凝固性坏死组织超声散斑图分析及实验研究

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1、目录摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1ABSTRACT．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯⋯．．．．⋯⋯⋯．．．．⋯．．．．4凝固性坏死组织超声散斑图像分析方法的初步研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7前言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．7一局Ⅱ罱⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．第一章川FU技术原理及监控现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．81川FU技术原理及其发展史⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．82川FU治疗系统的基本组成⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯93⋯FU监控手段及其现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．10第二章研究理

2、论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．141B超成像原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯142散斑分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．152．1散斑形成物理基础⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．152．2散斑的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯152．3相似性估计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯192．3．1相似性测度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯202．3．2互相关系数相似性测度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．212．3．3互信息相似性测度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯21第三章研究方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．231实验条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．232实验步骤

3、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．243软件程序⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．263．1№tIab7．0简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．263．2程序简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．263．2．1互相关系数相似性测度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．263．2．2归一化互信相似性测度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．27第四章研究结果与分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．301实验结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．302结果分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．343讨论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯35结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯36

4、参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．37附插图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．42文献综述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．49致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．54攻读硕士学位期间发表的学术论文⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．54重庆医科大学硕士研究生学位论文凝固性坏死组织超声散斑图像分析方法的初步研究1摘要研究背景及目的高强度聚焦超声技术(HighIntensityFocusedUltrasound，HIFU)是建立在影像学基础上的治疗技术，没有影像学技术的发展就没有HIFU技术的发展。超声成像因其速度快、无辐

5、射、操作简单而成为HIFU技术中最具有潜力的监控手段之一。诊断超声监控作为众多学者的研究热点，其基本原理是对治疗前后焦区处超声背向散射系数发生改变产生的回声增强现象进行监控。但回声增强这一现象通常是由空化气泡的散射引起的，随着时间的推移，增强的灰度值会逐渐减弱甚至消失，且灰度值的大小和实际的组织损伤没有明确的对应关系，也有学者在研究中发现有时虽有凝固性坏死发生而灰度并未增强。本文针对目前B超监测的缺点，提出利用图像处理手段，通过对比治疗前后诊断B超监控图像的相似性程度，以达到准确判断凝固性坏死的发生时间以及范围，从而实现HIFU的精确治疗。研

6、究方法采用JC-200型高强度聚焦超声肿瘤治疗系统在90w功率下以定点点打方式辐照新鲜离体牛肝组织1s、2s、3s直至15s。储存辐照前、辐照后即刻、lmin、2rain、3min的超声声像图。根据散斑分析原理将1基金资助：本项目由国家自然科学基金项目(30970767、30970827)国家自然科学基金重点项目(30830040)资助1重庆医科大学硕士研究生学位论文采集的超声图像使用Matlab7．0软件截取感兴趣的区域，选择两种相似性测度算法对图像进行相似性分析，通过判断相似程度大小来反映组织在HIFU辐照下的变化过程。结果(1)将JC-

7、200自带的声像图分析软件GrayVal1．0得到的判断结果与病理结果相比较，我们得出在本研究中，GrayVal1．0判断的正确率为66．O％，错误率为34．O％。(2)利用互相关系数相似性测度评价散斑图像凝固性坏死时，发生凝固性坏死而GrayVal1．0计算的辐照前后声像图靶区灰度差值大于5的图像与辐照前的散斑图像互相关系数绝对值小于0．79；发生凝固性坏死而GrayVal1．O计算的辐照前后声像图靶区灰度差值小于5的图像与辐照前的散斑图像互相关系数绝对值小于O．85。(3)利用归一化互信息相似性测度判断时，此方法对噪声较敏感，单纯评价两张

8、不同时刻HIFU辐照前的散斑图像I(A，B)均超过0．650，部分样本甚至达到0．700。而随着治疗时间的延长，虽然散斑图已发生了明显改变，归一化互信息值呈缓慢增长