博士论文：《“奎厄特”：将二维图像整合成三维体积用于器官健康监测》

这篇论文介绍了一种名为 “奎厄特” (纵向组织跟踪中的定量超声) 的技术，该技术利用二维超声图像构建三维器官体积，从而实现器官健康状况的纵向监测。这样便通过低成本、便携式的超声技术，为临床提供精确的器官体积和属性图。

论文指出，器官的体积属性图（例如，硬度）在临床上具有重要意义，可以用于诊断和监测多种疾病的发生和发展，例如常染色体显性多囊肾病和慢性肝病。与二维属性图相比，三维属性图可以消除图像采集协议带来的差异，从而实现更精确、一致和准确的纵向比较。三维器官重建可以提供器官的整体视图，并为生成三维属性图奠定基础。

目前，重建器官三维图像的方法包括MRI和CT。超声以其低成本、便携性和可重复使用性等优势，成为一种可行的替代方案。

该论文介绍了一种从二维超声图像生成肾脏和肝脏三维图像的工作流程。该方法通过在一维超声探头上安装传感器来实现探头在三维空间中的定位。将探头姿态信息和二维图像结合起来，可以生成精确的器官体积，特别是针对肾脏和肝脏。

在离体研究中，该方法重建的肾脏体积精度与目前临床金标准 CT相当。然而，肝脏由于其尺寸较大且位于肋骨下方，需要进行多次部分扫描才能捕获整个器官。这些扫描需要进行配准才能生成完整的体积。不幸的是，肝脏实质缺乏边缘和角等特征，而这些特征是传统图像配准技术所依赖的。为了解决这个问题，论文提出了一套基于肝脏血管的定量特征，并开发了一种算法来确定这些特征在三维空间中的对应关系。这些特征作为内部标志，用于对部分扫描进行可变形配准，从而创建整个器官的视图。论文使用模拟数据和体内数据验证了该方法，结果表明该方法在性能上与现有的配准方法相当或更好。