论文题目: 基于粒子群优化算法的生物组织杨氏模量的重构
论文类型: 硕士论文
论文专业: 机械制造及其自动化
作者: 王楠
导师: 汤文成
关键词: 杨氏模量,有限单元法,粒子群优化算法
文献来源: 东南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 生物组织的病理变化往往导致组织杨氏模量的变化。所以,生物组织的杨氏模量可以有效地表征生物体的病变。随着医学影像学的发展,研究人员可以利用更多的手段和方法对生物体的各部分组织进行定性的诊断。在定性测量的基础上,如何定量的诊断生物组织的病变情况是目前研究的焦点。有别于目前较流行的基于超声成像的静态应变估计法测量组织杨氏模量,本文提出一种基于边缘提取技术和图像配准技术的杨氏模量计算方法。通过边缘提取技术和图像配准技术,有效地提取生物组织边缘轮廓及病变的位置以及组织的边缘位移,再根据力的分布,运用有限单元法(Finite Element Method)和粒子群优化(Particle Swarm Optimizer,PSO)算法定量计算出生物组织整体的杨氏模量分布。本文主要介绍运用有限单元法和粒子群优化算法定量计算生物组织整体的杨氏模量分布,即在已知边缘结点位移和病变位置的基础上,利用有限单元法和粒子群优化算法定量计算出生物组织的杨氏模量分布。并通过计算机模拟实验验证了算法的可行性,讨论了在边界位移存在误差的情况下,计算结果的准确性。对于在小范围内搜寻最优解的情况,本文提出了一种改进算法,并证明了方法的有效性。此外,本文还对组织变形后,各物理参数场的分布情况与弹性模量场进行了比较分析,这将有助于计算前对杨氏模量场的定性分析,和杨式模量场的数值定界。对其后的定量计算有很大的帮助。
论文目录:
中文摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 国内外研究现状及分析
1.3 本文的主要工作
第二章 医学影像学及基于此的图像处理技术
2.1 医学影像学
2.1.1 计算机断层扫描（CT）
2.1.2 核磁共振成像（MRI）
2.1.3 超声成像
2.2 基于医学影像学的图像处理技术
2.2.1 边界提取技术
2.2.2 图像配准技术
2.3 总结分析
第三章 有限单元法和粒子群优化算法
3.1 有限单元法（Finite Element Method， FEM）
3.2 粒子群优化（Particle Swarm Optimizer，PSO）算法
第四章 组织杨氏模量定量计算方法
4.1 运用有限单元法（FEM）定量计算组织的杨氏模量
4.2 运用有限单元法和粒子群优化算法定量计算组织的杨氏模量
4.2.1 计算上边界单元杨氏模量
4.2.2 粒子群优化算法在杨氏模量重构中的应用
4.3 改进算法
第五章 实验数据
5.1 计算模型
5.2 计算结果
5.3 边界位移存在误差时的组织杨氏模量的计算
5.4 改进算法及其结果
总结与展望
致谢
参考文献
附录 各物理量场分布与杨氏模量场分布关系
攻读硕士学位期间发表的学术论文
发布时间: 2007-06-11
参考文献
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