CN107578662A - 一种虚拟产科超声训练方法及系统 - Google Patents

一种虚拟产科超声训练方法及系统 Download PDF

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闫婕
杨昕
杨慧霞
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Abstract

本发明公开了一种虚拟产科超声训练方法及系统,涉及医疗器械技术领域,其方法包括:收集并记录超声探头在孕妇肚子不同位置进行超声波作业获得的胎儿超声图像信息;建立孕妇肚子不同位置与其对应的胎儿超声图像信息的关联关系;建立包含所获得的孕妇肚子不同位置的胎儿超声图像信息和所述关联关系的训练数据库;在进行产科超声检查训练时,对超声探头在模拟孕妇肚子的位置进行检测,并根据检测到的位置信息以及所述关联关系,从训练数据库中读取对应的胎儿超声图像信息;利用可视化模块显示从训练数据库中读取对应的胎儿超声图像信息。

Description

一种虚拟产科超声训练方法及系统
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域,特别涉及一种虚拟产科超声训练方法及系统。
背景技术
在产科及胎儿医学领域,产科超声,尤其是系统胎儿超声是一项较难掌握的技术。系统胎儿超声检查要求很高,对超声医师、仪器设备、检查所需时间、检查内容、检查时孕周大小均有严格要求。
不是所有超声医师、所有医院都能进行该层次超声检查。通过该层次超声检查,达到提高胎儿畸形检出率,降低严重缺陷儿出生,提高我国人口素质的目的。该技术要求医生对超声图像有很好的阅读能力和人体解剖结构的深入认识。医生必需要通过大量的训练和长时间的练习,才能掌握获取相应的技术。目前,国内外正缺乏有效及系统性的训练方法。受训医生大多在指导医生的指导下,通过临床观摩进行训练,接触的病例受到限制,而且让病人承担很大的风险。
发明内容
根据本发明实施例提供的方案解决的技术问题是受训医生大多在指导医生的指导下,通过临床观摩进行训练,接触到病例受到限制,而且让病人承担很大的风险。
根据本发明实施例提供的一种虚拟产科超声训练方法,包括:
收集并记录超声探头在孕妇肚子不同位置进行超声波作业获得的胎儿超声图像信息;
建立孕妇肚子不同位置与其对应的胎儿超声图像信息的关联关系;
建立包含所获得的孕妇肚子不同位置的胎儿超声图像信息和所述关联关系的训练数据库;
在进行产科超声检查训练时,对超声探头在模拟孕妇肚子的位置进行检测,并根据检测到的位置信息以及所述关联关系,从训练数据库中读取对应的胎儿超声图像信息;
利用可视化模块显示从训练数据库中读取对应的胎儿超声图像信息。
优选地,所述位置信息包括超声探头所在空间直角坐标系中的坐标信息以及所在坐标的压力信息;所述胎儿超声图像信息包括胎儿超声图像名称和胎儿超声图像。
优选地,所述建立孕妇肚子不同位置与其对应的胎儿超声图像信息的关联关系包括:
通过分别将超声探头在孕妇肚子上的位置信息与其对应的胎儿超声图像信息中的胎儿超声图像名称进行关联处理,建立孕妇肚子不同位置与其对应的胎儿超声图像信息的关联关系。
优选地,所述建立包含所获得的孕妇肚子不同位置的胎儿超声图像信息和所述关联关系的训练数据库包括:
根据所获得的孕妇肚子不同位置的胎儿超声图像信息中的胎儿超声图像和所建立的孕妇肚子不同位置与其对应的胎儿超声图像信息的关联关系,建立包含所获得的孕妇肚子不同位置的胎儿超声图像信息和所述关联关系的训练数据库。
优选地,所述根据检测到的位置信息以及所述关联关系,从训练数据库中读取对应的胎儿超声图像信息包括:
根据检测到的位置信息以及所述关联关系,得到与所检测到的位置信息相对应的胎儿超声图像名称;
根据所得到的胎儿超声图像名称,从训练数据库中读取所述胎儿超声图像信息中的胎儿超声图像。
根据本发明实施例提供的一种虚拟产科超声训练系统,包括:
训练数据库,用于收集并记录超声探头在孕妇肚子不同位置进行超声波作业获得的胎儿超声图像信息,并建立孕妇肚子不同位置与其对应的胎儿超声图像信息的关联关系,以及建立包含所获得的孕妇肚子不同位置的胎儿超声图像信息和所述关联关系的训练数据库;
虚拟产科超声训练装置,用于在进行产科超声检查训练时,对超声探头在模拟孕妇肚子的位置进行检测,并根据检测到的位置信息以及所述关联关系,从训练数据库中读取对应的胎儿超声图像信息;
可视化模块,用于显示从训练数据库中读取对应的胎儿超声图像信息。
优选地,所述位置信息包括超声探头所在空间直角坐标系中的坐标信息以及所在坐标的压力信息;所述胎儿超声图像信息包括胎儿超声图像名称和胎儿超声图像。
优选地,所述训练数据库具体用于通过分别将超声探头在孕妇肚子上的位置信息与其对应的胎儿超声图像信息中的胎儿超声图像名称进行关联处理,建立孕妇肚子不同位置与其对应的胎儿超声图像信息的关联关系。
优选地,所述训练数据库具体用于根据所获得的孕妇肚子不同位置的胎儿超声图像信息中的胎儿超声图像和所建立的孕妇肚子不同位置与其对应的胎儿超声图像信息的关联关系,建立包含所获得的孕妇肚子不同位置的胎儿超声图像信息和所述关联关系的训练数据库。
优选地,所述虚拟产科超声训练装置具体用于根据检测到的位置信息以及所述关联关系,得到与所检测到的位置信息相对应的胎儿超声图像名称,并根据所得到的胎儿超声图像名称,从训练数据库中读取所述胎儿超声图像信息中的胎儿超声图像。
根据本发明实施例提供的方案,通过在虚拟环境下的产科超声训练系统来帮助医生进行培训,并着重于模拟各种真实环境下的图像及多种胎儿畸形。同时可以为超声引导下产科有创产前诊断技术、胎儿手术的发展奠定了良好的基础。该系统高度仿真操作全过程,包括真实的超声图像、呼吸运动的仿真和真实的触觉反应,可以在不对病人产生任何危险的前提下,有效的用于超声的教学,训练和操作评估,非常适合医院的教学和培训。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种虚拟产科超声训练方法的流程图;
图2是本发明实施例提供的一种虚拟产科超声训练系统的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明,应当理解,以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
图1是本发明实施例提供的一种虚拟产科超声训练方法的流程图,如图1所示,包括:
步骤S101:收集并记录超声探头在孕妇肚子不同位置进行超声波作业获得的胎儿超声图像信息;
步骤S102:建立孕妇肚子不同位置与其对应的胎儿超声图像信息的关联关系;
步骤S103:建立包含所获得的孕妇肚子不同位置的胎儿超声图像信息和所述关联关系的训练数据库;
步骤S104:在进行产科超声检查训练时,对超声探头在模拟孕妇肚子的位置进行检测,并根据检测到的位置信息以及所述关联关系,从训练数据库中读取对应的胎儿超声图像信息;
步骤S105:利用可视化模块显示从训练数据库中读取对应的胎儿超声图像信息。
其中,所述位置信息包括超声探头所在空间直角坐标系中的坐标信息以及所在坐标的压力信息;所述胎儿超声图像信息包括胎儿超声图像名称和胎儿超声图像。
其中,所述建立孕妇肚子不同位置与其对应的胎儿超声图像信息的关联关系包括:通过分别将超声探头在孕妇肚子上的位置信息与其对应的胎儿超声图像信息中的胎儿超声图像名称进行关联处理,建立孕妇肚子不同位置与其对应的胎儿超声图像信息的关联关系。
其中,所述建立包含所获得的孕妇肚子不同位置的胎儿超声图像信息和所述关联关系的训练数据库包括:根据所获得的孕妇肚子不同位置的胎儿超声图像信息中的胎儿超声图像和所建立的孕妇肚子不同位置与其对应的胎儿超声图像信息的关联关系,建立包含所获得的孕妇肚子不同位置的胎儿超声图像信息和所述关联关系的训练数据库。
其中,所述根据检测到的位置信息以及所述关联关系,从训练数据库中读取对应的胎儿超声图像信息包括:根据检测到的位置信息以及所述关联关系,得到与所检测到的位置信息相对应的胎儿超声图像名称;根据所得到的胎儿超声图像名称,从训练数据库中读取所述胎儿超声图像信息中的胎儿超声图像。
图2是本发明实施例提供的一种虚拟产科超声训练系统的示意图,如图2所示,包括:训练数据库201,用于收集并记录超声探头在孕妇肚子不同位置进行超声波作业获得的胎儿超声图像信息,并建立孕妇肚子不同位置与其对应的胎儿超声图像信息的关联关系,以及建立包含所获得的孕妇肚子不同位置的胎儿超声图像信息和所述关联关系的训练数据库;虚拟产科超声训练装置202,用于在进行产科超声检查训练时,对超声探头在模拟孕妇肚子的位置进行检测,并根据检测到的位置信息以及所述关联关系,从训练数据库中读取对应的胎儿超声图像信息;可视化模块203,用于显示从训练数据库中读取对应的胎儿超声图像信息。
其中,所述位置信息包括超声探头所在空间直角坐标系中的坐标信息以及所在坐标的压力信息;所述胎儿超声图像信息包括胎儿超声图像名称和胎儿超声图像。
其中,所述训练数据库201具体用于通过分别将超声探头在孕妇肚子上的位置信息与其对应的胎儿超声图像信息中的胎儿超声图像名称进行关联处理,建立孕妇肚子不同位置与其对应的胎儿超声图像信息的关联关系。
其中,所述训练数据库201具体用于根据所获得的孕妇肚子不同位置的胎儿超声图像信息中的胎儿超声图像和所建立的孕妇肚子不同位置与其对应的胎儿超声图像信息的关联关系,建立包含所获得的孕妇肚子不同位置的胎儿超声图像信息和所述关联关系的训练数据库。
其中,所述虚拟产科超声训练装置202具体用于根据检测到的位置信息以及所述关联关系,得到与所检测到的位置信息相对应的胎儿超声图像名称,并根据所得到的胎儿超声图像名称,从训练数据库中读取所述胎儿超声图像信息中的胎儿超声图像。
本发明实施例还提供了一种虚拟超声系统,主要包括超声图像采集模块、超声图像预处理模块、超声图像提取以及匹配模块。
其中,所述超声图像采集模块:在超声探头上绑定定位装置,通过超声探头可以将不同的超声图像在超声显示屏上显示并采集下来,比如静态图像、动态图像、不同的位置等方面都可以得到很好的采集。
其中,所述超声图像预处理模块:基于超声图像采集结果,对图像进行处理并最终服务于图像提取的过程。系统获取的原始图像由于受到各种条件的限制和随机干扰,往往不能直接使用,必须在图像处理的早期阶段对它进行灰度校正、噪声过滤、3D成像等图像预处理。本步骤中最为关键的是将预处理后的图像与超声探头的定位轨迹进行关联,大量的图像资料和定位信息最终生成满足不同培训需求的数据库。数据库中将存储不同孕周图片,以满足对不同孕周超声的训练要求。
其中,所述超声图像提取以及匹配模块:该模块由多个单元组成,最基本包括超声数据单元、超声探头单元、可视化单元。实时运作中,操作者通过超声探头单元模拟超声操作,探头的定位信息将匹配数据库中的超声图像,并把数据传送到可视化单元作图像渲染。操作者能够在高度虚拟的环境中进行整个学习过程。在此基础上,如果进一步加入力反馈装置,添加穿刺针模块或手术模块,可实现虚拟环境下模拟超声引导下产前诊断操作和胎儿相关手术。
其中,超声探头定位:抽象孕妇的肚子为一个曲面,首先通过切面拼接的方法获得一个模拟孕妇肚子的曲面轮廓,认为这个曲面轮廓在超声过程中不变。探头的定位就可以简化成在这个面上的一个点加上力度。首先,在曲面轮廓上建立一个空间坐标系,定位点可以通过3个外置的摄像头或者红外线测距在所建立的空间坐标系上从x,y,z3个方向分别定位,力度可以依赖探头本身获得。这样的话,对于一个给定的孕妇肚子曲面,探头的定位可以由曲面上的位置+力度唯一确定(x,y,z,F)。
根据本发明实施例提供的方案,虚拟操作具有无损伤性、可重复性和可指定性等优点。并且该系统中将力反馈概念引入虚拟系统,通过对手术器械和软组织等形变过程进行实时数值计算,模拟出软组织的变形情况和器械受力状态,并通过外接的力反馈输出设备,使医生在手术操作中,感知到反馈力的存在,更好的达到临床手术的训练效果。
尽管上文对本发明进行了详细说明,但是本发明不限于此,本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此,凡按照本发明原理所作的修改,都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种虚拟产科超声训练方法,其特征在于,包括:
收集并记录超声探头在孕妇肚子不同位置进行超声波作业获得的胎儿超声图像信息;
建立孕妇肚子不同位置与其对应的胎儿超声图像信息的关联关系;
建立包含所获得的孕妇肚子不同位置的胎儿超声图像信息和所述关联关系的训练数据库;
在进行产科超声检查训练时,对超声探头在模拟孕妇肚子的位置进行检测,并根据检测到的位置信息以及所述关联关系,从训练数据库中读取对应的胎儿超声图像信息;
利用可视化模块显示从训练数据库中读取对应的胎儿超声图像信息。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述位置信息包括超声探头所在空间直角坐标系中的坐标信息以及所在坐标的压力信息;所述胎儿超声图像信息包括胎儿超声图像名称和胎儿超声图像。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述建立孕妇肚子不同位置与其对应的胎儿超声图像信息的关联关系包括:
通过分别将超声探头在孕妇肚子上的位置信息与其对应的胎儿超声图像信息中的胎儿超声图像名称进行关联处理,建立孕妇肚子不同位置与其对应的胎儿超声图像信息的关联关系。
4.根据权利要求2或3所述的方法,其特征在于,所述建立包含所获得的孕妇肚子不同位置的胎儿超声图像信息和所述关联关系的训练数据库包括:
根据所获得的孕妇肚子不同位置的胎儿超声图像信息中的胎儿超声图像和所建立的孕妇肚子不同位置与其对应的胎儿超声图像信息的关联关系,建立包含所获得的孕妇肚子不同位置的胎儿超声图像信息和所述关联关系的训练数据库。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述根据检测到的位置信息以及所述关联关系,从训练数据库中读取对应的胎儿超声图像信息包括:
根据检测到的位置信息以及所述关联关系,得到与所检测到的位置信息相对应的胎儿超声图像名称;
根据所得到的胎儿超声图像名称,从训练数据库中读取所述胎儿超声图像信息中的胎儿超声图像。
6.一种虚拟产科超声训练系统,其特征在于,包括:
训练数据库,用于收集并记录超声探头在孕妇肚子不同位置进行超声波作业获得的胎儿超声图像信息,并建立孕妇肚子不同位置与其对应的胎儿超声图像信息的关联关系,以及建立包含所获得的孕妇肚子不同位置的胎儿超声图像信息和所述关联关系的训练数据库;
虚拟产科超声训练装置,用于在进行产科超声检查训练时,对超声探头在模拟孕妇肚子的位置进行检测,并根据检测到的位置信息以及所述关联关系,从训练数据库中读取对应的胎儿超声图像信息;
可视化模块,用于显示从训练数据库中读取对应的胎儿超声图像信息。
7.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述位置信息包括超声探头所在空间直角坐标系中的坐标信息以及所在坐标的压力信息;所述胎儿超声图像信息包括胎儿超声图像名称和胎儿超声图像。
8.根据权利要求7所述的系统,其特征在于,所述训练数据库具体用于通过分别将超声探头在孕妇肚子上的位置信息与其对应的胎儿超声图像信息中的胎儿超声图像名称进行关联处理,建立孕妇肚子不同位置与其对应的胎儿超声图像信息的关联关系。
9.根据权利要求7或8所述的系统,其特征在于,所述训练数据库具体用于根据所获得的孕妇肚子不同位置的胎儿超声图像信息中的胎儿超声图像和所建立的孕妇肚子不同位置与其对应的胎儿超声图像信息的关联关系,建立包含所获得的孕妇肚子不同位置的胎儿超声图像信息和所述关联关系的训练数据库。
10.根据权利要求9所述的系统,其特征在于,所述虚拟产科超声训练装置具体用于根据检测到的位置信息以及所述关联关系,得到与所检测到的位置信息相对应的胎儿超声图像名称,并根据所得到的胎儿超声图像名称,从训练数据库中读取所述胎儿超声图像信息中的胎儿超声图像。
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