[发明专利]超声模拟方法

说明书

本发明描述的柔性超声模拟装置、方法和系统的实施例可通过根据终端用户与解剖模型、超声探针复制品和医疗工具的相互作用呈现逼真的超声图像来促进各种医疗程序培训。提出了一种用于在显示器上呈现解剖模型的超声图像的超声模拟方法，该方法包括：利用至少一个解剖模型传感器获取解剖模型的位置和/或取向；利用至少一个探针复制品传感器获取超声成像探针复制品的位置和/或取向，该超声成像探针复制品与至少一个解剖模型表面以低摩擦相互作用，该解剖模型表面由于超声成像探针复制品的压力而变形；将VR/AR模型与所获取的解剖模型和超声成像探针复制品的位置和/或取向对准；根据解剖模型和超声成像探针复制品的跟踪位置和取向，通过经重构的标准3D超声体采样插补2D超声切片。

技术领域

本发明大体上涉及计算机化的医学模拟，更具体地，涉及用于医学培训目的的虚拟现实和/或增强现实模拟装置和系统。

背景技术

虚拟现实/增强现实医学模拟

医学成像在多种医学应用中越来越多地用于诊断/检查和治疗目的，所述医学应用例如用于手术的内窥镜检查、或用于体外受精(IVF)的胚胎移植过程等各种妇科和/或产科应用的超声成像。这些新技术可能需要专门的培训，以便内科医生和外科医生除了医疗实践中可能遇到的多种患者解剖用常规医疗仪器和程序以外，还掌握成像系统所需的间接手眼协调能力以及成像工具的操作。计算机化的医疗程序培训模拟器可以使内科医生和受训者在手术室中的实际操作前在虚拟现实环境中培养和改进他们的实践能力。

高级医疗程序模拟器可以虚拟现实(“VR”)和/或混合或增强现实(“AR”)模拟装置为基础，通过该装置，医生可以试验医疗程序场景。VR/AR系统可以根据医生的手势和动作来计算和显示解剖结构的视觉VR/AR模型，以提供各种反馈，诸如视觉反馈。在VR系统中，可以模拟整个图像以向用户显示，在AR系统中，可以将模拟图像与实际图像重叠或以其他方式合并从而显示给用户。可以选择具有不同病理的各种患者模型。因此，可以在压缩的时间段内为用户模拟执业医生多年来遇到的多种自然变型以达到培训的目的。可以记录和排练医疗模拟程序以达到评估的目的。VR/AR模拟系统还可以计算和提供各种评估和统计数据。

VR/AR模拟系统，诸如美国专利8992230中描述的VR/AR模拟系统，包括真实尺寸的一套器官的人体解剖模型。VR/AR模拟系统还可以包括医疗仪器以更真实地模拟医疗程序。该模型还适用于跟踪解剖模型和医疗仪器的位置和/或取向的传感器。如US8992230所述，还可以使用校准单元来自动设置VR/AR模拟系统并将其与多种解剖模型和医疗程序培训场景对准，而不需要在每次新模型适配于系统时都进行繁琐的手动校准程序。

被动反馈VR/AR模拟系统，诸如例如美国专利8992230中描述的被动反馈VR/AR模拟系统，也可以用于各种医疗程序培训场景，其中一些场景可能导致受训者接触的解剖模型表面与VR/AR模拟系统计算并呈现在屏幕上的虚拟环境表面不匹配。为了进一步改善被动触觉体验并增加这种医学培训场景中的真实感，VR/AR模拟系统可进一步适用于美国专利申请US20140071165中描述的空间扭曲(space warping)方法和系统。

超声成像模拟