基于伪彩色技术的HIFU治疗中组织损伤程度可视化研究

摘要

高强度聚焦超声(High Intensity Focused Ultrasound，HIFU)已经成为继手术、放疗、化疗之后，一种全新的肿瘤治疗手段。全程地实时监控以及客观的组织损伤程度评价方法，是确保HIFU治疗效果、避免造成周边正常组织损伤的关键，也是业界学者讨论的热点。目前，靶区组织的损伤程度主要是由医生根据B超实时监控图像凭经验来判断，缺乏客观性、科学性。
　　为实现HIFU治疗中组织损伤程度的可视化，本文提出改进的灰度级-彩色变换法以及基于相关系数的HIFU监控图像伪彩色处理方法。所做的主要工作有:
　　(1)图像的预处理。将治疗前后B超监控图像进行格式转换、配准、ROI提取以及归一化处理，提高了伪彩色处理效率，降低了不具医学意义的灰度差异以及图像移位所产生的误差。
　　(2)改进灰度级-彩色变换法。对治疗前后监控图像进行剪影处理，并将得到的剪影图像与治疗后图像融合，增强了组织的损伤区域;利用K-means聚类算法设定分段变换函数的阀值，充分结合了B超监控图像的特点。仿真结果表明:这种方法得到的伪彩色图像的颜色域更广、组织损伤信息更明了。
　　(3)提出基于相关系数的HIFU监控图像伪彩色处理方法。首先提取蕴含组织损伤信息的相关系数矩阵，然后将相关系数矩阵映射到HSI颜色空间的色调分量H，并将色彩的心理感知理论应用其中。与传统的伪彩色编码方法相比，该方法得到的伪彩色图像更符合人的视觉习惯、图像颜色与组织损伤信息联系更紧密、焦点区域组织损伤信息更加丰富。
　　本文围绕伪彩色处理技术在HIFU治疗中组织损伤程度可视化的应用上做了大量研究工作和探索，可为HIFU设备操作者提供直观、可靠的组织损伤信息，有利于促进HIFU技术的后续发展和临床应用。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 HIFU影像监控及疗效评价

1．2．1 HIFU影像监控技术

1．2．2 HIFU治疗效果评价方法

1．3 可视化与伪彩色技术

1．4 HIFU治疗中组织损伤程度可视化研究

1．5 本文主要工作及内容

第二章 图像预处理

2．1 图像的格式转换

2．2 图像配准

2．2．1 图像配准概述

2．2．2 基于归一化互信息的图像配准方法

2．3 ROI提取及归一化处理

2．4 本章小结

第三章 伪彩色处理技术

3．1 颜色空间

3．2 基于RGB颜色空间的伪彩色编码方法

3．3 基于HSI颜色空间的伪彩色编码方法

3．4 色彩的心理感知理论

3．5 本章小结

第四章 改进的灰度级-彩色变换法

4．1 图像剪影处理

4．2 图像融合

4．3 改进的灰度级-彩色变换法

4．3．1 聚类分析算法

4．3．2 利用K-means聚类算法生成阀值

4．3．3 灰度-RGB空间转换

4．4 仿真结果与分析

4．5 本章小结

第五章 基于相关系数的HIFU监控图像伪彩色处理方法

5．1 HIFU治疗中组织损伤数据的提取

5．1．1 组织损伤程度评价方法的选取

5．1．2 相关系数矩阵

5．1．3 图像的边缘处理

5．1．4 相关系数矩阵的计算

5．2 伪彩色的色彩分布

5．3 灰度-HSI空间转换

5．4 HSI-RGB空间转换

5．5 仿真结果与分析

5．6 本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

致谢

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