數(shù)字圖像處理技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

郭寬

文章編號：2095-6835（2016）13-0106-01

摘 要：醫(yī)學(xué)影像技術(shù)涉及到了諸多領(lǐng)域的新興技術(shù)，是多種前沿科技融合而成的產(chǎn)物，也是進(jìn)行醫(yī)學(xué)研究以及臨床階段的醫(yī)學(xué)實驗所必需的一種手段。主要對計算機圖像處理技術(shù)在實際醫(yī)療中的使用情況，以及使用計算機技術(shù)來幫助醫(yī)生對患者進(jìn)行治療的實際狀況進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：圖像處理技術(shù)；計算機技術(shù)；醫(yī)學(xué)圖像；計算機輔助診斷

中圖分類號：R319 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.13.106

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，多學(xué)科交叉和融合成為現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展和進(jìn)步的突出特色和重要途徑。醫(yī)學(xué)影像技術(shù)作為醫(yī)學(xué)研究和臨床醫(yī)學(xué)的重要技術(shù)，綜合了計算機科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、物理學(xué)等方面許多新技術(shù)，成為近20年醫(yī)學(xué)技術(shù)中發(fā)展最快的技術(shù)之一。通過應(yīng)用計算機圖像處理技術(shù)輔助醫(yī)學(xué)診斷與治療，在很大程度上提高了診療質(zhì)量，其已成為當(dāng)今的熱點研究之一。

1 計算機技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

1.1 計算機輔助診斷

Ledley在1966年首次提出“計算機輔助診斷”的概念，經(jīng)過多年的發(fā)展之后形成了現(xiàn)在的計量醫(yī)學(xué)。而將CAD技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療診斷之中需遵循以下流程：臨床取得計算機影像資料—在電腦上進(jìn)行數(shù)據(jù)庫比對和數(shù)據(jù)分析—就此情況給出相應(yīng)反饋。之前的專家系統(tǒng)絕大多數(shù)情況下都會使用概率統(tǒng)計的方法來得出結(jié)論，但隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的前沿科技被引入專家系統(tǒng)中，使專家系統(tǒng)成為眼下最為常用的輔助診斷系統(tǒng)。CAD技術(shù)的應(yīng)用是目前醫(yī)學(xué)影像診斷這門學(xué)科的主要研究方向之一，由于其計算計量的精確度相當(dāng)高，可以多次重復(fù)使用，沒有工作時間限制等特點，目前已經(jīng)被應(yīng)用于肺結(jié)節(jié)性病變、乳腺癌等疾病的早期診斷中。這樣，不僅可以在疾病早期及時發(fā)現(xiàn)并且確診，還在很大程度上提升了診斷的準(zhǔn)確度，將診斷階段出現(xiàn)問題的概率降到最低，使臨床醫(yī)療的診斷變得更加精準(zhǔn)。

1.2 計算機輔助外科手術(shù)

計算機輔助外科手術(shù)（Computer Aided Surgery，CAS）是將現(xiàn)代化的數(shù)字影像技術(shù)應(yīng)用到外科手術(shù)過程中的產(chǎn)物。首先運用相關(guān)設(shè)備取得患者傷病處的二維數(shù)字影像，而后使用計算機解析這組影像，模擬手術(shù)過程，從而幫助醫(yī)生在手術(shù)之前進(jìn)一步確定手術(shù)方案，有助于預(yù)防在手術(shù)中可能出現(xiàn)的突發(fā)情況。使用圖像技術(shù)對原始二維影像進(jìn)行進(jìn)一步處理可以取得品質(zhì)更高的圖像，有助于醫(yī)生對患者病情細(xì)節(jié)的確認(rèn)。這在很大程度上提升了臨床手術(shù)的安全性。

1.3 虛擬內(nèi)窺鏡技術(shù)

虛擬內(nèi)窺鏡技術(shù)是將虛擬現(xiàn)實技術(shù)（Virtual Reality，VR）應(yīng)用到臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的一種手段。虛擬內(nèi)窺鏡（Virtual Endoscope，VE）是利用CT或者超聲波技術(shù)來獲取人體內(nèi)部的二維影像的，而后使用計算機技術(shù)還原為三維的立體影像。這樣可以無差別地在計算機上模擬患者體內(nèi)的實際情況，從而獲取類似于內(nèi)窺鏡但遠(yuǎn)遠(yuǎn)要比內(nèi)窺鏡安全、精確的效果。這種方法使病人不再承受內(nèi)窺鏡設(shè)備所帶來的種種不適，而且還在很大程度上拓寬了醫(yī)療檢查范圍。醫(yī)生可以運用這項技術(shù)深入檢查原先無法使用內(nèi)窺鏡技術(shù)檢查的部位，因此，這項技術(shù)在臨床醫(yī)療方面有著十分廣闊的發(fā)展前景和十足的潛力。

2 醫(yī)學(xué)圖像技術(shù)的應(yīng)用研究

2.1 醫(yī)學(xué)圖像技術(shù)的種類

在臨床醫(yī)學(xué)中，所用到的影像資料種類繁多，有處于靜態(tài)組織的結(jié)構(gòu)影像，還有人體內(nèi)部的動態(tài)圖像和功能性影像。依照成像方法的不同，可以將圖像分為多個種類，而使用不同的成像則可以檢查出病人不同位置的病變。因此，依照臨床醫(yī)學(xué)應(yīng)用的實際情況，可以將醫(yī)學(xué)圖像技術(shù)分為兩大類，即結(jié)構(gòu)影像技術(shù)和功能影像技術(shù)。結(jié)構(gòu)影像技術(shù)主要用于獲取人體內(nèi)部待解剖組織的內(nèi)部結(jié)構(gòu)成像。這一技術(shù)的應(yīng)用可以使醫(yī)生非常方便且直觀地觀察到患者體內(nèi)的實際情況。而功能影像技術(shù)則是將圖像作為信息的載體，通過圖像的變化來反映患者體內(nèi)某些器官的運作情況。由于某些疾病屬于早期，單純從組織結(jié)構(gòu)上看并沒有任何變化，但如果運用功能影像技術(shù)則可以在第一時間發(fā)現(xiàn)患者體內(nèi)存在的病變，并及時治療。

醫(yī)學(xué)圖像的最終目的就是為醫(yī)生提供更為直觀的圖像，借此來幫助醫(yī)生準(zhǔn)確地對患者進(jìn)行診斷。在這一過程中，怎樣在前置設(shè)備既定的情況下進(jìn)一步提高圖像的質(zhì)量，以便醫(yī)生從圖像中獲取更多有用的信息，仍是一個需要去研究的問題。除此之外，由于所有患者的身體情況均不相同的，我們無法建立一個既定的數(shù)據(jù)模型，因此，怎樣在實際條件較為復(fù)雜的情況下更好地應(yīng)用這一技術(shù)是從業(yè)人員需要思考的問題。

2.2 醫(yī)學(xué)圖像的處理技術(shù)

2.2.1 圖像分割技術(shù)

在對獲得的醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行二次處理的過程中，圖像分割是將特定的病變組織進(jìn)行分割之后再進(jìn)行三維模型重構(gòu)非常關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)。圖像分割可以將獲取的圖像根據(jù)其包含信息的重要程度劃分為諸多不同的區(qū)域，而后根據(jù)其重要性尋找。這一技術(shù)被廣泛應(yīng)用于部分組織產(chǎn)生病變的疾病診斷中。

2.2.2 醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)

在對獲得的醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行二次處理的過程當(dāng)中，往往要綜合多種成像的數(shù)據(jù)資料，以求得到最為全面的數(shù)據(jù)信息。而想要做到這一點，首要的步驟就是將從多種角度獲得的圖像與患者體內(nèi)實際的空間區(qū)域進(jìn)行對照。這一步被稱為“圖像配準(zhǔn)”。圖像配準(zhǔn)是進(jìn)行圖像融合操作之前的必要操作。最近幾年，這一技術(shù)也成為了熱門研究項目之一。

2.2.3 醫(yī)學(xué)圖像融合

每一種影像設(shè)備都可以提供不同角度的信息。結(jié)構(gòu)影像在絕大多數(shù)情況下被用于獲取組織或者器官的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖， 而功能圖像則可以展現(xiàn)組織器官的新陳代謝狀況，將多個角度的圖像相互融合并加以處理，就可以得到具有較高參考價值的結(jié)合了生理活動情況以及器官組織結(jié)構(gòu)圖的信息圖像，這有助于醫(yī)生獲得更加全面和詳細(xì)的醫(yī)療信息。

3 結(jié)束語

本文對計算機圖像技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)方面和現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究方面的實際情況進(jìn)行了分析，并對其未來的發(fā)展前景與發(fā)展?jié)摿M(jìn)行了展望，著重對圖像處理技術(shù)在醫(yī)學(xué)影像研究方面的作用進(jìn)行了分析。隨著信息技術(shù)在醫(yī)學(xué)影像中應(yīng)用范圍的不斷拓寬，借助這一手段全面提高臨床醫(yī)學(xué)的手術(shù)成功率和診斷水準(zhǔn)，將會是未來一段時間內(nèi)臨床醫(yī)學(xué)界最熱門的研究方向之一。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：劉曉芳〕