸點、第二輸出觸點和第二負極觸點；所述第二電阻體和第三電阻體為同圓心的環(huán)帶體，安裝在圓形底座上，第二電阻體的半徑大于第三電阻體的半徑；所述第三轉(zhuǎn)軸安裝在圓形底座的中心部位，所述第二轉(zhuǎn)軸為空心軸，套裝在第三轉(zhuǎn)軸上；所述第二接觸刷的一端與第二轉(zhuǎn)軸連接，其另一端與第二電阻體接觸，所述第三接觸刷的一端與第三轉(zhuǎn)軸連接，其另一端與第三電阻體接觸；所述第二正極觸點、第二負極觸點分別安裝在與第二電阻體和第三電阻體兩端連接的兩導電片上，所述第二輸出觸點安裝在與第二接觸刷和第三接觸刷相接的導電片上，通過導線與計算機連接；所述第一旋鈕固連在第二
轉(zhuǎn)軸上，所述第二旋鈕固連在第三轉(zhuǎn)軸上。本發(fā)明所述用于教學及臨床技能培訓的經(jīng)食管超聲可視化仿真系統(tǒng)，其探頭姿態(tài)裝置中的超聲扇面旋轉(zhuǎn)模擬器用于產(chǎn)生TEE仿真探頭超聲扇面旋轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)(在教學與臨床技能培訓培訓吋，不對TEE仿真探頭進行超聲扇面旋轉(zhuǎn)操作)，所述超聲扇面旋轉(zhuǎn)模擬器為設置有兩個按鍵的薄膜開關(guān)，其中一個按鍵用于產(chǎn)生TEE仿真探頭順時針超聲扇面旋轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)，另ー個按鍵用于產(chǎn)生TEE仿真探頭反時針超聲扇面旋轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)。本發(fā)明所述用于教學及臨床技能培訓的經(jīng)食管超聲可視化仿真方法，包括以下步驟第一歩，將從醫(yī)院臨床超聲檢查儀數(shù)據(jù)庫獲取的超聲心動圖數(shù)據(jù)，以及臨床超聲檢查儀定位的探頭姿態(tài)數(shù)據(jù)與經(jīng)食道超聲心動圖之間的對應關(guān)系數(shù)據(jù)存入上述經(jīng)食管超聲可視化仿真系統(tǒng)的計算機中；第二步，構(gòu)建虛擬三維動態(tài)心臟模型，并將其存入上述經(jīng)食管超聲可視化仿真系統(tǒng)的計算機中，所述虛擬三維動態(tài)心臟模型采用樹形結(jié)構(gòu)對心臟及心臟各個子結(jié)構(gòu)進行分級，體現(xiàn)心臟及心臟各個子結(jié)構(gòu)之間的層級結(jié)構(gòu)；第三步，在進行模擬訓練時，使用上述經(jīng)食管超聲可視化仿真系統(tǒng)，將測距儀設置在智能體模的食道位置，將TEE仿真探頭經(jīng)智能體模咽喉插入測距儀，操作TEE仿真探頭、勾擺模擬器和超聲扇面旋轉(zhuǎn)模擬器，測距儀、角度測量器、勾擺模擬器和超聲扇面旋轉(zhuǎn)模擬器分別將各種TEE仿真探頭姿態(tài)數(shù)據(jù)送入計算機中，計算機根據(jù)實時獲取的TEE仿真探頭姿態(tài)數(shù)據(jù)和已儲存在計算機內(nèi)的TEE探頭姿態(tài)數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)匹配，并與已儲存在計算機內(nèi)的經(jīng)食道心臟超聲心動圖之間建立一一對應關(guān)系，調(diào)出與TEE仿真探頭姿態(tài)數(shù)據(jù)相對應的真實超聲心動圖，同時在三維動態(tài)心臟模型上顯示虛擬的切面和探頭位置，然后再利用計算機對經(jīng)食道超聲心動圖進行處理，對ニ維或三維超聲圖像進行數(shù)據(jù)測量，分析心臟的物理特性，采用有限元分析和細胞自動機的方法對心臟模型賦予心臟跳動所具有的動力學特性，重現(xiàn)人體心臟運動的全過程，同時結(jié)合心臟疾病專家知識庫，構(gòu)建典型心臟疾病病理挖掘模型，實現(xiàn)對心臟疾病的病理挖掘，并給出對應的超聲切面與三維動態(tài)心臟模型的空間位置關(guān)系，結(jié)合對應的相關(guān)知識和病情資料進行計算機輔助教學中的臨床診療決策，并進行可視化顯示。本發(fā)明具有以下有益效果I、本發(fā)明所述用于教學及臨床技能培訓的的經(jīng)食管超聲可視化仿真系統(tǒng)的計算機中所存儲的超聲心動圖數(shù)據(jù)資源是從醫(yī)院臨床超聲檢查儀數(shù)據(jù)庫獲取的，在進行模擬培訓時，TEE仿真探頭的姿態(tài)數(shù)據(jù)通過測距儀、角度測量器、勾擺模擬器和超聲扇面旋轉(zhuǎn)模擬器組成的探頭姿態(tài)裝置獲取，與ZL 201010251812. 5相比，不僅能獲得更加準確的TEE仿真探頭姿態(tài)數(shù)據(jù)，大大提高了教學及臨床技能培訓中所調(diào)出的超聲心動圖的準確度，而且可延長使用壽命。2、本發(fā)明所述用于教學及臨床技能培訓的的經(jīng)食管超聲可視化仿真系統(tǒng)的計算機中所存儲的虛擬三維動態(tài)心臟模型采用樹形結(jié)構(gòu)對心臟及心臟各個子結(jié)構(gòu)進行分級，體現(xiàn)心臟及心臟各個子結(jié)構(gòu)之間的層級結(jié)構(gòu)，通過對心臟及心臟各個子結(jié)構(gòu)進行三維仿真模型的構(gòu)建，根據(jù)列表可以顯示整個三維動態(tài)心臟模型，以及單獨顯示心臟各個子結(jié)構(gòu)的靜態(tài)三維仿真模型，并體現(xiàn)出仿真血管、肌肉和脂肪的一些細節(jié)，真實表現(xiàn)心臟及心臟各個子·結(jié)構(gòu)的外在質(zhì)感，更加直觀地對心臟及心臟各個子結(jié)構(gòu)的解剖結(jié)構(gòu)進行可視化展示，并使學員更加形象地理解心臟及心臟各個子結(jié)構(gòu)。3、本發(fā)明所述用于教學及臨床技能培訓的的經(jīng)食管超聲可視化仿真方法通過模擬教學軟件系統(tǒng)展現(xiàn)臨床真實場景，可考査學員使用真實設備時的動作規(guī)范程度和臨床反應，從而達到鍛煉空間想象和手眼協(xié)調(diào)能力，達到視覺和行為的統(tǒng)一，提高教學和培訓效果。


圖I是本發(fā)明所述用于教學及臨床技能培訓的的經(jīng)食管超聲可視化仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明所述用于教學及臨床技能培訓的的經(jīng)食管超聲可視化仿真系統(tǒng)中的測距儀的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明所述用于教學及臨床技能培訓的的經(jīng)食管超聲可視化仿真系統(tǒng)中的角度測量器、勾擺模擬器和超聲扇面旋轉(zhuǎn)模擬器在TEE仿真探頭手柄上的安裝位置示意圖；圖4是本發(fā)明所述用于教學及臨床技能培訓的的經(jīng)食管超聲可視化仿真系統(tǒng)中的角度測量器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明所述用于教學及臨床技能培訓的經(jīng)食管超聲可視化仿真系統(tǒng)中組成勾擺模擬器的復合電位器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是虛擬三維動態(tài)心臟模型的構(gòu)建流程圖。圖中，I-智能體模，2-測距儀，3-TEE仿真探頭，4-TEE仿真探頭的手柄，5_模擬心臟，6—模擬食道及胃，7—計算機，8—角度測量器(8-1第一電阻體、8-2第一轉(zhuǎn)軸、8-3第一接觸刷、8-4第一正極觸點、8-5第一輸出觸點、8-6第一負極觸點)，9-磁環(huán)，10-空心軸，11—敏感頭，12 —電纜，13 —電子盒，14 一連接器，15—第一旋鈕，16—復合電位器(16-1第ニ電阻體、16-2第三電阻體、16-3第三轉(zhuǎn)軸、16-4第三接觸刷、16-5第二接觸刷、16_6第二正極觸點、16-7第二輸出觸點、16-8第二負極觸點、16-9第二轉(zhuǎn)軸)，17-第二旋鈕，18-薄膜開關(guān)(18-1第一按鍵、18-2第二按鍵)。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明所述經(jīng)食道心臟超聲可視化仿真系統(tǒng)及方法作進ー步說明。實施例I 本實施例中，用于教學及臨床技能培訓的的經(jīng)食管超聲可視化仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖I、圖2所示，由智能體模I、TEE仿真探頭3、探頭姿態(tài)裝置和計算機7組成。所述智能體模I主要由模體及模體內(nèi)設置的三維仿真模擬心臟5、模擬食道及胃6構(gòu)成，智能體模的模體使用肉色軟塑料制作仿真皮膚，頭部的口腔可以活動，可張開關(guān)閉，
頭部和頸部可分開，以便使測距儀能方便地置入智能體模的食道部位。所述探頭姿態(tài)裝置由測距儀2、角度測量器8、勾擺模擬器和超聲扇面旋轉(zhuǎn)模擬器組成。測距儀2的結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括磁環(huán)9、敏感頭11 (型號SEM001，生產(chǎn)企業(yè)泰普聯(lián)合科技開發(fā)(北京)有限公司)、電子盒13(型號SCM02，生產(chǎn)企業(yè)泰普聯(lián)合科技開發(fā)(北京)有限公司)和連接器14(型號SC05，生產(chǎn)企業(yè)泰普聯(lián)合科技開發(fā)(北京)有限公司)，所述磁環(huán)9和敏感頭11安裝在用于插TEE仿真探頭3的空心軸10上，所述電子盒13的信號輸入端通過電纜12與敏感頭11的信號輸出端連接，所述連接器14的信號輸入端與電子盒13的信號輸出端連接，其信號輸出端與計算機7連接。使用時，將測距儀2設置在智能體模I的食道部位，TEE仿真探頭3經(jīng)智能體模咽喉插入測距儀中安裝磁環(huán)的空心軸的中心孔內(nèi)，TEE仿真探頭3插入智能體模食道的深度D = L-cp / 2(0，其中L為智能體?？谇蝗肟谔幹量招妮S中心孔底端的長度，CP/2 為TEE仿真探頭頂端距空心軸中心孔底端的距離，CP為磁信號往返待測距離(TEE仿真探頭頂端距空心軸中心孔底端的距離)一次產(chǎn)生的總的相位變化，《為周期性電磁波的角頻率，c為光速。角度測量器8的結(jié)構(gòu)如圖4所示，其結(jié)構(gòu)為電位器結(jié)構(gòu)，包括第一電阻體8-1、第一轉(zhuǎn)軸8-2、第一接觸刷8-3、第一正極觸點8-4、第一輸出觸點8-5和第一負極觸點8_6 ;所述第一電阻體8-1為環(huán)帶體,安裝在圓形底座上,所述第一轉(zhuǎn)軸8-2安裝在圓形底座的中心部位，所述第一接觸刷8-3的一端與第一轉(zhuǎn)軸8-2連接，其另一端與第一電阻體8-1接觸，所述第一正極觸點8-4安裝在與第一電阻體8-1右端連接的導電片上，所述第一負極觸點8-6安裝在與第一電阻體8-1左端連接的導電片上，所述第一輸出觸點8-5安裝在與第一接觸刷8-3相接的導電片上，通過導線與計算機7連接。角度測量器8安裝在TEE仿真探頭的手柄下端部段(如圖3所示)，其第一轉(zhuǎn)軸8-2插裝在TEE仿真探頭內(nèi)腔，與TEE仿真探頭同軸線安裝。TEE仿真探頭的旋轉(zhuǎn)帶動第一轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，使第一接觸刷也隨著旋轉(zhuǎn)，因而從第一輸出觸點輸出的電壓也隨著改變，計算機對角度測量器輸出的電信號進行處理，即可得到TEE仿真探頭的選轉(zhuǎn)角度。勾擺模擬器由復合電位器16、第一旋鈕15和第二旋鈕17組成；所述復合電位器16包括第二電阻體16-1、第三電阻體16-2、第二轉(zhuǎn)軸16-9、第三轉(zhuǎn)軸16-3、第二接觸刷16-5、第三接觸刷16-4、第二正極觸點16-6、第二輸出觸點16-7和第二負極觸點16_8 ;所述第二電阻體16-1和第三電阻體16-2為同圓心的環(huán)帶體，安裝在圓形底座上，第二電阻體的半徑大于第三電阻體16-2的半徑；所述第三轉(zhuǎn)軸16-3安裝在圓形底座的中心部位，所述第二轉(zhuǎn)軸16-9為空心軸，套裝在第三轉(zhuǎn)軸16-3上；所述第二接觸刷16-5的一端與第二轉(zhuǎn)軸16-9連接，其另一端與第二電阻體16-1接觸，所述第三接觸刷16-4的一端與第三轉(zhuǎn)軸16-3連接，其另一端與第三電阻體16-2接觸；所述第二正極觸點16-6安裝在與第二電阻體16-1和第三電阻體16-2右端連接的導電片上，所述第二負極觸點16-8安裝在與第二電阻體16-1和第三電阻體16-2左端連接的導電片上，所述第二輸出觸點16-7安裝在與第二接觸刷16-5和第三接觸刷16-4相接的導電片上，通過導線與計算機7連接；所述第一旋鈕
15固連在第二轉(zhuǎn)軸16-9上，所述第二旋鈕17固連在第三轉(zhuǎn)軸16-3上。勾擺模擬器安裝在TEE仿真探頭的手柄上(如圖3所示)，操作第一旋鈕15或/和第二旋鈕17使其旋轉(zhuǎn)，即可帶動第二轉(zhuǎn)軸16-9或/和第三轉(zhuǎn)軸16-3旋轉(zhuǎn)，并使第二接觸刷16-5或/和第三接觸刷16-4隨著旋轉(zhuǎn)，因而從第二輸出觸點16-7輸出的電壓也隨著改變，該電壓信號輸入計算機
7后，經(jīng)計算機處理即為TEE仿真探頭發(fā)生勾擺的數(shù)據(jù)；第二接觸刷16-5的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生TEE仿真探頭向左或向右擺動的信息，第三接觸刷16-4的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生TEE仿真探頭前曲或者后伸的信息。超聲扇面旋轉(zhuǎn)模擬器為設置有兩個按鍵的薄膜開關(guān)18 (型號MD_230，生產(chǎn)企業(yè)北京美博瑞電子薄膜開關(guān)有限公司)，安裝在TEE仿真探頭的手柄上(如圖3所示)。操作薄膜開關(guān)的第一按鍵18-1，所產(chǎn)生的信號輸入計算機并經(jīng)計算機處理即為TEE仿真探頭順時針超聲扇面旋轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)；操作薄膜開關(guān)的第二按鍵18-2，所產(chǎn)生的信號輸入計算機并經(jīng)計算機處理即為TEE仿真探頭反時針超聲扇面旋轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)。所述計算機7安裝有經(jīng)食管超聲可視化仿真系統(tǒng)軟件，所述軟件主要用于經(jīng)食管超聲可視化仿真教學及臨床技能培訓，主界面包括兩個模式實時交互模式以及20標準切面獨立模式。實時交互模式中，系統(tǒng)設備使用雙屏顯示，左屏窗ロ提供右屏三維模型扇面所處位置的超聲心動圖，可實現(xiàn)屏幕自由手畫、屏幕標注注釋、超聲心動圖幀瀏覽以及講解存圖功能；右屏窗ロ完成三維心臟模型顯示，可實現(xiàn)3D心臟自由觸摸旋轉(zhuǎn)、縮放、平移、歸位，同時可以顯示超聲切面處3D心臟切剖，實現(xiàn)超聲切面透明度調(diào)節(jié)和3D心臟場景存圖。20標準切面獨立模式則提供了常見病變檢查所需的20個標準切面，選擇某一標準切面，可以在3D心臟上看到該切面的相對位置、該位置的心臟解剖結(jié)構(gòu)以及對應的超聲心動圖，可通過按鍵進行彩超和黒白超聲切換，同時系統(tǒng)將提示該切面的獲得方式、可以辨認的結(jié)構(gòu)以及通?？梢栽\斷的病例。所述TEE仿真探頭由探頭體和安裝在探頭體上的手柄4構(gòu)成，探頭體用塑料制作。實施例2本實施例用于教學及臨床技能培訓的經(jīng)食管超聲可視化仿真方法使用實施例I所述經(jīng)食管超聲可視化仿真系統(tǒng)，步驟如下第一歩，將從醫(yī)院臨床超聲檢查儀數(shù)據(jù)庫獲取的超聲心動圖數(shù)據(jù)，以及臨床超聲檢查儀定位的探頭姿態(tài)數(shù)據(jù)與經(jīng)食道超聲心動圖之間的對應關(guān)系數(shù)據(jù)存入實施例I所述經(jīng)食管超聲可視化仿真系統(tǒng)的計算機7中。第二歩，構(gòu)建虛擬三維動態(tài)心臟模型，并將其存入實施例I所述經(jīng)食管超聲可視化仿真系統(tǒng)的計算機7中，所述虛擬三維動態(tài)心臟模型采用樹形結(jié)構(gòu)對心臟及心臟各個子結(jié)構(gòu)進行分級，體現(xiàn)心臟及心臟各個子結(jié)構(gòu)之間的層級結(jié)構(gòu)。構(gòu)建虛擬三維動態(tài)心臟模型采用以下步驟實現(xiàn)I、采用基于解剖學的分層建模算法，應用專業(yè)建模軟件(3d max, may a, mitk等)對人體心臟進行三維建模，構(gòu)建流程(見圖6)如下(I)采用樹形結(jié)構(gòu)對心臟及其各個子結(jié)構(gòu)進行分級，形成樹形列表；依據(jù)醫(yī)學基本理論知識，對心臟各個結(jié)構(gòu)劃分層級，采用Visual C++通過編程將該層級關(guān)系以界面列表的形式展現(xiàn)出來。(2)依次對心臟及心臟各個子結(jié)構(gòu)進行虛擬三維模型構(gòu)建；采用專業(yè)建模軟件(3d max, maya, mitk等)對心臟各個子結(jié)構(gòu)進行三維建模,使得模型更具有真實性和直觀性?！?3)對心臟及心臟各個子結(jié)構(gòu)的虛擬三維模型與樹形列表進行融合匹配；對心臟及各個子結(jié)構(gòu)進行邏輯坐標定位，通過樹形列表標簽進行三維模型數(shù)據(jù)庫調(diào)用，完成三維模型與樹形列表的融合匹配。(4)實現(xiàn)樹形列表與心臟及心臟各個子結(jié)構(gòu)三維模型之間的交互顯示。通過以上步驟，采用Visual C++編程實現(xiàn)樹形列表與心臟及心臟各個子結(jié)構(gòu)三維模型之間的交互顯示。2、提取壓力、容積、時間和心電興奮序列作為力學分析數(shù)據(jù)來源，分析心臟的物理特性；心臟的形狀和壓力、容積有關(guān)，根據(jù)壓カ隨時間的變化曲線和容積隨時間的變化曲線可以得到壓カ和容積的關(guān)系曲線圖，把壓カ和容積的變化曲線反應到心臟模型中，同時在心臟模型中加入心電興奮力，根據(jù)血流動力學知識以及壓力、容積、時間參數(shù)來分析心臟的物理特性。3、采用有限元分析和細胞自動機的方法對心臟模型賦予心臟跳動所具有的動カ學特性，重現(xiàn)人體心臟運動的全過程。采用細胞自動機的方法模擬單細胞及多細胞的興奮及繁衍，利用八節(jié)點等參元有限元方法，在具有各向同性的心室弾性體幾何模型中加入心電興奮力，建立了復合心臟模型，并仿真了心室的運動和變形，重現(xiàn)了人體心臟運動的全過程。第三步，在進行模擬訓練時，使用實施例I所述經(jīng)食管超聲可視化仿真系統(tǒng)，將測距儀2設置在智能體模I的食道位置，將TEE仿真探頭3經(jīng)智能體模咽喉插入測距儀，操作TEE仿真探頭3、勾擺模擬器和超聲扇面旋轉(zhuǎn)模擬器，測距儀2、角度測量器8、勾擺模擬器和超聲扇面旋轉(zhuǎn)模擬器分別將各種TEE仿真探頭姿態(tài)數(shù)據(jù)送入計算機7中，計算機7根據(jù)實時獲取的TEE仿真探頭姿態(tài)數(shù)據(jù)和已儲存在計算機內(nèi)的臨床超聲檢查儀的探頭姿態(tài)數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)匹配，并與已儲存在計算機內(nèi)的經(jīng)食道心臟超聲心動圖之間建立一一對應關(guān)系，調(diào)出與TEE仿真探頭姿態(tài)數(shù)據(jù)相對應的超聲心動圖，同時在三維動態(tài)心臟模型上顯示虛擬的切面和探頭位置，然后再利用計算機(7 )對經(jīng)食道超聲心動圖進行處理，對ニ維或三維超聲圖像進行數(shù)據(jù)測量，分析心臟的物理特性，采用有限元分析和細胞自動機的方法對心臟模型賦予心臟跳動所具有的動力學特性，重現(xiàn)人體心臟運動的全過程，同時結(jié)合心臟疾病專家知識庫，構(gòu)建典型心臟疾病病理挖掘模型，實現(xiàn)對心臟疾病的病理挖掘，并給出對應的超聲切面與三維動態(tài)心臟模型的空間位置關(guān)系，結(jié)合對應的相關(guān)知識和病情資料進行計算機輔助教學中的臨床診療決策，并進行可視化顯示。本發(fā)明中，對于ニ維圖像的識別包括了圖像預處理、圖像輪廓提取以及圖像測量、可視化顯示四個步驟來實現(xiàn)。①圖像預處理包括了圖像增強、ニ值化處理等預處理過程。②圖像輪廓提取，用于對提取心房、心室的輪廓，采用基于最優(yōu)幾何模型的心臟超聲圖像分割方法實現(xiàn)。③圖像測量實時計算出心房、心室收縮和舒張數(shù)據(jù)。④圖像識別獲取超聲切面旋轉(zhuǎn)角度。本發(fā)明提出的基于最優(yōu)幾何模型的心臟超聲圖像分割方法分為五個步驟，描述如下·①選擇一種經(jīng)典分割方法來分割圖像，同時定義該方法所需使用參數(shù)的變化范圍。②在參數(shù)范圍中選擇ー數(shù)值，使用該值利用所選分割方法分割圖像，致使原始圖像被分割成兩個以上的區(qū)域。③遍歷所有分割出的區(qū)域，并將每個區(qū)域ニ值化處理。④提取每個ニ值化區(qū)域的邊界像素坐標集合，利用該集合數(shù)據(jù)，可判定該區(qū)域與先驗幾何特征的匹配程度；最終，每個分割后的區(qū)域都可算得ー個與先驗幾何特征關(guān)聯(lián)的“幾何模型符合度”。⑤如果①中所定義的分割方法參數(shù)范圍還有未使用的參數(shù)，則選取它重新執(zhí)行②步到④歩。否則，選取ー個具有最大“幾何模型符合度”的區(qū)域作為最終的分割結(jié)果。上述②步到④步可用如下公式描述
IFif(PiIG) = {(RiI, g,i I (Ri2, gi21 ■ -Mn . )}F為基于最優(yōu)幾何模型的圖像分割整體過程ば是所選擇的經(jīng)典圖像分割方法；Pi是f的所選取的某個參數(shù)值；P是預先定義的分割參數(shù)值變化范圍，其中包含M個可選值；G為分割目標區(qū)域的粗略估計先驗幾何模型。經(jīng)過選定Pi的一次處理,產(chǎn)生的結(jié)果是包含N個元素的ニ維向量集合,姆個元素表示為(RM，gi,P，其中N的數(shù)值隨著所選取的f 和？1變化。Ruif(Pi)所分割出的第j個區(qū)域；gi,是Ry的“幾何模型符合度”。第⑤步驟同樣可描述為如下公式，其中R為所求的最終分割結(jié)果卜)=噸{—%}
[R = Ru在上述介紹中，計算gy是ー個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。如果某些邊界像素值沒有“貢獻于”該區(qū)域的預定義幾何模型，對于該區(qū)域的“幾何模型符合度”來說，這些邊界像素可視為錯誤數(shù)據(jù)。在經(jīng)食道心臟超聲可視化教學系統(tǒng)方面，該教學系統(tǒng)可在3D場景中反映出當前3D心臟模型及心臟各個子結(jié)構(gòu)3D模型、3D食道模型及3D超聲探頭模型的真實姿態(tài)。除展示經(jīng)食道心臟超聲診斷病理的20個常用超聲切面影像外，還有對應超聲方向的3D切面模型及對應的相關(guān)知識介紹。
系統(tǒng)設備使用雙屏顯示，采用實時交互模式，左屏窗ロ提供右屏三維模型扇面所處位置的超聲心動圖，可實現(xiàn)屏幕自由手畫、屏幕標注注釋、超聲心動圖幀瀏覽以及講解存圖功能。右屏窗ロ完成三維心臟模型顯示，可實現(xiàn)3D心臟自由觸摸旋轉(zhuǎn)、縮放、平移、歸位，同時可以顯示超聲切面處3D心臟切剖，實現(xiàn)超聲切面透明度調(diào)節(jié)和3D心臟場景存圖。在顯示屏的右上窗ロ展示該處切面的超聲影像，具體分為黑白超聲、彩色超聲及黒白彩色對比超聲。超聲影像切面與3D模型探頭扇狀標識有顔色對應匹配關(guān)系。在顯示屏的下窗ロ為講解窗ロ，具體分為“教學說明”，“獲取該超聲圖像的方式”，“該超聲圖像中可辨認的結(jié)構(gòu)”及“該超聲圖像可診斷的病例”。軟件基于WPF(Windows Presentation Foundation)平臺開發(fā)，WPF 用于為不同用戶界面提供統(tǒng)ー的顯示系統(tǒng)，為所有的這些用戶界面提供一致的技術(shù)基礎，同吋，WPF采用更為先進的方法，支持視頻、動畫、ニ維或三維圖形以及各種類型的文檔，還為桌面客戶端
和瀏覽器客戶端提供了通用基礎。所有的3D模型為標準的3D模型文件格式一OBJ格式，適合用于3D模型之間的互導，支持多邊形、直線、表面及自由形態(tài)曲線。WPF 3D顯不及相關(guān)操作使用System. Windows. Media. Media3D名字空間，模型為GeometryMode 13D類對象,解析OBJ頂點坐標、紋理坐標及法向到該對象的MeshGeometry3D屬性，再設置其紋理及光照及視角，即可顯示模型。3D模型的動畫操作使用 System. Windows. Media. Animation. AnimationTime line名字空間。隨著超聲圖像的心臟運動頻率，設置Timeline對象的Duration屬性；隨著超聲圖像的心臟結(jié)構(gòu)空間變化范圍，設置3D模型關(guān)鍵節(jié)點坐標的關(guān)鍵幀位置Point3D屬性。超聲圖像功能使用WPF中MediaElement控件,可控制播放。超聲圖像添加注釋編輯，使用了圖層技術(shù)，將Canvas置于MediaElement之上，Canvas添置各類Geometry對象即可。探頭相關(guān)位置，海量超聲影像圖，20處心臟切面的相關(guān)文字說明。該軟件系統(tǒng)設計的目的是配合智能體模，在實際培訓操作中產(chǎn)生真實、直觀、生動及便利的教學效果。
權(quán)利要求
1.一種用于教學及臨床技能培訓的經(jīng)食管超聲可視化仿真系統(tǒng)，包括智能體模(I)、計算機(7)，所述智能體模主要由模體及設置在模體內(nèi)的三維仿真模擬心臟(5)和模擬食道及胃(6)構(gòu)成，其特征在于還包括TEE仿真探頭(3)和探頭姿態(tài)裝置；所述探頭姿態(tài)裝置由測距儀(2)、角度測量器(8)、勾擺模擬器和超聲扇面旋轉(zhuǎn)模擬器組成，測距儀(2)設置在智能體模(I)的食道部位，TEE仿真探頭(3)經(jīng)智能體模咽喉插入測距儀，角度測量器(8)安裝在TEE仿真探頭(3)上，且為同軸線安裝，勾擺模擬器和超聲扇面旋轉(zhuǎn)模擬器安裝在TEE仿真探頭的手柄(4)上； 所述測距儀(2)用于采集TEE仿真探頭(3)插入食道的深度數(shù)據(jù)，其信號輸出端與計算機(7)連接，將所采集到的數(shù)據(jù)傳送給計算機(7)，所述角度測量器(8)用于采集TEE仿真探頭的旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)，其信號輸出端與計算機(7)連接，將所采集到的數(shù)據(jù)傳送給計算機(7)，所述勾擺模擬器用于產(chǎn)生TEE仿真探頭(3)的勾擺角度變化數(shù)據(jù)，其信號輸出端與計算機(7)連接，將其所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)傳送給計算機(7)，所述超聲扇面旋轉(zhuǎn)模擬器用于產(chǎn)生TEE仿真探頭(3)的超聲波扇面旋轉(zhuǎn)角度變化數(shù)據(jù)，其信號輸出端與計算機(7)連接，將其所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)傳送給計算機(7)； 所述計算機(7)將接收到的TEE仿真探頭(3)的姿態(tài)數(shù)據(jù)與已儲存在計算機內(nèi)的TEE探頭姿態(tài)數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)匹配，并調(diào)出已儲存在計算機內(nèi)的與TEE探頭姿態(tài)相對應的經(jīng)食道心臟超聲圖像予以分析處理和可視化顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述用于教學及臨床技能培訓的經(jīng)食管超聲可視化仿真系統(tǒng)，其特征在于測距儀(2)包括磁環(huán)(9)、敏感頭(11)、電子盒(13)和連接器(14)，所述磁環(huán)(9)安裝在用于插TEE仿真探頭(3)的空心軸(10)上，所述敏感頭(11)位于磁環(huán)(9)與電子盒(13)之間，所述電子盒(13)的信號輸入端通過電纜(12)與敏感頭(11)的信號輸出端連接，所述連接器(14)的信號輸入端與電子盒(13)的信號輸出端連接，其信號輸出端與計算機連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述用于教學及臨床技能培訓的經(jīng)食管超聲可視化仿真系統(tǒng)，其特征在于角度測量器(8)為電位器結(jié)構(gòu),包括第一電阻體(8-1)、第一轉(zhuǎn)軸(8-2)、第一接觸刷(8-3)、第一正極觸點(8-4)、第一輸出觸點(8-5)和第一負極觸點(8-6)； 所述第一電阻體(8-1)為環(huán)帶體，安裝在圓形底座上，所述第一轉(zhuǎn)軸(8-2)安裝在圓形底座的中心部位，所述第一接觸刷(8-3)的一端與第一轉(zhuǎn)軸(8-2)連接，其另一端與第一電阻體(8-1)接觸，所述第一正極觸點(8-4)、第一負極觸點(8-6)分別安裝在與第一電阻體(8-1)兩端連接的兩導電片上，所述第一輸出觸點(8-5)安裝在與第一接觸刷(8-3)相接的導電片上，通過導線與計算機連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述用于教學及臨床技能培訓的經(jīng)食管超聲可視化仿真系統(tǒng)，其特征在于勾擺模擬器由復合電位器(16)、第一旋鈕(15)和第二旋鈕(17)組成； 所述復合電位器(16)包括第二電阻體(16-1)、第三電阻體(16-2)、第二轉(zhuǎn)軸(16-9)、第三轉(zhuǎn)軸(16-3)、第二接觸刷(16-5)、第三接觸刷(16-4)、第二正極觸點(16-6)、第二輸出觸點(16-7)和第二負極觸點(16-8)； 所述第二電阻體(16-1)和第三電阻體(16-2)為同圓心的環(huán)帶體，安裝在圓形底座上，第二電阻體的半徑大于第三電阻體(16-2)的半徑；所述第三轉(zhuǎn)軸(16-3)安裝在圓形底座的中心部位，所述第二轉(zhuǎn)軸(16-9)為空心軸，套裝在第三轉(zhuǎn)軸(16-3)上；所述第二接觸刷(16-5)的一端與第二轉(zhuǎn)軸(16-9)連接，其另一端與第二電阻體(16-1)接觸，所述第三接觸刷(16-4)的一端與第三轉(zhuǎn)軸(16-3)連接，其另一端與第三電阻體(16-2)接觸；所述第ニ正極觸點(16-6)、第二負極觸點(16-8)分別安裝在與第二電阻體(16-1)和第三電阻體(16-2)兩端連接的兩導電片上，所述第二輸出觸點(16-7)安裝在與第二接觸刷(16-5)和第三接觸刷(16-4)相接的導電片上，通過導線與計算機連接； 所述第一旋鈕(15)固連在第二轉(zhuǎn)軸(16-9)上，所述第二旋鈕(17)固連在第三轉(zhuǎn)軸(16-3)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述用于教學及臨床技能培訓的經(jīng)食管超聲可視化仿真系統(tǒng)，其特征在于勾擺模擬器由復合電位器(16)、第一旋鈕(15)和第二旋鈕(17)組成； 所述復合電位器(16)包括第二電阻體(16-1)、第三電阻體(16-2)、第二轉(zhuǎn)軸(16-9)、第三轉(zhuǎn)軸(16-3)、第二接觸刷(16-5)、第三接觸刷(16-4)、第二正極觸點(16-6)、第二輸出觸點(16-7)和第二負極觸點(16-8)； 所述第二電阻體(16-1)和第三電阻體(16-2)為同圓心的環(huán)帶體，安裝在圓形底座上，第二電阻體的半徑大于第三電阻體(16-2)的半徑；所述第三轉(zhuǎn)軸(16-3)安裝在圓形底座的中心部位，所述第二轉(zhuǎn)軸(16-9)為空心軸，套裝在第三轉(zhuǎn)軸(16-3)上；所述第二接觸刷(16-5)的一端與第二轉(zhuǎn)軸(16-9)連接，其另一端與第二電阻體(16-1)接觸，所述第三接觸刷(16-4)的一端與第三轉(zhuǎn)軸(16-3)連接，其另一端與第三電阻體(16-2)接觸；所述第ニ正極觸點(16-6)、第二負極觸點(16-8)分別安裝在與第二電阻體(16-1)和第三電阻體(16-2)兩端連接的兩導電片上，所述第二輸出觸點(16-7)安裝在與第二接觸刷(16-5)和第三接觸刷(16-4)相接的導電片上，通過導線與計算機連接； 所述第一旋鈕(15)固連在第二轉(zhuǎn)軸(16-9)上，所述第二旋鈕(17)固連在第三轉(zhuǎn)軸(16-3)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述用于教學及臨床技能培訓的經(jīng)食管超聲可視化仿真系統(tǒng)，其特征在于超聲扇面旋轉(zhuǎn)模擬器為設置有兩個按鍵的薄膜開關(guān)(18)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述用于教學及臨床技能培訓的經(jīng)食管超聲可視化仿真系統(tǒng)，其特征在于超聲扇面旋轉(zhuǎn)模擬器為設置有兩個按鍵的薄膜開關(guān)(18)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述用于教學及臨床技能培訓的經(jīng)食管超聲可視化仿真系統(tǒng)，其特征在于超聲扇面旋轉(zhuǎn)模擬器為設置有兩個按鍵的薄膜開關(guān)(18)。
9.一種用于教學及臨床技能培訓的經(jīng)食管超聲可視化仿真方法，其特征在于包括以下步驟 第一歩，將從醫(yī)院臨床超聲檢查儀數(shù)據(jù)庫獲取的超聲心動圖數(shù)據(jù)，以及臨床超聲檢查儀定位的探頭姿態(tài)數(shù)據(jù)與經(jīng)食道超聲心動圖之間的對應關(guān)系數(shù)據(jù)存入權(quán)利要求I所述系統(tǒng)的計算機(7)中； 第二步，構(gòu)建虛擬三維動態(tài)心臟模型，并將其存入權(quán)利要求I所述系統(tǒng)的計算機(7)中，所述虛擬三維動態(tài)心臟模型采用樹形結(jié)構(gòu)對心臟及心臟各個子結(jié)構(gòu)進行分級，體現(xiàn)心臟及心臟各個子結(jié)構(gòu)之間的層級結(jié)構(gòu)； 第三步，在進行模擬訓練時，使用權(quán)利要求I所述系統(tǒng)，將測距儀(2)設置在智能體模(I)的食道位置，將TEE仿真探頭(3)經(jīng)智能體模咽喉插入測距儀，操作TEE仿真探頭(3)、勾擺模擬器和超聲扇面旋轉(zhuǎn)模擬器，測距儀(2)、角度測量器(8)、勾擺模擬器和超聲扇面旋轉(zhuǎn)模擬器分別將各種TEE仿真探頭姿態(tài)數(shù)據(jù)送入計算機(7)中，計算機(7)根據(jù)實時獲取的TEE仿真探頭姿態(tài)數(shù)據(jù)和已儲存在計算機內(nèi)的臨床超聲檢查儀的探頭姿態(tài)數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)匹配，并與已儲存在計算機內(nèi)的經(jīng)食道心臟超聲心動圖之間建立一一對應關(guān)系，調(diào)出與TEE仿真探頭姿態(tài)數(shù)據(jù)相對應的超聲心動圖，同時在三維動態(tài)心臟模型上顯示虛擬的切面和探頭位置，然后再利用計算機(7 )對經(jīng)食道超聲心動圖進行處理，對ニ維或三維超聲圖像進行數(shù)據(jù)測量 ，分析心臟的物理特性，采用有限元分析和細胞自動機的方法對心臟模型賦予心臟跳動所具有的動力學特性，重現(xiàn)人體心臟運動的全過程，同時結(jié)合心臟疾病專家知識庫，構(gòu)建典型心臟疾病病理挖掘模型，實現(xiàn)對心臟疾病的病理挖掘，并給出對應的超聲切面與三維動態(tài)心臟模型的空間位置關(guān)系，結(jié)合對應的相關(guān)知識和病情資料進行計算機輔助教學中的臨床診療決策，并進行可視化顯示。
全文摘要
一種用于教學及臨床技能培訓的經(jīng)食管超聲可視化仿真系統(tǒng)，包括智能體模、TEE仿真探頭、探頭姿態(tài)裝置和計算機。所述探頭姿態(tài)裝置由測距儀、角度測量器、勾擺模擬器和超聲扇面旋轉(zhuǎn)模擬器組成。一種經(jīng)食管超聲可視化仿真方法，包括以下步驟第一步，將從醫(yī)院臨床超聲檢查儀數(shù)據(jù)庫獲取的超聲心動圖數(shù)據(jù)，以及臨床超聲檢查儀定位的探頭姿態(tài)數(shù)據(jù)與經(jīng)食道超聲心動圖之間的對應關(guān)系數(shù)據(jù)存入上述經(jīng)食管超聲可視化仿真系統(tǒng)的計算機中；第二步，構(gòu)建虛擬三維動態(tài)心臟模型，并將其存入上述經(jīng)食管超聲可視化仿真系統(tǒng)的計算機中；第三步，在進行模擬訓練時，使用上述經(jīng)食管超聲可視化仿真系統(tǒng)。
文檔編號G09B23/28GK102789732SQ20121028110
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月8日
發(fā)明者付忠良, 劉亮亮, 劉進, 唐紅, 姚宇, 宋海波, 張丹普, 王偉東, 苗青, 陳曉清, 雷超 申請人:中科院成都信息技術(shù)有限公司, 四川大學華西醫(yī)院