基于超声散斑的HIFU监控B超图像配准研究

论文摘要

超声引导的HIFU治疗临床应用中,医生需要通过对比观察不同位置的B超图像来定位监控治疗靶区。由于B超图像的伪像和其他噪声的存在,将给HIFU治疗探头移动至不同位置时的B超图像配准带来难度,医生凭借肉眼很难实现配准,因此需要一种客观的自动化图像配准方法来实现B超图像的配准。本研究针对HIFU监控B超图像的特点,根据超声散斑伪随机性的特点,把B超图像散斑点作为图像配准的特征点,用统计方法确定散斑的灰度范围,生成与B超图像相对应的散斑二值图像,通过相位互相关图像配准算法配准散斑二值图像,最终实现对应B超图像的配准。本文创新性地设计了一种基于超声散斑的B超图像配准方法,将基于傅里叶变换的相位相关法与基于特征点的配准方法结合起来配准B超图像。本文在实验中通过变化B超探头与牛肝的距离,获取不同的B超图像,利用基于超声散斑的相位互相关图像配准方法对获取到的B超图像进行配准,配准结果显示此方法能够实现B超图像的配准,具有很高的精确性和鲁棒性,验证了基于超声散斑进行B超图像配准的可行性。实验证明此方法能有效减少B超图像的伪像和噪声对配准结果的影响,能够很好的实现B超图像配准。对临床医生在HIFU治疗中实现B超图像配准,精确监控定位治疗靶区具有重要的临床意义。本研究创新性的提出利用超声散斑原理和散斑的伪随机特性来提取B超图像散斑点作为特征点,用于HIFU监控B超图像的配准;本文创新性的将基于超声散斑特征点配准和基于傅里叶相位相关配准结合起对HIFU监控B超图像进行配准;本研究提出的基于超声散斑的B超图像相位相关配准方法,不受HIFU监控系统中B超图像伪像和噪声的影响,优于直接相位相关配准方法,创新性的解决了以往由于B超图像存在伪像和噪声而无法配准的难题。

论文目录

• 英汉缩略语名词对照
• 中文摘要
• 英文摘要
• 前言
• 第一章 绪论
• 1.1 HIFU 技术的发展历程
• 1.2 HIFU 技术原理及HIFU 治疗系统
• 1.2.1 HIFU 技术的机制
• 1.2.2 HIFU 关键技术-换能器
• 1.2.3 HIFU 治疗系统
• 1.3 HIFU 技术的临床应用及前景
• 1.4 HIFU 监控技术研究现状
• 1.5 本文的研究工作和内容安排
• 1.5.1 本文的创新点及研究工作
• 1.5.2 本文的内容安排
• 第二章 超声散斑
• 2.1 超声散斑原理
• 2.2 超声散斑应用
• 2.2.1 散斑统计
• 2.2.2 散斑追踪
• 2.3 超声散斑应用于B 超图像配准的理论基础
• 2.4 本章小结
• 第三章 医学超声图像配准
• 3.1 B 超及其成像原理
• 3.2 医学图像配准的概念
• 3.3 医学超声图像配准的现状
• 3.4 医学超声图像配准主要方法
• 3.5 HIFU 监控的 B 超图像配准原理与流程
• 3.5.1 相位互相关原理
• 3.5.2 HIFU 监控的 B 超图像配准流程
• 3.6 图像配准后相似度测定
• 3.6.1 归一化空域相关系数
• 3.6.2 频域相位相关系数
• 3.6.3 互信息系数
• 3.7 本章小结
• 第四章 实验研究和结果分析
• 4.1 实验装置
• 4.2 实验材料
• 4.3 方法和步骤
• 4.3.1 获取B 超图像
• 4.3.2 基于散斑相位相关配准B 超图像
• 4.3.3 基于B 超图像直接相位相关配准B 超图像
• 4.4 实验结果与分析讨论
• 4.4.1 基于散斑相位相关配准B 超图像结果
• 4.4.2 基于B 超图像直接相位相关配准B 超图像结果
• 4.4.3 结果讨论与分析
• 4.5 本章小结
• 全文总结
• 参考文献
• 文献综述
• 致谢
• 攻读学位期间的研究成果及发表的学术论文目录