專利名稱：一種虛擬經(jīng)食道超聲心動圖系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)學(xué)影像技術(shù)-超聲醫(yī)學(xué)影像，尤其是指一種虛擬經(jīng)食道超聲心動圖系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
心臟疾病的超聲診斷一直是超聲診斷領(lǐng)域的重點(diǎn)和難點(diǎn)。經(jīng)食道超聲心動圖(Transesophageal Echocardiography，TEE)是近年來心血管疾病診斷領(lǐng)域的重大進(jìn)展，它克服了傳統(tǒng)經(jīng)胸超聲心動圖的不足，為多種心臟和大血管疾病的診斷提供了新的手段，特別是多平面TEE探頭的問世，使TEE的發(fā)展有了質(zhì)的飛躍。多平面TEE能在主動脈夾層動脈瘤、先天性心臟病、冠心病、瓣膜性心臟病等各種心臟疾病的診斷和術(shù)中監(jiān)控、術(shù)后隨訪中發(fā)揮重要的臨床意義。它的優(yōu)越性表現(xiàn)在(1)探頭在心臟后方直接探查心臟，避免了傳統(tǒng)經(jīng)胸超聲心動圖探頭由于肋骨、肺組織、脂肪組織等遮蓋限制探查的缺點(diǎn)；(2)探頭頻率高，可清晰地顯示心臟內(nèi)部經(jīng)胸超聲心動圖所不能顯示的細(xì)微結(jié)構(gòu)；(3)克服了單平面和雙平面TEE僅能觀察心臟水平切面和縱切面的局限性，可以從0°-360°的范圍內(nèi)連續(xù)掃查心臟和大血管，從而為心血管疾病的診斷和外科學(xué)手術(shù)提供詳盡的形態(tài)學(xué)資料。同時，多平面TEE技術(shù)在發(fā)展過程中存著一些限制其發(fā)展的障礙(1)TEE屬于介入性超聲心動圖范疇，具有一定的創(chuàng)傷性；(2)探頭在食道內(nèi)的每一深度最多可獲得180個切面，如果缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)切面和與其相對應(yīng)的薄層斷面解剖學(xué)資料加以規(guī)范，常常需要花費(fèi)較長的時間加以鑒別分析。上述障礙困難增加了患者的痛苦和并發(fā)癥的發(fā)生率，從而在一定程度上阻礙了TEE的普及和推廣。
1994年美國完成了世界第一個“可視人體計劃(Visible HumanProject，VHP)”，VHP數(shù)據(jù)集具有富含解剖信息的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了影像學(xué)二維圖像分辨力低的缺點(diǎn)。在它的基礎(chǔ)上能夠虛擬出具有真實(shí)解剖信息的人體器官和組織。不少科研機(jī)構(gòu)或大學(xué)利用VHP的連續(xù)斷面解剖數(shù)據(jù)已經(jīng)和正在開發(fā)一些虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)學(xué)系統(tǒng)，如華盛頓大學(xué)開發(fā)的數(shù)字解剖學(xué)家系統(tǒng)、哈佛大學(xué)開發(fā)的全腦圖譜及外科手術(shù)規(guī)劃系統(tǒng)、斯坦福大學(xué)開發(fā)的虛擬內(nèi)窺鏡系統(tǒng)等等。我國的醫(yī)學(xué)虛擬可視化研究已經(jīng)起步，本研究所于2002年開始先后完成5例中國可視化人體(CVH)數(shù)據(jù)集(可參考2003年4月的第三軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報第25卷第7期)。每套數(shù)據(jù)集均具有連續(xù)、完整、圖像清晰、無節(jié)段性數(shù)據(jù)缺損等優(yōu)勢，其準(zhǔn)確性、代表性及完整性在以往研究的基礎(chǔ)上向前邁進(jìn)了一步。在該套數(shù)據(jù)集的基礎(chǔ)上建立和開發(fā)具有黃種人特點(diǎn)的各種虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)學(xué)系統(tǒng)將對我國醫(yī)學(xué)的教學(xué)、臨床診斷和外科手術(shù)將具有非常重大的價值。
虛擬可視化心臟系統(tǒng)(包括虛擬心臟外科手術(shù)模擬系統(tǒng)、虛擬心臟解剖學(xué)系統(tǒng)、虛擬心臟影像學(xué)診斷系統(tǒng)等)對于心臟疾病的診斷和治療具有重要的意義。建立虛擬醫(yī)學(xué)系統(tǒng)的關(guān)鍵在于高清晰度的三維可視化模型和成熟的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，虛擬可視化心臟系統(tǒng)的前提是高質(zhì)量心臟可視化模型的建立。Schroeder(作者名，詳見2002年的Heart87卷第3期)等在螺旋CT的基礎(chǔ)上開發(fā)了可動態(tài)實(shí)時觀察冠狀動脈硬化及狹窄的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，能評估支架的狹窄或閉塞。Wahle(作者名，詳見2004年IEEE Trans Med Imaging.23卷11期)等在血管內(nèi)超聲基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了冠狀動脈內(nèi)虛擬飛行觀察，模擬冠狀動脈內(nèi)超聲檢查。上述虛擬系統(tǒng)的心臟及冠狀動脈三維可視化模型是在影像學(xué)(如CT、MRI和超聲心動圖等)的斷面圖像建立的，受到二維圖像分辨力的限制，存在著心臟內(nèi)部結(jié)構(gòu)不夠清晰和完整的缺點(diǎn)。國外有學(xué)者應(yīng)用美國VHP數(shù)據(jù)集建立了心臟的可視化模型，可對心臟進(jìn)行任意方位的切割和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的實(shí)時顯示，實(shí)現(xiàn)了心臟的虛擬解剖學(xué)教學(xué)，為心臟介入診斷和介入治療提供了虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用環(huán)境。
建立虛擬心臟可視化系統(tǒng)的另一個關(guān)鍵是建立人機(jī)互動式的虛擬環(huán)境，目前虛擬醫(yī)學(xué)系統(tǒng)所采用的虛擬技術(shù)主要有2種(1)沿一個預(yù)定的飛行路徑，用視頻動畫顯示腔內(nèi)(如氣管、血管等管腔結(jié)構(gòu))的三維解剖結(jié)構(gòu)，主要應(yīng)用于虛擬內(nèi)窺鏡；(2)使用交互式模擬器，如高速高性能實(shí)時響應(yīng)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，主要應(yīng)用于虛擬外科手術(shù)。Weidenbach(作者名，詳見2004年Computers in Biology and Medicine的34卷第5期)等在實(shí)時三維超聲心動圖的基礎(chǔ)上設(shè)計了一種虛擬經(jīng)胸超聲心動圖系統(tǒng)EchoComJ，該系統(tǒng)采用交互式模擬虛擬技術(shù)，能實(shí)時地同時顯示探頭在心臟的切割方位和相應(yīng)方位上的超聲二維斷面解剖。該系統(tǒng)為超聲虛擬診斷醫(yī)學(xué)的建立開辟了道路。但也存在著一些缺點(diǎn)(1)在二維超聲斷面基礎(chǔ)上建立的心臟三維可視化模型仍存在解剖結(jié)構(gòu)顯示不清的缺點(diǎn)；(2)該系統(tǒng)僅顯示探頭的切割方位及其相對應(yīng)的超聲斷面圖像，缺乏清晰的薄層斷面解剖對照，不利于初學(xué)者學(xué)習(xí)和掌握超聲心動圖。
虛擬經(jīng)食道超聲心動圖系統(tǒng)教經(jīng)胸超聲心動圖系統(tǒng)需要更精細(xì)的三維解剖對照和操作方便的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，因此建立一套虛擬經(jīng)食道超聲心動圖系統(tǒng)必須具備以下條件首先，必須要確立與任意方位經(jīng)食道超聲切面相對應(yīng)的薄層斷面解剖對照，從而有利于醫(yī)師對不斷變換超聲切面解剖結(jié)構(gòu)的識別；其次，由于經(jīng)食道超聲心動圖可顯示心內(nèi)的細(xì)微解剖結(jié)構(gòu)，必須經(jīng)過細(xì)致的圖像分割技術(shù)建立高質(zhì)量的心臟三維可視化模型；最后，經(jīng)食道超聲心動圖的操作較經(jīng)胸超聲心動圖復(fù)雜，必須設(shè)計和研究一種虛擬技術(shù)確保虛擬經(jīng)食道超聲心動圖系統(tǒng)有操作簡便、環(huán)境逼真的特點(diǎn)。目前國內(nèi)外尚未見有關(guān)虛擬經(jīng)食道超聲心動圖系統(tǒng)研究開發(fā)的報道。
基于臨床迫切的需求、我國可視化人體數(shù)據(jù)集的優(yōu)勢和虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)學(xué)的發(fā)展，本研究擬在國人心臟可視化研究的基礎(chǔ)上開發(fā)一套經(jīng)食道超聲心動圖虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的特點(diǎn)在于在中國可視化人體數(shù)據(jù)集的基礎(chǔ)上所建立高質(zhì)量的心臟三維可視化模型能清晰完整地顯示心臟內(nèi)部三維解剖結(jié)構(gòu)；具有大量的任意方位多平面經(jīng)食道超聲心動圖超聲圖像數(shù)據(jù)和與之相對應(yīng)的富含解剖信息量的經(jīng)食道薄層斷面解剖；虛擬技術(shù)的設(shè)計能為超聲醫(yī)師提供操作方便、人機(jī)互動、適合多平面經(jīng)食道超聲心動圖特點(diǎn)的虛擬環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的主要在于提供一種虛擬經(jīng)食道超聲心動圖系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法，其可克服現(xiàn)有系統(tǒng)的缺陷，不會增加患者痛苦及并發(fā)癥的發(fā)生率，且能清晰完整地顯示心臟內(nèi)部三維解剖結(jié)構(gòu)，有利于醫(yī)師對不斷變換超聲切面解剖結(jié)構(gòu)的識別。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為一種虛擬經(jīng)食道超聲心動圖系統(tǒng)，其包括顯示器、與顯示器相連的計算機(jī)主機(jī)及與計算機(jī)主機(jī)相連的虛擬探頭；計算機(jī)主機(jī)內(nèi)設(shè)有虛擬多平面經(jīng)食道超聲心動圖系統(tǒng)模塊。
所述的虛擬探頭為鼠標(biāo)。
所述的虛擬多平面經(jīng)食道超聲心動圖系統(tǒng)模塊包括多平面經(jīng)食道超聲心動圖數(shù)據(jù)庫及心臟超聲操作的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境。
所述的虛擬經(jīng)食道超聲心動圖系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其包括以下幾個步驟(1)應(yīng)用首套中國數(shù)字化可視人體數(shù)據(jù)集的心臟連續(xù)薄層斷面圖像集，在斷面解剖數(shù)據(jù)上進(jìn)行心臟內(nèi)部細(xì)微結(jié)構(gòu)的分割；(2)利用計算機(jī)三維重建及醫(yī)學(xué)可視化技術(shù)，建立中國人體心臟三維可視化數(shù)字模型；(3)采集正常人體心臟的經(jīng)食道超聲心動圖二維數(shù)據(jù)集；(4)在心臟可視化數(shù)字模型的基礎(chǔ)上研究其圖像特征，并對圖像進(jìn)行細(xì)致、完整的識別，建立正常人的多平面經(jīng)食道超聲心動圖數(shù)據(jù)庫；(5)在心臟可視化數(shù)字模型的基礎(chǔ)上，建立心臟超聲操作的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境。
所述的虛擬經(jīng)食道超聲心動圖系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其在步驟(3)中，其是采集食道上段、食道中段、食道下段及胃底切面四個部分的0°-180°方位的180個切面。
所述的虛擬經(jīng)食道超聲心動圖系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其采集食道上段的標(biāo)準(zhǔn)是0°方位左右顯示升主動脈、肺動脈主干和分支；食道中段的標(biāo)準(zhǔn)是45°方位左右顯示三個主動脈瓣；食道下段的標(biāo)準(zhǔn)是0°方位左右顯示二尖瓣和三尖瓣；胃底切面的標(biāo)準(zhǔn)45°方位左室乳頭肌短軸。
所述的虛擬經(jīng)食道超聲心動圖系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其所述的步驟(4)，其是在心臟可視化數(shù)字模型的基礎(chǔ)上，對上述每個部分食道不同深度的180個經(jīng)食道超聲心動圖切面進(jìn)行與心臟可視化數(shù)字模型上相應(yīng)薄層斷面的對應(yīng)研究。
所述的虛擬經(jīng)食道超聲心動圖系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其步驟(5)中，在心臟可視化數(shù)字模型的基礎(chǔ)上，建立心臟超聲操作的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的方法，包括以下步驟
①將心臟可視化數(shù)字模型的多方位剖面與相應(yīng)的多平面經(jīng)食道超聲心動圖數(shù)據(jù)庫中的切面進(jìn)行對照；②在心臟三維可視化模型和多平面經(jīng)食道超聲心動圖的基礎(chǔ)上設(shè)計符合經(jīng)食道超聲心動圖系統(tǒng)特點(diǎn)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)計算機(jī)輔助下在國人心臟三維可視化數(shù)字模型上進(jìn)行不同深度食道多平面經(jīng)食道超聲心動圖任意切面的掃查，并能同時顯示相應(yīng)的薄層斷面解剖，自動識別多平面經(jīng)食道超聲心動圖切面解剖結(jié)構(gòu)。
采用上述技術(shù)方案后，將本系統(tǒng)應(yīng)用于臨床教學(xué)和實(shí)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)食道超聲心動圖難以普及和掌握的問題，另外，臨床醫(yī)師和醫(yī)學(xué)生可在此系統(tǒng)上掌握不同食道深度和角度經(jīng)食道超聲心動像的解剖結(jié)構(gòu)，有利于經(jīng)食道超聲心動圖的普及和提高經(jīng)食道超聲心動圖診斷心臟疾病的準(zhǔn)確性，從而避免增加患者的痛苦，減少并發(fā)癥的發(fā)生率。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
建立一套虛擬經(jīng)食道超聲心動圖系統(tǒng)必須具備以下條件首先，必須要確立與任意方位經(jīng)食道超聲切面相對應(yīng)的薄層斷面解剖對照，從而有利于醫(yī)師對不斷變換超聲切面解剖結(jié)構(gòu)的識別；其次，由于經(jīng)食道超聲心動圖可顯示心內(nèi)的細(xì)微解剖結(jié)構(gòu)，必須經(jīng)過細(xì)致的圖像分割技術(shù)建立高質(zhì)量的心臟三維可視化模型；最后，經(jīng)食道超聲心動圖的操作較經(jīng)胸超聲心動圖復(fù)雜，必須設(shè)計和研究一種虛擬技術(shù)確保虛擬經(jīng)食道超聲心動圖系統(tǒng)有操作簡便、環(huán)境逼真的特點(diǎn)。目前國內(nèi)外尚未見有關(guān)虛擬經(jīng)食道超聲心動圖系統(tǒng)研究開發(fā)的報道。
基于臨床迫切的需求、我國可視化人體數(shù)據(jù)集的優(yōu)勢和虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)學(xué)的發(fā)展，本研究擬在國人心臟可視化研究的基礎(chǔ)上開發(fā)一套經(jīng)食道超聲心動圖虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的特點(diǎn)在于在中國可視化人體數(shù)據(jù)集的基礎(chǔ)上所建立高質(zhì)量的心臟三維可視化模型能清晰完整地顯示心臟內(nèi)部三維解剖結(jié)構(gòu)；具有大量的任意方位多平面經(jīng)食道超聲心動圖超聲圖像數(shù)據(jù)和與之相對應(yīng)的富含解剖信息量的經(jīng)食道薄層斷面解剖；虛擬技術(shù)的設(shè)計能為超聲醫(yī)師提供操作方便、人機(jī)互動、適合多平面經(jīng)食道超聲心動圖特點(diǎn)的虛擬環(huán)境。
為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，其公開了一種虛擬經(jīng)食道超聲心動圖系統(tǒng)，其包括顯示器1、與顯示器1相連的計算機(jī)主機(jī)2及與計算機(jī)主機(jī)2相連的虛擬探頭3；計算機(jī)主機(jī)2內(nèi)設(shè)有虛擬多平面經(jīng)食道超聲心動圖系統(tǒng)模塊4。
所述的虛擬探頭3為鼠標(biāo)；所述的虛擬多平面經(jīng)食道超聲心動圖系統(tǒng)模塊4包括多平面經(jīng)食道超聲心動圖數(shù)據(jù)庫41及心臟超聲操作的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境42。
圖2為本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方法的步驟方框圖，其公開了一種虛擬經(jīng)食道超聲心動圖系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其包括以下幾個步驟(1)應(yīng)用首套中國數(shù)字化可視人體數(shù)據(jù)集的心臟連續(xù)薄層斷面圖像集，在斷面解剖數(shù)據(jù)上進(jìn)行心臟內(nèi)部細(xì)微結(jié)構(gòu)的分割；所謂數(shù)字化可視人體是依靠計算機(jī)技術(shù)三維顯示真實(shí)人體器官結(jié)構(gòu)的計算機(jī)模型。在此基礎(chǔ)上，賦予人體器官結(jié)構(gòu)相應(yīng)的物理屬性和生理屬于等，就可建立數(shù)字化虛擬人體，在中國2002年10月第三軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報第24卷第10期中可以了解到，該技術(shù)在2002就已經(jīng)完成第一例中國數(shù)字化可視人體的研究。
(2)利用計算機(jī)三維重建及醫(yī)學(xué)可視化技術(shù)，建立中國人體心臟三維可視化數(shù)字模型；(3)采集正常人體心臟的經(jīng)食道超聲心動圖二維數(shù)據(jù)集；采集時，其主要是采集食道上段、食道中段、食道下段及胃底切面四個部分的0°-180°方位的180個切面；采集標(biāo)準(zhǔn)采集食道上段的標(biāo)準(zhǔn)是0°方位左右顯示升主動脈、肺動脈主干和分支；食道中段的標(biāo)準(zhǔn)是45°方位左右顯示三個主動脈瓣；食道下段的標(biāo)準(zhǔn)是0°方位左右顯示二尖瓣和三尖瓣；胃底切面的標(biāo)準(zhǔn)45°方位左室乳頭肌短軸；(4)在心臟可視化數(shù)字模型的基礎(chǔ)上研究其圖像特征，并對圖像進(jìn)行細(xì)致、完整的識別，建立正常人的多平面經(jīng)食道超聲心動圖數(shù)據(jù)庫；建立多平面經(jīng)食道超聲心動圖數(shù)據(jù)庫的方法是在心臟可視化數(shù)字模型的基礎(chǔ)上，對上述每個部分食道不同深度的180個經(jīng)食道超聲心動圖切面進(jìn)行與心臟可視化數(shù)字模型上相應(yīng)薄層斷面的對應(yīng)研究；(5)在心臟可視化數(shù)字模型的基礎(chǔ)上，建立心臟超聲操作的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境。
在心臟可視化數(shù)字模型的基礎(chǔ)上，建立心臟超聲操作的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的方法，包括以下步驟①將心臟可視化數(shù)字模型的多方位剖面與相應(yīng)的多平面經(jīng)食道超聲心動圖數(shù)據(jù)庫中的切面進(jìn)行對照；②在心臟三維可視化模型和多平面經(jīng)食道超聲心動圖的基礎(chǔ)上設(shè)計符合經(jīng)食道超聲心動圖系統(tǒng)特點(diǎn)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)計算機(jī)輔助下在心臟三維可視化數(shù)字模型上進(jìn)行不同深度食道多平面經(jīng)食道超聲心動圖任意切面的掃查，并能同時顯示相應(yīng)的薄層斷面解剖，自動識別多平面經(jīng)食道超聲心動圖切面解剖結(jié)構(gòu)。
使用時，臨床超聲醫(yī)師或醫(yī)學(xué)生，利用鼠標(biāo)在計算機(jī)上，可看到心臟三維可視化模型，并且可看到經(jīng)食道超聲心動像及心臟超聲操作的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，本系統(tǒng)應(yīng)用于臨床教學(xué)和實(shí)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)食道超聲心動圖難以普及和掌握的問題，另外，臨床醫(yī)師和醫(yī)學(xué)生可在此系統(tǒng)上掌握不同食道深度和角度經(jīng)食道超聲心動像的解剖結(jié)構(gòu)，有利于經(jīng)食道超聲心動圖的普及和提高經(jīng)食道超聲心動圖診斷以及疾病的準(zhǔn)確性的提高，避免了增加患者痛苦及并發(fā)癥的發(fā)生率。
雖然通過實(shí)施例描繪了本發(fā)明，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道，本發(fā)明有許多變形和變化而不脫離本發(fā)明的精神，希望所附的權(quán)利要求包括這些變形和變化而不脫離本發(fā)明的精神。
權(quán)利要求
1.一種虛擬經(jīng)食道超聲心動圖系統(tǒng)，其特征在于其包括顯示器、與顯示器相連的計算機(jī)主機(jī)及與計算機(jī)主機(jī)相連的虛擬探頭；計算機(jī)主機(jī)內(nèi)設(shè)有虛擬多平面經(jīng)食道超聲心動圖系統(tǒng)模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的虛擬經(jīng)食道超聲心動圖系統(tǒng)，其特征在于所述的虛擬探頭為鼠標(biāo)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的虛擬經(jīng)食道超聲心動圖系統(tǒng)，其特征在于所述的虛擬多平面經(jīng)食道超聲心動圖系統(tǒng)模塊包括多平面經(jīng)食道超聲心動圖數(shù)據(jù)庫及心臟超聲操作的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境。
4.如權(quán)利要求1所述的虛擬經(jīng)食道超聲心動圖系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其包括以下幾個步驟(1)應(yīng)用首套中國數(shù)字化可視人體數(shù)據(jù)集的心臟連續(xù)薄層斷面圖像集，在斷面解剖數(shù)據(jù)上進(jìn)行心臟內(nèi)部細(xì)微結(jié)構(gòu)的分割；(2)利用計算機(jī)三維重建及醫(yī)學(xué)可視化技術(shù)，建立中國人體心臟三維可視化數(shù)字模型；(3)采集正常人體心臟的經(jīng)食道超聲心動圖二維數(shù)據(jù)集；(4)在心臟可視化數(shù)字模型的基礎(chǔ)上研究其圖像特征，并對圖像進(jìn)行細(xì)致、完整的識別，建立正常人的多平面經(jīng)食道超聲心動圖數(shù)據(jù)庫；(5)在心臟可視化數(shù)字模型的基礎(chǔ)上，建立心臟超聲操作的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境。
5.如權(quán)利要求4所述的虛擬經(jīng)食道超聲心動圖系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于在步驟(3)中，其是采集食道上段、食道中段、食道下段及胃底切面四個部分的0°-180°方位的180個切面。
6.如權(quán)利要求5所述的虛擬經(jīng)食道超聲心動圖系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于采集食道上段的標(biāo)準(zhǔn)是0°方位左右顯示升主動脈、肺動脈主干和分支；食道中段的標(biāo)準(zhǔn)是45°方位左右顯示三個主動脈瓣；食道下段的標(biāo)準(zhǔn)是0°方位左右顯示二尖瓣和三尖瓣；胃底切面的標(biāo)準(zhǔn)45°方位左室乳頭肌短軸。
7.如權(quán)利要求5或6所述的虛擬經(jīng)食道超聲心動圖系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于所述的步驟(4)，其是在心臟可視化數(shù)字模型的基礎(chǔ)上，對上述每個部分食道不同深度的180個經(jīng)食道超聲心動圖切面進(jìn)行與心臟可視化數(shù)字模型上相應(yīng)薄層斷面的對應(yīng)研究。
8.如權(quán)利要求4、5或6所述的虛擬經(jīng)食道超聲心動圖系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于步驟(5)中，在心臟可視化數(shù)字模型的基礎(chǔ)上，建立心臟超聲操作的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的方法，包括以下步驟①將心臟可視化數(shù)字模型的多方位剖面與相應(yīng)的多平面經(jīng)食道超聲心動圖數(shù)據(jù)庫中的切面進(jìn)行對照；②在心臟三維可視化模型和多平面經(jīng)食道超聲心動圖的基礎(chǔ)上設(shè)計符合經(jīng)食道超聲心動圖系統(tǒng)特點(diǎn)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)計算機(jī)輔助下在國人心臟三維可視化數(shù)字模型上進(jìn)行不同深度食道多平面經(jīng)食道超聲心動圖任意切面的掃查，并能同時顯示相應(yīng)的薄層斷面解剖，自動識別多平面經(jīng)食道超聲心動圖切面解剖結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求7所述的虛擬經(jīng)食道超聲心動圖系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于步驟(5)中，在心臟可視化數(shù)字模型的基礎(chǔ)上，建立心臟超聲操作的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的方法，包括以下步驟①將心臟可視化數(shù)字模型的多方位剖面與相應(yīng)的多平面經(jīng)食道超聲心動圖數(shù)據(jù)庫中的切面進(jìn)行對照；②在心臟三維可視化模型和多平面經(jīng)食道超聲心動圖的基礎(chǔ)上設(shè)計符合經(jīng)食道超聲心動圖系統(tǒng)特點(diǎn)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)計算機(jī)輔助下在國人心臟三維可視化數(shù)字模型上進(jìn)行不同深度食道多平面經(jīng)食道超聲心動圖任意切面的掃查，并能同時顯示相應(yīng)的薄層斷面解剖，自動識別多平面經(jīng)食道超聲心動圖切面解剖結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種虛擬經(jīng)食道超聲心動圖系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法，系統(tǒng)包括顯示器、與顯示器相連的計算機(jī)主機(jī)及與計算機(jī)主機(jī)相連的虛擬探頭；計算機(jī)主機(jī)內(nèi)設(shè)有虛擬多平面經(jīng)食道超聲心動圖系統(tǒng)模塊；所述的虛擬多平面經(jīng)食道超聲心動圖系統(tǒng)模塊包括多平面經(jīng)食道超聲心動圖數(shù)據(jù)庫及心臟超聲操作的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境；將本系統(tǒng)應(yīng)用于臨床教學(xué)和實(shí)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)食道超聲心動圖難以普及和掌握的問題，另外，臨床醫(yī)師和醫(yī)學(xué)生可在此系統(tǒng)上掌握不同食道深度和角度經(jīng)食道超聲心動像的解剖結(jié)構(gòu)，有利于經(jīng)食道超聲心動圖的普及和提高經(jīng)食道超聲心動圖診斷心臟疾病的準(zhǔn)確性，從而避免增加患者的痛苦，減少并發(fā)癥的發(fā)生率。
文檔編號G09B9/00GK101036585SQ20071009059
公開日2007年9月19日 申請日期2007年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月12日
發(fā)明者郭燕麗, 張紹祥 申請人:中國人民解放軍第三軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院