肝臟超聲造影圖像處理與分析方法研究.pdf

1、肝癌是一種嚴(yán)重影響人們身心健康的重大疾病，其早期發(fā)現(xiàn)是治療的關(guān)鍵和診斷的難點。與計算機斷層成像（Computed Tomography，CT）、磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI），尤其是正電子發(fā)射計算機斷層掃描成像（Positron Emission Tomography，PET）等診斷方式比較，超聲診斷具有安全、速度快、成本低等優(yōu)點，是目前肝癌普查的首選方法。超聲造影作為一種功能成像方法，能對肝

2、灌注進行有效描述、鑒別與診斷肝局灶性病變和評估肝癌治療效果，是目前超聲研究的熱點。
　　由于肝臟疾病種類繁多，超聲造影表現(xiàn)復(fù)雜多樣，通過肉眼觀察的常規(guī)診斷方式易受主觀因素影響。為克服主觀因素對診斷結(jié)果的影響，臨床醫(yī)生近年來開始借助超聲造影圖像處理及分析技術(shù)來輔助診斷肝臟疾病。主要方式為從肝臟超聲造影圖像序列中提取時間強度曲線（Time Intensity Curve，TIC）以對肝臟病變灌注區(qū)域進行分析。因此，本文以臨床肝臟超聲造

3、影序列圖像為研究對象，圍繞超聲圖像去噪、呼吸運動補償、TIC自動提取及肝腫瘤自動分析開展了相關(guān)研究工作。具體成果如下：
　　首先，將曲波變換引入到非局部均值去噪算法中，改進了非局部均值算法中像素相似性權(quán)值計算方法。利用曲波變換在表達圖像曲線奇異性的特點和多尺度圖像重構(gòu)優(yōu)勢，在非局部均值框架下，根據(jù)曲波變換重構(gòu)圖像的特性，設(shè)計基于曲波變換多尺度相似性權(quán)值計算方法，并將其應(yīng)用于超聲圖像去噪。實驗表明，該算法能有效地進行超聲圖像去噪，實

4、現(xiàn)對散斑噪聲的抑制，同時獲得較好的去噪性能和圖像細節(jié)保護效果，為后期圖像處理及分析提供了基礎(chǔ)。
　　其次，研究了自由呼吸模式下的超聲造影序列圖像門控呼吸運動補償問題。針對病人呼吸運動影響超聲造影準(zhǔn)確定量和準(zhǔn)確診斷等問題，分析了傳統(tǒng)呼吸運動補償算法的不足，結(jié)合自由呼吸模式超聲造影序列圖像的特點，提出了實現(xiàn)門控呼吸運動補償?shù)暮侠砑僭O(shè)，構(gòu)建了基于序列圖像的呼吸運動曲線提取非負(fù)矩陣分解模型。該模型基于非負(fù)約束項描述了呼吸運動曲線的生理性質(zhì)

5、。在此基礎(chǔ)上，提出了一種基于呼吸運動曲線和圖像門控后處理的門控呼吸運動補償策略，并設(shè)計了模擬人體呼吸運動的模擬裝置。模擬與臨床真實數(shù)據(jù)實驗驗證了所提出門控呼吸運動補償策略的有效性，減少了病人呼吸運動對TIC提取所帶來的影響。
　　第三，研究了基于深度學(xué)習(xí)的肝腫瘤自動分析方法。分析了傳統(tǒng)超聲造影序列圖像TIC提取方法及肝腫瘤分析方法的不足，提出了稀疏非負(fù)矩陣分解因子分析TIC自動提取方法，結(jié)合深度學(xué)習(xí)，構(gòu)建了基于深度學(xué)習(xí)和稀疏非負(fù)矩