超聲醫(yī)學(xué)論文怎么寫(2)
超聲醫(yī)學(xué)論文篇二
醫(yī)學(xué)超聲波圖像的三維成像技術(shù)研究
摘 要 由于超聲波診斷系統(tǒng)具有非侵入性、實時產(chǎn)生器官動態(tài)圖像以及移動方便等優(yōu)點，超聲波成像已經(jīng)成為現(xiàn)代醫(yī)療診斷中不可或缺的系統(tǒng)之一，其中三維成像技術(shù)在其中占據(jù)非常重要的作用。本文在分析二維超聲波成像的基礎(chǔ)上，分析了現(xiàn)有的醫(yī)學(xué)超聲波三維成像技術(shù)。
【關(guān)鍵詞】超聲波圖像 三維成像 表面成像法 體積成像法
1 引言
超聲波診斷系統(tǒng)具有非侵入性、能實時產(chǎn)生器官動態(tài)圖像以及移動方便等優(yōu)點，因此在現(xiàn)代醫(yī)療應(yīng)用，超聲波成像已經(jīng)成為現(xiàn)代醫(yī)療診斷中不可或缺的系統(tǒng)之一。超聲波圖像是一個二維的?面斷層掃描圖像，其成像原理如下：當采用超聲波探測系統(tǒng)導(dǎo)入組織后，由于不同的組織各部分對聲波的阻抗?同，會產(chǎn)生不同的反射波，因此形成了超聲波圖像。與傳統(tǒng)X 光投射式圖像?同，超聲波圖像中通常需要分析圖像所代表的組織/器官的意義，需要有足夠的人體結(jié)構(gòu)解剖學(xué)方面的知識，對人體內(nèi)組織與器官三維結(jié)構(gòu)具有充份的了解與空間分布的概?，才能正確從中解譯出超聲波圖像中各個組織的情況。利用超聲波圖像進行診斷，則需要?積足夠的超聲波圖像解譯經(jīng)驗，才能快速且準確地判斷出圖像所代表的生理現(xiàn)象。
超聲波圖像也會因設(shè)定而產(chǎn)生?同的結(jié)果，包括：探頭頻率、掃描方向、掃描深度。因此解譯一張超聲波圖像，不只要有對圖像范圍內(nèi)組織與器官特性的了解，還要配合儀器的操作與設(shè)定，才能順利解譯圖像所代表的意義。此外，超聲波圖像會受到音波散射與干涉效應(yīng)的影響，使得成像效果不清晰，圖像邊界模糊，因此更加需要具備充份的專業(yè)訓(xùn)練與經(jīng)驗，以解譯超聲波圖像。由于超聲波圖像是以二維掃描切面方式呈現(xiàn)，因此在解譯超聲波圖像時，需結(jié)合結(jié)構(gòu)學(xué)、解剖學(xué)、生理學(xué)等專業(yè)知識，以及對人體各部位清楚的解剖及空間相關(guān)概念。在超聲波成像中，三維超聲波圖像是一個非常重要的應(yīng)用。通過三維立體成像，能讓人清楚地得知各個器官組織的形狀、大小及位置，以提供在醫(yī)療上的疾病判斷標準，因此，三維超聲波圖像技術(shù)在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中具有相當重要的作用。本文在分析二維超聲波成像的基礎(chǔ)上，分析了現(xiàn)有的醫(yī)學(xué)超聲波三維成像技術(shù)。
2 三維超聲波成像
近年來，在臨床的應(yīng)用上，由于三維超聲波成像系統(tǒng)的技術(shù)大幅改善，使得許多醫(yī)療研究領(lǐng)域不斷地被開發(fā)，因而對病人的診斷以及管理上造成很大的影響。到目前為止，胎兒、心臟以及婦科方面等領(lǐng)域最受到大家廣泛的關(guān)注。
在三維超聲波成像中，首先建立三維結(jié)構(gòu)的人體組織及器官。在臨床上雖然醫(yī)生或?qū)I(yè)人員對人體結(jié)構(gòu)?有了充份的了解，可是人體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對超聲波切面圖像所代表的意義不能完全記憶;因此在超聲波設(shè)備旁，常常都會附上輔助的?面圖像，對應(yīng)各主要部位超聲波圖像所代表的組織或器官切面位置，方便醫(yī)生進行對比。近年來，計算機的運算速度不斷提升，現(xiàn)在已經(jīng)能在計算機上展現(xiàn)出逼真的3D ?體效果與多屏幕輸出功能;在計算機所呈現(xiàn)虛擬現(xiàn)實中，創(chuàng)造出與真實空間相類似的環(huán)境。通過對象物?引擎的開發(fā)，更以可在虛擬環(huán)境中仿真物體的真實物?特性，進而發(fā)展虛擬現(xiàn)實等工具與系統(tǒng)，并廣泛應(yīng)用于建筑、工業(yè)、娛樂等領(lǐng)域。最典型的取得三維超聲波圖像的方法，是通過移動探頭，以線性掃描(Linear Scan)、扇形掃描(Sector Scan)或是箭形掃描(Sagittal Scan)的方式，連續(xù)取得多張二維圖像后，再給予圖像間應(yīng)有的相對空間位置，最后利用表面成像法或是體積成像法來實現(xiàn)三維成像。這種情況下獲得的三維超聲波圖像是由多張二維圖像組合而成的，所以必須知道每張圖像間相對的空間位置才能組合出正確的三維圖像。目前得知圖像彼此對應(yīng)的位置與方向的方法，傳統(tǒng)上可將探頭加裝上一額外的空間定位系統(tǒng)，當探頭移動時，定位系統(tǒng)即可記錄下探頭移動的位置與方向，再對應(yīng)于所取得的二維圖像。
通過上述的介紹可知：在求得二維圖像間彼此的相對空間位置后，即可使用表面成像法(Surface Rendering)或體積成像法(Volume Rendering)予以三維圖像的重建。表面成像法簡單地說是將物體的表面部份投影到二維平面上，因此在做表面成像之前，必須從每一張二維圖像中圈選出感興趣的區(qū)域(Region of Interest)，以找出立體對象之表面部份，并將這些表面之曲面利用諸如三角形、矩形或多邊形之貼圖來近似。表面成像法由于只粹取出物體的表面部份，因此數(shù)據(jù)量大幅減少，節(jié)省許多做三維立體成像的運算時間，但目前最大的瓶頸在于超聲波圖像要準確地分割出有興趣的部位并不容易，以致于在實際應(yīng)用上可能會因物體圖像的小特征和分支沒辦法精確的分割出來，而導(dǎo)致產(chǎn)生不正確的表面。同時由于一般在做圖像分割時，只粹取出物體邊緣部份，因此對于物體的內(nèi)部成像或是含有多個物體同時重迭的成像均不易實現(xiàn)。在體積成像法，(Alan Watt.，1993)、(Richard S.Wright， Jr. Michael Sweet， 2000)，其成像的主要原理為重新取樣、梯度計算、求明亮度、歸類以及組合成像，首先，假設(shè)以觀察點為基準朝三維物體作觀測，隨著從觀察點發(fā)射的光線前進路線，可以看到光線會通過物體，并且會在物體內(nèi)部相交，由于這些相交點常常不會剛好落在三維數(shù)據(jù)的取樣點上，因此必須通過鄰近取樣點的灰階值以線性內(nèi)插的方式來求得可能的灰度值。
3 結(jié)論
臨床應(yīng)用日益增加的需求使得三維超聲波成像技術(shù)越來越受關(guān)注，在胎兒、心臟以及婦科方面等領(lǐng)域最受到廣泛的關(guān)注。本文在分析二維超聲波成像的基礎(chǔ)上，分析了現(xiàn)有的醫(yī)學(xué)超聲波三維成像技術(shù)。
參考文獻
[1]Dror Aiger and Daniel Cohen-Or， "Real-Time Ultrasound Imaging Simulation"， Real-Time Imaging， 1998.
[2]Alexandre Hostettler， Clément Forest， Antonello Forgione， Luc Soler and Jacques Marescaux， "Real-Time Ultrasonography Simulator Based on 3D CT-Scan Images"， Medicine Meets Virtual Reality， 2005.
作者簡介
肖波(1971.4-)，女，重慶人，瀘州醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系，電氣工程碩士，講師，從事醫(yī)療儀器、醫(yī)學(xué)圖像處理、DSP及在醫(yī)療儀器中的應(yīng)用研究。
作者單位
瀘州醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系 四川省瀘州市 646000
看了“超聲醫(yī)學(xué)論文怎么寫”的人還看：