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(shí)時(shí)產(chǎn)生器官動(dòng)態(tài)圖像以及移動(dòng)方便等優(yōu)點(diǎn)，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(shí)時(shí)產(chǎn)生器官動(dòng)態(tài)圖像以及移動(dòng)方便等優(yōu)點(diǎn)，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(gè)二維的?面斷層掃描圖像，其成像原理如下：當(dāng)采用超聲波探測(cè)系統(tǒng)導(dǎo)入組織后，由于不同的組織各部分對(duì)聲波的阻抗?同，會(huì)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(shí)，對(duì)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(gè)組織的情況。利用超聲波圖像進(jìn)行診斷，則需要?積足夠的超聲波圖像解譯經(jīng)驗(yàn)，才能快速且準(zhǔn)確地判斷出圖像所代表的生理現(xiàn)象。
超聲波圖像也會(huì)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(duì)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(huì)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(yàn)，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(shí)，需結(jié)合結(jié)構(gòu)學(xué)、解剖學(xué)、生理學(xué)等專業(yè)知識(shí)，以及對(duì)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(gè)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(gè)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(biāo)準(zhǔn)，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(dāng)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(duì)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(duì)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(duì)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(huì)附上輔助的?面圖像，對(duì)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(jìn)行對(duì)比。近年來，計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度不斷提升，現(xiàn)在已經(jīng)能在計(jì)算機(jī)上展現(xiàn)出逼真的3D ?體效果與多屏幕輸出功能;在計(jì)算機(jī)所呈現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)中，創(chuàng)造出與真實(shí)空間相類似的環(huán)境。通過對(duì)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(shí)物?特性，進(jìn)而發(fā)展虛擬現(xiàn)實(shí)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(dòng)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(duì)空間位置，最后利用表面成像法或是體積成像法來實(shí)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(duì)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(duì)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(dāng)探頭移動(dòng)時(shí)，定位系統(tǒng)即可記錄下探頭移動(dòng)的位置與方向，再對(duì)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(duì)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(duì)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(yùn)算時(shí)間，但目前最大的瓶頸在于超聲波圖像要準(zhǔn)確地分割出有興趣的部位并不容易，以致于在實(shí)際應(yīng)用上可能會(huì)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(shí)由于一般在做圖像分割時(shí)，只粹取出物體邊緣部份，因此對(duì)于物體的內(nèi)部成像或是含有多個(gè)物體同時(shí)重迭的成像均不易實(shí)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(jì)算、求明亮度、歸類以及組合成像，首先，假設(shè)以觀察點(diǎn)為基準(zhǔn)朝三維物體作觀測(cè)，隨著從觀察點(diǎn)發(fā)射的光線前進(jìn)路線，可以看到光線會(huì)通過物體，并且會(huì)在物體內(nèi)部相交，由于這些相交點(diǎn)常常不會(huì)剛好落在三維數(shù)據(jù)的取樣點(diǎn)上，因此必須通過鄰近取樣點(diǎn)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(xiàn)
[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
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