硬膜外麻醉是一种中枢神经阻滞技术,该方法用于产妇无痛分娩和一些术后疼痛缓解当中,需要准确定位穿刺点,在实际应用中,失败率很高。近几年来超声仪器广泛应用到辅助该麻醉方式当中,但操作人员往往无法准确解读腰椎超声图像,针对这一问题,设计出一个超声引导下的硬膜外麻醉自动定位系统十分必要,而且对于促进医疗自动化、社会和谐具有重要意义。本文研究了一种超声图像自动判读系统,通过对系统功能的分析,制定出一套完整的设计方案,重点设计了腰椎纵向视图处理系统和横向视图处理系统,实现了对超声图像的实时处理及穿刺位置的精确定位。主要研究内容如下:(1)针对目前硬膜外麻醉手术的特点以及现有的超声引导下的硬膜外麻醉研究和应用现状,分析其优缺点,从而给出本文所研究系统的功能需求和总体的设计方案,并列出了主要的创新点。(2)分析了腰椎超声图像特点,对于其清晰度不够、空间分辨率低的问题,提出了一种稳健型各向异性扩散滤波器,能够平滑斑点噪声,同时,为了提高超声图像的可释性,基于形态学变化的对比增强用于增强超声图像的明暗差异,突出主要的解剖结构,并在此基础上提出了一种自适应阈值二值化算法,完成了超声图像的预处理过程。(3)通过分析腰椎超声纵向视图的特点,提出了一种完全自动的腰椎水平检测系统。该系统从骶骨识别开始,由支持向量机(support vector machine,SVM)来实现。骶骨一旦识别,则开始全景图像的拼接,生成完整的棘突结构。同时在全景图像中进行棘突识别和计数,完成腰椎水平识别,实现硬膜外麻醉的粗略定位。(4)在腰椎超声横向视图当中,棘突间图像标志着最佳穿刺位置,因此需要从骨骼图像中分离出棘突间图像,对此,提出一种级联分类器,其由四层弱分类器构成,由模板匹配和中线检测提取两种图像的主要特征,实验表明,该方法能够成功分离出棘突间图像,且准确度高,从而实现硬膜外麻醉的精确定位。(5)设计了一种用户友好的GUI,能够实时显示处理结果,直观地引导麻醉师进行下一步的操作,且进一步隐藏了算法的复杂性。仿真实验结果表明,本文所提出的超声引导下的硬膜外麻醉自动定位系统具有可行性和有效性,不仅能够提高穿刺成功率,同时对于促进医疗设备的发展具有重要意义,且市场前景广阔。