[发明专利]经食道心脏超声可视化仿真系统及方法

权利要求书

1.一种经食道心脏超声可视化仿真系统，包括智能体模(1)、心脏超声图像仿真采集装置(3)、与心脏超声图像仿真采集装置相连的计算机(7)，其特征在于还包括经食道超声探头姿态数据采集装置(2)，所述智能体模包括模体及模体内设置的三维仿真模拟心脏(4)、模拟食道及胃(5)，所述经食道超声探头姿态数据采集装置(2)设置在智能体模的咽喉部位，其信号输出端与计算机(7)连接；心脏超声图像仿真采集装置(3)用于模拟采集心脏超声图像，并将所采集到的心脏超声图像传送给计算机(7)；经食道超声探头姿态数据采集装置(2)和传感器(6)在心脏超声图像仿真采集装置(3)采集心脏超声图像时，用于同步采集心脏超声图像仿真采集装置(3)的探头姿态数据，并将所采集到的探头姿态数据传送给计算机(7)，计算机(7)用于对接收到的心脏超声图像和探头姿态数据进行分析处理，并进行可视化显示。

2.根据权利要求1所述的经食道心脏超声可视化仿真系统，其特征在于还包括传感器(6)，所述传感器(6)至少为一个，设置在智能体模(1)内，其信号输出端与计算机(7)连接，在心脏超声图像仿真采集装置(3)采集心脏超声图像时，用于同步采集心脏超声图像仿真采集装置(3)的探头姿态数据。

3.根据权利要求1或2所述的经食道心脏超声可视化仿真系统，其特征在于所述经食道超声探头姿态数据采集装置(2)包括环形磁套(8)、转轴组件(9)、套环(18)和传感器套件(10)；套环(18)安装在环形磁套(8)内，心脏超声图像仿真采集装置(3)的探头插入套环的内孔并从套环内孔伸出，转轴组件(9)安装在环形磁套(8)内，其构件包括转轴(12)、转轴支承座(13)和安装在转轴上的摩擦轮(11)，所述转轴组件中的摩擦轮(11)与心脏超声图像仿真采集装置(3)的探头相接触；传感器套件(10)包括角度传感器(14)、位移传感器(15)和弹性压紧机构(16)，角度传感器(14)位于套环(18)的外侧并与套环接触，位移传感器(15)靠近转轴组件(9)安装，弹性压紧机构(16)沿心脏超声图像仿真采集装置(3)的探头周边安装；所述角度传感器(14)和位移传感器(15)的信号输出端与计算机(7)连接。

4.根据权利要求1或2所述的经食道心脏超声可视化仿真系统，其特征在于所述心脏超声图像仿真采集装置(3)的图像采集卡末端配有S-Video端子，用于输出心脏超声图像仿真采集装置(3)的探头采集超声图像时的超声图像拷贝；所述计算机(7)的主板带有COM口，且插有带S-Video端子的采集卡。

5.根据权利要求3所述的经食道心脏超声可视化仿真系统，其特征在于所述心脏超声图像仿真采集装置(3)的图像采集卡末端配有S-Video端子，用于输出心脏超声图像仿真采集装置(3)的探头采集超声图像时的超声图像拷贝；所述计算机(7)的主板带有COM口，且插有带S-Video端子的采集卡。

6.根据权利要求1或2所述的经食道心脏超声可视化仿真系统，其特征在于在经食道超声探头姿态数据采集装置(2)前端设置有柔性清洁构件(17)。

7.一种经食道心脏超声可视化仿真方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步、利用心脏超声图像采集装置的探头和经食道超声探头姿态数据采集装置(2)，同步实时获取经食道超声心动图和心脏超声图像采集装置的探头姿态数据，将所获取的心脏超声图像采集装置的探头姿态数据与经食道超声心动图建立一一对应的关系，并存入计算机(7)的数据库中；

第二步、在构建的标准虚拟复合心脏模型的基础上，通过对医学图像数据信息的分析和处理，依据实际获取参数的值，实时构建三维可视化开放式复合心脏，把心脏不同病理特征的数学模型以可视化的方式形象地表现出来；

第三步、在进行模拟训练时，将经食道超声探头姿态数据采集装置(2)设置在智能体模的咽喉部位，或将经食道超声探头姿态数据采集装置(2)设置在智能体模的咽喉部位，并将传感器(6)设置在智能体模(1)内，然后将心脏超声图像仿真采集装置(3)的探头穿过经食道超声探头姿态数据采集装置(2)伸入智能体模内，所述经食道超声探头姿态数据采集装置(2)实时获取心脏超声图像仿真采集装置(3)的探头姿态数字化信息，并将该信息送入计算机(7)中，计算机(7)根据实时获取的心脏超声图像仿真采集装置(3)的探头姿态数字化信息和第一步建立的心脏超声图像采集装置的探头姿态数字化信息与经食道超声心动图之间的一一对应关系，调出计算机(7)数据库中存储的与心脏超声图像采集装置探头姿态数字化信息所对应的经食道超声心动图，同时在三维可视化开放式复合心脏模型上显示虚拟切面和虚拟探头的位置，然后对模拟训练时采集的经食道超声心动图进行处理，对二维或三维超声图像进行数据测量，提取心脏图像形变数据并在三维可视化开放式复合心脏模型上表现，结合心脏疾病专家知识库，构建典型心脏疾病病理挖掘模型，实现对心脏疾病的病理挖掘，并给出对应的超声切面与三维可视化开放式复合心脏模型的空间位置关系，结合对应的相关知识和病情资料进行计算机辅助教学中的临床诊疗决策，并进行可视化显示。