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高强度聚焦超声(HighIntensityFocusedUltrasound，HIFU)是近年来发展较快的肿瘤无创治疗技术。它利用超声波良好的组织穿透性、方向性及聚焦性能，将超声波聚焦于靶区组织，使靶区组织温度在短时间内上升到65℃以上，最终导致组织凝固性坏死，从而达到肿瘤治疗的目的。这种治疗方式对正常组织及靶区周围组织不会造成损伤或损伤很小，具有广阔的应用前景。高强度聚焦超声治疗系统是一个集机构学、数控技术、计算机应用、优化设计、计算机图形学、计算机视觉技术和数字图像处理等多种技术为一体的综合系统，是多学科紧密结合的一种创新和应用，有着重大的实际意义。本论文根据用户实际需求，分析了现有HIFU系统的特点，并以此为基础完成了五自由度HIFU系统控制方案的设计。
本课题中整个治疗系统包括七个部分：治疗床、超声聚焦换能器、超声功率电源、水处理系统、控制及治疗系统、B超机和控制台。其中超声聚焦治疗头的空间精确定位方法及如何控制治疗头的五个自由度运动，并实现其轨迹自寻优是本文的核心；其图像处理以及软件设计是关键。在图像处理方面，作者分析、比较了针对B超图像的图像分割算法，改进了一些经典边缘检测算子的算法，实现了图像边缘的半自动识别，提取肿瘤边缘，并对重构出的三维目标进行分层，确定出每层的治疗点以便引导治疗头对靶区的精确定位。
本课题实现了肿瘤图像的实时显示、肿瘤边缘的识别、对三维立体图进行分层逐行扫描治疗以及运动机构的实时控制；设计了多种治疗方案，根据灰度值大小来自动识别每个治疗切片上肿瘤的轮廓边界，在治疗上采用点点成线，线线成面，面面成体的累积治疗方式，依次杀死肿瘤细胞；研究了B超头以倾斜一定空间角度来扫描的24种空间坐标变换，可以在很大范围内改变超声入射角度，避开骨骼和含气脏器的阻挡，更避免了肋骨的切除，提高了系统的灵活性和实用性；建立了病人病历数据库管理系统，可以方便的对病人病历进行存储、查询和管理。最后运用C++Builder6.0作为开发平台，设计出一个图像处理、清晰对象边界、治疗头的空间坐标定位及其轨迹自动寻优控制系统的人机界面，使HIFU系统能够在计算机的控制下快速、准确的实现三维空间定位。