多模式医学成像算法的研究

发布时间：2017-09-24 09:06

  本文关键词：多模式医学成像算法的研究

  更多相关文章： 多模式成像 超声成像 光声成像 DBT成像 声速成像

【摘要】：医学成像是现代医学领域的一个重要的诊断方法,具有十分重大的意义。很多疾病在其早期并不会引起人体的反应,也不能从外部观察发现异常。而通过医学成像的方法可以在病灶出现的早期就能发现,从而能够及早地进行治疗,有效地提高治疗的成功几率,挽救病人的生命。通常的医学成像为单模式成像方法,即只利用某种成像方式对目标组织进行成像,从而根据所成的图像判断组织的状态。超声成像、X射线成像、声速成像和光声成像都是常用的生物医学成像方法。其中,超声成像与X射线成像在实际的医学诊断领域已经有了广泛的使用,为疾病的预防与治疗都作出了巨大贡献。而光声成像和声速成像由于具有各自独特的优点,能够从不同的角度提供有效的诊断信息,因此也日益受到重视与研究。然而,由于生物组织内部的构成十分复杂,单一模式的成像方法往往难以体现出组织内部的所有信息,从而可能影响病情的及时发现,甚至导致错误的诊断结果,因此,本文对多模式成像方法进行了研究,主要包括三种多模式成像方法,即超声与DBT (Digital Breast Tomosynthesis,数字化乳房断层合成技术)混合成像方法、超声与光声混合成像方法以及BMode超声与声速混合成像方法。这三种多模式成像方法的核心思想是将传统的单模式医学成像方法有效结合,通过对重建过程的算法进行优化或是对不同单模式重建结果进行有效的混合,从而使得混合多模式重建结果能够更为准确地体现组织内部的信息。本文详细阐述了多模式成像所使用到的理论、实验装置和过程,并展示了各种多模式成像方法的成像结果。对于超声与DBT混合成像方法,成像结果相比于单独使用DBT成像的结果,在z方向的伪影得到了有效的抑制,在成像平面内的成像效果更好,边缘变得更加清晰。对于超声与光声混合成像方法,由于光声成像对组织内部的功能信息更为敏感,因此使用这种混合成像方法可以有效地体现出超声成像所不能体现出的组织内部的功能特征。而对于BMode超声与声速混合成像方法,由于声速成像对组织内部的声速差异十分敏感,可以十分有效地显示出组织内部声速有差异而声阻抗变化不明显的区域,从而也可以对传统的BMode超声成像进行有效的信息补偿。通过与单模式成像结果相比较可以发现,使用本文中的多模式成像方法,对同一组织的成像结果得到了有效的提高,组织内部的病变情况可以得到更为准确的反映。因而多模式成像方法可以提高诊断的准确性,为后续的治疗提供保障。
【关键词】：多模式成像 超声成像 光声成像 DBT成像 声速成像
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R310
【目录】：

• 摘要6-8
• abstract8-13
• 第一章 绪论13-18
• 1.1 课题背景13-14
• 1.2 国内外研究进展及研究意义14-17
• 1.2.1 X射线成像技术14-15
• 1.2.2 超声成像技术15-16
• 1.2.3 光声成像技术16
• 1.2.4 声速成像16-17
• 1.3 本文内容安排17-18
• 第二章 医学图像重建基本理论18-33
• 2.1 DBT数据采集与重建18-22
• 2.1.1 投影数据采集18-19
• 2.1.2 DBT成像系统模型19-20
• 2.1.3 SART重建理论20-22
• 2.2 超声重建理论22-27
• 2.2.1 延时叠加波束形成方法22-25
• 2.2.1.1 发射时聚焦22-23
• 2.2.1.2 接收时聚焦23-25
• 2.2.2 波束控制方法25-27
• 2.2.2.1 动态聚焦技术25
• 2.2.2.2 幅度变迹25-26
• 2.2.2.3 动态孔径26-27
• 2.3 光声成像原理27-29
• 2.3.1 光声效应27
• 2.3.2 光声成像数据采集27-28
• 2.3.3 光声图像的重建28-29
• 2.4 声速成像理论29-32
• 2.4.1 环形传感器超声传输断层成像技术29-30
• 2.4.2 线性传感器超声传输断层成像重建技术30-32
• 2.4.2.1 成像系统的设置30
• 2.4.2.2 LAUTT重建方法30-32
• 2.4.2.3 超声信号传播时间数据采集32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 多模式医学成像系统33-43
• 3.1 超声、DBT混合成像系统33-39
• 3.1.1 成像装备设置33-34
• 3.1.2 超声图像与DBT图像配准34-35
• 3.1.3 结合超声信息的改进的SART重建算法35-39
• 3.2 超声、光声图像混合显示39-42
• 3.2.1 基于线性延时补偿的光声成像优化算法39-40
• 3.2.2 图像配准技术40-42
• 3.2.2.1 图像配准模型40
• 3.2.2.2 超声与光声图像配准理论40-42
• 3.3 本章小结42-43
• 第四章 实验装置与仿真系统43-53
• 4.1 DBT与超声混合成像43-45
• 4.1.1 数据采集设备介绍43-44
• 4.1.2 乳房仿真模型44-45
• 4.2 光声、超声混合成像设备45-46
• 4.2.1 数据采集系统45-46
• 4.3 BMode超声成像与声速成像仿真46-52
• 4.3.1 k-Wave仿真工具箱47-51
• 4.3.1.1 定义计算网格47-48
• 4.3.1.2 定义介质性质48-49
• 4.3.1.3 定义声源49
• 4.3.1.4 定义接收传感器49-50
• 4.3.1.5 Transducer传感器类50-51
• 4.3.2 仿真模型设置51-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第五章 实验测试与结果分析53-64
• 5.1 DBT、超声混合成像结果与结果分析53-58
• 5.1.1 DBT与超声单独重建结果53-54
• 5.1.2 DBT与超声混合重建结果54-56
• 5.1.3 成像结果的定量比较56-58
• 5.1.3.1 SDNR计算方法及结果分析56-57
• 5.1.3.2 ASF计算方法及结果分析57-58
• 5.2 光声、超声混合成像结果与分析58-61
• 5.2.1 线性延时光声重建优化58
• 5.2.2 超声光声图像配准结果58-60
• 5.2.3 混合显示结果60-61
• 5.3 BMode超声与声速混合重建结果61-62
• 5.4 本章小结62-64
• 第六章 总结和展望64-66
• 6.1 总结64
• 6.2 展望64-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

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本文编号：910526