專利名稱：醫(yī)療訓(xùn)練方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及促進(jìn)醫(yī)療訓(xùn)練，且具有進(jìn)一步的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
醫(yī)療成像裝置為許多醫(yī)療應(yīng)用提供了重要的診斷工具。醫(yī)療成像裝置的一個示 例為超聲掃描儀?？赏ㄟ^將高頻超聲波發(fā)送至人體并對所發(fā)送的聲波的反射波進(jìn)行接收 和處理來執(zhí)行超聲掃描，以創(chuàng)建器官或體內(nèi)其他結(jié)構(gòu)的圖像。出于診斷的目的，醫(yī)學(xué)專業(yè)人員可通過使用手持式探測器(或更為普遍地被稱 之為換能器)、將該手持式探測器直接置于人體表面上并在人體表面上移動，以執(zhí)行超聲 掃描。本質(zhì)上，所述換能器發(fā)送聲波至人體，并接收反射自內(nèi)部器官、液體以及組織的 回波。所反射的波被轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖，該電脈沖被發(fā)送至電子分析儀，并由計算機(jī) 進(jìn)行顯示，該計算機(jī)可轉(zhuǎn)而在監(jiān)視器上創(chuàng)建實時圖像。心臟超聲波或超聲心動圖使用標(biāo)準(zhǔn)的超聲技術(shù)來對心臟的二維切片進(jìn)行成像。 超聲心動圖允許醫(yī)學(xué)專業(yè)人員對心跳進(jìn)行分析，顯現(xiàn)心臟的結(jié)構(gòu)，以對心臟的狀態(tài)進(jìn)行 監(jiān)視，并對心血管疾病進(jìn)行診斷?，F(xiàn)存在兩種主要類型的超聲心動圖，即經(jīng)胸超聲心動圖(TTE)以及經(jīng)食道超聲 心動圖(也被稱之為TEE或TOE)。TTE為標(biāo)準(zhǔn)的非侵入式手術(shù)，且可通過將換能器置于胸壁、并穿過胸腔瞄向心 臟來執(zhí)行。類似的，換能器記錄反射自患者胸腔內(nèi)部結(jié)構(gòu)的聲波回聲。在此手術(shù)中，肺 和肋骨可能會阻礙視線，但可應(yīng)用少量進(jìn)入靜脈的染料來改善圖像。雖然TTE已被視為是精確度很高的手術(shù)，但其精確度可能會因為肥胖癥、肺慢 性阻塞性疾病或胸壁畸形而降低。在這些情況下，推薦使用TOE。在TOE手術(shù)中，將 含有換能器的柔性管引導(dǎo)進(jìn)入患者喉嚨，并插入到食道底部。該手術(shù)可允許得到心臟的 更清晰的二維超聲心動圖。隨著超聲心動圖變?yōu)閺V泛使用的診斷工具，超聲心動圖的訓(xùn)練及認(rèn)證也變得極 其重要。超聲心動圖的訓(xùn)練包括以下內(nèi)容超聲的基本形態(tài)(aspect)的教學(xué)、執(zhí)行超聲 心動圖檢查以得到對三維心臟解剖的完整理解、解釋二維(2D)屏幕圖像、以及學(xué)習(xí)根據(jù) 多個2D圖像來構(gòu)建心臟的構(gòu)思模型。因此，亟需提供一種理想的訓(xùn)練裝置，以用于訓(xùn)練醫(yī)學(xué)專業(yè)人員使用超聲心動 圖儀器以及解釋產(chǎn)生的2D超聲圖像。其他類型的醫(yī)學(xué)成像裝置也存在類似的需求，諸如磁共振成像(MRI)掃描儀、
X射線裝置等。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于上述問題，本 發(fā)明提供了一種通過對選擇數(shù)據(jù)和模型數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以生 成輸出數(shù)據(jù)(該輸出數(shù)據(jù)表示在對所選區(qū)域進(jìn)行成像時醫(yī)學(xué)成像裝置的輸出的仿真)來對醫(yī)學(xué)成像裝置的輸出進(jìn)行仿真的方法(及相應(yīng)設(shè)備)。還可提供進(jìn)一步的設(shè)備及方法，包括但不限于人體模型(mannequin)和仿真器探 測器。這些進(jìn)一步的設(shè)備及方法并不必局限于醫(yī)學(xué)成像裝置領(lǐng)域。


下面將參考附圖對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行描述，其中圖1為傳統(tǒng)的超聲掃描裝置的操作的圖示；圖2為示出了經(jīng)胸超聲心動圖(超聲檢查)手術(shù)的患者截面示意圖；圖3為來自超聲成像裝置的典型輸出的示意圖；圖4為示出了適用于第一實施方式的典型計算機(jī)系統(tǒng)的組件的示意圖；圖5為示出了根據(jù)第一實施方式的超聲仿真系統(tǒng)的組件的示意圖；圖6為圖5的模型數(shù)據(jù)存儲內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的示意圖；圖7為示出了超聲仿真器系統(tǒng)的屏幕顯示的示意圖；圖8為超聲仿真器系統(tǒng)的屏幕顯示的屏幕截圖；圖9為本實施方式中所使用的解剖數(shù)據(jù)的示意圖；圖10為示出了用于形成圖7和圖8的超聲圖像的處理步驟的流程圖；圖11為更為詳細(xì)地示出了圖10中添加超聲偽影的處理步驟的流程圖；圖12為更為詳細(xì)地示出了圖10中覆蓋進(jìn)一步的偽影及信息的處理步驟的流程 圖；圖13為圖10、圖11以及圖12的處理步驟的總體視圖；圖14為圖10至圖13的處理步驟的總體視圖；圖15為根據(jù)進(jìn)一步實施方式的超聲仿真系統(tǒng)的示意圖；圖16為仿真器系統(tǒng)的組件的更為詳細(xì)的示意圖；圖17示出了典型超聲換能器的操作，該操作示出了需要仿真的控制及運動；圖18為圖15至圖17的實施方式的變型的示意圖；圖19為圖15至圖17的實施方式的進(jìn)一步變型的示意圖；以及圖20為涉及參數(shù)化的進(jìn)一步實施方式的示意圖。
具體實施例方式在對附圖所示的實施方式進(jìn)行詳細(xì)描述之前，將作出以下總體及非限制性的申 明一個實施方式提供了一種對醫(yī)學(xué)成像裝置(該醫(yī)學(xué)成像裝置可用于對解剖結(jié)構(gòu) 進(jìn)行成像)的輸出進(jìn)行仿真的方法，該方法包括訪問模型數(shù)據(jù)，該模型數(shù)據(jù)表示解剖 結(jié)構(gòu)的模型；訪問選擇數(shù)據(jù)，該選擇數(shù)據(jù)表示待成像解剖結(jié)構(gòu)的所選區(qū)域；以及處理所 述選擇數(shù)據(jù)和模型數(shù)據(jù)，以生成輸出數(shù)據(jù)，該輸出數(shù)據(jù)表示在對所選區(qū)域進(jìn)行成像時醫(yī) 學(xué)成像裝置的輸出的仿真。通過對表示解剖結(jié)構(gòu)的模型數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問以形成表示醫(yī)學(xué)成像裝置的輸出的仿 真的輸出數(shù)據(jù)，可提供更為通用的仿真。例如，如果需要，可通過對所述模型進(jìn)行適當(dāng) 的改良來提供更為精確的仿真。
在此所使用的涉及結(jié)構(gòu)的術(shù)語“模型”優(yōu)選地意味著對所述結(jié)構(gòu)的表示或描 述，更為具體地可指結(jié)構(gòu)組成部分的數(shù)學(xué)或幾何抽象。該幾何抽象例如可包括一組互聯(lián) 多邊形，該組互聯(lián)多邊形形成了近似于正討論的結(jié)構(gòu)的表面或體積的復(fù)雜表面或體積。 術(shù)語“成像”優(yōu)選地意味著對傳感器輸入進(jìn)行處理，以(最終)形成用戶(例如，諸如 醫(yī)學(xué)專業(yè)人員)可理解的圖像(圖片)。醫(yī)學(xué)成像裝置可涉及任何能夠執(zhí)行用于治療應(yīng)用 或外科應(yīng)用的成像功能的裝置，例如一般可涉及對電磁、電、磁、聲音或其他微擾(其 可能由該設(shè)備所引起)進(jìn)行檢測以確定患者解剖體的所選區(qū)域(諸如，表面或體積)的構(gòu) 圖。術(shù)語“結(jié)構(gòu)”可涉及特定器官或人體部位，或更為廣泛地涉及例如給定體積或區(qū)域 內(nèi)所圍住的解剖體的非特定部位。下面將為更詳細(xì)地對選擇數(shù)據(jù)進(jìn)行論述，但其一般是 對某形式的用戶輸入進(jìn)行編碼，例如對鍵盤上的按鍵按壓、通過點擊裝置(諸如鼠標(biāo))或 其他輸入裝置(例如，在專門在單個計算機(jī)設(shè)備內(nèi)執(zhí)行本方法的實施方式中)選擇點或區(qū) 域進(jìn)行記錄。在在此所述的一個實施例中，所述解剖結(jié)構(gòu)為心臟，且所述醫(yī)學(xué)成像裝置為超 聲探測器。在本實施例中，所述模型數(shù)據(jù)包括通過使用多邊形模擬技術(shù)對心臟及心臟的 相關(guān)子結(jié)構(gòu)的3D定義。在此特定實施例中，可向醫(yī)學(xué)專業(yè)人員提供涉及心臟的高級醫(yī)學(xué) 訓(xùn)練，而不必要依賴于“體內(nèi)(in vivo)”技術(shù)。解剖結(jié)構(gòu)、醫(yī)學(xué)成像裝置以及模型數(shù)據(jù) (除了其他方面)的其他實施例當(dāng)然也是可以的，以下將給出進(jìn)一步的實施例。處理選擇數(shù)據(jù)和模型數(shù)據(jù)的步驟可進(jìn)一步包括對醫(yī)學(xué)成像設(shè)備所執(zhí)行的圖像處 理步驟進(jìn)行仿真。該步驟可包括執(zhí)行與由仿真醫(yī)學(xué)成像裝置執(zhí)行的或在醫(yī)學(xué)成像裝置內(nèi) 執(zhí)行的處理相類似的處理步驟(或?qū)λ鎏幚磉M(jìn)行仿真)，諸如圖像銳化、覆蓋仿真醫(yī)學(xué) 信息、成像剪切、增益及對比度調(diào)節(jié)等。這可提供更為理想的醫(yī)學(xué)成像裝置輸出仿真， 允許醫(yī)學(xué)專業(yè)人員更為直接地將仿真輸出與實際輸出進(jìn)行比較。所述醫(yī)學(xué)成像裝置可包括用于對穿過患者傳播的信號進(jìn)行感測的傳感器，且其 中處理選擇數(shù)據(jù)和模型數(shù)據(jù)的步驟可進(jìn)一步包括對涉及信號傳播的物理效應(yīng)進(jìn)行仿真。 這可進(jìn)一步總體提高仿真的精確度。物理效應(yīng)的仿真例如可包括對信號進(jìn)行射線跟蹤 (特別是在信號發(fā)射自公知發(fā)射器的情況下，該發(fā)射器例如可以為傳感器、傳感器探測 器自身或遠(yuǎn)程源(例如，在X射線的情況下))，或考慮與某類信號的傳播有關(guān)的物理現(xiàn) 象。所述處理選擇數(shù)據(jù)和模型數(shù)據(jù)的步驟可進(jìn)一步包括對選擇數(shù)據(jù)所定義的部分模 型進(jìn)行繪制，以形成輸出圖像。該繪制可能需要形成所述模型的所選區(qū)域的2D或3D表 示，例如作為像素或體素陣列(傳統(tǒng)的計算機(jī)可讀“圖像”)或圖形操作列表(諸如，
“矢量圖形”圖像)。該圖像可顯示于例如計算機(jī)或使用傳統(tǒng)顯示硬件的其他顯示屏上。更具體而言，所述對部分模型進(jìn)行繪制包括形成截面圖的步驟?？赏ㄟ^多種醫(yī) 學(xué)成像裝置輸出截面圖，因為他們一般均用于獲取有關(guān)患者內(nèi)部結(jié)構(gòu)的信息。尤其需 要進(jìn)行醫(yī)學(xué)訓(xùn)練，以允許醫(yī)生基于結(jié)構(gòu)的給定截面或一組截面來形成解剖結(jié)構(gòu)的構(gòu)思圖 像。所述處理選擇數(shù) 據(jù)和模型數(shù)據(jù)的步驟可進(jìn)一步包括將至少一個視覺偽影 (artefact)添加至所述輸出圖像。在超聲的情況下，例如，各種機(jī)構(gòu)均可能導(dǎo)致視覺偽 影，諸如能量組織相互作用的物理機(jī)制、或因患者移動而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)采集誤差。以下將給出一些物理效應(yīng)及偽影的具體實施例。對于使用徑向掃描原理的醫(yī)學(xué)成像裝置(諸如，超聲換能器)而言，已注意到可 在平行于信號傳播路徑(或在某些情況下可能橫穿該信號傳播路徑)的方向上產(chǎn)生視覺偽 影。對于此類裝置，生成所述至少一個偽影的步驟可進(jìn)一步包括相對于所述輸出圖像 定義極坐標(biāo)空間，該極坐標(biāo)空間對應(yīng)于徑向掃描所掃過的區(qū)域；將所述輸出圖像從所定 義的極坐標(biāo)空間轉(zhuǎn)換至平面坐標(biāo)空間，以形成平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換圖像，所述平面坐標(biāo)空間具 有兩個正交軸，所述正交軸中的一者對應(yīng)于徑向掃描的徑向方向，另一者對應(yīng)于徑向掃 描的掃描方向；對所述平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換圖像的單獨行和單獨列進(jìn)行處理，以將視覺偽影添 加至所述平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換圖像；以及將所述平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換圖像轉(zhuǎn)換回極坐標(biāo)空間。 通過將輸出圖像從極坐標(biāo)空間轉(zhuǎn)換至平面坐標(biāo)空間以添加偽影、并在之后將圖 像轉(zhuǎn)換回極坐標(biāo)空間，可更有效地執(zhí)行偽影的生成，因為在平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換圖像中，單獨 的信號路徑已被分為圖像的單獨行(或列)，從而可獨立于任何其他內(nèi)容而對該單獨的信 號路徑進(jìn)行單獨處理(例如，根據(jù)例如掃描分辨率)。還可以以獨立形式提供所述特征。相應(yīng)地，在另一個實施方式中，提供一種生 成圖像以對成像裝置(該成像裝置可操作以執(zhí)行徑向掃描)的輸出進(jìn)行仿真的方法，且該 方法包括接收表示成像裝置的近似輸出的圖像；相對于該圖像，定義極坐標(biāo)空間，該 極坐標(biāo)空間對應(yīng)于徑向掃描所掃過的區(qū)域；將所述圖像從所定義的極坐標(biāo)空間轉(zhuǎn)換至平 面坐標(biāo)空間，以形成平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換圖像，所述平面坐標(biāo)空間具有兩個正交軸，所述正交 軸中的一者對應(yīng)于徑向掃描的徑向方向，另一者對應(yīng)于徑向掃描的掃描方向；生成至少 一個視覺偽影并將該至少一個視覺偽影添加至所述輸出圖像，包括對所述平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 圖像的單獨行和單獨列進(jìn)行處理、以將視覺偽影添加至所述平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換圖像的步驟； 以及將所述平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換圖像轉(zhuǎn)換回極坐標(biāo)空間，以形成輸出圖像數(shù)據(jù)。所述方法可進(jìn)一步包括生成邊緣檢測數(shù)據(jù)(該邊緣檢測數(shù)據(jù)對有關(guān)輸出圖像 數(shù)據(jù)中的邊緣過渡的信息進(jìn)行編碼)。該邊緣檢測數(shù)據(jù)可例如包括對所檢測的邊緣的 位置和/或?qū)傩?諸如，“硬度”)進(jìn)行編碼的數(shù)據(jù)。所述生成邊緣檢測數(shù)據(jù)的步驟 可包括對輸出圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行掃描以檢測邊緣并將與所檢測的邊緣有關(guān)的特性記錄至邊 緣檢測數(shù)據(jù)中，或可例如包括訪問模型數(shù)據(jù)以確定模型所表示的邊緣之間的對應(yīng)部分 (correspondence)以及在輸出圖像數(shù)據(jù)中的各個地點。已經(jīng)注意到，在醫(yī)學(xué)成像裝置的輸 出中的多個偽影關(guān)系到由患者的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的邊緣過渡所引起的效應(yīng)。所述邊緣過渡可 對應(yīng)于不同類型組織之間、固體結(jié)構(gòu)與空隙之間、不同結(jié)構(gòu)之間、患者體外與體內(nèi)之間 等的邊界。通過生成邊緣檢測數(shù)據(jù)，可使得多個后續(xù)的圖像處理步驟得到簡化和/或更 為高效。生成所述至少一個視覺偽影的步驟可包括對邊緣檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以將回響 偽影添加至輸出圖像數(shù)據(jù)，該回響偽影表示因多個邊緣過渡處的探測器信號反射而導(dǎo)致 的重影圖像。所述處理可進(jìn)一步包括將所檢測的反射的數(shù)量限制于有限數(shù)，以減少總的 處理量，且還可包括根據(jù)所發(fā)生的反射的數(shù)量來減小重影圖像的幅度。另外地，或可選地，生成所述至少一個視覺偽影的步驟可包括對邊緣檢測數(shù)據(jù) 進(jìn)行處理，以將陰影偽影添加至輸出圖像數(shù)據(jù)，該陰影偽影表示因多個邊緣過渡處的探 測器信號衰減所導(dǎo)致的成像區(qū)域某些部分的掩蔽。
此外，生成所述至少一個視覺偽影的步驟可包括將規(guī)則偽影(systematicartefact)
添加至平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換圖像，所述規(guī)則偽影具有基于平面坐標(biāo)空間的軸中的一個軸而變化 的特性。所述規(guī)則偽影可為圖像衰減，例如在此情況下，所述衰減可具有強(qiáng)度特性，該 強(qiáng)度特性的幅度隨著沿著與掃描中的徑向距離相對應(yīng)的軸的距離增大而增大。這可促使 圖像隨著距仿真?zhèn)鞲衅鞯木嚯x而逐漸變淡，這可例如有助于在探測器信號發(fā)射自包含傳 感器的收發(fā)機(jī)(例如如同利用超聲換能器的情況那樣)時，對信號衰減的效果進(jìn)行仿真。當(dāng)然，其他偽影類型也是可能的，諸如噪聲(高斯噪聲或其他方面的)，且其他 變化形式的特性也是可能的。例如，可通過根據(jù)橫軸(即，對應(yīng)于徑向掃描角度的軸) 對圖像進(jìn)行衰減，且具體為在所述軸的最末端對圖像進(jìn)行更大的衰減，來實現(xiàn)徑向掃描 區(qū)外緣處的信號衰落。另外，可通過根據(jù)所檢測的邊緣過渡來向輸出圖像插入圖像噪聲 (諸如，高斯噪聲)來提供散射效果。在一個實施方式中，所述輸出圖像數(shù)據(jù)可包括多列圖像元素，且生成邊緣檢測 數(shù)據(jù)的步驟可包括生成表示邊緣過渡位置的數(shù)據(jù)的稀疏數(shù)組，該稀疏數(shù)組具有多個列和 多個行，所述多個列與輸出圖像數(shù)據(jù)的各列相對應(yīng)，特定列的每一連續(xù)行的值表示輸出 圖像數(shù)據(jù)的各個列中的每一連續(xù)邊緣過渡的地點?？赏ㄟ^使用例如上述極坐標(biāo)至平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法中的任一者來對輸出圖像數(shù)據(jù) 進(jìn)行預(yù)處理，以將每一列圖像元素映射至一個或多個探測器信號的信號路徑(如上所 述)，以簡化處理?？梢岳斫獾氖?，如果需要，稀疏數(shù)組的行和列可以互換，且輸出圖像 數(shù)據(jù)的行和列亦是相類似的。所述圖像元素可為像素、或例如體素(三維像素)的行或 列，該體素的行或列可在適當(dāng)情況進(jìn)一步被細(xì)分。優(yōu)選地，可通過對輸出圖像數(shù)據(jù)中與 所最后檢測的邊緣相對應(yīng)的行之后的相關(guān)列進(jìn)行掃描，以確定每一連續(xù)的邊緣過渡。所 述稀疏數(shù)組中每一項的值可為例如對輸出圖像數(shù)據(jù)中的行號進(jìn)行編碼的數(shù)。該數(shù)可以以 任何合適的形式被編碼，諸如彩色數(shù)據(jù)(以允許圖形處理單元(GPU)對稀疏數(shù)組進(jìn)行處 理)。如果輸出圖像數(shù)據(jù)的大小為mXn，例如稀疏數(shù)組的大小可為mXs個單元(或?qū)?際的像素)，其中s (稀疏數(shù)組中所要求的最大行數(shù))一般遠(yuǎn)小于η。從而，可將邊緣檢 測信息存儲于存儲器中相對小的區(qū)域內(nèi)。生成數(shù)據(jù)的稀疏數(shù)組的步驟可包括創(chuàng)建多個數(shù)據(jù)矢量，每一數(shù)據(jù)矢量對應(yīng)于 所述稀疏數(shù)組的行；順次對每一數(shù)據(jù)矢量進(jìn)行處理，對每一連續(xù)數(shù)據(jù)矢量的處理會訪問 各個在前數(shù)據(jù)矢量中的數(shù)據(jù)；以及合并多個數(shù)據(jù)矢量，以形成數(shù)據(jù)稀疏數(shù)組。優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)矢量可為大小為mXl的圖像(其中稀疏數(shù)組的整體大小為 mXs,如之前所述)。這可允許每一圖像由圖形處理單元(GPU)來處理，減小了中央處 理單元(CPU)的負(fù)荷。另外，GPU的高并行本能可允許并行計算每一圖像中每一列的值 (在此情況下，這是可能的，因為在輸出圖像數(shù)據(jù)的單獨列中邊緣被檢測，因此稀疏數(shù)組 中每一列的值與其他列的值是完全獨立的)。稀疏數(shù)組中給定列中不同行的值取決于其他 行，因此無法被并行處理。通過將稀疏數(shù)組分割為一系列行“切片(slice)”，可使GPU 的并行處理本能得到最大程度的利用。在另一實施例中，生 成所述至少一個視覺偽影的步驟可包括訪問體積噪聲數(shù) 據(jù)，該體積噪聲數(shù)據(jù)表示圍繞解剖結(jié)構(gòu)的體積內(nèi)的隨機(jī)生成噪聲數(shù)據(jù)值的分布；處理所述體積噪聲數(shù)據(jù)，以將大量噪聲數(shù)據(jù)值映射到輸出圖像數(shù)據(jù)的元素；以及處理輸出圖像 數(shù)據(jù)，以將所映射的噪聲數(shù)據(jù)值重疊至輸出圖像數(shù)據(jù)的各個元素上。這允許不考慮待成像的所選區(qū)域(包括位置及方向)，始終且可重復(fù)地應(yīng)用隨機(jī) 生成的噪聲數(shù)據(jù)值。這可允許對變化組織密度等的理想仿真(當(dāng)從不同的位置和方位觀 察時該仿真近似穩(wěn)定不變)。 所述體積噪聲數(shù)據(jù)可包括例如多個體素(沿著三個正交軸布置的三維像素值的 數(shù)組或矩陣)，或可選地以算法生成(更為具體地，例如，可依賴于算法來生成隨機(jī)數(shù)生 成器的種子，該種子包括標(biāo)識了體積內(nèi)的點的三個縱坐標(biāo))?？梢岳斫獾氖?，涉及圖形處理單元(GPU)的上述原理可更為廣泛地應(yīng)用于本發(fā) 明的其他方面。因此，所述處理選擇數(shù)據(jù)和模型數(shù)據(jù)的步驟可進(jìn)一步包括通過使用圖形 處理單元(GPU)來對選擇數(shù)據(jù)和模型數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。在一個實施方式中，所述方法可進(jìn)一步包括訪問定義了模型的至少一個參數(shù)的 模型參數(shù)數(shù)據(jù)，且其中所述處理所選數(shù)據(jù)和模型數(shù)據(jù)的步驟進(jìn)一步包括通過使用所述模 型參數(shù)數(shù)據(jù)來對模型進(jìn)行轉(zhuǎn)換。所述模型參數(shù)數(shù)據(jù)可包括有關(guān)模型的形態(tài)(aspect)的規(guī)范或約束。例如，所述 參數(shù)可指明應(yīng)用至模型特定部分或整個模型的比例因子(諸如，與所定義的模型方位結(jié) 合使用的長寬比例因子)。所述參數(shù)還可涉及定時，該定時可為絕對的、或相對于所定義 的動畫周期內(nèi)的點。例如，根據(jù)定時周期模型可不斷變形，且可依據(jù)所述參數(shù)或通過使 用查找表等來進(jìn)行算術(shù)變形。參數(shù)的使用可減小顯示多個相關(guān)模型所需的存儲容量。所述方法可進(jìn)一步包括接收與實際解剖結(jié)構(gòu)相關(guān)的實際醫(yī)學(xué)成像數(shù)據(jù)；以及 通過估計實際解剖結(jié)構(gòu)的參數(shù)，對該實際醫(yī)學(xué)成像數(shù)據(jù)和模型數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以生成參 數(shù)數(shù)據(jù)。在此，“實際”僅是與“仿真”相對而言。換句話說，“實際”醫(yī)學(xué)成像數(shù) 據(jù)為(非仿真)醫(yī)學(xué)成像裝置所輸出的數(shù)據(jù)，而“實際”解剖結(jié)構(gòu)為(非仿真)醫(yī)學(xué)成 像裝置所成像的解剖結(jié)構(gòu)。所述參數(shù)數(shù)據(jù)可通過使用例如貝葉斯(Bayesian)或其他統(tǒng)計 方法來估計?？杀还烙嫷膮?shù)包括與維數(shù)相關(guān)的參數(shù)以及與定時相關(guān)的參數(shù)，例如，與 周期內(nèi)的相對定時相關(guān)的參數(shù)。通過將解剖結(jié)構(gòu)模型與實際醫(yī)學(xué)成像數(shù)據(jù)合并到一起，可以以更為抽象的形式 展現(xiàn)有關(guān)實際解剖結(jié)構(gòu)的信息，這對于醫(yī)學(xué)專業(yè)人員而言是更為有用的。例如，通過將 參數(shù)化模型與“健康”模型進(jìn)行比較，可更為有效地識別出病狀。所述參數(shù)數(shù)據(jù)例如可 被存儲或發(fā)送(參見以下描述)。生成所述參數(shù)數(shù)據(jù)的步驟可進(jìn)一步包括訪問成像位置數(shù)據(jù)，該成像位置數(shù)據(jù) 標(biāo)識了與實際醫(yī)學(xué)成像數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的成像區(qū)域；生成與所述成像位置數(shù)據(jù)相對應(yīng)的區(qū)域 的輸出圖像數(shù)據(jù)；以及通過將實際成像數(shù)據(jù)與輸出圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行比較來確定參數(shù)。所述成像位置數(shù)據(jù)例如可從醫(yī)學(xué)成像裝置直接接收，或從實際醫(yī)學(xué)成像數(shù)據(jù)上 覆蓋的信息(諸如，文本)獲取，或例如可參考模型數(shù)據(jù)并根據(jù)實際醫(yī)學(xué)成像數(shù)據(jù)來估 計。所述方法可進(jìn)一步包括經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)接收所述參數(shù)數(shù)據(jù)。可選的，可使用其他合適 的輸入過程(諸如，從連接到主計算機(jī)的可移動媒介下載參數(shù)數(shù)據(jù))。這可允許模型的 特別定制版本在不要求對模型(或模型的多組版本)自身進(jìn)行傳輸?shù)那闆r下被共享。這可促進(jìn)訓(xùn)練及參考物質(zhì)(例如，與相關(guān)結(jié)構(gòu)的某些病狀相關(guān)的訓(xùn)練及參考物質(zhì))的分布?？梢岳斫獾氖?，也可通過類似的手段共享上述其他數(shù)據(jù)項。還可以理解的是，所述方法 可進(jìn)一步包括經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)發(fā)送所述參數(shù)數(shù)據(jù)。關(guān)于上述定時參數(shù)，可采用以下可選方法所述方法可進(jìn)一步包括訪問定時數(shù) 據(jù)，且所述訪問模型數(shù)據(jù)的步驟可進(jìn)一步包括依賴于所述定時數(shù)據(jù)來從多組模型數(shù)據(jù)中 選擇模型數(shù)據(jù)。因此，可存儲多個模型版本，并依賴于定時數(shù)據(jù)(該定時數(shù)據(jù)例如可表 示動畫周期中的當(dāng)前位置)來選擇合適的模型版本。可以理解的是，可以以類似的方式 對其他方面進(jìn)行控制。例如，在作出所有必須的變形以對應(yīng)于當(dāng)前的模型版本的情況 下，還可依賴于定時數(shù)據(jù)來選擇合適的體積噪聲數(shù)據(jù)(如上所述)版本。如果所述定時數(shù)據(jù)指定了時間周期，則所述方法可進(jìn)一步包括依賴于定時數(shù) 據(jù)來從多組模型數(shù)據(jù)中選擇進(jìn)一步的模型數(shù)據(jù)，首先選擇的模型數(shù)據(jù)與所指定時間周期 之前的時間周期相關(guān)聯(lián)且所進(jìn)一步選擇的模型數(shù)據(jù)與所指定時間周期之后的時間周期相 關(guān)聯(lián)；對所述首先選擇的模型數(shù)據(jù)與所進(jìn)一步選擇的模型數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插，以生成內(nèi)插模 型數(shù)據(jù)。通過使得針對給定總量的動畫“幀”需要提供的模型數(shù)據(jù)組更少，這可減少所 需的存儲量。所述時間周期可為例如絕對定時值或限定的動畫周期內(nèi)的時間偏移。在與解剖結(jié)構(gòu)相關(guān)的實施方式中，所述模型數(shù)據(jù)可定義解剖結(jié)構(gòu)的多個子結(jié) 構(gòu)，且所述方法可進(jìn)一步包括接收用戶選擇數(shù)據(jù)，該用戶選擇數(shù)據(jù)標(biāo)識了輸出圖像數(shù) 據(jù)的所選部分；處理解剖數(shù)據(jù)(該解剖數(shù)據(jù)包括與每一子結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的解剖信息)，以選 擇與輸出圖像數(shù)據(jù)的所選部分相關(guān)聯(lián)的解剖數(shù)據(jù)；以及輸出所選擇的解剖數(shù)據(jù)。通過在對輸出圖像的特定部分作出用戶選擇時允許輸出相關(guān)解剖數(shù)據(jù)(以及例 如在輸出圖像鄰近顯示相關(guān)解剖數(shù)據(jù))，這可提高用于訓(xùn)練醫(yī)學(xué)專業(yè)人員的方法的有用 性。所述解剖數(shù)據(jù)可包括所選子結(jié)構(gòu)的名稱和/或描述，且可還包括層級信息，例如示 出了子結(jié)構(gòu)層級內(nèi)的所選子結(jié)構(gòu)的相關(guān)布置。所述用戶選擇數(shù)據(jù)可包括輸出圖像數(shù)據(jù)內(nèi) 的像素(或體素)坐標(biāo)(諸如，X和y位置等)，或可包括覆蓋大量像素或體素的所選區(qū) 域的標(biāo)識等。該用戶選擇數(shù)據(jù)可依賴于用戶的一次或多次鼠標(biāo)點擊或其他類型輸入裝置 的同等操作來生成。所述方法可進(jìn)一步包括訪問體積選擇數(shù)據(jù)，該體積選擇數(shù)據(jù)表示圍繞解剖結(jié) 構(gòu)的體積內(nèi)的多個點處的相關(guān)子結(jié)構(gòu)的標(biāo)識；處理所述體積選擇數(shù)據(jù)，以確定該體積選 擇數(shù)據(jù)內(nèi)與所述用戶選擇數(shù)據(jù)相對應(yīng)的點；以及確定與該點相關(guān)聯(lián)的相關(guān)子結(jié)構(gòu)，所述 解剖數(shù)據(jù)根據(jù)該相關(guān)子結(jié)構(gòu)而被選擇。這可提供更為有效的計算方式來對所選子結(jié)構(gòu)進(jìn) 行標(biāo)識。優(yōu)選地，所述體積選擇數(shù)據(jù)存儲于適于由圖像處理單元(GPU)進(jìn)行處理的體積
“紋理(texture) ” 中。在一個實施方式中，所述體積選擇數(shù)據(jù)能夠?qū)⒍鄠€子結(jié)構(gòu)與體積內(nèi)的每一點相 關(guān)聯(lián)，且所述處理體積選擇數(shù)據(jù)的步驟進(jìn)一步包括確定之前所選的子結(jié)構(gòu)是否與體積 選擇數(shù)據(jù)內(nèi)對應(yīng)于用戶選擇數(shù)據(jù)的點相關(guān)聯(lián)，如果是，則選擇與體積選擇數(shù)據(jù)內(nèi)的該點 相關(guān)聯(lián)的下一子結(jié)構(gòu)，從而對應(yīng)于體積選擇數(shù)據(jù)內(nèi)的該點的重復(fù)用戶選擇可遍歷所有相 關(guān)聯(lián)的子結(jié)構(gòu)。這可提供簡單的用戶界面以允許對潛在非常大量的子結(jié)構(gòu)進(jìn)行便利地選擇。優(yōu) 選地，可在層級中以升序或降序來布置每一點的子結(jié)構(gòu)，從而對圖像同一部分的重復(fù)點擊可選擇逐漸增大(逐漸縮小)的子結(jié)構(gòu)。例如，心臟(假設(shè))的體積選擇數(shù)據(jù)內(nèi)的特 定點可包含與心室表面、心室自身、心臟特定側(cè)以及心臟自身(在特征的層級中以升序 布置)相關(guān)的子結(jié)構(gòu)的標(biāo)識。所述體積選擇數(shù)據(jù)可依賴于指定了時間周期的定時參數(shù)而被訪問，在此情況 下，所述方法可包括依賴于時間周期來對體積選擇數(shù)據(jù)進(jìn)行變形，或可選的，所述方法 可進(jìn)一步包括依賴于定時參數(shù)選擇進(jìn)一步的體積選擇數(shù)據(jù)，首先選擇的體積選擇數(shù)據(jù) 與所指定時間周期之前的時間周期相關(guān)聯(lián)且所進(jìn)一步選擇的體積選擇數(shù)據(jù)與所指定時間 周期之后的時間周期相關(guān)聯(lián)；以及對首先選擇的體積選擇數(shù)據(jù)與所進(jìn)一步選擇的體積選 擇數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插，以生成內(nèi)插體積選擇數(shù)據(jù)。這可允許在動畫周期過程期間(例如，當(dāng)與特定子結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的模型部分可能 顯著變形時)作出精確選擇。所述時間周期可以為之前所述的時間周期。優(yōu)選地，所述 對體積選擇數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插的步驟可包括處理體積矢量數(shù)據(jù)的步驟，該體積矢量數(shù)據(jù)指代 體積選擇數(shù)據(jù)內(nèi)的每一點，其中所述點相對于動畫周期內(nèi)的前一(或后一)體積矢量數(shù)據(jù) 組被移走(或移至)。相比于“淡入淡出(fade through)”技術(shù)，這可提供改進(jìn)結(jié)果。所述方法可進(jìn)一步包括輸出多個輸出圖像，該多個輸出圖像形成動畫序列。所 述輸出圖像可以以例如連續(xù)或?qū)崟r的方式被輸出，以提供“現(xiàn)場的”仿真。所述方法可進(jìn)一步包括接收位置數(shù)據(jù)，該位置數(shù)據(jù)表示仿真醫(yī)學(xué)成像裝置的 仿真?zhèn)鞲衅鞯奈恢?；處理所述位置?shù)據(jù)，以對仿真?zhèn)鞲衅飨鄬τ诜抡娼馄式Y(jié)構(gòu)的相對位 置進(jìn)行標(biāo)識；以及依賴于仿真?zhèn)鞲衅鞯南鄬ξ恢?，生成選擇數(shù)據(jù)。通過允許使用更接近 醫(yī)學(xué)成像裝置的實際控制的工具來作出區(qū)域選擇，這可改善仿真的精確度。術(shù)語“位置”可包括例如地點(例如，在3D中，該地點可通過笛卡爾坐標(biāo)系統(tǒng) 中的χ、y和ζ坐標(biāo)來指定)和/或方位(例如，該方位可由2D或3D矢量、或相對于適 當(dāng)基準(zhǔn)面的多個方位角、定向角以及仰角中的一者來指定)。所述位置數(shù)據(jù)可包括仿真?zhèn)鞲衅鞯奈恢帽硎荆宜鑫恢脭?shù)據(jù)可包括仿真探測 器上的參考點的位置表示，所述仿真?zhèn)鞲衅髟O(shè)置于仿真探測器上遠(yuǎn)離參考點的位置處。 在知曉仿真探測器的維度的情況下，可通過基于參考點的位置進(jìn)行合適的矢量(或其他) 計算來推斷仿真?zhèn)鞲衅魑恢?。如果仿真探測器包括至少一個自由度，則所述位置數(shù)據(jù)可包括關(guān)于該至少一個 自由度的狀態(tài)信息。所述自由度可包括促使探測器在頂端處的例如一個或多個方向上彎 曲的能力?？裳刂溟L度控制彎曲的更為復(fù)雜的探測器也是可以的。所述狀態(tài)信息依賴 于自由度的性質(zhì)。其可與例如角變形有關(guān)。在上述彎曲探測器頂端的示例中，所述狀態(tài) 信息可包括例如控制盤(dial)(該控制盤可操作用于控制所述彎曲)的當(dāng)前位置(且可據(jù) 此推斷出角變形)。在另一示例中，所述自由度可為探測器在通道(諸如，例如食道) 中行進(jìn)的距離，且所述狀態(tài)信息可包括通過通道行進(jìn)的長度(或可借以確定該長度的度 量)。此通道可被扭曲成復(fù)雜路徑，在此情況下，探測器所通行的長度與探測器傳感器的 地點和方位顯然不存在直接的相互關(guān)系。在例如此情況下，可使用本征坐標(biāo)函數(shù)，以獲 得探測器頂端的地點和方位。所述方法可用于對患者進(jìn)行仿真的人模。在此情況下，所述處理位置數(shù)據(jù)的步 驟可進(jìn)一步包括訪問人模模型數(shù)據(jù)，該人模模型數(shù)據(jù)表示人模模型。該人模模型數(shù)據(jù)可僅足以允許如上所述那樣對仿真?zhèn)鞲衅鞯奈恢眠M(jìn)行計算。例如，人模模型數(shù)據(jù)可以為定 義仿真探測器所經(jīng)過的通道的形狀的公式?？蛇x的，可提供更為具體的模型，例如該模 型可包括人模內(nèi)部或外部表面的三維表示。在此情況下，通過使用人模模型數(shù)據(jù)(通過 將適當(dāng)約束和/或參數(shù)應(yīng)用至模型)，可將部分不完整的位置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成完整的位置。所述方法可進(jìn)一步包括接收校準(zhǔn)位置數(shù)據(jù)，且所述處理位置數(shù)據(jù)的步驟可進(jìn)一 步包括通過使用所述校準(zhǔn)位置數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)所接收的位置數(shù)據(jù)。這可允許確定實際探測器 相對于人模的地點(從而可確定仿真?zhèn)鞲衅鞯奈恢?，盡管所述位置數(shù)據(jù)并未定義相對于 人模的位置(例如，因為并未使用本征坐標(biāo)或相對坐標(biāo)來對位置數(shù)據(jù)進(jìn)行定義)?？稍谛?準(zhǔn)階段期間提供所述校準(zhǔn)位置數(shù)據(jù)，例如可通過將探測器置于已知或預(yù)先定義的相對于 人模的位置來提供所述校準(zhǔn)位置數(shù)據(jù)。所述解剖結(jié)構(gòu)可為人體或動物體的器官，且具體可為心臟、肺臟、肺、胃、肝 臟、腎臟以及腎中任意一者或多者。通過考慮早前所論述的各種方法，可以理解的是， 所述方法可特別適用于具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)和/或“動態(tài)”的器官(例如心臟)。所述醫(yī)學(xué)成像裝置為可為例如超聲換能器、χ射線設(shè)備、磁共振成像設(shè)備以及正 電子發(fā)射斷層照相裝置中的任一者，但不限于這些選擇。很顯然，在適當(dāng)情況下，其他 醫(yī)學(xué)成像裝置也可被仿真。在另一實施方式中，所述方法進(jìn)一步包括訪問醫(yī)學(xué)裝置定位數(shù)據(jù)，該醫(yī)學(xué)裝 置定位數(shù)據(jù)表示插入患者的醫(yī)學(xué)裝置的位置；以及將與醫(yī)學(xué)裝置相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)添加至 輸出圖像數(shù)據(jù)。這可允許醫(yī)學(xué)裝置(諸如，支架或其他植入物)插入患者以及經(jīng)由適當(dāng)成 像裝置被監(jiān)視的操作可視化。所述方法還可進(jìn)一步包括訪問醫(yī)學(xué)裝置模型數(shù)據(jù)，該醫(yī) 學(xué)裝置模型數(shù)據(jù)表示插入患者的醫(yī)學(xué)裝置的模型；以及通過使用該醫(yī)學(xué)裝置模型數(shù)據(jù)來 生成所述圖像數(shù)據(jù)。這可允許醫(yī)學(xué)裝置的精確表示覆蓋在仿真圖像上。還可將上述圖像 處理步驟應(yīng)用至醫(yī)學(xué)裝置的表示。另外，可依賴于用戶輸入來生成醫(yī)學(xué)裝置定位數(shù)據(jù)。 該定位數(shù)據(jù)可例如響應(yīng)于經(jīng)由傳統(tǒng)計算機(jī)輸入方法(例如，鍵盤以及點擊裝置)、或響應(yīng) 于仿真醫(yī)學(xué)裝置插入過程而被更新，這可以以與上述仿真探測器的實施相類似的方式而 被實施。在另一實施方式中，提供一種用于對醫(yī)學(xué)成像裝置的輸出進(jìn)行仿真的設(shè)備，所 述醫(yī)學(xué)成像裝置可操作用于對解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像，且所述設(shè)備包括模型數(shù)據(jù)訪問裝 置，該裝置用于訪問模型數(shù)據(jù)，該模型數(shù)據(jù)表示解剖結(jié)構(gòu)的模型；選擇數(shù)據(jù)訪問裝置， 該裝置用于訪問選擇數(shù)據(jù)，該選擇數(shù)據(jù)表示待成像解剖結(jié)構(gòu)的所選區(qū)域；以及選擇數(shù)據(jù) 及模型數(shù)據(jù)處理裝置，該裝置用于處理所述選擇數(shù)據(jù)和模型數(shù)據(jù)，以生出輸出數(shù)據(jù)，該 輸出數(shù)據(jù)表示醫(yī)學(xué)成像裝置對所選區(qū)域進(jìn)行成像時的輸出的仿真。在進(jìn)一步的實施方式中，提供一種用于促進(jìn)對有關(guān)醫(yī)學(xué)成像裝置(該裝置用于 對患者進(jìn)行成像)的訓(xùn)練的設(shè)備，該設(shè)備包括人模，該人模對患者進(jìn)行仿真；仿真探 測器，用于對醫(yī)學(xué)成像裝置的探測器進(jìn)行仿真；以及上述成像設(shè)備。所述人?？砂ㄓ?于容納所述仿真器探測器的通道(諸如，例如食道近似物或其他體腔)。所述設(shè)備可進(jìn)一步包括用于確定所述仿真器探測器的位置的定位裝置，該定位 裝置可操作用于發(fā)送位置數(shù)據(jù)至所述成像設(shè)備。所述定位裝置可通過使用任何合適的方 法(諸如，USB連接、無線收發(fā)機(jī)等)來發(fā)送位置數(shù)據(jù)。所述定位裝置可包括用于確定探測器在所述通道內(nèi)所行進(jìn)的長度的長度測量裝置。該長度測量裝置可為例如連接至探 測器末端的彈簧卷筒，例如可操作用于確定該卷筒的轉(zhuǎn)數(shù)，從而確定延伸的長度。還可 使用其他技術(shù)來確定探測器和/或仿真?zhèn)鞲衅鞯奈恢?，包括通過使用例如磁性傳感器和/ 或射頻發(fā)射機(jī)及接收機(jī)的三角測量技術(shù)。所述定位裝置可包括安裝于探測器內(nèi)的加速度計(或類似裝置，諸如陀螺儀)， 用于跟蹤探測器的地點和方位中的至少一者。這可允許探測器在例如體模周圍及內(nèi)部自 由移動。所述定位裝置可包括用于配置探測器的形態(tài)(aspect)的至少一個用戶可控輸入 裝置。該形態(tài)可為例如探測器的頂端或其他部分的變形，且可為旋轉(zhuǎn)控制盤、按鈕或其 他控制裝置。優(yōu)選地，所述用戶可控輸入裝置可模仿實際探測器上的類似裝置的構(gòu)造。所述設(shè)備可進(jìn)一步包括校準(zhǔn)參考地點，且所述定位裝置因此可被配置為在探測 器位于所述校準(zhǔn)參考地點時，發(fā)送校準(zhǔn)位置信息。所述校準(zhǔn)參考地點可為諸如使探測器 被完全插入所述通道、或使探測器被置于例如體模上的特定標(biāo)記位置上的限定位置。所述體?？蛇M(jìn)一步包括對患者胸廓進(jìn)行仿真的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。這可給予必要的彈性 及硬度以及外部表面清晰度，以更為精確地對患者進(jìn)行仿真。所述體模可進(jìn)一步包括可變形外膜，以對患者的皮膚層進(jìn)行仿真。由于某些成 像技術(shù)(諸如，超聲)是經(jīng)皮的(穿過皮膚執(zhí)行)，因此更為精確的皮膚層再現(xiàn)可增強(qiáng)仿 真的精確性。所述可變形外膜可包括硅有機(jī)樹脂、橡膠以及其他適用的可變形材料。在相關(guān)實施方式中，提供一種促進(jìn)與利用超聲換能器對患者進(jìn)行成像相關(guān)的訓(xùn) 練的體模，該體模包括對患者胸廓進(jìn)行仿真的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；用于對患者的皮膚層進(jìn)行仿 真的可變形外膜；用于確定應(yīng)用至該體模的仿真超聲探測器的地點和方位以允許對患者 的超聲檢查進(jìn)行仿真的裝置(諸如，傳感器)。所述體模可進(jìn)一步包括通道，用于容納仿 真超聲探測器，以允許對患者的侵入式超聲檢查進(jìn)行仿真。另一實施方式提供一種促進(jìn)與用于對患者進(jìn)行成像的醫(yī)學(xué)成像裝置有關(guān)的訓(xùn)練 的方法，該方法包括提供對患者進(jìn)行仿真的體模；提供用于對醫(yī)學(xué)成像裝置的探測器 進(jìn)行仿真的仿真器探測器；以及執(zhí)行上述方法。在進(jìn)一步的實施方式中，提供一種計算機(jī)，該計算機(jī)包括指令存儲器，存儲 處理器可執(zhí)行指令；以及處理器，用于根據(jù)指令存儲器內(nèi)所存儲的指令來處理數(shù)據(jù)；其 中存儲在指令存儲器內(nèi)的指令包括用于控制處理器以執(zhí)行上述方法的指令。所述計算機(jī)可進(jìn)一步包括圖形處理單元(GPU)，可操作用于執(zhí)行部分處理選 擇數(shù)據(jù)和模型數(shù)據(jù)的步驟?？梢砸匀魏畏奖愕男问絹韺嵤┰诖怂龅膶嵤┓绞剑缤ㄟ^使用專用硬件或 專用硬件及軟件的混合體。本發(fā)明可特別適于(部分地)被實施為工作站或便攜式計算 機(jī)(在用于輸出仿真圖像的方法及設(shè)備的情況下)或者服務(wù)器系統(tǒng)(在發(fā)送和接收參數(shù)數(shù) 據(jù)(例如，對特定解剖結(jié)構(gòu)的病狀進(jìn)行編碼的參數(shù)數(shù)據(jù))的情況下)所實施的計算機(jī)軟 件。本發(fā)明可進(jìn)一步包括網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)可包括任何局域網(wǎng)或甚至廣域網(wǎng)、傳統(tǒng)的陸地網(wǎng) 絡(luò)或無線通信網(wǎng)絡(luò)。本系統(tǒng)可包括任何合適的可編程設(shè)備，諸如通用計算機(jī)、個人數(shù)字 助理、移動電話(諸如，WAP或3G兼容電話)等。本發(fā)明的各個方面涵蓋了可在可編 程裝置上實施的計算機(jī)軟件?？赏ㄟ^使用任何傳統(tǒng)載體介質(zhì)將該計算機(jī)軟件提供給可編程裝置。所述載體介質(zhì)可包括瞬時載體介質(zhì)，諸如攜帶計算機(jī)代碼的電、光、微波、聲 或射頻信號。此瞬時介質(zhì)的一個示例為經(jīng)由IP網(wǎng)絡(luò)(諸如，因特網(wǎng))攜帶計算機(jī)代碼的 TCP/IP信號。所述載體介質(zhì)還可包括用于存儲處理器可讀代碼的存儲介質(zhì)，諸如軟盤、 硬盤、CD ROM、磁帶裝置或固態(tài)存儲器裝置。雖然已在上文中對本發(fā)明的每一方面及各個特征進(jìn)行了定義，但可以理解的 是，在適當(dāng)情況下，可將每一方面與本發(fā)明的任何其他方面或特征結(jié)合使用。詳細(xì)描述下面將參考附圖對上述各種實施方式進(jìn)行更為具體的描述。首先，將參考圖1-圖3簡要描述傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)成像裝置。圖1為傳統(tǒng)的超聲掃描裝置的操作的圖示。可使用超聲成像裝置100和超聲探測器110來對患者120內(nèi)的解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行成 像。所述成像裝置100包括超聲成像處理器102，用于控制適當(dāng)?shù)某曅盘柕纳?，?對所接收的超聲反射進(jìn)行解釋；以及輸出顯示屏104，用于輸出處理器102的處理結(jié)果。 所述探測器110可包括探測器控制部件112 (以下將對其進(jìn)行更為具體的描述)以及用于 生成和接收超聲波的超聲換能器114。在使用中，輸入裝置(未示出)可允許依賴于例如待成像結(jié)構(gòu)的類型來對超聲掃 描的各種屬性進(jìn)行控制。所述超聲換能器截取(pickup)來自不同密度的體積之間的邊界 的反射。根據(jù)該信息，所述超聲成像處理器102構(gòu)建患者內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖像。可通過將換能器114應(yīng)用在皮膚上來在外部執(zhí)行超聲成像。然而，體內(nèi)的一些 結(jié)構(gòu)(諸如，肋以及其他骨骼)可能會阻礙超聲波，從而難以對體內(nèi)的某些部分(諸如， 心臟和肺)進(jìn)行成像。因此，還可在內(nèi)部使用超聲，這將在以下參考圖2進(jìn)行描述。圖2為患者的截面示意圖，該圖示出了經(jīng)食道超聲心動圖(超聲檢查)手術(shù)。在圖2中，示意性示出了患者200。示出了主要的內(nèi)部器官202，諸如心臟。還 示出了肋204，且可以理解的是，這些阻斷了胸廓的外部(圖的頂部)與器官202之間的 視線(line of sight) (LOS)。因此，可通過將超聲換能器定位在標(biāo)記為206的位置(或類 似位置)處來執(zhí)行超聲檢查。這可通過將換能器提供在食道208下方(例如，在全身麻 醉的情況下)來實現(xiàn)。源自位置206的短劃線指示傳感器的典型視野。圖3為來自超聲成像裝置(諸如，上述裝置100)的典型輸出(以示意性的形式) 的圖示。所述輸出圖像被剪切為大致錐形形狀300，該錐形形狀300表示超聲掃描的范 圍?？蓪⒃搾呙栌成渲翗O坐標(biāo)空間，頂點302表示該坐標(biāo)空間的原點，箭頭304示意性 指示徑向方向，且箭頭306示意性指示角方向。虛線308示意性指示相對于原點的等半 徑線。該坐標(biāo)方案中的半徑方向?qū)?yīng)于與超聲換能器的增大的距離。該掃描基本上示出 了解剖結(jié)構(gòu)的二維截面，該截面由角度覆蓋范圍及最大半徑所限定。在此示例中，對應(yīng) 于圖2中的布置(其中器官202為心臟)，例如，圖3示出了心臟310的截面，該截面示 出了子特征第一腔室312和第二腔室314。實際上，超聲圖像包含多個視覺偽影，該多個視覺偽影例如源起于諸如回響、 陰影、散射以及不同的組織密度。由于超聲(以及其他類似的成像技術(shù))僅顯示了解剖結(jié)構(gòu)的二維截面，醫(yī)學(xué)專業(yè)人員可能難以設(shè)想(visualise)下層的三維結(jié)構(gòu)。另外，一些結(jié)構(gòu)(諸如，心臟)總是根 據(jù)肌肉運動的限定周期而變化。這可能會增大可視化過程的復(fù)雜度。現(xiàn)在將參考圖4-圖14描述第一實施方式。該實施方式涉及一種用于對超聲掃 描裝置的輸出進(jìn)行仿真，以例如允許要訓(xùn)練的醫(yī)學(xué)專業(yè)人員基于所仿真的超聲圖像來設(shè) 想皮下解剖結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)。圖4是示出了適用于本實施方式的典型計算機(jī)系統(tǒng)的組件的示意圖。計算機(jī)400包括中央處理單元(CPU)402，程序(以及程序數(shù)據(jù))存儲器404、 存儲裝置406 (諸如，硬盤或類似裝置)、輸入/輸出模塊408以及圖形卡410，該圖形卡 410包括圖形處理單元(GPU) 412以及專用圖形存儲器414。可將用戶輸入裝置420和顯 示單元422連接至計算機(jī)400。所述CPU 402依賴于經(jīng)由輸入/輸出模塊408所提供的用戶輸入，來控制和協(xié)調(diào) 計算機(jī)400內(nèi)的整體程序執(zhí)行。CPU 402可將一些任務(wù)(尤其是那些與圖形輸出的生成 相關(guān)的任務(wù))委托給GPU 412。GPU 412通過使用其專用存儲器414來承擔(dān)所委托的任 務(wù)，以提高其效率(例如，存儲共用的圖形“紋理”)?？稍贑PU 402的控制下，將程 序代碼從存儲裝置406傳輸至存儲器404。圖5為示出了根據(jù)第一實施方式的超聲仿真系統(tǒng)的組件的示意圖。該系統(tǒng)被設(shè) 計為對心臟的經(jīng)食道超聲心動圖(超聲檢查)進(jìn)行仿真。心臟為超聲訓(xùn)練的特定對象， 因為其具有非常復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)且會不斷運動，這將增大根據(jù)二維超聲圖像進(jìn)行可視化 的難度。在圖5中，超聲仿真系統(tǒng)500包括處理器502(諸如，圖4中的CPU和/或 GPU)、用于存儲心臟模型的模型數(shù)據(jù)存儲504、表示待成像心臟的所選區(qū)域的選擇數(shù)據(jù) 506、以及用于存儲輸出仿真圖像的輸出圖像數(shù)據(jù)存儲508。在使用中，處理器502處理模型數(shù)據(jù)504和選擇數(shù)據(jù)506，以生成仿真圖像 508。在形成圖像508時，處理器(其可為CPU和/或GPU)執(zhí)行用于對被仿真的超聲 成像器所執(zhí)行的處理進(jìn)行仿真的多個處理步驟，以及用于對與超聲信號傳播有關(guān)的物理 效應(yīng)進(jìn)行仿真的多個處理步驟?，F(xiàn)在將參考圖6更為具體地描述模型數(shù)據(jù)504。圖6為圖5的模型數(shù)據(jù)存儲504內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的圖示。所示出的模型數(shù)據(jù)存儲600為原版心臟模型(master heart model) 602。該原版心 臟模型602為通過使用傳統(tǒng)三維建模技術(shù)所創(chuàng)建的三維心臟模型。在本實施方式中，例 如，所述原版心臟模型包括形成自多邊形基元(基本構(gòu)建塊)且包括表面紋理信息(以控 制該模型的外貌)的多個表面。另外，可將隨時間變化的變形應(yīng)用至原版心臟模型602， 以再次通過使用傳統(tǒng)三維建模技術(shù)來對心臟在心搏周期的運動進(jìn)行仿真。還可提供繪制 引擎604，以將原版心臟模型轉(zhuǎn)換至模型數(shù)據(jù)存儲600 (參見以下描述)內(nèi)的模型。所述模型數(shù)據(jù)存儲600包括多個模型，每一模型對應(yīng)于心臟周期動畫的幀。因 此，可提供第一心臟模型幀606、第二心臟模型幀608等直至針對動畫第η幀的心臟模型 幀610 (對于總共η個幀而言)。所述繪制引擎604基本上在相對時間偏移處對原版心臟 模型拍快照，并將得到的變形后的模型版本存儲在心臟數(shù)據(jù)存儲600中。由于所述繪制操作，可簡化心臟動畫，因為處理器僅需選擇適當(dāng)?shù)哪Ｐ桶姹荆恍枰獙δＰ瓦M(jìn)行變形(這可能需要很大的計算強(qiáng)度)。通過在所存儲的模型606、608、610之間進(jìn)行內(nèi)插，超聲仿真器能夠生成表示 落入限定的動畫幀時間周期之間的時間周期的模型數(shù)據(jù)。可使用傳統(tǒng)的內(nèi)插方法。例 如，可取兩相鄰模型中每一多邊形頂點的χ、y和ζ坐標(biāo)的加權(quán)平均值。另外，所述模型數(shù)據(jù)存儲600包括模型元數(shù)據(jù)612，該模型元數(shù)據(jù)612包含有關(guān) 模型的信息。所述元數(shù)據(jù)612包括有關(guān)模型的附加信息，諸如標(biāo)識了模型不同部分的分 組信息。在使用中，可繪制所選的或內(nèi)插的心臟模型，以顯示心臟在心搏周期中的特定 點處的三維表示。另外，可執(zhí)行進(jìn)一步的繪制，以形成仿真超聲圖像?，F(xiàn)在將參考圖7和圖8更為具體地描述對模塊數(shù)據(jù)的處理。圖7為示出了超聲仿真系統(tǒng)的屏幕顯示的示意圖。屏幕顯示700包括心臟及成像探測器的三維視圖702、仿真超聲探測器的控制及 配置的概要704、仿真超聲成像器輸出706、以及其上設(shè)置有心搏周期的時間線708。在所述三維視圖702中，示出了心臟710和經(jīng)食道探測器712。示出了該探測器 的視野714。其中視野714與心臟710交匯，示出了穿過心臟的截面716，且在線框圖/ 半透視圖中示出了心臟的其余部分718 (以允許示出截面716)。在成像器輸出窗口 706中，示出了仿真超聲圖像。截面圖像720對應(yīng)于三維視圖 702中所示的截面716，但還包括偽影及其他圖像處理，以更好地對超聲輸出進(jìn)行仿真。在時間線708中，示出了當(dāng)前時間722。在使用中，用戶可通過使用各種鍵盤輸入并利用鼠標(biāo)進(jìn)行點擊及拖拽來控制探 測器的位置及方位。視野714會相應(yīng)改變，且轉(zhuǎn)而截面716、720也會相應(yīng)改變。視野 714表示待成像心臟的區(qū)域選擇。該選擇對應(yīng)于圖5中的選擇數(shù)據(jù)508。圖8為超聲仿真系統(tǒng)的屏幕顯示的屏幕截圖。該屏幕截圖對應(yīng)于圖7中的示意圖。可以理解的是，模型和/或仿真窗口的不同視圖均是可以的。例如，在一個模 式中，可以以完整的固體形式繪制心臟。在其他模式中，可選擇模型的不同部分，且每 一部分的顯示均可獨立地打開或關(guān)閉。另外，可通過點擊三維視圖502或仿真器輸出窗 口 504的相關(guān)部分來選擇對模型的選擇。以下將對更為具體地描述這些特征中的部分特 征。用戶還可旋轉(zhuǎn)“虛擬”心臟，以在不同角度檢查該虛擬心臟的外表，且用戶還 可“放大”心臟，以獲得近視圖。在本實施方式中，可使用OpenGL應(yīng)用程序接口(API)來繪制所建模心臟的各種 視圖。雖然某些處理使用了來自擴(kuò)展OpenGLAPI的功能(基于計算效率的原因)，但這 些功能并非必然可在其他地方得到支持，因此還可使用其他接口。圖9為本實施方式中所使用的解剖數(shù)據(jù)的圖示。解剖數(shù)據(jù)900包括限定心臟模型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的層級數(shù)據(jù)。心臟解剖數(shù)據(jù)902具有 子部分904、906、908。接下來，該子部分904、906、908可具有進(jìn)一步的子部分910、 912。因此層級被限定。所述解剖數(shù)據(jù)900包括有關(guān)心臟結(jié)構(gòu)(諸如，心室、靜脈等)的信息，且可在圖
247和圖8的主屏幕顯示中進(jìn)行顯示。所述解剖數(shù)據(jù)還限定了與相關(guān)解剖結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的模型 部分(在本實施方式中為一組多邊形)。這例如使得上述允許打開和關(guān)閉某些模型部分的 功能成為可能。可提供進(jìn)一步的數(shù)據(jù)來允許對每一心臟子部分進(jìn)行選擇。具體而言，可提供體 積“選擇紋理”(未示出)。該紋理具有布置在三維陣列中的多個體素(體積像素)。 每一體素具有與其相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)對與給定點相關(guān)聯(lián)的任何子部分的標(biāo)識進(jìn)行了 編碼。因此，當(dāng)用戶點擊三維模型或二維仿真圖像上的特定點時，系統(tǒng)可計算出該點擊 的三維地點(通過使用傳統(tǒng)算法)，之后在選擇紋理中“查找”最近的體素。因為每一體素均對應(yīng)于多個子結(jié)構(gòu)(由于特征層級)，系統(tǒng)可使用進(jìn)一步的算法 來確定應(yīng)選擇哪一子結(jié)構(gòu)。當(dāng)作出新的選擇時，系統(tǒng)確定之前所選的子結(jié)構(gòu)是否與所選 體素相關(guān)聯(lián)。如果是，則選擇列表中的下一子結(jié)構(gòu)。否則選擇第一子結(jié)構(gòu)。該算法確 保了與特定點相關(guān)聯(lián)的所有子結(jié)構(gòu)均可被選擇，并以順序方式查閱子結(jié)構(gòu)(對于每一體 素而言，子結(jié)構(gòu)根據(jù)層級而被排序)。在本實施方式中，可生成單個選擇紋理，并依賴于定時值對其進(jìn)行變形。為實 現(xiàn)該目的，可使用與 “Harmonic Coordinates for Character Articulation” (Joshi etAl, ACM Transations on Graphics (TOG), July 2007，Vol.26, issue 3)中所描述的相類似的技術(shù)。—般來說，該文章描述了一種用于根據(jù)網(wǎng)孔頂點來對該網(wǎng)孔的內(nèi)部體積進(jìn)行參 數(shù)化，以在其內(nèi)部體積內(nèi)任意點處確定對該網(wǎng)孔進(jìn)行變形的效應(yīng)的技術(shù)。該文章特別將 該技術(shù)描述為一種用于使用任意點陣對網(wǎng)孔進(jìn)行變形的機(jī)制。在本實施方式中，可采用相同的方法來對心臟模型的內(nèi)部體積進(jìn)行參數(shù)化，以 實現(xiàn)3D紋理的變形(實時地)。本實施方式利用反向局部映射，而皮克斯(Pixar)的文 章基本上描述了一種正向局部映射。為實現(xiàn)該映射，可使用一技術(shù)來創(chuàng)建從每一變形后 的幀(皮克斯的文章中的姿態(tài)(pose))映射回3D紋理所對應(yīng)的基礎(chǔ)姿態(tài)的映射。該反向 映射可被編碼為3D紋理序列，在該3D紋理序列中，每一體素對其在未變形體積內(nèi)的所 源自的位置進(jìn)行編碼。之后，可通過修改4D數(shù)組在4維(即，空間的或時間的)中任一 維中的分辨率來將該4D數(shù)組的質(zhì)量與其存儲器占用情況進(jìn)行折中。在繪制時，可在4D數(shù)組內(nèi)對該數(shù)組所編碼的體積的界限內(nèi)的空間中(在該區(qū)域 外的點被假定為靜止的)的任一點進(jìn)行查找，以在未變形體積內(nèi)建立該點所源自的點。在本實施方式的變化方式中，可創(chuàng)建和存儲與所存在的模型相等數(shù)量的選擇紋 理(所限定的η個動畫幀中的每一幀對應(yīng)一個選擇紋理)。可以以與創(chuàng)建多個心臟模型相 類似的過程來根據(jù)原版模型創(chuàng)建選擇紋理。這要求更大的存儲器，但可提供更為精確的 結(jié)果?，F(xiàn)更為具體地描述生成仿真超聲圖像的過程。圖10為示出了用于形成圖7和圖8的超聲圖像的處理步驟的流程圖。該過程起始于步驟S1000。在步驟1002中繪制截面圖像(如上所述那樣)之 后，將極坐標(biāo)系統(tǒng)應(yīng)用至該圖像(步驟S1004)。依舊如上參考圖3所述，所述極坐標(biāo)系 統(tǒng)的原點位于超聲圖像的“頂點”。該極坐標(biāo)系統(tǒng)的徑向方向在超聲探測器信號的方向 上伸展。之后在步驟S1006中將圖像“展開”至極坐標(biāo)系統(tǒng)。從而，錐形圖像被轉(zhuǎn)換成 直線圖像。這意味著平面圖像的每一列對應(yīng)于探測器信號的路徑，簡化了后續(xù)的計算。在步驟S1008，將多個超聲偽影添加至所述圖像(這將在以下進(jìn)行更為具體的描述)。之 后，將所述圖像轉(zhuǎn)換回極坐標(biāo)空間(步驟S1010)，且覆蓋一些進(jìn)一步的偽影及信息(步 驟S1012)。將圖像轉(zhuǎn)換至極坐標(biāo)空間并再轉(zhuǎn)換回來可助于對進(jìn)一步遠(yuǎn)離超聲換能器的分 辨率的降低進(jìn)行仿真。該處理終止于步驟S1014?，F(xiàn)參考圖11更為具體地描述添加超聲偽影的處理。圖11為更為具體地示出了圖10中的添加超聲偽影(步驟S1008)的處理步驟的
流程圖。在過程起始之后(步驟S1100)，在“展開”的超聲圖像上運行邊緣檢測算法(步 驟S1202)，針對圖像每一列生成包含邊緣過渡的稀疏數(shù)組。之后，使用邊緣檢測數(shù)據(jù)來 添加回響偽影(步驟1104)、陰影偽影(步驟S1106)以及散射偽影(步驟S1108)，所有 偽影均源自與超聲回波相關(guān)的基本物理效應(yīng)。在步驟1110，還可添加其他仿真衰減效應(yīng) 的偽影。之后，該處理終止(步驟S1112)。更為具體的，所述回響效應(yīng)模仿被成像組織中的邊緣過渡之間的多個反射的效 應(yīng)(該效應(yīng)創(chuàng)建“重影”圖像)。為保持算法的計算效率，可在所跟蹤的反射的數(shù)量上 設(shè)置限制。所述陰影偽影涉及對銳緣過渡之后的圖像進(jìn)行衰減，模仿實際的物理效應(yīng)。 所述散射偽影與超聲波的散射有關(guān)，且可通過在銳緣過渡附近添加局部高斯噪聲而被實 施。還可例如通過計算聲音在傳播及反射期間的幅度及相位、并匯集直達(dá)聲以及所 有反射聲以獲得心臟周圍的聲級壓級分布，來計算與超聲有關(guān)的物理效應(yīng)。對反射及陰 影進(jìn)行建模的進(jìn)一步實施方式包括射線跟蹤模型、椎體跟蹤模型以及棱錐體跟蹤模型。圖12為更為詳細(xì)地示出了圖10的覆蓋進(jìn)一步的偽影及信息的處理步驟(步驟 S1012)的流程圖。在過程起始之后(步驟S1200)，添加體積噪聲，以對隨機(jī)組織密度變化的效應(yīng) 進(jìn)行仿真(步驟S1202)?？赏ㄟ^使用高斯噪聲算法來創(chuàng)建原版噪聲紋理，并針對每一動 畫幀(以及“中間”幀)對該原版噪聲紋理進(jìn)行變形。體積紋理的相關(guān)部分被選擇并被 覆蓋在圖像數(shù)據(jù)上。這可在超聲圖像中提供一致的噪聲紋理，該噪聲紋理隨著視角的變 化是一致且可重復(fù)的。在步驟S1204，將所述圖像剪切成“錐形”超聲形狀，且在步驟 S1206添加一些基本圖形，以對仿真超聲成像器的輸出進(jìn)行仿真。之后，該處理終止(步 驟 S1208)。還可對所述圖像應(yīng)用一些形式的銳化，以增強(qiáng)邊緣效應(yīng)。圖13為更為詳細(xì)地示出了檢測邊緣的處理步驟(步驟S1102)的流程圖。在過程起始之后(步驟S1300)，在步驟S1302生成大小為mXs的稀疏數(shù)組(更 確切的說，再生)?；谝韵陆忉尩脑颍撓∈钄?shù)組采取圖像的形式，其中每一像素處 的顏色值實際上是對數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，尤其是所連續(xù)檢測的邊緣的行號。更為具體的，通 過向下掃描圖像的每一列來對輸出圖像執(zhí)行邊緣檢測。每一列中所找到的每一連續(xù)邊緣 被存儲于稀疏數(shù)組各列的下一可用行中。因此(且很重要的，根據(jù)處理布置)，稀疏數(shù)組 的每一列中的數(shù)據(jù)值獨立于其他列中的數(shù)據(jù)值(但每一列中的行均相互依賴，因為每一 行的值依賴于之前所檢測的邊緣數(shù)目)?？蛇x擇適當(dāng)?shù)膕值，以在大多數(shù)情況下給出精確 的處理，且同時保持存儲器的最少使用。因此，最多可記錄總共S個邊緣過渡。
在步驟S1304，將數(shù)組劃分為總共S個子圖像，每一子圖像的大小為mXl。這利 用了稀疏數(shù)組的每一列的邊緣檢測值均是獨立的這一事實。通過將該數(shù)組轉(zhuǎn)成子圖像， 之后可由GPU對該數(shù)組進(jìn)行處理，該GPU采用大量并行處理。由于連續(xù)行的相互依賴 (此將阻止將GPU的并行處理被整個應(yīng)用至數(shù)組)，需要根據(jù)行來對圖像進(jìn)行分解。步 驟S1306-S1616表示循環(huán)，在該循環(huán)中，可輪流處理所有行(及對應(yīng)的子圖像)。在該 循環(huán)開始時，可將子圖像計數(shù)器設(shè)置為1(步驟S1306)，并利用轉(zhuǎn)換后圖像的行號(該行 號對應(yīng)于首次檢測的邊緣)來填充稀疏數(shù)組的第一行(子圖像號1)(步驟S1308)。在該 循環(huán)的其他迭代中，之前的行號加載自之前的子圖像(即，稀疏數(shù)組的前一行)，且從之 前的點檢測邊緣(步驟S1310)，這減少了所需的計算量。之后，將所確定的接下來的行 存儲于稀疏數(shù)組的相關(guān)列中(步驟S1312)。增加行指針(子圖像號)(步驟S1314)，且 如果存在更多的行，則該循環(huán)重復(fù)(步驟S1316)。之后，以適當(dāng)順序?qū)ψ訄D像進(jìn)行重新 合并，以形成所檢測邊緣的稀疏數(shù)組。之后，該處理終止(步驟S1320)如果已檢測到圖像中的最后邊緣，則在稀疏數(shù)組的相關(guān)列中設(shè)置特定的“標(biāo) 示”值。該檢測邊緣的處理可涉及在轉(zhuǎn)換后圖像自身上使用傳統(tǒng)的圖像邊緣檢測算法 (以提高計算效率)，或通過將轉(zhuǎn)換后圖像上的點映射回模型，并使用傳統(tǒng)的射線跟蹤算 法來檢測模型中的表面交叉(提高精確度，且還可允許導(dǎo)入更多有關(guān)邊緣過渡的性質(zhì)的 fn 息)ο如上所述，可使用稀疏數(shù)組中的信息來在計算上提供有效的回響、陰影、散射 以及其他視覺偽影(由于這些偽影一般與邊緣過渡相關(guān)聯(lián))。圖14為圖10-圖13的處理步驟的總體視圖。圖像1400為已從極坐標(biāo)空間轉(zhuǎn)換回平面坐標(biāo)空間的截面圖的圖示。圖像1402 示出了檢測圖像1400中邊緣的處理。圖像1404示出了用于保存邊緣檢測信息的稀疏數(shù) 組。圖像1406示出了所述稀疏數(shù)組如何被劃分為多個子圖像(從圖像的頂部至底部運 行)。步驟1408示出了將視覺偽影添加至轉(zhuǎn)換后圖像1400 (通過使用稀疏數(shù)組)。圖像 1410示意性示出了添加各種視覺偽影的效果。之后，添加高斯噪聲1412，以對散射效應(yīng) 進(jìn)行仿真，以形成圖像1414。之后，將該圖像1414轉(zhuǎn)換回平面坐標(biāo)空間，且覆蓋進(jìn)一步 的信息，以形成圖像1416?，F(xiàn)將參考圖15-圖19描述進(jìn)一步的實施方式，其中為TOE超聲訓(xùn)練提供了更易 理解的超聲仿真器。圖15為根據(jù)進(jìn)一步實施方式的超聲仿真系統(tǒng)的圖示。在圖15中，示出了體模1500、計算機(jī)1520以及仿真探測器1540。所述體模為類似于人的軀體，且包括用于在類似于食道的腔體內(nèi)容納探測器 1540的通道1502。所述計算機(jī)1520連接至輸出顯示器1522和用戶輸入裝置1524(諸如，鍵盤及鼠 標(biāo))。計算機(jī)1520可操作用于運行第一實施方式的超聲仿真系統(tǒng)，該超聲仿真系統(tǒng)可具 有以下所述的一些附加功能。所述仿真器探測器1540包括手柄及控制單元1542以及探測器本體1544，所述 手柄及控制單元1542被設(shè)計為類似于或等同于實際的經(jīng)食道超聲探測器，所述探測器本體1544用于插入食道通道1502中。所述探測器通過線1548連接至彈簧卷筒1546。手 柄及控制單元1542和彈簧卷筒1546輸出數(shù)據(jù)至探測器控制單元1550，該探測器控制單元 1550監(jiān)視所述手柄及控制單元1542和卷筒1546所輸出的數(shù)據(jù)，并將所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成表示 探測器的頂端在體模內(nèi)的位置。之后，將該位置數(shù)據(jù)發(fā)送至計算機(jī)1520。(在可選實施 方式中，可將原始數(shù)據(jù)發(fā)送至計算機(jī)1520，并可在該計算機(jī)上執(zhí)行相關(guān)位置計算。)所述探測器具有對TOE手術(shù)中通常所使用的手術(shù)探測器的實際表示進(jìn)行效仿的 柔性管狀結(jié)構(gòu)?？墒褂脗鹘y(tǒng)USB接口來將來自單元1550的數(shù)據(jù)發(fā)送至計算機(jī)1520，當(dāng)然還可使 用其他接口及數(shù)據(jù)協(xié)議。更為具體的，探測器手柄包含一組加速度計和卷筒，所述加速度可用于推斷探 測器的方位，所述卷筒可對線已向探測器頂端延伸的長度進(jìn)行跟蹤(可據(jù)此推斷探測器 在體模內(nèi)所行進(jìn)的距離)。諸如來自飛思卡爾半導(dǎo)體公司(Freescale Semiconductor)的 MMA7260QT低成本電容式微型機(jī)電加速度計的加速度計足以滿足此目的。圖16為仿真系統(tǒng)的更為具體的組件的示意圖。圖16示意性示出了超聲仿真器系統(tǒng)1600、仿真器探測器系統(tǒng)1610以及體模 1620。所述仿真器系統(tǒng)1600包括以上結(jié)合第一實施方式所述的超聲成像控制器1602 以及輸出顯示屏1604 (除其他組件之外)。所述超聲探測器1610包括探測器控制部件 1612(如下所述)、位置傳感器1614(以上所述的加速度計)以及探測器控制器1616。所 述體模包括位置傳感器1622 (彈簧卷筒)。圖17示出了一般的超聲換能器的操作，該操作示出了需要仿真的控制及運動。所述探測器1700包括手柄/控制部分1702，該手柄及控制部分1702包括用戶可 控控制盤1704和1706、本體部分1708、頂端部分1710以及超聲換能器自身1712。所述頂端部分1710可由控制盤1704、1706控制，以在特定方向上彎曲。在一個 示例探測器中，控制盤1704可促使如箭頭1714所示的側(cè)向(一側(cè)至另一側(cè))彎曲，且另 一控制盤1706可促使該圖平面內(nèi)和圖平面外的前后軸(向前和向后)彎曲。實際上，可 僅使用前后軸彎曲控制盤，因為可通過整個探測器1700的簡單旋轉(zhuǎn)(如箭頭1716所示) 而得到其他角度。從而，需要考慮至少一個用戶可控控制盤(仿真器探測器上有多個用戶可控控 制盤)的狀態(tài)、探測器手柄的方位以及探測器所行進(jìn)的表觀長度(apparent length)，以計 算超聲換能器1712的位置及方位。根據(jù)該信息，可確定探測器(如果該探測器是真實 的)可成像的區(qū)域。之后，可將該區(qū)域信息饋送至仿真器系統(tǒng)，以示出探測器在三維視 圖中的地點以及可被獲得的對應(yīng)的超聲(參考圖7和圖8)。從而，圖15-圖17所示的系統(tǒng)可基于仿真器探測器在體模內(nèi)的表觀位置 (apparent position)，提供實時的仿真超聲輸出。在本實施方式的變化方式中，可提供不同的感測方案來確定探測器頂端的表觀 位置。在一個變化方式中，可在體模內(nèi)實際構(gòu)造食道通道，并使用探測器(該探測器如 一般換能器那樣)上的傳感器和/或發(fā)射機(jī)，通過磁性三角測量或射頻三角測量等來確定 探測器頂端的位置。在另一個變化方式中，可磁化探測器頂端，并通過對設(shè)置于體模通道內(nèi)的多個霍爾效應(yīng)傳感器(或類似傳感器)進(jìn)行輪詢(poll)調(diào)查來確定頂端的位置。圖18為圖15-圖17的實施方式的變化方式的圖示。在圖18中，示出了體模1800和在一定范圍內(nèi)自由的探測器1810。在該變化方式中，基于以下事實，即體模內(nèi)通道的約束以及探測器本體的彈性 可允許針對探測器的放置范圍來計算探測器頂端的位置，可使用探測器手柄內(nèi)的加速度 計來跟蹤探測器的地點及方位，并據(jù)此推斷探測器頂端的位置。需要進(jìn)一步的計算以計 算探測器和體模的相對位置。為實現(xiàn)這點，存在校準(zhǔn)模式，在該校準(zhǔn)模式中，可將探測器置于已知的地點中 的已知方向，該已知的地點中的已知方位可由適當(dāng)?shù)臉?biāo)記或接合模塊1802在體模上指示 出。通過使用該校準(zhǔn)位置及方位作為參考，則可確定探測器的位置及方位。由于加速度 計所計算的位置的長期漂移，探測器可能需要不時地被重新校準(zhǔn)。還可在三角測量或其他感測方案中使用類似的原理。另外，還可將限定了體模 及通道的形狀的模型存儲在計算機(jī)中，以助于探測器頂端的計算。圖19為圖15-圖17的實施方式的進(jìn)一步的變化方式的圖示。在該變化方式中，可對人模1900提供肋狀結(jié)構(gòu)1902以及類似于皮膚層的一致性 的可變形外層1904。該體模適于允許經(jīng)胸廓超聲仿真或其他外部超聲技術(shù)?？扇缟纤?那樣使用一些形式的探測器或仿真換能器(未示出)，通過使用任何適當(dāng)?shù)纳鲜龆ㄎ患夹g(shù) 來跟蹤該探測器或仿真換能器(未示出)的位置，并通過使用仿真器計算機(jī)系統(tǒng)來實時顯 示超聲仿真的結(jié)果。肋狀特征1902和可變形外層1904的提供可以以更高的精確度來再現(xiàn)執(zhí)行經(jīng)胸廓 超聲檢查的效果，從而提高了仿真的精確度?？扇缟纤瞿菢犹峁┩ǖ?906，以增加仿真的靈活度，但這不是必須的?，F(xiàn)將描述上述實施方式的一些進(jìn)一步的實施方式及變化方式。在一個實施方式中，可對模型的各形態(tài)(aspect)進(jìn)行參數(shù)化。也就是說，可通 過變量來以各種方式修改模型的形態(tài)。例如，一個變量可為應(yīng)用至模型幾何體的全局比 例因數(shù)。另一參數(shù)可為僅應(yīng)用至一維的比例因數(shù)。其他參數(shù)可與例如模型單個組件的比 例相關(guān)。在本實施方式的變化方式中，參數(shù)還可涉及與模型有關(guān)的定時，以例如限定部 分周期相對于其他周期的相對長度等。可在模型數(shù)據(jù)繪制期間，通過實時將轉(zhuǎn)換應(yīng)用至所述模型來實行所述參數(shù)?？?選的，可在根據(jù)原版模型繪制動畫幀模型期間，考慮所述參數(shù)。參數(shù)的使用可有效地允許整個新模型通過僅指定一些數(shù)據(jù)段而被構(gòu)建。這還可 允許各種病狀及畸形以有醫(yī)學(xué)意義的方式被特征化。另外，可創(chuàng)建或生成參數(shù)組，以作 為訓(xùn)練輔助工具。圖20為涉及解剖模型的參數(shù)化的進(jìn)一步實施方式的圖示。在該實施方式中，對實際醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以推斷可將仿真模型變形成與實 際成像解剖結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的參數(shù)。在過程起始之后(步驟S2000)，接收實際醫(yī)學(xué)圖像，例如實際超聲掃描儀的輸 出(步驟S2002)。接收指示(步驟S2004)，該指示例如來自掃描裝置、或來自對已由掃 描儀成像的區(qū)域的其他估計(通過肉眼、或通過對醫(yī)學(xué)圖像的統(tǒng)計分析及與所存儲模型的比較)。接下來(步驟S2006)，基于所確定的(所估計的)區(qū)域來生成仿真圖像。之 后，將仿真圖像和實際圖像進(jìn)行比較(步驟S2008)，以分析該兩者之間的重大不同點。 之后，在步驟S2010進(jìn)行統(tǒng)計分析(或優(yōu)選地，由人眼進(jìn)行評估)，以估計實際成像器官 的相關(guān)參數(shù)(以估計可以對一系列圖像進(jìn)行比較的基于時間的參數(shù))。之后，可將這些參 數(shù)存儲并應(yīng)用至仿真器模型(步驟S2012)。之后，該過程終止(步驟S2014)。從而，可使用所估計的參數(shù)來調(diào)查成像器官所可能涉及的病狀，且有關(guān)有異于 常態(tài)的偏離的任何信息均可以以更為有益的形式(該形式必然比原始醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)更為 明顯)展現(xiàn)?？蓪⑺鰠?shù)經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)上傳至中央數(shù)據(jù)庫，以例如可添加至已存在的醫(yī)學(xué) 記錄、或例如允許對被檢查者進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷。在一個變化方式中，可省略步驟S2006和步驟S2008，且可對所提供的實際醫(yī)學(xué) 圖像單獨執(zhí)行統(tǒng)計分析(參考必要的模型數(shù)據(jù))。當(dāng)考慮了所有已知信息(例如，該信息 來自標(biāo)準(zhǔn)模型以及對超聲偽影的獲知)時，貝葉斯分析(例如，在計算需要時)可產(chǎn)生合 理的參數(shù)估計。在另一實施方式中，可使用仿真器系統(tǒng)來對醫(yī)學(xué)裝置(諸如，血管內(nèi)支架或起 搏器)的植入進(jìn)行仿真。這些裝置的植入可在局部麻醉的情況下在醫(yī)院中由外科醫(yī)生在 心臟病專家的幫助下執(zhí)行。可將這些裝置定位于需要仿真的心臟的區(qū)域上。從而，必須 對醫(yī)學(xué)實習(xí)生進(jìn)行訓(xùn)練，以經(jīng)歷和設(shè)想這些裝置的適當(dāng)定位?？衫美缑恳簧鲜鲂呐K模型可得到的模型數(shù)據(jù)(盡管省略了動畫信息及多個 模型，因為并不需要他們)來對所植入的醫(yī)學(xué)裝置進(jìn)行建模。通過經(jīng)由鍵盤及鼠標(biāo)或 類似裝置的用戶輸入、或通過類似于上述有關(guān)超聲探測器的仿真，可修改醫(yī)學(xué)裝置的位置。之后，可通過在三維繪制以及二維成像仿真中示出醫(yī)學(xué)裝置而將該醫(yī)學(xué)裝置以 類似的方式顯示給上述心臟模型。在進(jìn)一步的實施方式中，不僅可使用模型數(shù)據(jù)通過輸出用于驅(qū)動原型打印機(jī) (或類似裝置)的數(shù)據(jù)來提供仿真圖像輸出，而且還可創(chuàng)建心臟(或其他被建模的器官或 結(jié)構(gòu))的物理模型。原型打印機(jī)可通過構(gòu)建連續(xù)的2D切片來構(gòu)造任意有效的三維結(jié)構(gòu)。因此，可出于訓(xùn)練、或助于病狀診斷的目的來創(chuàng)建模型(例如，如果如上所述 那樣對模型進(jìn)行參數(shù)化)。相比于現(xiàn)有的醫(yī)學(xué)模型，這可提供更高的靈活性(因為可相當(dāng) 密切地對精確度進(jìn)行控制)，且可對處于心搏周期中任意點的心臟進(jìn)行打印。另外，由于 設(shè)施可選擇性地隱藏部分模型，從而可輸出物理模型的更大范圍。已針對經(jīng)食道超聲心動描記法在原理上描述上述方法及設(shè)備，然而可以理解的 是，這些方法及設(shè)備還適用于其他形式的超聲檢查(包括經(jīng)胸廓超聲心動圖)。還可理解的是，可對可選或附加解剖組件的成像進(jìn)行仿真。例如，在必要時， 可將所述心臟模型替換為肺模型、胃模型、肝臟模型、腎模型等，或可對所述心臟模型 增補肺模型、胃模型、肝臟模型、腎模型等?？杀怀上?仿真的其他具體結(jié)構(gòu)包括鼻 咽、口咽、喉、支氣管樹以及(在進(jìn)行鼻內(nèi)窺鏡檢查及光纖插管的潛在仿真的情況下) 周圍的頭部及頸部結(jié)構(gòu)。還可將本方法及設(shè)備應(yīng)用于開發(fā)心外膜超聲心動描記法仿真器 (在當(dāng)前情況下，這由持有直接與心臟接觸的超聲探測器的外科醫(yī)生在手術(shù)室執(zhí)行)。另一應(yīng)用提供了有關(guān)執(zhí)行胎兒超聲檢查的訓(xùn)練，可以理解的是，以上所展現(xiàn)的用于提供例如多個有關(guān)不同動畫幀的模型的方法還可用于提供多個表示胎兒發(fā)育等的不 同階段的模型。還可將在此所述的方法及設(shè)備應(yīng)用于與哺乳動物及其他動物有關(guān)的非人 類仿真，以及進(jìn)行訓(xùn)練可能是很危險的某些工業(yè)情況(諸如，無損測試以及針對材料的 裂縫檢查等)。所述醫(yī)學(xué)成像裝置還可為除超聲換能器之外的其他裝置。例如，其可為例如χ 射線設(shè)備、磁共振成像設(shè)備以及正電子發(fā)射斷層照相裝置中的任一者。在適當(dāng)情況下， 可對圖10-圖12所示的偽影生成方法進(jìn)行修改，以用于不同的成像技術(shù)?？蛇M(jìn)一步理解的是，上述圖像處理方法還可應(yīng)用至更為通用的成像裝置(而非 僅此醫(yī)學(xué)領(lǐng)域)。例如，涉及徑向掃描(諸如，雷達(dá))的成像方法還可很好地適應(yīng)于結(jié)合 圖10-圖12所述的偽影處理方法的多個方面，且所述仿真系統(tǒng)可整體適應(yīng)于適合此類情 形的場合。還應(yīng)該注意的是，可基于計算效率的原因提供許多上述系統(tǒng)，例如根據(jù)原版模 型生成模型、體積紋理等。必然可行的是，在處理能力增強(qiáng)的情況下，可簡化這些處 理。例如，可在顯示模型、形成截面以創(chuàng)建仿真圖像等時，直接繪制和處理原版模型。以上已對各種實施方式及變化進(jìn)行了描述。然而，本發(fā)明并非限于這些實施方 式。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，本發(fā)明本質(zhì)與范圍內(nèi)的進(jìn)一步的修改也是很顯然的?？?以以各種方式來合并上述布置的特征，以在可選布置中提供類似的益處。
3權(quán)利要求
1.一種對醫(yī)學(xué)成像裝置的輸出進(jìn)行仿真的方法，所述醫(yī)學(xué)成像裝置可操作用于對解 剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像，且所述方法包括訪問模型數(shù)據(jù)，該模型數(shù)據(jù)表示所述解剖結(jié)構(gòu)的模型； 訪問選擇數(shù)據(jù)，該選擇數(shù)據(jù)表示待成像解剖結(jié)構(gòu)的所選區(qū)域；以及 處理所述選擇數(shù)據(jù)和所述模型數(shù)據(jù)，以生成輸出數(shù)據(jù)，該輸出數(shù)據(jù)表示在所述醫(yī)學(xué) 成像裝置對所述所選區(qū)域進(jìn)行成像時的輸出的仿真。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述處理所述選擇數(shù)據(jù)和模型數(shù)據(jù)的步驟進(jìn)一步 包括對由所述醫(yī)學(xué)成像裝置所執(zhí)行的圖像處理步驟進(jìn)行仿真。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，所述醫(yī)學(xué)成像裝置包括用于對透過患者傳播的信 號進(jìn)行感測的傳感器，且其中所述處理所述選擇數(shù)據(jù)和模型數(shù)據(jù)的步驟進(jìn)一步包括對與 所述信號的傳播相關(guān)的物理效應(yīng)進(jìn)行仿真。
4.根據(jù)上述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述處理所述選擇數(shù)據(jù)和模型數(shù)據(jù)的 步驟進(jìn)一步包括對由所述選擇數(shù)據(jù)所標(biāo)識的模型部分進(jìn)行繪制，以形成輸出圖像。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述對模型部分進(jìn)行繪制的步驟包括形成截面圖 像的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其中所述處理所述選擇數(shù)據(jù)和模型數(shù)據(jù)的步驟進(jìn) 一步包括將至少一個視覺偽影添加至所述輸出圖像。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，所述醫(yī)學(xué)成像裝置執(zhí)行徑向掃描，且其中生成所述至 少一個偽影的步驟進(jìn)一步包括相對于所述輸出圖像定義極坐標(biāo)空間，該極坐標(biāo)空間對應(yīng)于徑向掃描所掃過的區(qū)域；將所述輸出圖像從所定義的極坐標(biāo)空間轉(zhuǎn)換至平面坐標(biāo)空間，以形成平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 圖像，所述平面坐標(biāo)空間具有兩個正交軸，所述軸中的一個軸對應(yīng)于徑向掃描的徑向方 向，所述軸中的另一個軸對應(yīng)于徑向掃描的掃描方向；對所述平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換圖像的單獨行和單獨列中的至少一者進(jìn)行處理，以將視覺偽影 添加至所述平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換圖像；以及將所述平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換圖像轉(zhuǎn)換回所述極坐標(biāo)空間。
8.—種生成圖像以對成像裝置的輸出進(jìn)行仿真的方法，所述成像裝置可操作用于執(zhí) 行徑向掃描，且所述方法包括接收表示所述成像裝置的近似輸出的圖像；相對于所述圖像來定義極坐標(biāo)空間，該極坐標(biāo)空間對應(yīng)于徑向掃描所掃過的區(qū)域； 將所述圖像從所定義的極坐標(biāo)空間轉(zhuǎn)換至平面坐標(biāo)空間，以形成平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換圖 像，所述平面坐標(biāo)空間具有兩個正交軸，所述軸中的一個軸對應(yīng)于徑向掃描的徑向方 向，所述軸中的另一個軸對應(yīng)于徑向掃描的掃描方向；生成至少一個視覺偽影，并將該至少一個視覺偽影添加至所述輸出圖像，這包括對 所述平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換圖像的單獨行和單獨列中的至少一者進(jìn)行處理以將視覺偽影添加至所 述平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換圖像的步驟；以及將所述平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換圖像轉(zhuǎn)換回所述極坐標(biāo)空間，以形成輸出圖像數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6-8中任一項權(quán)利要求所述的方法，該方法進(jìn)一步包括生成邊緣檢測數(shù)據(jù)，該邊緣檢測數(shù)據(jù)對有關(guān)所述輸出圖像數(shù)據(jù)中的邊緣過渡的信息進(jìn)行編碼。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述生成至少一個視覺偽影的步驟包括處理所 述邊緣檢測數(shù)據(jù)，以將回響偽影添加至所述輸出圖像數(shù)據(jù)，所述回響偽影表示由多個邊 緣過渡處的探測器信號反射所導(dǎo)致的重影圖像。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其中所述生成至少一個視覺偽影的步驟包括處 理所述邊緣檢測數(shù)據(jù)，以將陰影偽影添加至所述輸出圖像數(shù)據(jù)，所述陰影偽影表示由多 個邊緣過渡處的探測器信號的衰減所導(dǎo)致的成像區(qū)域的某些部分的遮蔽。
12.根據(jù)權(quán)利要求9-11中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述生成所述至少一個視 覺偽影的步驟包括將規(guī)則偽影添加至所述平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換圖像，所述規(guī)則偽影具有依賴于 所述平面坐標(biāo)空間的所述軸中的一個軸而變化的特性。
13.根據(jù)權(quán)利要求9-12中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中 所述輸出圖像數(shù)據(jù)包括多列圖像元素；以及所述生成所述邊緣檢測數(shù)據(jù)的步驟包括生成表示邊緣過渡的地點的數(shù)據(jù)的稀疏數(shù) 組，該稀疏數(shù)組具有多個列和多個行，所述多個列對應(yīng)于所述輸出圖像數(shù)據(jù)的各個列， 特定列的每一連續(xù)行的值表示所述輸出圖像數(shù)據(jù)的各個列中的每一連續(xù)邊緣過渡的地點。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述生成數(shù)據(jù)的稀疏數(shù)組的步驟包括 創(chuàng)建多個數(shù)據(jù)矢量，每一數(shù)據(jù)矢量對應(yīng)于所述稀疏數(shù)組的行；順次處理每一數(shù)據(jù)矢量，對每一連續(xù)數(shù)據(jù)矢量的處理訪問各前一數(shù)據(jù)矢量中的數(shù) 據(jù)；以及合并所述多個數(shù)據(jù)矢量，以形成數(shù)據(jù)的所述稀疏數(shù)組。
15.根據(jù)權(quán)利要求6-14中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述生成所述至少一個視 覺偽影的步驟包括訪問體積噪聲數(shù)據(jù)，該體積噪聲數(shù)據(jù)表示圍繞所述解剖結(jié)構(gòu)的體積內(nèi)的隨機(jī)生成噪 聲數(shù)據(jù)值的分布；處理所述體積噪聲數(shù)據(jù)，以將多個噪聲數(shù)據(jù)值映射至所述輸出圖像數(shù)據(jù)的元素；以及處理所述輸出圖像數(shù)據(jù)，以將所映射的噪聲數(shù)據(jù)值疊加至所述輸出圖像數(shù)據(jù)的各個 元素上。
16.根據(jù)上述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述處理所述選擇數(shù)據(jù)和所述模型數(shù) 據(jù)的步驟進(jìn)一步包括通過使用圖形處理單元GPU來處理所述選擇數(shù)據(jù)和所述模型數(shù)據(jù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項權(quán)利要求所述的方法，該方法進(jìn)一步包括訪問定義所 述模型的至少一個參數(shù)的模型參數(shù)數(shù)據(jù)，且其中所述處理所述選擇數(shù)據(jù)和所述模型數(shù)據(jù) 的步驟進(jìn)一步包括通過使用所述模型參數(shù)數(shù)據(jù)來轉(zhuǎn)換所述模型。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，該方法進(jìn)一步包括 接收與實際解剖結(jié)構(gòu)相關(guān)的實際醫(yī)學(xué)成像數(shù)據(jù)；以及通過估計所述實際解剖結(jié)構(gòu)的參數(shù)，處理所述實際醫(yī)學(xué)成像數(shù)據(jù)和所述模型數(shù)據(jù)， 以生成所述參數(shù)數(shù)據(jù)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述生成所述參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)一步包括訪問成像位置數(shù)據(jù)，該成像位置數(shù)據(jù)標(biāo)識了與所述實際醫(yī)學(xué)成像數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的成像 區(qū)域；生成與所述成像位置數(shù)據(jù)相對應(yīng)的區(qū)域的輸出圖像數(shù)據(jù)；以及通過將所述實際成像數(shù)據(jù)與所述輸出圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，來確定所述參數(shù)。
20.根據(jù)權(quán)利要求17-19中任一項權(quán)利要求所述的方法，該方法進(jìn)一步包括經(jīng)由網(wǎng)絡(luò) 接收所述參數(shù)數(shù)據(jù)。
21.根據(jù)權(quán)利要求17-20中任一項權(quán)利要求所述的方法，該方法進(jìn)一步包括經(jīng)由網(wǎng)絡(luò) 發(fā)送所述參數(shù)數(shù)據(jù)。
22.根據(jù)上述任一項權(quán)利要求所述的方法，該方法進(jìn)一步包括訪問定時數(shù)據(jù)，且其中 所述訪問所述模型數(shù)據(jù)的步驟進(jìn)一步包括依賴于所述定時數(shù)據(jù)而從多組模型數(shù)據(jù)中選擇 所述模型數(shù)據(jù)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，所述定時數(shù)據(jù)指定時間周期，且所述方法進(jìn)一步包括依賴于所述定時數(shù)據(jù)來從所述多組模型數(shù)據(jù)中選擇進(jìn)一步的模型數(shù)據(jù)，首先選擇的 模型數(shù)據(jù)與所指定的時間周期之前的時間周期相關(guān)聯(lián)，且進(jìn)一步選擇的模型數(shù)據(jù)與所指 定時間周期之后的時間周期相關(guān)聯(lián)；以及對所述首先選擇的模型數(shù)據(jù)與所述進(jìn)一步選擇的模型數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插，以生成內(nèi)插模 型數(shù)據(jù)。
24.根據(jù)權(quán)利要求1-7和17-21中任一項權(quán)利要求所述的方法，所述模型數(shù)據(jù)定義了 所述解剖結(jié)構(gòu)的多個子結(jié)構(gòu)，且所述方法進(jìn)一步包括接收用戶選擇數(shù)據(jù)，該用戶選擇數(shù)據(jù)標(biāo)識了所述輸出圖像數(shù)據(jù)的所選部分；處理包括與每一所述子結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的解剖信息的解剖數(shù)據(jù)，以選擇與所述輸出圖像 數(shù)據(jù)的所選部分相關(guān)聯(lián)的解剖數(shù)據(jù)；以及輸出所選的解剖數(shù)據(jù)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，該方法進(jìn)一步包括訪問體積選擇數(shù)據(jù)，該體積選擇數(shù)據(jù)表示對圍繞所述解剖結(jié)構(gòu)的體積內(nèi)的多個點處 的相關(guān)子結(jié)構(gòu)的標(biāo)識；處理所述體積選擇數(shù)據(jù)，以確定所述體積選擇數(shù)據(jù)內(nèi)與所述用戶選擇數(shù)據(jù)相對應(yīng)的 點，并確定與該點相關(guān)聯(lián)的相關(guān)子結(jié)構(gòu)，所述解剖數(shù)據(jù)根據(jù)該相關(guān)子結(jié)構(gòu)被選擇。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，所述體積選擇數(shù)據(jù)能夠?qū)⒍鄠€子結(jié)構(gòu)與所述體積內(nèi) 的每一點相關(guān)聯(lián)，且所述處理所述體積選擇數(shù)據(jù)的方法進(jìn)一步包括確定之前所選的子結(jié)構(gòu)是否與所述體積選擇數(shù)據(jù)內(nèi)與所述用戶選擇數(shù)據(jù)相對應(yīng)的點 相關(guān)聯(lián)；以及如果之前所選的子結(jié)構(gòu)與所述體積選擇數(shù)據(jù)內(nèi)與所述用戶選擇數(shù)據(jù)相對應(yīng)的點相關(guān) 聯(lián)，則選擇所述體積選擇數(shù)據(jù)內(nèi)與所述點相關(guān)聯(lián)的下一子結(jié)構(gòu)，從而與所述體積選擇數(shù) 據(jù)內(nèi)的同一點相對應(yīng)的反復(fù)的用戶選擇將通過所有相關(guān)子結(jié)構(gòu)循環(huán)。
27.根據(jù)權(quán)利要求25或26所述的方法，所述體積選擇數(shù)據(jù)依賴于指定時間周期的定 時參數(shù)而被訪問，且所述方法進(jìn)一步包括依賴于所述定時參數(shù)選擇進(jìn)一步的體積選擇數(shù)據(jù)，首先選擇的體積選擇數(shù)據(jù)與所述指定時間周期之前的時間周期相關(guān)聯(lián)，且進(jìn)一步選擇的體積選擇數(shù)據(jù)與所述指定時間周 期之后的時間周期相關(guān)聯(lián)；以及對所述首先所選的體積選擇數(shù)據(jù)與所述進(jìn)一步選擇的體積選擇數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插，以生 成內(nèi)插體積選擇數(shù)據(jù)。
28.根據(jù)上述任一項權(quán)利要求所述的方法，該方法進(jìn)一步包括輸出多個輸出圖像，該 多個輸出圖像形成動畫序列。
29.根據(jù)權(quán)利要求1-7、17-21和24-27中任一項權(quán)利要求所述的方法，該方法進(jìn)一步 包括接收表示仿真醫(yī)學(xué)成像裝置的仿真?zhèn)鞲衅魑恢玫奈恢脭?shù)據(jù)；處理該位置數(shù)據(jù)，以標(biāo)識所述仿真?zhèn)鞲衅飨鄬τ诜抡娼馄式Y(jié)構(gòu)的相對位置；以及依賴于所述仿真?zhèn)鞲衅鞯南鄬ξ恢?，生成所述選擇數(shù)據(jù)。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中所述位置數(shù)據(jù)包括對所述仿真?zhèn)鞲衅鞯奈恢玫谋聿弧?br> 31.根據(jù)權(quán)利要求29或30所述的方法，其中所述位置數(shù)據(jù)包括對仿真探測器上參考 點的位置的表示，所述仿真?zhèn)鞲衅髟O(shè)置于所述仿真探測器上遠(yuǎn)離所述參考點的位置處。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，所述仿真探測器包括至少一個自由度，且其中所述 位置數(shù)據(jù)包括關(guān)于所述至少一個自由度的狀態(tài)信息。
33.根據(jù)權(quán)利要求29-32中任一項權(quán)利要求所述的方法，該方法用于利用人模來對患 者進(jìn)行仿真，且其中所述處理所述位置數(shù)據(jù)的步驟進(jìn)一步包括訪問代表所述人模的模型 的人模模型數(shù)據(jù)。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，該方法進(jìn)一步包括接收校準(zhǔn)位置數(shù)據(jù)，且其中所述 處理所述位置數(shù)據(jù)的步驟進(jìn)一步包括通過使用所述校準(zhǔn)位置數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)所接收的位置數(shù) 據(jù)。
35.一種根據(jù)權(quán)利要求1-7、17-21、24-27和29-34中任一項項權(quán)利要求所述的方 法，其中所述解剖結(jié)構(gòu)為人體或動物體的器官。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中，所述解剖結(jié)構(gòu)為心臟、肺臟、肺、胃、肝 臟、腎臟以及腎中任意一者或多者。
37.根據(jù)權(quán)利要求1-7、17-21、24-27和29-36中任一項項權(quán)利要求所述的方法，其 中所述醫(yī)學(xué)成像裝置為超聲換能器、χ射線設(shè)備、磁共振成像設(shè)備以及正電子發(fā)射斷層照 相裝置中的任一者。
38.根據(jù)權(quán)利要求1-7、17-21、24-27和29-37中任一項權(quán)利要求所述的方法，該方法進(jìn)一步包括訪問表示插入患者的醫(yī)學(xué)裝置的位置的醫(yī)學(xué)裝置位置數(shù)據(jù)；以及 將與所述醫(yī)學(xué)裝置相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)添加至所述輸出圖像數(shù)據(jù)中。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，該方法進(jìn)一步包括訪問表示插入患者的醫(yī)學(xué)裝置的模型的醫(yī)學(xué)裝置模型數(shù)據(jù)；以及 通過使用該醫(yī)學(xué)裝置模型數(shù)據(jù)來生成所述圖像數(shù)據(jù)。
40.根據(jù)權(quán)利要求38或39所述的方法，該方法進(jìn)一步包括 依賴于用戶輸入，生成醫(yī)學(xué)裝置定位數(shù)據(jù)。
41.一種用于對醫(yī)學(xué)成像裝置的輸出進(jìn)行仿真的設(shè)備，所述醫(yī)學(xué)成像裝置可操作用于 對解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像，且所述設(shè)備包括模型數(shù)據(jù)訪問裝置，該模型數(shù)據(jù)訪問裝置用于訪問模型數(shù)據(jù)，該模型數(shù)據(jù)表示所述 解剖結(jié)構(gòu)的模型；選擇數(shù)據(jù)訪問裝置，該選擇數(shù)據(jù)訪問裝置用于訪問選擇數(shù)據(jù)，該選擇數(shù)據(jù)表示待成 像解剖結(jié)構(gòu)的所選區(qū)域；以及選擇數(shù)據(jù)及模型數(shù)據(jù)處理裝置，該選擇數(shù)據(jù)及模型數(shù)據(jù)處理裝置用于處理所述選 擇數(shù)據(jù)和所述模型數(shù)據(jù)，以生成所述醫(yī)學(xué)成像裝置在對所選區(qū)域進(jìn)行成像時的輸出的仿真。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的設(shè)備，其中所述選擇數(shù)據(jù)及模型數(shù)據(jù)處理裝置被配置為對 由所述醫(yī)學(xué)成像裝置所執(zhí)行的圖像處理步驟進(jìn)行仿真。
43.根據(jù)權(quán)利要求41或42所述的設(shè)備，所述醫(yī)學(xué)成像裝置包括用于對透過患者傳播 的信號進(jìn)行感測的傳感器，且其中所述選擇數(shù)據(jù)及模型數(shù)據(jù)處理裝置被配置為對與所述 信號的傳播相關(guān)的物理效應(yīng)進(jìn)行仿真。
44.根據(jù)權(quán)利要求41-43中任一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述選擇數(shù)據(jù)及模型處 理裝置被配置為對由所述選擇數(shù)據(jù)所標(biāo)識的模型部分進(jìn)行繪制，以形成輸出圖像。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的設(shè)備，其中所述選擇數(shù)據(jù)及模型數(shù)據(jù)處理裝置被進(jìn)一步配 置為形成截面圖像。
46.根據(jù)權(quán)利要求44或45所述的設(shè)備，其中所述選擇數(shù)據(jù)及模型數(shù)據(jù)處理裝置被配 置為將至少一個視覺偽影添加至所述輸出圖像。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的設(shè)備，所述醫(yī)學(xué)成像裝置執(zhí)行徑向掃描，且其中所述選擇 數(shù)據(jù)及模型數(shù)據(jù)處理裝置被進(jìn)一步配置為相對于所述輸出圖像定義極坐標(biāo)空間，該極坐標(biāo)空間對應(yīng)于徑向掃描所掃過的區(qū)域；將所述輸出圖像從所定義的極坐標(biāo)空間轉(zhuǎn)換至平面坐標(biāo)空間，以形成平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 圖像，所述平面坐標(biāo)空間具有兩個正交軸，所述軸中的一個軸對應(yīng)于徑向掃描的徑向方 向，所述軸中的另一個軸對應(yīng)于徑向掃描的掃描方向；對所述平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換圖像的單獨行和單獨列中的至少一者進(jìn)行處理，以將視覺偽影 添加至所述平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換圖像；以及將所述平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換圖像轉(zhuǎn)換回所述極坐標(biāo)空間。
48.一種用于生成圖像以對成像裝置的輸出進(jìn)行仿真的設(shè)備，所述成像裝置可操作用 于執(zhí)行徑向掃描，且所述設(shè)備包括圖像輸入裝置，該圖像輸入裝置用于接收一表示所述成像裝置的近似輸出的圖像；以及處理裝置，該處理裝置被配置為相對于所述圖像，定義極坐標(biāo)空間，該極坐標(biāo)空間對應(yīng)于徑向掃描所掃過的區(qū)域； 將所述圖像從所定義的極坐標(biāo)空間轉(zhuǎn)換至平面坐標(biāo)空間，以形成平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換圖 像，所述平面坐標(biāo)空間具有兩個正交軸，所述軸中的一個軸對應(yīng)于徑向掃描的徑向方 向，所述軸中的另一個軸對應(yīng)于徑向掃描的掃描方向；生成至少一個視覺偽影，并將該至少一個視覺偽影添加至所述輸出圖像，這包括對 所述平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換圖像的單獨行和單獨列中的至少一者進(jìn)行處理以將視覺偽影添加至所 述平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換圖像的步驟；以及將所述平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換圖像轉(zhuǎn)換回所述極坐標(biāo)空間，以形成輸出圖像數(shù)據(jù)。
49.根據(jù)權(quán)利要求46-48中任一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，該設(shè)備進(jìn)一步包括用于生成 邊緣檢測數(shù)據(jù)的邊緣檢測裝置，所述邊緣檢測數(shù)據(jù)對有關(guān)所述輸出圖像數(shù)據(jù)中的邊緣過 渡的信息進(jìn)行編碼。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的設(shè)備，其中所述選擇數(shù)據(jù)及模型數(shù)據(jù)處理裝置被進(jìn)一步配 置為處理所述邊緣檢測數(shù)據(jù)，以將回響偽影添加至所述輸出圖像數(shù)據(jù)，所述回響偽影表 示由多個邊緣過渡處的探測器信號反射所導(dǎo)致的重影圖像。
51.根據(jù)權(quán)利要求49或50所述的設(shè)備，其中所述選擇數(shù)據(jù)及模型數(shù)據(jù)處理裝置被進(jìn) 一步配置為處理所述邊緣檢測數(shù)據(jù)，以將陰影偽影添加至所述輸出圖像數(shù)據(jù)，所述陰影 偽影表示由多個邊緣過渡處的探測器信號的衰減所導(dǎo)致的成像區(qū)域的某些部分的遮蔽。
52.根據(jù)權(quán)利要求49-51中任一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述選擇數(shù)據(jù)及模型數(shù) 據(jù)處理裝置被進(jìn)一步配置為將規(guī)則偽影添加至所述平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換圖像，所述規(guī)則偽影具 有依賴于所述平面坐標(biāo)空間的所述軸中的一個軸而變化的特性。
53.根據(jù)權(quán)利要求49-52中任一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中，所述輸出圖像數(shù)據(jù)包括多列圖像元素；以及所述選擇數(shù)據(jù)及模型數(shù)據(jù)處理裝置被進(jìn)一步配置為生成表示邊緣過渡的地點的數(shù)據(jù) 的稀疏數(shù)組，該稀疏數(shù)組具有多個列和多個行，所述多個列對應(yīng)于所述輸出圖像數(shù)據(jù)的 各個列，特定列的每一連續(xù)行的值表示所述輸出圖像數(shù)據(jù)的各個列中的每一連續(xù)邊緣過 渡的地點。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的設(shè)備，其中所述選擇數(shù)據(jù)及模型數(shù)據(jù)處理裝置被進(jìn)一步配 置為創(chuàng)建多個數(shù)據(jù)矢量，每一數(shù)據(jù)矢量對應(yīng)于所述稀疏數(shù)組的行；順次處理每一數(shù)據(jù)矢量，對每一連續(xù)數(shù)據(jù)矢量的處理訪問各前一數(shù)據(jù)矢量中的數(shù) 據(jù)；以及合并所述多個數(shù)據(jù)矢量，以形成數(shù)據(jù)的所述稀疏數(shù)組。
55.根據(jù)權(quán)利要求46-54中任一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述選擇數(shù)據(jù)及模型數(shù) 據(jù)處理裝置被進(jìn)一步配置為訪問體積噪聲數(shù)據(jù)，該體積噪聲數(shù)據(jù)表示圍繞所述解剖結(jié)構(gòu)的體積內(nèi)的隨機(jī)生成的 噪聲數(shù)據(jù)值的分布；處理所述體積噪聲數(shù)據(jù)，以將多個噪聲數(shù)據(jù)值映射至所述輸出圖像數(shù)據(jù)的元素；以及處理所述輸出圖像數(shù)據(jù)，以將所映射的噪聲數(shù)據(jù)值疊加至所述輸出圖像數(shù)據(jù)的各個 元素上。
56.根據(jù)權(quán)利要求41-55中任一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，該設(shè)備進(jìn)一步包括用于處理 所述選擇數(shù)據(jù)和所述模型數(shù)據(jù)的圖像處理單元GPU。
57.根據(jù)權(quán)利要求41-47中任一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，該設(shè)備進(jìn)一步包括用于訪問定義所述模型的至少一個參數(shù)的模型參數(shù)數(shù)據(jù)的模型參數(shù)訪問裝置，且其中所述選擇數(shù) 據(jù)及模型數(shù)據(jù)處理裝置進(jìn)一步被配置為通過使用所述模型參數(shù)數(shù)據(jù)來轉(zhuǎn)換所述模型。
58.根據(jù)權(quán)利要求57所述的設(shè)備，該設(shè)備進(jìn)一步包括醫(yī)學(xué)成像數(shù)據(jù)輸入裝置，該醫(yī)學(xué)成像數(shù)據(jù)輸入裝置用于接收與實際解剖結(jié)構(gòu)相關(guān)的 實際醫(yī)學(xué)成像數(shù)據(jù)；以及參數(shù)數(shù)據(jù)生成裝置，該參數(shù)數(shù)據(jù)生成裝置用于通過估計所述實際解剖結(jié)構(gòu)的參數(shù)， 處理所述實際醫(yī)學(xué)成像數(shù)據(jù)和所述模型數(shù)據(jù)，以生成所述參數(shù)數(shù)據(jù)。
59.根據(jù)權(quán)利要求58所述的設(shè)備，其中所述參數(shù)數(shù)據(jù)生成裝置被進(jìn)一步配置為訪問成像位置數(shù)據(jù)，該成像位置數(shù)據(jù)標(biāo)識了與所述實際醫(yī)學(xué)成像數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的成像區(qū)域；生成與所述成像位置數(shù)據(jù)相對應(yīng)的區(qū)域的輸出圖像數(shù)據(jù)；以及通過將所述實際成像數(shù)據(jù)與所述輸出圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，來確定所述參數(shù)。
60.根據(jù)權(quán)利要求57-59中任一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，該設(shè)備進(jìn)一步包括參數(shù)數(shù)據(jù) 接收器裝置，該參數(shù)數(shù)據(jù)接收器裝置用于經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)接收所述參數(shù)數(shù)據(jù)。
61.根據(jù)權(quán)利要求57-60中任一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，該設(shè)備進(jìn)一步包括參數(shù)數(shù)據(jù) 發(fā)送器裝置，該參數(shù)數(shù)據(jù)發(fā)送器裝置用于經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)發(fā)送所述參數(shù)數(shù)據(jù)。
62.根據(jù)權(quán)利要求41-61中任一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，該設(shè)備進(jìn)一步包括用于訪問 定時數(shù)據(jù)的定時數(shù)據(jù)訪問裝置，且其中所述選擇數(shù)據(jù)及模型數(shù)據(jù)處理裝置被進(jìn)一步配置 為依賴于所述定時數(shù)據(jù)從多組模型數(shù)據(jù)中選擇所述模型數(shù)據(jù)。
63.根據(jù)權(quán)利要求62所述的設(shè)備，所述定時數(shù)據(jù)指定時間周期，且所述選擇數(shù)據(jù)及模 型數(shù)據(jù)處理裝置被進(jìn)一步配置為依賴于所述定時數(shù)據(jù)來從所述多組模型數(shù)據(jù)中選擇進(jìn)一步的模型數(shù)據(jù)，首先選擇的 模型數(shù)據(jù)與所指定時間周期之前的時間周期相關(guān)聯(lián)，且進(jìn)一步選擇的模型數(shù)據(jù)與所指定 時間周期之后的時間周期相關(guān)聯(lián)；以及對所述首先選擇的模型數(shù)據(jù)與所述進(jìn)一步選擇的模型數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插，以生成內(nèi)插模 型數(shù)據(jù)。
64.根據(jù)權(quán)利要求41-47和57-61中任一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，所述模型數(shù)據(jù)定義 了所述解剖結(jié)構(gòu)的多個子結(jié)構(gòu)，且所述設(shè)備進(jìn)一步包括用戶選擇數(shù)據(jù)接收裝置，該用戶選擇數(shù)據(jù)接收裝置用于接收用戶選擇數(shù)據(jù)，該用戶 選擇數(shù)據(jù)標(biāo)識了所述輸出圖像數(shù)據(jù)的所選部分；解剖數(shù)據(jù)處理裝置，該用戶選擇數(shù)據(jù)接收裝置用于處理包括與每一所述子結(jié)構(gòu)相關(guān) 聯(lián)的解剖信息的解剖數(shù)據(jù)，以選擇與所述輸出圖像數(shù)據(jù)的所選部分相關(guān)聯(lián)的解剖數(shù)據(jù)； 以及輸出裝置，用于輸出所選解剖數(shù)據(jù)。
65.根據(jù)權(quán)利要求64所述的設(shè)備，該設(shè)備進(jìn)一步包括體積選擇數(shù)據(jù)訪問裝置，該體積選擇數(shù)據(jù)訪問裝置用于訪問體積選擇數(shù)據(jù)，該體積 選擇數(shù)據(jù)表示圍繞所述解剖結(jié)構(gòu)的體積內(nèi)的多個點處的相關(guān)子結(jié)構(gòu)的標(biāo)識；體積選擇數(shù)據(jù)處理裝置，該體積選擇數(shù)據(jù)處理裝置用于處理所述體積選擇數(shù)據(jù)，以 確定所述體積選擇數(shù)據(jù)內(nèi)與所述用戶選擇數(shù)據(jù)相對應(yīng)的點，并確定與該點相關(guān)聯(lián)的相關(guān)子結(jié)構(gòu)，所述解剖數(shù)據(jù)根據(jù)該相關(guān)子結(jié)構(gòu)而被選擇。
66.根據(jù)權(quán)利要求65所述的設(shè)備，所述體積選擇數(shù)據(jù)能夠?qū)⒍鄠€子結(jié)構(gòu)與所述體積內(nèi) 的每一點相關(guān)聯(lián)，且所述體積選擇數(shù)據(jù)處理裝置被進(jìn)一步被配置為確定之前所選的子結(jié)構(gòu)是否與所述體積選擇數(shù)據(jù)內(nèi)與所述用戶選擇數(shù)據(jù)相對應(yīng)的點 相關(guān)聯(lián)；以及如果之前所選的子結(jié)構(gòu)與所述體積選擇數(shù)據(jù)內(nèi)與所述用戶選擇數(shù)據(jù)相對應(yīng)的點相關(guān) 聯(lián)，則選擇所述體積選擇數(shù)據(jù)內(nèi)與所述點相關(guān)聯(lián)的下一子結(jié)構(gòu)，從而與所述體積選擇數(shù) 據(jù)的同一點相對應(yīng)的反復(fù)的用戶選擇將通過所有相關(guān)子結(jié)構(gòu)循環(huán)。
67.根據(jù)權(quán)利要求65或66所述的設(shè)備，所述體積選擇數(shù)據(jù)依賴于指定時間周期的定 時參數(shù)而被訪問，且所述體積選擇數(shù)據(jù)處理裝置被進(jìn)一步配置為依賴于所述定時參數(shù)，選擇進(jìn)一步的體積選擇數(shù)據(jù)，首先選擇的體積選擇數(shù)據(jù)與所 述指定時間周期之前的時間周期相關(guān)聯(lián)，且進(jìn)一步選擇的體積選擇數(shù)據(jù)與所述指定時間 周期之后的時間周期相關(guān)聯(lián)；以及對所述首先所選的體積選擇數(shù)據(jù)與所述進(jìn)一步選擇的體積選擇數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插，以生 成內(nèi)插體積選擇數(shù)據(jù)。
68.根據(jù)權(quán)利要求41-67中任一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，該設(shè)備進(jìn)一步包括用于輸出 多個輸出圖像的裝置，所述多個輸出圖像形成動畫序列。
69.根據(jù)權(quán)利要求41-47、57-61和64-67中任一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，該設(shè)備進(jìn)一 步包括位置數(shù)據(jù)接收裝置，該位置數(shù)據(jù)接收裝置用于接收表示仿真醫(yī)學(xué)成像裝置的仿真?zhèn)?感器位置的位置數(shù)據(jù)；位置數(shù)據(jù)處理裝置，該位置數(shù)據(jù)處理裝置用于處理所述位置數(shù)據(jù)，以標(biāo)識所述仿真 傳感器相對于仿真解剖結(jié)構(gòu)的相對位置；以及選擇數(shù)據(jù)生成裝置，該選擇數(shù)據(jù)生成裝置用于依賴于所述仿真?zhèn)鞲衅鞯南鄬ξ恢脕?生成所述選擇數(shù)據(jù)。
70.根據(jù)權(quán)利要求69所述的設(shè)備，其中所述位置數(shù)據(jù)包括對所述仿真?zhèn)鞲衅鞯奈恢玫谋聿弧?br> 71.根據(jù)權(quán)利要求69或70所述的設(shè)備，其中所述位置數(shù)據(jù)包括對仿真探測器上參考 點的位置的表示，所述仿真?zhèn)鞲衅髟O(shè)置于所述仿真探測器上遠(yuǎn)離所述參考點的位置。
72.根據(jù)權(quán)利要求71所述的設(shè)備，所述仿真探測器包括至少一個自由度，且其中所述 位置數(shù)據(jù)包括關(guān)于所述至少一個自由度的狀態(tài)信息。
73.根據(jù)權(quán)利要求69-72中任一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，該設(shè)備利用人模來對患者進(jìn) 行仿真，且其中所述位置數(shù)據(jù)處理裝置被進(jìn)一步配置為訪問代表所述人模的模型的人模 模型數(shù)據(jù)。
74.根據(jù)權(quán)利要求73所述的設(shè)備，該設(shè)備進(jìn)一步包括用于接收校準(zhǔn)位置數(shù)據(jù)的校準(zhǔn)位 置數(shù)據(jù)接收裝置，且其中所述位置數(shù)據(jù)處理裝置進(jìn)一步包括通過使用所述校準(zhǔn)位置數(shù)據(jù) 來調(diào)節(jié)所接收的位置數(shù)據(jù)。
75.一種根據(jù)權(quán)利要求41-47、57-61、64-66和69-74中任一項權(quán)利要求所述的設(shè) 備，其中，所述解剖結(jié)構(gòu)為人體或動物體的器官。
76.根據(jù)權(quán)利要求75所述的設(shè)備，其中，所述解剖結(jié)構(gòu)為心臟、肺臟、肺、胃、肝 臟、腎臟以及腎中任意一者或多者。
77.根據(jù)權(quán)利要求41-47、57-61、64-66和69-76中任一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其 中，所述醫(yī)學(xué)成像裝置為超聲換能器、χ射線設(shè)備、磁共振成像設(shè)備以及正電子發(fā)射斷層 照相裝置中的任一者。
78.根據(jù)權(quán)利要求1-7、17-21、24-27和29-37中任一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，該設(shè) 備進(jìn)一步包括訪問表示插入患者的醫(yī)學(xué)裝置的位置的醫(yī)學(xué)裝置位置數(shù)據(jù)；以及 將與所述醫(yī)學(xué)裝置相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)添加至所述輸出圖像數(shù)據(jù)中。
79.根據(jù)權(quán)利要求78所述的設(shè)備，該設(shè)備進(jìn)一步包括訪問表示插入患者的醫(yī)學(xué)裝置的模型的醫(yī)學(xué)裝置模型數(shù)據(jù)；以及 通過使用該醫(yī)學(xué)裝置模型數(shù)據(jù)來生成所述圖像數(shù)據(jù)。
80.根據(jù)權(quán)利要求78或79所述的方法，該方法進(jìn)一步包括 依賴于用戶輸入，生成醫(yī)學(xué)裝置定位數(shù)據(jù)。
81.一種用于促進(jìn)與用于對患者進(jìn)行成像的醫(yī)學(xué)成像裝置相關(guān)的訓(xùn)練的設(shè)備，該設(shè)備 包括體模，該體模用于對所述患者進(jìn)行仿真；仿真探測器，該仿真探測器用于對所述醫(yī)學(xué)成像裝置的探測器進(jìn)行仿真；以及 權(quán)利要求41-80中任一項權(quán)利要求所定義的成像設(shè)備。
82.根據(jù)權(quán)利要求81所述的設(shè)備，其中所述體模包括用于容納所述仿真探測器的通道。
83.根據(jù)權(quán)利要求81或82所述的設(shè)備，該設(shè)備進(jìn)一步包括用于確定所述仿真探測器 的位置的定位裝置，該定位裝置用于發(fā)送位置數(shù)據(jù)至所述成像設(shè)備。
84.根據(jù)權(quán)利要求83所述的設(shè)備，其中所述定位裝置包括長度測量裝置，該長度測量 裝置用于確定所述探測器在所述通道內(nèi)所行進(jìn)的長度。
85.根據(jù)權(quán)利要求83或84所述的設(shè)備，其中所述定位裝置包括安裝于所述探測器內(nèi) 的加速度計，該加速度計用于對所述探測器的地點和方位中的至少一者進(jìn)行跟蹤。
86.根據(jù)權(quán)利要求83-85中任一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述定位裝置包括至少 一個用戶可控輸入裝置，該用戶可控輸入裝置用于配置所述探測器的形態(tài)。
87.根據(jù)權(quán)利要求83-86中任一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，該設(shè)備進(jìn)一步包括校準(zhǔn)參考 地點，且所述定位裝置被配置為在所述探測器位于所述校準(zhǔn)參考地點時發(fā)送校準(zhǔn)位置數(shù) 據(jù)。
88.根據(jù)權(quán)利要求81-87中任一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述體模進(jìn)一步包括對 所述患者的胸廓進(jìn)行仿真的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
89.根據(jù)權(quán)利要求81-88中任一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述體模進(jìn)一步包括可 變形外膜，該可變形外膜用于對患者的皮膚層進(jìn)行仿真。
90.一種用于促進(jìn)與利用超聲換能器對患者進(jìn)行成像相關(guān)的訓(xùn)練的體模，該體模包括內(nèi)部結(jié)構(gòu)，該內(nèi)部結(jié)構(gòu)用于對所述患者的胸廓進(jìn)行仿真；可變形外膜，該可變形外膜用于以對患者的皮膚層進(jìn)行仿真；以及 用于確定應(yīng)用至所述體模的仿真超聲探測器的地點及方位的裝置，該裝置用于允許 對所述患者的超聲檢查進(jìn)行仿真。
91.根據(jù)權(quán)利要求90所述的體模，該體模進(jìn)一步包括通道，該通道用于容納所述仿真 超聲探測器，以允許對所述患者的非侵入式超聲檢查進(jìn)行仿真。
92.一種促進(jìn)與用于對患者進(jìn)行成像的醫(yī)學(xué)成像裝置相關(guān)的訓(xùn)練的方法，該方法包括提供對所述患者進(jìn)行仿真的體模；提供用于對所述醫(yī)學(xué)成像裝置的探測器進(jìn)行仿真的仿真器探測器；以及 執(zhí)行權(quán)利要求1-40中任一項權(quán)利要求所定義的方法。
93.—種計算機(jī)，該計算機(jī)包括指令存儲器，該指令存儲器用于存儲處理器可執(zhí)行指令；以及 處理器，該處理器可操作用于根據(jù)存儲于所述指令存儲器內(nèi)的指令來處理數(shù)據(jù)； 其中存儲于所述指令存儲器內(nèi)的指令包括用于控制所述處理器執(zhí)行權(quán)利要求1-40中 任一項權(quán)利要求所定義的方法的指令。
94.根據(jù)權(quán)利要求93所述的計算機(jī)，該計算機(jī)進(jìn)一步包括圖形處理器單元GPU，該 圖像處理器單元可操作用于執(zhí)行所述處理所述選擇數(shù)據(jù)和所述模型數(shù)據(jù)的步驟中的部分 步驟。
95.一種攜帶計算機(jī)可讀代碼的載體介質(zhì)，所述可讀代碼用于控制計算機(jī)執(zhí)行權(quán)利要 求1-40中任一項權(quán)利要求所述的方法。
96.一種攜帶計算機(jī)可讀代碼的信號，所述可讀代碼用于控制計算機(jī)執(zhí)行權(quán)利要求 1-40中任一項權(quán)利要求所述的方法。
97.一種實質(zhì)上如參見附圖4-20在此所述的方法。
98.—種實質(zhì)上如參見附圖5、15、16、18和19在此所述的設(shè)備。
全文摘要
公開了一種對醫(yī)學(xué)成像裝置的輸出進(jìn)行仿真的方法，所述醫(yī)學(xué)成像裝置用于對解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像，且所述方法包括訪問模型數(shù)據(jù)，該模型數(shù)據(jù)表示所述解剖結(jié)構(gòu)的模型；訪問選擇數(shù)據(jù)，該選擇數(shù)據(jù)表示待成像解剖結(jié)構(gòu)的所選區(qū)域；以及處理所述選擇數(shù)據(jù)和模型數(shù)據(jù)，以生成輸出數(shù)據(jù)，該輸出數(shù)據(jù)表示在所述醫(yī)學(xué)成像裝置對所述所選區(qū)域進(jìn)行成像時的輸出的仿真。
文檔編號G09B23/28GK102016957SQ200880128721
公開日2011年4月13日 申請日期2008年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月25日
發(fā)明者A·丘比特, A·史密斯, C·B·馬丁, S·J·賴特 申請人:發(fā)明醫(yī)藥有限公司