1、超聲醫(yī)學(xué)影像介入式治療作為超聲醫(yī)學(xué)發(fā)展的重要分支，主要包括兩個方面：一是超聲醫(yī)學(xué)影像導(dǎo)引下通過各種穿刺探頭對病灶進(jìn)行活檢，以確定病變的性質(zhì)；二是用超聲醫(yī)學(xué)影像導(dǎo)引對病變進(jìn)行手術(shù)或輸入藥物等以達(dá)到緩解和治療疾病的目的。
　　 與傳統(tǒng)二維超聲相比，三維超聲在導(dǎo)引介入式治療方面有其明顯優(yōu)勢，不僅能使醫(yī)生在屏幕上直觀地觀察到數(shù)據(jù)體內(nèi)的組織結(jié)構(gòu)及三維形態(tài)，從不同的角度顯示臟器的切面或表面影像，更重要的是能直觀地顯示介入式器械與病人臟器之間

2、的空間位置關(guān)系，避免介入式器械損害病人正常組織或器官，從而降低手術(shù)事故率。鑒于此，三維超聲醫(yī)學(xué)影像介入式手術(shù)導(dǎo)引與治療已經(jīng)成為目前超聲醫(yī)學(xué)影像的主流發(fā)展方向之一。
　　 三維超聲導(dǎo)引介入式治療過程中的一個關(guān)鍵技術(shù)是在同步掃描病灶得到的三維超聲醫(yī)學(xué)圖像中，精確地確定介入式器械與病變組織的位置關(guān)系，從而為醫(yī)生提供直觀的空間形象，以利于醫(yī)生手術(shù)規(guī)劃的制定。本文針對三維超聲導(dǎo)引射頻消融治療子宮肌瘤手術(shù)過程中，射頻消融手術(shù)刀定位問題，對基

3、于三維Hough變換檢測、定位手術(shù)刀的方法進(jìn)行了研究。二維Hough變換檢測直線在二維圖像處理中已經(jīng)獲得了廣泛應(yīng)用，本文的一個重要工作是將傳統(tǒng)二維Hough變換拓展至三維，提出三維圖像中的三維Hough變換直線檢測方法。鑒于射頻消融手術(shù)刀在三維超聲圖像中呈直線狀，我們將拓展后的三維Hough變換應(yīng)用到三維超聲圖像中的自動針檢測中，以期能自動分割、定位出三維圖像中的射頻消融手術(shù)刀。
　　 論文主要研究工作包括：
　　 (1

4、)提出了一種實(shí)時灰度Hough變換方法。結(jié)合相位編組思想和傳統(tǒng)二維灰度Hough變換，提出了一種改進(jìn)的實(shí)時灰度Hough變換。與傳統(tǒng)Hough變換相比，該方法不需要進(jìn)行二值化，并且運(yùn)算速度大大加快，處理單張圖片接近實(shí)時，方向誤差小于1°，位置誤差能優(yōu)于0.5mm，滿足二維超聲圖像導(dǎo)引手術(shù)治療的需要。
　　 (2)將二維Hough變換拓展到三維。介紹了三維空間中直線描述的幾種方式：標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)向式、4參數(shù)點(diǎn)向式、Denavit―Hart

5、enberg直線表達(dá)式、Roberts直線描述方式、以及Pl¨ucker坐標(biāo)下的直線描述方式。討論了基于這幾種直線描述方式為基礎(chǔ)的3DHough變換的形式，從數(shù)學(xué)描述形式、內(nèi)存需求以及計算量等這幾個方面對比分析了這幾種3D Hough變換的優(yōu)劣。綜合考慮計算性能和內(nèi)存需求，建立了以Roberts直線描述為基礎(chǔ)的3DHough變換形式，我們稱之為標(biāo)準(zhǔn)3D Hough變換形式（3DSHT），并給出了算法的詳細(xì)流程。在3D模擬圖像中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

6、表明，提出的3DSHT在有噪聲和無噪聲的環(huán)境中均能有效地檢測出空間直線。
　　 (3)基于提出的3D Hough變換，提出了一種三維超聲圖像中的針檢測算法，并采用插入水中、agar假體以及雞肉組織中的針三維超聲圖像驗(yàn)證了本文所提出的算法的有效性。實(shí)驗(yàn)證明本文所提出的算法能有效地檢測出在這三種組織的三維超聲圖像中的針狀物體。同時，通過改變?nèi)S數(shù)據(jù)體裁剪尺寸以及針插入數(shù)據(jù)體的深度進(jìn)一步驗(yàn)證了算法的適應(yīng)性，結(jié)果表明在裁剪數(shù)據(jù)體時，若能

7、有效保留三維數(shù)據(jù)體中的針，裁剪尺寸對檢測結(jié)果影響甚微；針插入深度在1cm到15cm之間時，算法都能保證較高的檢測精度。
　　 (4)基于標(biāo)準(zhǔn)的三維Hough變換，本文提出了三種快速算法：基于粗-精搜索策略的三維Hough變換，三維隨機(jī)Hough變換以及基于粗-精搜索策略的三維隨機(jī)Hough變換。通過對比、分析這幾種方法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)基于粗-精搜索策略的三維隨機(jī)Hough變換速度最快，在保證檢測精度的同時，對于3MB以下的數(shù)據(jù)體