CN116782850A - 超声波模拟系统 - Google Patents

Abstract

本发明一些实施例的多个方面涉及模拟一超声波的多个系统及多个方法，包括一相机、一物理三维参考元件及一处理模块，所述物理三维参考元件附接到一超声波装置的一超声波换能器，所述处理模块包括多个指令，以在执行一超声波检查时或在执行所述超声波检查及记录信息的空间位置后，执行以下：数字地成像一物理三维参考元件，从所述成像中确定所述物理三维参考元件相对于一虚拟位置识别方位的一第二空间数据；当所述第二空间数据与所述第一空间数据相同且一患者的所述方位与所述虚拟位置识别方位相同时，显示所述超声波数据。

Description

超声波模拟系统

相关申请案

本申请案主张2020年12月1日提交申请的第63/119,664号美国临时专利申请案的优先权，所述申请案的内容整体通过引用参考的方式并入本文。

技术领域与背景技术

本发明在其一些实施例中，涉及一种模拟系统，特别是但不排他地，涉及一种超声波模拟系统。额外的背景技术包括美国专利申请案US20140004488A1，公开了一种用于训练从业人员使用超声波系统的系统，包括用于管理超声波训练课程工作流程的单元、用于向操作超声波机的从业人员提供超声波训练课程指令及用于接收受训人员输入的用户界面、用于与超声波机器通信的单元、用于从超声波机收集训练课程期间产生的一个或多个超声波图像、用于图像处理超声波图像的单元以及用于评估超声波图像品质的单元。一种监测从业人员熟练使用超声波系统的方法，包括向从业人员提供超声波任务定义，从超声波机器上收集从业人员在执行超声波任务期间产生的一个或多个超声波图像，对超声波图像进行图像处理，并评估超声波图像的品质。还描述了相关装置及方法。

美国专利第7782319号公开了一种方法、装置及制造品，提供了控制三维场景视图的能力。具有一个或多个三维物件的一三维(3D)场景被显示。所述场景的一坐标系统的一三维表示被显示。所述三维表示包含一当前视点、一个或多个面、一个或多个边及一个或多个角，每一个面、边及角代表所述场景的一相应视点。所述三维表示被操纵。基于所述操纵，所述三维表示的一新的当前视点被显示。然后，基于所述三维表示的所述操纵，所述场景被重新定位以与所述新的当前视点相对应。

美国专利申请案号US20040106869A1公开了一种用于精确定位一工具的装置，例如在诸如人类或动物身体内部空间的一遮蔽区域内的一手术工具，所述装置包括：一平面扫描单元，用于使用一成像扫描在所述遮蔽区域内扫描平面；以及一定位器，与所述工具及所述扫描单元关联，用于确定所述工具的一位置，并用于选择包括所述工具位置的一平面。所述装置允许所述平面扫描自动地跟随所述工具，并节省了外科医生的技能及精力。

美国专利申请案US20130137988A1公开了一种增强型超声波检查系统，其包括：a)适合生成一身体部分的多个图像的一超声波系统；b)与所述超声波系统的超声波换能器耦合的一第一位置传感器；c)适合与一手指耦合的一第二位置传感器；以及d)数据处理装置，适于接收来自所述第一及所述第二位置传感器的位置信息并由此在屏幕上生成将所述第二位置传感器的位置与所述超声波系统生成的图像相关联的信息。

美国专利申请案US20150056591A1公开了用于模拟超声波程序及训练超声波用户的方法及装置。额外地公开了模拟针头插入程序的方法及装置，如羊膜穿刺程序，以及训练医生执行这种针头插入程序。

发明内容

以下是包括本发明多个实施例的一些示例的非排他性列表。本发明还包括多个实施例，多个实施例中包括少于在一示例中的所有特征以及使用来自多个示例的特征的多个实施例，如果没有在下面明确列出的话。

示例1：一种方法，用于模拟超声波，包括以下步骤：

a.提供超声波数据的一超声波文库数据库及一换能器的对应的第一空间数据，在此期间相对于一目标的一方位获得所述超声波数据；

b.数字地成像一物理三维参考元件；

c.从所述成像中确定所述物理三维参考元件相对于一虚拟位置识别方位的一第二空间数据；

d.当所述第二空间数据与所述第一空间数据相同且一患者的所述方位与所述虚拟位置识别方位相同时，显示所述超声波数据。

示例2：根据示例1的方法，其中所述提供多个超声波数据的一超声波文库数据库的步骤包括提供超声波图像、超声波视频及超声波容积中的一个或多个。

示例3：根据示例1或示例2的方法，其中所述显示所述超声波数据的步骤包括根据一预定顺序显示所述超声波数据。

示例4：根据示例3的方法，其中所述预定顺序是根据所述超声波数据的一品质。

示例5：根据示例3的方法，其中所述预定顺序是超声波视频、超声波图像及超声波容积。

示例6：根据示例1-5中任一示例的方法，其中所述显示所述超声波数据的步骤包括显示一合并图像，所述合并图像来自超声波图像、超声波视频及超声波容积中的所述一个或多个。

示例7：根据示例1-6中任一示例的方法，其中所述第一空间数据及所述第二空间数据包括选自由上、下、前、后、右、左翻滚、偏摆、俯仰及其任何组合组成的群组的一个或多个运动及方向。

示例8：根据示例1-7中任一示例的方法，其中所述虚拟位置识别方位是一虚拟患者及一虚拟目标中的一个或多个的一虚拟方位。

示例9：根据示例1-8中任一示例的方法，其中所述物理三维参考元件包括至少一参考标记。

示例10：根据示例1-9中任一示例的方法，其中所述确定所述三维参考元件的所述第二空间数据的步骤包括以下一或多个步骤：

a.识别所述至少一参考标记；

b.根据所述识别步骤，识别所述三维参考元件的运动；以及

c.将所述被识别的运动与所述虚拟位置识别方位相关联。

示例11：一种超声波模拟系统，包括：

a.一物理三维参考元件；

b.一软件，所述软件配置成识别所述物理三维参考元件的一图像并根据所述图像请求超声波数据。

示例11a：根据示例11的超声波模拟系统，其中所述物理三维参考元件包括一六棱柱形状。

示例12：根据示例11或11a的超声波模拟系统，其中所述物理三维参考元件包括至少一参考标记。

示例13：根据示例11、11a或示例12的超声波模拟系统，其中所述图像是由从一相机接收的数据识别的。

示例14：根据示例11-13中任一示例的超声波模拟系统，其中所述超声波数据是超声波图像、超声波视频及超声波容积中的一个或多个。

示例15：根据示例11-14中任一示例的超声波模拟系统，其中，由于所述请求而提供的一超声波数据是一选定算法超声波数据。

示例16：根据示例15的超声波模拟系统，其中超声波图像、超声波视频及超声波容积中的所述一个或多个根据它们所显示的内容，使用彼此之间的一空间相关性被编入所述超声波文库。

示例17：根据示例11-16中任一示例的超声波模拟系统，其中所述显示所述超声波数据包括根据一预定顺序显示所述超声波数据。

示例18：根据示例17的超声波模拟系统，其中所述预定顺序是根据所述超声波数据的一品质。

示例19：根据示例17的超声波模拟系统，其中所述预定顺序是超声波视频、超声波容积及超声波图像。

示例20：根据示例11-19中任一示例的超声波模拟系统，其中所述显示所述超声波数据包括显示一合并图像，所述合并图像来自超声波图像、超声波视频及超声波容积中的所述一个或多个。

示例21：根据示例11-20中任一示例的超声波模拟系统，其中所述软件还配置成识别所述物理三维参考元件的空间数据，包括选自由上、下、前、后、右、左翻滚、偏摆、俯仰及其任何组合组成的群组的一个或多个运动。

示例22：根据示例11-21中任一示例的超声波模拟系统，其中所述识别包括识别一虚拟位置识别方位，所述虚拟位置识别方位是一虚拟患者及一虚拟目标中的一个或多个的一虚拟方位。

示例23：根据示例11-21中任一示例的超声波模拟系统，其中所述物理三维参考元件包括选自由一光、一振动机构及一扬声器组成的群组的至少一者。

示例24：根据示例11-23中任一示例的超声波模拟系统，其中所述识别所述物理三维参考元件的一图像包括以下一项或多项：

a.识别所述至少一参考标记；

b.根据所述识别，识别所述三维参考元件的运动；以及

c.将所述被识别的运动与所述虚拟位置识别方位相关联。

示例25：根据示例11-24中任一示例的超声波模拟系统，其中所述相机是一电子装置的一组成部分。

示例26：根据示例11-25中任一示例的超声波模拟系统，其中所述系统记录所述三维参考元件的所述被识别的运动。

示例27：根据示例11-26中任一示例的超声波模拟系统，其中所述系统记录与一用户执行的一执行模拟有关的所有信息，包括模拟的病例类型、所述三维参考元件的被识别的运动、完成模拟的时间、到达请求区域的时间及模拟期间选择保留的图像中的一个或多个。

示例27a：根据示例11-27中任一示例的超声波模拟系统，其中所述系统还包括一增强现实(Augmented Reality,AR)激活器，用于在使用所述超声波模拟系统时，激活向一用户显示的一增强现实图像。

示例27b：根据示例11-27a中任一示例的超声波模拟系统，其中所述增强现实图像显示在一显示器、由所述相机捕获的一真实世界图像上的一显示器、一智能电子装置及一智能眼镜上的一显示器中的一个或多个。

示例28：一种超声波模拟系统，包括：

a.一相机；

b.一物理三维参考元件；以及

c.一超声波文库数据库，包括超声波数据及一换能器的对应的第一空间数据，在此期间相对于一目标的一方位获得所述超声波数据；

d.一显示模块；

e.一处理模块，包括多个指令用以：

i.数字地成像一物理三维参考元件；

ii.从所述成像中确定所述物理三维参考元件相对于一虚拟位置识别方位的一第二空间数据；

iii.当所述第二空间数据与所述第一空间数据相同且一患者的所述方位与所述虚拟位置识别方位相同时，显示所述超声波数据。

示例29：根据示例28的超声波模拟系统，其中所述超声波文库数据库包括二维超声波数据、三维超声波数据及超声波视频数据中的一个或多个。

示例30：根据示例28或示例29的超声波模拟系统，其中所述超声波数据包括提供超声波图像、超声波视频及超声波容积中的一个或多个。

示例31：根据示例28的超声波模拟系统，其中超声波图像、超声波视频及超声波容积中的所述一个或多个根据它们所显示的内容，使用彼此之间的一空间相关性被编入所述超声波文库。

示例32：根据示例28-32中任一示例的超声波模拟系统，其中所述显示所述超声波数据包括根据一预定顺序显示所述超声波数据。

示例33：根据示例32的超声波模拟系统，其中所述预定顺序是根据所述超声波数据的一品质。

示例34：根据示例32的超声波模拟系统，其中所述预定顺序是超声波视频、超声波容积及超声波图像。

示例35：根据示例28-34中任一示例的超声波模拟系统，其中所述显示所述超声波数据包括显示一合并图像，所述合并图像来自超声波图像、超声波视频及超声波容积中的所述一个或多个。

示例36：根据示例28-35中任一示例的超声波模拟系统，其中所述第一空间数据及所述第二空间数据包括选自由上、下、前、后、右、左翻滚、偏摆、俯仰及其任何组合组成的群组的一个或多个运动。

示例37：根据示例28-36中任一示例的超声波模拟系统，其中所述虚拟位置识别方位是一虚拟患者及一虚拟目标中的一个或多个的一虚拟方位。

示例38：根据示例28-37中任一示例的超声波模拟系统，其中所述物理三维参考元件包括至少一参考标记。

示例38a：根据示例28-38中任一示例的超声波模拟系统，其中所述物理三维参考元件包括一六棱柱形状。

示例39：根据示例28-38a中任一示例的超声波模拟系统，其中所述确定所述三维参考元件的所述第二空间数据包括以下一项或多项：

a.识别所述至少一参考标记；

b.根据所述识别，识别所述三维参考元件的运动；以及

c.将所述被识别的运动与所述虚拟位置识别方位相关联。

示例40：根据示例28-39中任何一个的超声波模拟系统，其中所述相机是所述电子装置的一组成部分。

示例41：根据示例28-40中任一示例的超声波模拟系统，其中所述系统记录所述三维参考元件的所述被识别的运动。

示例42：根据示例28-41中任一示例的超声波模拟系统，其中所述系统记录与一用户执行的一执行模拟有关的所有信息，包括模拟的病例类型、所述三维参考元件的被识别的运动、完成模拟的时间、到达请求区域的时间及模拟期间选择保留的图像中的一个或多个。

示例42a：根据示例28-42中任一示例的超声波模拟系统，其中所述系统还包括一增强现实(Augmented Reality,AR)激活器，用于在使用所述超声波模拟系统时，激活向一用户显示的一增强现实图像。

示例42b：根据示例28-42a中任一示例的超声波模拟系统，其中所述增强现实图像显示在一显示器、由所述相机捕获的一真实世界图像上的一显示器、一智能电子装置及一智能眼镜上的一显示器中的一个或多个。

示例43：一种系统，用于收集超声波数据，包括：

a.一相机；

b.一物理三维参考元件，附接到一超声波装置的一超声波换能器；

c.一处理模块，包括多个指令，在执行一超声波检查时执行以下：

i.数字地成像所述物理三维参考元件；

ii.从所述成像中收集所述物理三维参考元件相对于一位置识别方位的空间数据信息；

iii.将所述收集的空间数据信息分配给在所述超声波检查期间由所述超声波装置同时收集的图像。

示例44：根据示例43的系统，还包括存储所述超声波数据的一超声波文库数据库。

示例45：根据示例43的系统，其中所述位置识别方位是一虚拟位置、一真实位置及一目标中的一个或多个。

示例46：一种自动系统，用于收集受试者的超声波数据，包括：

a.一超声波装置，包括一超声波换能器，所述超声波换能器配置成执行二维超声波扫描；

b.一物件，包括一个或多个视觉参考元件，用作一三维跟踪软件的参考标记，所述物件附接到所述超声波换能器；

c.一机器手臂，包括一附接件，所述附接件用于将所述超声波换能器可逆地附接到所述机器手臂；

d.一相机，具有所述物件、所述换能器及所述物件的光学视场；

e.一控制系统，控制所述机器手臂、所述超声波装置及所述相机。

示例47：根据示例46的系统，其中所述控制系统包括一处理器，所述处理器包含多个指令用以：

a.指示所述机器手臂沿一路径执行一运动；

b.在所述机器手臂执行所述运动时，激活所述超声波装置；

c.在所述机器手臂执行所述运动时，激活所述相机；

d.通过所述相机数字地成像所述物理三维参考元件；

e.从所述成像中收集所述物理三维参考元件相对于一位置识别方位的空间数据信息；

f.将所述收集的空间数据信息分配给在所述超声波激活期间由所述超声波装置同时收集的图像。

示例48：根据示例46或示例47的系统，其中所述相机的所述光学视场包括所述换能器接触所述受试者的一表面的一位置的一光学视场。

示例49：根据示例46-48中任一示例的系统，还包括存储所述超声波数据的一超声波文库数据库。

示例50：根据示例46-49中任一示例的系统，其中所述位置识别方位是一虚拟位置、一真实位置及一目标中的一个或多个。

示例51：根据示例46-50中任一示例的系统，其中所述物理三维参考元件包括一六棱柱形状。

示例52：根据示例46-51中任一示例的系统，其中所述系统还包括一三维超声波换能器，所述三维超声波换能器配置成执行三维超声波扫描。

示例53：根据示例46-52中任一示例的系统，其中所述运动是沿一单轴的一线性运动。

示例54：一种方法，利用一自动系统自动地收集受试者的超声波数据，其特征在于，包括以下步骤：

a.指示所述自动系统的一机器手臂沿一路径执行一运动；

b.激活一超声波装置，所述超声波装置包括超声波换能器，在所述机器手臂执行所述运动时，所述超声波换能器配置成执行二维超声波扫描；所述换能器包括附接的一物件，所述物件包括一个或多个视觉参考元件，用作一三维跟踪软件的参考标记；

c.在所述机器手臂执行所述运动时，激活一相机，所述相机具有所述物件、所述换能器及所述物件的光学视场；

d.通过所述相机的手段数字地成像所述物件；

e.从所述成像中收集所述物件相对于一位置识别方位的空间数据信息；

f.将所述收集的空间数据信息分配给在所述超声波激活期间由所述超声波装置同时收集的图像。

除非另有定义，本文使用的所有技术及/或科学术语与本发明相关领域的普通技术人员通常理解的含义相同。尽管与本文描述的方法及材料相似或相当的方法及材料可用于本发明实施例的实践或测试，但下面描述的是示例性方法及/或材料。如果发生冲突，将以专利说明书(包括定义)为准。此外，这些材料、方法及示例只是说明性的，并不意味着一定是限制性的。

正如本领域技术人员所理解的，本发明的一些实施例可以体现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本发明的一些实施例可以采取完全的硬件实施例、完全的软件实施例(包括固件、常驻软件、微代码等)或结合软件及硬件方面的实施例的形式，这些实施例在这里都可以通常被称为一“电路”、“模块”或“系统”。此外，本发明的一些实施例可以采取体现在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，所述介质上体现有计算机可读程序代码。本发明一些实施例的方法及/或系统的实施可以涉及手动、自动或其组合执行及/或完成选定的任务。此外，根据本发明的方法及/或系统的一些实施例的实际仪器及设备，数个选定的任务可以通过硬件、软件或固件及/或其组合来实现，例如，使用一操作系统。

例如，用于执行根据本发明的一些实施例的选定任务的硬件可以作为芯片或电路来实现。作为软件，根据本发明的一些实施例的选定任务可以实现为多个软件指令，由一计算机使用任何合适的操作系统执行。在本发明的一示例性实施例中，根据本文所述的方法及/或系统的一些示例性实施例的一项或多项任务由一数据处理器执行，例如用于执行多条指令的一计算平台。可选地，所述数据处理器包括用于存储指令及/或数据的一易失性存储器及/或用于存储指令及/或数据的一非易失性存储器，例如，一磁性硬盘及/或可移除媒体。可选地，还提供一网络连接。也可选地提供一显示器及/或一用户输入装置，如一键盘或鼠标。

一个或多个计算机可读介质的任何组合可用于本发明的一些实施例。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是例如但不限于：一电子、磁、光、电磁、红外或半导体系统、装置或设备，或上述的任何适当组合。计算机可读存储介质的更具体示例(非详尽清单)包括以下内容：具有一条或多条导线的一电连接、一便携式计算机软盘、一硬盘、一随机存取存储器(RAM)、一只读存储器(ROM)、一可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、一光纤、一便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、一光学存储装置、一磁存储装置或上述的任何适当组合。在本文的上下文中，计算机可读存储介质可以是任何可以包含或存储程序的有形介质，供一指令执行系统、装置或设备使用或与之相关。

一计算机可读信号介质可以包括一传播的数据信号，其中体现了计算机可读程序代码，例如，以基带或作为一载波的一部分。这种传播的信号可以采取各种形式中的任何一种，包括但不限于：电磁、光学或其任何适当的组合。一计算机可读信号介质可以是任何计算机可读介质，它不是计算机可读存储介质，且可以通信、传播或传输一程序，供一指令执行系统、装置或设备使用或与之相关。

体现在一计算机可读介质上的程序代码及/或由此使用的数据可使用任何适当的介质进行传输，包括但不限于：无线、有线、光纤电缆、射频等，或上述的任何适当组合。

用于执行本发明一些实施例的操作的计算机程序代码可以用一种或多种编程语言的任何组合编写，包括一物件导向的编程语言，如Java、Smalltalk、C++或类似语言，以及传统的程序性编程语言，如“C”编程语言或类似编程语言。程序代码可以完全在用户的计算机上执行，部分在用户的计算机上执行，作为一个独立的软件包，部分在用户的计算机上执行，部分在远程计算机上执行或完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种情况下，远程计算机可以通过任何类型的网络与用户的计算机连接，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，或者连接到外部计算机(例如，通过互联网使用互联网服务提供商)。

下面可以参照根据本发明实施例的方法、装置(系统)及计算机程序产品的流程图说明及/或方块图来描述本发明的一些实施例。可以理解的是，流程图说明及/或方块图中的每一个方块，以及流程图说明及/或方块图中的方块的组合，可以通过计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，以生产一机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理装置的处理器执行的指令创建实现流程图及/或方块图中一个或多个方块所规定的功能/行为的手段。

这些计算机程序指令也可以存储在计算机可读介质中，所述介质可以指导计算机、其他可编程数据处理装置或其他装置以特定方式运作，从而使存储在计算机可读介质中的指令产生一制造品，包括实现流程图及/或方块图中指定的功能/行为的指令。

计算机程序指令也可以加载到一计算机、其他可编程数据处理装置或其他装置上，以使一系列操作步骤在计算机、其他可编程装置或其他装置上执行，从而产生一计算机实现的过程，使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令为实现流程图及/或方块图的方块或多个方块中特定的功能/行为提供过程。

本文所述的一些方法通常只为一计算机设计，而对于纯粹由一人类专家手动执行可能是不可行或不实际的。如果一人类专家想要手动执行类似的任务，可能会使用完全不同的方法，例如，利用专家知识及/或人脑的模式识别能力，这将比手动完成本文所述方法的步骤要高效得多。

附图说明

本发明的一些实施例在此仅以举例的方式，参照附图进行描述。现在具体参考附图的细节，需要强调的是，所显示的细节是以举例的方式，并且是为了说明本发明的实施例的讨论。在此方面，与附图一起描述的说明书使本领域的技术人员清楚地看到本发明的实施例可以如何实施。

在附图中：

图1是根据本发明的一些实施例的一示例性系统的示意图；

图2a至图2d是根据本发明的一些实施例的多个示例性参考元件的示意图；

图2e是根据本发明的一些实施例的具有一六棱柱形状的一示例性参考元件的示意图；

图2f是根据本发明的一些实施例的一示例性AR激活器的示意图；

图2g是根据本发明的一些实施例的一用户在一训练过程中使用一相机及一屏幕来可视化AR图像的示意图；

图2h是根据本发明的一些实施例的一用户在一训练课程中使用智能眼镜来可视化AR图像的示意图；

图3a是根据本发明的一些实施例的由软件对参考元件的运动进行识别、跟踪及转换的一示例性一般方法的流程图；

图3b是根据本发明的一些实施例的参考元件及超声波图像之间转换的一示例性方法的流程图；

图3c至图3h是根据本发明的一些实施例的旨在帮助解释参考元件及超声波图像之间转换的示例性方法的示意图；

图4a是根据本发明的一些实施例的软件的架构的示意图；

图4b是根据本发明的一些实施例的一机器人超声波扫描仪系统的示意图；

图5是根据本发明的一些实施例的一总容积的二维横截面图像的示意图；

图6a是根据本发明的一些实施例的超声波模拟领域涉及的示例性技术问题的方块图；

图6b是根据本发明的一些实施例的包括多个超声波数据的来源的一示例性超声波数据文件以及显示超声波数据的一示例性顺序的示意图；

图7a至图7b是根据本发明的一些实施例的显示系统的一示例性本体的示意图；

图8a至图8c是根据本发明的一些实施例的一示例性图形单元界面(GUI)及其显示的示意图；

图9a至图9b是根据本发明的一些实施例的用于模拟插针/插管的系统的一示例性使用的示意图；

图10是根据本发明的一些实施例的用于模拟使用一听诊器的系统的一示例性使用的示意图；以及

图11是根据本发明的一些实施例的用于模拟使用一耳镜的系统的一示例性使用的示意图。

具体实施方式

本发明，在其一些实施例中，涉及一种成像模拟系统，特别是但不排他地，涉及一种超声波模拟系统。

概述

本发明的一些实施例的一个方面涉及一种超声波模拟系统，所述系统利用用户在现实世界中持有的物件来选择向用户显示什么媒体。在一些实施例中，所述系统识别物件上的标记，以识别其空间运动。在一些实施例中，所述物件包括一六边形形状。在一些实施例中，超声波模拟系统被用作一超声波训练模拟系统。在一些实施例中，系统用存储的虚拟媒体引用这些运动，并向一用户展示。在一些实施例中，虚拟媒体是超声波图像及/或超声波视频及/或超声波容积中的一个或多个。在一些实施例中，虚拟媒体通过收集媒体时的一换能器的三维空间信息得到增强，这意味着换能器在收集媒体期间所做的运动被收集并纳入媒体的信息文件，因此提供一增强的媒体文件，包括一换能器的运动及所述换能器显示的图像。在一些实施例中，系统配置成将现实世界中物件的空间运动与收集媒体时保存的换能器的三维空间信息进行比较，以选择要显示的媒体。在一些实施例中，系统包括针对同一地点的多种媒体格式，系统配置成根据一预定顺序显示最佳媒体。例如，系统包括多个新生儿心脏的超声波图像、超声波视频及超声波容积，可选地来自多个不同来源。在一些实施例中，系统将向用户显示可用的最佳品质的媒体。在一些实施例中，一示例性预定品质媒体顺序是超声波容积、超声波视频及超声波图像。在一些实施例中，系统配置成同时显示超过一个的类型媒体。

本发明一些实施例的一个方面涉及一超声波模拟系统，所述系统配置成记录用户的行动并根据预期结果及/或预定比较数据进行评分。在一些实施例中，系统向用户提供一任务，并记录用户执行的所有动作，包括一参考元件的空间运动、用户选择保存的图像、用户实现所述任务所需的时间以及更多。

本发明一些实施例的一个方面涉及一超声波收集系统，所述系统配置成收集超声波数据，并在收集超声波数据时用与一换能器位置有关的空间信息来增强它。在一些实施例中，所述超声波数据被划分为最简单的格式(例如一图像的一帧)，并被唯一索引。在一些实施例中，所述唯一索引被用来轻松恢复及/或利用所需的超声波数据。在一些实施例中，所述超声波收集系统是一机器人扫描仪。在一些实施例中，所述机器人扫描仪进行线性二维扫描，然后用于生成三维容积。

在详细解释本发明的至少一实施例之前，应理解本发明在应用上不一定局限于以下描述中提出的及/或附图及/或实施例中说明的部件及/或方法的结构细节及布置。本发明能够有其他的实施例或以各种方式实施或执行。

示例性系统

现在参考图1，其显示根据本发明的一些实施例的一示例性超声波模拟系统100的示意图。在一些实施例中，所述超声波模拟系统100包括将在一电子装置104中使用的一软件102。在一些实施例中，所述电子装置104包括及/或连接到一屏幕106。在一些实施例中，所述软件被保存在电子装置104本身。在一些实施例中，所述软件被保存在一服务器108中，它通过所述电子装置104被访问并显示在所述屏幕106中。在一些实施例中，所述电子装置104包括及/或连接到一相机110。在一些实施例中，所述系统包括至少一外部参考元件112(见下文)。在一些实施例中，所述系统包括一个增强现实(Augmented Reality,AR)激活器(以下简称“AR激活器”)116(见下文)。在一些实施例中，所述系统可选地包括一完整或部分的人造人体114或任何其他专用表面，例如一人体模型或一平坦表面，由所述用户用来进行虚拟超声波检查，这将在下面进一步描述。

在一些实施例中，所述电子装置104是一个人电脑，包括一屏幕106及一相机110，有一专门接入至互联网。在一些实施例中，所述电子装置104是一平板电脑、一手机、一笔记本电脑、一PC或任何其他兼容电子装置中的一个或多个，其包括一屏幕106、一相机110及对所述软件102及所述服务器108的访问。

在一些实施例中，本发明的超声波模拟系统的一潜在优势是它不需要专门的硬件，与包括专用硬件的系统相比，这有潜力提供一个更便宜的系统。

示例性参考元件

现在参考图2a至图2b，其显示根据本发明的一些实施例的示例性参考元件112的示意图。

在一些实施例中，一示例性外部参考元件是包括一个或多个参考标记的一个物理物件。在一些实施例中，所述系统100的所述软件102配置成通过分析从所述相机110接收的视觉信息来识别所述参考元件112上的标记。

在一些实施例中，一示例性参考元件112包括任何几何形状。在一些实施例中，所述几何形状包括一二维形状。在一些实施例中，所述几何形状包括一三维形状。在一些实施例中，如图2a至图2b所示，所述示例性参考元件112的三维几何形状是一立方体。在一些实施例中，所述示例性参考元件112的三维几何形状可以是立方体以外的，例如一球体、一圆柱体、一环形体、一圆锥体、一长方体、一三角金字塔、一方形金字塔、一八面体、一十二面体、一二十面体等中的一个或多个。在一些实施例中，所述示例性参考元件112的三维几何形状是一六边形棱柱(六棱柱)，例如在图2e中所示(也参见下面关于具有六边形棱柱形状的参考元件的描述)。在一些实施例中，所述示例性参考元件112的三维几何形状可以包括任何形状，只要它包括必要的参考标记。

回到图2a至图2b，示例性参考元件112，例如显示为一立方体，包括六个不同的希腊字母形状的参考标记：阿尔法(α)，贝塔(β)，伽马(γ)，德尔塔(δ)，艾普西龙(ε)及西塔(θ)。应该理解的是，这些只是示例性参考标记，可能会使用其他形式的参考标记，例如，图形、线条、条形码等。

在一些实施例中，软件102包括用于识别参考标记并在三维空间中提供专用方向(例如上、下、前、后、右、左)的指令，例如如图2c所示。

在一些实施例中，使用如图2c所示的方向，系统100的软件102推断出示例性参考元件112在空间中的运动(空间运动)。在一些实施例中，空间中的示例性运动示意性地显示在图2d中。在一些实施例中，空间中的运动是上、下、前、后(退)、右、左、翻滚、偏摆及俯仰中的一个或多个。

在一些实施例中，软件102利用至少一参考标记来推断参考元件112的空间运动。在一些实施例中，一个参考标记足以让软件102推断出参考元件112的空间运动。应该理解的是，使用更多的标记来推断参考元件的空间运动也包括在本发明的范围内。

具有六棱柱形状的示例性参考元件

在一些实施例中，参考元件112包括一六边形棱柱的一三维形状，例如在图2e中所示。在一些实施例中，本发明人发现，具有六棱柱形状的参考元件为系统提供了足够的表面(与标记)，以允许高度精确地识别空间中的参考元件及高度精确地跟踪参考元件的性能，两者都只需最小或较低的计算工作量。

在一些实施例中，如上所述，系统配置成使用一相机来识别参考元件上的标记。在一些实施例中，一旦识别了标记，系统就锁定它们，并利用感知到的标记的运动(标记在空间位置的变化)将其转换为一换能器的虚拟运动，然后在显示屏上显示正确的超声波图像。在一些实施例中，系统发现的标记的数量与跟踪它们并将其转换为换能器的正确虚拟位置，然后将所述信息与库中的图像联系起来并在显示器中显示正确的图像所需的计算工作之间存在直接的相关性。在一些实施例中，标记越多，需要的计算工作就越多，反之亦然。在一些实施例中，另外，参考标记的数量与系统将参考元件的真实世界运动转换为虚拟换能器运动的精度之间存在着直接的相关性。在一些实施例中，标记越多，跟踪就越精确，反之亦然。在一些实施例中，如上所述，本发明人发现，通过使用具有六棱柱形状的参考元件，可以提供最佳数量的参考标记，每一个标记都位于特定的表面上，从而以最小的计算工作量实现高度精确的跟踪。应该理解的是，本发明旨在涵盖那些计算工作量不是问题的实施例，例如通过使用超级计算机及/或量子计算机，其中参考元件可以有任意多的标记，可以有任何几何形状，包括球体(它没有可区分的表面，只有一个连续的表面)。

参考元件上的示例性识别标记

在一些实施例中，参考元件112包括一额外的标记，它与标记的方位作用无关，它向用户提供一独特的识别。在一些实施例中，识别标记允许系统访问特定用户的个人文件，并向所述特定用户显示/提供/更新/上传相关文件/程序。在一些实施例中，在第一次使用时，将要求用户将特定的识别标记，可选地不可逆地附加到一特定参考元件上，与他的用户账户联系起来。在一些实施例中，当一用户具有多个参考元件，例如不同的参考元件在不同的地方(例如阴道或腹部)练习不同的超声波技术，每一个参考元件将具有一特定识别标记，所有的识别标记将被链接到相同账户。

参考元件上的示例性反馈机制

在一些实施例中，参考元件包括一个或多个反馈机制，配置成在使用所述系统时向用户传输反馈的一种类型。在一些实施例中，示例性反馈机制是光、振动及声音中的一种或多种。例如，参考元件可能包括多个在使用所述系统时被激活的光。在一些实施例中，当用户按照系统的预期移动参考元件时，参考元件将显示绿光。在一些实施例中，当用户不按系统的预期移动参考元件时，参考元件将显示红光。在一些实施例中，使用此示例，当用户按照系统的预期移动参考元件时，参考元件将不振动及/或不发出任何声音。在一些实施例中，当用户不按系统的预期移动参考元件时，参考元件将振动及/或发出声音。应该理解的是，以上只是举例，以使本领域技术人员能够理解本发明，在本发明的一些实施例中还包括反馈机制的其他及/或不同的用途。

在一些实施例中，在参考元件上有一个或多个按钮，配置成激活及/或启动系统中的功能，例如，激活参考元件及电子装置之间的通信、开始模拟、结束模拟、激活GUI上的“打印”按钮、打开系统的控制面板、开始校准系统以及其他。应该理解的是，其他动作也包括在本发明的一些实施例的范围内，上述的示例只是为了让本领域技术人员理解本发明。

示例性AR激活器116

现在参考图2f及图2g，其显示根据本发明的一些实施例的一示例性AR激活器116的示意图及一用户在一训练过程中使用一相机及一屏幕来可视化AR图像的示意图。在一些实施例中，所述系统还包括一AR激活器116，所述系统用于生成将在屏幕106中显示的一三维图像212，与相机110捕获的真实世界图像214相伴。在一些实施例中，AR激活器116可选地包括平坦表面202(例如一垫子)，可选地具有已知尺寸，并且AR激活器116包括一立方体204的形状，所述立方体204具有一专用AR激活器图像206，所述图像可由系统识别。在一些实施例中，AR激活器116被定位在一可折叠臂208上，所述可折叠臂208不可逆地附接到所述平坦表面202上。在一些实施例中，所述AR激活器116是呈现给系统的任何AR激活器图像206，并配置用以由系统用于激活AR功能。在一些实施例中，在训练课程开始时，系统(使用相机110)获取AR激活器116的AR激活器图像206，并在由相机110捕获并显示在屏幕106中的真实世界图像214之上生成三维图像212。在一些实施例中，三维图像212被用户用来帮助他在执行训练时在空间中确定参考元件204的方位。现在参考图2g，显示了根据本发明的一些实施例的一用户在一训练课程中使用智能眼镜210来可视化AR图像的示意图。在一些实施例中，当使用专用智能眼镜210时，三维图像212作为增强现实物件显示在眼镜210上，同时系统在屏幕106上显示相关图像，如前所述，这有助于用户定位及执行训练。在一些实施例中，增强现实图像可以显示在一个或多个显示器中，由相机捕获的真实世界图像上的一显示器，一智能电子装置及一智能眼镜上的显示器。

在一些实施例中，所述系统包括增强现实数据的一文库。在一些实施例中，AR数据根据受训者的专业知识水平进行分类。例如，对于新手学员，将显示简化的AR图像，而对于有经验的学员，将显示更复杂的AR，例如，显示更多的解剖学细节。

标记及运动之间转换的示例性方法

在一些实施例中，参考元件112的运动的识别、跟踪及转换是使用本领域中已知的方法进行的。为了简单起见，将很快解释识别、跟踪及转换参考元件112的运动的示例性一般方法。现在参考图3a，其显示根据本发明的一些实施例的由软件102对参考元件112的运动进行识别、跟踪及转换的一示例性一般方法的流程图。在一些实施例中，由软件102识别、跟踪及转换参考元件112的运动的示例性一般方法如下：

a.接收来自相机的图像输入信息(302)。

b.识别参考元件112(304)。

c.识别参考元件112上的至少一标记(306)。

d.鉴于所识别的标记，计算参考元件112的三维方位(308)。

e.通过跟踪所识别的标记来跟踪参考元件112的运动(310)。

f.在跟踪运动时继续识别参考元件112上的标记(312)。

参考元件及超声波图像之间转换的示例性方法

现在参考图3b，其显示根据本发明的一些实施例的参考元件及超声波图像之间转换的一示例性方法的流程图；以及图3c至图3h，显示根据本发明的一些实施例的旨在帮助解释参考元件及超声波图像之间转换的示例性方法的示意图。

在一些实施例中，参考元件被用于超声波数据的可视化，这将在下文中进一步解释。在一些实施例中，一旦软件识别了参考元件，如上所述，软件执行一系列虚拟动作，以使从参考元件收到的空间信息转换为要显示的正确的超声波数据。

在一些实施例中，软件在参考元件112的表面上识别至少一标记302(图3b中的314)，并在图3c中示意性地显示。在一些实施例中，软件在参考元件112的中心质量处，在所识别的标记302后面生成一虚拟正方形304(图3b中的316)，并示意性地显示在图3d中。在一些实施例中，生成的虚拟正方形被用来监测被识别的特定标记的运动以生成它。在一些实施例中，根据需要重复这些步骤，为位于参考元件上的所有标记生成虚拟正方形。在一些实施例中，虚拟正方形306的中心与参考元件的质量中心306相对应，如图3e中示意性地显示。在一些实施例中，从虚拟正方形306的中心，软件实际上从中心306向虚拟正方形304的下角延伸了两条线308a-b(图3b中的318)，并示意性地显示在图3f中。在一些实施例中，系统配置成计算虚拟延伸线308a-b的长度及虚拟正方形304的角的大小。在一些实施例中，将两条线308a-b延伸到角上产生一虚拟三角形310，其中一边位于中心306，另外两边位于虚拟正方形304的角上。图3g显示一示例性超声波图像312，以及在超声波图像314的示例性示意形状内。由于超声波装置的性质，超声波图像的一示例性形状如图3g中标记为314。在一些实施例中，软件利用虚拟三角形310与超声波图像312相关联，利用超声波图像314的示例性形状及三角形310的边作为参考点，(图3b中的320)并示意性地显示在图3h中。

示例性服务器、超声波文库数据库及其内容

在一些实施例中，如上所述，所述软件102与一服务器108进行通信。在一些实施例中，所述服务器包括一超声波文库数据库，所述超声波文库数据库包括超声波数据。在一些实施例中，超声波文库数据库包括以下一个或多个：超声波图像、按次序的超声波图像、超声波视频及三维超声波容积。在一些实施例中，所述超声波文库数据库中收集的信息是经过处理的数据，包括三维相关性数据，这一点将在下文进一步解释。在一些实施例中，每一个超声波数据包括关于超声波检查的具体情况的信息，例如，以下一个或多个：超声波操作数据、执行超声波检查的原因、日期、患者的性别、医疗历史数据、被扫描的器官、超声波检查期间进行的测量、诊断、换能器的类型、装置的类型及/或品牌以及换能器随时间变化的三维方位。

示例性软件

现在参考图4a，其显示根据本发明的一些实施例的软件102的架构的示意图。在一些实施例中，所述软件包括四个主要部分：一数据收集模块402、一处理模块404、所述超声波文库数据库410以及一显示模块412。处理模块404包括一参考标记模块的空间定位406及一数据相关性模块408。

示例性数据收集模块402

在一些实施例中，所述数据收集模块402配置成接收外部超声波数据，并使用处理模块404中的数据相关性模块408将外部超声波数据转换为包括参考元件的三维相关性数据的处理后的超声波数据。换句话说，所有外部超声波数据被修改为包括关于换能器在超声波检查期间如何定位及移动的信息，可选地与进行超声波检查的患者的三维空间信息相关。例如，如何获得超声波检查是与患者如何躺在床上的信息相关的。

外部超声波数据的示例性来源

在一些实施例中，外部超声波数据的类型是以下的一个或多个：

超声波文库数据库的专用超声波检查

在一些实施例中，采取专门的超声波检查414来填充数据库的超声波数据。在一些实施例中，超声波检查是与连接到一超声波换能器422的一相机及一参考元件一起执行的。在一些实施例中，在超声波检查过程中，所述相机记录附接到所述超声波换能器的所述参考元件的运动，同时记录从所述换能器本身接收到的图像。在一些实施例中，用户对记录的开始进行标记，软件102保存超声波检查及位于所述换能器的所述参考元件的空间位置的一相关性。在一些实施例中，软件以多种格式保存超声波检查，如图像、视频及/或容积及/或将其整合到超声波文库数据库410中。在一些实施例中，与检查有关的相关信息(见上文)被添加到所述超声波数据中。

用于填充数据库的超声波文库的示例性专用机器人扫描仪

现在参考图4b，其显示根据本发明的一些实施例的一机器人超声波扫描仪系统的示意图。在一些实施例中，数据库的超声波文库由一专用机器人超声波扫描仪系统执行的超声波扫描填充。在一些实施例中，机器人超声波扫描仪系统包括一机器手臂440，配置成执行一换能器的运动。在一些实施例中，所述机器手臂440是一个实际的机器手臂(未显示)。在一些实施例中，所述机器手臂是安装在一个或多个机械导轨上的一换能器支架(示意性地显示于图4b中)，配置成在一个、两个、三个或多个轴上执行运动。在一些实施例中，机器手臂配置成持有一个或多个换能器442。在一些实施例中，用户可以根据期望的扫描选择换能器的类型。在一些实施例中，机器人超声波扫描仪系统包括一相机444，配置成获取由换能器442及/或位于换能器442上的参考元件446执行的运动。在一些实施例中，机器人超声波扫描仪系统包括一主计算机448，所述主计算机448包括必要的硬件(即屏幕106)及专用的扫描软件450，所述扫描软件450包括驱动机器手臂440、相机444的指令，可选地所述超声波设备452包括所述换能器442。在一些实施例中，所述计算机448及所述超声波设备452被统一在一个单元中。在一些实施例中，由所述机器人超声波扫描仪系统执行的扫描被上传到一服务器108及/或云端。在一些实施例中，所述机器人扫描仪配置成以统一的速度进行线性扫描(通过箭头454示意性地显示)。在一些实施例中，不同类型的超声波换能器442被可逆地连接到机器人扫描仪440。在一些实施例中，用户设置扫描的参数，例如，运动的速度及/或距离及/或换能器的类型等参数，二维图像被收集同时伴随着生成容积文件(未显示)。在一些实施例中，在扫描过程中，连接到机器人扫描仪440的换能器442由一外部相机444识别。在一些实施例中，在换能器上安装一专用参考元件446，其中有一些可以识别及空间监测的参考图像(参考图像未示出)。在一些实施例中，在扫描过程中，机器人超声波扫描仪系统监测并记录换能器442(或安装在换能器442上的参考元件446)的空间位置。在一些实施例中，由换能器442产生并由机器人超声波扫描仪系统记录的每一个超声波图像都与相机444获取的换能器442/参考元件446在超声波记录当下的空间位置相关联。在一些实施例中，创建的容积由系统使用相机444及/或额外相机(未显示)记录的换能器442/参考元件446的外部坐标定义，以将所记录的容积与“患者”456(正在被进行超声波记录的人)上的记录的一“空间”及位置相关联。在一些实施例中，如上所述，在扫描过程中记录的二维图像经过处理，生成一容积图像文件。在一些实施例中，机器人超声波扫描仪系统的一潜在优势是，它有可能允许收集具有比市场上可用的三维商业换能器的解决方案更高品质的容积。

在现有的超声波装置中，二维超声波图像是以高品质产生的，并且允许有多个特征。当请求一三维图像时，现有的超声波系统会自动地降低图像的品质，并阻止拍摄二维图像时允许的额外特征，从而提供一个低品质的三维图像。现有的超声波装置之所以这样做，是因为需要大量的计算资源及时间来提供具有所有多个特征的三维图像。在一些实施例中，本发明主要利用一二维换能器，以恒定的时间及距离移动，从而允许一最佳扫描品质，只收集二维图像，然后用于生成一更高品质的三维容积。在一些实施例中，机器人超声波扫描仪系统能够在只有二维换能器的帮助下产生三维容积，甚至在不支持生成原生三维图像的装置中也是如此。在一些实施例中，由机器人超声波扫描仪系统生成的多个容积可以使用分配给它们的外部坐标相互“连接”(统一为一个或多个容积)，这是因为它们都参考了在用相机记录期间使用的同一组坐标，例如参考了一个或多个换能器442、参考元件446及/或扫描期间使用的任何其他外部参考。在一些实施例中，每一个扫描的容积被“测试”，以评估当前记录的容积的坐标是否与其他记录的坐标/容积匹配。在一些实施例中，这样的一个潜在优势是，它有可能为复杂的容积的统一及生成确保不同容积的相关性及连接。

在一些实施例中，机器人超声波扫描仪系统包括一特征，允许用户选择在扫描过程中记录的兴趣点(或兴趣片段)，然后将扫描转换成电影，以后可以在训练课程中显示。在一些实施例中，视频也可以是定义的片段，以黑白及/或多普勒及/或彩色多普勒的形式。在一些实施例中，使用本发明的机器人超声波扫描仪系统可能产生的扫描产品包括，例如，在测试坐标的一系统中定义的高品质二维图像的集合，以及在同一坐标系统中没有换能器运动的视频。

在一些实施例中，机器人超声波扫描仪系统配置成在定义的片段中工作，之后，在每一个停止点，生成并保存一个视频剪辑。在一些实施例中，视频的生成是在其他片段的图像仍在收集时进行的。

在一些实施例中，可替换地或额外地，一三维换能器(未显示)被连接到机器手臂上，其上可选地有带贴纸的一支架，其允许通过生成的三维扫描的相机进行的一空间位置辨识与记录。在一些实施例中，在每一个兴趣点，线性扫描被停止，然后三维换能器被激活，在那里进行收集及保存，然后线性扫描继续到下一个收集点。

在一些实施例中，可替换地或额外地，一多普勒换能器(未显示)连接到机器手臂上，其上可选地带贴纸的一支架，允许通过生成的三维扫描的相机进行的一空间位置辨识与记录。在一些实施例中，在每一个兴趣点，线性扫描被停止，然后多普勒换能器被激活，在那里进行收集及保存，然后线性扫描继续到下一个收集点。在一些实施例中，多普勒数据是彩色多普勒数据。

机器人超声波扫描仪系统的扫描及容积的示例性过程

在一些实施例中，机器人超声波扫描仪系统包括一专用软件450，所述专用软件450包括从机器人超声波扫描仪系统收集的高品质二维超声波片段图像(在“测试”坐标的一系统中)建立容积的指令。在一些实施例中，最终产品是有定义“经过测试”的经过测试的坐标的一三维容积，其中收集的方向性及/或方位性被记录并保存在所述系统中。在一些实施例中，由高品质的二维超声波片段图像生成的容积被进一步提供相对尺寸，以使用户在空间中正确定位自身，这是因为生成的三维容积不包括深度标记，其通常是在较低品质的原生三维容积中生成的。

在一些实施例中，专用软件450包括将一个或多个容积、扫描及/或视频结合起来的指令，以生成被扫描区域的超声波信息的一统一的集合，然后在训练课程中使用。在一些实施例中，专用软件机器人超声波扫描仪系统450包括指令，以提供给定的一空间换能器位置的容积、扫描、视频及/或统一的信息集合的响应性显示，例如，在训练课程中使用相机。

在一些实施例中，容积信息包括容积的多个层、视频及扫描，都定义在相同的坐标的系统中(可选地由系统本身及/或用户提供)，并且系统包括一特征，其允许一用户根据容积的多重性手动地添加容积信息，例如，测量、标记及相关文本。

重新的超声波检查

在一些实施例中，使用所述数据收集模块402插入先前获得的超声波检查(图像416、视频418及/或容积420)。在一些实施例中，数据相关性模块408与处理模块404推断出超声波检查期间的一参考元件及/或一换能器的估计的空间位置。在一些实施例中，所述空间位置是指一个或多个固定维度，例如，在执行超声波检查时患者的方位。

来自参考元件空间信息的反转超声波检查

在一些实施例中，记录的及/或实时的一参考元件422的空间运动被用来匹配已经存储的超声波检查。在一些实施例中，系统利用记录的一参考元件的空间运动，并在数据库中搜索与这些记录的运动相匹配的可能的超声波检查。

回到图4a，超声波数据434(图像、容积等)被接收到所述处理模块404。在一些实施例中，所述数据相关性模块408从所述超声波数据434中推断出所述换能器在所述超声波检查中如何定位及移动的信息。然后，在一些实施例中，所述显示模块412在所述屏幕432中显示一虚拟换能器以及它在超声波检查期间应该如何移动。

示例性超声波文库数据库410

在一些实施例中，如上所述，从所述数据收集模块402收到的经过处理的外部数据由所述处理模块404中的所述数据相关性模块408处理，并作为经过处理的超声波数据存储在所述超声波文库数据库410中。在一些实施例中，存储在超声波文库数据库410中的数据是经过处理的超声波视频424、经过处理的超声波图像426及经过处理的超声波容积428中的一个或多个。在一些实施例中，如上所述，处理过的超声波数据包括来自及用于一参考元件的三维相关性数据。在一些实施例中，所述超声波数据以允许根据一独特索引识别恢复特定帧的方式被编入索引。例如，与肾脏有关且包括从右到左拍摄的超声波图像帧的超声波数据将被编入索引，因此位于数据最右边的帧被编入一独特索引识别，其后的所有帧都被编入索引，直到最后一帧位于超声波数据的最左边。在一些实施例中，独特索引识别用于以下一项或多项：指导、指示及/或向一用户显示一特定超声波数据帧，并向系统提供关于显示什么的指令。应该理解，这些只是示例，独特索引识别的其他用途也包括在本发明的一些实施例的范围内。在一些实施例中，所述系统允许通过图像处理(有或没有使用AI系统)及/或在超声波数据的所述索引之前及/或期间的信息的手动插入的超声波数据中显示的内部器官的识别。

示例性处理模块404

在一些实施例中，一般来说，所述处理模块404负责对来自所述数据收集模块402、相机输入430及超声波输入434中的一个或多个的信息的一个或多个类型的转换及/或增强，以及执行将转换的/增强的信息存储在所述数据库410中及/或通过所述显示模块412在一屏幕432上提供一视觉输出中的一个或多个。

在一些实施例中，所述处理模块404包括一参考标记模块的空间定位406及数据相关性模块408中的一个或多个。

示例性参考标记模块的空间定位406

在一些实施例中，从相机(相机输入430)接收的视觉信息被所述参考标记模块的空间定位406分析，并在一参考元件上识别参考标记。在一些实施例中，一旦参考标记被识别，所述参考标记模块的空间定位406将所述参考元件的三维空间运动转换为数据，所述数据由数据相关性模块408与存储在超声波文库数据库410中的相关修改的/增强的超声波数据(图像/视频/容积)进行关联，然后显示模块412在一屏幕432中显示它们。

示例性数据相关性模块408

在一些实施例中，数据相关性模块408履行双重角色，一个是在将修改/增强的超声波数据插入超声波文库数据库410期间的角色，另一个是在使用系统期间显示超声波图像期间的角色(下文将进一步解释)。

在一些实施例中，在将修改/增强的超声波数据插入超声波文库数据库410期间，数据相关性模块408接收常规超声波数据，例如超声波图像、超声波容积及/或超声波视频，并对其进行修改以实现增强的超声波数据，例如增强的超声波图像、超声波容积及/或增强的超声波视频。在一些实施例中，增强的超声波数据包括相关信息，例如，拍摄超声波数据(图像/容积/视频)时换能器的空间运动。在一些实施例中，相关信息后来与例如从一参考标记接收到的运动一起使用。

在一些实施例中，常规超声波数据的增强是基于相同的原理，即把一超声波换能器的一空间分配指派给超声波数据的每一个“帧”，这一点将在下文进一步解释。

普通的超声波成像装置视化一三维体的一二维截面。通常情况下，横截面垂直于换能器的探头，并且是任意方位的，因为它取决于用户如何握持换能器。例如，二维横断面图像的表示可以解释为总容积504的一切片区域502，例如图5中所示。

定义：

在科学可视化及计算机图形学中，容积渲染是一组用于显示一三维离散采样数据集的一二维投影的技术，通常是一三维标量场。一个典型的三维数据集是二维切片图像的一群组，例如由超声波、电子计算机断层扫描(Computed Tomography,CT)、磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)或微型电子计算机断层扫描(MicroCT)扫描仪获取的。通常这些图像是以一规律的模式获取的(例如，每毫米一个切片)，并且通常在一规律的模式中具有图像像素的一规律数量。这是一规律容积网格的一个示例，每一个容积元件或体素由一单一数值表示，所述数值是通过对体素周围的紧邻区域进行采样得到的。

体素：是容积元件(或也称为容积像素)的简称，它是一三维容积的最小单位，相当于一二维图像中的一像素。

容积缓冲：是指包括多个体素的三维体(或一大型三维阵列)的总容积，每一个体素代表一超声波样本的独立于视图的一二维横截面。

一个任意切片是在一本地独立坐标系统中定义的一虚拟图像帧缓冲。

在一些实施例中，设置一任意切片，在虚拟图像帧对容积缓冲进行剪裁后，被虚拟帧穿透的体素在其图像坐标系统中被采样、映射及显示。

在一些实施例中，所述算法是广为人知的二维扫描线算法的延伸，在每一个扫描线上，第三维度也被内插。

现在参考图6a，显示根据本发明的一些实施例的超声波模拟领域涉及的示例性技术问题的方块图以及本发明的系统如何解决这些技术问题的示例。这些也由Aiger等人在Real-Time Ultrasound Imaging Simulation,Real-Time Imaging 4,263-274(1998)中进一步描述，所述文章整体并入本文。

超声波装置的原理

超声波输入装置是由医生手动定位的换能器。换能器将电能转换成超声波能量，反之亦然。它产生声波脉冲并将其发送到患者的身体。它还接收来自患者的回声并将其转换为电能。这种能量被转换为由灰阶像素组成的图像，在超声波显示器中代表身体图像的结构。有各种不同频率的换能器，用它们可以确定图像的深度及分辨率。超声波的物理原理如下。超声波的脉冲是高频率(1-15MHz)的声波短脉冲，由换能器(称为脉冲束)产生，并送入患者体内。它们在器官的边界及组织内产生回声。这些回声返回到换能器，被检测、处理并转化为适当的灰阶像素，形成超声波显示器上的图像。灰阶是身体在适当位置的反射系数的一个函数。反射系数是组织的一个属性，取决于其物理、化学及其他特性。像素的位置与产生回声的结构的解剖学位置相对应，通过了解脉冲进入患者时的方向及测量其回声返回到换能器的时间来确定。从显示屏上的一个假定的起点，然后可以得出呈现回声的适当位置，只要知道从所述起点到所述适当距离的方向。通过对声速的了解，回声到达时间可以转换为与产生所述回声的结构的距离。

超声波成像602

在一些实施例中，所述系统作为一超声波模拟系统，实时生成与真实超声波图像相似的图像，包括典型的超声波功能、深度增益补偿(Depth Gain Compensation,DGC)及增益。在一些实施例中，实时成像意味着帧率至少为10赫兹(每秒超过10帧)。在一些实施例中，系统在一离线预处理中(在处理模块404中)从真实的超声波图像(通过数据收集模块402接收)形成一容积，然后对所述容积进行切片(在线)以显示(通过所述显示模块412)一处理后的斜面切片图像。在一些实施例中，这种图像可以非常迅速地生成，包括后处理增强，并且可以产生在大多数情况下与真实超声波图像没有区别的图像。

然而，发明人发现，这种从一预取样超声波容积生成图像的方法有一些固有的问题，因为一超声波图像具有与视图相关的特征及与采集参数相关的特征。这个事实有两个方面：首先，预处理后的容积数据集包括一些不想要的且应该被移除的与视图相关的特征。第二，从一个给定的任意方向生成的模拟图像应该被增强，应该包括适当的与视图相关的特征。这些及其他固有的问题604列出如下。

阴影：在一些实施例中，当较近的物件掩盖了来自更远物件的声波时，超声波图像就会出现阴影。在一些实施例中，给定图像的阴影与特定的采样方向相关联。在一些实施例中，这种效应在数据收集过程中被软件最小化，因为这个特征是不可逆的。在一些实施例中，阴影处的数据会丢失且无法恢复，除非从不同的观察方向对同一区域进行采样，所述方向可以看到阴影区域。

增益：在一些实施例中，增益控制决定了在超声波接收器中完成多少放大作用。在一些实施例中，由于增益对图像进行全局操作，对收到的整体电压有统一的影响，所以它与具体的采样方向无关。在一些实施例中，增益很容易模拟，但在数据收集过程中却有问题。在一些实施例中，如果数据采样时增益太小，弱回声就不能被注册，这些回声就会丢失。另一方面，在一些实施例中，太多增益会导致饱和；也就是说，大多数回声看起来很亮，对比分辨率会丢失。在一些实施例中，由于增益以不可逆的方式影响采样量，因此在进行采样时要有适当的增益水平。

深度增益补偿(DGC)：在一些实施例中，深度增益补偿均衡了作为反射体深度的一函数的接收回声振幅的差异。在一些实施例中，不同深度的反射体具有相等的反射系数，产生到达换能器的不同返回振幅回声。在一些实施例中，以类似的方式显示来自类似反射体的回声。在一些实施例中，深度增益补偿的功能与增益一样，但在不同水平上作为深度(与换能器的距离)的函数。在一些实施例中，用户为不同的深度设置不同的增益控制。在一些实施例中，大多数超声波装置可以设置八个控制点，这些控制点定义了深度增益补偿行为。在一些实施例中，与增益一样，深度增益补偿与采样方向相关联。在一些实施例中，在数据收集过程中，鉴于对采样方向的依赖性，图像是尽可能的均匀及独立于视图。在一些实施例中，深度增益补偿及增益的主要问题是它们是不可逆的，一些数据在收集过程中总是丢失，不能从采样容积中恢复。然而，在一些实施例中，通过对深度增益补偿及增益水平的良好设置，有可能产生一个容积缓冲，从中模拟得到与真实超声波图像几乎没有区别的图像。

聚焦：在一些实施例中，由换能器产生的脉冲束的宽度随深度增加，即束具有一锥体的形状，其顶点在换能器处。在一些实施例中，像素分辨率是束宽度的一个函数。因此，在一些实施例中，一超声波图像在不同深度表现出不同的分辨率。在一些实施例中，第一个问题是基于用一特定机器及一特定换能器拍摄的一采样容积来模拟这种不同的分辨率。因此，在一些实施例中，需要使用具有一窄束的一超声波机器来获得几乎均匀的采样容积。在一些实施例中，在高端机器中，束尺寸很小，在模拟中被忽略。在一些实施例中，与相机的操作及通过透镜的光的物理学非常像，超声波束也可以聚焦在一任意的视场。在一些实施例中，焦点被设置在一任意的深度，并在所述深度得到最高的分辨率。在一些实施例中，与聚焦有关的第二个问题是通过改变相关焦距深度的分辨率来模拟任意焦距深度。在一些实施例中，一种方法是在生成模拟图像时根据扫描线的深度改变采样率(参见后面的“实时图像生成”一节)。在一些实施例中，多个焦点对每一个所需的焦点使用不同的脉冲，生成的图像在数个深度都具有高分辨率。然而，在一些实施例中，使用多个焦点会导致更长的刷新率。在一些实施例中，收集采样时间仍然很短，以避免引入不希望的运动。因此，在一些实施例中，在一单一焦点中对容积进行采样。

分辨率：在一些实施例中，获取的数据的分辨率是由设置放大倍数的用户定义的。在一些实施例中，获取的分辨率当然是恒定的，即在在线过程中，它可能被过度采样或采样不足。在一些实施例中，在收集阶段，采样的分辨率也会影响整个图像的大小。在一些实施例中，如果应用放大而比我们得到一较小区域的较高分辨率。在一些实施例中，这种权衡意味着获取高分辨率的数据需要更多的时间。在一些实施例中，在大多数情况下，不以更高的分辨率执行采样，最好是通过对更大的区域进行采样来尽量减少收集阶段。然而，在一些实施例中，从一高分辨率的较小容积中可以更好地了解某些病理。在一些实施例中，另一个相关问题是采样容积的不均匀分辨率。在一些实施例中，x-y切片(采样的图像)与z-x平面(切片间维度)的分辨率不同。在一些实施例中，超声波束的形状是不对称的。在一些实施例中，它沿着z轴比在x-y平面(x-y是超声波图像平面)变得更宽。因此，在一些实施例中，x-y平面具有比其他平面更高的分辨率。我们的经验表明，这不是一个水生问题，在模拟过程中，分辨率的变化几乎是不易察觉的。

噪声：在一些实施例中，超声波图像是非常模糊及嘈杂的。然而，在一些实施例中，这不是一个真正的问题，因为模拟应该保留这些特征。在一些实施例中，它们也不依赖于视图，因此，这些属性不需要特别处理。

应该理解，上面提到的只是示例，更多的及/或其他的功能是使用系统提供的一个或多个按钮来改变的，这些也包括在本发明的一些实施例的范围内。

综上所述，在一些实施例中，上述一些超声波功能(例如深度增益补偿、增益及/或聚焦)通过调低收集参数而得到缓解。然而，在一些实施例中，不可能在一后处理中移除它们。在下面的章节中，将描述在本发明的一些实施例中执行的在线成像过程，在这个过程中，所有上述超声波特征都是在图像上相对于视图方向并根据用户的具体参数来模拟的。

实时图像生成：

如上所述，普通的超声波成像装置视化三维体的二维横截面。所述横截面垂直于探头，并具有任意方位。这个图像的模拟基本上是一个容积缓冲的一切片算法(图5)。假设容积缓冲是一大型三维体素阵列，每一个体素代表一个独立于视图的超声波样本。任意切片是在一世界坐标系中定义的一虚拟图像帧缓冲。在所述帧对容积缓冲剪裁后，被虚拟帧穿透的体素被采样、映射并在其图像坐标系统中显示。在许多情况下，世界空间及图像空间之间的映射不涉及缩放，而且虚拟帧可以在没有过滤的情况下被体素化。

在一些实施例中，使用平面多边形的一体素化算法，这基本上是广为人知的二维扫描线算法的延伸，在每一个扫描线上，第三维度也被插值。在一些实施例中，使用了一种扫描技术，在这种技术中，可以通过复制一条离散线来生成多边形，并节省平面离散化过程中的大部分计算。在一些实施例中，扫频技术的速度足以在一奔腾处理器上实时地对切片进行体素化(一个300x300体素的切片可以在不到1秒的时间内被缩放并显示在一个400x400的像素图像中)。然而，在一些实施例中，当需要缩放时，必然涉及体素超采样及过滤。

在一些实施例中，具有缩放的体素化请求开发三维多边形的快速采样算法。蛮力过采样算法将使用采样点密集晶格的三线性插值。然而，即使是沿着直线对三线性函数进行增量计算，也无法避免过度的内存访问，其中大部分都是重复的。

在一些实施例中，这个取样过程应该包括增益及深度增益补偿函数，以及其他功能，如聚焦及投影。增益及深度增益补偿对图像的影响基本上是一样的。增益同时影响到整个图像。深度增益补偿功能由八个电位器设置，控制对图像不同区域的影响。这两个值结合起来修改像素值，作为其在图像空间中的范围的函数。给出在世界坐标中定义图像帧的四个点，切片算法扫描与所述帧相交的所有体素，并将它们映射到图像坐标系中。

下面的算法，也是由Aiger等人描述的，是基于编织方法，其中体素化平面是通过沿着一基础体素化线复制一体素化线(称为模板)来产生的。在一些实施例中，编织方法是一种自然的体素化表面技术，它可以通过在空间中扫过一些固定的曲线，使扫过的曲线的方位始终保持不变而得到。在一些实施例中，体素化平面应该是没有孔洞的，这意味着切片的一正确样本。在一些实施例中，可以非常有效地实现织构。如果Z_i是模板T中第i个体素的坐标，那么从一个给定的参考点，例如模板起点/>的偏移序列被称为模板偏移形式。偏移值/>的定义为：

其中sizeX及sizeY是容积阵列尺寸。换句话说，dT值是一线性容积内的展开偏移。模板偏移形式用T表示，一开始就计算一次，并存储在一阵列中。然后，对于基础中的每一个体素u(用B表示)，T阵列被用来逐步构建模板的一转换，从u开始。将体素映射到图像缓冲I[i][j]的基本算法是一个双循环，运行基础的所有uj值及模板的所有vi值：内循环在i上运行，而j是常数。一个指针ptr＝&(Volume[uj])被用来进一步简化计算。为了避免的溢出，一个剪切过程是必要的，因为上面的方程对容积中的/>是成立的。这是通过对容积的每一行(模板)进行剪裁来实现的，以便i指数在剪裁的边界之间运行。剪切的成本并不重要，因为它只在一行中应用一次，而对体素的内存访问时间则是成本的主导。因此，最重要的是尽量减少检索的次数。请注意，前面的陈述假设体素空间及像素空间之间存在一对一的映射，这不一定为真。图像空间的分辨率是恒定的，由显示尺寸定义。然而，切片尺寸是由用户在线定义的，用户可以放大或缩小。为了提高效率，在一些实施例中，必须避免对容积缓冲的不必要的访问。在一些实施例中，对容积存储器的访问时间取决于容积大小，因为大容积中的相邻体素有较长的偏移量，其缓存命中率往往很低。在一些实施例中，在放大的情况下，体素比像素小。在一些实施例中，以像素大小的步长在容积内踏步是对体素的欠采样，并产生合理品质的图像。在一些实施例中，在放大的情况下，体素被过度采样，产生了令人不快的块状及锯齿状的图像。在一些实施例中，为了避免对相同体素的冗余过度采样，放大图像由两个交错过程产生。在一些实施例中，第一个过程对容积进行采样，并生成一中间图像，其像素为体素大小。在一些实施例中，另一个过程将图像放大到最终尺寸。在一些实施例中，由于图像帧是按扫描线顺序扫描的，每一个中间行可以在扫描下一行之前被拉伸。在一些实施例中，那么中间的图像需要沿其列垂直拉伸到最终尺寸。在一些实施例中，缩放过程被分解为两个系列的一维拉伸。这意味着拉伸函数只对一维矢量进行操作，提高了效率。在一些实施例中，拉伸函数必须足够快，以便实时操作。在一些实施例中，拉伸算法最大限度地减少了对输入及输出缓冲的访问，因为没有缓冲值被访问两次。

在一些实施例中，逐行拉伸原理的一直接优势是模拟聚焦。如前所述，聚焦增加了在给定深度下的图像分辨率。在一些实施例中，有可能使用拉伸功能来增强或降低不同行的分辨率，为用户提供在给定深度下更高的分辨率的印象，而在聚焦深度之外的行则通过对其进行欠采样并将其拉伸回图像尺寸而变得模糊不清。例如，假设超声波有N个电位器用于深度增益补偿功能，一电位器用于增益功能。如前所述，这两个功能本质上是相同的，它们根据电位器的数值放大从人体反射的信号。因此，在容积缓冲上采样的体素的灰阶值，用V表示，被一标量值Gain所缩放，以模拟这种效果：

NewGray＝MIN(Gain*V,255)

这种效果可以通过简单地修改显示系统的颜色查找表来应用。对于深度增益补偿效果，N个值通过样条插值到图像列的长度，并存储在查找表DGC[]中；所以对于行y：

NewGray＝MIN(DGC[y]*V,255)

结合这两个函数的效果，我们得到：

NewGray＝MIN(Gain*MIN(DGC[y]*V,255),255)

在一些实施例中，为了节省计算量，使用了一二维查找表。在一些实施例中，表的索引是灰阶值及行编号。在一些实施例中，每一个表项包含了在一预设增益及深度增益补偿设置下，在给定深度下给定样本值所要显示的灰阶值。在一些实施例中，每次修改某些电位器的值，或每当图像被放大时，所述表都会被更新。

数据采集606

在一些实施例中，存储超声波数据的容积缓冲足够大，并代表人体的大部分，以允许在现实生活中进行无边界的诊断。当代超声波装置不提供在一单一采集中获得整个容积的能力。这意味着容积缓冲必须从不同视点获得的数个子容积中进行重建。在使用图集数据的医疗应用中，单模数据集的注册已被广泛研究。然而，超声波数据集比其他医学模式，如计算机断层扫描(CT)或磁共振成像(MRI)，问题要大得多，因为如上所述，超声波值有明显的噪声、模糊，并有更多的视点依赖性变化。此外，从一真实患者身上取样的数据通常是变形的，这一点将在下面解释。在一些实施例中，给定两个有明显重叠的容积，找到一空间变换，将这两个容积对齐并注册成一单一容积，所述容积平滑地结合了来自两个容积的信息。在一些实施例中，可以适当应用的注册技术的类型直接取决于两个容积之间的变化的类型。因此，为了设计一注册方法，有必要知道超声波容积所表现的变化类型。

普通超声波装置产生的一超声波图像的典型尺寸被限制在宽区的12-15公分。因此，容积的采集是由一系列的二维切片重建的。有两种主要的方法来收集这一系列的切片：自由收集及机械收集。

在一些实施例中，在一自由收集中，切片的位置及方位由一六自由度(6DOF)装置(例如6DOF，Isotrack)跟踪。在一些实施例中，切片被储存在容积中，切片之间的间隙由内插法填补。在一些实施例中，使用的另一种方法是将换能器探头附接到一机械马达上，所述机械马达沿某些类型的轨迹(例如有趣的、旋转)扫动切片。特别是，这些超声波装置之一的示例是TomTec装置，它提供了一平行的扫频，通过这个扫频，一系列平行的均匀间隔的切片不留空隙。可以定义图像的分辨率，这是用速度来换取的。TomTec还包括三种类型的电机：平行的、有趣的及旋转的，以及用于周期性运动的门控设备。TomTec产生的平行密集切片提供了品质良好的小容积。一系列这样的容积需要收集及组装，以形成一大容积610。两个容积的注册需要检测两个图像之间的变化，并设计一个使它们变形的变换，以移除或减少它们之间的变化。

来源变化可以分类为以下三种类型。

方向性变化614：这些变化是由于视点的变化造成的。它们造成的错位可以简单地通过一刚性变换来纠正。然而，正如我们上面所显示的，从不同的视点获取相同的容积会导致其他的影响，而这些影响是无法通过空间变换来补偿的。例如，阴影的投射与探头的观察方向密切相关。

容积变化616：这是由超声波技术的特点造成的。例如，深度增益补偿及增益失真以及固有的嘈杂及模糊的超声波信号。这些影响很难建模及移除。可以尝试通过调整采集参数来减少这些影响。

几何变化618：几何变形是由采集时身体的运动引起的。有些运动是由采集装置强迫的，因为超声波探头必须与身体有良好的接触。当然，人体是柔软的，不是平的，要保持接触而不引起肌肉收缩的强制运动是相当困难的。将人体浸泡在一管水中，可以避免探头接触，消除肌肉收缩。另一个不可避免的变形是由呼吸及被测体的其他自然行为引起的。周期性的变形(如心脏的变形)可以通过门控来克服。在门控中，采集与周期同步，在周期的同一阶段采集切片，使用的设备类似于监测心脏活动的ECG。

容积注册608

在一些实施例中，大型超声波容积缓冲是利用一个或多个超声波装置获取的一系列容积来构建的，例如像TomTec或Polhemus-运动追踪610。在一些实施例中，超声波装置被连接到一机器手臂上，用它获得不同的容积。在一些实施例中，超声波装置的位置及方位是用例如6DOF装置来记录的，用它可以通过简单的刚性变换来纠正全局的错位，将容积映射回一共同的(世界坐标)空间。然而，在一些实施例中，全局刚性变换是粗略的，需要精细的弹性变形来获得良好的注册，以补偿局部形状变形及采集变化。在一些实施例中，弹性变形是局部的，是基于两个给定容积的重叠部分。在一些实施例中，刚性变换过于粗糙，即使准确，两个容积也有变化，这些变化主要在两个容积接触的地方明显。在一些实施例中，使用直接注册方法来自动纠正由几何变形引起的小空间变化。在一些实施例中，所述方法是基于梯度值的。在一些实施例中，注册方法进一步包括多分辨率方法，以更好地处理大的错位。在一些实施例中，转换是在一分辨率金字塔上计算的，低分辨率转换的结果被用来指导更细级别的计算。在一些实施例中，分辨率金字塔由原始图像及一些低分辨率的副本组成。在一些实施例中，在较低的分辨率下，相邻的像素及局部梯度代表了原始图像的大距离。在一些实施例中，在低分辨率图像上计算的位移表示原始图像的最高分辨率上的较大位移。在一些实施例中，这些较大的位移可能产生补偿较大错位的变换。然而，在一些实施例中，这些只是粗略的变换，因为它们是基于原始图像的粗略表示。在一些实施例中，较高层次的计算是基于较低层次的位移并对其进行细化。在一些实施例中，多分辨率方法在源图像及目标图像的初始错位方面提高了注册的性能。

显示超声波数据的示例性顺序

在一些实施例中，在被系统识别的参考元件的任何特定位置，系统可以显示与参考元件的空间方位相对应的一个或多个超声波数据。

在一些实施例中，如上所述，超声波数据包括超声波视频、超声波容积及超声波图像中的一个或多个。在一些实施例中，显示超声波数据的指令如下：

a.超声波视频优于所有其他；

b.没有超声波视频－显示超声波容积作为代替；

c.有视频但用户不在正确的平面上－显示超声波容积作为代替；

d.有视频且用户在正确的平面上－显示视频。

现在参考图6b，其显示根据本发明的一些实施例的包括多个超声波数据的来源的一示例性超声波数据文件以及显示超声波数据的一示例性顺序的示意图。在一些实施例中，系统配置成同时显示多个超声波数据，以产生要显示的高品质的超声波图像。例如，超声波模拟系统包括一个关于如何对成年受试者的肾脏630进行超声波检查的课程。在一些实施例中，数据收集模块将收集所述特定区域的所有可用的超声波媒体，例如，多个检查肾脏的视频、容积及图像。在一些实施例中，系统利用收集到的全部及/或部分超声波媒体634创建一专用媒体文件632，并根据检查的空间位置顺序636叠加，例如，从左到右检查肾脏时，如图6b中所示。为了便于解释，超声波肾脏数据文件632被表示为具有开始及结束的视频轨道，其中开始是在肾脏的左侧，结束是在被检查的肾脏的右侧(根据检查方向636)。在一些实施例中，超声波肾脏数据文件632是由叠加的超声波视频文件638、超声波容积文件640及超声波图像文件642组成。在一些实施例中，叠加是由超声波文件中显示的内容决定的，例如，指所有超声波数据文件显示的肾脏中的同一位置。

在一些实施例中，如图6b所示，例如超声波视频文件638缺少某些区域或包括较低品质的区域，如视频轨道中的黑色方块644所识别。在一些实施例中，在那些没有视频可用的位置上，系统将显示所述位置的下一个可用的超声波数据文件，可选地根据预定的品质顺序，如上面所披露的。

在一些实施例中，软件配置成在不同来源的超声波数据之间进行合并，以提供一高品质的超声波图像来显示。

多普勒/彩色多普勒的示例性使用

在一些实施例中，所述系统还包括一多普勒/彩色多普勒图像/视频文库，与超声波图像同时显示。术语“多普勒”在下文中指的是任何一种多普勒图像/视频，无论是图形还是彩色或其组合，术语“多普勒”将被用于商品，但应理解为所有类型的多普勒检测都包括在其中。在一些实施例中，多普勒数据显示在二维超声波图像/视频上。在一些实施例中，多普勒数据显示在超声波容积上。在一些实施例中，在三维容积之上，一个矢量层，即管子或其他腔体，将与具有系统控制的属性的流动相结合，例如：流动方向、频率、脉冲、等于收缩期波S的振幅、舒张末期波的振幅高度，以及其他。在一些实施例中，矢量信息以一种或多种方式表达及显示与给定部分的关系。例如，在代表流速及流向的色调中出现颜色。在一些实施例中，当把“样品量”的标记带入颜色中时，受训者将看到根据先前在系统中设置的波特征计算出的流动波图像。

系统的示例性原理

在一些实施例中，所述系统的示例性原理是接收来自相机的图像，自动识别包括一个或多个参考标记的参考元件，自动跟踪参考元件的空间运动，将跟踪的参考元件的空间运动与记录的超声波换能器的空间运动相关联，这些超声波换能器与特定的二维超声波图像相关联，并根据相关联自动向用户显示超声波图像/视频/容积，这些图像/视频/容积与用户在做实际超声波检查时看到的情况相匹配。参照图7a至图7b，其显示根据本发明的一些实施例的显示系统的一示例性本体的示意图。图7a显示患者702被提交给使用换能器704的超声波检查的示意图，在检查中看到的图像显示在超声波的屏幕706中。如上所述，用户在患者702上移动换能器704，所述运动包括某些三维空间运动特征，这些特征被记录下来(如上所述)，与注册的二维超声波切片图像相关联(然后可以显示一个或多个超声波图像/视频/容积)。

在一些实施例中，可选地，程序参数及信息被保存在服务器上的数据库中，如上面所解释的。

图7b显示根据本发明的一些实施例的系统的一示例性原理的示意图。在一些实施例中，用户持有包括标记元件710的一物件708(例如一棍子或一手柄)。在一些实施例中，软件通过处理模块404中的空间位置参考标记模块406，使用相机712(图4a中的430)接收的信息，跟踪标记元件710的空间运动，当软件跟踪的空间运动与数据库中保存的换能器的记录空间运动相匹配时，显示模块412在计算机的屏幕714(图4a中的432)中显示超声波数据(图像/视频/容积)。

在一些实施例中，系统还配置成使用超声波输入来显示换能器及/或参考元件的预期三维运动。

在一些实施例中，系统配置成记录模拟会话，包括模拟的病例的一个或多个类型的记录，例如所述三维参考元件的被识别的运动、完成模拟的时间、到达请求区域的时间以及在模拟期间选择保留的图像。

示例性图形用户界面(GUI)

在一些实施例中，所述系统包括配置成由显示模块在电子装置中显示的图形单元界面(GUI)。现在参考图8a，其显示根据本发明的一些实施例的一示例性GUI。

在一些实施例中，在所述GUI上可以显示以下的一个或多个：

装置/系统的名称及标志802、指导者所属的学校及/或组织的名称、数据及时间、模拟的主题804、在模拟/检查期间检查的具体患者，包括患者的名字、患者的ID、年龄、患者的数据(例如LMP，Gravida，Ectopic，Para，AB，胎儿编号、GA、一般描述、参考号、检查原因、评论及诊断)、扫描806(例如妇科、产科早期及产科2-3中的一个或多个)、测量(例如审查、参数、二维测量及图表中的一个或多个)、B型、M型、多普勒、评论、身体标记、研究结果、探头类型、设置808(例如TGC、频率、深度、增益、聚焦中的一个或多个)、打印、冻结、存储、扫描(例如休克、eFAST、肺、腹部、妇科/产科、MSK、神经及风湿病学中的一个或多个)、开始检查、结束检查、参数(例如PI、RI、TAMAX及HR中的一个或多个)。

在一些实施例中，在GUI上，根据模拟的主题及教学大纲，器官/患者/胎儿的三维模型810将显示在GUI上，例如图8b至图8c所示。在一些实施例中，在器官/患者/胎儿的三维模型上，将有一些区域812a-b标记，这些区域与位于超声波文库数据库中的超声波数据相对应，例如图8c中所示。

示例性“帮助”特征

在一些实施例中，系统包括“帮助”特征，这基本上是一个赞扬，允许受训者在训练课程中请求帮助。在一些实施例中，以多种方式提供帮助，例如，通过按下“帮助”按钮，系统在屏幕上以特定的“空间中的方位”显示虚拟换能器，并请求受训者将其换能器定位在同一方向。在一些实施例中，从这一点出发，受训者可以继续进行训练练习。在一些实施例中，另一个示例，通过按下“帮助”按钮，系统会显示训练者的相机所显示的内容(当训练者也在与受训者平行进行训练时)，这样训练者就可以执行并向需要帮助的受训者显示正确的动作。在一些实施例中，受训者然后可以继续进行练习。在一些实施例中，这一功能的潜在优势是，当受训者及训练者不在同一地点时，也可以远程进行协助。

所述系统的示例性使用

在一些实施例中，所述系统可用于例如训练的一个或多个目的，用于专业人员对超声波数据的审查，用于患者自己对超声波的审查，并实时监测超声波检查。

示例性训练

在一些实施例中，学习如何进行超声波检查的用户使用所述系统来学习及/或改进如何移动换能器以达到预期的结果，可选择在最短的时间内。所述系统的一个潜在优势是，它允许训练无限多的用户，而不需要昂贵的专门建造的教室或人体模型。

在一些实施例中，训练系统包括从一个或多个“超声波信息的统一收集”文件中产生的多个“训练课程”。在一些实施例中，训练包括任务，例如，到达某个部分、进行测量、插入标志、正确操作按钮及回答问题。在一些实施例中，训练者定义所述任务。

在一些实施例中，训练者可以将数个“超声波信息的统一收集”文件合并为一“统一的训练信息”文件，其中可选择地，各容积位于一已知空间，并根据其坐标系在空间上进行整合。在一些实施例中，训练者可以移动每一个所述统一文件的位置。

在一些实施例中，训练系统包括对定义的任务进行自动评分。在一些实施例中，训练者师可以根据各种参数定义分数，例如，受训者的资历、经验、实践领域、完成任务的时间长度。

在一些实施例中，训练系统配置成通过使用相机评估换能器在现实世界中随时间变化的位置来分析三维空间中的方位。例如，提供两个片段，一个定义为起点，另一个定义为终点(例如由训练者定义)，受训者在起点及终点之间执行的“路线”将使用多个参数进行评估，例如：时间、运动、总运动、与“正确”路线的时间距离(由训练者事先插入)。在一些实施例中，使用参数可以自动分析受训者的表现品质。

在一些实施例中，多个受训者可以同时进入相同的训练课程。

在一些实施例中，如本文其他地方提到的，系统包括一数据库，其中有一个或多个三维模型文库，例如内部器官(即大脑及心脏)及具有外部外观的解剖学体(即腹部、胸部、腰部及肢体)。

在一些实施例中，可以选择在受训者的工作表面上放置一额外的参考元件，所述元件将被用作参考，以在计算机屏幕上放置虚拟身体。

在一些实施例中，所述系统包括与显示模块相关的一专用控制界面，包括与真实超声波机器中预期的相同及/或更多的控制“按钮”。在一些实施例中，专用控制界面是一虚拟控制界面，显示在屏幕上。在一些实施例中，专用控制界面是一额外的外围硬件，以键盘及/或鼠标连接到计算机的相同方式连接到计算机。在一些实施例中，用户在移动参考元件的同时，练习控制及/或修改与超声波检查有关的参数。在一些实施例中，系统配置成对多个目标(即立方体)进行跟踪，这些目标可以代表，例如：换能器、针、相机或任何其他手术工具中的一个或多个。在一些实施例中，超声波参数是频率、增益、灵敏度、深度、扫描模式、缩放、组织谐波成像、冻结及卡尺/计算中的一个或多个。

在一些实施例中，训练系统除超声波窗口外还包括一虚拟按钮面板，它可以将现有的真实超声波系统的面板功能调整到训练系统中。

在一些实施例中，训练系统允许多个不同类型的训练课程，例如，受训者单独训练及/或受训者实时接受训练者的指导。

在一些实施例中，训练系统的显示包括显示受训者的进步程度及表现品质。在一些实施例中，在个人训练期间及/或之后，受训者的表现分析被用来根据受训者的表现调整后续的训练课程－从而为每一个受训者提供可适应的一个性化训练。

在一些实施例中，使用一个或多个参数进行性能分析，例如：

1.受训者在空间中定位换能器的能力，以提供及显示训练计划所请求的图像；

2.受训者从起点到终点的换能器运动，例如：运动的连续性、运动的速度、运动的稳定性、受训者是否做一般的“之”字形运动及/或向训练程序请求的位置运动、在请求位置的最终调整是快还是慢以及一般来说受训者进行的微调的特征。

3.受训者在超声波显示图像中定位标记的能力、执行测量、识别超声波显示图像中的内容。

4.受训者操作超声波装置控制的能力(屏幕上显示的超声波装置的模拟控制)。

5.受训者回答与超声波显示图像中所显示的疾病/病理有关的问题的能力。

在一些实施例中，分析由一人工智能软件执行，包括向每一个受训者学习如何评估表现的指令，因此可选择向每一个受训者提供个人化的建议。

在一些实施例中，系统包括一报告模块，配置成生成受训者的表现报告，包括例如：课程的持续时间、训练的类型、受训者的表现、以及根据不同类别的能力水平。

在一些实施例中，训练系统根据标准提供训练证书。在一些实施例中，所述系统的一个潜在优势是，它允许超声波训练的标准化，可以在世界各地使用。在一些实施例中，所述系统被用作全世界公认的标准化超声波训练系统。

在一些实施例中，训练软件包括一个或多个模块，配置成记录用户在训练课程中的表现。在一些实施例中，记录的数据用于监测用户在一段时间内的改进，并监测用户需要改进的具体领域。

在一些实施例中，所述软件包括一机器学习算法，配置成监测每一个用户的表现。在一些实施例中，每一个用户的表现与以下一项或多项进行比较：预定的标准、预定的黄金标准以及同一组用户中的其他用户，例如同组的其他学生。在一些实施例中，机器学习算法利用性能来提供如何进行训练的建议。

在一些实施例中，训练软件包括用户可以访问及练习的一案例文库。在一些实施例中，案例文库被保存及/或访问超声波文库数据库410。

在一些实施例中，训练软件结合了说教式教学及通过试错的探索式学习。这种结构的一个潜在优势是，具体的教案可以用新材料定期更新，从而可以用相同的扫描数据多次创建一个大型的百科全书式的课程。

所述系统作为处理超声波信息的训练工具的示例性使用

在一些实施例中，所述系统被用来教受训者如何处理超声波数据。例如：如何将二维超声波数据处理成三维超声波数据、如何处理所述生成的三维超声波数据、呈现收集平面的垂直平面，从而允许呈现表面平面，如胎儿面部等。

作为所述系统补充的替代信息的示例性使用

在一些实施例中，系统包括一个或多个额外信息，可以在训练课程中显示给受训者。例如，可以同时显示拍摄超声波图像的相关区域的CT及/或MRI及/或CT-MRI图像/视频，以补充训练，并为超声波训练项目提供另一层(例如解剖学教学)的教学。

示例性在线训练

在一些实施例中，本文所述的任何训练信息、训练课程、训练项目都可以在在线训练中远程进行。在一些实施例中，训练系统配置成使用任何已知的在线通信平台(即Microsoft Teams、Nextiva、Slack、Guru、Confluence、Zendesk、Zoho Desk、Hiver、atc)来执行在线训练课程。

示例性训练课程

一示例性训练课可以如下：指导者解释一医疗案例，并向学生提供课程的范围。学生将收到关于在超声波检查中需要发现什么的指示。学生开始使用系统进行虚拟检查，系统开始监测学生在超声波检查中的行动及/或表现。然后，学生被请求提供与他们所做的超声波检查有关的数据，例如，通过一提问器的方式。

医疗专业人员使用所述系统的示例性使用

在一些实施例中，医疗专业人员可以使用所述系统来审查对患者进行的超声波检查。在一些实施例中，患者的原始超声波文件被插入系统，在分析及处理之后，所述文件被增加了换能器的三维位置数据，如上所述。然后，医疗专业人员可以使用参考元件从他的电脑上查看增强的文件，并准确地寻找他感兴趣的内容，而不需要查看整个超声波记录。

在一些实施例中，医疗专业人员可以使用所述系统来审查对患者进行的超声波检查，以向用户及/或其他医疗专业人员提供第二意见。

患者使用所述系统的示例性使用

在一些实施例中，患者可以使用所述系统来审查对自己执行的超声波检查。例如，一患者对其肾脏进行了超声波检查。后来在家里，患者可以回顾检查结果，看看医生诊断及/或提到的内容。

所述系统用于检查性能监测的示例性使用

在一些实施例中，所述系统可用于监测某项检查所需的所有内容是否由医疗专业人员完成。例如，一名妇女被请求进行超声波检查以寻找胎儿的异常。医疗专业人员除了超声波机器外，还将有与换能器耦合的一参考元件及由本发明系统组成的一平行系统。本发明的系统将监测专业医务人员所做的动作，并且在知道超声波检查的范围后，如果没有进行所有需要的超声波数据采集，系统将警告专业医务人员，以及哪些数据仍然需要采集。

所述系统用于责任目的的示例性使用

与上面描述的关于检查的性能监测类似，所述系统也被用于责任目的。所述系统用于监测医疗专业人员的行动，以确保在检查期间需要做的所有事情都得到了执行，并且与同类型的检查的黄金标准相比，执行得很正确。如果需要的话，所述记录可以在以后用来评估医疗专业人员的责任。

系统在检查期间监测品质数据的示例性使用

在一些实施例中，所述系统可用于监测超声波检查期间获得的数据品质。例如，参考元件在超声波检查期间用于提供所收到的图片数据及参考元件本身之间的相对数据。例如，如果收到的图片数据在规定的时间内没有变化，就意味着被观察的物件没有移动，这在评估器官等时是一个积极的反馈信息。如果接收到的图片数据在指定的时间段内确实发生了变化，就意味着所观察到的物件在移动，这在评估胎儿时是一个积极的反馈信息，因为不移动的胎儿可能表明胎儿有问题。

系统用于生成三维文件以用于公共出版物的示例性使用

在一些实施例中，使用所述系统及/或机器人扫描仪生成的三维图像是通过使用专用链接及/或QR(先前生成的)来访问。在一些实施例中，例如，一作者可以在一篇文章中包括一专用链接及/或QR，以允许读者访问与所述文章相关的超声波三维图像。

所述系统在其他领域的示例性使用

在一些实施例中，所述系统可被调整为用作其他领域及/或范围的一模拟系统，例如：耳镜、眼科检查、心脏听诊、肺部听诊、将针或套管插入腹腔。

现在参考图9a至图9b，其显示根据本发明的一些实施例的用于模拟插针/插管的系统的一示例性使用。在一些实施例中，系统配置成提供及/或监测作为一套管/针906的运动的一参考元件112的运动，而不是提供关于一换能器的空间运动的信息。在一些实施例中，可选地使用一人体模型902(如图9a所示)及/或一演示组织元件904(如图9b所示)来监测及评估用户在插入套管/针期间进行的运动。在一些实施例中，参考元件被定位在套管/针上，相机110监测参考元件的运动，以评估用户在插入套管/针期间的表现。在一些实施例中，演示组织元件被用来模拟在实际使用套管/针时将会遇到的实际组织。

现在参考图10，其显示根据本发明的一些实施例的用于模拟使用一听诊器的系统的一示例性使用。在一些实施例中，所述系统配置成提供及/或监测作为一听诊器1002的运动的一参考元件112的运动，而不是提供关于一换能器的空间运动的信息。在一些实施例中，可选地使用人体模型(未显示)来监测及评估用户在使用听诊器期间进行的运动。在一些实施例中，参考元件112被移动，相机110监测参考元件112的移动以评估听诊器1002在检查期间的位置。在一些实施例中，利用专用扬声器1004，系统发出用户在进行检查时的声音。在一些实施例中，在屏幕上，系统显示听诊器在身体上的虚拟位置，同时发出例如心脏跳动的声音。

现在参考图11，其显示根据本发明的一些实施例的用于模拟使用一耳镜的系统的一示例性使用。在一些实施例中，代替提供关于一换能器的空间运动的信息，所述系统配置成提供及/或监测一参考元件112的运动，作为耳镜1102的运动。在一些实施例中，可选地，一人体模型(未示出)被用来监测及评估用户在使用耳镜期间执行的运动。在一些实施例中，参考元件112被移动，相机110监测参考元件112的移动，以评估检查期间耳镜1102的位置。在一些实施例中，在屏幕上，系统显示耳镜在身体上的虚拟位置，同时显示1104，例如，耳镜在所述位置看到的东西。

本文在提到数量或价值时，术语“大约”是指“在±20％以内”。

术语“包括”、“包含”、“包括有”、“有”、“具有”以及它们的词型变化是指“包括但不限于”。

术语“由…组成”是指“包括并限于”。

术语“实质上由…组成”是指所述组合物、方法或结构可以包括额外的成分、步骤及/或部分，但前提是这些额外的成分、步骤及/或部分不会实质性地改变所要求的组合物、方法或结构的基本及新颖特性。

正如本文所使用的，单数形式的“一”、“一个”及“所述”包括复数参考，除非上下文有明确规定。例如，术语“一化合物”或“至少一化合物”可以包括多个化合物，包括其混合物。

在本申请中，本发明的实施例可以参照范围格式来表述。应该理解的是，以范围格式描述只是为了方便及简洁，不应被理解为对本发明范围的灵活性限制。因此，对一个范围的描述应被视为已经具体披露了所有可能的子范围以及所述范围内的单个数值。例如，对一个范围如“从1到6”的描述应被视为已具体披露了子范围，如“从1到3”、“从1到4”、“从1到5”、“从2到4”、“从2到6”、“从3到6”等；以及所述范围内的个别数字，例如1、2、3、4、5及6。无论范围的广度如何，这都适用。

每当本文指出一个数字范围(例如：“10-15”、“10至15”，或由这些另一个这样的范围指示联系起来的任何一对数字)，它的意思是包括所指出的范围限制内的任何数字(小数或整数)，包括范围限制，除非上下文明确规定。短语“范围在/范围涉及/范围介于”第一指示数字及第二指示数字之间，以及“范围在从/范围涉及从/范围介于从”第一指示数字“到”、“最多到”、“直到”或“通过”(或另一个此类范围指示术语)第二指示数字在此可互换使用，意指包括第一及第二指示数字及其之间的所有小数及整数数字。

除非另有说明，本文使用的数字及基于此的任何数字范围都是在本领域技术人员理解的合理测量及四舍五入误差的精度范围内的近似值。

可以理解的是，本发明的某些特征，为了清楚起见，是在单独的实施例中描述的，也可以在单个实施例中组合提供。反之，为了简洁起见，在单个实施例的背景下描述的本发明的各种特征也可以单独提供，或以任何合适的子组合提供，或在本发明的任何其他描述的实施例中合适地提供。在各种实施例的上下文中描述的某些特征不应视为这些实施例的基本特征，除非没有这些要素的实施例是不可操作的。

尽管本发明已经结合其具体的实施例进行了描述，但很明显，对于本领域的技术人员来说，许多替代方案、修改及变化是显而易见的。因此，本发明的目的是包含所有属于所附权利要求的精神及广泛范围内的此类替代方案、修改及变化。

申请人的意图是，本说明书中提到的所有出版物、专利及专利申请都将通过引用而全部并入本说明书，就像每一个单独的出版物、专利或专利申请在被引用时都具体及单独地指出它将通过引用而并入本文一样。此外，本申请中对任何参考文献的引用或识别不应解释为承认所述参考文献可作为本发明的现有技术。在使用章节标题的情况下，它们不应解释为一定是限制性的。此外，本申请的任何优先权文件在此以参考方式全部并入本文。

Claims (56)

1.一种方法，用于模拟超声波，其特征在于，包括以下步骤：

a.提供超声波数据的一超声波文库数据库及一换能器的对应的第一空间数据，在此期间相对于一目标的一方位获得所述超声波数据；

b.数字地成像一物理三维参考元件；

c.从所述成像中确定所述物理三维参考元件相对于一虚拟位置识别方位的一第二空间数据；

d.当所述第二空间数据与所述第一空间数据相同且一患者的所述方位与所述虚拟位置识别方位相同时，显示所述超声波数据。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述提供多个超声波数据的一超声波文库数据库的步骤包括提供超声波图像、超声波视频及超声波容积中的一个或多个。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述显示所述超声波数据的步骤包括根据一预定顺序显示所述超声波数据。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述预定顺序是根据所述超声波数据的一品质。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述预定顺序是超声波视频、超声波图像及超声波容积。

6.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述显示所述超声波数据的步骤包括显示一合并图像，所述合并图像来自超声波图像、超声波视频及超声波容积中的所述一个或多个。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一空间数据及所述第二空间数据包括选自由上、下、前、后、右、左翻滚、偏摆、俯仰及其任何组合组成的群组的一个或多个运动及方向。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述虚拟位置识别方位是一虚拟患者及一虚拟目标中的一个或多个的一虚拟方位。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述物理三维参考元件包括至少一参考标记。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：所述确定所述三维参考元件的所述第二空间数据的步骤包括以下一或多个步骤：

a.识别所述至少一参考标记；

b.根据所述识别步骤，识别所述三维参考元件的运动；以及

c.将所述被识别的运动与所述虚拟位置识别方位相关联。

11.一种超声波模拟系统，其特征在于，包括：

a.一物理三维参考元件；

b.一软件，所述软件配置成识别所述物理三维参考元件的一图像并根据所述图像请求超声波数据。

12.如权利要求11所述的超声波模拟系统，其特征在于：所述物理三维参考元件包括一六棱柱形状。

13.如权利要求11所述的超声波模拟系统，其特征在于：所述物理三维参考元件包括至少一参考标记。

14.如权利要求11所述的超声波模拟系统，其特征在于：所述图像是由从一相机接收的数据识别的。

15.如权利要求11所述的超声波模拟系统，其特征在于：所述超声波数据是超声波图像、超声波视频及超声波容积中的一个或多个。

16.如权利要求11所述的超声波模拟系统，其特征在于：由于所述请求而提供的一超声波数据是一选定算法超声波数据。

17.如权利要求15所述的超声波模拟系统，其特征在于：超声波图像、超声波视频及超声波容积中的所述一个或多个根据它们所显示的内容，使用彼此之间的一空间相关性被编入所述超声波文库。

18.如权利要求11所述的超声波模拟系统，其特征在于：所述显示所述超声波数据包括根据一预定顺序显示所述超声波数据。

19.如权利要求18所述的超声波模拟系统，其特征在于：所述预定顺序是根据所述超声波数据的一品质。

20.如权利要求18所述的超声波模拟系统，其特征在于：所述预定顺序是超声波视频、超声波容积及超声波图像。

21.如权利要求15所述的超声波模拟系统，其特征在于：所述显示所述超声波数据包括显示一合并图像，所述合并图像来自超声波图像、超声波视频及超声波容积中的所述一个或多个。

22.如权利要求11所述的超声波模拟系统，其特征在于：所述软件还配置成识别所述物理三维参考元件的空间数据，包括选自由上、下、前、后、右、左翻滚、偏摆、俯仰及其任何组合组成的群组的一个或多个运动。

23.如权利要求13所述的超声波模拟系统，其特征在于：所述识别包括识别一虚拟位置识别方位，所述虚拟位置识别方位是一虚拟患者及一虚拟目标中的一个或多个的一虚拟方位。

24.如权利要求11所述的超声波模拟系统，其特征在于：所述物理三维参考元件包括选自由一光、一振动机构及一扬声器组成的群组的至少一者。

25.如权利要求23所述的超声波模拟系统，其特征在于：所述识别所述物理三维参考元件的一图像包括以下一项或多项：

a.识别所述至少一参考标记；

b.根据所述识别，识别所述三维参考元件的运动；以及

c.将所述被识别的运动与所述虚拟位置识别方位相关联。

26.如权利要求14所述的超声波模拟系统，其特征在于：所述相机是一电子装置的一组成部分。

27.如权利要求25所述的超声波模拟系统，其特征在于：所述系统记录所述三维参考元件的所述被识别的运动。

28.如权利要求11所述的超声波模拟系统，其特征在于：所述系统记录与一用户执行的一执行模拟有关的所有信息，包括模拟的病例类型、所述三维参考元件的被识别的运动、完成模拟的时间、到达请求区域的时间及模拟期间选择保留的图像中的一个或多个。

29.如权利要求11所述的超声波模拟系统，其特征在于：所述系统还包括一增强现实激活器，用于在使用所述超声波模拟系统时，激活向一用户显示的一增强现实图像。

30.如权利要求29所述的超声波模拟系统，其特征在于：所述增强现实图像显示在一显示器、由所述相机捕获的一真实世界图像上的一显示器、一智能电子装置及一智能眼镜上的一显示器中的一个或多个。

31.一种超声波模拟系统，其特征在于，包括：

a.一相机；

b.一物理三维参考元件；以及

c.一超声波文库数据库，包括超声波数据及一换能器的对应的第一空间数据，在此期间相对于一目标的一方位获得所述超声波数据；

d.一显示模块；

e.一处理模块，包括多个指令用以：

i.数字地成像一物理三维参考元件；

ii.从所述成像中确定所述物理三维参考元件相对于一虚拟位置识别方位的一第二空间数据；

iii.当所述第二空间数据与所述第一空间数据相同且一患者的所述方位与所述虚拟位置识别方位相同时，显示所述超声波数据。

32.如权利要求31所述的超声波模拟系统，其特征在于：所述超声波文库数据库包括二维超声波数据、三维超声波数据及超声波视频数据中的一个或多个。

33.如权利要求31所述的超声波模拟系统，其特征在于：所述超声波数据包括提供超声波图像、超声波视频及超声波容积中的一个或多个。

34.如权利要求33所述的超声波模拟系统，其特征在于：超声波图像、超声波视频及超声波容积中的所述一个或多个根据它们所显示的内容，使用彼此之间的一空间相关性被编入所述超声波文库。

35.如权利要求31所述的超声波模拟系统，其特征在于：所述显示所述超声波数据包括根据一预定顺序显示所述超声波数据。

36.如权利要求35所述的超声波模拟系统，其特征在于：所述预定顺序是根据所述超声波数据的一品质。

37.如权利要求35所述的超声波模拟系统，其特征在于：所述预定顺序是超声波视频、超声波容积及超声波图像。

38.如权利要求33所述的超声波模拟系统，其特征在于：所述显示所述超声波数据包括显示一合并图像，所述合并图像来自超声波图像、超声波视频及超声波容积中的所述一个或多个。

39.如权利要求33所述的超声波模拟系统，其特征在于：所述第一空间数据及所述第二空间数据包括选自由上、下、前、后、右、左翻滚、偏摆、俯仰及其任何组合组成的群组的一个或多个运动。

40.如权利要求31所述的超声波模拟系统，其特征在于：所述虚拟位置识别方位是一虚拟患者及一虚拟目标中的一个或多个的一虚拟方位。

41.如权利要求31所述的超声波模拟系统，其特征在于：所述物理三维参考元件包括至少一参考标记。

42.如权利要求31所述的超声波模拟系统，其特征在于：所述物理三维参考元件包括一六棱柱形状。

43.如权利要求41所述的超声波模拟系统，其特征在于：所述确定所述三维参考元件的所述第二空间数据包括以下一项或多项：

a.识别所述至少一参考标记；

b.根据所述识别，识别所述三维参考元件的运动；以及

c.将所述被识别的运动与所述虚拟位置识别方位相关联。

44.如权利要求43所述的超声波模拟系统，其特征在于：所述系统记录所述三维参考元件的所述被识别的运动。

45.如权利要求31所述的超声波模拟系统，其特征在于：所述系统记录与一用户执行的一执行模拟有关的所有信息，包括模拟的病例类型、所述三维参考元件的被识别的运动、完成模拟的时间、到达请求区域的时间及模拟期间选择保留的图像中的一个或多个。

46.如权利要求31所述的超声波模拟系统，其特征在于：所述系统还包括一增强现实激活器，用于在使用所述超声波模拟系统时，激活向一用户显示的一增强现实图像。

47.如权利要求46所述的超声波模拟系统，其特征在于：所述增强现实图像显示在一显示器、由所述相机捕获的一真实世界图像上的一显示器、一智能电子装置及一智能眼镜上的一显示器中的一个或多个。

48.一种自动系统，用于收集受试者的超声波数据，其特征在于，包括：

a.一超声波装置，包括一超声波换能器，所述超声波换能器配置成执行二维超声波扫描；

b.一物件，包括一个或多个视觉参考元件，用作一三维跟踪软件的参考标记，所述物件附接到所述超声波换能器；

c.一机器手臂，包括一附接件，所述附接件用于将所述超声波换能器可逆地附接到所述机器手臂；

d.一相机，具有所述物件、所述换能器及所述物件的光学视场；

e.一控制系统，控制所述机器手臂、所述超声波装置及所述相机。

49.如权利要求48所述的系统，其特征在于：所述控制系统包括一处理器，所述处理器包含多个指令用以：

a.指示所述机器手臂沿一路径执行一运动；

b.在所述机器手臂执行所述运动时，激活所述超声波装置；

c.在所述机器手臂执行所述运动时，激活所述相机；

d.通过所述相机数字地成像所述物理三维参考元件；

e.从所述成像中收集所述物理三维参考元件相对于一位置识别方位的空间数据信息；

f.将所述收集的空间数据信息分配给在所述超声波激活期间由所述超声波装置同时收集的图像。

50.如权利要求48所述的系统，其特征在于：所述相机的所述光学视场包括所述换能器接触所述受试者的一表面的一位置的一光学视场。

51.如权利要求48所述的系统，其特征在于：所述系统还包括存储所述超声波数据的一超声波文库数据库。

52.如权利要求48所述的系统，其特征在于：所述位置识别方位是一虚拟位置、一真实位置及一目标中的一个或多个。

53.如权利要求48所述的系统，其特征在于：所述物理三维参考元件包括一六棱柱形状。

54.如权利要求48所述的系统，其特征在于：所述系统还包括一三维超声波换能器，所述三维超声波换能器配置成执行三维超声波扫描。

55.如权利要求48所述的系统，其特征在于：所述运动是沿一单轴的一线性运动。

56.一种方法，利用一自动系统自动地收集受试者的超声波数据，其特征在于，包括以下步骤：

a.指示所述自动系统的一机器手臂沿一路径执行一运动；

b.激活一超声波装置，所述超声波装置包括超声波换能器，在所述机器手臂执行所述运动时，所述超声波换能器配置成执行二维超声波扫描；所述换能器包括附接的一物件，所述物件包括一个或多个视觉参考元件，用作一三维跟踪软件的参考标记；

c.在所述机器手臂执行所述运动时，激活一相机，所述相机具有所述物件、所述换能器及所述物件的光学视场；

d.通过所述相机的手段数字地成像所述物件；

e.从所述成像中收集所述物件相对于一位置识别方位的空间数据信息；

f.将所述收集的空间数据信息分配给在所述超声波激活期间由所述超声波装置同时收集的图像。