计算机图像技术在医学上的应用,计算机图像处理技术在医学中的应用

摘要：现代医学越来越离不开医学图像信息、医疗设备或系统的支持，在医学图像处理和医学设备中，超声成像、CT、磁共振、外科手术、中医舌像诊断都与计算机图像处理技术息息相关。

关键词：计算机技术；医学图像；图像处理技术

中图分类号：TP18文献标识码：A文章编号：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医学图像的种类

随着计算机技术和医学的发展，医学图像信息在临床诊断中起着越来越重要的作用。目前，供医学研究和临床诊断所需要的医学图像多种多样，如：B超图像、MRI图像、CT图像、PET图像、SPECT图像、数字X光机(DR)图像、X射线图像、各种电子内窥镜图像、显微镜下病例切片和显微镜下细胞图像等。利用计算机技术处理这些图像，不仅可以提高医学临床诊断水平，还能为医学培训、医学研究与教学、计算机辅助临床外科手术等提供必要支持[1]。

2医学图像处理技术的内容

在医学图像处理中，计算机起着至关重要的作用。广义的图像处理技术包括：图像的获取、图像的存储、图像的传递、图像的处理和图像的输出，这些处理工作都需要用到计算机技术。狭义的图像处理主要研究计算机可以实现的算法，包括：1)几何处理：包括改变图像的大小，旋转、移动图像等。2)算数与逻辑预算：包括图像的加减乘除、与或非运算等。3)图像数字化：将模拟形式的图像转化成数字图像。4)图像变换：为了方便后续操作，改变图像的表示域和表示数据，如傅里叶变换、余弦变换、小波变换等等。5)图像增强：改善视觉效果和图像质量，如对比度增强、平滑、校正等等。6)图像复原：修复失真图像以尽量接近原始的未失真的图像，如频域中的恢复方法、最大熵恢复、运动模糊恢复等。7)图像压缩：为了有利于图像的传输和存储，将一个大的数据文件转换成较小的同性质的文件，如自适应编码压缩、基于人工神经网络和小波技术的压缩等。8)图像分割：将图像中感兴趣的部分分割出来，为后续图像分析和理解打基础，如边界检测、区域检测等等，具体可以参考文献[2]。9)图像的表示和描述：对已分割的图像进一步表示和描述，以更适合计算机进一步处理，如颜色提取、纹理提取、区域集合特性等等。10)图像分类识别：根据提取的特征来分类识别图像，如人工神经网络、支持向量机、模糊识别等。11)图像重建：将一组关于目标的某一剖面的一维(或二维)投影曲线，重构该剖面的二维(或三维)图像的技术，如投影重建、3D重建技术等。一般所说的图像处理指的是狭义的图像处理。

3计算机图像处理技术在医学中的应用

3.1图像处理技术在超声医学成像中的应用

超声成像过程中图像处理的方法有很多，其中主要的有图像平滑处理、图像伪色彩处理、图像纹理分析、图像分割、图像锐化处理，以及图像增强处理等图像处理方法[3]。在B超图像中，不可避免会出现噪声，噪声的存在对某一象素或某幅图像是有影响的，因此要平滑图像，去除噪声，为图像的后续处理做准备。为了使B超医生更好的识别B超图像信息，可以用不同的颜色来表示图像中的不同灰度级，达到图像增强的效果，可识别灰度差较小的像素，这种用彩色差别代替灰度差别而组成的图像，即为伪色彩图像。B超图像中存在颗粒状纹理，其主要有以下两种情况引起的，一种是B超图像本身的斑纹，是无用的信息，另一种是由被检查者的组织结构引起的，是有用的信息。正常和有病变的器官图像组织颗粒分布不同，即纹理也不同，因此，对B超图像进行纹理分析，从而判别病情。图像分割是将病变区域分割出来，以便测量其大小，体积等，为诊断提供必要数据。除此之外，还要用到图像锐化处理和图像增强等计算机技术处理B超图像。

3.2图像处理技术在CT和MRI中的应用

CT的本质是一种借助于计算机进行成像和数据处理的断层图像技术。虽然X线透视可使人们了解人体的内部结构,但只有CT通过计算机在排除散射线和重叠影像的干扰并对X线人体组织吸收系统矩阵作定量分析后,才从根本上解决了分辨率问题。计算机在CT系统中要完成图像去噪、图像的增强、图像重建等任务。没有计算机技术，CT设备的发展是不可想象的[4]。在磁共振中，图像处理技术包括图像去噪、图像增强、图像复原、图像三维重建等操作，磁共振成像也离不开计算机图像处理技术的支持。

3.3图像处理技术在图像引导外科手术中的应用

手术导航(Surgical Navigation)是近二十几年迅速发展的微创外科(Minimally Invasive Surgery，MIS)技术之一。图像引导外科系统利用医学影像和计算机图像处理技术，可在术前对患者多模态图像数据进行三维重建和可视化，获得三维模型，制定合理、定量的手术计划，开展术前模拟；在术中利用三维空间定位系统进行图像和病人物理空间的注册或配准，把患者的实际体位、手术器械的实时空间位置映射到患者的三维图像空间，对手术器械在空间中的位置实时采集并显示，医生通过观察三维图像中手术器械与病变部位的相对位置关系，对病人进行精确的手术治疗[5]。它把图像图形处理、空间立体定位、精密机械和外科手术等结合在一起。医学图像自动处理算法诸如图像分割、滤波、特征提取算法在图像引导外科中发挥着重要作用。

3.4图像处理技术在中医舌像诊断系统中的应用

计算机图像处理技术在舌象综合定量化研究中起着重要作用，也是舌诊现代化的发展方向之一。中医舌象诊断系统运用色度学、近代光学技术、图像处理技术和计算机硬件技术等学科技术，其中图像处理技术是关键技术之一。在该系统中，要对舌象进行预处理，包括去噪、图像分割等操作。建立颜色模型，根据模糊数学理论，确定有关舌象的定义域，进行特征提取和纹理分析等，这些都是计算机图像处理技术。

4结束语

现代医学越来越离不开医学图像信息的支持，在医学图像处理中，计算机技术起着至关重要的作用。在医学领域中，超声成像、CT、磁共振、外科手术、中医舌像诊断都与计算机图像处理技术息息相关。随着计算机技术和医学的发展，计算机图像处理技术会在医学领域中得到更广泛的应用，医学领域也更离开不计算机图像处理技术。

参考文献：

[1]潘礼庆.计算机技术在医疗仪器中的应用[M].北京：中国中医院出版社,2008:69-89.

[2]张贵英,张先杰.医学图像分割技术研究[J].医学信息, 2011,24(1):533-535.

[3]李义兵,余大昆.计算机在超声医学图像处理中的应用[J].医学信息, 2005, 18(9): 1035-1036.

[4]步金梅.计算机在医学图像处理方面的应用[J].中国医学教育技术, 2001, 15(4): 203-204.

[5] Taylor RH, Stoianovici D. Medical robotics in computer_intergrated surgery. IEEE Transactions on Robotics and Automation 2003, 19(5): 765-781.