數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)影像方面的應(yīng)用

劉夢(mèng)圓

摘要：近年來，隨著計(jì)算機(jī)的普及和應(yīng)用，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中也越來越廣泛應(yīng)用計(jì)算機(jī)，尤其對(duì)于醫(yī)學(xué)影像來說，由于計(jì)算機(jī)沒有CT影像，在診斷上缺乏依據(jù)，CT的好壞，分辨率高低是醫(yī)生對(duì)患者診斷的準(zhǔn)確性，因此作為影像人員，需要掌握數(shù)字圖像的選擇和調(diào)整，以為臨床診斷提供精確的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：數(shù)字圖像；醫(yī)學(xué)；影像

1數(shù)字圖像處理技術(shù)的定義及其他內(nèi)容

第一，數(shù)字圖像處理技術(shù)的定義。所謂數(shù)字圖像處理技術(shù)，即計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的一個(gè)分支，其是與模擬圖像處理技術(shù)相對(duì)應(yīng)的一種計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)。顧名思義，該項(xiàng)技術(shù)的操作對(duì)象為圖像，而其主要的工作原理則為：首先將圖像信號(hào)轉(zhuǎn)變成為一種數(shù)字信號(hào)，繼而再將后者還原到計(jì)算機(jī)的顯示器上面。其整個(gè)的工作過程可以概括為對(duì)圖像進(jìn)行處理，如分割、還原、壓縮等。第二，數(shù)字圖像處理技術(shù)的其他相關(guān)內(nèi)容。相對(duì)于其他圖像處理技術(shù)而言，數(shù)字圖像處理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)之處在于：第一，處理任務(wù)時(shí)，還原及變通能力強(qiáng)。使用該項(xiàng)技術(shù)不僅能夠使圖像呈現(xiàn)豐富的色彩，而且還能夠利用它精確地完成一些復(fù)雜圖像的處理工作。第二，處理任務(wù)流程簡(jiǎn)單，便于用戶操作；圖像處理的應(yīng)用范圍廣泛。新的數(shù)字圖像處理技術(shù)通過使用相關(guān)的軟件即可完成封裝，由此便方便了用戶在進(jìn)行圖像處理任務(wù)時(shí)的操作，其只需要使用一些簡(jiǎn)單的命令即可。圖像處理軟件的使用使得圖像處理的應(yīng)用范圍變得更加具有廣泛性。經(jīng)過了一定時(shí)期的發(fā)展，數(shù)字圖像處理技術(shù)已然稱得上是一門相當(dāng)成熟的技術(shù)，其不僅能夠與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，從而推動(dòng)其他各類學(xué)科的發(fā)展，它還發(fā)展出了與自身相關(guān)的、功能十分強(qiáng)大的圖像處理軟件。此外，根據(jù)當(dāng)前發(fā)展程度，數(shù)字圖像處理技術(shù)可以進(jìn)一步地分為算法、幾何處理，圖像的還原與增強(qiáng)等。不同的處理技術(shù)之間也有著相關(guān)性，能夠相輔相成。

2研究對(duì)象及方法

在本次研究過中我們挑選了8例肺癌患者，其中男性患者和女性患者各有5例。經(jīng)過手術(shù)以及組織病理檢驗(yàn)證實(shí)這八位患者均換有肺癌，所有患者均進(jìn)行CT檢查以及PET全身影像。兩項(xiàng)檢查之間的間距不超過一周。其中，PET中采用的是PET儀，需要患者在檢查之前進(jìn)食六小時(shí)，注射麻醉劑，一小時(shí)后平躺呼吸進(jìn)行透射掃描交替進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。CT檢查所使用的是GELightspeedultraspiralCT?；颊咂磷『粑筮M(jìn)行胸部的掃描。數(shù)據(jù)傳輸過程中，PET發(fā)射掃描和所獲得的三維容積數(shù)據(jù)文件格式為*.V，而CT檢查的數(shù)據(jù)為連續(xù)橫斷面斷層圖像數(shù)據(jù)?？梢岳糜?jì)算機(jī)傳入pc客戶端。對(duì)于CT圖像需要進(jìn)行三維重建，可以利用三線性內(nèi)插法來獲取三維容積數(shù)據(jù)。在像素轉(zhuǎn)化時(shí)也可以采用三線性內(nèi)插法將兩組檢查的三維容積數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為同等像素大小的三維數(shù)組，在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換中可以將兩組數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為八位字節(jié)的數(shù)據(jù)，經(jīng)過ps軟件處理之后來獲得256個(gè)灰度級(jí)的像素灰度值，最終要進(jìn)行圖像的輸出，獲得的PET和CT融合圖像，需要以容積重組技術(shù)來進(jìn)行三維立體呈現(xiàn)。分別獲得不同斷層的融合圖像，能夠顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，也可形成多種文件格式進(jìn)行儲(chǔ)存。

3研究結(jié)果

比較兩種CT影像最終要進(jìn)行圖像的輸出，獲得的PET和CT融合圖像，在具體利用ps軟件過程中的步驟如下所示：首先，在計(jì)算機(jī)界面運(yùn)行ps軟件打開最初的圖片左圖像，點(diǎn)擊調(diào)整之后，打開曲線對(duì)話框，曲線是用途較廣的色調(diào)調(diào)整命令，能夠利用該功能來調(diào)整圖像的亮度，對(duì)比度等，在這個(gè)對(duì)話框中，紅色標(biāo)代表源圖像的色調(diào)，而縱坐標(biāo)代表調(diào)整之后圖像的色調(diào)，在進(jìn)行曲線調(diào)整過程中，首先需要在曲線上的點(diǎn)單擊，并左鍵拖動(dòng)即可改變曲線的形狀，當(dāng)曲線向左彎曲時(shí)，表示色調(diào)變亮，反之色調(diào)變暗。點(diǎn)擊低值區(qū)域的某個(gè)點(diǎn)并拖動(dòng)曲線可以看到圖像會(huì)隨著拖動(dòng)范圍而發(fā)生變化，清晰度也會(huì)發(fā)生一定程度的變化。除此之外，還需要調(diào)整不同的點(diǎn)的調(diào)整曲線，直到最CT圖像呈現(xiàn)最理想化，點(diǎn)擊確定之后，就可以完成圖像的調(diào)整。通過觀察，我們發(fā)現(xiàn)這八位肺癌患者所有的病灶能夠CT圖像上明確定位，并且影像人員可以清晰的看出病灶與周圍解剖結(jié)構(gòu)的關(guān)系，將這種交互式的三維容積圖像能夠利用計(jì)算機(jī)ps軟件進(jìn)行處理前，對(duì)于計(jì)算機(jī)的性能要求不高，計(jì)算效果較快，所有的操作可以在十分鐘之內(nèi)完成。在醫(yī)學(xué)影響中常用的PET和CT圖像可以融合為PET圖像來提供患者的解剖信息，由于這些影像空間分辨率較低，而且單從PET圖像上很難看出患者的病灶與周圍組織結(jié)構(gòu)的解剖關(guān)系。然而，通過計(jì)算機(jī)ps軟件對(duì)PET-CT圖像進(jìn)行計(jì)算和處理，能夠提高影像人員對(duì)于患者診斷的準(zhǔn)確性，具有一定的臨床價(jià)值。

4計(jì)算機(jī)對(duì)醫(yī)學(xué)影像的重要性

從根本上來說現(xiàn)在醫(yī)學(xué)影像是利用電離輻射的性質(zhì)以及物質(zhì)相互作用規(guī)律，利用現(xiàn)代化技術(shù)來進(jìn)行采集醫(yī)學(xué)成像的數(shù)據(jù)，遵循一定的數(shù)學(xué)方法來重建數(shù)字圖像，因而需要深入分析醫(yī)學(xué)圖像所隱藏的信息，并控制好圖像質(zhì)量。然而，對(duì)于影像人員來說，僅具備醫(yī)學(xué)知識(shí)是不夠的，還需要具備有關(guān)計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)知識(shí)等相關(guān)理論作為保障。我們從醫(yī)學(xué)影像的顯示器上可以準(zhǔn)確看出每條線，每幅圖片和動(dòng)態(tài)圖，然而對(duì)于計(jì)算機(jī)來說，會(huì)將這些圖像作為數(shù)據(jù)，進(jìn)行可操作二進(jìn)制數(shù)，不同數(shù)據(jù)分別代表了不同的生物信息，呈現(xiàn)給我們不同的視覺，也就是構(gòu)成了不同的數(shù)字圖像。在醫(yī)院中常見的CT影像是一種體層像，首先需要通過一定的方法收集體層投影數(shù)據(jù)，然后通過數(shù)學(xué)算法比如濾波反投影法，對(duì)所收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，最終獲得二維數(shù)據(jù)分布，根據(jù)這些分布圖能夠轉(zhuǎn)換為灰度分布，進(jìn)而能夠得到CT像。由于在二維數(shù)據(jù)中相對(duì)應(yīng)的每個(gè)數(shù)據(jù)都為整數(shù)，因此，在CT圖像的灰度分布中，每一個(gè)區(qū)域代表一個(gè)灰標(biāo)，也被稱為是像素，像素矩陣構(gòu)成了CT像，因此CT像也屬于是一種數(shù)字圖像。

5討論

從數(shù)字圖像的特點(diǎn)來看，能夠進(jìn)行多種后期處理，具有較強(qiáng)的可操作性。首先，能夠提高圖像分辨率。由于數(shù)字圖像是由像素矩陣所構(gòu)成的，單位面積內(nèi)如果數(shù)字圖像的像素?cái)?shù)較高，那么所包含的生物信息也越豐富。圖像處理軟件，比如ps，能夠幫助影像人員將一定尺寸的圖像進(jìn)行像素重定，也就是利用一些算法增加像素以提高圖像的生物信息量。其次可以改變圖像的灰度值。通常人類對(duì)亮度值較低的圖像分辨能力比較弱，因而會(huì)認(rèn)為這種圖像左成像的質(zhì)量較差，然而隨著ps軟件的應(yīng)用，能夠調(diào)整圖像的亮度，使我們能夠隨意進(jìn)行圖像亮度調(diào)整，而獲得更加清晰地圖像內(nèi)容。最后數(shù)字圖像能夠改變對(duì)比度。數(shù)字圖像中d的對(duì)比度是指相鄰的像素之間的灰度值差，如果像素間的灰度值差越大，則最終人對(duì)于圖像的對(duì)比度越強(qiáng)，便于分辨圖像內(nèi)容，有效使用計(jì)算機(jī)ps軟件，可以適當(dāng)提高圖像的對(duì)比度這種數(shù)字圖像處理技術(shù)不僅能夠優(yōu)化圖像效果，同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)三維圖像的圖像重建，以及定量估值進(jìn)行后期處理。從醫(yī)學(xué)影像特點(diǎn)上來看。目前醫(yī)學(xué)影像包括以下四種，比如X射線影像，核磁共振成像，超聲波成像CT，放射性核素成像ECT。但是很多醫(yī)學(xué)影像的灰度分布，都是有人體部分參數(shù)設(shè)置來決定的。通常如果對(duì)比度較小，那么會(huì)是得相鄰的灰度差也較小，而由于人類對(duì)于圖像的灰度分辨率較低，因而只能分辨一定程度的灰階，因此，通過數(shù)字圖像處理影像成像是具有十分重要的意義的。

6結(jié)語(yǔ)

利用計(jì)算機(jī)軟件，比如ps能夠?qū)︶t(yī)學(xué)影像進(jìn)行有效調(diào)整，以獲得更加清楚的診斷信息。因此，作為影像人員來說，除了要具備一定的醫(yī)學(xué)知識(shí)之外，還需要掌握數(shù)字圖像處理技術(shù)，以便更好地服務(wù)于臨床治療。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：海軍軍醫(yī)大學(xué)）