医学图像重建

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医学图像重建范文第1篇

【关键词】 解剖学

Comparison between images of threedimensional reconstruction of digital virtual pancreas and traditional profiles of anatomy

【Abstract】 AIM: To compare the images of the threedimensional reconstruction of the pancreas with profiles of the traditional teaching materials so as to provide more precise anatomical data for surgery and anatomical study. METHODS: Threedimensional reconstruction images of the pancreas based on the Virtual Chinese HumanF1 were used and compared with the traditional anatomical profiles. RESULTS: There were some distinct differences between the pancreas images of the threedimensional reconstruction and the profiles of traditional teaching materials for anatomy. The threedimensional reconstruction images were more precise and easier to understand. CONCLUSION: Virtual images， more precise in displaying the accurate structure of the human body， is a new approach to anatomical teaching and learning.

【Keywords】 threedimensional reconstruction; virtual image; anatomy

【摘要】 目的： 研究数字化虚拟胰腺三维重建图像与传统解剖学图像，试图为解剖学和临床外科提供更为准确的解剖学依据及解剖学研究方法. 方法： 采用基于虚拟中国人女性一号的胰腺三维重建及三维可视化数字图像资料，与传统的解剖学图像进行对比分析. 结果： 三维重建的图像与传统解剖学图像在某些结构上有明显的差别，三维重建图像更为真实直观，更加便于学习和理解. 结论： 虚拟重建图像形象逼真，能真实还原组织器官结构的本来面貌，是解剖学研究和学习的新途径.

【关键词】 三维重建；虚拟图像；解剖学

0引言

现代医学的发展始于对人尸体的解剖学研究，传统的解剖学是通过对人尸体的剖切、观察、测量，绘图还原人体结构而来的. 而CT，MRI现代影像技术的发展，拓宽了人体器官的观察与研究，通过电子计算机三维重建医学图像的方法开拓解剖学研究的新领域［1］. 我们通过比较胰腺三维重建医学图像与传统解剖学图像，试图为解剖学和临床外科提供更为科学的解剖学依据及解剖学研究方法.

1材料和方法

1.1材料

数据来源与三维图像重建： 本研究的原始数据来源于南方医科大学临床解剖研究所虚拟中国人女性一号（VCHF1）数据集［2］. 我们对经过配准的图像，采用ACDSee看图软件，从边界明显的图像开始，逐张审阅，确定边界. 然后Photoshop7.0对原始图像进行处理，采用套索、钢笔等图像处理工具，描绘胰腺及需要重建的组织结构图像边界，删除无关的图像要素，存盘，完成一次图像分割. 为了保证准确再现胰腺原始构像，图像处理必须从边界明显的图片开始，按图片序列逐一进行分割.

全部图像分割完毕后，将全部图像读入，然后应用高斯平滑算法进行平滑，接着使用等高面的算法进行边界的提取，分别提取胰腺、十二指肠、胆总管、动脉及静脉系统的表面信息，完成表面信息的提取后，再次使用平滑算法，以确保表面的平滑性. 最后将提取出来的表面信息写成Visualization Toolkit（VTK）文件. 至此，使用由VC+编写的GUI程序调用并显示这个VTK文件，就能看到最终的重建结果（Fig 1）.

1.2方法

根据专业研究方向，我们采用传统的解剖学教学例图，选取胰腺、十二指肠及腹部血管有关的解剖图像进行比较.

2结果

2.1重建图像与解剖学中相对应图像的比较在VCHF1数据虚拟重建的图像中，胰腺立体感强，能三维可视化，可以从不同角度进行观察，胰腺的外形复杂，可见胰腺周围组织结构在胰腺表面的压迹，充分反应了胰腺与周围组织互为渗透式结构的复杂性（Fig 1，2）. 传统的解剖学教学例图中的胰腺形态较为规则，未能充分表现胰腺复杂的毗邻关系（Fig 3）.

2.2腹主动脉和下腔静脉在三维重建图像中可见腹主动脉和下腔静脉之间有明显的距离（Fig 4），左右肾静脉不在同一平面汇入下腔静脉，下腔静脉因肾静脉的汇入明显变粗，并且走向有所改变. 传统的解剖学教学例图中的腹主动脉和下腔静脉则紧密相连，关系紧密，与肾静脉的关系表现不够（Fig 5）.

2.3十二指肠三维重建的十二指肠从降段到空肠起始处，肠管外形变化较大，降段扁狭，体现了受胆囊挤压的特点. 十二指肠降段的中下部分及水平段与胰腺的关系紧密，而十二指肠降段的起始部分则与胰腺有明显的距离（Fig 1，6），传统的解剖学教学例图中的十二指肠外形规则，完全包绕胰腺头部（Fig 3）.

2.4胆总管、门静脉、肝总及肝固有动脉解剖学教材中常把三者的解剖关系固定化［3］，三维重建所见的胆总管、门静脉、肝总及肝固有动脉的解剖关系在行程中有明显的变化，胆总管、门静脉及肝固有动脉在十二指肠的上缘较为接近，在十二指肠下缘胆总管与门静脉及肠系膜上静脉的关系并非紧密，有明显的间距（Fig 4， 6）.

2.5肠系膜上动脉及肠系膜上静脉三维重建的肠系膜上动脉和肠系膜上静脉，其主干与肢体上的同名动静脉不同，没有肢体同名动静脉那样的血管鞘，二者不并行，并非传统的解剖学教学例图上的样并行（Fig 7）. 肠系膜上动脉与肠系膜上静脉虽为同名动静脉，但肠系膜上静脉属门静脉系统，并不直接汇入下腔静脉，其功能决定其走向与同名动脉有所不同.

3讨论

3.1解剖学教学及学习的新方法和途径传统的解剖学二维平面图像在阐明三维立体的人体结构上有着先天的不足，美国可视人工程开拓了人体解剖学研究一个新的领域，虚拟中国人工程的成功已经催生了新的解剖学研究［4］. 我们基于VCHF1的胰腺三维重建及三维可视化数据图像资料，是人体胰腺及周围重要组织结构的真实还原，完全展示了胰腺及周围重要组织结构的解剖关系，能以三维可视化的方式从不同角度进行展示，可以根据需要设置不同的透明度，透视观察胰腺、十二指肠、胆总管、动脉及静脉系统的相互关系（Fig 4， 6），结合传统教材的图像与实体解剖，能更好地理解真实的三维人体结构，克服了解剖学教学中剖切后不能很好还原其真实解剖位置的不足，将使解剖学的教学更加充实和丰富多彩，对学习有极大帮助.

3.2解剖学图谱的三维可视化对传统解剖学的补充和发展传统的解剖学是通过对人尸体的剖切、观察、测量，绘图还原人体结构而来的，难免有人为的理想化因素（Fig 3， 5， 7）. 我们在实际工作中也常感到解剖学图谱与真实人体的差别，图谱上的二维平面图像也难以说明人体的三维立体结构. 通过与相应图像的比较，结合实际工作的经历，我们认为即使是传统权威教科书，有些图像与实际人体也是有较明显差别的. Reinig等［5］在美国可视人研究中认为虚拟重建的图像是实时互动真实的解剖学，可以弥补传统解剖学图谱的不足. 虚拟VCHF1数据是高度真实的人体断面数字化图像. 基于VCHF1数据三维重建的胰腺及周围结构三维可视化图像，是人体组织器官立体结构的真实体现，高度真实还原人体的胰腺及周围结构，是对传统教材中失真或理想化图像的完善和补充.

3.3解剖学图谱的三维可视化有助于临床外科的发展通过虚拟重建加深对临床解剖学的理解，是促进外科发展的有效途径. 方驰华等［6］证明三维重建肝脏管道是研究肝脏管道的理想方法. Uchida等［7］以CT图像的三维重建研究胰腺的血供. 充分理解胰腺周围解剖是胰腺十二指肠切除手术的关键，胰头癌根治手术还必须注意肾静脉［8］. 胰腺柔软，离体后不易定形，其在人的真实外形不易理解，胰腺及周围组织结构大多是腹膜后的深在器官，外科医生在一般的腹部手术中难以观察到，也因其复杂的周边结构不易进行探查和触摸，因此，常有高年资的腹部外科医师对胰腺及其周围结构感到陌生，这也可能是胰腺外科手术是腹部外科手术难点的原因之一. 本研究图像资料数字化，以三维可视化的形式，通过任意角度的旋转，全方位显示胰腺及其周围结构. 也可设置不同的透明度，或将任意若干种结构的透明度设置为0，将其隐藏（Fig 4， 6），便于对深面组织结构的观察理解，对临床医师理解掌握胰腺的解剖关系有极大帮助.

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医学图像重建范文第2篇

【关键词】虚拟；医学；解剖实验；关键方法；三维图像重建技术

一、虚拟医学解剖实验概述

所谓虚拟医学解剖实验是指利用虚拟现实技术模拟解剖试验的过程，创建一种模拟现实环境的多维信息空间，通过这一空间获取与实际医学解剖实验接近或一致的信息。虚拟医学解剖实验的实现需要综合应用多种技术，包括计算机图形学技术、多媒体技术、人工智能技术、仿真技术、计算机网络技术、多传感技术、并行处理技术等。利用虚拟医学解剖实验室能够对虚拟的标本进行无限次的手术练习，且不受场地、温度等多种因素的限制。若制作的标本仿真度够高，还可用于大型医疗科研项目，其所具有的优越性是不可估量的。虚拟标本仿真度的高低主要由三维图像重建技术决定，因此三维图像重建技术是虚拟医学解剖实验的关键方法[5]。

二、虚拟医学解剖实验关键方法

—三维图像重建的原理三维图像重建这一词汇并不陌生，医疗领域的放射性检查中常应用这一词汇。所谓三维重建是指三维物体建立适合计算机表示和处理的数学模型。该种技术主要依赖计算机和图像处理技术实现，是在计算机中建立、表达客观世界的关键性技术。三维图像重建技术在虚拟医学解剖实验中的应用需要基于LabView平台获取最佳应用效果。现阶段，大部分三维精确重建算法均是以FDK算法为基础算法进行计算得到的，重建原理结合图1进行分析。图1为锥束圆形的扫描轨迹，其中x轴、z轴、y轴分别用于描述扫描区域做标记，u轴和v轴用于描述探测器投影数据坐标系，t轴和s轴用于描述射线源坐标系。以z轴为旋转中心轴进行旋转，s轴会一直经过射线源的中心，并与探测器平面保持垂直关系。为了方便极端，根据集合比例将探测器投影数据转换为经过原点O的平面投影数据，基于FDK算法的三维图像重建需要进行滤波和反投影的计算。滤波的计算公式为：滤波=aa2+b+c姨d•h（e），其中a为射线源中心与原点之间的距离，b和c均为旋转角夼下的投影，d为旋转角夼下的滤波投影数据，h(e)为卷积函数。反投影计算公式为：反投影（f(x,y,z)=2π0乙u2P(p,q)a），其中(p,q)用于描述重建体素点在滤波投影平面上的反投影点位置。

三、三维图像重建技术的应用

三维图像重建技术的应用主要包括两部分，分别为建立虚拟模型和制作虚拟模型，以简单的形体为例，可直接建立整体的三维模型，然后对各个剖切面进行处理，形成一个复杂的组合体。之后借助三维CAD设计虚拟模型的各个部分。本文以人的手臂为例，分析三维图像重建技术的实际应用，具体步骤如下：（1）首先建立一个整体三维模型，然后以剖切面为界限对各个部分进行处理，分别创建组成部分。（2）完成模型建立后使用三维CAD设计软件的输出插件功能生成VRML文件，将三维模型建好后在三维CAD设计软件中应用输出插件导出1wrl格式的文件，与VRML问卷和HTML文件基本相似，并用文本文件对场景和链接进行描述。（3）在VRMLPad中打开查看上一步骤导出的源代码，使用VRMLPad自带的文件压缩功能对文件进行优化压缩，得到人体手臂三维模型。（4）应用VRML的设计交互功能，通过VRML的脚本节点Script对场景对象进行定义和改变。脚本节点Script包括一个Java文件，在脚本节点Script初始化时应用，当收到事件指令后将执行相应的函数，该函数能通过常规的机制发送事件指令或直接向脚本节点Script指向的节点发送事件，最终通过双击“shoubi.1wrl”文件，之后可借助VRML浏览器浏览“shoubi.1wrl”文件。至此，完成了三维图像重建技术在虚拟医学解剖实验中的一次应用。

四、结论

综上所述，三维图像重建技术作为虚拟医学解剖实验的关键方法，能够将大量解剖学知识直接表现出来，使抽象的解剖学概念更加直观化、形象化，不仅能够节约昂贵的实验动物和人体标本，还能提高解剖实验过程的灵活性，避免真实解剖实验研究过程中存在的风险事件。但其也存在一些应用弊端，如在解剖实验教学中的应用，可能会导致学生缺乏对解剖基本技能的重视，忽视相关仪器的使用规范。因此，建议我国医疗领域和高等医学院校合理应用该项技术。

作者:张雷 李斌 单位:张家口学院

参考文献

[1]李一帆,杨茂有,尚云龙等.三维虚拟数字化可视人体在解剖教学中的应用[J].解剖学研究,2012.

医学图像重建范文第3篇

关键词：超分辨率；插值；凸集投影；迭代反投影

中图分类号：TP391.41 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 （2013） 01-0013-03

1 引言

目前图像处理技术广泛应用于视频监控，安全防范，航空拍摄，医学成像等领域。图像分辨率依赖于传感器的物理特性，光线，密度和检测器元素的空间响应。受拍摄场景、采集图像硬件设备限制等因素影响，获得的图像有时分辨率较低，清晰度较差，参考价值不高。改善传感器等硬件设备来提升图像分辨率往往很难实现，而利用图像复原方法能够提高低分辨率图像的清晰度[1]。传统图像复原技术不能将频率复原到衍射极限相应的截止频率外，从而丢失能量和信息，图像的分辨率得不到真正提高，而图像超分辨率重建技术能够提高图像分辨率，改善图像质量。图像超分辨率重建方法的核心思想是利用一幅或者多幅具有互补信息的低分辨率图像来重构一幅或者多幅细节更丰富的高分辨率图像。

图像超分辨率重建思想源于20世纪60年代Harris和Goodman提出的单幅图像重建的概念和方法[2，3]。1984年Tsai和Huang[4]提出由低分辨率图像序列进行单幅高分辨率图像重建，图像的超分辨率重建技术已成为图像处理中的一个热门研究方向。单幅图像超分辨率重建主要利用对高分辨率图像的先验知识和以混叠形式存在的高频信息进行复原，恢复出图像获取时丢失的信息[5]。序列图像超分辨率重建除了可以利用单幅图像中包含的信息，还可以利用相邻图像之间的互补信息进行重建，重建效果要优于单幅图像重建的效果。实际拍摄时由于各种条件限制，同一场景不具备拍摄多帧图像的条件，对单帧图像的超分辨率重建在这些情况有更高的实用价值。

2 超分辨率重建方法

从图5、图6可以看出，只进行双线性插值重建的结果图像边缘部分锯齿状纹理较多，图像锐化效果较好，而双三次插值重建结果图像边缘相对平滑，锯齿较少，图像整体较模糊，锐化效果较差。

从表1和图5、图6可以看出，基于双三次插值的IBP重建算法比基于双线性插值的IBP算法PSNR更大，重建结果边缘锐化效果较好，整体图像也更清晰，边缘振荡效应较明显，没有后者平滑；基于双三次插值的POCS算法比基于双线性插值的POCS重建方法PSNR更大，整体图像清晰度比后者高，图像中边缘振荡效应较后者大，且重建图像都出现边框；从客观评价指标数据可以看出IBP算法重建结果PSNR高于POCS算法重建结果。主观观测重建结果图可以看出基于双三次插值的IBP算法的重建效果最好，基于双三次差值的POCS方法重建结果比基于双线性插值的IBP方法重建结果的PSNR值小，但重建效果更好，整体图像更清晰。IBP算法和POCS算法的重建效果都比只进行双线性插值或者双三次插值放大的效果要好，这两种方法都能在提高图像分辨率的同时较好地保持图像的细节信息。这表明重建图像质量高低不能仅依靠MSE和PSNR客观评价指标的高低来判断。

4 结论

本文针对单幅图像的超分辨率重建方法进行了研究和仿真实验，比较了双线性插值、双三次插值、插值与IBP相结合的算法及插值与POCS相结合算法对单幅图像超分辨率重建的效果。利用IBP算法和POCS算法的重建效果都优于单纯的利用双线性插值或者双三次插值对单幅图像的放大。对于一些不同场景、不同内容的单幅图像进行超分辨率重建需要采用何种重建方法能得到更好的重建效果还有待进一步研究。

参考文献：

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[7]郭伟伟，章品正.基于迭代反投影的超分辨率图像重建[J].计算机科学与探索，2009，03：321-329.

医学图像重建范文第4篇

1 资料与方法

1.1 一般资料

本组病例均来自120急救中心送到笔者所在医院院的外伤患者，共32例，男25例，女7例，年龄16～68岁，平均36岁。骨折部位包括：颅面骨6例，锁骨4例，肩胛骨2例（其中1例伴多发肋骨骨折），骨盆7例，股骨3例，膝关节5例，踝骨2例，脊柱3例。

1.2 方法

根据骨折部位选取常规扫描方法，螺旋CT轴位容积扫描、X线等。将螺旋CT轴位容积扫描、X线扫描得到的参数传输至ADW 4，1工作站进行二维（MPR）、三维（SSD、MIP、VR）重建，图像采用高质量模式。

2 结果

颅面骨骨折6例，包括颧骨骨折1例，下颌骨骨折2例，其余3例为上颌窦骨折；锁骨骨折共4例，其中锁骨体骨折居多，共3例，剩下1例为锁骨的胸骨端隐匿性骨折，2例肩胛骨骨折均为粉碎性骨折，此外是骨盆骨折7例，2例耻骨骨折，1例坐骨骨折，3例髋臼骨折伴髋关节后脱位，1例双侧耻骨骨折；股骨骨折中有2例股骨颈骨折，1例股骨头骨折；膝关节的骨折中有2例髌骨骨折，1例双侧跟骨粉碎性骨折，1例单侧跟骨线样骨折；脊柱骨折中，腰椎骨折3例，其中爆裂骨折2例，伴椎弓附件骨折、碎骨片移入椎管者1例，1例为横突骨折。二维重建检出率87.5%，三维重建检出率93.8%，详见表1。

表1 CT数据传二维（MPR）、三维（SSD、MIP、VR）重建 例

部位 例数 二维（MPR）

重建检出 三维（SSD、MIP、VR）

重建检出

颅面骨 7 7 7

锁骨 3 2 3

肩胛骨 2 2 2

骨盆 7 6 6

股骨 3 3 3

膝关节 2 2 2

跟骨 5 4 5

脊柱 2 2 2

3 讨论

多层螺旋CT能够将大面积的图像呈现出来，也能获得更多的体积数据，此外，多层螺旋CT的重建系统与以往的不同，而是采用了优化采样扫描的方法，能够将z轴方向在多个层面上重建，将图像的质量提高，能够更加清晰直观的看到影像[4]。这种新的重建系统成为多层面锥形束体层投射重建技术，传统的单层重建会导致图像出现伪影，不能够得到清晰的图像，给疾病的诊断带来了一定的影响，而多层重建系统能够通过采集不同层面的轨迹的方法，将多个层面上的图像进行重建，数据点更多，获得的数据量也就更大，能够更加准确的显示出二维、三维图像[5]。原始轴位图像是诊断的基础，二维图像对于显小于4 r-损伤的结构细节及骨折内部情况方面有优势；三维图像对于显示骨折的空间关系方面具有优势。

本组资料的进行方法对于不同的部位也有不同的仪器，如颅面骨部分运用的通常是常规扫描方法，对于特殊的颅面骨病情也利用到容积扫描仪，层厚能够尽量减薄，对于检查结果也能够更加清晰准确。对于得到的原始图像进行相应的重建，重建后再进行相关的处理，最终得到需要的图像。图像重建的过程中，利用了诸多技术如MIP、SVR等[6]，这些技术都在很大程度上帮助得到后期处理过的图像，从而对于患者病情有更加明确的诊断与分析，缩短确诊时间，能够尽早的为患者制定一系列的治疗方法，抓住最好的治疗时机。MIP对于图像重建也是最具价值的方法，它能够通过多个角度的旋转帮助血管与骨关节等部位的影像进行重建，重叠部分也能够手动切割，通常图像的边缘具有伪影，导致图像不是很清晰，通过MIP能够有效消除伪影，使骨关节三维重建图像更加清楚，显示细微骨折方面较SVR效果好，但是MIP也存在其不足，由MIP的成像立体感较差[7]，医师不能通过这一检查方法观察到明显的骨关节的立体结构，也不能向前来进行就诊的患者讲述疾病情况，因为本身就不是医学专业的患者，不能看出疾病片子与正常片子的不同[8]。SVR在一定程度上立体感较强，使医师能够清晰看出表浅的结构与深层的结构。较高形式的重建方式就是利用所有的扫描信息，立体感较强，边缘也较为柔和，这样能够整体显示出骨关节的细微结构，体现骨折和脱位的立体形态，能够显示出临床诊断的相关信息，可作为骨关节损伤二、三维重建的常规方法。

不同的技术方法应用于不同的骨关节部位，骨关节有较为厚大也有较为微小的，对于较微小的骨关节来说，要采取更加细致入微的技术方法，如MIP，这样才能更加细致更加全面的观察到骨折部位的病变情况。二维重建技术的立体感不如三维重建技术，而三维重建技术能够更加直观、立体的将骨关节与血管的影像显现在我们面前，通过三维重建这一技术，了解到更过关于骨关节的健康情况及疾病情况，从而更早的发现病情，及时治疗，不耽误时机。在临床上，要将二维重建与三维重建相互结合，互相取长补短，使二维重建与三维重建的技术能够更好的应用于临床的疾病治疗。MPR准确显示了骨折的部位、骨折线，结合轴位CT图像，加以综合分析，可以判断骨折在纵向和轴位的移位情况[9]，并且较为直观，能够再现骨骼的立体结构，从而指导临床医师全面了解患者骨折部位的情况，为手术入路作出科学的指导。但是其在判断骨折的旋转方面，却效果欠佳，因此，还应该结合三维重建。但是三维重建图像可以直观的再现骨骼的立体构像，并可多角度旋转观察，直观全面的显示骨折的部位、范围和移位程度。可以表明，在显示骨折的移位、旋转、脱位和空间立体关系时，三维重建明显优于轴位CT和MPR[10]。

在骨关节的诊断中 ，最常用的检查方法是X线检查，这是最传统的检查方法，但是直至今日仍对骨关节疾病的诊断起到很重要的作用，但是当骨关节的结构较为复杂时，传统的X线检查不能够清楚的找到病变部位，在平片中也不能显示出疾病的发展情况，此时需要更加细致的影像检查方法，也就是二维、三维重建，形成立体的图像，有些患者的骨关节中存在着转移瘤等复杂病情，这些情况都需要我们采用二维、三维重建。最常见的骨折通过二维、三维重建，形成立体的图像后，也能进一步有助于医师诊断病情，判断病变程度，为此后的患者安排适当的检查与手术，在一定程度上能够预测手术的可行性[11-12]。本组资料中有2例进行了三维重建，并通过三维重建成功的分型，分型后医师进行了相应的正确诊断，排除了相似病例对于本组资料中的病例的干扰，三维重建形成了图像后，也进一步帮助了医师了解骨折处的损伤情况，便于诊断病变在哪一阶段，也能够看到骨关节是否存在游离的骨关节碎片，多角度对骨关节进行观察，对临床诊断有很大帮助。另外，对于脊柱，腰椎，胸锁关节等存在较多重叠部分的不规则骨，二维、三维图像重建能够将不同组织的情况都反映处来，医生可以根据不同组织的情况判断病情，因此二维、三维图像重建在一定程度上有助于医师观察软组织的受伤情况，是否存在软组织的肿胀和破坏等情况，同时还能够将轴位及侧位等等的影像信息体现出来，通过多个层面的影像辅助诊断，更加明确的判断出细微的骨折，准确的找到骨折的位置，进一步的帮助临床上对于病症的诊断，多层螺旋CT二维、三维重建能够整体直观的将骨关节展现出来，便于找出及观察病变部位，在很多方面都优于X线，因此在复杂骨关节结构疾病诊断时，多层螺旋CT二维、三维重建提供了很多临床所需信息。

综上所述，在CT快速薄扫基础上，科学、合理选择二维和三维重建技术，在骨折的诊断中可以为外科制定治疗方案提供更多信息。

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医学图像重建范文第5篇

关键词：计算机技术；医学图像；图像处理技术

中图分类号：TP18文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)15-3696-02

The Application of Computer Image Processing Technology in Medicine

ZHANG Gui-ying

(Zunyi Medical College, Department of Medical Information Engineering, Zunyi 56003,China)

Abstract: Modern medicine is increasingly inseparable from the medical image information, the support of medical equipment or systems, medical image processing and medical equipment, ultrasound imaging, CT, MRI, surgery, Tongue like diagnostics and computer image processing technology are closely related.

Key words: computer technology; medical image; image processing technology

1医学图像的种类

随着计算机技术和医学的发展，医学图像信息在临床诊断中起着越来越重要的作用。目前，供医学研究和临床诊断所需要的医学图像多种多样，如：B超图像、MRI图像、CT图像、PET图像、SPECT图像、数字X光机（DR）图像、X射线图像、各种电子内窥镜图像、显微镜下病例切片和显微镜下细胞图像等。利用计算机技术处理这些图像，不仅可以提高医学临床诊断水平，还能为医学培训、医学研究与教学、计算机辅助临床外科手术等提供必要支持[1]。

2医学图像处理技术的内容

在医学图像处理中，计算机起着至关重要的作用。广义的图像处理技术包括：图像的获取、图像的存储、图像的传递、图像的处理和图像的输出，这些处理工作都需要用到计算机技术。狭义的图像处理主要研究计算机可以实现的算法，包括：1)几何处理：包括改变图像的大小，旋转、移动图像等。2)算数与逻辑预算：包括图像的加减乘除、与或非运算等。3)图像数字化：将模拟形式的图像转化成数字图像。4)图像变换：为了方便后续操作，改变图像的表示域和表示数据，如傅里叶变换、余弦变换、小波变换等等。5)图像增强：改善视觉效果和图像质量，如对比度增强、平滑、校正等等。6)图像复原：修复失真图像以尽量接近原始的未失真的图像，如频域中的恢复方法、最大熵恢复、运动模糊恢复等。7)图像压缩：为了有利于图像的传输和存储，将一个大的数据文件转换成较小的同性质的文件，如自适应编码压缩、基于人工神经网络和小波技术的压缩等。8)图像分割：将图像中感兴趣的部分分割出来，为后续图像分析和理解打基础，如边界检测、区域检测等等，具体可以参考文献[2]。9)图像的表示和描述：对已分割的图像进一步表示和描述，以更适合计算机进一步处理，如颜色提取、纹理提取、区域集合特性等等。10)图像分类识别：根据提取的特征来分类识别图像，如人工神经网络、支持向量机、模糊识别等。11)图像重建：将一组关于目标的某一剖面的一维（或二维）投影曲线，重构该剖面的二维（或三维）图像的技术，如投影重建、3D重建技术等。一般所说的图像处理指的是狭义的图像处理。

3计算机图像处理技术在医学中的应用

3.1图像处理技术在超声医学成像中的应用

超声成像过程中图像处理的方法有很多，其中主要的有图像平滑处理、图像伪色彩处理、图像纹理分析、图像分割、图像锐化处理，以及图像增强处理等图像处理方法[3]。在B超图像中，不可避免会出现噪声，噪声的存在对某一象素或某幅图像是有影响的，因此要平滑图像，去除噪声，为图像的后续处理做准备。为了使B超医生更好的识别B超图像信息，可以用不同的颜色来表示图像中的不同灰度级，达到图像增强的效果，可识别灰度差较小的像素，这种用彩色差别代替灰度差别而组成的图像，即为伪色彩图像。B超图像中存在颗粒状纹理，其主要有以下两种情况引起的，一种是B超图像本身的斑纹，是无用的信息，另一种是由被检查者的组织结构引起的，是有用的信息。正常和有病变的器官图像组织颗粒分布不同，即纹理也不同，因此，对B超图像进行纹理分析，从而判别病情。图像分割是将病变区域分割出来，以便测量其大小，体积等，为诊断提供必要数据。除此之外，还要用到图像锐化处理和图像增强等计算机技术处理B超图像。

3.2图像处理技术在CT和MRI中的应用

CT的本质是一种借助于计算机进行成像和数据处理的断层图像技术。虽然X线透视可使人们了解人体的内部结构,但只有CT通过计算机在排除散射线和重叠影像的干扰并对X线人体组织吸收系统矩阵作定量分析后,才从根本上解决了分辨率问题。计算机在CT系统中要完成图像去噪、图像的增强、图像重建等任务。没有计算机技术，CT设备的发展是不可想象的[4]。在磁共振中，图像处理技术包括图像去噪、图像增强、图像复原、图像三维重建等操作，磁共振成像也离不开计算机图像处理技术的支持。

3.3图像处理技术在图像引导外科手术中的应用

手术导航(Surgical Navigation)是近二十几年迅速发展的微创外科(Minimally Invasive Surgery，MIS)技术之一。图像引导外科系统利用医学影像和计算机图像处理技术，可在术前对患者多模态图像数据进行三维重建和可视化，获得三维模型，制定合理、定量的手术计划，开展术前模拟；在术中利用三维空间定位系统进行图像和病人物理空间的注册或配准，把患者的实际、手术器械的实时空间位置映射到患者的三维图像空间，对手术器械在空间中的位置实时采集并显示，医生通过观察三维图像中手术器械与病变部位的相对位置关系，对病人进行精确的手术治疗[5]。它把图像图形处理、空间立体定位、精密机械和外科手术等结合在一起。医学图像自动处理算法诸如图像分割、滤波、特征提取算法在图像引导外科中发挥着重要作用。

3.4图像处理技术在中医舌像诊断系统中的应用

计算机图像处理技术在舌象综合定量化研究中起着重要作用，也是舌诊现代化的发展方向之一。中医舌象诊断系统运用色度学、近代光学技术、图像处理技术和计算机硬件技术等学科技术，其中图像处理技术是关键技术之一。在该系统中，要对舌象进行预处理，包括去噪、图像分割等操作。建立颜色模型，根据模糊数学理论，确定有关舌象的定义域，进行特征提取和纹理分析等，这些都是计算机图像处理技术。

4结束语

现代医学越来越离不开医学图像信息的支持，在医学图像处理中，计算机技术起着至关重要的作用。在医学领域中，超声成像、CT、磁共振、外科手术、中医舌像诊断都与计算机图像处理技术息息相关。随着计算机技术和医学的发展，计算机图像处理技术会在医学领域中得到更广泛的应用，医学领域也更离开不计算机图像处理技术。

参考文献：

[1]潘礼庆.计算机技术在医疗仪器中的应用[M].北京：中国中医院出版社,2008:69-89.

[2]张贵英,张先杰.医学图像分割技术研究[J].医学信息, 2011,24(1):533-535.

[3]李义兵,余大昆.计算机在超声医学图像处理中的应用[J].医学信息, 2005, 18(9): 1035-1036.