基于超聲的腹部軟組織漂移的校正系統(tǒng)的實現(xiàn).pdf

1、傳統(tǒng)的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)通過對術(shù)前二維圖像進(jìn)行三維重建與可視化來建立病人解剖結(jié)構(gòu)的三維模型。該方法的一個缺點是如果手術(shù)過程中由于呼吸、身體移動等原因?qū)е屡K器發(fā)生形變，將無法正確反映出病人內(nèi)部解剖結(jié)構(gòu)的變化，產(chǎn)生不準(zhǔn)確的導(dǎo)航。 超聲成像由于具有實時、無損、便捷等優(yōu)點而具有廣泛的臨床應(yīng)用。超聲成像的缺點是圖像中普遍存在斑點噪聲，而且掃描范圍有限。通過將術(shù)前CT(computer tomography)與術(shù)中超聲相結(jié)合，可以對發(fā)生了形變的臟

2、器進(jìn)行跟蹤并且清晰地觀察解剖結(jié)構(gòu)。 目前三維超聲引導(dǎo)下的手術(shù)導(dǎo)航在國外研究與應(yīng)用較多，在國內(nèi)臨床應(yīng)用中尚未普及。在這樣的背景下，我們實現(xiàn)了一個基于術(shù)中二維超聲的腹部軟組織漂移的校正系統(tǒng)。通過將術(shù)前CT與術(shù)中實時B超圖像進(jìn)行配準(zhǔn)與融合，來對CT上發(fā)生形變的腹部臟器進(jìn)行糾正。 本文主要討論了校正系統(tǒng)各主要模塊采用的算法及其實現(xiàn)，這些模塊包括：超聲計算機(jī)仿真、超聲圖像濾波、術(shù)前（CT）術(shù)中（超聲）圖像融合。 在超聲計算

3、機(jī)仿真模塊中，我們分析并實現(xiàn)了一種仿真度較高的模擬算法，它同時建立了超聲采集模型與斑點形成模型，主要包括圖像采樣、斑點模擬、圖像插值等階段。在對超聲濾波算法以及CT、超聲多模圖像配準(zhǔn)算法的效果進(jìn)行驗證的時候，使用計算機(jī)仿真圖像為我們應(yīng)用客觀的評價標(biāo)準(zhǔn)提供了可能。 在超聲濾波模塊中，我們分析并實現(xiàn)了基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的方法以及基于中值濾波器的方法。超聲濾波算法的基本要求是在有效抑制斑點噪聲的同時盡可能多地保留圖像中對后期診斷有用的細(xì)節(jié)

4、信息。我們通過組合形態(tài)學(xué)基本運(yùn)算子腐蝕、膨脹得到Open-by-reconstruction濾波方法，它可以用來消除圖像中的高亮點，同時保持圖像原有灰度級別大致不變。同時，為了提高濾波速度，我們使用結(jié)構(gòu)元素分解法對常用結(jié)構(gòu)元素進(jìn)行分解。中值類濾波器具有良好的細(xì)節(jié)保留能力，十分適合超聲圖像的濾波。我們在標(biāo)準(zhǔn)中值濾波器的基礎(chǔ)上引入多級中值濾波器以及自適應(yīng)權(quán)值調(diào)節(jié)中值濾波器，將它們作用于超聲圖像，取得了良好的效果。 在CT與超聲圖像融