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高强度聚焦超声(High Intensity Focused Ultrasound,简称 HIFU)技术使外科手术进入了无创的手术时代,该技术已广泛应用于良恶性肿瘤的治疗。高强度聚焦超声波的空化效应、热效应、机械效应等作用,能使肿瘤靶区温度瞬间达到65～100 ℃,使靶区组织产生损伤,而周围组织并无明显损伤,受损伤的组织也会慢慢地被吸收。HIFU治疗系统多采用B超监控治疗。由于B超图像本身具有分辨率低、对比度不足和存在噪声等缺陷,医务人员不能客观、准确地作出疗效评价。因此,在HIFU治疗过程中,为能准确地监控和评价治疗的效果需对B超图像进行图像增强。本文以超声换能器辐照新鲜离体猪肉组织实验为基础,再通过B超仪和已配置图像采集卡的计算机采集HIFU辐照后的B超图像,对采集到的B超图像进行预处理,然后对其进行图像增强。主要工作如下:1.阐述了高强度聚焦超声的基本原理、研究背景和现状、治疗系统监控的基本方法。通过结合高强度聚焦超声疗效评价的现状,提出了HIFU治疗区域图像增强的问题。2.介绍传统B超图像增强方法,主要存在以下问题:虽然能提高图像亮度并有效降低图像噪声,但是图像的有效区域失真严重且细节区域容易变得模糊。针对这些问题,本文提出了一种改进型的B超图像增强方法。3.介绍了图像去噪原理和基于分数阶微分的图像去噪方法,提出了改进型分数阶微分去噪算法。本文将分数阶微分的单方向Tiansi算子模板,按八个方向分成八个部分,从而得到八个方向的掩模算子。并对掩模算子进行改进。以实现对HIFU治疗后的B超图像去噪的目的。4.介绍了独立成分分析和伪彩色处理的基本原理,提出改进型Fast ICA算法与伪彩色处理结合的HIFU治疗区域图像增强方法。本文对Fast ICA算法进行了改进,将整个图像分量分为背景图像分量和治疗区域图像分量,用Fast ICA算法提取治疗区域图像分量,并通过迭代运算,使其能根据B超图像特征寻找到最佳放大倍数。在提取图像的治疗区域分量信息的同时,还能凸显B超图像的有效区域。最后将改进型Fast ICA算法和伪彩色处理相结合,使HIFU治疗后的B超图像分辨率更高,医务人员能更准确观察到病灶区域的图像细节。通过分析发现,采用改进型分数阶微分不仅能大幅度降低B超图像的噪声,还可以很好地保留图像的边缘信息及有效区域,再经改进型Fast ICA算法和伪彩色处理后,对比度和边缘保持能力都有较大提高,治疗区域得到明显增强,图像分辨力更高,能准确观测治疗区域的图像细节。该方法能为临床治疗提供可靠依据,具有一定的实用价值。