基于超聲的腹部軟組織漂移的校正系統(tǒng)的實現(xiàn).pdf

1、傳統(tǒng)的手術導航系統(tǒng)通過對術前二維圖像進行三維重建與可視化來建立病人解剖結構的三維模型。該方法的一個缺點是如果手術過程中由于呼吸、身體移動等原因導致臟器發(fā)生形變，將無法正確反映出病人內(nèi)部解剖結構的變化，產(chǎn)生不準確的導航。 超聲成像由于具有實時、無損、便捷等優(yōu)點而具有廣泛的臨床應用。超聲成像的缺點是圖像中普遍存在斑點噪聲，而且掃描范圍有限。通過將術前CT(computer tomography)與術中超聲相結合，可以對發(fā)生了形變的臟

2、器進行跟蹤并且清晰地觀察解剖結構。 目前三維超聲引導下的手術導航在國外研究與應用較多，在國內(nèi)臨床應用中尚未普及。在這樣的背景下，我們實現(xiàn)了一個基于術中二維超聲的腹部軟組織漂移的校正系統(tǒng)。通過將術前CT與術中實時B超圖像進行配準與融合，來對CT上發(fā)生形變的腹部臟器進行糾正。 本文主要討論了校正系統(tǒng)各主要模塊采用的算法及其實現(xiàn)，這些模塊包括：超聲計算機仿真、超聲圖像濾波、術前（CT）術中（超聲）圖像融合。 在超聲計算

3、機仿真模塊中，我們分析并實現(xiàn)了一種仿真度較高的模擬算法，它同時建立了超聲采集模型與斑點形成模型，主要包括圖像采樣、斑點模擬、圖像插值等階段。在對超聲濾波算法以及CT、超聲多模圖像配準算法的效果進行驗證的時候，使用計算機仿真圖像為我們應用客觀的評價標準提供了可能。 在超聲濾波模塊中，我們分析并實現(xiàn)了基于數(shù)學形態(tài)學的方法以及基于中值濾波器的方法。超聲濾波算法的基本要求是在有效抑制斑點噪聲的同時盡可能多地保留圖像中對后期診斷有用的細節(jié)

4、信息。我們通過組合形態(tài)學基本運算子腐蝕、膨脹得到Open-by-reconstruction濾波方法，它可以用來消除圖像中的高亮點，同時保持圖像原有灰度級別大致不變。同時，為了提高濾波速度，我們使用結構元素分解法對常用結構元素進行分解。中值類濾波器具有良好的細節(jié)保留能力，十分適合超聲圖像的濾波。我們在標準中值濾波器的基礎上引入多級中值濾波器以及自適應權值調(diào)節(jié)中值濾波器，將它們作用于超聲圖像，取得了良好的效果。 在CT與超聲圖像融