Формирование, обработка и анализ информации проекционного сканирования для послойной и пространственной визуализации характеристик биомедицинской среды

• Автор: Губарьков, Олег Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 115 с. : ил.

Оглавление
Оглавление
Введение.
Глава 1. Волновая томографическая визуализация жидкостноподобных сред биомедицинских структур.

1.1. Введение

1.2. Характерные особенности ультразвуковой визуализации биомедицинских структур

1.3. Акустические характеристики биологических структур.

1.4.Томографическая реконструкция на основе проекционного подхода

1.5.Томографичсская реконструкция на основе данных рассеяния

1.6. Критерии верности воспроизведения цифровых изображений.

1.7. Сравнительный анализ проекционного подхода и реконструкции на основе данных рассеяния.
1.8. Мультивизуальная мультимодальная технология формирования томографических изображений совмещение цифровых изображений
1.9. Выводы.
Глава 2. Решение прямой задачи количественной ультразвуковой эластографии в рамках модели плоской деформации.
2.1. Введение.
2.2. Теоретические предпосылки количественной ультразвуковой эластографии
2.2.1. Физическая модель и оценка величин смещений.
2.2.2. Количественные оценки упругих хараюсристик биологических тканей.
2.3. Моделирование прямой задачи количественной ультразвуковой эластографии
2.3.1. Аналитическое решение прямой задачи эластографии на примере равномерно нагруженной полуплоскости.
2.3.2. Численное решение прямой задачи эластографии на примере равномерно нагруженной полуплоскости.
2.3.3. Сравнительный анализ результатов аналитического решения и численного моделирования.
2.3.4. Тестовое моделирование задачи эластографии для различных геометрий эксперимента.
2.4. Выводы
Глава 3. Пространственная визуализация на основании данных томографического сканирования.
3.1. Введение
3.2. Методы пространственного отображения биомедицинских объекгов
3.3. Классификация моделей и методов визуализации
3.4. Генерация пространственных моделей
3.4.1. Рендеринг на основе поверхностей
3.4.2. Рендеринг на основе полигональных сеток.
3.4.3. Рендеринг па основе воксельных моделей
3.4.4. Рендеринг на основе пространственного синтеза изображений
3.4.5. Рендеринг на основе точечных представлений
3.5. Применение пространственных моделей для обработки биомедицинских изображений.
3.5.1.3 визуализация на основе моделей
3.5.2.3 визуализация на основе моделей.
3.6. Результаты 3 обработки клинических томографических данных
3.7. Выводы.
Заключение.
Приложение.
Список литературы


При этом чрезвычайно ценным является способность ультразвуковых способов визуализировать внутреннюю структуру мягких жидкостноподобных тканей и осуществлять их характеризацию. Все это привело к тому, что в настоящее время, наряду с компьютерной томографией и другими современными методами, ультразвуковая диагностика используется повсеместно, являясь одним из ведущих диагностических методов во многих разделах клинической медицины. В настоящей главе представлен литературный обзор исследований в области ультразвуковой визуализации биомедицинского типа в стандартной постановке, а так же собственные результаты автора, полученные на основе томографического подхода к сбору и обработке данных акустического сканирования. Основные требования к любому проникающему излучению, применяемому в целях биомедицинской визуализации, заключаются в том, чтобы его распространение было геометрически предсказуемым, затухание в среде являлось не очень сильным, а воздействие этого излучения на живой организм было максимально безвредным. Эти требования должны выполняться на частотах, для которых направленность излучения, определяемая дифракцией, соответствовала бы необходимому пространственному разрешению. Другими словами, длины волн проникающего излучения должны быть малы по сравнению с изучаемой структурой [1-3]. Всем этим требованиям в полной мерс удовлетворяет распространение ультразвука в мягких тканях организма. Отклонение и деформация звуковых пучков, безусловно, происходят, но не настолько, чтобы качество изображения значительно ухудшалось. Дифракционные эффекты ограничивают разрешающую способность величиной порядка нескольких миллиметров. Наиболее значительным преимуществом УЗ методов визуализации является их относительная безопасность. Этот тезис может быть сформулирован в виде: «при уровнях экспозиции, соответствующих данной степени риска для пациента, УЗ методы исследования способны обеспечить значительно более высокое отношение уровня сигнал/шум в изображении, чем системы медицинской визуализации, основанные на применении ионизирующих излучений». На практике именно отношение сигнал/шум и его влияние на такие параметры, как разрешение по контрасту изображения, в конечном счете определяет максимальную дозу облучения, достижимую в рентгеновской или радиоизотопной визуализации. В случае УЗ исследований ограничение обычно определяется факторами, не связанными с радиационной безопасностью, хотя отношение сигнал/шум остается, тем не менее, первостепенным фактором. Еще одна особенность ультразвука как средства визуализации в биомедицинских исследованиях - это возможность получения высококачественных, быстро сменяющихся изображений с частотой кадров выше пороговой частоты, за которой наблюдатель уже не воспринимает мерцаний. Следует отметить, что с учетом простоты технической реализации УЗ сканирующих устройств ультразвук превосходит в этом отношении все другие средства медицинской интроскопии. Ультразвук взаимодействует с тканями органов по-разному и зачастую весьма специфично: значения таких параметров, как коэффициенты обратного рассеяния и затухания, у разных тканей могут существенно отличаться. Данное обстоятельство позволяет использовать достаточное число градаций контрастности и для некоторых диагностических задач может обеспечить исключительно важное преимущество, например, перед рентгеновской визуализацией, где коэффициент поглощения может быть малочувствительным к гистологическим изменениям. В последнее время возрос интерес к методам так называемой УЗ характеризации биологических тканей [4-7], в том числе с использованием нейронных сетей [8-]. Развитие этой области УЗ исследований направлено на создание количественных и качественных процедур, которые в терминах визуализации можно рассматривать как поиск параметров изображения, обеспечивающих более четкое различие в конкретных ситуациях и тем самым возможность еще большего улучшения контрастности. Другим важным моментом УЗ исследований, влияющим на способность разрешения но контрасту, является возможность отделять акустические сигналы от интерферирующих с исследуемым органом областей (например, от близлежащих тканей).