專利名稱：一種虛擬肝臟超聲成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及醫(yī)學(xué)影像技術(shù)中的超聲醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域，具體為一種虛擬肝臟超聲
成像裝置。
背景技術(shù)：
肝臟是人體內(nèi)最大的實(shí)質(zhì)性器官，由肝小葉和復(fù)雜的肝內(nèi)管道系統(tǒng)組成，超聲影 像為診斷肝臟疾病重要的技術(shù)之一，對(duì)于肝臟疾病的早期診斷具有重要的臨床價(jià)值，現(xiàn)有 肝臟超聲成像技術(shù)存在以下不足 1.運(yùn)用影像數(shù)據(jù)采集和依據(jù)CT、 MR、超聲影像資料的三維立體重建，其二維灰度 圖像和三維重建結(jié)構(gòu)不可避免地造成大量微細(xì)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)損失，重建圖像質(zhì)量不夠清晰和 完整，只能對(duì)肝內(nèi)血管進(jìn)行重建，無(wú)法清晰重建肝實(shí)質(zhì)。 2.超聲探頭在患者的右季肋部、右肋間可產(chǎn)生大量的超聲圖像，這些圖像與CT、 MRI規(guī)則的橫斷面、矢狀面和冠狀面不同，來(lái)源于大量不規(guī)則的斜切面，而超聲成像系統(tǒng)不 能進(jìn)行任意方位的切割，無(wú)法識(shí)別不規(guī)則斜切面圖像，重建圖像質(zhì)量不完整，這些斜切面上 肝臟及其周圍組織器官解剖結(jié)構(gòu)的識(shí)別是肝臟超聲影像學(xué)中的難點(diǎn)，不利不利于臨床醫(yī)師 及醫(yī)學(xué)生掌握肝臟結(jié)構(gòu)。 3.肝內(nèi)管道的空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜，管道各自的分布走行和相互關(guān)系是肝臟分葉和分段 的重要依據(jù)，超聲切面圖像上肝內(nèi)管道為二維斷面圖像，缺乏空間三維顯示，不利于超聲診 斷肝臟病變的準(zhǔn)確位置； 4.超聲影像學(xué)的分辨率不斷提高，對(duì)于肝臟以及肝內(nèi)管道結(jié)構(gòu)的顯示更加精細(xì)， 需要與之對(duì)應(yīng)的薄層斷面解剖加以精細(xì)對(duì)照?，F(xiàn)有技術(shù)缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)切面和與其相對(duì)應(yīng) 的薄層斷面解剖學(xué)資料加以對(duì)照和規(guī)范，增加了超聲醫(yī)師掌握肝臟超聲影像學(xué)的難度，和 相關(guān)臨床科室的醫(yī)師理解超聲切面圖像的困難，從而在一定程度上阻礙了肝臟超聲醫(yī)學(xué)的 普及和推廣。 5.交互功能差，無(wú)法實(shí)時(shí)響應(yīng)，不能實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能清晰完整地顯示肝臟內(nèi)部三維解剖 結(jié)構(gòu)的虛擬肝臟超聲成像裝置，。 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型為一種虛擬肝臟超聲成像裝置，包括內(nèi)設(shè)有 虛擬肝臟超聲成像系統(tǒng)模塊的計(jì)算機(jī)主機(jī)、顯示器、虛擬探頭，計(jì)算機(jī)主機(jī)與顯示器和虛擬 探頭相連。 通過(guò)對(duì)VHP數(shù)據(jù)集的圖像分割和三維重建技術(shù)建立了肝臟的可視化模型，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，在人體數(shù)據(jù)集的基礎(chǔ)上建立的高質(zhì) 量肝臟三維可視化模型能清晰完整地顯示肝臟內(nèi)部三維解剖結(jié)構(gòu)，高分辨率的超聲影像、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)，可對(duì)肝臟進(jìn)行細(xì)致的切割和內(nèi)部結(jié)構(gòu)
的精細(xì)顯示，清晰重建肝實(shí)質(zhì)。 進(jìn)一步，限定所述的虛擬探頭是鼠標(biāo)。 進(jìn)一步，限定所述的虛擬肝臟超聲成像系統(tǒng)模塊由肝臟超聲成像數(shù)據(jù)庫(kù)及肝臟超聲操作的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境組成。 更進(jìn)一步，在可視化模型基礎(chǔ)上，采用的是中國(guó)可視化人體CVH數(shù)據(jù)集和正常人
肝臟超聲數(shù)據(jù)集，每套數(shù)據(jù)集均連續(xù)、完整、圖像清晰、無(wú)節(jié)段性數(shù)據(jù)缺損，該套數(shù)據(jù)集的生
理屬性和物理屬性符合黃種人特點(diǎn)，確立了符合黃種人生理特點(diǎn)的統(tǒng)一的肝臟標(biāo)準(zhǔn)切面和
與其相對(duì)應(yīng)的薄層斷面解剖學(xué)資料，有利于醫(yī)學(xué)生和臨床醫(yī)師的學(xué)習(xí)，對(duì)照。 進(jìn)一步，具有大量的任意方位肝臟超聲圖像數(shù)據(jù)和與任意方位肝臟超聲切面相對(duì)
應(yīng)的薄層斷面解剖對(duì)照，有利于醫(yī)師對(duì)不斷變換超聲切面解剖結(jié)構(gòu)的識(shí)別。 進(jìn)一步，使用交互式模擬器，如高速高性能實(shí)時(shí)響應(yīng)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，該系統(tǒng)是在
標(biāo)準(zhǔn)的PC機(jī)上運(yùn)行，虛擬探頭可以通過(guò)鼠標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)探頭，它使得虛擬超聲探頭在人體內(nèi)航
行，計(jì)算機(jī)界面上可視化人體的任意斷面解剖和相對(duì)應(yīng)的超聲圖像可同時(shí)顯示，能為超聲
醫(yī)師提供操作方便、人機(jī)互動(dòng)、適合肝臟超聲特點(diǎn)的虛擬環(huán)境，使初學(xué)者容易識(shí)別超聲圖像
所顯示的解剖結(jié)構(gòu)，也能幫助相關(guān)臨床科室醫(yī)師理解超聲圖像。 本實(shí)用新型的有益處在于使用本技術(shù)方案的虛擬肝臟超聲成像裝置，能為超聲醫(yī)師提供適合肝臟超聲特點(diǎn)的虛擬環(huán)境，操作方便的人機(jī)互動(dòng)，能清晰完整地顯示肝臟內(nèi)部三維解剖結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)肝臟的虛擬解剖學(xué)教學(xué)，有利于醫(yī)學(xué)生及臨床醫(yī)師對(duì)的超聲切面細(xì)微解剖結(jié)構(gòu)的識(shí)別和理解，提高其掌握肝臟超聲的診斷技能，提高肝臟疾病的診斷準(zhǔn)確性。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案進(jìn)一步說(shuō)明[0018]

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式如圖1所示，本實(shí)用新型一種虛擬肝臟超聲成像裝置，包括內(nèi)設(shè)有虛擬肝臟超聲成像系統(tǒng)模塊的計(jì)算機(jī)主機(jī)2、顯示器1、鼠標(biāo)3，計(jì)算機(jī)主機(jī)2與顯示器1和鼠標(biāo)3相連，其中，虛擬肝臟超聲成像系統(tǒng)模塊由肝臟超聲成像數(shù)據(jù)庫(kù)及肝臟超聲操作的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境組成，肝臟超聲成像數(shù)據(jù)庫(kù)采用的是中國(guó)可視化人體CVH數(shù)據(jù)集和正常人肝臟超聲數(shù)據(jù)集。[0020] 使用本實(shí)用新型一種虛擬肝臟超聲成像裝置，具體步驟為 1.應(yīng)用中國(guó)數(shù)字化可視人體數(shù)據(jù)集的肝臟連續(xù)薄層斷面圖像，在斷面解剖數(shù)據(jù)上進(jìn)行肝臟內(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(jì)算機(jī)技術(shù)三維顯示真實(shí)人體器官結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)模型。在此基礎(chǔ)上，用三維可視化軟件賦予人體器官結(jié)構(gòu)相應(yīng)的物理屬性和生理屬性等，通過(guò)表面繪制和體數(shù)據(jù)繪制的方法，建立高質(zhì)量的黃種人肝臟三維可視化模型，在中國(guó)2002年10月第三軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào)第24巻第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(guó)數(shù)字化可視人體的研究。 2.利用計(jì)算機(jī)三維重建及醫(yī)學(xué)可視化技術(shù)，建立中國(guó)人體肝臟三維可視化數(shù)字模型；[0023] 3.采集正常人體肝臟主要聲窗的超聲二維數(shù)據(jù)集； 采集時(shí)，其主要是采集經(jīng)右側(cè)肋緣下、右側(cè)肋間和劍突下等肝臟超聲常規(guī)掃查方位的切面。 采集標(biāo)準(zhǔn)采集右側(cè)肋緣下的標(biāo)準(zhǔn)是顯示肝門(mén)靜脈主干及左右支分叉(第一肝門(mén))切面、三支肝靜脈及肝后段下腔靜脈(第二肝門(mén))切面、肝腎切面等富含解剖信息的斷面；右側(cè)肋間的標(biāo)準(zhǔn)是顯示肝右前葉、右后葉各段及右葉膈頂區(qū)的解剖結(jié)構(gòu)，主要包括門(mén)靜脈主干長(zhǎng)軸、門(mén)靜脈右支及其分支、肝內(nèi)外膽管、肝右靜脈長(zhǎng)軸等斷面；劍突下的標(biāo)準(zhǔn)是顯示肝左外葉、左內(nèi)葉、尾狀葉及第二肝門(mén)的解剖結(jié)構(gòu)，主要包括腹主動(dòng)脈長(zhǎng)軸、下腔靜脈長(zhǎng)軸、肝左靜脈、門(mén)靜脈左支及其分支、肝圓韌帶、靜脈韌帶等斷面。 4.在肝臟可視化數(shù)字模型的基礎(chǔ)上研究其圖像特征，并對(duì)圖像進(jìn)行細(xì)致、完整的識(shí)別，對(duì)上述每個(gè)部位肝臟不同聲窗切面進(jìn)行與肝臟可視化數(shù)字模型上相應(yīng)薄層斷面的對(duì)應(yīng)研究，建立正常人的肝臟超聲成像數(shù)據(jù)庫(kù)。 5.在肝臟可視化數(shù)字模型的基礎(chǔ)上，建立肝臟超聲操作的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境。 在肝臟三維可視化模型和肝臟超聲成像的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)符合肝臟超聲成像系統(tǒng)特
點(diǎn)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助下在中國(guó)人肝臟三維可視化數(shù)字模型上進(jìn)行不同聲窗
肝臟任意切面的掃查，并能同時(shí)顯示相應(yīng)的薄層斷面解剖，自動(dòng)識(shí)別肝臟超聲切面解剖結(jié)構(gòu)。 使用時(shí)，臨床超聲醫(yī)師或醫(yī)學(xué)生通過(guò)連接在計(jì)算機(jī)主機(jī)上的顯示器可看到肝臟三維可視化模型，并且可看到肝臟超聲二維圖像及可視化人體的任意斷面解剖，利用鼠標(biāo)控制虛擬探頭，使虛擬超聲探頭在人體內(nèi)航行，可以獲得任意方位肝臟超聲圖像數(shù)據(jù)和與任意方位肝臟超聲切面相對(duì)應(yīng)的薄層斷面解剖對(duì)照，可進(jìn)行任意剖面的實(shí)時(shí)虛擬切割，同時(shí)清晰地顯示出各個(gè)切割方位肝臟斷面的精細(xì)解剖結(jié)構(gòu)。顯示器上可視化人體的任意斷面解剖和相對(duì)應(yīng)的超聲圖像可單獨(dú)顯示，也可同時(shí)顯示，相互參照對(duì)比，有利于更好地明確原位解剖特征。將本實(shí)用新型應(yīng)用于臨床教學(xué)和實(shí)際工作中，用于解決大量肝臟不規(guī)則斜切面圖像無(wú)法識(shí)別，肝臟超聲難以普及和掌握的問(wèn)題，另外，臨床醫(yī)師和醫(yī)學(xué)生可在此系統(tǒng)上掌握任意方位肝臟超聲圖像的解剖結(jié)構(gòu)，有利于肝臟超聲醫(yī)學(xué)的普及和推廣，從而提高超聲診斷肝臟疾病的準(zhǔn)確性。
權(quán)利要求一種虛擬肝臟超聲成像裝置，其特征在于包括內(nèi)設(shè)有虛擬肝臟超聲成像系統(tǒng)模塊的計(jì)算機(jī)主機(jī)、顯示器、虛擬探頭，計(jì)算機(jī)主機(jī)與顯示器和虛擬探頭相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種虛擬肝臟超聲成像裝置，其特征在于所述的虛擬探頭 是鼠標(biāo)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種虛擬肝臟超聲成像裝置，其特征在于所述的虛擬肝臟 超聲成像系統(tǒng)模塊由肝臟超聲成像數(shù)據(jù)庫(kù)及肝臟超聲操作的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境組成。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種虛擬肝臟超聲成像裝置，包括內(nèi)設(shè)有虛擬肝臟超聲成像系統(tǒng)模塊的計(jì)算機(jī)主機(jī)、顯示器、虛擬探頭，計(jì)算機(jī)主機(jī)與顯示器和虛擬探頭相連。本技術(shù)方案的虛擬肝臟超聲成像裝置，能為超聲醫(yī)師提供符合肝臟超聲特點(diǎn)的虛擬環(huán)境，操作方便的人機(jī)互動(dòng)，能清晰完整地顯示肝臟內(nèi)部的三維立體和二維斷面解剖結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)肝臟的虛擬解剖學(xué)教學(xué)，有利于醫(yī)學(xué)生及臨床醫(yī)師對(duì)超聲切面上肝臟及其周邊組織器官細(xì)微解剖結(jié)構(gòu)的識(shí)別和理解，能幫助醫(yī)學(xué)生和臨床醫(yī)師快速準(zhǔn)確地掌握肝臟超聲的解剖特點(diǎn)，從而提高肝臟疾病的診斷準(zhǔn)確性。
文檔編號(hào)G06F19/00GK201516047SQ20092015808
公開(kāi)日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2009年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月5日
發(fā)明者張紹祥, 郭燕麗 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍第三軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院