膀胱三维超声影像重建与膀胱肿瘤超声治疗的探索研究

发布时间：2017-08-07 20:14

  本文关键词：膀胱三维超声影像重建与膀胱肿瘤超声治疗的探索研究

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【摘要】：背景：三维超声成像能够准确定位病灶的空间位置。三维超声膀胱测容技术进一步提高了测量的精准度,三维超声影像定位膀胱肿瘤,为超声治疗提供了更加直观的效果。本论文主要研究了膀胱三维超声成像技术,并用低强度超声治疗离体的膀胱肿瘤细胞作了探索性研究。方法：在膀胱三维超声成像中,研究结合FPGA硬件加速、OpenGL软件计算等技术,实现膀胱三维超声图像的重建；在膀胱肿瘤治疗研究中,体外培养膀胱癌症细胞,采用1MHz低强度非聚焦超声诱导膀胱癌细胞凋亡,应用相关实验方法,对其分子机制做出了初步探索研究。结果：膀胱三维超声成像重建算法：1.B型超声探头扫描膀胱,使超声探头扫描扇面沿轴向等角度逐次转动,以获得三维重建所需的膀胱截面序列；2.对图像序列进行预处理,包括：图像滤波、插值、边界提取等；3.表面重建：针对膀胱充盈状态下的超声图像特点,设计了专用的面绘制方法。采用消隐明暗等技术对膀胱三维图像进行表面绘制,同时在计算机上显示重建后的三维膀胱结构；4.体数据三维重建：设计专用的空间插值算法,对数据进行空间插值,以此计算膀胱的体积并能显示膀胱肿瘤位置。低强度超声诱导凋亡的分子机制：1.使用低强度超声处理膀胱癌5637细胞、膀胱移行癌T24细胞和喉癌Hep-2细胞,低强度超声能够抑制细胞增殖,并能诱导细胞凋亡；2.应用细胞生物学和分了生物学实验,发现了低强度超声诱导凋亡的一部分分子机制；3.研究发现低强度超声调控细胞凋亡与Cav-1/STAT3、STAT3/BID等信号通路有关,还发现了Cav-1、STAT3和BID之间相关作用模式。本论文提出的膀胱肿瘤治疗系统能够为膀胱癌症治疗提供一种新的方法,扩展了医用超声终端的应用范围。
【关键词】：膀胱超声 三维重建 三维可视化 低强度超声 膀胱肿瘤细胞
【学位授予单位】：北京协和医学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R445.1;R737.14
【目录】：

• 中文摘要6-7
• Abstract7-9
• 第一章 绪论9-22
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 医用超声技术概述10-13
• 1.2.1 医用超声诊断技术的发展概况10-11
• 1.2.2 超声三维成像技术的发展概况11-13
• 1.2.3 超声治疗恶性肿瘤的发展概况13
• 1.3 现场可编程门阵列技术概述13-17
• 1.3.1 FPGA的工作原理13-14
• 1.3.2 FPGA的优势14-15
• 1.3.3 FPGA的开发流程15-17
• 1.4 OpenGL开发概述17-21
• 1.4.1 OpenGL的优势和功能17-19
• 1.4.2 OpenGL的工作逻辑19-20
• 1.4.3 OpenGL的开发流程20-21
• 1.5 本课题的研究内容及本论文的结构21-22
• 第二章 医学三维超声成像原理、OpenGL的开发流程以及膀胱三维超声重建实现22-48
• 2.1 超声诊断仪的成像原理22-25
• 2.1.1 超声成像原理22-23
• 2.1.2 超声诊断仪的理论基础23-25
• 2.2 三维超声膀测容仪的总体组成与三维超声探头设计25-26
• 2.3 三维超声膀胱测容仪改进方案26-27
• 2.4 膀胱三维超声重建算法研究27-31
• 2.4.1 三维图像预处理27-31
• 2.4.2 表面重建31
• 2.5 三维重建结果显示与三维参数测量31-36
• 2.5.1 三维重建结果显示31-35
• 2.5.2 三维参数测量35-36
• 2.6 膀胱三维超声重建及其可视化软件实现36-46
• 2.6.1 软件的总体组成36-37
• 2.6.2 二维图像预处理37-46
• 2.7 小结46-48
• 第三章 低强度超声诱导膀胱癌症细胞凋亡的研究48-78
• 3.1 实验材料50-55
• 3.2 实验方法55-59
• 3.3 实验结果59-73
• 3.3.1 低强度超声抑制Hep-2、5637、T24癌细胞增殖59-63
• 3.3.2 低强度超声诱导Hep-2、5637、T24癌细胞凋亡63-67
• 3.3.3 调降Cav-1蛋白表达对低强度超声诱导癌细胞凋亡的影响67-68
• 3.3.4 Cav-1与STAT3互动并刺激STAT3磷酸化68-69
• 3.3.5 低强度超声诱导膀胱癌细胞株凋亡依赖于STAT3和BID69-70
• 3.3.6 敲降STAT3对低强度超声诱导凋亡的影响70-72
• 3.3.7 低强度超声诱导细胞凋亡中STAT3与BID的互动72-73
• 3.4 讨论73-78
• 第四章 总结和展望78-80
• 参考文献80-89
• 在读期间发表的文章和申请的专利89-90
• 致谢90

【参考文献】

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1 赵芳;栾晓明;孙越;;数字图像几种边缘检测算子检测比较分析[J];自动化技术与应用;2009年03期

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本文编号：636494