论文研究-遥感卫星图像自动导航方法研究.pdf

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提出基于B超图像的灰度和分形截距特征并结合支持向量机监测生物组织变性的方法。通过对高强度聚焦超声打击新鲜离体猪肉和猪肝组织前后获得的B超图像做数字减影,并提取图像特征和分类,找出生物组织变性凝固点。在此基础上,对大量实验数据处理后的统计特性和误差进行了分析,比较了不同特征参数的辨识效果。结果表明:综合图像的分形截距和灰度平均值特征并建立支持向量机,能够更好地监测HIFU治疗中生物组织是否变性。
邹孝,钱盛友,刘畅,等:基于B超图像处理监测生物组织变性的方法 2009,45(10)217 表1不同情况下生物组织变性的辨识结果 样本 变性样变性误判为变性样本未变性样本未变性误判未变性样本 类型特征参数本数量未变性数量辨识率/(%)数量为变性数量辨识率/%)总辨识率(%) 分形截距 90.11 91.78 90.85 猪肉灰度平均值 93.41 86.30 90.24 两种参数结合 91 92.31 93.29 分形截距 87.84 猪肝灰度平均值 两种参数结合 66 89.39 91.89 10.5 10 10.0三 oo 9.0 数10#6 8.0 50 100 100 图5不同B超图像lnF与lne的关系 样本编号 样本编号 图7不同猪肝B超图像的分形截距和灰度平均值分布 “o”对应生物组织已变性,标记“+”对应生物组织没有变性。 观察图5可以发现生物组织发生变性后B超减影图像的分形截距辨识能力比灰度平均值低,其中猪肉相差3.3%,猪肝 分形截距更大;图中生物组织变性与没有变性时拟合的两类直相差6.06%;在未变性组织中,分形截距辨识率比灰度平均值 线的斜率变化不大,但位置有明显差异。因为直线斜率反映的都高出3个百分点以上。也就是说,分形截距在辨识未变性组 是图像的分形维数因此不能直接选择分形维数作为区分生物织上具有优势,而灰度半均值对已变性组织的辨识效果更好, 组织变性的图像特征。拟合直线位置的差异与打击时使用的超但二者的总辨识率不相上下。就不同组织辨识效果看,猪肉组 声剂量直接相关,反映了组织损伤的程度。此结果表明通过提织的辨识率达到了90%以上,猪肝组织则只有8%左右,这与 取分形截距,只要选择适当的分类器,确定最佳阈值,就能很好组织特性对超声成像的影响有关。进一步研究可知:结合分形 地鉴别出生物组织是否变性。 截距和灰度平均值各自的优势,将两类特征参数组合后构成二 43组织变性分析 维数据组作为SVⅥ的输入,选取100例猪肉组织和80例猪肝 通过有规律地改变HFU源功率、击打间隔时间和次数,组织样本对SM进行训练得到最优平面解,然后对上述164 收集了164例新鲜离体猪肉和148例新鲜离体猪肝经HIFU 例猪肉组织和148例猪肝组织样本进行辨识,可得到91.8%以 辐照前后的B超图像样本。在每例实验结束后通过切片对组上的辨识率。由此可见结合分形截距和灰度平均值建立的支 织损伤进行鉴定,记录其是否变性。实验过程中测试条件保持持向量机,相对仅使用某种特征参数而言对不同类组织的辨识 不变,实验用水通过水处理器去除空气。图6、图7分别是猪内率均有提高,对过度治疗或治疗不足时生物组织变性的情况都 组织和猪肝组织减影图像的分形截距特征和灰度平均值分布能很好识别。实验中还发现,HFU辐照产生的空化效果和图像 图,图中“。”表示已变性组织样本,“+”表示未变性组织样本,横来集的时间差异,使辨识结果会受到一定的影响,从而导致辨 坐标表示样本编号。利用支持向量机进行分类,找出其最佳阈 识率降低。 值为如图6和图7中的直线,从图中可以看到标记“o”和标记 “+”很好地分布在直线的两侧。以支持向量机分类确定的最佳5结论 域值作为标准,对不同样本对应的组织变性情况进行辨识,统 从图像处理角度研究了HIFU治疗中生物组织变性的判 计结果如表1所示。 定方法。通过对168例离体猪肉组织和146例离体猪肝组织在 104 HIFU击打前后获得的B超图像进行分析,结果表明:平均灰度 和分形截距特征提取都能很好地区分生物组织变性,但各自具 15 有优势;综合两类特征参数建立的支持向量机,“采长补短”,其 鉴别能力达91.8%以上。本研究有望成为HIFU临床使用的重 要辅助工具,并向建立HIFU疗效评价模型迈岀了重要的 “幅, 告器 步。后续的工作将收集更多不同组织的临床样本,使监测方法 具有可推广性,同时建立HIFU疗效评价模型。 50100150200 50100150200 样本编号 样本编号 图6不同猪肉B超图像的分形截距和灰度平均值分布 参考文献 王修杰,李幼平超声聚焦治疗肿瘤的临床和实验研究进展中国 由表1可知:以分形截距作为特征参数,研究图像表面灰 肿瘤,2001,10(2):109-111 度变化快慢和粗糙程度,对生物组织变性监测能够起到很好的[2]卢雁,李向荣.蛋白质变性机理与变性时的热力学参数研究进展卩 效果。和灰度平均值一样,它们都在一定程度上反映了组织的 化学进展,2005,17(5):905-910 图像特征。观察表中统计结果可以发现:在已变性组织样本中, (下转220页)

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