实时定量检测骨骼肌动态变化的超声图像处理算法研究及设备开发
发布时间：2021-09-28 03:01
骨骼肌在人的生命活动中扮演着重要角色,其功能变化与自身形态结构密切相关,研究骨骼肌结构和功能的关系对深入研究人体运动学和指导临床实践具有重要意义。超声成像具有实时、无辐射、价格低廉等优势,被广泛应用于人体骨骼肌特性的研究。但目前的研究方法大都是采集超声图像或视频信号,然后进行离线分析,提取相关的骨骼肌形态参数。离线分析工作量大、耗时、依赖于超声医师的临床经验,无法实时显示骨骼肌的功能。本论文的目标是研究骨骼肌超声图像处理算法,并将算法移植到超声成像设备,开发一种实时定量检测骨骼肌动态变化的超声成像设备。该设备在显示骨骼肌灰阶超声图像的同时,还可以显示骨骼肌长度、厚度、羽状角参数随时间变化的曲线。本论文的主要工作集中在三个方面:（1）研究了基于传统图像处理方法的骨骼肌形态参数检测算法,设计了图像实时处理的软件。对临床实验采集的数据进行处理,以手工处理结果为参考,对算法准确性进行了分析。结果显示本论文的方法有较好的准确度和检测速度,可以达到实时检测的要求。并且本论文提出的方法可以同时提取骨骼肌长度、厚度及羽状角三个参数,这三个参数能更好反应骨骼肌形态结构的变化,而其它研究者只研究了其中某一...
【文章来源】：深圳大学广东省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
骨骼肌解剖学结构示意图
实时定量检测骨骼肌动态变化的超声图像处理算法研究及设备开发2断运动和神经性肌肉疾并运动康复、控制假肢、生物力学研究等。但肌电图也存在固有缺点，主要是肌电信号容易受到电极位置、放大器、肌肉类型、邻近肌肉、环境和噪声的影响，这些都制约了肌电图在肌肉评估中的应用[2]。图1-2人体腓肠肌解剖学结构示意图核磁共振成像(MagneticResonanceImaging,MRI)、计算机断层扫描成像(ComputedTomography,CT)、超声成像(Ultrasound,US)是临床常用的成像技术，都可以得到骨骼肌的形态结构图像。这三种图像中，MRI和CT都有较高的成像分辨率，但是受到成像速度的限制，这两种技术都不适合获取骨骼肌收缩过程的动态图像。而US具有实时、无辐射、价格低廉等优势，被广泛应用于研究骨骼肌形态学参数提取，为临床观察和诊断肌肉组织特性提供了重要工具。US相较于其它成像方式有很大优势，肌肉的形态结构与其功能密切关联，而肌肉的长度、厚度、羽状角、曲率以及横截面积又能很好反映肌肉形态结构的变化。现有US虽然可以实时检测肌肉在收缩过程中的形态结构变化，但只能离线处理，无法实时给医生提供信息。所以本论文的目标是研制出一种能够实时定量反映骨骼肌动态变化的超声成像设备，在显示肌肉的二维B超图像同时，还可以显示肌肉长度、厚度及羽状角的动态变化曲线，辅助医生诊断、提高诊断效率。1.2国内外研究现状目前超声设备已被广泛应用于各种肌肉疾病的诊断、治疗以及康复效果评估等。如图1-3，对国内外各大超声公司（美国通用、飞利浦、西门子、迈瑞、开立、理邦）进行
实时定量检测骨骼肌动态变化的超声图像处理算法研究及设备开发3产品调研后发现，超声设备的功能正在向小型和专用超声方向发展，研发具有专门功能的超声成像设备，如妇产超声、心脏超声、容积乳腺超声、心血管超声等。但到目前为止还没有专门用于骨骼肌功能检测的超声设备。图1-3国内外超声公司全身应用型超声设备1.2.1骨骼肌超声成像技术发展现状除了传统的B型超声成像，各种新的超声成像技术也被用于肌肉疾病诊断，包括：空间复合成像、宽景成像、三维成像和弹性成像技术。下面分别对这些技术做简要介绍。（1）空间复合成像技术常规的B型超声波是从一个角度获得声波信息（声波传播方向垂直于界面），空间复合成像是指从多个角度获得声波信息，然后合成单幅图像。空间复合成像有许多优势，包括减少图像的伪像（例如斑点、色彩混叠、噪声、因角度产生的伪像等）、锐化组织界面、改善了分辨率和图像对比度。在肌肉骨骼系统，复合成像改善了界面回声结构的成像质量，比如肌腱和肌肉[3]。（2）宽景成像技术肌肉骨骼超声成像常用线阵探头，主要缺点是成像宽度有限，不能在一幅图像上显示完整肌束。宽景成像技术通过追踪探头运动，记录多幅图像并重建出一幅大的合成图像。在肌肉骨骼超声系统检查中，宽景成像能够显示病变（最常见的大量积液、肌肉损
【参考文献】：
期刊论文
[1]骨骼肌超声诊断迈向人工智能新领域:计算机辅助骨骼肌损伤超声定量诊断[J]. 赵佳琦,徐琪,章建全,黄禾菁,刁宗平. 第二军医大学学报. 2017(10)
[2]腓肠肌羽状角的超声自动测量[J]. 潘庆亚,陈朝宏,王青,黄庆华,陈武凡,冯前进. 南方医科大学学报. 2015(08)
[3]康复超声成像技术测量健康青年腹部肌肉厚度及其信度研究[J]. 刘春龙,张志杰,余瑾,朱毅. 中国康复医学杂志. 2014(02)
[4]B超测量小腿三头肌厚度对痉挛型双瘫脑瘫患儿的康复评价[J]. 盖洁,李晓捷. 中国伤残医学. 2012(06)
[5]定量超声在肌肉评估中的应用[J]. 周光泉,郑永平. 中国医疗器械信息. 2011(07)
[6]小儿先天性马蹄内翻足小腿肌肉超声改变[J]. 刘卫勇,陈亚青,赵黎,杜青,李銮,费洁. 中华医学超声杂志(电子版). 2010(06)
本文编号：3411116
【文章来源】：深圳大学广东省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
骨骼肌解剖学结构示意图
实时定量检测骨骼肌动态变化的超声图像处理算法研究及设备开发2断运动和神经性肌肉疾并运动康复、控制假肢、生物力学研究等。但肌电图也存在固有缺点，主要是肌电信号容易受到电极位置、放大器、肌肉类型、邻近肌肉、环境和噪声的影响，这些都制约了肌电图在肌肉评估中的应用[2]。图1-2人体腓肠肌解剖学结构示意图核磁共振成像(MagneticResonanceImaging,MRI)、计算机断层扫描成像(ComputedTomography,CT)、超声成像(Ultrasound,US)是临床常用的成像技术，都可以得到骨骼肌的形态结构图像。这三种图像中，MRI和CT都有较高的成像分辨率，但是受到成像速度的限制，这两种技术都不适合获取骨骼肌收缩过程的动态图像。而US具有实时、无辐射、价格低廉等优势，被广泛应用于研究骨骼肌形态学参数提取，为临床观察和诊断肌肉组织特性提供了重要工具。US相较于其它成像方式有很大优势，肌肉的形态结构与其功能密切关联，而肌肉的长度、厚度、羽状角、曲率以及横截面积又能很好反映肌肉形态结构的变化。现有US虽然可以实时检测肌肉在收缩过程中的形态结构变化，但只能离线处理，无法实时给医生提供信息。所以本论文的目标是研制出一种能够实时定量反映骨骼肌动态变化的超声成像设备，在显示肌肉的二维B超图像同时，还可以显示肌肉长度、厚度及羽状角的动态变化曲线，辅助医生诊断、提高诊断效率。1.2国内外研究现状目前超声设备已被广泛应用于各种肌肉疾病的诊断、治疗以及康复效果评估等。如图1-3，对国内外各大超声公司（美国通用、飞利浦、西门子、迈瑞、开立、理邦）进行
实时定量检测骨骼肌动态变化的超声图像处理算法研究及设备开发3产品调研后发现，超声设备的功能正在向小型和专用超声方向发展，研发具有专门功能的超声成像设备，如妇产超声、心脏超声、容积乳腺超声、心血管超声等。但到目前为止还没有专门用于骨骼肌功能检测的超声设备。图1-3国内外超声公司全身应用型超声设备1.2.1骨骼肌超声成像技术发展现状除了传统的B型超声成像，各种新的超声成像技术也被用于肌肉疾病诊断，包括：空间复合成像、宽景成像、三维成像和弹性成像技术。下面分别对这些技术做简要介绍。（1）空间复合成像技术常规的B型超声波是从一个角度获得声波信息（声波传播方向垂直于界面），空间复合成像是指从多个角度获得声波信息，然后合成单幅图像。空间复合成像有许多优势，包括减少图像的伪像（例如斑点、色彩混叠、噪声、因角度产生的伪像等）、锐化组织界面、改善了分辨率和图像对比度。在肌肉骨骼系统，复合成像改善了界面回声结构的成像质量，比如肌腱和肌肉[3]。（2）宽景成像技术肌肉骨骼超声成像常用线阵探头，主要缺点是成像宽度有限，不能在一幅图像上显示完整肌束。宽景成像技术通过追踪探头运动，记录多幅图像并重建出一幅大的合成图像。在肌肉骨骼超声系统检查中，宽景成像能够显示病变（最常见的大量积液、肌肉损
【参考文献】：
期刊论文
[1]骨骼肌超声诊断迈向人工智能新领域:计算机辅助骨骼肌损伤超声定量诊断[J]. 赵佳琦,徐琪,章建全,黄禾菁,刁宗平. 第二军医大学学报. 2017(10)
[2]腓肠肌羽状角的超声自动测量[J]. 潘庆亚,陈朝宏,王青,黄庆华,陈武凡,冯前进. 南方医科大学学报. 2015(08)
[3]康复超声成像技术测量健康青年腹部肌肉厚度及其信度研究[J]. 刘春龙,张志杰,余瑾,朱毅. 中国康复医学杂志. 2014(02)
[4]B超测量小腿三头肌厚度对痉挛型双瘫脑瘫患儿的康复评价[J]. 盖洁,李晓捷. 中国伤残医学. 2012(06)
[5]定量超声在肌肉评估中的应用[J]. 周光泉,郑永平. 中国医疗器械信息. 2011(07)
[6]小儿先天性马蹄内翻足小腿肌肉超声改变[J]. 刘卫勇,陈亚青,赵黎,杜青,李銮,费洁. 中华医学超声杂志(电子版). 2010(06)
本文编号：3411116
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