一种基于声速图像有限元分析的热疗温度场重建方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及超声成像和图像数据处理领域，特别是一种基于声速图像有限元分析 的热疗温度场重建方法。
【背景技术】
[0002] 随着近几年电磁加热技术的发展，热疗法越发成为治疗肿瘤的一种有效方法。研 宄表明，当热疗与其他治疗方式，尤其是放疗和化疗，相结合的时候，有很好的治疗效果。在 热疗过程中，需要可靠的测温技术来检测温度，测温技术是影响到治疗效果的关键。测温技 术可以分为有损测温和无损测温两种。有损测温是指将热敏元件放入被测组织内进行测 温。有损测温结果准确，操作方便，成本低，但其只能测量有限点的温度，而非整个区域。而 且，有损测温还会给患者带来痛苦，造成癌细胞扩散。无损测温无接触，则不会出现这些问 题。在各种测温技术中，超声测温是利用超声的各种特性，能够有效测量出组织的温度，因 为其对人体没有伤害且对电磁免疫，拥有更好的前景。因为肿瘤内血管比较复杂，超声在不 同温度各组织的声速不一样，在测出来的温度场分界处容易产生突变，图像需要进一步处 理。本发明中采用的有限元分析法具有低成本、速度快、准确度高等优点，具有良好的市场 前景。因此，可以基于有限元分析法对图像进行重建。
【发明内容】
[0003] 发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于声 速图像有限元分析的热疗温度场重建方法，从而使得人们准确掌握热疗法中组织温度情 况。
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明公开了一种基于声速图像有限元分析的热疗温度 场重建方法，包括以下步骤：
[0005] 步骤一，获取温度场声速图像并对其进行分割：采集热疗法中的组织声速图像，利 用不同组织中声速不同原理对声速图进行分割；
[0006] 步骤二，对声速图像的不同区域进行温度场重建：根据声速图像的不同区域采取 不同的重建方法，以此得到最后的温度场重建图像；
[0007] 本发明中，优选地，所述步骤一包括以下步骤：
[0008] 步骤（11)，利用声波采集器获取组织声速图；
[0009] 步骤（12)，利用声速的不连续性对图像进行分割；
[0010] 本发明中，优选地，所述步骤二包括以下步骤：
[0011] 步骤（21)，在完成分割的图像中，对纯净部分利用声速图像和声速一一温度的对 应关系计算得到纯净组织的温度图像。
[0012] 步骤（22)，对于组织边界部分则采用有限元分析法来重建温度图像，与纯净组织 的温度图像组合则可得到最终的温度场图像。
[0013] 本发明的原理是根据采集的声速图像，首先根据不同组织中声速的不同分割出不 同组织区域，对于纯净组织利用声速与温度的关系计算得到组织温度图，其次对于边界组 织采用有限元分析法得到边界的温度图像，由此得到最佳的重建图像。
[0014] 有益效果：本发明通过软件方法进行图像处理，在对声速图进行采集后，即可快速 准确地重建出符合物理规律的温度图。本发明在治疗癌症的热疗法中有广泛的应用前景。
【附图说明】
[0015] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和 \或其他方面的优点将会变得更加清楚。
[0016] 图1是重建前的一维温度图像。
[0017] 图2是重建后的一维温度图像。
[0018] 图3是重建前的二维温度图像。
[0019] 图4是重建后的二维温度图像。
[0020] 图5是本发明方法简化流程图。
【具体实施方式】：
[0021] 本发明，核心思路是根据不同组织声速不同的原理分割出不同组织，对于纯净组 织利用声速与温度的关系计算得到组织温度图，其次对于边界区域采用有限元分析法得到 边界的温度图像。本发明公开了一种基于声速图像有限元分析的热疗温度场重建方法，包 括以下步骤：
[0022] 步骤一，获取温度场声速图像并对其进行分割：采集热疗法中的组织声速图像，利 用不同组织中声速不同原理对声速图进行分割；
[0023] 所述步骤一包括以下步骤：步骤11，利用声速采集设备捕捉声速图像；
[0024] 步骤12,利用声速的不连续性对图像进行分割，由于声速在不同的组织中不同，由 此可以将得到的声速图进行分割，大致得到各组织的轮廓信息，通过阈值分割法来分割声 速图像，组织与组织边界的划分可以基于以下原则：
【主权项】
1. 一种基于声速图像有限元分析的热疗温度场重建方法，其特征在于，包括以下步 骤： 步骤一，获取温度场声速图像并对其进行分割：采集热疗法中的组织声速图像，利用不 同组织中声速不同原理对声速图进行分割； 步骤二，对声速图像的不同区域进行温度场重建：对声速图像的不同区域采取不同的 重建方法，以此得到最终的温度场重建图像。；
2. 根据权利要求1所述的一种基于声速图像有限元分析的热疗温度场重建方法，其特 征在于，所述步骤一包括以下步骤： 步骤（11)，利用声波采集器获取组织声速图； 步骤（12)，利用声速的不连续性对图像进行分割。
3. 根据权利要求1所述的一种基于声速图像有限元分析的热疗温度场重建方法，其特 征在于，所述步骤二包括以下步骤： 步骤（21)，在完成分割的图像中，对纯净部分利用声速图像和声速一一温度的对应关 系计算得到纯净组织的温度图像； 步骤（22)，对于组织边界部分则采用有限元分析法来重建温度图像，与纯净组织的温 度图像组合则可得到最终的温度场图像。
【专利摘要】本发明公开了一种基于声速图像有限元分析的热疗温度场重建方法，包括以下步骤：步骤一，获取温度场声速图像并对其进行分割：采集热疗法中的组织声速图像，利用不同组织中声速不同原理对声速图进行分割；步骤二，对声速图像的不同区域进行温度场重建：根据声速图像的不同区域采取不同的重建方法，以此得到最终温度场重建图像。本发明通过软件方法进行图像处理，能够使重建后的温度场更加符合物理规律。
【IPC分类】A61B8-00
【公开号】CN104783837
【申请号】CN201510223503
【发明人】袁杰, 储哲琦, 陈劲松, 武海健, 沈庆宏, 刘晓峻, 王学鼎
【申请人】南京大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月29日