基于压缩感知的 HIFU 回波信号降噪研究

由于传统的降噪处理方法很难干净地去除高强度聚焦超声(HIFU)信号中的噪声,提出利用压缩感知(CS)对 HIFU 回 波信号进行降噪。 在观测矩阵的设计中将传统的高斯随机观测矩阵改进为稀疏循环结构化矩阵,减少了构造观测矩阵和重构 信号的时间。 仿真实验表明,与带通滤波器、小波降噪方法和经验模态分解(EMD)降噪方法相比,该方法得到的信号的重构信 噪比(RSNR)更高,重构均方差(RMSE)和最大误差(ME)更小。 用不同方法对不同温度下获得的 HIFU 回波信号进行去噪并提 取二次谐波激发效率,发现采用该方法得到的二次谐波激发效率曲线方差和波动更小,验证了该降噪方法在实测信号中的优 越性。     

基于改进C-V模型的B超图像分割

图像分割是医学超声图像学中的难题之一.针对传统的水平集图像分割法速度较慢,提出了一种基于改进Chan-Vese(C-V)模型和加强中值滤波的B超图像分割方法,并与传统的C-V模型分割方法进行比较,最后用最大香农熵等方法评价分割结果.实验结果表明:改进的C-V模型B超图像分割法具有较好的分割性能,并且耗时方面明显优于传统C-V模型分割方法,可以将其应用于医学超声图像的分割中,能够到达实时性的要求.     

基于核模糊C均值的眼底视网膜血管分割算法

针对眼底视网膜图像对比度差、背景不一致的问题,提出了一种基于核模糊C均值的眼底视网膜血管分割算法。首先采用二维高斯匹配滤波预处理以增强血管,然后采用核模糊C均值算法对增强眼底图像进行分割,并根据血管与各类隶属度的关系自动合并聚类图像得到最终的血管图像。实验结果表明,该算法分割结果令人满意。     

基于小波系数Hu矩的生物组织损伤监测方法

提出了一种基于B超图像的小波系数Hu矩特征值并结合支持向量机监测生物组织损伤的方法。利用高强度聚焦超声(HIFU)对新鲜离体猪肉组织进行辐照,实时获取辐照前后的B超图像,并对其进行预处理获取减影图像。提取减影图像的Hu矩、小波系数均值和基于小波系数的Hu矩3个特征值,分别利用支持向量机对生物组织样本进行学习、分类处理。结果表明:小波系数Hu矩特征值比Hu矩和小波系数均值的总辨识率分别高出2.70%和2.05%,从而可以更有效地监测HIFU治疗中生物组织损伤情况。该方法可以帮助临床医生客观地监控HIFU治疗过程,对提高HIFU疗效有实际意义。     

多层媒质中声聚焦控制及其用于热疗的分析

基于伪逆算法提出了一种可对多层生物组织中的肿瘤进行声聚焦控制的方法.对一10×10个正方形阵元的相控阵在肿瘤位于不同深度处时产生的声场进行了仿真,同时计算了生物组织内不同时刻的温度分布,并对不同声辐射功率下加热到相同热剂量时的温度分布进行比较.研究结果表明,该方法能快速有效地对不同深度不同尺寸的肿瘤进行准确地声能聚焦控制;声辐射功率越大时,治疗区域中相同等温曲线所围区域较窄;激发频率、声辐射功率及照射时间均相同时,肿瘤在深度较浅位置时治疗区域温度要高,且此区域较粗短,而在较深位置时治疗区域温度相对较低,且此区域变得狭长.     

基于回波能量的HIFU治疗区声阻抗测量方法

在高强度聚焦超声(HIFU)治疗过程中,组织声阻抗对于超声成像、表征组织特性具有重要意义.治疗区域一般位于组织内部,难以直接测出其声阻抗.本文通过建立离体猪肉组织模型,模拟超声信号在组织中的传播路径,推导出声阻抗与回波信号能量差的数学关系并应用于HIFU治疗区声阻抗的测量.为验证该方法的有效性,将上述测量的声阻抗与利用水浴锅直接测量的组织声阻抗值进行对比.实验结果表明:利用回波能量差测得的治疗区组织声阻抗与直接测量法测得的同一温度下组织声阻抗值相差较小,相对误差控制在0.5%以内,且两者随温度变化趋势表现出良好的一致性,即都随温度升高呈非线性增加趋势.     

基于迁移策略的分布式遗传算法多用户检测器

针对简单遗传算法多用户检测器的收敛速度慢和“早熟”问题,利用解相关算法的抗多址干扰能力和分布式遗传算法的快速全局寻优优势,提出了一种基于迁移策略的分布式遗传算法解相关多用户检测器。计算机仿真结果表明:该多用户检测器的检测性能明显优于简单遗传算法多用户检测器和解相关多用户检测器,更易于实现。     

基于SOM神经网络和支持向量机的方言辨识

建立了一个基于SOM神经网络和支持向量机(SVM)的汉语方言辨识系统。该系统以湖南方言作为研究对象,借助SOM神经网络对不同方言的MFCC特征参量进行聚类,并用SVM作为最终的决策辨识器。实验结果表明:该系统与传统系统相比实时性和辨识率较好,特别适用于信噪比低的情况。     

腔内高强度聚焦超声肿瘤治疗的实验研究

本文作者对于利用高强度聚焦超声（ＨＩＦＵ）进行肿瘤腔内治疗作了许多理论计算和试验工作,比较了两种换能器的聚焦特性并研制了一种既能监视又能治疗的高强度聚焦超声换能器,利用此换能器对人工模及活体肿瘤进行了一系列加热实验,验证了高强度聚焦超声治疗肿瘤的可行性。为加热治疗机的开发提供了依据。     

基于互相关函数法的超声无损测温研究

生物组织的声速随温度变化明显。利用信号处理技术中的互相关函数分析方法,计算超声散射回波信号的时间延迟。通过分析超声散射回波的时间延迟和组织温度的关系,提取生物组织的温度信息。实验结果表明:当以最高温度时的超声散射回波信号为基准信号时,不同温度时的超声散射回波信号与基准信号的时间延迟随着温度的降低而增大。该种处理方法可有效检测到超声散射回波信号的时间延迟随温度变化的趋势。