基于微波成像技术的医疗服务原型系统设计与实现

摘要

三维重建和斑块量化分析系统是利用三维重建可视化技术，在手术诊断时帮助医生或专家分析血管内斑块形状和性质的软件。随着医疗服务体系的发展，医学成像处理、图像三维重建和信息资源共享等功能已经无法满足现代医学的要求和标准。具体表现在三个方面：一是成像设备使用前不具备自检功能，无法保障设备诊断数据的可靠性；二是传统成像设备采集的图像分辨率低，以及仅通过分析二维图像无法满足对斑块量化分析的需求；三是设备资源利用率低，无法合理安排患者、专家和设备的统一预约工作。
　　本文采用基于RS232串口通信开发的控制系统和LabVIEW开发的上位机软件抽样检测设备采集到的微波数据，增强原始数据的可靠性。采用血管内步进扫描成像技术得到的断层扫描图像为源数据，对每一幅断层扫描图像进行极坐标的变换，并增加断层扫描图像的像素密度，提高图像分辨率。通过改进Marching Cubes三维重建方法，对目标对象表面梯度进行灰度差分计算，提高三维重建精度。同时，在基于VC++文档开发的三维重建系统中引入斑块量化分析方法，随机均匀采样统计断层扫描图像中血管壁、管腔以及外部无效区域的灰度值个数，分析每一幅断层扫描图像的阻塞程度，满足对斑块的量化分析需求。此外，本文采用jQueryEasyUI框架技术开发医疗设备与医疗信息交互的无线接入共享平台子系统，高效地管理用户信息资源、设备信息资源和医学影像资源。
　　对医院内部活体试验采集到的血管内断层数据进行三维重建，系统采样统计的误差值为1.86%，表明了对斑块三维重建的结果基本有效。在不影响分析结果的条件下，提高程序的响应速度。斑块量化分析功能提高了查阅阻塞程度最大的断层扫描图像和斑块形状的效率，得到许多使用专家的好评。

目录

声明

专用术语注释表

第一章 绪论

1.1 课题的背景

1.2 研究目的和意义

1.3 论文主要工作

1.4 论文组织架构

第二章 系统的需求分析与国内外相关工作综述

2.1 医疗服务系统的功能性需求分析

2.2 医疗服务系统的非功能性需求分析

2.3 医疗服务系统的国内外相关工作的综述

2.4 医疗服务系统关键技术

2.5 本章小结

第三章 系统的总体设计和图像处理方法设计

3.1 医疗服务系统总体设计

3.2 图像处理方法设计

3.3 本章小结

第四章 医疗服务原型系统的详细设计

4.1 数据采集构件驱动控制子系统模块设计

4.2 微波成像构件检测子系统模块设计

4.3 断层扫描图像三维重建和斑块量化分析子系统的详细设计

4.4 无线接入平台的医疗服务子系统的详细设计

4.5 数据库逻辑结构设计

4.6 本章小结

第五章 医疗服务原型系统的实现与测试分析

5.1 系统开发与测试环境

5.2 医疗服务系统的微波成像功能子系统的实现与测试

5.3 医疗服务系统的无线接入平台功能子系统的实现与测试

5.4 医疗服务系统的三维重建和斑块量化结果测试分析

5.5 本章小结

第六章 总结和展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间申请的专利

附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢