用于訓(xùn)練超聲成像裝置用戶的裝置制造方法
【專利摘要】公開了用于模擬超聲波檢查和訓(xùn)練超聲波用戶的方法和裝置。此外，還公開了用于模擬插針手術(shù)的方法和裝置，所述模擬針刺入手術(shù)例如羊膜穿刺手術(shù)，以及公開了用于訓(xùn)練醫(yī)生進(jìn)行這種針刺入手術(shù)的方法和裝置。
【專利說明】用于訓(xùn)練超聲成像裝置用戶的裝置
[0001] 相關(guān)申請
[0002] 本申請享有于2012年4月1日提交的序列號為61/618, 719的美國臨時專利申請 的優(yōu)先權(quán)，通過引用并入，如同在本文被完全地陳述。
[0003] 發(fā)明領(lǐng)域和背景
[0004] 在一些實施方式中，本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)模擬器領(lǐng)域，且尤其是，在一些實施方式中， 涉及用于訓(xùn)練超聲波用戶進(jìn)行諸如操作醫(yī)學(xué)超聲波檢查或者插針手術(shù)的方法和裝置。
[0005] 超聲波是一種循環(huán)壓力波，其頻率大于20000Hz，而20000Hz是人類聽覺的上限。
[0006] 在超聲波檢查中，例如醫(yī)學(xué)超聲波檢查，超聲波被用于成像，尤其是軟組織成像。 醫(yī)學(xué)超聲波檢查在許多醫(yī)學(xué)領(lǐng)域都有應(yīng)用，包括產(chǎn)科、婦科、整形外科、神經(jīng)內(nèi)科、心臟科、 放射科、腫瘤科以及腸胃科。
[0007] 醫(yī)學(xué)超聲波檢查的子類型，產(chǎn)科超聲波檢查用于顯現(xiàn)子宮內(nèi)的胚胎或胎兒。產(chǎn)科 超聲波檢查是常規(guī)的產(chǎn)前檢查，提供關(guān)于母親和胎兒健康方面以及關(guān)于懷孕進(jìn)程的大量信 息。例如，產(chǎn)科超聲波檢查用于判斷胎兒的性別、判斷孕齡、以及檢測胎兒異常，例如胎兒器 官異?；蛱喊l(fā)育缺陷。
[0008] 產(chǎn)科超聲波檢查還被使用于羊膜穿刺手術(shù)，以有助于指導(dǎo)羊膜穿刺手術(shù)針獲得羊 水樣品而不會傷害胎兒或子宮壁。
[0009] 技師們和醫(yī)生們通常不被訓(xùn)練使用產(chǎn)科超聲波檢查來檢測胎兒異常。因此，當(dāng)這 些異常在實踐上遇到時，經(jīng)驗欠缺的醫(yī)生們和技師們往往不能識別出這些異常。
[0010] 醫(yī)學(xué)超聲波檢查的其它子類型還被用于侵入式手術(shù)中，比如在腹腔鏡外科手術(shù)中 對從體內(nèi)取出的腫瘤或結(jié)石周圍的軟組織進(jìn)行成像。
[0011] 在許多領(lǐng)域中，使用訓(xùn)練模擬器已眾所周知。在超聲波檢查中，訓(xùn)練模擬器通常包 括身體模型。這些模擬器常常并不能勝任，因為它們無法模擬在手術(shù)期間肌肉的運動，或者 無法模擬在超聲波檢查期間所能遇到的各種類型的異常。
[0012] 例如，在產(chǎn)科超聲波檢查中，訓(xùn)練模擬器包括含有胎兒身體模型的懷孕婦女腹部 的身體模型。因為胎兒模型是靜止的，并且這些訓(xùn)練模擬器無法模擬產(chǎn)科超聲波檢查的重 要因素（比如胎兒移動），所以這些模擬器并不能勝任。而且，在這些訓(xùn)練模擬器中，母體和 胚胎的特征都是正常的，所以對于訓(xùn)練識別胎兒異常無用。 發(fā)明概要
[0013] 在一些實施方式中，本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)模擬器領(lǐng)域，且尤其地，在一些實施方式中， 涉及用于訓(xùn)練超聲波用戶進(jìn)行醫(yī)學(xué)超聲波檢查的方法和裝置，這些醫(yī)學(xué)超聲波檢查例如婦 科超聲波檢查、心臟病學(xué)超聲波檢查、腸胃超聲波檢查、神經(jīng)系統(tǒng)超聲波檢查、肌肉骨骼系 統(tǒng)超聲波檢查和CT掃描，以及涉及識別使用這些超聲波檢查方法所檢測到的潛在異常。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的一個方面，提供了一種超聲波模擬器，包括：
[0015] 虛擬三維模型的數(shù)字庫，其包括至少一個虛擬三維模型；
[0016] 與數(shù)字庫相連接的處理器，且其被配置成在模擬器的模擬操作過程中，使用在數(shù) 字庫中的至少一個虛擬三維模型；
[0017] 與處理器相連接的位置識別表面；以及
[0018] 與處理器相連接的實體超聲換能器模擬器，該超聲換能器模擬器包括三維方位傳 感器，該三維方位傳感器被配置成向處理器提供超聲換能器模擬器相對于位置識別表面的 三維方位的相關(guān)信息，
[0019] 其中，位置識別表面和承載該位置識別表面的裝置之中的至少一個可操作地向處 理器提供超聲換能器模擬器在該表面上的二維位置的相關(guān)信息。
[0020] 在一些實施方式中，超聲波模擬器還包括與處理器相連接的顯示器，其被配置成 向用戶可視化地顯示信息。在這樣的一些實施方式中，處理器可操作地在顯示器上呈現(xiàn)一 個虛擬三維模型的截面，該截面對應(yīng)于超聲換能器模擬器相對于表面的二維位置和三維方 位。
[0021] 在一些實施方式中，至少一個三維模型是至少一個三維幾何形狀的三維模型，該 三維幾何形狀例如球體、橢球體、凸面三維幾何形狀、以及凹面三維幾何形狀。在一些實施 方式中，至少一個三維模型是不規(guī)則三維體的三維模型。
[0022] 在一些實施方式中，至少一個三維模型是至少一部分有機(jī)體的三維解剖模型，在 一些實施方式中，該有機(jī)體是人類。
[0023] 在一些實施方式中，至少一個三維模型是至少一部分胚胎的三維解剖模型，在一 些實施方式中，該胚胎是人類胚胎。
[0024] 在一些實施方式中，至少一個虛擬三維模型是胎兒的至少一部分的三維解剖模 型，在一些實施方式中，該胎兒是人類胎兒。
[0025] 在一些實施方式中，至少一個三維模型是至少一部分生殖系統(tǒng)（例如，子宮和/或 輸卵管和/或卵巢）的三維解剖模型，在一些實施方式中，該生殖系統(tǒng)是人類生殖系統(tǒng)。
[0026] 在一些實施方式中，至少一個三維模型是心臟的至少一部分的三維解剖模型，在 一些實施方式中，該心臟是人類心臟。
[0027] 在一些實施方式中，至少一個三維模型是至少一部分循環(huán)系統(tǒng)的三維解剖模型， 在一些實施方式中，該循環(huán)系統(tǒng)是人類腎臟。
[0028] 在一些實施方式中，至少一個三維模型是大腦的至少一部分的三維解剖模型，在 一些實施方式中，該大腦是人類大腦。
[0029] 在一些實施方式中，至少一個三維模型是至少一部分消化道的三維解剖模型，在 一些實施方式中，該消化道是人類消化道，例如，胃、膽囊或腸。
[0030] 在一些實施方式中，至少一個三維模型是至少一部分肌肉結(jié)構(gòu)的三維解剖模型， 在一些實施方式中，該肌肉結(jié)構(gòu)是人類肌肉結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，例如包括一塊或多塊肌肉、骨頭、腱 和關(guān)節(jié)的肢體。
[0031] 在一些實施方式中，至少一個三維模型是超聲波模型。在這樣的一些實施方式中， 超聲波模型由多張超聲波圖像構(gòu)成。
[0032] 在一些實施方式中，至少一個三維模型是磁共振成像（MRI)模型。在這樣的一些 實施方式中，MRI模型由多張 MRI圖像構(gòu)成。在這樣的一些實施方式中，修改MRI模型來模 擬超聲波模型的表現(xiàn)。
[0033] 在一些實施方式中，至少一個三維模型是X射線計算機(jī)斷層攝像（CT)模型。在這 樣的一些實施方式中，CT模型由多張 CT圖像構(gòu)成。在這樣的一些實施方式中，修改CT模 型來模擬超聲波模型的表現(xiàn)。
[0034] 在一些實施方式中，位置識別表面包括諸如觸摸板或觸摸屏的觸摸敏感表面，例 如平板電腦或智能手機(jī)的專用觸摸屏。合適的典型觸摸板技術(shù)包括，但并不限制于，在美國 專利5, 305, 017中所描述的導(dǎo)體矩陣技術(shù)或并聯(lián)電容式技術(shù)。合適的典型觸摸屏技術(shù)包 括，但并不限制于，電阻式、聲表面波、電容式、紅外網(wǎng)格、紅外丙烯酸投影、光學(xué)成像、色散 信號觸摸屏、以及聲脈沖識別。在這樣的一些實施方式中，處理器是承載觸摸屏的平板電腦 或智能手機(jī)的處理器。在這樣的一些實施方式中，顯示器是平板電腦或智能手機(jī)的顯示器， 例如顯示器覆蓋在觸摸敏感表面上。
[0035] 在一些實施方式中，處理器是第二個電子裝置的處理器，該第二個電子裝置與位 置識別表面隔開，其例如臺式計算機(jī)、便攜式計算機(jī)、移動電話、個人數(shù)字助理（PDA)、平板 電腦、或智能手機(jī)。在這樣的一些實施方式中，模擬器的顯示器是與位置識別表面相隔開的 第二個電子裝置的顯示器。
[0036] 在一些實施方式中，電子裝置被配置成與位置識別表面有線通信。在一些實施方 式中，電子裝置被配置成與位置識別表面無線通信。
[0037] 在一些實施方式中，位置識別表面基本上類似于計算機(jī)鼠標(biāo)板。
[0038] 在一些實施方式中，承載位置識別表面的裝置包括至少兩個攝像頭和一個紅外發(fā) 射器以便識別二維位置。在一些實施方式中，位置識別表面包括磁性傳感器，該磁性傳感器 包括電磁線圈和磁場源以便識別二維位置。在一些實施方式中，承載位置識別表面的裝置 包括三維攝像頭以便識別二維位置。
[0039] 在一些實施方式中，超聲換能器模擬器包括壓力傳感器，該壓力傳感器被配置成 測量由超聲換能器模擬器的用戶施加至位置識別表面的壓力。
[0040] 在一些實施方式中，超聲換能器模擬器包括顫動傳感器，該顫動傳感器被配置成 測量超聲換能器模擬器的用戶的手部顫動。
[0041] 在一些實施方式中，超聲換能器模擬器被配置成與處理器有線通信。在一些實施 方式中，超聲換能器模擬器被配置成有線連接含有處理器的電子裝置以提供這種有線通 ?目。
[0042] 在一些實施方式中，超聲換能器模擬器被配置成與處理器無線通信。
[0043] 在一些實施方式中，超聲換能器模擬器的三維方位傳感器包括陀螺儀、羅盤和加 速度計，其中將陀螺儀、羅盤和加速度計的輸出相結(jié)合以識別超聲換能器模擬器的三維方 位。這些組件都是上市銷售的并且在游戲和移動電話領(lǐng)域眾所周知。
[0044] 在一些實施方式中，超聲換能器模擬器的三維方位傳感器包括無漂移的陀螺儀。 在一些實施方式中，三維方位傳感器包括三個非平行的電磁線圈、以及磁場源，其中實體換 能器模擬器的三維方位的計算是基于流過三個電磁線圈中的每個電磁線圈的電流百分比。 在這樣的一些實施方式中，這三個電磁線圈相互垂直。在一些實施方式中，三維方位傳感器 包括三維攝像頭。在一些實施方式中，超聲換能器模擬器包括編碼器，例如操縱桿，其可操 作地指示其三維方位。
[0045] 在一些實施方式中，實體換能器模擬器的三維方位包括實體換能器模擬器的偏擺 (yaw)、傾斜（pitch)和旋轉(zhuǎn)（roll)的指示。
[0046] 在一些實施方式中，位置識別表面和/或承載位置識別表面的裝置可操作地向處 理器提供當(dāng)在超聲換能器模擬器與表面之間沒有實際接觸時，超聲換能器模擬器高于表面 的1?度的相關(guān)彳目息。
[0047] 在一些實施方式中，超聲波模擬器還包括用戶評價模塊，其可操作地評價操作超 聲換能器模擬器的用戶行為的至少一個指標(biāo)。在一些實施方式中，用戶評價模塊構(gòu)成部分 的處理器。
[0048] 在一些實施方式中，用戶評價模塊被配置成指示用戶到達(dá)由處理器所使用的至少 一個虛擬三維模型的指定截面。
[0049] 在一些實施方式中，用戶評價模塊通過在顯示器上呈現(xiàn)指定截面的圖像來指示用 戶。在一些實施方式中，用戶評價模塊通過在顯示器上提供指定截面的言語描述來指示用 戶。在一些實施方式中，用戶評價模塊通過提供指定截面的聽覺描述來指示用戶。
[0050] 在一些實施方式中，用戶行為的至少一個指標(biāo)包括用戶嘗試到達(dá)指定截面的次 數(shù)。在一些實施方式中，至少一個指標(biāo)包括用戶為到達(dá)指定截面的手部運動次數(shù)。在一些 實施方式中，至少一個指標(biāo)包括當(dāng)嘗試到達(dá)指定截面時用戶借助超聲換能器模擬器施加至 位置識別表面的壓力值。
[0051] 在一些實施方式中，用戶評價模塊向用戶提供分?jǐn)?shù)，該分?jǐn)?shù)基于在至少一個指標(biāo) 中的用戶行為。
[0052] 在一些實施方式中，用戶評價模塊實時地向用戶提供用于到達(dá)指定截面的指導(dǎo)。 在一些實施方式中，提供可聽到（例如高音或低音）的指導(dǎo)。在一些實施方式中，在顯示器 上提供指導(dǎo)。在一些實施方式中，指導(dǎo)提供于覆蓋位置識別表面上的顯示器內(nèi)。在一些實 施方式中，提供有觸覺的指導(dǎo)，例如通過超聲換能器模擬器的振動來提供。在這樣的一些實 施方式中，超聲換能器模擬器包括觸覺信號發(fā)生器，例如蜂窩電話領(lǐng)域所熟知的壓電式小 型揚聲器，用于產(chǎn)生觸覺指導(dǎo)信號。
[0053] 在一些實施方式中，用戶評價模塊實時地向用戶提供用于當(dāng)嘗試到達(dá)指定截面時 使用適當(dāng)壓力的指導(dǎo)。在一些實施方式中，提供可聽到（例如高音或低音）的指導(dǎo)。在一 些實施方式中，在顯示器上提供指導(dǎo)。在一些實施方式中，指導(dǎo)提供于覆蓋位置識別表面上 的顯示器內(nèi)。在一些實施方式中，提供有觸覺的指導(dǎo)，例如通過超聲換能器模擬器的振動。 在一些實施方式中，提供有觸覺的指導(dǎo)，例如通過超聲換能器模擬器的振動。在這樣的一些 實施方式中，超聲換能器模擬器包括觸覺信號發(fā)生器，例如蜂窩電話領(lǐng)域所熟知的壓電式 小型揚聲器，用于產(chǎn)生觸覺指導(dǎo)信號。
[0054] 在一些實施方式中，處理器被配置成在用戶評價過程中虛擬地移動虛擬三維模 型，由此在超聲波檢查運行期間模擬肌肉或胎兒的運動。
[0055] 在一些實施方式中，超聲波模擬器包括與處理器相連的實體針模擬器，除了超聲 換能器模擬器之外且不同于超聲換能器模擬器，實體針模擬器包括：
[0056] 三維方位傳感器，其被配置成感知且向處理器提供針模擬器的三維方位；以及
[0057] 刺入深度傳感器，其被配置成感知且向處理器提供針模擬器所模擬的刺入深度的 相關(guān)信息。
[0058] 在一些實施方式中，實體針模擬器被配置成模擬羊膜穿刺手術(shù)針。在一些實施方 式中，實體針模擬器被配置成模擬腹腔鏡檢查手術(shù)針。在一些實施方式中，實體針模擬器被 配置成模擬穿刺活檢手術(shù)針。
[0059] 在一些實施方式中，刺入深度模擬器包括距離傳感器。在這樣的一些實施方式中， 刺入深度模擬器包括安裝到三維方位傳感器上的計算機(jī)鼠標(biāo)。在這樣的一些實施方式中， 刺入深度模擬器包括電位器。在這樣的一些實施方式中，刺入深度模擬器包括線性編碼器。 在這樣的一些實施方式中，刺入深度模擬器包括激光距離傳感器。在這樣的一些實施方式 中，刺入深度模擬器包括超聲距離傳感器。
[0060] 在一些實施方式中，刺入深度模擬器包括三維攝像頭。
[0061] 在一些實施方式中，刺入深度模擬器包括壓力傳感器。
[0062] 在一些實施方式中，用戶評價模塊被配置成訓(xùn)練用戶將針虛擬地刺入至第一個虛 擬體而不會接觸到第二個虛擬體。
[0063] 在一些實施方式中，用戶評價模塊被配置成當(dāng)用戶接近將虛擬針虛擬地接觸到第 二體積時，向用戶提供警告指示。在一些實施方式中，警告指示包括視覺指示。例如，視覺 指示可被提供在顯示器上，在覆蓋在位置識別表面上的顯示器內(nèi)，或者作為例如在實體針 模擬器上的警告閃光燈。在一些實施方式中，警告指示包括聽覺指示。在一些實施方式中， 警告指示包括觸覺指示。在這樣的一些實施方式中，實體針模擬器包括觸覺信號發(fā)生器，例 如蜂窩電話領(lǐng)域所熟知的壓電式小型揚聲器，用于產(chǎn)生觸覺警告指示。
[0064] 在一些實施方式中，用戶評價模塊被配置成當(dāng)針已經(jīng)虛擬地接觸到第二體積時， 向用戶提供接觸指示。在一些實施方式中，接觸指示包括視覺指示。例如，視覺指示可被提 供在顯示器上，提供在覆蓋位置識別表面上的顯示器內(nèi)，或者作為例如在實體針模擬器上 的警告閃光燈。在一些實施方式中，接觸指示包括聽覺指示。在一些實施方式中，接觸指示 包括觸覺指示。在這樣的一些實施方式中，實體針模擬器包括觸覺信號發(fā)生器，例如蜂窩電 話領(lǐng)域所熟知的壓電式小型揚聲器，用于產(chǎn)生觸覺接觸指示。
[0065] 在一些實施方式中，例如在第一個訓(xùn)練階段，第一個虛擬體包括第一個三維虛擬 體，而第二體積包括第二個三維虛擬體，第二個三維虛擬體位于第一體積的附近、位于第一 體積內(nèi)、或者在第一體積周圍。
[0066] 在一些實施方式中，第一個虛擬體模擬具有羊水的子宮體，而第二個虛擬體模擬 胚胎或胎兒，并且用戶評價模塊被配置成訓(xùn)練用戶操作羊膜穿刺手術(shù)而不損害胚胎或胎 兒。
[0067] 在一些實施方式中，第一個虛擬體模擬腫瘤組織，而第二個虛擬體模擬健康組織， 并且用戶評價模塊被配置成訓(xùn)練用戶進(jìn)行對腫瘤組織的穿刺活檢手術(shù)而不損害健康組織。 [0068] 在一些實施方式中，第一個虛擬體模擬未知特征的組織，而第二個虛擬體模擬健 康組織，并且用戶評價模塊被配置成訓(xùn)練用戶進(jìn)行對未知特征組織的穿刺活檢手術(shù)而不損 害健康組織，以便進(jìn)行細(xì)胞學(xué)檢測以識別未知特征組織的類型。
[0069] 在一些實施方式中，第一個虛擬體模擬不想要的物質(zhì)，而第二個虛擬體模擬人體 組織。例如，第一個虛擬體可模擬膽結(jié)石、腎結(jié)石、脂肪瘤、或腱鞘囊腫。
[0070] 在一些實施方式中，用戶評價模塊在用戶評價期間虛擬地改變至少部分三維模型 的方位，例如，由此模擬模型的移動。
[0071] 根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的一個方面，還提供了用于模擬使用超聲成像的方 法，包括：
[0072] 提供虛擬三維模型的數(shù)字庫，其包括有至少一個虛擬三維模型；
[0073] 將在庫中的至少一個虛擬三維模型與處理器相連接；
[0074] 從包括有三維方位傳感器的實體超聲換能器模擬器，向處理器提供關(guān)于超聲換能 器模擬器相對于位置識別表面的三維方位的信息，該位置識別表面功能性地連接處理器； 以及
[0075] 向處理器提供關(guān)于在位置識別表面上的超聲換能器模擬器的二維位置的信息。
[0076] 在一些實施方式中，該方法還包括在顯示器上向用戶可視化地顯示信息，通常該 顯示器與處理器相連。在這樣的一些實施方式中，顯示包括顯示一個虛擬三維模型的截面， 該截面對應(yīng)于超聲換能器模擬器相對于表面的二維位置和三維方位。
[0077] 在一些實施方式中，提供庫，包括提供至少一個三維幾何形狀的至少一個三維模 型，該三維幾何形狀例如球體、橢球體、凸面三維幾何形狀以及凹面三維幾何形狀。在一些 實施方式中，提供庫，包括提供三維不規(guī)則體的至少一個三維模型。
[0078] 在一些實施方式中，提供庫，包括提供至少一部分有機(jī)體的至少一個三維解剖模 型，在一些實施方式中，該有機(jī)體是人類。在一些實施方式中，提供庫，包括提供至少一部分 胚胎的至少一個三維解剖模型，在一些實施方式中，該胚胎是人類胚胎。
[0079] 在一些實施方式中，提供庫，包括提供胎兒的至少一部分的至少一個三維解剖模 型，在一些實施方式中，該胎兒人類胎兒。
[0080] 在一些實施方式中，提供庫，包括提供至少一部分生殖系統(tǒng)（例如，子宮和/或輸 卵管和/或卵巢）的至少一個三維解剖模型，在一些實施方式中，該生殖系統(tǒng)是人類生殖系 統(tǒng)。
[0081] 在一些實施方式中，提供庫，包括提供心臟的至少一部分的至少一個三維解剖模 型，在一些實施方式中，該心臟是人類心臟。
[0082] 在一些實施方式中，至少一個三維模型是至少一部分循環(huán)系統(tǒng)的三維解剖模型， 在一些實施方式中，該循環(huán)系統(tǒng)是人類腎臟。
[0083] 在一些實施方式中，提供庫，包括提供至少一部分大腦的至少一個三維解剖模型， 在一些實施方式中，該大腦是人類大腦。
[0084] 在一些實施方式中，提供庫，包括提供至少一部分消化道的至少一個三維解剖模 型，在一些實施方式中，該消化道是人類消化道，例如，胃、膽囊或腸。
[0085] 在一些實施方式中，提供庫，包括提供至少一部分肌肉結(jié)構(gòu)的至少一個三維解剖 模型，在一些實施方式中，該肌肉結(jié)構(gòu)是人類肌肉結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，例如包括一塊或多塊肌肉、骨 頭、膜和關(guān)節(jié)的肢體。
[0086] 在一些實施方式中，提供庫，包括提供至少一個超聲波模型。在這樣的一些實施方 式中，超聲波模型由多張超聲波圖像構(gòu)成。
[0087] 在一些實施方式中，提供庫，包括提供至少一個磁共振成像（MRI)模型。在這樣的 一些實施方式中，MRI模型由多張 MRI圖像構(gòu)成。在這樣的一些實施方式中，修改MRI模型 來模擬超聲波模型的表現(xiàn)。
[0088] 在一些實施方式中，至少一個三維模型是X射線計算機(jī)斷層攝像（CT)模型。在這 樣的一些實施方式中，CT模型由多張 CT圖像構(gòu)成。在這樣的一些實施方式中，修改CT模 型來模擬超聲波模型的表現(xiàn)。
[0089] 在一些實施方式中，連接位置識別表面與處理器，包括將電子裝置的處理器與位 置識別表面相連接，該電子裝置與位置識別表面相分離。在這樣的一些實施方式中，電子裝 置包括臺式計算機(jī)、便攜式計算機(jī)、移動電話、或個人數(shù)字助理（PDA)。在這樣的一些實施方 式中，顯示包括在電子裝置的顯示器上向用戶顯示信息。
[0090] 在一些實施方式中，提供關(guān)于超聲換能器模擬器的二維方位的信息，包括：利用光 電傳感器，周期性地捕獲圖像，以及使用圖像處理器，比較連續(xù)圖像并且將這些圖像上的變 化轉(zhuǎn)換成速度和方向。在一些實施方式中，提供信息，還包括使用距離測量器來確定是否接 觸到表面，以及指示這種接觸的二維位置。
[0091] 在一些實施方式中，提供關(guān)于超聲換能器模擬器的二維方位的信息，包括提供來 自至少兩臺攝像頭的信息和來自一臺紅外發(fā)射器的信息。在一些實施方式中，提供關(guān)于超 聲換能器模擬器的二維方位的信息包括提供來自磁性傳感器的信息，該磁性傳感器包括電 磁線圈和磁場源。在一些實施方式中，位置識別表面包括提供超聲換能器模擬器的二維方 位的相關(guān)信息，包括提供來自三維攝像頭的信息。
[0092] 在一些實施方式中，該方法還包括：從超聲換能器模擬器，向處理器提供關(guān)于超聲 換能器模擬器用戶施加至位置識別表面上的壓力的信息。
[0093] 在一些實施方式中，該方法還包括：從超聲換能器模擬器，向處理器提供關(guān)于超聲 換能器模擬器用戶的手部顫動的信息，該信息可用于評價用戶。
[0094] 在一些實施方式中，提供關(guān)于超聲換能器模擬器的三維方位傳感器的信息，包括 結(jié)合包含于超聲換能器模擬器內(nèi)的陀螺儀、羅盤和加速度計的輸出以識別超聲換能器模擬 器的三維方位。
[0095] 在一些實施方式中，提供關(guān)于超聲換能器模擬器的三維方位傳感器的信息，包括 提供來自無漂移陀螺儀的信息。在一些實施方式中，提供關(guān)于超聲換能器模擬器的三維方 位傳感器的信息，包括計算由磁場源產(chǎn)生的電流百分比，該電流流過三個非平行電磁線圈 中的每一個。在這樣的一些實施方式中，這三個電磁線圈相互垂直。在一些實施方式中，提 供關(guān)于超聲換能器模擬器的三維方位傳感器的信息，包括提供來自三維攝像頭的信息。在 一些實施方式中，提供關(guān)于超聲換能器模擬器的三維方位傳感器的信息，包括提供來自編 碼器的信息，該編碼器例如操縱桿，其可操作地指示其三維方位。
[0096] 在一些實施方式中，提供關(guān)于超聲換能器模擬器的三維方位傳感器的信息，包括 提供實體換能器模擬器的偏擺、傾斜和旋轉(zhuǎn)的指示。
[0097] 在一些實施方式中，該方法還包括評價操作超聲換能器模擬器的用戶行為的至少 一個指標(biāo)。
[0098] 在一些實施方式中，評價包括指示用戶虛擬地到達(dá)由處理器使用的至少一個虛擬 三維模型的指定截面。
[0099] 在一些實施方式中，指示包括在顯示器上呈現(xiàn)指定截面的圖像。在一些實施方式 中，指示包括在顯示器上提供指定截面的言語描述。在一些實施方式中，指示包括提供指定 截面的聽覺描述。
[0100] 在一些實施方式中，用戶行為的至少一個指標(biāo)，包括用戶進(jìn)行嘗試到達(dá)指定截面 的次數(shù)。在一些實施方式中，至少一個指標(biāo)，包括為到達(dá)指定截面用戶進(jìn)行的手部運動的次 數(shù)。在一些實施方式中，至少一個指標(biāo)，包括當(dāng)嘗試到達(dá)指定截面時，用戶借助于超聲換能 器模擬器施加至位置識別表面的壓力值。在一些實施方式中，至少一個指標(biāo)，包括當(dāng)?shù)竭_(dá)指 定截面時用戶手部顫動的程度。
[0101] 在一些實施方式中，評價包括向用戶提供分?jǐn)?shù)，該分?jǐn)?shù)是基于在至少一個指標(biāo)下 的用戶行為。
[0102] 在一些實施方式中，評價包括實時地向用戶提供用于到達(dá)指定截面的指導(dǎo)。在一 些實施方式中，提供指導(dǎo)，包括提供可聽到（例如高音或低音）的指導(dǎo)。在一些實施方式中， 提供指導(dǎo)，包括在顯示器上的指導(dǎo)。在一些實施方式中，提供指導(dǎo)，包括提供指導(dǎo)于覆蓋在 位置識別表面上的顯示器內(nèi)。在一些實施方式中，提供指導(dǎo)，包括提供觸覺指導(dǎo)，例如通過 超聲換能器模擬器的振動進(jìn)行指導(dǎo)。
[0103] 在一些實施方式中，評價包括實時地向用戶提供用于當(dāng)嘗試到達(dá)指定截面時使用 適當(dāng)壓力的指導(dǎo)。在一些實施方式中，提供指導(dǎo)，包括提供可聽到（例如高音或低音）的指 導(dǎo)。在一些實施方式中，提供指導(dǎo)，包括在顯示器上提供指導(dǎo)。在一些實施方式中，提供指 導(dǎo)，包括提供指導(dǎo)于覆蓋在位置識別表面上的顯示器內(nèi)。在一些實施方式中，提供指導(dǎo)包括 提供觸覺指導(dǎo)，例如通過超聲換能器模擬器的振動進(jìn)行指導(dǎo)。
[0104] 在一些實施方式中，該方法還包括使用處理器，在評價過程中虛擬地移動虛擬三 維模型，由此在超聲波檢查期間模擬肌肉或胎兒的運動。
[0105] 在一些實施方式中，該方法還包括：
[0106] 除了超聲換能器模擬器之外且不同于超聲換能器模擬器，將實體針模擬器與處理 器相連；
[0107] 從包含在實體針模擬器內(nèi)的三維方位傳感器，向處理器提供關(guān)于針模擬器的三維 方位的信息；以及
[0108] 從被配置成包含在實體針模擬器內(nèi)的刺入深度傳感器，向處理器提供關(guān)于針模擬 器所模擬的刺入深度的信息。
[0109] 在一些實施方式中，評價包括使用實體針模擬器，訓(xùn)練用戶將針刺入至第一個虛 擬體而不會接觸到第二個虛擬體。
[0110] 在一些實施方式中，評價包括當(dāng)用戶接近將針虛擬地接觸到第二體積時，向用戶 提供警告指示。在一些實施方式中，提供警告指示，包括提供視覺指示。例如，視覺指示，可 被提供在顯示器上，可被提供在覆蓋在位置識別表面上的顯示器內(nèi)，或者以警告閃光燈的 形式，被提供例如在實體針模擬器上。在一些實施方式中，提供警告指示，包括提供聽覺指 示。在一些實施方式中，提供警告指示，包括提供觸覺指示。
[0111] 在一些實施方式中，評價包括當(dāng)針已經(jīng)虛擬地接觸到第二體積時，向用戶提供接 觸指示。在一些實施方式中，提供接觸指示，包括提供視覺指示。例如，視覺指示，可被提供 在顯示器上，可被在覆蓋在位置識別表面上的顯示器內(nèi)，或者以警告閃光燈的形式，被提供 例如在實體針模擬器上。在一些實施方式中，提供接觸指示，包括提供聽覺指示。在一些實 施方式中，提供接觸指示，包括提供觸覺指示。
[0112] 在一些實施方式中，例如在第一個訓(xùn)練階段，第一個虛擬體包括第一個三維虛擬 體，而第二個虛擬體包括第二個三維虛擬體，第二個三維虛擬體，位于第一個虛擬體的附 近、在第一個虛擬體內(nèi)、或者在第一個虛擬體周圍。
[0113] 在一些實施方式中，第一個虛擬體模擬具有羊水的子宮體，而第二個虛擬體模擬 胚胎或胎兒，并且評價包括訓(xùn)練用戶進(jìn)行羊膜穿刺手術(shù)而不損害胚胎或胎兒。
[0114] 在一些實施方式中，第一個虛擬體模擬腫瘤組織，而第二個虛擬體模擬健康組織， 并且評價包括訓(xùn)練用戶進(jìn)行對腫瘤組織的穿刺活檢手術(shù)而不損害健康組織。
[0115] 在一些實施方式中，第一個虛擬體模擬未知特征的組織，而第二個虛擬體模擬健 康組織，并且評價包括訓(xùn)練用戶進(jìn)行對未知特征組織的穿刺活檢手術(shù)而不損害健康組織， 以便進(jìn)行細(xì)胞學(xué)檢測以識別未知特征組織的類型。
[0116] 在一些實施方式中，第一個虛擬體模擬不想要的物質(zhì)，而第二個虛擬體模擬人體 組織。例如，第一個虛擬體可模擬膽結(jié)石、腎結(jié)石、脂肪瘤、或腱鞘囊腫。
[0117] 在一些實施方式中，該方法還包括，在評價期間，虛擬地改變至少部分三維模型的 方位，例如由此模擬模型的移動。
[0118] 附圖簡要說明
[0119] 參照附圖，本文描述了本發(fā)明的一些實施方式。結(jié)合附圖的描述使得，本發(fā)明的一 些實施方式可以如何實現(xiàn)，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說是清楚的。這些附圖旨在示例 性討論的目的，除了對本發(fā)明的基本理解所必需的內(nèi)容，并不試圖更為詳細(xì)地展示實施方 式的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。為了清楚，在圖中描述的一些對象并非按照比例。
[0120] 在附圖中：
[0121] 圖1是根據(jù)本文教導(dǎo)的實施方式的用于生成超聲波模型庫的、含有硬件和軟件的 裝置的實施方式的橫截面示意圖；
[0122] 圖2A、2B和2C是根據(jù)本文教導(dǎo)的超聲波模擬器的實施方式的示意框圖；
[0123] 圖3是圖2A - 2C的超聲波模擬器的示意框圖表示；
[0124] 圖4A和4B是根據(jù)本文教導(dǎo)的針模擬器的實施方式的示意圖；以及
[0125] 圖5是根據(jù)本文教導(dǎo)的模擬器的示意圖，其結(jié)合了圖2A - 2C和圖3的超聲波模 擬器，以及圖4A和4B的針模擬器。
[0126] 發(fā)明的一些實施方式的描述
[0127] 在一些實施方式中，本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)模擬器領(lǐng)域，尤其地，在一些實施方式中，涉 及用于訓(xùn)練超聲波用戶進(jìn)行醫(yī)學(xué)超聲波檢查的方法和裝置，這些醫(yī)學(xué)超聲波檢查例如婦科 超聲波檢查、心臟病學(xué)超聲波檢查、腸胃超聲波檢查、神經(jīng)系統(tǒng)超聲波檢查、肌肉骨骼系統(tǒng) 超聲波檢查和CT掃描，并且涉及識別在這些檢查中發(fā)現(xiàn)的異常。
[0128] 如上面所討論的，為了訓(xùn)練諸如醫(yī)生和超聲技師的用戶使用超聲成像來辨認(rèn)諸如 胚胎異常的異常和反常，或者安全地指導(dǎo)諸如羊膜穿刺手術(shù)針的醫(yī)療裝置。
[0129] 參照隨附的描述和附圖，可以更好地理解本發(fā)明教導(dǎo)的基本原理、用途和實施。在 精讀本文所呈現(xiàn)的描述和附圖的情況下，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明教導(dǎo)，無 需付出過度努力或?qū)嶒灐?br> [0130] 在詳細(xì)描述本發(fā)明的至少一個實施方式之前，要理解的是，本發(fā)明并不將其應(yīng)用 限制于在本文中陳述的組件和/或方法的結(jié)構(gòu)及排列的細(xì)節(jié)。本發(fā)明能夠以不同方式來實 踐或?qū)崿F(xiàn)，或能夠以其它的實施方式來實踐或?qū)崿F(xiàn)。本文中所采用的措施和術(shù)語旨在描述， 并不應(yīng)當(dāng)視為限制。
[0131] 根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的一個方面，提供了一種超聲波模擬器，包括：
[0132] 虛擬三維模型的數(shù)字庫，其包括至少一個虛擬三維模型；
[0133] 與庫相連接的處理器，該處理器被配置成，在模擬器的模擬操作過程中，使用在庫 中的至少一個虛擬三維模型；
[0134] 與處理器相連接的位置識別表面；以及
[0135] 與處理器相連接的實體超聲換能器模擬器，該超聲換能器模擬器包括三維方位傳 感器，該三維方位傳感器被配置成向處理器提供關(guān)于超聲換能器模擬器相對于位置識別表 面的三維方位的信息，
[0136] 其中，位置識別表面和承載該位置識別表面的裝置之中的至少一個是可操作的以 向處理器提供關(guān)于超聲換能器模擬器在該表面上的二維位置的信息。
[0137] 根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的一個方面，還提供了一種用于模擬使用超聲成像的 方法，包括：
[0138] 提供虛擬三維模型的數(shù)字庫，該數(shù)字庫包括至少一個虛擬三維模型；
[0139] 將庫中的至少一個虛擬三維模型與處理器相連接；
[0140] 從含有三維方位傳感器的實體超聲換能器模擬器，向處理器提供關(guān)于超聲換能器 模擬器相對于位置識別表面的三維方位的信息，該位置識別表面功能性地連接處理器；以 及
[0141] 向處理器提供關(guān)于超聲換能器模擬器在表面上的二維位置的信息。
[0142] 在本申請文件的上下文中，將超聲換能器模擬器在表面上的二維位置定義為超聲 換能器模擬器與表面相觸碰的二維點或二維區(qū)域。
[0143] 如本文所使用的，當(dāng)數(shù)字值前面有術(shù)語"大約"（about)和"大約"（around)之一 時，術(shù)語"大約"（about)和"大約"（around)旨在指示+/ - 10%。
[0144] 現(xiàn)參照圖1，圖1為根據(jù)本文教導(dǎo)的實施方式的用于生成超聲波模型庫的裝置10 的實施方式的橫截面示意圖。
[0145] 如圖1中所見，被配置為用于獲得超聲波圖像的裝置10包括充滿水的盆12,該超 聲波圖像將放置在圖像庫內(nèi)，在盆中設(shè)置有用于成像的對象14。在一些實施方式中，例如當(dāng) 生成一個妊娠超聲波檢查圖像庫時，對象14可包括已死的胚胎。在一些實施方式中，例如 當(dāng)生成一個神經(jīng)系統(tǒng)超聲波檢查圖像庫時，對象14可包括人腦。在一些實施方式中，例如 當(dāng)生成一個心臟病學(xué)超聲波檢查圖像庫時，對象14可包括人類心臟。應(yīng)當(dāng)理解的是，對象 14可為任意類型的組織、器官、身體部分或者用于期望的超聲波檢查圖像庫的那些模型。
[0146] 在盆12的上方設(shè)有機(jī)械臂16,其能夠沿著盆12的X軸和Y軸移動。在一些實施 方式中，機(jī)械臂以相當(dāng)慢的速度移動，例如大約每秒1mm。機(jī)械臂16的末端設(shè)有超聲換能器 20,其浸入至位于盆12里的水中。通常，超聲換能器20與超聲成像裝置（未顯示）功能性 地相連接，在一些實施方式中，它們一同被配置成反復(fù)多次地獲取平面超聲波圖像。
[0147] 為了用于生成虛擬三維圖像庫，當(dāng)超聲換能器20工作時，機(jī)械臂16沿著盆12中 的X軸和Y軸移動，以便超聲換能器20獲得對象14的多個截面的圖像信息。在一些實施 方式中，機(jī)械臂16的移動速率允許每沿著對象14的15厘米至20厘米，換能器20獲得大 約300 - 400幅截面圖像。一旦獲取截面圖像，處理器（未顯示）（例如，與超聲成像裝置 或其它不同的裝置相連接的處理器）就使用這些截面圖像來重構(gòu)對象14的虛擬三維模型， 如本領(lǐng)域所熟知的斷層攝影術(shù)一樣，用于存儲在庫內(nèi)。
[0148] 裝置10所生成的對象三維模型被添加至圖像庫（未顯示），例如，該圖像庫可連同 根據(jù)本文教導(dǎo)的超聲波模擬器一起用于實施本文教導(dǎo)，超聲波模擬器的實施方式將參照圖 2A - 2C和圖3在下文描述。
[0149] 應(yīng)理解的是，圖1的實施方式僅為示例，還可使用其它方法，連同超聲波模擬器一 起，共同生成或補充圖像庫，該超聲波模擬器如同參照圖2A - 2C和圖3在下文所描述的。 根據(jù)本文教導(dǎo)的圖像庫可包括任意合適類型的模型或圖像，例如磁共振成像（MRI)圖像、 計算機(jī)斷層攝像（CT)圖像、超聲波檢查圖像、計算機(jī)生成圖像（CGI)、以及由這些方式產(chǎn)生 的任意三維模型。如此，任何適于獲取這類模型或圖像的方法都被認(rèn)為落入本文教導(dǎo)的范 圍內(nèi)。
[0150] 要進(jìn)一步理解的是，根據(jù)本文教導(dǎo)的圖像庫和/或虛擬模型庫可包括任何體積的 模型和/或圖像，這些體積包括諸如球體、橢球體、三維凸面體、三維凹面體、不規(guī)則體的三 維幾何體，以及代表解剖體的三維體，例如人類或哺乳類的器官的解剖體。
[0151] 現(xiàn)在參照圖2A、2B和2C，它們是根據(jù)本文教導(dǎo)的超聲波模擬器的實施方式的示意 圖，并且參照圖3,其為圖2A - 2C的超聲波模擬器的示意框圖表示。
[0152] 如圖2A - 2C和圖3所示，超聲波模擬器30包括位置識別表面32,其模擬超聲波 模擬器移動經(jīng)過的身體表面。位置識別表面32連接實體超聲換能器模擬器36、處理器35、 三維模型庫33以及顯示器34,該三維模型庫33包括例如根據(jù)參照圖1所討論的內(nèi)容所獲 得的模型，顯示器34被配置成向用戶顯示模擬的超聲波圖像。
[0153] 在一些實施方式中，位置識別表面32包括觸摸敏感表面，以至于觸摸敏感表面向 處理器35提供關(guān)于實體換能器模擬器36放置的二維位置的信息。觸摸敏感表面可為任何 合適的觸摸敏感表面，例如在人機(jī)界面領(lǐng)域已眾所周知的觸摸屏。在一些實施方式中，觸摸 敏感表面是平板電腦或智能手機(jī)的觸摸敏感表面，平板電腦或智能手機(jī)分別例如由美國加 州Cupertino的Apple公司上市銷售的jp adRl或iPod?。在這樣的一些實施方式中，處理器 35是平板電腦/智能手機(jī)的處理器。在一些實施方式中，觸摸敏感表面包括利用合適的技 術(shù)的、例如便攜式計算機(jī)通常使用的觸摸板。例如，合適的觸摸板可從市場上買到，例如瑞 士 Morges 的 Logitech SA 公司的 T650。
[0154] 在一些實施方式中，位置識別表面32使用光電傳感器（例如，如同計算機(jī)鼠標(biāo)技 術(shù)中所使用的）以便識別實體換能器模擬器36放置的二維位置。
[0155] 在一些實施方式中，模擬器30使用與實體超聲換能器模擬器36相連接的多個攝 像頭和紅外發(fā)射器來確定換能器模擬器36相對于位置識別表面32的二維位置，所采用的 技術(shù)類似于丨ntelliPeii?所提供的技術(shù)。
[0156] 在一些實施方式中，模擬器30使用與實體超聲換能器模擬器36相連接的三維攝 像頭來確定換能器模擬器36相對于位置識別表面32的二維位置，例如，三維攝像頭是市場 上可以買到的、瑞士蘇黎世的Mesa Imaging AG公司的3D Time of Flight攝像頭。
[0157] 在一些實施方式中，為了識別二維位置，位置識別表面32使用包括有電磁線圈和 磁場（例如由磁場產(chǎn)生組件所生成的磁場）的磁性傳感器。在這種情況下，電磁線圈位于 實體換能器模擬器36內(nèi)，且實體換能器模擬器36的二維位置基于流過電磁線圈的電流幅 值來識別。
[0158] 在一些實施方式中，例如在圖2A - 2C中所描繪的實施方式，位置識別表面32與 裝有處理器35的電子裝置37相分離，例如，該電子裝置37是臺式計算機(jī)、便攜式計算機(jī)、 智能手機(jī)、移動電話或個人數(shù)字助理（PDA)。在這樣的一些實施方式中，顯示器34是電子裝 置37的顯示器。
[0159] 在一些實施方式中，例如在圖2A - 2C所舉例說明的實施方式，電子裝置37與位 置識別表面32有線通信連接。在一些實施方式中，電子裝置37被配置成使用任意合適的 無線通信協(xié)議，例如WiFi和Bl uet(X)thu、以及諸如GSM的無線電話協(xié)議來與位置識別表面 32無線通信。
[0160] 在一些實施方式中，模擬器30使用與實體超聲換能器模擬器36相連接的三維攝 像頭來確定換能器模擬器36相對于位置識別表面32的二維位置，例如，三維攝像頭是市場 上可以買到的、瑞士蘇黎世的Mesa Imaging AG的3D Time of Flight攝像頭。
[0161] 在一些實施方式中，實體換能器模擬器36功能性地連接處理器35,并且向處理器 35提供其自身的三維方位相關(guān)信息，例如實體換能器模擬器36的偏擺、傾斜和旋轉(zhuǎn)。在一 些實施方式中，例如在圖2A - 2C所舉例說明的實施方式，實體換能器模擬器36通過有線 通信連接與裝有處理器35的裝置相連接，該裝置例如電子裝置37。在一些實施方式中，裝 有處理器35的裝置，例如電子裝置37,被配置成使用任意合適的無線通信協(xié)議，例如WiFi 和Bluet〇〇thu、以及諸如GSM的無線電話協(xié)議來與實體換能器模擬器36無線通信。
[0162] 在一些實施方式中，實體換能器模擬器36包括陀螺儀（未顯示），其用于識別換能 器模擬器36的角速度，或者如果換能器模擬器36未移動，那么其用于識別換能器模擬器的 三維方位。換能器模擬器36還可包括用于指示換能器模擬器36朝向的方向的羅盤（未顯 示），以及加速度計（未顯示），該加速度計用于獲得換能器模擬器36正在移動的方向，或 者當(dāng)換能器模擬器36不移動時，用于獲得換能器模擬器36的三維方位。通過利用根據(jù)任 何方法的任意適當(dāng)?shù)臑V波器，例如卡爾曼濾波器（Kalman filter)和/或低通濾波器（LPF filter)和/或高通濾波器（HPF fileter)，以及利用本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員所熟悉的任何 合適的組件，將來自于陀螺儀、羅盤和加速度計的信息相結(jié)合，從而得到實體換能器模擬器 36的三維方位。
[0163] 應(yīng)理解的是，即使不完全相同，陀螺儀和加速度計也能提供非常相似的、關(guān)于實體 換能器模擬器36的方位信息。然而，由于普通加速度計相當(dāng)嘈雜的輸出，以及陀螺儀常有 的漂移問題，因此，與只使用二者中的一個而提供的信息相比，兩者輸出的結(jié)合提供了更為 精確的位置信息。也就是說，在一些實施方式中，使用無漂移的陀螺儀，獲得關(guān)于換能器模 擬器36的精確位置信息。
[0164] 可選擇地，在一些實施方式中，換能器模擬器36包括三個非平行的電磁線圈（例 如，定義為相互正交的X軸、Y軸和Z軸），以及指定平面的磁場源。按照通常的做法，使用 在任意給定時刻流過每個電磁線圈的電流來計算換能器36的三維方位。
[0165] 作為另一個可選方案，在一些實施方式中，實體換能器模擬器36包括類似于操縱 桿的機(jī)械裝置，其提供換能器模擬器36的三維方位。
[0166] 在一些實施方式中，模擬器30使用與實體超聲換能器模擬器36相連接的三維攝 像頭來確定實體換能器模擬器36的三維方位，例如，三維攝像頭是市場上可以買到的、瑞 士蘇黎世的Mesa Imaging AG的3D Time of Flight攝像頭。當(dāng)還使用三維攝像頭來識別 在表面32上的超聲換能器模擬器36的二維位置時，這樣做特別有用。
[0167] 在使用模擬器期間，例如用于訓(xùn)練，從庫中選擇指定的虛擬三維模型，并且將其上 傳至處理器35。如圖2C所見，三維模型的方位使得，如果想要將指定的虛擬三維模型包圍 在由參考號38所指示的虛擬盒子中時，虛擬盒子的一個面將平放在位置識別表面32上，以 及在一些實施方式中，將占滿位置識別表面32。應(yīng)理解的是，三維模型的準(zhǔn)確虛擬位置和三 維方位可實時地改變或者在模擬之前改變，例如由指示者設(shè)置，以隨機(jī)的時間間隔或以規(guī) 則的時間間隔發(fā)生變化。
[0168] 用戶放置實體換能器模擬器36以接觸在具有三維方位的指定（二維位置）處的 位置識別表面32。向處理器35提供在位置識別表面32上的換能器36的二維位置的相關(guān) 信息，并且換能器模擬器36向處理器35提供其相對于表面32的三維方位的相關(guān)信息。在 一些實施方式中，從表面32直接向處理器35提供在表面32上的換能器36的二維位置的 相關(guān)信息，例如當(dāng)表面32是可操作地識別其所接觸到的二維位置的觸摸表面時。在一些實 施方式中，從與表面32相連的裝置向處理器35提供在表面32上的換能器36的二維位置 的相關(guān)信息，例如，該裝置可操作以捕獲位于表面32上的換能器36的圖像的三維攝像頭。
[0169] 作為響應(yīng)，在顯示器34上，處理器35向用戶顯示所選三維虛擬模型的截面圖像， 以至于該截面與來自庫的指定虛擬三維模型的超聲波圖像相對應(yīng)，該超聲波圖像由具有換 能器模擬器36的三維方位的超聲成像傳感器在換能器模擬器36相對于表面32的位置處 獲取，如圖2C中的參考號40所指示。對比圖2A和2B顯然可見，在表面32上的換能器模 擬器36的二維位置的變化和/或相對于表面32的換能器模擬器36的三維方位的變化導(dǎo) 致模型的不同截面圖像顯示。
[0170] 在一些實施方式中，超聲波模擬器裝置30可用于評價用戶的操作。在一些實施 方式中，如圖3中所見，處理器35包括用戶指令提供模塊42,該用戶指令提供模塊42功能 性地連接顯示器34,連接用于在訓(xùn)練或測試階段向用戶呈現(xiàn)信息的另外的顯示器44,連接 用于向用戶提供聽覺信息和指導(dǎo)的揚聲器46,或者連接諸如蜂窩電話領(lǐng)域所熟知的壓電式 小型揚聲器的觸覺信號發(fā)生器48,該觸覺信號發(fā)生器生成用于向用戶提供觸覺信息和指導(dǎo) 的觸覺指導(dǎo)信號。觸覺信號發(fā)生器48通常安裝到或以其它方式連接至手持式超聲換能器 模擬器36,以至于在操作超聲換能器模擬器期間，它能接觸到換能器模擬器36的用戶的皮 膚。
[0171] 在這樣的一些實施方式中，裝置30指示用戶顯示指定截面的圖像，例如通過將指 定截面的圖像或口頭描述顯示在顯示器34上、顯示在顯示器44上、或者覆蓋在表面32上， 或者通過口頭指定將要顯示的截面，例如從聽覺上使用揚聲器46。
[0172] 在這樣的一些實施方式中，裝置30被配置成評價用戶是否到達(dá)用于顯示的正確 截面，直到到達(dá)正確截面時用戶所嘗試的次數(shù)，用戶到達(dá)正確截面所需要的手部運動次數(shù)， 以及用戶施加至表面32上的壓力大小。為了這個目的，處理器35可包括用戶評價模塊50， 該用戶評價模塊50包括功能性地連接超聲換能器模擬器36的運動評價模塊52,功能性地 連接表面32的壓力評價模塊54?？偨Y(jié)從模塊52和54收集來的評價信息，且在一些實施方 式中，功能性地連接顯示器34、顯示器44、和/或揚聲器46的評分模塊56向用戶提供測試 分?jǐn)?shù)，以及，在某些情況下，通過在顯示器34和/或顯示器44上可見地、和/或利用揚聲器 46從聽覺上，提出改進(jìn)的意見和/或指導(dǎo)。
[0173] 在一些實施方式中，處理器35還包括用戶指導(dǎo)模塊58,其功能性地連接用戶評價 模塊50,并且被配置成在訓(xùn)練或測試階段指導(dǎo)用戶移動換能器模擬器36 (例如，向左或向 右），或者改變換能器模擬器36的方位，或者改變施加至換能器模擬器36的壓力，以便幫助 用戶到達(dá)所要求的截面。在這樣的一些實施方式中，指導(dǎo)信息被提供為覆蓋在表面32上。 在這樣的一些實施方式中，例如，在顯示器34上、和/或在顯示器44上向用戶提供可視的 指導(dǎo)信息。在一些實施方式中，例如，使用揚聲器46提供可聽到（例如高音或低音）的指 導(dǎo)。在一些實施方式中，例如，使用觸覺信號發(fā)生器48提供可觸知的指示。
[0174] 在一些實施方式中，處理器35還包括與庫33功能性地連接的模型修改模塊60,其 配置成在用戶評價期間修改虛擬三維模型的至少部分（例如形狀或方位），例如，為了模擬 在超聲波檢查期間的肌肉運動或胎兒運動。模型修改模塊60可按規(guī)則時間間隔、按隨機(jī)時 間間隔、或根據(jù)接收到輸入箭頭62所指示的來自評價單元的輸入來修改模型。在一些實施 方式中，模型修改模塊60功能性地連接用戶評價模塊50,并且尤其連接用戶指導(dǎo)模塊58， 以至于根據(jù)用戶評價所使用的模型的模塊60的修改來更新向換能器模擬器36的用戶提供 的指導(dǎo)。
[0175] 現(xiàn)在參照圖4A和4B，它們是根據(jù)本文教導(dǎo)的針模擬器的實施方式的示意圖，并且 參照圖5,其是根據(jù)本文教導(dǎo)的模擬器和訓(xùn)練裝置的示意圖，其結(jié)合了圖2A - 2C和圖3的 超聲波模擬器和用戶訓(xùn)練裝置，以及圖4A和4B的針模擬器。
[0176] 如圖4A -圖5所見，根據(jù)本文教導(dǎo)的模擬器和訓(xùn)練裝置，除了包括參照圖2A - 2C 和圖3在上文描述的裝置30的各元件之外，還包括與處理器35連接的實體針模擬器70。 針模擬器70包括三維方位傳感器72和虛擬刺入深度傳感器74,該三維方位傳感器72被配 置成向處理器35提供針模擬器70相對于表面32的方位，該虛擬刺入深度傳感器74被配 置成向處理器35提供針模擬器虛擬刺入表面32的深度指示值。
[0177] 在一些實施方式中，三維方位傳感器72包括與平板電腦相連接的筆，例如由日本 東京都的 Wacom Company Ltd 上市銷售的 Intuos3 Grip Pen。
[0178] 在一些實施方式中，刺入深度模擬器74包括類似于計算機(jī)鼠標(biāo)的組件，其安裝在 三維方位傳感器72上，以至于裝置位于沿著三維方位傳感器72越低的位置表明針模擬器 的虛擬刺入越深。在這樣的一些實施方式中，鼠標(biāo)與處理器相連，并且向處理器提供其高于 表面32的高度的相關(guān)信息，由此向處理器提供針模擬器刺入的虛擬深度的相關(guān)信息。
[0179] 在一些實施方式中，刺入深度模擬器74包括距離傳感器。在這樣的一些實施方式 中，距離傳感器包括電位器。在這樣的一些實施方式中，距離傳感器包括線性編碼器。在這 樣的一些實施方式中，距離傳感器包括激光距離傳感器。在這樣的一些實施方式中，距離傳 感器包括超聲距離傳感器。
[0180] 在一些實施方式中，三維方位傳感器72和/或刺入深度模擬器74包括三維攝像 頭，例如由瑞士蘇黎世的Mesa Imaging AG上市銷售的3D Time of Flight攝像頭，這種攝 像頭可提供被模擬的針的三維方位的相關(guān)信息、和/或針?biāo)倘氲纳疃鹊南嚓P(guān)信息。
[0181] 在這樣的一些實施方式中，刺入深度模擬器74包括壓力傳感器。
[0182] 在一些實施方式中，例如在圖4中所舉例說明的實施方式，裝有處理器35的電子 裝置37與針模擬器70有線通信連接。在一些實施方式中，電子裝置37配置成使用任意合 適的無線通信協(xié)議，例如WiFi和Bluetoothκ、以及諸如GSM的無線電話協(xié)議來與針模擬器 70無線通信。
[0183] 在一些實施方式中，實體針模擬器70被配置成模擬羊膜穿刺手術(shù)針。在一些實施 方式中，實體針模擬器70被配置成模擬腹腔鏡手術(shù)針。在一些實施方式中，實體針模擬器 70被配置成模擬穿刺活檢手術(shù)針。
[0184] 在一些實施方式中，實體針模擬器被配置成模擬不同類型的硬件裝置，這些硬件 裝置用于刺入人體，并且在超聲成像的幫助下由用戶指導(dǎo)至人體中的某個位置。
[0185] 使用過程中，處理器35指定并且上傳來自模型庫33的虛擬三維模型，采取的做法 如參照圖2C在上文所描述的。
[0186] 除了如同參照圖2A -圖3在上文所描述的將實體換能器模擬器36放置在位置識 別表面32上之外，訓(xùn)練使用針和超聲成像換能器的用戶將針模擬器70放置在位置識別表 面32上。
[0187] 處理器接收換能器模擬器36的二維位置的相關(guān)信息，以及換能器模擬器36的換 能器的三維相關(guān)信息，基本上如同上面所描述的。
[0188] 此外，針模擬器70向處理器35提供針模擬器70的三維方位的相關(guān)信息、以及針 模擬器70的刺入虛擬深度的相關(guān)信息。在一些實施方式中，三維方位的相關(guān)信息由三維方 位傳感器72提供，并且針刺入虛擬深度的相關(guān)信息由刺入深度傳感器74提供。
[0189] 作為響應(yīng)，處理器35向顯示器34提供模型的截面圖像，由參考號80所指示，以至 于截面與換能器36的三維方位相對應(yīng)，該截面圖像具有虛擬針的重疊圖像82,虛擬針的位 置與針模擬器70的位置、方位和虛擬刺入深度相對應(yīng)。
[0190] 如上文所描述，在一些實施方式中，通過指示用戶將針刺入三維模型中的某個位 置，超聲波模擬器裝置30和針模擬器70可用于評價用戶的操作，并且評價用戶的操作，這 基本上如同參照2A - 2C和圖3在上文所描述的。
[0191] 在一些實施方式中，處理器35的用戶評價模塊，例如圖3的用戶評價模塊50，被配 置成訓(xùn)練用戶將針虛擬地刺入第一個虛擬體而并不接觸到第二個虛擬體。
[0192] 在一些實施方式中，例如在第一個訓(xùn)練階段，第一個虛擬體包括第一個三維體，而 第二個虛擬體包括第二個三維體，第二個三維體位于第一個虛擬體的附近、在第一個虛擬 體內(nèi)、或者在第一個虛擬體周圍。
[0193] 在一些實施方式中，第一個虛擬體模擬具有羊水的子宮體，而第二個虛擬體模擬 在其內(nèi)的胚胎或胎兒，且用戶評價模塊被配置成訓(xùn)練用戶進(jìn)行羊膜穿刺手術(shù)而不損害胚胎 或胎兒。
[0194] 在一些實施方式中，第一個虛擬體模擬腫瘤組織，而第二個虛擬體模擬健康組織， 且用戶評價模塊被配置成訓(xùn)練用戶對腫瘤組織進(jìn)行穿刺活檢手術(shù)而不損害健康組織。
[0195] 在一些實施方式中，第一個虛擬體模擬未知特征的組織，而第二個虛擬體模擬健 康組織，且用戶評價模塊被配置成訓(xùn)練用戶對未知特征的組織進(jìn)行穿刺活檢手術(shù)而不損害 健康組織，以便進(jìn)行細(xì)胞學(xué)檢測來識別未知特征組織的類型。
[0196] 在一些實施方式中，第一個虛擬體模擬不想要的物質(zhì)，而第二個虛擬體模擬人體 組織。例如，第一個虛擬體可模擬膽結(jié)石、腎結(jié)石、脂肪瘤、或腱鞘囊腫。
[0197] 在一些實施方式中，用戶評價模塊被配置成當(dāng)針模擬器的位置、方位、和虛擬刺入 深度對應(yīng)于所模擬的針已經(jīng)危險地靠近第二個虛擬體時，向用戶提供警告指示。例如，如果 所模擬的針在第二個虛擬體周邊1毫米范圍內(nèi)，可警告用戶。
[0198] 在一些實施方式中，警告指示包括視覺指示。例如，視覺指示可提供在顯示器上， 例如圖3的顯示器34或44,也可提供在覆蓋在位置識別表面32上的顯示器內(nèi)，或者作為例 如在實體針模擬器上的警告閃光燈（未顯示）。在一些實施方式中，警告指示包括聽覺指 不，例如使用揚聲器提供，該揚聲器如圖3的揚聲器46。在一些實施方式中，警告指不包括 觸覺指示，例如，觸覺指示可由安裝在針模擬器70上的觸覺信號發(fā)生器（未顯示）來提供。 例如，觸覺信號發(fā)生器可為蜂窩電話領(lǐng)域所熟知的壓電式小型揚聲器。
[0199] 在一些實施方式中，用戶評價模塊被配置成當(dāng)針模擬器的位置、方位和虛擬刺入 深度對應(yīng)于所模擬的針已經(jīng)接觸上第二個虛擬體時，向用戶提供接觸指示。
[0200] 在一些實施方式中，接觸指示包括視覺指示。例如，視覺指示可提供在顯示器上， 例如圖3的顯示器34或44,也可提供在覆蓋在位置識別表面32上的顯示器內(nèi)，或者作為例 如在實體針模擬器上的警告閃光燈（未顯示）。在一些實施方式中，接觸指示包括聽覺指 示，例如使用揚聲器提供，該揚聲器如圖3的揚聲器46。在一些實施方式中，接觸指示包括 觸覺指示，例如，觸覺指示可由安裝在針模擬器70上的觸覺信號發(fā)生器（未顯示）來提供。 例如，觸覺信號發(fā)生器可為蜂窩電話領(lǐng)域所熟知的壓電式小型揚聲器。
[0201] 如參照圖3在上文所描述的，在一些實施方式中，可改變?nèi)S模型的至少一部分， 例如在用戶評價期間虛擬地旋轉(zhuǎn)或移動。在一些實施方式中，處理器35被配置成按隨機(jī)時 間間隔或按規(guī)則時間間隔進(jìn)行這些改變。在一些實施方式中，在針刺入模擬過程中，評價員 或訓(xùn)練專家可通過向處理器35提供輸入來改變虛擬三維模型的虛擬方位，基本上如參照 圖3在上文所描述的，由此模擬在手術(shù)過程中的變化，這些變化例如胚胎或肌肉的移動，以 及訓(xùn)練用戶避免讓所模擬的針接觸和/或損害第二個虛擬體，即使虛擬體或其一部分移動 時。例如，在羊膜穿刺手術(shù)的模擬過程中，監(jiān)督者可改變胚胎或胎兒的至少一部分的虛擬方 位，由此模擬胎兒肢體的移動。
[0202] 如參照圖2A - 2C和圖3在上文所描述的，在一些實施方式中，用戶評價模塊對用 戶的操作進(jìn)行評分。在針刺入模擬的情況下，分?jǐn)?shù)基于施加至超聲換能器模擬器的壓力、用 戶已經(jīng)嘗試進(jìn)行測試的次數(shù)、和/或所模擬的針相距三維模型的第二體積的距離。
[0203] 應(yīng)理解的是，為了清楚，已在不同實施方式的上下文中描述了本發(fā)明的某些特征， 這些特征還可以單個實施方式中的組合被提供。相反地，為了簡便，在單個實施方式的上下 文中所描述的本發(fā)明的各個特征，這些特征也可分別單獨地被提供，或者以任意合適的子 組合方式被提供，或者以在本發(fā)明任意所描述的其它實施方式中適當(dāng)?shù)乇惶峁?。在不同?施方式的上下文中描述的某些特征并不應(yīng)被認(rèn)為是這些實施方式的必要特征，除非沒有這 些因素實施方式就無法工作。
[0204] 雖然結(jié)合【具體實施方式】已描述了本發(fā)明，但是顯然，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言， 許多替代、修改和變形將是明顯的。因此，旨在包括所有這些替代、修改和變形，其落入隨附 的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
[0205] 在本申請中的任意參考引用或標(biāo)識不應(yīng)視為承認(rèn)這些參考可作為本發(fā)明的現(xiàn)有 技術(shù)來提供。
【權(quán)利要求】
1. 一種超聲波模擬器，包括 虛擬三維模型的數(shù)字庫，其包括至少一個虛擬三維模型； 處理器，其與所述庫相連接，且其被配置成在所述模擬器的模擬操作過程中，使用在所 述庫中的至少一個所述虛擬三維模型； 位置識別表面，其與所述處理器相連接；以及 實體超聲換能器模擬器，其與所述處理器相連接，所述超聲換能器模擬器包括三維方 位傳感器，所述三維方位傳感器被配置成向所述處理器提供所述超聲換能器模擬器相對于 所述位置識別表面的三維方位的相關(guān)信息， 其中，所述位置識別表面和承載所述位置識別表面的裝置之中的所述至少一個是可操 作的以向所述處理器提供所述超聲換能器模擬器在所述表面上的二維位置的相關(guān)信息。
2. 如權(quán)利要求1所述的超聲波模擬器，還包括顯示器，所述顯示器與所述處理器相連 接，其被配置成向用戶可視化地顯示信息。
3. 如權(quán)利要求2所述的超聲波模擬器，其中向用戶顯示的所述信息包括所述至少一個 所述虛擬三維模型的截面，所述截面對應(yīng)于所述超聲換能器模擬器相對于所述表面的所述 二維位置和所述三維方位。
4. 如上述權(quán)利要求中的任一項所述的超聲波模擬器，其中至少一個所述三維模型是超 聲波模型。
5. 如上述權(quán)利要求中的任一項所述的超聲波模擬器，其中至少一個所述三維模型是磁 共振成像MRI模型和X射線計算機(jī)斷層攝像CT模型中的至少一個模型。
6. 如上述權(quán)利要求中的任一項所述的超聲波模擬器，其中所述位置識別表面和承載所 述位置識別表面的所述裝置之中的至少一個是可操作的以向所述處理器提供所述超聲換 能器模擬器高于所述表面的高度的相關(guān)信息。
7. 如上述權(quán)利要求中的任一項所述的超聲波模擬器，還包括用戶評價模塊，其是可操 作的以評價操作所述超聲換能器模擬器的所述用戶行為的至少一個指標(biāo)。
8. 如權(quán)利要求7所述的超聲波模擬器，其中所述用戶評價模塊被配置成指示所述用戶 到達(dá)由所述處理器使用的所述至少一個虛擬三維模型的指定截面。
9. 如權(quán)利要求8所述的超聲波模擬器，其中所述用戶行為的所述至少一個指標(biāo)包括以 下指標(biāo)中的至少一個：為到達(dá)所述指定截面所述用戶進(jìn)行嘗試的次數(shù)、為到達(dá)所述指定截 面所述用戶進(jìn)行的手部運動次數(shù)、當(dāng)嘗試到達(dá)所述指定截面時所述用戶手部的顫動數(shù)量、 以及當(dāng)嘗試到達(dá)所述指定截面時所述用戶借助于所述超聲換能器模擬器施加至所述位置 識別表面的壓力值。
10. 如權(quán)利要求7至9中的任一項所述的超聲波模擬器，其中所述用戶評價模塊還被配 置成向所述用戶提供分?jǐn)?shù)，所述分?jǐn)?shù)是基于在所述至少一個指標(biāo)下的所述用戶行為。
11. 如權(quán)利要求8至10中的任一項所述的超聲波模擬器，其中所述用戶評價模塊被配 置成，實時地向所述用戶提供用于到達(dá)所述指定截面的指導(dǎo)和用于當(dāng)嘗試到達(dá)所述指定截 面時使用適當(dāng)壓力的指導(dǎo)中的至少一種指導(dǎo)。
12. 如權(quán)利要求7至11中的任一項所述的超聲波模擬器，其中所述處理器被配置成在 用戶評價過程中移動所述虛擬三維模型。
13. 如上述權(quán)利要求中的任一項所述的超聲波模擬器，還包括與所述處理器相連的實 體針模擬器，除了所述超聲換能器模擬器之外且不同于所述超聲換能器模擬器，所述實體 針模擬器包括： 三維方位傳感器，其被配置成感知所述針模擬器的所述三維方位，且向所述處理器提 供所述針模擬器的所述三維方位；以及 刺入深度傳感器，其被配置成感知所述針模擬器的所述模擬刺入深度的相關(guān)信息，且 向所述處理器提供所述針模擬器的所述模擬刺入深度的相關(guān)信息。
14. 如權(quán)利要求13所述的超聲波模擬器，其中所述用戶評價模塊被配置成訓(xùn)練所述用 戶將針刺入至第一體積而不會接觸到第二體積。
15. 如權(quán)利要求14所述的超聲波模擬器，其中所述用戶評價模塊被配置成，當(dāng)所述針 模擬器的位置和所述針模擬器的虛擬刺入深度對應(yīng)于所模擬的針處在接觸所述第二體積 的預(yù)定距離內(nèi)時，向所述用戶提供警告指示。
16. 如權(quán)利要求14至15中的任一項所述的超聲波模擬器，其中所述用戶評價模塊被配 置成，當(dāng)所述針模擬器的位置和所述針模擬器的虛擬刺入深度對應(yīng)于所模擬的針接觸到所 述第二體積時，向所述用戶提供接觸指示。
17. -種用于模擬超聲波的方法，包括： 提供虛擬三維模型的數(shù)字庫，其包括至少一個虛擬三維模型； 將在所述庫中的至少一個所述虛擬三維模型與處理器相連接； 從包括三維方位傳感器的實體超聲換能器模擬器，向所述處理器提供所述超聲換能器 模擬器相對于位置識別表面的三維方位的相關(guān)信息；以及 向所述處理器提供在所述表面上的所述超聲換能器模擬器的二維位置的相關(guān)信息。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，還包括在顯示器上向用戶可視化地顯示信息。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述可視化顯示包括可視化顯示一個所述虛擬三 維模型的截面，所述截面對應(yīng)于所述超聲換能器模擬器相對于所述表面的所述二維位置和 所述三維方位。
20. 如權(quán)利要求17至19中的任一項所述的方法，其中所述提供庫，包括提供至少一個 超聲波模型。
21. 如權(quán)利要求17至20中的任一項所述的方法，其中所述提供庫，包括提供至少一個 磁共振成像MRI模型和至少一個X射線計算機(jī)斷層攝像CT模型中的至少一個模型。
22. 如權(quán)利要求17至21中的任一項所述的方法，其中所述提供二維位置的相關(guān)信息， 包括向所述處理器提供所述超聲換能器模擬器高于所述表面的高度的相關(guān)信息。
23. 如權(quán)利要求17至22中的任一項所述的方法，還包括評價操作所述超聲換能器模擬 器的所述用戶行為的至少一個指標(biāo)。
24. 如權(quán)利要求23所述的方法，其中所述評價包括指示所述用戶到達(dá)由所述處理器使 用的所述至少一個虛擬三維模型的指定截面。
25. 如權(quán)利要求24所述的方法，其中，所述用戶行為的所述至少一個指標(biāo)，包括以下指 標(biāo)中的至少一個：為到達(dá)所述指定截面所述用戶進(jìn)行嘗試的次數(shù)、為到達(dá)所述指定截面所 述用戶進(jìn)行手部運動的次數(shù)、當(dāng)嘗試到達(dá)所述指定截面時所述用戶手的手部顫動的數(shù)量、 以及當(dāng)嘗試到達(dá)所述指定截面時所述用戶借助于所述超聲換能器模擬器施加至所述位置 識別表面的壓力值。
26. 如權(quán)利要求23至25中的任一項所述的方法，其中所述評價包括向所述用戶提供分 數(shù)，所述分?jǐn)?shù)是基于在所述至少一個指標(biāo)下的所述用戶的行為。
27. 如權(quán)利要求24至26中的任一項所述的方法，其中所述評價包括實時地向所述用戶 提供用于到達(dá)所述指定截面的指導(dǎo)和用于當(dāng)嘗試到達(dá)所述指定截面時使用適當(dāng)壓力的指 導(dǎo)中的至少一種指導(dǎo)。
28. 如權(quán)利要求23至27中的任一項所述的方法，還包括使用所述處理器，在所述評價 過程中移動所述虛擬三維模型。
29. 如權(quán)利要求17至28中的任一項所述的方法，還包括： 除了所述超聲換能器模擬器之外且不同于所述超聲換能器模擬器，將實體針模擬器與 所述處理器相連接； 從包含在所述實體針模擬器內(nèi)的三維方位傳感器，向所述處理器提供所述針模擬器的 所述三維方位的相關(guān)信息；以及 從被配置成包含在所述實體針模擬器內(nèi)的刺入深度傳感器，向所述處理器提供所述針 模擬器的所述模擬的刺入深度的相關(guān)信息。
30. 如權(quán)利要求29所述的方法，其中所述評價包括使用所述實體針模擬器，訓(xùn)練所述 用戶將針刺入至第一體積而不會接觸到第二體積。
31. 如權(quán)利要求30所述的方法，其中所述評價包括，當(dāng)所述針模擬器的位置和所述針 模擬器的虛擬刺入深度對應(yīng)于所模擬的針處在接觸所述第二體積的預(yù)定距離內(nèi)時，向所述 用戶提供警告指示。
32. 如權(quán)利要求30至31中的任一項所述的方法，其中所述評價包括，當(dāng)所述針模擬器 的位置和所述針模擬器的虛擬刺入深度對應(yīng)于所模擬的針接觸到所述第二體積時，向所述 用戶提供接觸指示。
【文檔編號】A61B10/00GK104303075SQ201380018451
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月1日
【發(fā)明者】羅尼·泰佩爾, 尼爾·什瓦爾貝, 博阿茲·本-摩西 申請人:艾里爾大學(xué)研究與開發(fā)有限公司, 羅尼·泰佩爾