摘要：現(xiàn)代醫(yī)學(xué)越來越離不開醫(yī)學(xué)圖像信息、醫(yī)療設(shè)備或系統(tǒng)的支持，在醫(yī)學(xué)圖像處理和醫(yī)學(xué)設(shè)備中，超聲成像、CT、磁共振、外科手術(shù)、中醫(yī)舌像診斷都與計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)息息相關(guān)。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)技術(shù)；醫(yī)學(xué)圖像；圖像處理技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP18文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：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(xué)圖像的種類

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和醫(yī)學(xué)的發(fā)展，醫(yī)學(xué)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(xué)研究和臨床診斷所需要的醫(yī)學(xué)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(jī)（DR）圖像、X射線圖像、各種電子內(nèi)窺鏡圖像、顯微鏡下病例切片和顯微鏡下細(xì)胞圖像等。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)處理這些圖像，不僅可以提高醫(yī)學(xué)臨床診斷水平，還能為醫(yī)學(xué)培訓(xùn)、醫(yī)學(xué)研究與教學(xué)、計(jì)算機(jī)輔助臨床外科手術(shù)等提供必要支持[1]。

2醫(yī)學(xué)圖像處理技術(shù)的內(nèi)容

在醫(yī)學(xué)圖像處理中，計(jì)算機(jī)起著至關(guān)重要的作用。廣義的圖像處理技術(shù)包括：圖像的獲取、圖像的存儲(chǔ)、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(jì)算機(jī)技術(shù)。狹義的圖像處理主要研究計(jì)算機(jī)可以實(shí)現(xiàn)的算法，包括：1)幾何處理：包括改變圖像的大小，旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)圖像等。2)算數(shù)與邏輯預(yù)算：包括圖像的加減乘除、與或非運(yùn)算等。3)圖像數(shù)字化：將模擬形式的圖像轉(zhuǎn)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(qiáng)：改善視覺效果和圖像質(zhì)量，如對(duì)比度增強(qiáng)、平滑、校正等等。6)圖像復(fù)原：修復(fù)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(fù)方法、最大熵恢復(fù)、運(yùn)動(dòng)模糊恢復(fù)等。7)圖像壓縮：為了有利于圖像的傳輸和存儲(chǔ)，將一個(gè)大的數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換成較小的同性質(zhì)的文件，如自適應(yīng)編碼壓縮、基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和小波技術(shù)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(chǔ)，如邊界檢測(cè)、區(qū)域檢測(cè)等等，具體可以參考文獻(xiàn)[2]。9)圖像的表示和描述：對(duì)已分割的圖像進(jìn)一步表示和描述，以更適合計(jì)算機(jī)進(jìn)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(shí)別：根據(jù)提取的特征來分類識(shí)別圖像，如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)、模糊識(shí)別等。11)圖像重建：將一組關(guān)于目標(biāo)的某一剖面的一維（或二維）投影曲線，重構(gòu)該剖面的二維（或三維）圖像的技術(shù)，如投影重建、3D重建技術(shù)等。一般所說的圖像處理指的是狹義的圖像處理。

3計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

3.1圖像處理技術(shù)在超聲醫(yī)學(xué)成像中的應(yīng)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(qiáng)處理等圖像處理方法[3]。在B超圖像中，不可避免會(huì)出現(xiàn)噪聲，噪聲的存在對(duì)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(zhǔn)備。為了使B超醫(yī)生更好的識(shí)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(jí)，達(dá)到圖像增強(qiáng)的效果，可識(shí)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(jié)構(gòu)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(duì)B超圖像進(jìn)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(cè)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(qiáng)等計(jì)算機(jī)技術(shù)處理B超圖像。

3.2圖像處理技術(shù)在CT和MRI中的應(yīng)用

CT的本質(zhì)是一種借助于計(jì)算機(jī)進(jìn)行成像和數(shù)據(jù)處理的斷層圖像技術(shù)。雖然X線透視可使人們了解人體的內(nèi)部結(jié)構(gòu),但只有CT通過計(jì)算機(jī)在排除散射線和重疊影像的干擾并對(duì)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(jì)算機(jī)在CT系統(tǒng)中要完成圖像去噪、圖像的增強(qiáng)、圖像重建等任務(wù)。沒有計(jì)算機(jī)技術(shù)，CT設(shè)備的發(fā)展是不可想象的[4]。在磁共振中，圖像處理技術(shù)包括圖像去噪、圖像增強(qiáng)、圖像復(fù)原、圖像三維重建等操作，磁共振成像也離不開計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的支持。

3.3圖像處理技術(shù)在圖像引導(dǎo)外科手術(shù)中的應(yīng)用

手術(shù)導(dǎo)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(shù)之一。圖像引導(dǎo)外科系統(tǒng)利用醫(yī)學(xué)影像和計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)，可在術(shù)前對(duì)患者多模態(tài)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建和可視化，獲得三維模型，制定合理、定量的手術(shù)計(jì)劃，開展術(shù)前模擬；在術(shù)中利用三維空間定位系統(tǒng)進(jìn)行圖像和病人物理空間的注冊(cè)或配準(zhǔn)，把患者的實(shí)際體位、手術(shù)器械的實(shí)時(shí)空間位置映射到患者的三維圖像空間，對(duì)手術(shù)器械在空間中的位置實(shí)時(shí)采集并顯示，醫(yī)生通過觀察三維圖像中手術(shù)器械與病變部位的相對(duì)位置關(guān)系，對(duì)病人進(jìn)行精確的手術(shù)治療[5]。它把圖像圖形處理、空間立體定位、精密機(jī)械和外科手術(shù)等結(jié)合在一起。醫(yī)學(xué)圖像自動(dòng)處理算法諸如圖像分割、濾波、特征提取算法在圖像引導(dǎo)外科中發(fā)揮著重要作用。

3.4圖像處理技術(shù)在中醫(yī)舌像診斷系統(tǒng)中的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)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(yùn)用色度學(xué)、近代光學(xué)技術(shù)、圖像處理技術(shù)和計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)等學(xué)科技術(shù)，其中圖像處理技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)之一。在該系統(tǒng)中，要對(duì)舌象進(jìn)行預(yù)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(xué)理論，確定有關(guān)舌象的定義域，進(jìn)行特征提取和紋理分析等，這些都是計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)。

4結(jié)束語

現(xiàn)代醫(yī)學(xué)越來越離不開醫(yī)學(xué)圖像信息的支持，在醫(yī)學(xué)圖像處理中，計(jì)算機(jī)技術(shù)起著至關(guān)重要的作用。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，超聲成像、CT、磁共振、外科手術(shù)、中醫(yī)舌像診斷都與計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)息息相關(guān)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和醫(yī)學(xué)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)會(huì)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中得到更廣泛的應(yīng)用，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也更離開不計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

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