EIT乳腺检测算法与图像处理研究

论文摘要

乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一。与对其它癌症一样,对乳腺癌也同样应采取早发现、早诊断、早治疗的方针。其中早发现是提高乳腺癌生存率和降低死亡率的关键所在。采用生物电阻抗技术的电阻抗断层成像(EIT)方法可从细胞层次上提取信息,检测到尚未出现结构性改变之前乳房组织的电特性变化,给出肿瘤早期预报信息,是一种具有良好应用前景的无创伤检测方法。本文在总结乳腺肿瘤的临床常用检测方法,并讨论其优劣的基础上,引出乳腺肿瘤的电阻抗检测的可行性,进而讨论了电阻抗乳腺检测的相关问题。针对EIT系统的两大关键问题,有限元方法和图像重建算法设计进行较为详细的讨论,并得到了肿瘤目标电导率高于正常组织以及肿瘤目标电导率低于正常组织两种情况下的原始图像。为了给乳腺EIT临床应用提供良好的图像,本文根据乳腺EIT系统的医学检测特殊性,在乳腺EIT系统图像彩色增强方法的配合下,首次将图形学中的虚警滤除方法运用于EIT图像处理,祛除了EIT图像普遍存在的块状伪迹,提高了EIT乳腺检测的有效性。针对目前对EIT成像效果的评价大多靠直接观察重建图像,进行主观评价的不足,本研究引入了图像客观评价参数和依据,可对乳腺EIT图像进行客观评价。提出了针对EIT乳腺检测系统结构偏离度的评价方法,经过反复修正以及先验知识的验证,表明其具有较为良好的评价尺度。最后,通过使用功能强大的有限元分析软件FEMLAB,仿真研究了不同电极宽度下的重建图像,并使用结构偏离度参数对仿真结果进行了评价。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 创新点与论文结构
• 2 乳腺肿瘤检测方法
• 2.1 临床常用检测方法
• 2.2 电阻抗乳腺检测
• 2.3 乳腺肿瘤的电阻抗检测基本方法
• 2.3.1 简单阻抗测量
• 2.3.2 阻抗分布测量
• 2.4 EIT乳腺肿瘤检测
• 3 EIT乳腺检测系统
• 3.1 EIT乳腺检测硬件系统
• 3.2 软件实现的主要问题
• 3.3 有限元方法的实现
• 3.4 等位线反投影算法
• 3.4.1 等位线反投影的原理
• 3.4.2 算法过程及程序的实现
• 3.5 重建图像的初步效果
• 3.6 软件程序简介
• 4. 乳腺 EIT图像处理
• 4.1 虚警滤除
• 4.1.1 系统虚警的产生
• 4.1.2 传统图像处理的局限性
• 4.1.3 针对乳腺 EIT图像块状伪迹的虚警滤除
• 4.2 乳腺 EIT系统图像彩色增强
• 4.2.1 等值线的计算
• 4.2.2 数据结构及提取流程
• 4.2.3 彩色填充算法的选择
• 4.2.4 图像等值线填充原理
• 4.2.5 等值线填充的步骤
• 4.3 图像处理结果
• 5 检测效果评价
• 5.1 传统客观评价方法
• 5.1.1 传统客观评价参数选定
• 5.1.2 传统客观评价结果
• 5.2 针对乳腺 EIT的结构偏离度评价
• 5.2.1 乳腺 EIT图像的结构偏离度
• 5.2.2 乳腺 EIT检测系统的加权结构偏离度
• 5.2.3 结构偏离度评价结果
• 6 乳腺 EIT检测系统的 FEMLAB仿真
• 6.1 仿真软件介绍
• 6.2 仿真模型的建立
• 6.3 仿真结果及评价
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表论文、申请专利以及参加的科研项目
• 综述