計算機圖像處理技術在醫(yī)學中的應用

摘要：現(xiàn)代醫(yī)學越來越離不開醫(yī)學圖像信息、醫(yī)療設備或系統(tǒng)的支持，在醫(yī)學圖像處理和醫(yī)學設備中，超聲成像、CT、磁共振、外科手術、中醫(yī)舌像診斷都與計算機圖像處理技術息息相關。

關鍵詞：計算機技術；醫(yī)學圖像；圖像處理技術

中圖分類號：TP18文獻標識碼：A文章編號：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醫(yī)學圖像的種類

隨著計算機技術和醫(yī)學的發(fā)展，醫(yī)學圖像信息在臨床診斷中起著越來越重要的作用。目前，供醫(yī)學研究和臨床診斷所需要的醫(yī)學圖像多種多樣，如：B超圖像、MRI圖像、CT圖像、PET圖像、SPECT圖像、數(shù)字X光機（DR）圖像、X射線圖像、各種電子內窺鏡圖像、顯微鏡下病例切片和顯微鏡下細胞圖像等。利用計算機技術處理這些圖像，不僅可以提高醫(yī)學臨床診斷水平，還能為醫(yī)學培訓、醫(yī)學研究與教學、計算機輔助臨床外科手術等提供必要支持[1]。

2醫(yī)學圖像處理技術的內容

在醫(yī)學圖像處理中，計算機起著至關重要的作用。廣義的圖像處理技術包括：圖像的獲取、圖像的存儲、圖像的傳遞、圖像的處理和圖像的輸出，這些處理工作都需要用到計算機技術。狹義的圖像處理主要研究計算機可以實現(xiàn)的算法，包括：1)幾何處理：包括改變圖像的大小，旋轉、移動圖像等。2)算數(shù)與邏輯預算：包括圖像的加減乘除、與或非運算等。3)圖像數(shù)字化：將模擬形式的圖像轉化成數(shù)字圖像。4)圖像變換：為了方便后續(xù)操作，改變圖像的表示域和表示數(shù)據(jù)，如傅里葉變換、余弦變換、小波變換等等。5)圖像增強：改善視覺效果和圖像質量，如對比度增強、平滑、校正等等。6)圖像復原：修復失真圖像以盡量接近原始的未失真的圖像，如頻域中的恢復方法、最大熵恢復、運動模糊恢復等。7)圖像壓縮：為了有利于圖像的傳輸和存儲，將一個大的數(shù)據(jù)文件轉換成較小的同性質的文件，如自適應編碼壓縮、基于人工神經網絡和小波技術的壓縮等。8)圖像分割：將圖像中感興趣的部分分割出來，為后續(xù)圖像分析和理解打基礎，如邊界檢測、區(qū)域檢測等等，具體可以參考文獻[2]。9)圖像的表示和描述：對已分割的圖像進一步表示和描述，以更適合計算機進一步處理，如顏色提取、紋理提取、區(qū)域集合特性等等。10)圖像分類識別：根據(jù)提取的特征來分類識別圖像，如人工神經網絡、支持向量機、模糊識別等。11)圖像重建：將一組關于目標的某一剖面的一維（或二維）投影曲線，重構該剖面的二維（或三維）圖像的技術，如投影重建、3D重建技術等。一般所說的圖像處理指的是狹義的圖像處理。

3計算機圖像處理技術在醫(yī)學中的應用

3.1圖像處理技術在超聲醫(yī)學成像中的應用

超聲成像過程中圖像處理的方法有很多，其中主要的有圖像平滑處理、圖像偽色彩處理、圖像紋理分析、圖像分割、圖像銳化處理，以及圖像增強處理等圖像處理方法[3]。在B超圖像中，不可避免會出現(xiàn)噪聲，噪聲的存在對某一象素或某幅圖像是有影響的，因此要平滑圖像，去除噪聲，為圖像的后續(xù)處理做準備。為了使B超醫(yī)生更好的識別B超圖像信息，可以用不同的顏色來表示圖像中的不同灰度級，達到圖像增強的效果，可識別灰度差較小的像素，這種用彩色差別代替灰度差別而組成的圖像，即為偽色彩圖像。B超圖像中存在顆粒狀紋理，其主要有以下兩種情況引起的，一種是B超圖像本身的斑紋，是無用的信息，另一種是由被檢查者的組織結構引起的，是有用的信息。正常和有病變的器官圖像組織顆粒分布不同，即紋理也不同，因此，對B超圖像進行紋理分析，從而判別病情。圖像分割是將病變區(qū)域分割出來，以便測量其大小，體積等，為診斷提供必要數(shù)據(jù)。除此之外，還要用到圖像銳化處理和圖像增強等計算機技術處理B超圖像。

3.2圖像處理技術在CT和MRI中的應用

CT的本質是一種借助于計算機進行成像和數(shù)據(jù)處理的斷層圖像技術。雖然X線透視可使人們了解人體的內部結構,但只有CT通過計算機在排除散射線和重疊影像的干擾并對X線人體組織吸收系統(tǒng)矩陣作定量分析后,才從根本上解決了分辨率問題。計算機在CT系統(tǒng)中要完成圖像去噪、圖像的增強、圖像重建等任務。沒有計算機技術，CT設備的發(fā)展是不可想象的[4]。在磁共振中，圖像處理技術包括圖像去噪、圖像增強、圖像復原、圖像三維重建等操作，磁共振成像也離不開計算機圖像處理技術的支持。

3.3圖像處理技術在圖像引導外科手術中的應用

手術導航(Surgical Navigation)是近二十幾年迅速發(fā)展的微創(chuàng)外科(Minimally Invasive Surgery，MIS)技術之一。圖像引導外科系統(tǒng)利用醫(yī)學影像和計算機圖像處理技術，可在術前對患者多模態(tài)圖像數(shù)據(jù)進行三維重建和可視化，獲得三維模型，制定合理、定量的手術計劃，開展術前模擬；在術中利用三維空間定位系統(tǒng)進行圖像和病人物理空間的注冊或配準，把患者的實際體位、手術器械的實時空間位置映射到患者的三維圖像空間，對手術器械在空間中的位置實時采集并顯示，醫(yī)生通過觀察三維圖像中手術器械與病變部位的相對位置關系，對病人進行精確的手術治療[5]。它把圖像圖形處理、空間立體定位、精密機械和外科手術等結合在一起。醫(yī)學圖像自動處理算法諸如圖像分割、濾波、特征提取算法在圖像引導外科中發(fā)揮著重要作用。

3.4圖像處理技術在中醫(yī)舌像診斷系統(tǒng)中的應用

計算機圖像處理技術在舌象綜合定量化研究中起著重要作用，也是舌診現(xiàn)代化的發(fā)展方向之一。中醫(yī)舌象診斷系統(tǒng)運用色度學、近代光學技術、圖像處理技術和計算機硬件技術等學科技術，其中圖像處理技術是關鍵技術之一。在該系統(tǒng)中，要對舌象進行預處理，包括去噪、圖像分割等操作。建立顏色模型，根據(jù)模糊數(shù)學理論，確定有關舌象的定義域，進行特征提取和紋理分析等，這些都是計算機圖像處理技術。

4結束語

現(xiàn)代醫(yī)學越來越離不開醫(yī)學圖像信息的支持，在醫(yī)學圖像處理中，計算機技術起著至關重要的作用。在醫(yī)學領域中，超聲成像、CT、磁共振、外科手術、中醫(yī)舌像診斷都與計算機圖像處理技術息息相關。隨著計算機技術和醫(yī)學的發(fā)展，計算機圖像處理技術會在醫(yī)學領域中得到更廣泛的應用，醫(yī)學領域也更離開不計算機圖像處理技術。

參考文獻：

[1]潘禮慶.計算機技術在醫(yī)療儀器中的應用[M].北京：中國中醫(yī)院出版社,2008:69-89.

[2]張貴英,張先杰.醫(yī)學圖像分割技術研究[J].醫(yī)學信息, 2011,24(1):533-535.

[3]李義兵,余大昆.計算機在超聲醫(yī)學圖像處理中的應用[J].醫(yī)學信息, 2005, 18(9): 1035-1036.

[4]步金梅.計算機在醫(yī)學圖像處理方面的應用[J].中國醫(yī)學教育技術, 2001, 15(4): 203-204.

[5] Taylor RH, Stoianovici D. Medical robotics in computer_intergrated surgery. IEEE Transactions on Robotics and Automation 2003, 19(5): 765-781.