HIFU治療監(jiān)控圖像處理算法研究及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn).pdf

1、高強(qiáng)度聚焦超聲(High Intensity Focused Ultrasound，HIFU)技術(shù)是近年興起的腫瘤無(wú)創(chuàng)治療新方法、新理念。HIFU的治療原理是將體外發(fā)射的高強(qiáng)度能量超聲波聚焦到體內(nèi)腫瘤組織，使焦點(diǎn)區(qū)域的溫度瞬間達(dá)到65℃以上，從而使腫瘤組織發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)地凝固性壞死，達(dá)到治療目的。目前，利用HIFU治療監(jiān)控過(guò)程中，主要靠醫(yī)生憑借臨床經(jīng)驗(yàn)主觀地分析HIFU照射引起的超聲圖像灰度值的變化來(lái)判定有效病灶區(qū)域和治療區(qū)域以及治療程度

2、，缺乏一定的權(quán)威性。
　　 本文在充分參考PACS標(biāo)準(zhǔn)的前提下，利用先進(jìn)的數(shù)字圖像處理技術(shù)，研制出了一套擁有與強(qiáng)大B超診斷儀功能相當(dāng)?shù)腍IFU治療監(jiān)控圖像處理軟件系統(tǒng)。主要工作有:
　　 1)對(duì)HIFU照射前后得到的B超圖像進(jìn)行灰度化及ROI截取、基于特征的SURF圖像配準(zhǔn)、基于絕對(duì)差值的圖像減影、以及基于線性函數(shù)變換的圖像歸一化處理，并將維納濾波運(yùn)動(dòng)模糊復(fù)原技術(shù)引入系統(tǒng)以消除HIFU治療頭與損傷組織之間存在的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的

3、影響，綜合考慮處理效果和系統(tǒng)操作，采用了偏微分方程方法來(lái)去除散斑噪聲。結(jié)果表明:這些預(yù)處理操作在有效抑制散斑噪聲的同時(shí)很好地保留了病灶區(qū)域和治療區(qū)域的邊緣信息，保證了界限清晰，便于后續(xù)的區(qū)域確定處理。
　　 2)采用圖像分割技術(shù)與圖像配準(zhǔn)方法相結(jié)合來(lái)確定病灶區(qū)域。文中重點(diǎn)介紹了基于區(qū)域生長(zhǎng)的圖像分割方法，并提出了一種改進(jìn)型的局部重心法來(lái)確定種子點(diǎn)。結(jié)果表明:由于散斑噪聲的隨機(jī)性和復(fù)雜性，單獨(dú)使用圖像配準(zhǔn)技術(shù)或者分割技術(shù)都不能達(dá)到

4、區(qū)域確定的目的，而先利用圖像配準(zhǔn)技術(shù)來(lái)消除不同圖像分辨率和對(duì)比度差異以及空間位置變化的影響，再使用圖像分割技術(shù)，就可以得到清晰明確的病灶區(qū)域。
　　 3)采用偽彩色處理技術(shù)來(lái)增強(qiáng)區(qū)域，為了解決低階灰度變換的綠色容易與高階灰度變換的綠色混淆與在0、L/2、L周?chē)噬禑o(wú)法區(qū)分開(kāi)兩大問(wèn)題，將傳統(tǒng)的線性變換函數(shù)加以改進(jìn)，提出非線性的正弦函數(shù)變換方法。結(jié)果表明:該方法在提高損傷組織與周?chē)M織色彩對(duì)比度方面具有較大優(yōu)勢(shì)。
　　

5、4)統(tǒng)計(jì)已確定區(qū)域的灰度信息，并可根據(jù)圖像特征選擇采用相對(duì)灰度值法或者絕對(duì)灰度值法進(jìn)行療效評(píng)價(jià)。結(jié)果表明:由于考慮了周?chē)M織的灰度信息，所以相對(duì)灰度值法得出的評(píng)價(jià)結(jié)果要準(zhǔn)確些。
　　 5)綜合上述工作，本文實(shí)現(xiàn)了一套以HIFU圖像處理為核心，集信息管理與圖像采集、療效評(píng)價(jià)與報(bào)表生成于一體的HIFU治療監(jiān)控軟件系統(tǒng)，并完成了系統(tǒng)測(cè)試，結(jié)果表明:系統(tǒng)各模塊運(yùn)行良好，較好地完成了既定的設(shè)計(jì)任務(wù)。
　　 這些工作對(duì)HIFU治療監(jiān)