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醫學圖像重建范文第1篇

【關鍵詞】 解剖學

Comparison between images of threedimensional reconstruction of digital virtual pancreas and traditional profiles of anatomy

【Abstract】 AIM: To compare the images of the threedimensional reconstruction of the pancreas with profiles of the traditional teaching materials so as to provide more precise anatomical data for surgery and anatomical study. METHODS: Threedimensional reconstruction images of the pancreas based on the Virtual Chinese HumanF1 were used and compared with the traditional anatomical profiles. RESULTS: There were some distinct differences between the pancreas images of the threedimensional reconstruction and the profiles of traditional teaching materials for anatomy. The threedimensional reconstruction images were more precise and easier to understand. CONCLUSION: Virtual images， more precise in displaying the accurate structure of the human body， is a new approach to anatomical teaching and learning.

【Keywords】 threedimensional reconstruction; virtual image; anatomy

【摘要】 目的： 研究數字化虛擬胰腺三維重建圖像與傳統解剖學圖像，試圖為解剖學和臨床外科提供更為準確的解剖學依據及解剖學研究方法. 方法： 采用基于虛擬中國人女性一號的胰腺三維重建及三維可視化數字圖像資料，與傳統的解剖學圖像進行對比分析. 結果： 三維重建的圖像與傳統解剖學圖像在某些結構上有明顯的差別，三維重建圖像更為真實直觀，更加便于學習和理解. 結論： 虛擬重建圖像形象逼真，能真實還原組織器官結構的本來面貌，是解剖學研究和學習的新途徑.

【關鍵詞】 三維重建；虛擬圖像；解剖學

0引言

現代醫學的發展始于對人尸體的解剖學研究，傳統的解剖學是通過對人尸體的剖切、觀察、測量，繪圖還原人體結構而來的. 而CT，MRI現代影像技術的發展，拓寬了人體器官的觀察與研究，通過電子計算機三維重建醫學圖像的方法開拓解剖學研究的新領域［1］. 我們通過比較胰腺三維重建醫學圖像與傳統解剖學圖像，試圖為解剖學和臨床外科提供更為科學的解剖學依據及解剖學研究方法.

1材料和方法

1.1材料

數據來源與三維圖像重建： 本研究的原始數據來源于南方醫科大學臨床解剖研究所虛擬中國人女性一號（VCHF1）數據集［2］. 我們對經過配準的圖像，采用ACDSee看圖軟件，從邊界明顯的圖像開始，逐張審閱，確定邊界. 然后Photoshop7.0對原始圖像進行處理，采用套索、鋼筆等圖像處理工具，描繪胰腺及需要重建的組織結構圖像邊界，刪除無關的圖像要素，存盤，完成一次圖像分割. 為了保證準確再現胰腺原始構像，圖像處理必須從邊界明顯的圖片開始，按圖片序列逐一進行分割.

全部圖像分割完畢后，將全部圖像讀入，然后應用高斯平滑算法進行平滑，接著使用等高面的算法進行邊界的提取，分別提取胰腺、十二指腸、膽總管、動脈及靜脈系統的表面信息，完成表面信息的提取后，再次使用平滑算法，以確保表面的平滑性. 最后將提取出來的表面信息寫成Visualization Toolkit（VTK）文件. 至此，使用由VC+編寫的GUI程序調用并顯示這個VTK文件，就能看到最終的重建結果（Fig 1）.

1.2方法

根據專業研究方向，我們采用傳統的解剖學教學例圖，選取胰腺、十二指腸及腹部血管有關的解剖圖像進行比較.

2結果

2.1重建圖像與解剖學中相對應圖像的比較在VCHF1數據虛擬重建的圖像中，胰腺立體感強，能三維可視化，可以從不同角度進行觀察，胰腺的外形復雜，可見胰腺周圍組織結構在胰腺表面的壓跡，充分反應了胰腺與周圍組織互為滲透式結構的復雜性（Fig 1，2）. 傳統的解剖學教學例圖中的胰腺形態較為規則，未能充分表現胰腺復雜的毗鄰關系（Fig 3）.

2.2腹主動脈和下腔靜脈在三維重建圖像中可見腹主動脈和下腔靜脈之間有明顯的距離（Fig 4），左右腎靜脈不在同一平面匯入下腔靜脈，下腔靜脈因腎靜脈的匯入明顯變粗，并且走向有所改變. 傳統的解剖學教學例圖中的腹主動脈和下腔靜脈則緊密相連，關系緊密，與腎靜脈的關系表現不夠（Fig 5）.

2.3十二指腸三維重建的十二指腸從降段到空腸起始處，腸管外形變化較大，降段扁狹，體現了受膽囊擠壓的特點. 十二指腸降段的中下部分及水平段與胰腺的關系緊密，而十二指腸降段的起始部分則與胰腺有明顯的距離（Fig 1，6），傳統的解剖學教學例圖中的十二指腸外形規則，完全包繞胰腺頭部（Fig 3）.

2.4膽總管、門靜脈、肝總及肝固有動脈解剖學教材中常把三者的解剖關系固定化［3］，三維重建所見的膽總管、門靜脈、肝總及肝固有動脈的解剖關系在行程中有明顯的變化，膽總管、門靜脈及肝固有動脈在十二指腸的上緣較為接近，在十二指腸下緣膽總管與門靜脈及腸系膜上靜脈的關系并非緊密，有明顯的間距（Fig 4， 6）.

2.5腸系膜上動脈及腸系膜上靜脈三維重建的腸系膜上動脈和腸系膜上靜脈，其主干與肢體上的同名動靜脈不同，沒有肢體同名動靜脈那樣的血管鞘，二者不并行，并非傳統的解剖學教學例圖上的樣并行（Fig 7）. 腸系膜上動脈與腸系膜上靜脈雖為同名動靜脈，但腸系膜上靜脈屬門靜脈系統，并不直接匯入下腔靜脈，其功能決定其走向與同名動脈有所不同.

3討論

3.1解剖學教學及學習的新方法和途徑傳統的解剖學二維平面圖像在闡明三維立體的人體結構上有著先天的不足，美國可視人工程開拓了人體解剖學研究一個新的領域，虛擬中國人工程的成功已經催生了新的解剖學研究［4］. 我們基于VCHF1的胰腺三維重建及三維可視化數據圖像資料，是人體胰腺及周圍重要組織結構的真實還原，完全展示了胰腺及周圍重要組織結構的解剖關系，能以三維可視化的方式從不同角度進行展示，可以根據需要設置不同的透明度，透視觀察胰腺、十二指腸、膽總管、動脈及靜脈系統的相互關系（Fig 4， 6），結合傳統教材的圖像與實體解剖，能更好地理解真實的三維人體結構，克服了解剖學教學中剖切后不能很好還原其真實解剖位置的不足，將使解剖學的教學更加充實和豐富多彩，對學習有極大幫助.

3.2解剖學圖譜的三維可視化對傳統解剖學的補充和發展傳統的解剖學是通過對人尸體的剖切、觀察、測量，繪圖還原人體結構而來的，難免有人為的理想化因素（Fig 3， 5， 7）. 我們在實際工作中也常感到解剖學圖譜與真實人體的差別，圖譜上的二維平面圖像也難以說明人體的三維立體結構. 通過與相應圖像的比較，結合實際工作的經歷，我們認為即使是傳統權威教科書，有些圖像與實際人體也是有較明顯差別的. Reinig等［5］在美國可視人研究中認為虛擬重建的圖像是實時互動真實的解剖學，可以彌補傳統解剖學圖譜的不足. 虛擬VCHF1數據是高度真實的人體斷面數字化圖像. 基于VCHF1數據三維重建的胰腺及周圍結構三維可視化圖像，是人體組織器官立體結構的真實體現，高度真實還原人體的胰腺及周圍結構，是對傳統教材中失真或理想化圖像的完善和補充.

3.3解剖學圖譜的三維可視化有助于臨床外科的發展通過虛擬重建加深對臨床解剖學的理解，是促進外科發展的有效途徑. 方馳華等［6］證明三維重建肝臟管道是研究肝臟管道的理想方法. Uchida等［7］以CT圖像的三維重建研究胰腺的血供. 充分理解胰腺周圍解剖是胰腺十二指腸切除手術的關鍵，胰頭癌根治手術還必須注意腎靜脈［8］. 胰腺柔軟，離體后不易定形，其在人的真實外形不易理解，胰腺及周圍組織結構大多是腹膜后的深在器官，外科醫生在一般的腹部手術中難以觀察到，也因其復雜的周邊結構不易進行探查和觸摸，因此，常有高年資的腹部外科醫師對胰腺及其周圍結構感到陌生，這也可能是胰腺外科手術是腹部外科手術難點的原因之一. 本研究圖像資料數字化，以三維可視化的形式，通過任意角度的旋轉，全方位顯示胰腺及其周圍結構. 也可設置不同的透明度，或將任意若干種結構的透明度設置為0，將其隱藏（Fig 4， 6），便于對深面組織結構的觀察理解，對臨床醫師理解掌握胰腺的解剖關系有極大幫助.

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醫學圖像重建范文第2篇

【關鍵詞】虛擬；醫學；解剖實驗；關鍵方法；三維圖像重建技術

一、虛擬醫學解剖實驗概述

所謂虛擬醫學解剖實驗是指利用虛擬現實技術模擬解剖試驗的過程，創建一種模擬現實環境的多維信息空間，通過這一空間獲取與實際醫學解剖實驗接近或一致的信息。虛擬醫學解剖實驗的實現需要綜合應用多種技術，包括計算機圖形學技術、多媒體技術、人工智能技術、仿真技術、計算機網絡技術、多傳感技術、并行處理技術等。利用虛擬醫學解剖實驗室能夠對虛擬的標本進行無限次的手術練習，且不受場地、溫度等多種因素的限制。若制作的標本仿真度夠高，還可用于大型醫療科研項目，其所具有的優越性是不可估量的。虛擬標本仿真度的高低主要由三維圖像重建技術決定，因此三維圖像重建技術是虛擬醫學解剖實驗的關鍵方法[5]。

二、虛擬醫學解剖實驗關鍵方法

—三維圖像重建的原理三維圖像重建這一詞匯并不陌生，醫療領域的放射性檢查中常應用這一詞匯。所謂三維重建是指三維物體建立適合計算機表示和處理的數學模型。該種技術主要依賴計算機和圖像處理技術實現，是在計算機中建立、表達客觀世界的關鍵性技術。三維圖像重建技術在虛擬醫學解剖實驗中的應用需要基于LabView平臺獲取最佳應用效果。現階段，大部分三維精確重建算法均是以FDK算法為基礎算法進行計算得到的，重建原理結合圖1進行分析。圖1為錐束圓形的掃描軌跡，其中x軸、z軸、y軸分別用于描述掃描區域做標記，u軸和v軸用于描述探測器投影數據坐標系，t軸和s軸用于描述射線源坐標系。以z軸為旋轉中心軸進行旋轉，s軸會一直經過射線源的中心，并與探測器平面保持垂直關系。為了方便極端，根據集合比例將探測器投影數據轉換為經過原點O的平面投影數據，基于FDK算法的三維圖像重建需要進行濾波和反投影的計算。濾波的計算公式為：濾波=aa2+b+c姨d•h（e），其中a為射線源中心與原點之間的距離，b和c均為旋轉角夼下的投影，d為旋轉角夼下的濾波投影數據，h(e)為卷積函數。反投影計算公式為：反投影（f(x,y,z)=2π0乙u2P(p,q)a），其中(p,q)用于描述重建體素點在濾波投影平面上的反投影點位置。

三、三維圖像重建技術的應用

三維圖像重建技術的應用主要包括兩部分，分別為建立虛擬模型和制作虛擬模型，以簡單的形體為例，可直接建立整體的三維模型，然后對各個剖切面進行處理，形成一個復雜的組合體。之后借助三維CAD設計虛擬模型的各個部分。本文以人的手臂為例，分析三維圖像重建技術的實際應用，具體步驟如下：（1）首先建立一個整體三維模型，然后以剖切面為界限對各個部分進行處理，分別創建組成部分。（2）完成模型建立后使用三維CAD設計軟件的輸出插件功能生成VRML文件，將三維模型建好后在三維CAD設計軟件中應用輸出插件導出1wrl格式的文件，與VRML問卷和HTML文件基本相似，并用文本文件對場景和鏈接進行描述。（3）在VRMLPad中打開查看上一步驟導出的源代碼，使用VRMLPad自帶的文件壓縮功能對文件進行優化壓縮，得到人體手臂三維模型。（4）應用VRML的設計交互功能，通過VRML的腳本節點Script對場景對象進行定義和改變。腳本節點Script包括一個Java文件，在腳本節點Script初始化時應用，當收到事件指令后將執行相應的函數，該函數能通過常規的機制發送事件指令或直接向腳本節點Script指向的節點發送事件，最終通過雙擊“shoubi.1wrl”文件，之后可借助VRML瀏覽器瀏覽“shoubi.1wrl”文件。至此，完成了三維圖像重建技術在虛擬醫學解剖實驗中的一次應用。

四、結論

綜上所述，三維圖像重建技術作為虛擬醫學解剖實驗的關鍵方法，能夠將大量解剖學知識直接表現出來，使抽象的解剖學概念更加直觀化、形象化，不僅能夠節約昂貴的實驗動物和人體標本，還能提高解剖實驗過程的靈活性，避免真實解剖實驗研究過程中存在的風險事件。但其也存在一些應用弊端，如在解剖實驗教學中的應用，可能會導致學生缺乏對解剖基本技能的重視，忽視相關儀器的使用規范。因此，建議我國醫療領域和高等醫學院校合理應用該項技術。

作者:張雷 李斌 單位:張家口學院

參考文獻

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醫學圖像重建范文第3篇

關鍵詞：超分辨率；插值；凸集投影；迭代反投影

中圖分類號：TP391.41 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9599 （2013） 01-0013-03

1 引言

目前圖像處理技術廣泛應用于視頻監控，安全防范，航空拍攝，醫學成像等領域。圖像分辨率依賴于傳感器的物理特性，光線，密度和檢測器元素的空間響應。受拍攝場景、采集圖像硬件設備限制等因素影響，獲得的圖像有時分辨率較低，清晰度較差，參考價值不高。改善傳感器等硬件設備來提升圖像分辨率往往很難實現，而利用圖像復原方法能夠提高低分辨率圖像的清晰度[1]。傳統圖像復原技術不能將頻率復原到衍射極限相應的截止頻率外，從而丟失能量和信息，圖像的分辨率得不到真正提高，而圖像超分辨率重建技術能夠提高圖像分辨率，改善圖像質量。圖像超分辨率重建方法的核心思想是利用一幅或者多幅具有互補信息的低分辨率圖像來重構一幅或者多幅細節更豐富的高分辨率圖像。

圖像超分辨率重建思想源于20世紀60年代Harris和Goodman提出的單幅圖像重建的概念和方法[2，3]。1984年Tsai和Huang[4]提出由低分辨率圖像序列進行單幅高分辨率圖像重建，圖像的超分辨率重建技術已成為圖像處理中的一個熱門研究方向。單幅圖像超分辨率重建主要利用對高分辨率圖像的先驗知識和以混疊形式存在的高頻信息進行復原，恢復出圖像獲取時丟失的信息[5]。序列圖像超分辨率重建除了可以利用單幅圖像中包含的信息，還可以利用相鄰圖像之間的互補信息進行重建，重建效果要優于單幅圖像重建的效果。實際拍攝時由于各種條件限制，同一場景不具備拍攝多幀圖像的條件，對單幀圖像的超分辨率重建在這些情況有更高的實用價值。

2 超分辨率重建方法

從圖5、圖6可以看出，只進行雙線性插值重建的結果圖像邊緣部分鋸齒狀紋理較多，圖像銳化效果較好，而雙三次插值重建結果圖像邊緣相對平滑，鋸齒較少，圖像整體較模糊，銳化效果較差。

從表1和圖5、圖6可以看出，基于雙三次插值的IBP重建算法比基于雙線性插值的IBP算法PSNR更大，重建結果邊緣銳化效果較好，整體圖像也更清晰，邊緣振蕩效應較明顯，沒有后者平滑；基于雙三次插值的POCS算法比基于雙線性插值的POCS重建方法PSNR更大，整體圖像清晰度比后者高，圖像中邊緣振蕩效應較后者大，且重建圖像都出現邊框；從客觀評價指標數據可以看出IBP算法重建結果PSNR高于POCS算法重建結果。主觀觀測重建結果圖可以看出基于雙三次插值的IBP算法的重建效果最好，基于雙三次差值的POCS方法重建結果比基于雙線性插值的IBP方法重建結果的PSNR值小，但重建效果更好，整體圖像更清晰。IBP算法和POCS算法的重建效果都比只進行雙線性插值或者雙三次插值放大的效果要好，這兩種方法都能在提高圖像分辨率的同時較好地保持圖像的細節信息。這表明重建圖像質量高低不能僅依靠MSE和PSNR客觀評價指標的高低來判斷。

4 結論

本文針對單幅圖像的超分辨率重建方法進行了研究和仿真實驗，比較了雙線性插值、雙三次插值、插值與IBP相結合的算法及插值與POCS相結合算法對單幅圖像超分辨率重建的效果。利用IBP算法和POCS算法的重建效果都優于單純的利用雙線性插值或者雙三次插值對單幅圖像的放大。對于一些不同場景、不同內容的單幅圖像進行超分辨率重建需要采用何種重建方法能得到更好的重建效果還有待進一步研究。

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醫學圖像重建范文第4篇

1 資料與方法

1.1 一般資料

本組病例均來自120急救中心送到筆者所在醫院院的外傷患者，共32例，男25例，女7例，年齡16～68歲，平均36歲。骨折部位包括：顱面骨6例，鎖骨4例，肩胛骨2例（其中1例伴多發肋骨骨折），骨盆7例，股骨3例，膝關節5例，踝骨2例，脊柱3例。

1.2 方法

根據骨折部位選取常規掃描方法，螺旋CT軸位容積掃描、X線等。將螺旋CT軸位容積掃描、X線掃描得到的參數傳輸至ADW 4，1工作站進行二維（MPR）、三維（SSD、MIP、VR）重建，圖像采用高質量模式。

2 結果

顱面骨骨折6例，包括顴骨骨折1例，下頜骨骨折2例，其余3例為上頜竇骨折；鎖骨骨折共4例，其中鎖骨體骨折居多，共3例，剩下1例為鎖骨的胸骨端隱匿性骨折，2例肩胛骨骨折均為粉碎性骨折，此外是骨盆骨折7例，2例恥骨骨折，1例坐骨骨折，3例髖臼骨折伴髖關節后脫位，1例雙側恥骨骨折；股骨骨折中有2例股骨頸骨折，1例股骨頭骨折；膝關節的骨折中有2例髕骨骨折，1例雙側跟骨粉碎性骨折，1例單側跟骨線樣骨折；脊柱骨折中，腰椎骨折3例，其中爆裂骨折2例，伴椎弓附件骨折、碎骨片移入椎管者1例，1例為橫突骨折。二維重建檢出率87.5%，三維重建檢出率93.8%，詳見表1。

表1 CT數據傳二維（MPR）、三維（SSD、MIP、VR）重建 例

部位 例數 二維（MPR）

重建檢出 三維（SSD、MIP、VR）

重建檢出

顱面骨 7 7 7

鎖骨 3 2 3

肩胛骨 2 2 2

骨盆 7 6 6

股骨 3 3 3

膝關節 2 2 2

跟骨 5 4 5

脊柱 2 2 2

3 討論

多層螺旋CT能夠將大面積的圖像呈現出來，也能獲得更多的體積數據，此外，多層螺旋CT的重建系統與以往的不同，而是采用了優化采樣掃描的方法，能夠將z軸方向在多個層面上重建，將圖像的質量提高，能夠更加清晰直觀的看到影像[4]。這種新的重建系統成為多層面錐形束體層投射重建技術，傳統的單層重建會導致圖像出現偽影，不能夠得到清晰的圖像，給疾病的診斷帶來了一定的影響，而多層重建系統能夠通過采集不同層面的軌跡的方法，將多個層面上的圖像進行重建，數據點更多，獲得的數據量也就更大，能夠更加準確的顯示出二維、三維圖像[5]。原始軸位圖像是診斷的基礎，二維圖像對于顯小于4 r-損傷的結構細節及骨折內部情況方面有優勢；三維圖像對于顯示骨折的空間關系方面具有優勢。

本組資料的進行方法對于不同的部位也有不同的儀器，如顱面骨部分運用的通常是常規掃描方法，對于特殊的顱面骨病情也利用到容積掃描儀，層厚能夠盡量減薄，對于檢查結果也能夠更加清晰準確。對于得到的原始圖像進行相應的重建，重建后再進行相關的處理，最終得到需要的圖像。圖像重建的過程中，利用了諸多技術如MIP、SVR等[6]，這些技術都在很大程度上幫助得到后期處理過的圖像，從而對于患者病情有更加明確的診斷與分析，縮短確診時間，能夠盡早的為患者制定一系列的治療方法，抓住最好的治療時機。MIP對于圖像重建也是最具價值的方法，它能夠通過多個角度的旋轉幫助血管與骨關節等部位的影像進行重建，重疊部分也能夠手動切割，通常圖像的邊緣具有偽影，導致圖像不是很清晰，通過MIP能夠有效消除偽影，使骨關節三維重建圖像更加清楚，顯示細微骨折方面較SVR效果好，但是MIP也存在其不足，由MIP的成像立體感較差[7]，醫師不能通過這一檢查方法觀察到明顯的骨關節的立體結構，也不能向前來進行就診的患者講述疾病情況，因為本身就不是醫學專業的患者，不能看出疾病片子與正常片子的不同[8]。SVR在一定程度上立體感較強，使醫師能夠清晰看出表淺的結構與深層的結構。較高形式的重建方式就是利用所有的掃描信息，立體感較強，邊緣也較為柔和，這樣能夠整體顯示出骨關節的細微結構，體現骨折和脫位的立體形態，能夠顯示出臨床診斷的相關信息，可作為骨關節損傷二、三維重建的常規方法。

不同的技術方法應用于不同的骨關節部位，骨關節有較為厚大也有較為微小的，對于較微小的骨關節來說，要采取更加細致入微的技術方法，如MIP，這樣才能更加細致更加全面的觀察到骨折部位的病變情況。二維重建技術的立體感不如三維重建技術，而三維重建技術能夠更加直觀、立體的將骨關節與血管的影像顯現在我們面前，通過三維重建這一技術，了解到更過關于骨關節的健康情況及疾病情況，從而更早的發現病情，及時治療，不耽誤時機。在臨床上，要將二維重建與三維重建相互結合，互相取長補短，使二維重建與三維重建的技術能夠更好的應用于臨床的疾病治療。MPR準確顯示了骨折的部位、骨折線，結合軸位CT圖像，加以綜合分析，可以判斷骨折在縱向和軸位的移位情況[9]，并且較為直觀，能夠再現骨骼的立體結構，從而指導臨床醫師全面了解患者骨折部位的情況，為手術入路作出科學的指導。但是其在判斷骨折的旋轉方面，卻效果欠佳，因此，還應該結合三維重建。但是三維重建圖像可以直觀的再現骨骼的立體構像，并可多角度旋轉觀察，直觀全面的顯示骨折的部位、范圍和移位程度。可以表明，在顯示骨折的移位、旋轉、脫位和空間立體關系時，三維重建明顯優于軸位CT和MPR[10]。

在骨關節的診斷中 ，最常用的檢查方法是X線檢查，這是最傳統的檢查方法，但是直至今日仍對骨關節疾病的診斷起到很重要的作用，但是當骨關節的結構較為復雜時，傳統的X線檢查不能夠清楚的找到病變部位，在平片中也不能顯示出疾病的發展情況，此時需要更加細致的影像檢查方法，也就是二維、三維重建，形成立體的圖像，有些患者的骨關節中存在著轉移瘤等復雜病情，這些情況都需要我們采用二維、三維重建。最常見的骨折通過二維、三維重建，形成立體的圖像后，也能進一步有助于醫師診斷病情，判斷病變程度，為此后的患者安排適當的檢查與手術，在一定程度上能夠預測手術的可行性[11-12]。本組資料中有2例進行了三維重建，并通過三維重建成功的分型，分型后醫師進行了相應的正確診斷，排除了相似病例對于本組資料中的病例的干擾，三維重建形成了圖像后，也進一步幫助了醫師了解骨折處的損傷情況，便于診斷病變在哪一階段，也能夠看到骨關節是否存在游離的骨關節碎片，多角度對骨關節進行觀察，對臨床診斷有很大幫助。另外，對于脊柱，腰椎，胸鎖關節等存在較多重疊部分的不規則骨，二維、三維圖像重建能夠將不同組織的情況都反映處來，醫生可以根據不同組織的情況判斷病情，因此二維、三維圖像重建在一定程度上有助于醫師觀察軟組織的受傷情況，是否存在軟組織的腫脹和破壞等情況，同時還能夠將軸位及側位等等的影像信息體現出來，通過多個層面的影像輔助診斷，更加明確的判斷出細微的骨折，準確的找到骨折的位置，進一步的幫助臨床上對于病癥的診斷，多層螺旋CT二維、三維重建能夠整體直觀的將骨關節展現出來，便于找出及觀察病變部位，在很多方面都優于X線，因此在復雜骨關節結構疾病診斷時，多層螺旋CT二維、三維重建提供了很多臨床所需信息。

綜上所述，在CT快速薄掃基礎上，科學、合理選擇二維和三維重建技術，在骨折的診斷中可以為外科制定治療方案提供更多信息。

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醫學圖像重建范文第5篇

關鍵詞：計算機技術；醫學圖像；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醫學圖像的種類

隨著計算機技術和醫學的發展，醫學圖像信息在臨床診斷中起著越來越重要的作用。目前，供醫學研究和臨床診斷所需要的醫學圖像多種多樣，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，不僅可以提高醫學臨床診斷水平，還能為醫學培訓、醫學研究與教學、計算機輔助臨床外科手術等提供必要支持[1]。

2醫學圖像處理技術的內容

在醫學圖像處理中，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)算數與邏輯預算：包括圖像的加減乘除、與或非運算等。3)圖像數字化：將模擬形式的圖像轉化成數字圖像。4)圖像變換：為了方便后續操作，改變圖像的表示域和表示數據，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，將一個大的數據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，為后續圖像分析和理解打基礎，如邊界檢測、區域檢測等等，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、區域集合特性等等。10)圖像分類識別：根據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學中的應用

3.1圖像處理技術在超聲醫學成像中的應用

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，為圖像的后續處理做準備。為了使B超醫生更好的識別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域分割出來，以便測量其大小，體積等，為診斷提供必要數據。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據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展的微創外科(Minimally Invasive Surgery，MIS)技術之一。圖像引導外科系統利用醫學影像和計算機圖像處理技術，可在術前對患者多模態圖像數據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進行圖像和病人物理空間的注冊或配準，把患者的實際、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揮著重要作用。

3.4圖像處理技術在中醫舌像診斷系統中的應用

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，也是舌診現代化的發展方向之一。中醫舌象診斷系統運用色度學、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，根據模糊數學理論，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

現代醫學越來越離不開醫學圖像信息的支持，在醫學圖像處理中，計算機技術起著至關重要的作用。在醫學領域中，超聲成像、CT、磁共振、外科手術、中醫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學的發展，計算機圖像處理技術會在醫學領域中得到更廣泛的應用，醫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.計算機技術在醫療儀器中的應用[M].北京：中國中醫院出版社,2008:69-89.

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

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