从上个世纪90年代开始,高强度聚焦超声(high intensity focused ultrasound,HIFU)在临床应用方面得到飞速发展,逐渐成为多种良性、恶性实体肿瘤治疗的有效手段,也逐渐成为肿瘤无创治疗的有效手段之一。作为一种无创的治疗技术,HIFU治疗过程中需要有效的监控手段。目前在HIFU临床治疗中应用最广泛的监控系统是二维超声成像系统。由于治疗超声和监控超声不能同时运行,治疗过程中往往需要对比辐照前后的超声图像,以检验疗效。临床应用中我们发现,在胸腹部等受呼吸运动影响较大的部位的肿瘤治疗过程中,呼吸运动引起的体内器官和肿瘤运动对辐照前后超声图像的对比带来了较大的干扰。本课题正是在这样的背景下提出的,目的是利用呼吸门控技术实现HIFU治疗中的图像同步采集。呼吸门控,是指根据呼吸信号设定合适的阈值,在特定的的时间段内进行图像采集或治疗的,以达到减少呼吸运动影响的方法。呼吸门控技术被广泛的应用在医学影像技术和无创治疗技术中。同步图像采集,也就是实现同一呼吸状态下的图像采集,这样采集到的图像受呼吸运动的影响是一致的,也就基本消除了呼吸运动的干扰。本文首先对国内外应用比较广泛的呼吸门控技术进行研究,在此基础上确立本课题采用的呼吸门控技术。然后对呼吸门控技术中使用的呼吸信号检测方法进行深入对比研究,在分析各种方法优缺点的基础上提出一种新的呼吸信号检测方法。最后将研制的呼吸信号检测模块与HIFU治疗系统进行整合,实现HIFU治疗的同步图像采集功能并进行初步的实验研究。本课题研究内容的创新点是提出了一种新的呼吸信号检测方法,并研制出相应的呼吸信号检测模块。本文中提出的呼吸信号检测方法是基于摄像检测的原理。运用摄像检测原理,并结合数字图像处理技术提出了一种非侵入性的呼吸信号检测方法,该方法具有实施方便、准确性高、稳定性好等特点。在本文中详细论述了以上提到的呼吸信号检测模块的设计过程,并论述了该方法结合呼吸门控技术实现HIFU治疗设备中同步图像采集的具体过程。论文最后部分讨论了同步图像采集的初步实验结果,并结合数字图像处理技术对实验结果进行了简要分析。