博士學(xué)位論文 基于超聲圖像數(shù)據(jù)挖掘的 作者姓名： 馮艷玲 學(xué)科專業(yè)： 生物醫(yī)學(xué)工程 學(xué)院 （系、 所） ： 信息物理工程學(xué)院 生物醫(yī)學(xué)工程研究所 指導(dǎo)教師： 何繼善 中 南 大 學(xué) 年 月 分類號 密級 博士學(xué)位論文 基于超聲圖像數(shù)據(jù)挖掘的 損監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)研究 者姓名： 馮艷玲 學(xué)科專業(yè)： 生物醫(yī)學(xué)工程 學(xué)院 （系、 所） ： 信息物理工程學(xué)院 生物醫(yī)學(xué)工程研究所 指導(dǎo)教師： 何繼善 副指導(dǎo)教師： 陳真誠 論文答辯日期 答辯委員會主席 中 南 大 學(xué) 年 月 I 摘 要 超聲引導(dǎo)的 療系統(tǒng)以其無損，無輻射，價(jià)格相對低廉等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，在腫瘤臨床治療中有著廣闊的發(fā)展前景。作為 關(guān)技術(shù)中的熱點(diǎn)問題，對無損監(jiān)控及檢測治療效果的研究，雖然引起廣泛關(guān)注，并取得了一定的研究成果，但仍未見成熟的、可應(yīng)用于臨床的方法問世。 目前基于超聲信號及超聲圖像的 無損測溫、測組織損傷程度方法，多建立在理想化的聲場或溫場模型基礎(chǔ)上，并要求預(yù)知各種組織的聲特性，給方法的實(shí)施帶來很大困難。而從大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的實(shí)際應(yīng)用數(shù)據(jù)中，提取隱含在其中的、人們事先不知道的、但又是潛在有用的信息和知識的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，在醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)分析、內(nèi)在規(guī)律找尋的研究中表現(xiàn)出越來越強(qiáng)的優(yōu)越性。 對本課題的核心研究內(nèi)容為： 挖掘?qū)Τ晥D像中蘊(yùn)含的可以輔助監(jiān)控、檢測 療效果的信息，尋找其中的規(guī)律，最終形成易于理解和接受的、可量化的 療效果評價(jià)。 作為一種高溫?zé)岑熓侄危?治療過程中靶區(qū)的溫度是臨床所關(guān)注的一個主要參數(shù)。 論文對 聲圖像信息中與溫度相關(guān)信息的挖掘建立在組織受熱會導(dǎo)致超聲圖像紋理 發(fā)生改變這一假設(shè)的基礎(chǔ)上。 采用多種紋理包括灰度共生矩陣、分形盒維數(shù)方法、小波分解等分析方法，分別提取 照后各個溫度下組織超聲原始圖像，及其與基準(zhǔn)溫度 （ 37） 下的超聲圖像之間的減影圖像的紋理參數(shù)。 結(jié)果表明：超聲原始圖像紋理參數(shù)與溫度間不存在明顯的、易于量化的函數(shù)關(guān)系；但是超聲減影圖像的紋理參數(shù)與溫度間均表現(xiàn)出了較好的相關(guān)性。對其中優(yōu)選參數(shù)進(jìn)行與溫度間的回歸分析表明， 域中心溫度與超聲減影圖像的灰度共生矩陣參數(shù)中的四個參數(shù)與小波分解系數(shù)能量參數(shù)在 40 80之間存在線性關(guān)系。采用 8 個與溫度存在線性關(guān)系的紋理參數(shù)進(jìn)行基于主成分分析的多元線性回歸， 4070以下，回歸方程的精度為 3。 控所關(guān)注的另一個參數(shù)是輻照對組織實(shí)際形成的損傷程度。本文提出一種亞象素級基于超聲圖像的 損傷監(jiān)控方，通過追蹤特征點(diǎn)的位移及變化，并針對變化程度，定義了相關(guān)距離加以量化，來實(shí)現(xiàn)對 損傷等級的評估。對溫度與組織損傷程度、劑量與組織損傷程度、組織損傷程度與相關(guān)距離的關(guān)系進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)論為：溫度與組織損傷等級，劑量與組織損傷等級間的關(guān)系難以量化；而輻照前后， 域相關(guān)距離與 損傷等級之間表現(xiàn)出相關(guān)性， 損傷等級隨相關(guān)距離的增大而增大。采用支持向量機(jī) 類方法，設(shè)計(jì)分類器，分類結(jié)果表明算法可有效識別 損傷的等級。 可為 床劑量的選取提供參考。 除了針對溫度，組織損傷程度的監(jiān)控研究外，本文還針對如何在高噪聲的超聲圖像中， 自動挖掘可以輔助診斷 療結(jié)束后所產(chǎn)生的有效治療區(qū)域做了方法上的研究。 本文提出一種基于雙零雙速度水平集的算法，利用超聲圖像灰度的變化信息，完成零水平集的自動初始化，并從高噪聲 聲圖像信息中提取 效治療范圍邊緣信息及器官邊緣信息。 通過三維重建給出可反映 效治療范圍的大小及形狀的三維信息， 有望成為 床輔助治療系統(tǒng)功能的有益補(bǔ)充。 關(guān)鍵詞 ：高強(qiáng)度聚焦超聲 (數(shù)據(jù)挖掘，無損測溫，組織熱損傷無損監(jiān)控，支持向量機(jī) of no is to be a As of is no is By or on to of is a to is it in to is a to be is on , to at at 7 ). no of of of 0 0 . to s at 0 . to is of A IV is in of no is of VM to on of is to a s of is We a to s to to 3D) in D is in V 目錄 第一章 引言 .術(shù)及其工作原理 .療作用和機(jī)制 .療的優(yōu)點(diǎn) .療效果的監(jiān)控和檢測機(jī)制 . 溫度監(jiān)控. 組織損傷程度監(jiān)控. 治療區(qū)域的無損檢測.文研究的目的意義和主要任務(wù). 意義和目的 . 本文的主要任務(wù) .二章 基于超聲無損探測組織溫度及損傷程度模型 .物組織模型. 生物組織離散隨機(jī)介質(zhì)模型 . 生物組織分層介質(zhì)模型 .于超聲信號的無損監(jiān)控方法. 基于超聲信號無損測溫.向散射時移測溫法.向散射頻移測溫法.向散射能量測溫法.聲非線性參數(shù)測溫法.學(xué)反演法測溫法.聲回波時頻圖分割無損測溫法 . 基于超聲信號的組織損傷程度無損監(jiān)控 .于 B 超圖像的無損監(jiān)控方法. 基于 B 超圖像像素位移的測溫方法. 基于 B 超圖像半衰期組織損傷檢測 . 基于 B 超圖像平均灰度信息的測溫方法. 基于 B 超圖像紋理信息的測溫方法.章小結(jié).I 第三章 溫度相關(guān)的組織超聲圖像紋理參數(shù)數(shù)據(jù)挖掘 .據(jù)挖掘技術(shù). 數(shù)據(jù)挖掘定義 . 數(shù)據(jù)挖掘任務(wù) . 數(shù)據(jù)挖掘過程.據(jù)預(yù)處理 .據(jù)挖掘技術(shù)方法.據(jù)挖掘技術(shù)后處理. 醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)挖掘 .字圖像紋理理論基礎(chǔ). 數(shù)字圖像紋理定義 . 灰度共生矩陣與圖像紋理.理描述符 .陣特點(diǎn) .度共生矩陣紋理信息在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用 . 圖像紋理的分形表示.形定義 .形維數(shù)的測量方法. 自相似維數(shù). 數(shù). 盒維數(shù). 信息維. 超圖像的分形特征 .形紋理信息在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用 . 小波理論與圖像紋理的小波表示 .續(xù)小波變換 .散小波變換.于小波的紋理分析在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用 .驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)的獲取 .度相關(guān)紋理參數(shù)數(shù)據(jù)挖掘 . 溫度與超聲圖像及超聲減影圖像分形維數(shù)的關(guān)系. 溫度與灰度共生矩陣（理參數(shù)的關(guān)系分析. 溫度與 B 超減影圖像小波分解系數(shù)能量的關(guān)系分析.域中心點(diǎn)溫度與紋理參數(shù)的回歸分析 . 一元線性回歸分析.歸直線的假設(shè)的 F 顯著性檢驗(yàn)與置信區(qū)間 .聲減影圖像紋理參數(shù)與 域中心點(diǎn)溫度的線性回歸分析結(jié)果. 基于主成分分析的多元線性回歸 .成分分析原理.元線性回歸.章小節(jié) .四章 基于超聲圖像的 損傷程度評估方法研究 .組織 損傷的判定.量學(xué) . 能量分析.像像素點(diǎn)運(yùn)動變化追蹤算法原理 . 塊匹配法.積和相關(guān)性分析 .像的亞像素級配準(zhǔn) . 光流法.流計(jì)算基本方法 .流法在醫(yī)學(xué)圖像處理中的應(yīng)用 .于 B 超圖像 損傷相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)挖掘. 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)獲取 . 數(shù)據(jù)挖掘提取 .于塊匹配的挖掘算法 .征點(diǎn)位移的亞像素級分析 .據(jù)挖掘結(jié)果分析. 超圖像特征點(diǎn)空間相關(guān)性及位移分析. B 超圖像相關(guān)性與組織損傷等級的關(guān)系. 劑量與超聲圖像相關(guān)距離及組織損傷程度的關(guān)系 . B 溫度與超圖像相關(guān)距離及組織損傷等級的關(guān)系. 參數(shù)的選取.域大小的選取 .征點(diǎn)數(shù)的選取 .征矩陣大小的選取 .關(guān)性閥值的選取 .于支持向量機(jī)的 損傷程度自動識別 . 數(shù)據(jù)挖掘主要的分類方法模型. 支持向量機(jī)法. 損傷等級判定中的應(yīng)用.章小結(jié) .五章 傷區(qū)域自動識別.字圖像分割 .字圖像分割方法與技術(shù) . 基于閾值的分割技術(shù). 基于邊緣檢測的方法. 基于區(qū)域生長的方法. 基于自產(chǎn)生和自組織神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法.組織特征映射( .產(chǎn)生和自組織神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(. 可形變模型.數(shù)主動輪廓模型. 數(shù)學(xué)模型. 型的特點(diǎn).何主動輪廓模型 . 測地線活動區(qū)域模型 . S)模型 .化模型 . 弱膜能量模型. 輔助變量模型. 分片常數(shù)的 型. 水平集模型.于水平集的 傷區(qū)域形狀信息挖掘. 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)獲取.X 于水平集的二維 傷區(qū)域探測方法 .域的選取.像數(shù)據(jù)的預(yù)處理.水平集的自動初始化 .平集方法與幾種常用算法的分割結(jié)果的對比.殊情況下參數(shù)的選取 . 基于水平集的及表面重建的三維 傷區(qū)域探測.水平集的初始化 .平集速度函數(shù)的定義.維雙零雙速度水平集方法的分割結(jié)果 . 傷區(qū)域三維表面重建.面插值 .值面繪制 .維成像處理 .維重建結(jié)果.章小結(jié) .六章 總結(jié)與展望 .論文的主要內(nèi)容 .來工作展望 .考文獻(xiàn) . 致謝 . 125 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文 .士學(xué)位論文 第一章 引言 1 第一章 引言 近年發(fā)展起來的熱療新技術(shù)高強(qiáng)度聚焦超聲（ 術(shù)，是利用超聲波的穿透性和可匯集性兩大特性，將高強(qiáng)度超聲波聚焦于某些深部組織內(nèi)并且產(chǎn)生瞬間高溫，直接破壞靶組織。是一種用于治療體內(nèi)深部腫瘤的局部非侵入性無創(chuàng)或微創(chuàng)治療的新的高科技手段，在腫瘤的綜合治療中逐步占據(jù)重要地位。對 研究始于 1942 年， 等首次將超聲波聚焦定位于實(shí)驗(yàn)動物的中樞神經(jīng)系統(tǒng)后觀察生物學(xué)效應(yīng)，認(rèn)為其能破壞靶區(qū)組織、具有快速簡便且周圍組織損傷較少的優(yōu)點(diǎn)。 1961 年 2首次用 5 例晚期乳腺癌病人進(jìn)行腦垂體的破壞術(shù)，作為晚期乳腺癌的輔助治療。之后， 置歷經(jīng)多次改進(jìn)，功率不斷加大。 20 世紀(jì) 80 年代后，隨著現(xiàn)代影像學(xué)設(shè)備和技術(shù)的飛速發(fā)展，國際上再次興起了研究 術(shù)的熱潮，對其作用原理、定位以及實(shí)時監(jiān)測等物理特性進(jìn)行了全方位的研究和實(shí)踐3。目前,許多研究者認(rèn)為 腫瘤治療中很有希望4。用 療并獲得確切療效的腫瘤有前列腺癌4-7、肝癌89、 腎腫瘤10、 膀胱癌、 睪丸癌、 乳腺癌、 腦腫瘤等11,其中部分腫瘤的 1。某些腫瘤,尤其是前列腺癌,用 療死亡率低、損傷小、無全身性副作用、療效可靠6。 術(shù)及其工作原理 超聲波作為熱源的機(jī)理是，當(dāng)超聲波在人體中 傳播時，由于組織內(nèi)摩擦粘滯損耗、熱傳導(dǎo)損耗及一些分子馳豫過程，不斷地把一部分有序的聲波振動能量轉(zhuǎn)化為無序的分子熱運(yùn)動能量。 當(dāng)強(qiáng)度為 I（ W/平面行波超聲在聲壓吸收系數(shù)為 （ 媒質(zhì)中傳播時，單位體積內(nèi)超聲作用 t 秒時產(chǎn)生的熱量為 32(/ ) 公式 (1 當(dāng)超聲探頭通過耦合劑與人體組織接觸并向人 體輻射超聲時，由于人體軟組織有較高的聲衰減系數(shù)，其內(nèi)部反射回波可予忽略，則可近似地看成是行波而滿足上式。已知動物軟組織的聲吸收系數(shù) 是超聲頻率的函數(shù) f （ 函數(shù)，而且一般可近似表示為： 博士學(xué)位論文 第一章 引言 2 )f 公式 (1如設(shè)軟組織密度 =熱與水相同，即 ，且產(chǎn)生的熱量不失散，那么輻照 t 秒后，軟組織升溫為12= （） 公式 (1據(jù)公式 (1在頻率為 位聲功率為 3000 W/體軟組織自 36升至可導(dǎo)致凝固性壞死的 65，僅需約 。 由于超聲聚焦性能好，作用時間短的特性，使 焦域外組織溫度變化很小。因此， 凝固壞死區(qū)的邊界非常明顯。 在臨床中 采取對腫瘤區(qū)域進(jìn)行掃描，點(diǎn)點(diǎn)成線、線線成面、面面成體地治療方案，實(shí)現(xiàn)對腫瘤實(shí)體固化。 術(shù)的核心是由發(fā)射功率、聲強(qiáng)和作用時間等參數(shù)組成，生物體內(nèi)對劑量存在影響的因素包括靶區(qū)位置、靶組織的血供、組織致密程度、組織內(nèi)聚焦超聲的能量疊加、超聲入路的部分遮擋、靶區(qū)組織表面與超聲入路的夾角以及靶區(qū)組織的深度等。 目前已經(jīng)用于臨床的 統(tǒng)主要有以下兩類： z 應(yīng)用較大能量（發(fā)射功率為 100換能器，采用弧面自聚焦合并凹透鏡聚焦成像方式，其在生物組織內(nèi)部形成的焦斑多接近線狀。重慶醫(yī)科大學(xué)的王智彪等人在南京大學(xué)的協(xié)助下研制了高能聚焦超聲腫瘤治療機(jī)，就是采用單元大直徑換能器。 z 利用數(shù)百個非弧面和功率僅為 1W 的小換能器，按弧面粘貼后，采用諧共振原理形成焦斑。成像后的焦斑功率和聲強(qiáng)均較大。 1998 年，北京醫(yī)科大學(xué)應(yīng)用碎石研究所與北京源德公司合作研制的高能聚焦超聲腫瘤治療機(jī)就是采用多元凹面換能器陣列結(jié)構(gòu)，最早在臨床上投入使用。 療作用和機(jī)制 醫(yī)學(xué)界和超聲聲學(xué)界對 療腫瘤的機(jī)理的研究正在不斷深入， 目前認(rèn)為 治療腫瘤的機(jī)理主要有： 1) 熱效應(yīng)：即瞬間的超高溫效力。組織達(dá)到凝固性壞死的劑量取決于溫度和時間，當(dāng)溫度為 43時需 12h， 70時需 100時只需 13。為了安全起見，在治療中不宜采取過高的溫度。一般認(rèn)為 65是迅速滅活腫瘤細(xì)胞的最佳溫度。 博士學(xué)位論文 第一章 引言 3 2) 空化效應(yīng)：超聲波傳入組織中，生成無數(shù)極為細(xì)小的氣泡，微氣泡在完成閉合時會產(chǎn)生自中心向外的內(nèi)爆，其具有強(qiáng)大的壓力使細(xì)胞的模型結(jié)構(gòu)以及其它的細(xì)胞器在超聲波的作用下震蕩、收縮最后導(dǎo)致細(xì)胞崩潰。但有學(xué)者認(rèn)為細(xì)胞損傷是非預(yù)測和非可控的，而且它對組織的作用主要表現(xiàn)為機(jī)械性損傷，容易引起出血。因此，為使定位準(zhǔn)確，應(yīng)避免空化性損傷的發(fā)生。 3) 使微血管栓塞、凝固性壞死：實(shí)驗(yàn)表明， 夠破壞直徑小于 于大血管則由于血流豐富和迅速而相對安全。同時由于 成腫瘤組織凝固性壞死，阻止腫瘤產(chǎn)生血管再生因子，或使血管再生因子失去活性，破壞再生的血管內(nèi)皮細(xì)胞等多環(huán)節(jié)阻斷血管再生，從而可更有效地抑制腫瘤再生和浸潤轉(zhuǎn)移14。 4) 其它效應(yīng)：包括瞬間強(qiáng)大機(jī)械波的作用，導(dǎo)致組織細(xì)胞壓縮與快速膨脹交替變換； 聲化學(xué)效應(yīng)， 機(jī)械波導(dǎo)致細(xì)胞器發(fā)生各種化學(xué)反應(yīng)； 腫瘤組織在 激機(jī)體發(fā)生免疫反應(yīng)，對腫瘤病灶轉(zhuǎn)移可能有抑制作用。 5) 對放、化療的增強(qiáng)作用：有研究表明采用 甲喋呤）協(xié)同作用，對 單用 5。另外，還有學(xué)者認(rèn)為 經(jīng)多種途徑激發(fā)機(jī)體的抗腫瘤免疫效應(yīng)。3 16療的優(yōu)點(diǎn) 為一種腫瘤治療技術(shù)其主要優(yōu)勢在于： z 作為非侵入式治療， 以減輕病人的痛苦，術(shù)后恢復(fù)快。 z 溫度高升溫快。 用聲波轉(zhuǎn)熱量可在短時間內(nèi)使腫瘤治療部位的溫度達(dá)到 65以上，腫瘤細(xì)胞瞬間變性壞死。 z 適形治療。在計(jì)算機(jī)輔助治療系統(tǒng)的協(xié)助下，醫(yī)生可針對不同形狀、大小的腫瘤選擇 作用點(diǎn)，進(jìn)行適形治療。 z 療腫瘤與放化療有協(xié)同作用， 療腫瘤由于無痛苦，無毒副作用， 所以不僅不排斥其它的治療， 而且與傳統(tǒng)的放化療有協(xié)同作用。 z 治療費(fèi)用相對低廉。 博士學(xué)位論文 第一章 引言 4 療效果的監(jiān)控和檢測機(jī)制 作為一種高溫、非侵入式的治療方法， 要無損的輔助監(jiān)控及檢測系統(tǒng)，以保證治療的安全及對治療效果的快速、有效的檢測監(jiān)控。 度監(jiān)控 探索組織內(nèi)精確的測溫技術(shù)一直是熱療的難點(diǎn) ，目前臨床應(yīng)用的測溫方法如熱電偶、高阻導(dǎo)線熱敏電阻、光纖，都是把熱敏元件放入組織測溫，對組織有損傷，且在用于惡性腫瘤治療時，還有導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移的危險(xiǎn)。因此無損、實(shí)時溫度或組織損傷監(jiān)控對 療的有效、安全進(jìn)行具有重要意義，吸引了許多學(xué)者和工程人員為之進(jìn)行不懈的努力。 療系統(tǒng)的根據(jù)其定位系統(tǒng)的不同可主要分為有基于 超聲兩種。所以，對于 監(jiān)控方式的研究也主要集中在基于 超聲這兩類。這兩類方法都各有其優(yōu)缺點(diǎn)。 家公司研制生產(chǎn)的 療設(shè)備配裝的 統(tǒng)均已具有測溫功能。其原理主要有利用 擴(kuò)散系數(shù) (D)與溫度的關(guān)系、利用質(zhì)子共振頻率 (學(xué)位移與溫度的關(guān)系和利用縱向弛豫時間 (溫度的關(guān)系等三種方法，其中又以第三種方法的魯棒性最強(qiáng)。 測系統(tǒng)計(jì)算出的溫度與采用介入性裝置直接測得的溫度之差僅為 2317。但由于用 行溫度監(jiān)控，得到一幅圖像至少需要幾秒的時間，相比 10次輻照時間還是有所滯后，實(shí)時性有待提高。另外基于 較昂貴，且不適用于帶有心臟起搏器及體內(nèi)有金屬支架的患者。 與基于 測溫方法相比，基于超聲溫度測量具有費(fèi)用相對低廉、實(shí)時、無損、無輻射、與 能器易于結(jié)合等優(yōu)點(diǎn)，兼具經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性，從而得到廣泛關(guān)注。利用超聲速度、頻率，衰減等參數(shù)與傳播介質(zhì)溫度變化的關(guān)系，超聲測溫在工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用18 21，但由于生物組織的復(fù)雜性，同樣的方法在 溫中效果不甚理想，使得基于超聲的 溫技術(shù)目前還處于研究階段?？梢钥隙ǖ氖沁@一技術(shù)的突破將會有力推動 臨床應(yīng)用。 織損傷程度監(jiān)控 博士學(xué)位論文 第一章 引言 5 療效果的最終判定是靶區(qū)組織是否產(chǎn)生了凝固性壞死。因此，對組織變性損傷程度的無損監(jiān)控也是 控技術(shù)研究的一個方向。 目前文獻(xiàn)中可見的無損探測組織損傷程度的方法，主要有基于聲衰減和彈性力學(xué)等方法。但因 療系統(tǒng)不兼容等原因，在這一應(yīng)用領(lǐng)域受到限制。 另外， 臨床 療中， 需要具備 照所應(yīng)采用的劑量的先驗(yàn)知識，并在實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)的幫助下，根據(jù)反饋信息對劑量進(jìn)行微調(diào)，從而提高 療的安全性和有效性。而 量是否適合的慣用檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是， 損傷程度及損傷體積大小是否達(dá)到 療系統(tǒng)的理想束損傷體積。因此， 域的另一研究熱點(diǎn)超聲劑量學(xué)起到輔助研究作用。所謂劑量，按照定義， 療的超聲劑量學(xué)，是指其聲場參數(shù)與所產(chǎn)生的生物效應(yīng)之間的定量關(guān)系。其中，聲場參數(shù)主要是指以聲壓或聲強(qiáng)表達(dá)的能量級別及其時空分布，而生物效應(yīng)則包括生物組織在高強(qiáng)度超聲波作用下發(fā)生的功能、狀態(tài)和結(jié)構(gòu)改變，特別是靶區(qū)組織的受熱凝固壞死現(xiàn)象17。 療區(qū)域的無損檢測 療的靶區(qū)組織往往是一個“體”而非一個“點(diǎn)” 。目前，臨床中主要依據(jù) 照前后 B 超圖像灰度的變化， 判斷接受 照的區(qū)域是否發(fā)生了變性，及大致的熱損傷范圍。但由于超聲圖像較高的噪聲，周圍其它器官組織圖像的干擾及超聲探頭的移動，有時會失去觀測的目標(biāo)區(qū)域；而且，超聲圖像是二維的信息，無法給出 療區(qū)域的三維直觀效果。因此如何判斷療結(jié)束后形成的損傷區(qū)域是否達(dá)到了治療計(jì)劃的要求，是給 助診斷系統(tǒng)提出的一個新要求。 文研究的目的意義和主要任務(wù) 義和目的 雖然 導(dǎo)的 療系統(tǒng)已解決測溫問題，但考慮到其治療費(fèi)用昂貴，并不能為我國大多數(shù)患者所接受，而且不適用于體內(nèi)裝有金屬支架和心臟起搏器的患者。 超聲引導(dǎo)的 療系統(tǒng)以其優(yōu)良的性價(jià)比及無輻射性仍有廣闊的市場及發(fā)展前景， 因此基于超聲的 損監(jiān)控技術(shù)的研究有著重要的意義。本文的目的便是研究探索并驗(yàn)證基于超聲無損監(jiān)控 療效果新方法。博士學(xué)位論文 第一章 引言 6 在不同層次上挖掘 B 超圖像中與溫度或組織損傷程度、損傷范圍的信息，提出算法對其進(jìn)行有效量化，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其有效性。 文的主要任務(wù) 圍繞 療效果的無損監(jiān)控及檢測這一核心內(nèi)容， 本文確立的研究任務(wù)如下： 1) 對目前種類繁多的基于超聲信號及超聲圖像的無損測溫、 測組織損傷程度模型及方法進(jìn)行分析比較，及可行性研究。確立研究的主要理論基礎(chǔ)和技術(shù)手段。 2) 作為一種高溫治療方法，所達(dá)到的最高溫度仍然是臨床中廣為關(guān)心的量。論文的另一個任務(wù)是挖掘蘊(yùn)含于數(shù)據(jù)中的溫度信息，尋找與溫度相關(guān)并在參數(shù)獲取方式上與 統(tǒng)兼容性好的參數(shù)，并將該參數(shù)與溫度的關(guān)系量化。 3) 同溫度相對應(yīng)的，直接測量組織損傷程度，也是 損監(jiān)控研究的一個方向。 治療一般采用點(diǎn)線面體的方式進(jìn)行，所以對每個“點(diǎn)”的治療效果及 損傷程度，將決定最終的治療效果。所以探索溫度與劑量，溫度與束損傷程度，劑量與束損傷程度的關(guān)系，尋找可輔助監(jiān)控 損傷程度的參數(shù)也是本文的一個重點(diǎn)研究內(nèi)容。 4) 給出直觀的、最終的治療區(qū)域大小和形狀，也是 助治療系統(tǒng)中一項(xiàng)頗具應(yīng)用價(jià)值的功能。 如何從高噪聲超聲圖像中提取治療區(qū)域的二維乃