三維超聲成像系統(tǒng)體數(shù)據(jù)重建算法的應(yīng)用研究.pdf

1、由于超聲成像具有無創(chuàng)傷性、應(yīng)用面廣、操作方便靈活、安全可靠而又價格低廉等優(yōu)點，超聲成像是繼X射線成像之后發(fā)展最迅速、推廣應(yīng)用普及最快的一種醫(yī)學(xué)成像技術(shù)。 常規(guī)二維超聲有很多臨床應(yīng)用局限性：醫(yī)生在診斷時只能把許多二維超聲圖像在頭腦中想象出三維的器官，如此會導(dǎo)致工作效率低甚至誤診：二維超聲圖像只從一個角度描繪器官，臨床醫(yī)生難以獲得最優(yōu)化的成像平面用于診斷；二維超聲不能表達器官表面曲率的變化，如在胎兒面部結(jié)構(gòu)的診斷中，需要操作者有非常

2、豐富的臨床經(jīng)驗，且受操作者主觀因素的影響較大。三維超聲技術(shù)具有眾多臨床應(yīng)用優(yōu)勢：形象直觀，能直觀地顯示感興趣區(qū)的立體結(jié)構(gòu)；空間定位準確，三維成像能更客觀地顯示器官的整體結(jié)構(gòu)，醫(yī)生據(jù)此可準確、迅速的判斷出病灶位置；多角度觀察，準確判斷各臟器的位置關(guān)系及體積變化?；谝陨显?，三維超聲成像技術(shù)一直是臨床用戶和工程學(xué)術(shù)領(lǐng)域關(guān)注的焦點。 經(jīng)過近二十年的發(fā)展歷程，數(shù)字化醫(yī)學(xué)影像設(shè)備市場上出現(xiàn)了四種類型的3DUS系統(tǒng)：機械臂3D US系統(tǒng)、

3、傳感器定位自由臂3D US系統(tǒng)、無傳感器定位自由臂3D US系統(tǒng)、二維面陣探頭自由臂3D US系統(tǒng)。相比較而言，傳感器定位自由臂3D US系統(tǒng)有著突出的優(yōu)勢：使用常規(guī)的一維線陣探頭(成本低)、圖像空間方位信息精準(這是實現(xiàn)圖像測量或圖像定量分析技術(shù)的基本前提)。 自由臂3D US成像系統(tǒng)中有一個至關(guān)重要的步驟，就是三維體數(shù)據(jù)重建，也可稱為三維體數(shù)據(jù)插值，它是通過超聲診斷系統(tǒng)從人體某一部位(臟器)的幾個不同位置獲取若干數(shù)量的二維圖

4、像，然后將這些二維圖像以及它們之間關(guān)系的位置和角度信息一起輸入計算機，由計算機進行相應(yīng)的組合和處理(包括對相鄰切面之間的空隙進行像素插補平滑，形成一個規(guī)則三維體數(shù)據(jù))，二維圖像經(jīng)計算機處理形成規(guī)則三維體數(shù)據(jù)這一過程稱為數(shù)據(jù)的三維重建。重建算法的計算量非常大，因此，體數(shù)據(jù)重建的關(guān)鍵為：如何在保證重建質(zhì)量的前提下，提高重建速度。本文在多核CPU環(huán)境下，基于OpenMP實現(xiàn)了體數(shù)據(jù)重建算法的并行處理，大大提高了重建速度，有利于自由臂3D US

5、成像系統(tǒng)的實時顯示。 徑向基函數(shù)(Radial Basis Functions，RBFs)在插值散亂數(shù)據(jù)領(lǐng)域有著廣泛得應(yīng)用，并一直是這一領(lǐng)域的研究熱點，因為即使待插值數(shù)據(jù)點排列非常無序它都能保證相應(yīng)的線性方程組系數(shù)矩陣可逆且有著較好的重建效果。傳感器定位自由臂超聲成像中，探測器的移動是由醫(yī)師控制的，因此所獲取的B超圖像的相對距離和方向是任意的。這意味著像素在體素陣列中是不規(guī)則排列的。因此，插值問題可歸類為非結(jié)構(gòu)、離散的散亂數(shù)據(jù)插