1、 醫(yī)學(xué)影像的后處理及在臨床應(yīng)用中的技術(shù)研究1 聯(lián)合在縣第一人民醫(yī)院開(kāi)展了“醫(yī)學(xué)影像的后處理及在臨床應(yīng)用 中的技術(shù)研究”課題，經(jīng)充分調(diào)查和認(rèn)證，各種醫(yī)學(xué)影像處理增 強(qiáng)方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)，必須從成像目的、影像的特點(diǎn)和各種增強(qiáng) 方法的自身特性出發(fā)，選擇合適的增強(qiáng)方法，課題研究主要技術(shù) 一.調(diào)查論證醫(yī)學(xué)影像技術(shù)是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中重要的組成部分，并且已經(jīng)成為 醫(yī)學(xué)技術(shù)中發(fā)展最快的領(lǐng)域之一。它主要包括醫(yī)學(xué)成像顯示技 術(shù)、醫(yī)學(xué)圖像分析處理技術(shù)和醫(yī)學(xué)圖像壓縮傳輸技術(shù)三個(gè)主要方 向。它的主要作用是：采集病人身體病變部位的信息并存儲(chǔ)為相 應(yīng)的圖像，通過(guò)對(duì)這些圖像信息作進(jìn)一步的分析、診斷來(lái)更加清 晰、詳細(xì)地獲得和掌握病人的

2、病情，從而可以更好地對(duì)病人開(kāi)展 進(jìn)一步的治療。保留的圖像信息還可以作為日后診斷的參考?，F(xiàn) 代醫(yī)學(xué)影像技術(shù)也已經(jīng)使得遠(yuǎn)程醫(yī)療成為可能，極大地方便了病 二、對(duì)比試驗(yàn)傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)成像技術(shù)是以物理學(xué)和現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)技術(shù)為 計(jì)算機(jī)斷層成像、超聲成像、放射性核素、磁共振成像、紅外線 成像等。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，基于全息攝影的三維成2像技術(shù)也得到日益廣泛的應(yīng)用，從而進(jìn)一步提升了醫(yī)學(xué)診斷技術(shù) 以數(shù)字圖像處理技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)為依托，醫(yī)學(xué)圖像的分析 和處理是醫(yī)學(xué)影像技術(shù)中極為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，它是使醫(yī)生獲得 病人病情可靠信息的重要保證，也是醫(yī)生開(kāi)展進(jìn)一步治療的必要 條件。它對(duì)醫(yī)學(xué)圖像的分析處理主要包括：圖像的

3、預(yù)處理、特征 提取、圖像分割、圖像配準(zhǔn)、圖像融合、紋理分析和偽彩色處理 圖像的壓縮傳輸技術(shù)也是當(dāng)前研究的一個(gè)熱點(diǎn)，這種技術(shù) 依賴于數(shù)字圖像的壓縮編碼技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)，它的出現(xiàn)使得 遠(yuǎn)程醫(yī)療成為可能，并加強(qiáng)了醫(yī)療診斷的即時(shí)性。三、技術(shù)規(guī)程X線影像的成像機(jī)理不同于一般的攝像圖像（利用物體對(duì)光 體組織對(duì)X射線的不同吸收程度的原理上形成的。沿著X線傳播 個(gè)方向上組織的不同和組織個(gè)數(shù)的多少，都會(huì)影響X射線吸收程 度?；诖?，所得的X線圖像是把三維結(jié)構(gòu)的人體在二維空間中 投影成像的技術(shù)，是人體內(nèi)各層結(jié)構(gòu)重疊后的圖像。正是由于 X 線影像的成像機(jī)理特殊性，以及人體結(jié)構(gòu)和組織的復(fù)雜性，使得3X線醫(yī)學(xué)影像表現(xiàn)

4、為動(dòng)態(tài)范圍寬、重疊度大、噪聲高、細(xì)節(jié)豐富、 （二）醫(yī)學(xué)影像增強(qiáng)技術(shù)簡(jiǎn)介在分析和閱讀醫(yī)學(xué)影像時(shí)，影像的對(duì)比度、邊緣特征和信噪 比等對(duì)病癥的正確診斷具有極其重要的意義。但是各類醫(yī)學(xué)影像 在傳輸和轉(zhuǎn)換過(guò)程中會(huì)不同程度地受到損傷變?nèi)?、降質(zhì)，為了提 高影像的對(duì)比度、突出目標(biāo)的輪廓、衰減各種噪音等，需要對(duì)影 提高圖像中的對(duì)象與非對(duì)象的對(duì)比度與圖像的清晰度。這里，對(duì) 瘤、陰影等。圖像增強(qiáng)的目的是采用一系列技術(shù)去改善圖像的視覺(jué)效果或?qū)D像轉(zhuǎn)換成一種更適合人或機(jī)器進(jìn)行分析處理的形 式。通過(guò)處理設(shè)法有選擇地突出某些人或機(jī)器感興趣的信息，抑 制一些無(wú)用的信息，提高圖像的使用價(jià)值。由于它是在不了解圖像降質(zhì)的具體原因的

5、情況下，用試探的方式對(duì)圖像加工，以改善 圖像質(zhì)量的，因此需要同時(shí)提供幾種方式以適應(yīng)具體的圖像。4(a)為肋骨骨折圖(b)逆灰度編碼處理圖 （三）醫(yī)學(xué)影像技術(shù)與數(shù)字圖像處理技術(shù)的關(guān)系醫(yī)學(xué)影像技術(shù)與數(shù)字圖像處理技術(shù)是密不可分的，特別是在 醫(yī)學(xué)圖像分析處理和醫(yī)學(xué)圖像壓縮傳輸方向，這種關(guān)系表現(xiàn)得尤 5 多視處理 二維顯示三維顯示 偽彩色預(yù)處理 在這個(gè)流程圖中每個(gè)環(huán)節(jié)都是應(yīng)用數(shù)字圖像處理的理論和 技術(shù)完成的，只是在處理過(guò)程中有時(shí)還需考慮到醫(yī)學(xué)圖像本身重 1.圖像預(yù)處理：從不同成像儀得到的醫(yī)學(xué)圖像都存在著不同 程度的噪聲和干擾，這些噪聲的存在勢(shì)必影響對(duì)圖像的進(jìn)一步分 析，所以在這一環(huán)節(jié)需要考慮使用相關(guān)的數(shù)

6、字圖像濾波方法將含 在圖像中的噪聲濾除掉，從而為下面的分析打下良好的基礎(chǔ)。在 好的圖像濾波算法下，圖像預(yù)處理的結(jié)果已經(jīng)可以為觀察提供良 2.圖像分割：圖像分割主要是根據(jù)圖像的不同特征將圖像分 割成若干區(qū)域，每個(gè)區(qū)域形成一個(gè)相應(yīng)的像素集，圖像分割得到 的像素集可能與不同的目標(biāo)相對(duì)應(yīng)，也可能與目標(biāo)的不同區(qū)域相 對(duì)應(yīng)。圖像分割本身是一個(gè)比較困難的課題，同時(shí)也是非常重要6的。近年來(lái)，隨著人們不斷深入的研究，在這方面還是取得了一 3.特征提?。禾卣魈崛∈菫榱四塬@得反映圖像本質(zhì)的一些特 殊信息，提取的特征既包括直接檢測(cè)到的信息也包括由計(jì)算得到 的信息，如一些點(diǎn)、線，還包括根據(jù)已有的特征加以變換的得到 的新

7、的特征。特征提取的作用是去除圖像中冗余的信息而突出圖 像需要識(shí)別的信息。但是必須注意所提取的特征必須能夠反映目 4.圖像配準(zhǔn)：醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)是通過(guò)某種空間變換，使兩幅圖 像的對(duì)應(yīng)點(diǎn)達(dá)到空間位置和解剖結(jié)構(gòu)上的完全一致。要求配準(zhǔn)的 結(jié)構(gòu)能使兩幅圖像上所有的解剖點(diǎn)，或至少是所有具有診斷意義 的點(diǎn)以及手術(shù)區(qū)域的點(diǎn)都達(dá)到匹配。圖像配準(zhǔn)是圖像融合的前 提，是公認(rèn)難度較大的圖像處理技術(shù)，也是決定醫(yī)學(xué)圖像融合技 術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。近年來(lái)國(guó)外在圖像配準(zhǔn)方面研究很多，如幾何矩 的配準(zhǔn)、利用圖像的相關(guān)系數(shù)、樣條插值等多項(xiàng)式變換對(duì)圖像進(jìn) 行配準(zhǔn)等。為了提高 CT、MRI、PET 多模態(tài)醫(yī)學(xué)圖像的三維配準(zhǔn) 和融合的精度，還可

8、以采用基于互信息的方法5.圖像融合：不同的醫(yī)學(xué)圖像提供了不同器官的不同信息， 圖像融合的作用就在于綜合處理應(yīng)用這些成像設(shè)備所得到的信 息并以某種方式將它們有機(jī)地合并在一起，從而使觀察者可以在 一幅圖像中同時(shí)觀察到目標(biāo)對(duì)象不同層次上的信息。這里是一些7 睛對(duì)彩色是十分敏感的，所以為了使人眼獲得更好的視覺(jué)效果， 通過(guò)某種手段給醫(yī)學(xué)圖像加入一些顏色信息的處理方法就是偽 彩色處理7.多視處理：所謂的多視處理就是運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)和光學(xué) 技術(shù)，來(lái)獲取目標(biāo)物體不同角度的攝影圖以作為圖像重建的基礎(chǔ), 主要技術(shù)方法包括雙向合成法、莫爾條紋法、傅利葉輪廓法、位 相測(cè)量法、三角測(cè)距法等8.圖像重建：圖像重建是使用圖像

9、多視化處理的結(jié)果，通 過(guò)相關(guān)的數(shù)字圖像技術(shù)來(lái)重新構(gòu)建目標(biāo)物體的三維立體圖以獲 得更好的可視化效果。常用的圖像重建算法包括傅里葉變換重 建、卷積法重建、代數(shù)方法重建等?？陀^評(píng)價(jià)法主要是通過(guò)計(jì)算一些量化的指標(biāo)或者通過(guò)描繪 能反映圖像自身性能的曲線來(lái)評(píng)價(jià)圖像處理效果的方法。這里所 說(shuō)的量化指標(biāo)是一些能反映圖像特性的數(shù)值，如圖像的方差，均 （四）醫(yī)學(xué)圖像去噪處理的意義醫(yī)學(xué)圖像去噪聲處理屬于圖像的預(yù)處理階段，從數(shù)字圖像處 理的技術(shù)角度來(lái)說(shuō)屬于圖像恢復(fù)的技術(shù)范疇，它的存在有著非常8(1)醫(yī)學(xué)圖像由于不同的成像機(jī)理，得到的初始圖像中都含 有大量的不同性質(zhì)的噪聲，這些噪聲的存在影響著人們的對(duì)醫(yī)學(xué) 圖像的觀察，

10、干擾人們對(duì)圖像信息的理解。噪聲嚴(yán)重時(shí)候，圖像 幾乎產(chǎn)生變形，更使得圖像失去了存儲(chǔ)信息的本質(zhì)意義。顯然對(duì) 圖像進(jìn)行去噪處理，是正確識(shí)別圖像信息的必要保證。(2)除了能提高人視覺(jué)識(shí)別信息的準(zhǔn)確性，圖像去噪的意義 還在于它是對(duì)圖像作進(jìn)一步處理的可靠保證。如果對(duì)一幅含有噪 聲的醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行特征提取、配準(zhǔn)或者圖像融合等處理其結(jié)果肯 定不能令人滿意。特別是對(duì)于醫(yī)學(xué)圖像處理來(lái)說(shuō)，必須要求每一 步有盡可能的準(zhǔn)確性和可靠性。所以醫(yī)學(xué)圖像去噪是必需的。（五）研究醫(yī)學(xué)圖像去噪方法的意義在數(shù)字圖像處理領(lǐng)域，有很多傳統(tǒng)的圖像去噪方法，它們可 能已經(jīng)被提出以至被應(yīng)用很久了。在這樣的學(xué)術(shù)背景下依然研究 醫(yī)學(xué)圖像去噪的意義何

11、在？我想意義依然是有的，在于：(1)雖然醫(yī)學(xué)圖像去噪技術(shù)是以一般數(shù)字圖像處理技術(shù)為基 礎(chǔ)，但是醫(yī)學(xué)圖像本身具有自己一些鮮明的特征，這些特征正是 醫(yī)學(xué)圖像所含有的特殊信息。在對(duì)醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行去噪處理的時(shí)候 必須盡可能地保留這些特征，這就需要我們研究新的算法使得這 些算法在保留一般數(shù)字圖像去噪性能的基礎(chǔ)上還能滿足醫(yī)學(xué)圖 9(2)在醫(yī)學(xué)圖像去噪領(lǐng)域，傳統(tǒng)方法呈百花齊放之態(tài)，但是 這些方法并非十全十美，主要表現(xiàn)在去噪的同時(shí)對(duì)圖像細(xì)節(jié)的丟 失。因此進(jìn)一步研究新的去噪方法或者完善已有的算法意義依然 (3)不同算法都有者不同的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)，對(duì)圖像去噪的效 果也表現(xiàn)不同。探求它們的內(nèi)部機(jī)理，尋求相應(yīng)的關(guān)系，研究不 同算法之間如何取長(zhǎng)補(bǔ)短，以達(dá)到更好的去噪效果，也是很有意 (4)研究圖像去噪的同時(shí)對(duì)醫(yī)學(xué)圖像其他處理環(huán)節(jié)性能的提 五、試驗(yàn)結(jié)果醫(yī)學(xué)影像增強(qiáng)的目的就是為了提高圖像的質(zhì)量，增強(qiáng)其視 覺(jué)效果。其方法主要包括對(duì)比度增強(qiáng)、平