[发明专利]用于训练超声成像装置用户的装置

说明书

相关申请

本申请享有于2012年4月1日提交的序列号为61/618,719的美国临时专利申请的优先权，通过引用并入，如同在本文被完全地陈述。

发明领域和背景

在一些实施方式中，本发明涉及医学模拟器领域，且尤其是，在一些实施方式中，涉及用于训练超声波用户进行诸如操作医学超声波检查或者插针手术的方法和装置。

超声波是一种循环压力波，其频率大于20000Hz，而20000Hz是人类听觉的上限。

在超声波检查中，例如医学超声波检查，超声波被用于成像，尤其是软组织成像。医学超声波检查在许多医学领域都有应用，包括产科、妇科、整形外科、神经内科、心脏科、放射科、肿瘤科以及肠胃科。

医学超声波检查的子类型，产科超声波检查用于显现子宫内的胚胎或胎儿。产科超声波检查是常规的产前检查，提供关于母亲和胎儿健康方面以及关于怀孕进程的大量信息。例如，产科超声波检查用于判断胎儿的性别、判断孕龄、以及检测胎儿异常，例如胎儿器官异常或胎儿发育缺陷。

产科超声波检查还被使用于羊膜穿刺手术，以有助于指导羊膜穿刺手术针获得羊水样品而不会伤害胎儿或子宫壁。

技师们和医生们通常不被训练使用产科超声波检查来检测胎儿异常。因此，当这些异常在实践上遇到时，经验欠缺的医生们和技师们往往不能识别出这些异常。

医学超声波检查的其它子类型还被用于侵入式手术中，比如在腹腔镜外科手术中对从体内取出的肿瘤或结石周围的软组织进行成像。

在许多领域中，使用训练模拟器已众所周知。在超声波检查中，训练模拟器通常包括身体模型。这些模拟器常常并不能胜任，因为它们无法模拟在手术期间肌肉的运动，或者无法模拟在超声波检查期间所能遇到的各种类型的异常。

例如，在产科超声波检查中，训练模拟器包括含有胎儿身体模型的怀孕妇女腹部的身体模型。因为胎儿模型是静止的，并且这些训练模拟器无法模拟产科超声波检查的重要因素(比如胎儿移动)，所以这些模拟器并不能胜任。而且，在这些训练模拟器中，母体和胚胎的特征都是正常的，所以对于训练识别胎儿异常无用。

发明概要

在一些实施方式中，本发明涉及医学模拟器领域，且尤其地，在一些实施方式中，涉及用于训练超声波用户进行医学超声波检查的方法和装置，这些医学超声波检查例如妇科超声波检查、心脏病学超声波检查、肠胃超声波检查、神经系统超声波检查、肌肉骨骼系统超声波检查和CT扫描，以及涉及识别使用这些超声波检查方法所检测到的潜在异常。

根据本发明的一些实施方式的一个方面，提供了一种超声波模拟器，包括：

虚拟三维模型的数字库，其包括至少一个虚拟三维模型；

与数字库相连接的处理器，且其被配置成在模拟器的模拟操作过程中，使用在数字库中的至少一个虚拟三维模型；

与处理器相连接的位置识别表面；以及

与处理器相连接的实体超声换能器模拟器，该超声换能器模拟器包括三维方位传感器，该三维方位传感器被配置成向处理器提供超声换能器模拟器相对于位置识别表面的三维方位的相关信息，

其中，位置识别表面和承载该位置识别表面的装置之中的至少一个可操作地向处理器提供超声换能器模拟器在该表面上的二维位置的相关信息。

在一些实施方式中，超声波模拟器还包括与处理器相连接的显示器，其被配置成向用户可视化地显示信息。在这样的一些实施方式中，处理器可操作地在显示器上呈现一个虚拟三维模型的截面，该截面对应于超声换能器模拟器相对于表面的二维位置和三维方位。

在一些实施方式中，至少一个三维模型是至少一个三维几何形状的三维模型，该三维几何形状例如球体、椭球体、凸面三维几何形状、以及凹面三维几何形状。在一些实施方式中，至少一个三维模型是不规则三维体的三维模型。

在一些实施方式中，至少一个三维模型是至少一部分有机体的三维解剖模型，在一些实施方式中，该有机体是人类。

在一些实施方式中，至少一个三维模型是至少一部分胚胎的三维解剖模型，在一些实施方式中，该胚胎是人类胚胎。

在一些实施方式中，至少一个虚拟三维模型是胎儿的至少一部分的三维解剖模型，在一些实施方式中，该胎儿是人类胎儿。

在一些实施方式中，至少一个三维模型是至少一部分生殖系统(例如，子宫和/或输卵管和/或卵巢)的三维解剖模型，在一些实施方式中，该生殖系统是人类生殖系统。