不同圖像后處理軟件的VR重組技術(shù)應(yīng)用與研究

戴學(xué)標(biāo)，劉 文，劉慧慧，王冬青，朱海濤

不同圖像后處理軟件的VR重組技術(shù)應(yīng)用與研究

戴學(xué)標(biāo)，劉 文，劉慧慧，王冬青，朱海濤

目的：比較AW及Syngo 2種圖像后處理平臺對MRI薄層圖像數(shù)據(jù)VR重組的顯示特點及診斷優(yōu)勢。方法：將2組40例不同檢查部位的MRI薄層掃描圖像數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)分別傳輸至AW及Syngo圖像處理工作站作VR重組處理，所得圖像經(jīng)多角度觀察保存后評價其顯示效果和診斷優(yōu)勢。結(jié)果：AW圖像處理引擎的渲染效果及對微小病變的顯示能力均優(yōu)于Syngo。結(jié)論：對于臨床影像檢查3D處理中微小病變或難以明確的征象，可行2種處理軟件分別處理觀察，以提高診斷質(zhì)量，減少漏診率。

圖像后處理軟件；VR技術(shù)；MRI

0 引言

隨著醫(yī)學(xué)影像檢查設(shè)備的日新月異，與之相伴的圖像后處理軟件的開發(fā)也從未停止過。由于不同的圖像處理軟件引擎算法和繪制方式都有各自的技術(shù)優(yōu)勢，加上運行平臺的差異，實際臨床圖像處理效果也不盡相同。本實驗以SIEMENS公司的Syngo Leonardo圖像后處理平臺（運行于Windows XP 64系統(tǒng)）及GE公司的AW圖像后處理平臺（運行于Linux系統(tǒng)）為例，數(shù)據(jù)源采用SIEMENS公司的Magnetom Trio Tim 3.0T磁共振的薄層圖像，分別作VR技術(shù)重組后，結(jié)合橫斷面圖像，比較2種后處理引擎的處理能力及對診斷質(zhì)量的影響。

1 方法

1.1 一般資料

收集近3個月磁共振顱內(nèi)血管成像MRA（TOF）及磁共振胰膽管成像MRCP薄層圖像各20例作為數(shù)據(jù)源，40例患者在數(shù)據(jù)采集過程中均神志清醒、無異常，自主運動并配合至檢查結(jié)束。檢查掃描設(shè)備為SIEMENS Magnetom Trio Tim 3.0T磁共振儀，圖像后處理平臺一個是GE公司配套的Hp XW8400工作站，軟件版本為AW4.4_07.11；另一個是SIEMENS公司配套的FUJTSU LEONARDO VD30B工作站，軟件版本為Syngo VX49B。

1.2 檢查參數(shù)

MRA（TOF）和MRCP圖像的掃描參數(shù)不同，具體設(shè)置見表1。

表1 掃描參數(shù)

1.3 數(shù)據(jù)傳輸方法

修改AW工作站的主機(jī)網(wǎng)卡IP地址及子網(wǎng)掩碼，并指定IP及AE Title，使其與MRI掃描主控計算機(jī)和Syngo Leonardo工作站位于同一網(wǎng)段內(nèi)，并添加AW主機(jī)至MRI主控計算機(jī)，運行“Ping”命令檢查確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)的連接狀況，確定連接成功后開始傳輸數(shù)據(jù)。將所獲得的薄層數(shù)據(jù)源分別用AW和Syngo處理引擎作VR處理，根據(jù)不同顯示部位的主體結(jié)構(gòu)仔細(xì)調(diào)整至最佳閾值范圍后，分別保存同一患者相同部位、相同角度的VR圖像。

1.4 圖像評價方法

對VR圖像的量化評分，國內(nèi)目前尚未有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。我們參照冠狀動脈血管評分的部分內(nèi)容，請1名副主任醫(yī)師和1名主任技師分別對處理對象高、中、低閾值的顯示主體作圖像質(zhì)量3級評分：3分標(biāo)準(zhǔn)為結(jié)構(gòu)主體顯示平滑，走行連續(xù)無中斷，光渲染自然，像素映射逼真，無任何幾何變形；2分標(biāo)準(zhǔn)為結(jié)構(gòu)主體顯示基本平滑，光渲染自然，走行連續(xù)無中斷，局部輕度螺旋狀偽影；1分標(biāo)準(zhǔn)為結(jié)構(gòu)主體毛糙不平整，走行部分或完全中斷，螺旋狀偽影嚴(yán)重，像素填充缺失，無法給診斷提供更多依據(jù)。

1.5 統(tǒng)計學(xué)處理

采用SPSS13.0統(tǒng)計學(xué)軟件進(jìn)行處理。采用t檢驗比較計量資料，應(yīng)用兩獨立樣本的非參數(shù)檢驗比較圖像評分，P〈0.05為有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

AW及Syngo軟件處理平臺對高、中閾值組織結(jié)構(gòu)的VR處理能力無明顯差異，AW4.4.2對較低閾值的主體能夠充分顯示細(xì)節(jié)，且光渲染自然逼真，無幾何變形和明顯像素丟失，閾值過渡區(qū)處理線性度高，體現(xiàn)了較大優(yōu)勢。具體結(jié)果見表2。

表2 40例圖像不同閾值處理下的評分結(jié)果例

AW軟件對顱內(nèi)微小動脈瘤的處理及動脈圓錐的纖細(xì)分支的顯示均為病變的定性診斷提供了更多幫助，對膽囊和膽管形態(tài)顯示更加真實。如圖1所示。

圖1 VR處理效果（（d）圖黑色箭頭所指）

3 討論

3.1 醫(yī)學(xué)VR圖像的實質(zhì)

醫(yī)學(xué)VR圖像是基于體繪制或面繪制的人體三維計算機(jī)可視化技術(shù)，對人體橫斷面圖像進(jìn)行分析處理，從形態(tài)學(xué)角度對人體的三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行高精度建模，尋找出空間轉(zhuǎn)換律，實現(xiàn)二維空間對應(yīng)點和三維空間位置及解剖結(jié)構(gòu)的一致，從而準(zhǔn)確地重現(xiàn)人體的三維結(jié)構(gòu)。圖像質(zhì)量高低的關(guān)鍵在于處理軟件所采用的重構(gòu)核函數(shù)的精度。按不同重構(gòu)核函數(shù)重構(gòu)三維數(shù)據(jù)場再重新采樣生成的圖像，其質(zhì)量是不同的。一幅完美的醫(yī)學(xué)圖像不應(yīng)扭曲被測物斷面的任何幾何特征，必須保留其所有信息。

3.2 醫(yī)學(xué)VR圖像的優(yōu)勢

醫(yī)學(xué)VR圖像能夠直觀顯示人體各組織器官及病變部位的三維形態(tài)信息，并可對病變進(jìn)行定性、定量分析，使橫斷層圖像信息不再孤立，大大地提高診斷的準(zhǔn)確性，降低診斷的不確定性和手術(shù)的風(fēng)險性，為醫(yī)務(wù)人員的影像診斷工作提供更多支持[1-2]。

3.3 2種軟件平臺的特點

AW4.4.2平臺功能較強(qiáng)大，應(yīng)用插件較全面。在VR重組技術(shù)處理時，圖像繪制算法精細(xì)，光學(xué)渲染效果自然而真實，數(shù)據(jù)采樣準(zhǔn)確，閾值處理范圍線性度高，尤其對閾值較低的數(shù)據(jù)未曾遺漏和缺失，在低照度微小病變處理中體現(xiàn)了較大優(yōu)勢[3]。同時，其運行于資源占有率較低的Linux平臺，也體現(xiàn)了相同硬件平臺的速度優(yōu)勢。但其操作略繁瑣，界面復(fù)雜，對于初學(xué)者需要一個適應(yīng)過程。Syngo Leonardo V43B在實際VR技術(shù)處理中，高閾值部分?jǐn)?shù)據(jù)處理平滑自然，映射較準(zhǔn)確，但處理中低閾值數(shù)據(jù)時，會出現(xiàn)數(shù)據(jù)采樣丟失、圖像失真增加、部分結(jié)構(gòu)出現(xiàn)截斷現(xiàn)象、像素填充不完整。因其運行于Windows XP（64 bit）平臺，該軟件安裝調(diào)試簡便，界面友好簡潔，常用功能鍵分布一目了然，對于一般的非精細(xì)組織結(jié)構(gòu)的VR處理快速便捷。

3.4 醫(yī)學(xué)VR圖像的決定因素

三維可視化的真實性與測量的準(zhǔn)確性都建立在原始橫斷層圖像真實地反映人體解剖結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上。三維成像質(zhì)量與掃描成像參數(shù)的選擇有著密切的關(guān)系。VR技術(shù)處理過程中，無論任何處理軟件，操作者對閾值的把握始終至關(guān)重要，閾值選擇不當(dāng)會掩蓋或丟失大量組織結(jié)構(gòu)的解剖信息，從而造成假象和偽影。當(dāng)閾值范圍過寬時，密度較高的軟組織會影響靶血管的觀測；當(dāng)閾值范圍過窄時，末梢血管和小血管會被剔除，管壁密度較低部分會出現(xiàn)缺損的假象。因此，觀察VR圖像的同時，應(yīng)結(jié)合橫斷面

（????）（????）圖像和MPR圖像進(jìn)行診斷。合理的參數(shù)設(shè)置是在考慮掃描速度和圖像質(zhì)量等多方面因素后的折中。如何確定人體某部位最佳的掃描條件或成像參數(shù)，獲得更高分辨率和更強(qiáng)真實感的三維圖像，對影像技術(shù)人員來說，其探討永無止境[4]。

3.5 軟件版本因素

因受軟件版本發(fā)布時間因素的影響及條件所限，以上軟件的其他版本無法一一嘗試，有待后續(xù)研究。

4 結(jié)語

隨著醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)程的日益普及，PACS已在很多醫(yī)院建立并逐步完善起來，使得數(shù)字化圖像的存儲與傳輸極為方便[5-6]。在各級醫(yī)院中，由于影像設(shè)備的生產(chǎn)廠商、設(shè)備類型、生產(chǎn)年代和軟件應(yīng)用平臺及版本的差異性，各類掃描設(shè)備和圖像后處理設(shè)備的軟硬件未必做到直接通信及自由選擇處理，如果能利用現(xiàn)有設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)，以最小的代價使之互聯(lián)互通，對于臨床影像檢查后處理中的微小病變或難以明確的征象可行2種以上處理軟件分別處理觀察，充分發(fā)揮各處理平臺的優(yōu)勢，取長補(bǔ)短，技術(shù)上互相滲透，以提高影像的診斷質(zhì)量，更好地服務(wù)于患者。

[1]程燕，宋彬，寧剛，等.多排螺旋CT血管成像技術(shù)對肝硬化門脈高壓側(cè)支循環(huán)血管的評價[J].放射學(xué)實踐，2009，24（6）：584-587.

[2]黃進(jìn)軍，張嶸，袁國奇.多層螺旋CT門靜脈三維成像與臨床應(yīng)用[J].中國社區(qū)醫(yī)師：醫(yī)學(xué)專業(yè)半月刊，2009，11（22）：155.

[3]寧春玉.醫(yī)學(xué)影像后處理技術(shù)的研究及其在X線影像優(yōu)化中的應(yīng)用[D].長春：吉林大學(xué)，2005.

[4]王建軍.醫(yī)學(xué)圖像處理軟件的設(shè)計與實現(xiàn)[D].成都：電子科技大學(xué)，2004.

[5]呂婷，劉桂鈴，杜海洲，等.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].中國組織工程研究與臨床康復(fù)，2010，14（43）：8 099-8 012.

[6]禹正揚，何生，熊慶文，等.虛擬現(xiàn)實建模語言（VRML）在數(shù)字化醫(yī)學(xué)圖像中的應(yīng)用[J].生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志，2003，20（2）：222-228.

（收稿：2013-08-14 修回：2013-11-06）

VR recombinant technology with various image post-processing software

DAI Xue-biao,LIU Wen,LIU Hui-hui,WANG Dong-qing,ZHU Hai-tao
(Affiliated Hospital of Jiangsu University,Zhenjiang 212001,Jiangsu Province,China)

ObjectiveTo compare the characteristics and advantages of AW and Syngo image post-processing platforms for VR reconstruction in MRI thin scanning image data.MethodsTwo groups of 40 different MRI thin scanning images were transmitted to AW and Syngo image processing workstations for VR reformation through the network.All the obtained images were saved from multiple angles,and then were evaluated for the application to diagnosis.ResultsAW image processing engine behaved better than Syngo in rendering and diplaying tiny lesions.ConclusionW and Syngo image post-processing platforms can be combined for examining tiny lesions or unclear signs to enhance diagnosis and reduce missed diagnosis.[Chinese Medical Equipment Journal，2014，35（10）：45-46，75]

image post-processing software;VR technology;MRI

R318；TP317.4

A

1003-8868（2014）10-0045-03

10.7687/J.ISSN1003-8868.2014.10.045

江蘇大學(xué)醫(yī)學(xué)臨床科技發(fā)展基金（JLY20120172）

戴學(xué)標(biāo)（1970—），男，工程師，主要從事計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，醫(yī)學(xué)裝備管理、維修與教學(xué)方面的研究工作，E-mail：engineerdai@163.com。

212001江蘇鎮(zhèn)江，江蘇大學(xué)附屬醫(yī)院（戴學(xué)標(biāo)，劉 文，劉慧慧，王冬青，朱海濤）