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

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

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

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去除散斑噪聲。結(jié)果表明:這些預處理操作在有效抑制散斑噪聲的同時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)采用圖像分割技術與圖像配準方法相結(jié)合來確定病灶區(qū)域。文中重點介紹了基于區(qū)域生長的圖像分割方法，并提出了一種改進型的局部重心法來確定種子點。結(jié)果表明:由于散斑噪聲的隨機性和復雜性，單獨使用圖像配準技術或者分割技術都不能達到

4、區(qū)域確定的目的，而先利用圖像配準技術來消除不同圖像分辨率和對比度差異以及空間位置變化的影響，再使用圖像分割技術，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來增強區(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周圍彩色太暗無法區(qū)分開兩大問題，將傳統(tǒng)的線性變換函數(shù)加以改進，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圍組織色彩對比度方面具有較大優(yōu)勢。
　　

5、4)統(tǒng)計已確定區(qū)域的灰度信息，并可根據(jù)圖像特征選擇采用相對灰度值法或者絕對灰度值法進行療效評價。結(jié)果表明:由于考慮了周圍組織的灰度信息，所以相對灰度值法得出的評價結(jié)果要準確些。
　　 5)綜合上述工作，本文實現(xiàn)了一套以HIFU圖像處理為核心，集信息管理與圖像采集、療效評價與報表生成于一體的HIFU治療監(jiān)控軟件系統(tǒng)，并完成了系統(tǒng)測試，結(jié)果表明:系統(tǒng)各模塊運行良好，較好地完成了既定的設計任務。
　　 這些工作對HIFU治療監(jiān)