题目：基于超声的人体组织形变信息提取

随着医疗领域的发展，皮下植入式器械已广泛应用到临床用于疾病的治疗。皮下植入式器械，如脉冲发生器、电导线、导管或泵等通常埋置于皮下间隙，即皮下组织与肌肉间的间隙。日常运动中，人体组织的形变会对植入物造成一定压力。胸部为目前临床上最常见的皮下植入式器械的埋置位置，由于胸大肌紧贴植入式器械，会对其产生最直接的作用，而且胸大肌是皮肤形变的驱动，会带动皮肤形变对植入式器械产生一定的影响，因而探索胸大肌典型的几何学和运动学特征具有较高的临床意义。

本文设计了一套完整的实验方案，针对中国人群进行日常动作时胸大肌不同位置的肌肉形变信号采集，鉴于超声无创、无辐射、实时性、便于操作等一系列的优点，将其作为本文的信号采集方法。本文还设计了一种超声探头固定装置，实现了运动过程中超声信号的采集。此外，本文利用运动捕获系统采集了对应位置的皮肤形变，用于探索肌肉形变与皮肤形变之间的关系。

基于上述实验方案，本文获得了胸部不同位置在不同日常运动下的超声图像，从超声图像中提取肌肉极限形变信息，从而得到以下几点主要结论：首先，依据肌肉形变率对胸部不同位点进行聚类分析，发现外下侧区域（4-5肋的位置）在运动过程中总体的肌肉形变量较小，更宜作为植入式器械的埋置位置。其次，根据肌肉形变率对本文选取的日常动作进行分类，将8个日常动作分为3类，并按照本文的分类以及目前临床上现有的康复锻炼给出一个更加合理完善的术后康复运动方案。最后，本文在定性的基础上，定量分析了肌肉形变与皮肤形变之间的关系，发现运动过程中大部分区域的横向皮肤形变大于纵向皮肤形变，并且相较纵向皮肤形变，横向皮肤形变与肌肉形变具有更高的相关性，可作为植入式器械埋置位置定位的一个依据。除此之外，本文还实现了M型超声图像胸大肌肌肉边界的半自动提取，利用能量函数的方法获得了胸大肌的实时运动曲线，该曲线包含了胸大肌某一位点随时间的变化规律，基于运动曲线可提取平均应变、应变半幅以及循环特征的参数，可更好的描述运动过程特征，从疲劳损伤的角度为植入式器械的埋置位置与术后康复方案提供依据。