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醫(yī)學(xué)圖像重建范文第1篇

【關(guān)鍵詞】 解剖學(xué)

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(shù)字化虛擬胰腺三維重建圖像與傳統(tǒng)解剖學(xué)圖像，試圖為解剖學(xué)和臨床外科提供更為準(zhǔn)確的解剖學(xué)依據(jù)及解剖學(xué)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(shù)字圖像資料，與傳統(tǒng)的解剖學(xué)圖像進(jìn)行對比分析. 結(jié)果： 三維重建的圖像與傳統(tǒng)解剖學(xué)圖像在某些結(jié)構(gòu)上有明顯的差別，三維重建圖像更為真實(shí)直觀，更加便于學(xué)習(xí)和理解. 結(jié)論： 虛擬重建圖像形象逼真，能真實(shí)還原組織器官結(jié)構(gòu)的本來面貌，是解剖學(xué)研究和學(xué)習(xí)的新途徑.

【關(guān)鍵詞】 三維重建；虛擬圖像；解剖學(xué)

0引言

現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展始于對人尸體的解剖學(xué)研究，傳統(tǒng)的解剖學(xué)是通過對人尸體的剖切、觀察、測量，繪圖還原人體結(jié)構(gòu)而來的. 而CT，MRI現(xiàn)代影像技術(shù)的發(fā)展，拓寬了人體器官的觀察與研究，通過電子計(jì)算機(jī)三維重建醫(yī)學(xué)圖像的方法開拓解剖學(xué)研究的新領(lǐng)域［1］. 我們通過比較胰腺三維重建醫(yī)學(xué)圖像與傳統(tǒng)解剖學(xué)圖像，試圖為解剖學(xué)和臨床外科提供更為科學(xué)的解剖學(xué)依據(jù)及解剖學(xué)研究方法.

1材料和方法

1.1材料

數(shù)據(jù)來源與三維圖像重建： 本研究的原始數(shù)據(jù)來源于南方醫(yī)科大學(xué)臨床解剖研究所虛擬中國人女性一號（VCHF1）數(shù)據(jù)集［2］. 我們對經(jīng)過配準(zhǔn)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(jìn)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(jié)構(gòu)圖像邊界，刪除無關(guān)的圖像要素，存盤，完成一次圖像分割. 為了保證準(zhǔn)確再現(xiàn)胰腺原始構(gòu)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(jìn)行分割.

全部圖像分割完畢后，將全部圖像讀入，然后應(yīng)用高斯平滑算法進(jìn)行平滑，接著使用等高面的算法進(jìn)行邊界的提取，分別提取胰腺、十二指腸、膽總管、動(dòng)脈及靜脈系統(tǒng)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(diào)用并顯示這個(gè)VTK文件，就能看到最終的重建結(jié)果（Fig 1）.

1.2方法

根據(jù)專業(yè)研究方向，我們采用傳統(tǒng)的解剖學(xué)教學(xué)例圖，選取胰腺、十二指腸及腹部血管有關(guān)的解剖圖像進(jìn)行比較.

2結(jié)果

2.1重建圖像與解剖學(xué)中相對應(yīng)圖像的比較在VCHF1數(shù)據(jù)虛擬重建的圖像中，胰腺立體感強(qiáng)，能三維可視化，可以從不同角度進(jìn)行觀察，胰腺的外形復(fù)雜，可見胰腺周圍組織結(jié)構(gòu)在胰腺表面的壓跡，充分反應(yīng)了胰腺與周圍組織互為滲透式結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性（Fig 1，2）. 傳統(tǒng)的解剖學(xué)教學(xué)例圖中的胰腺形態(tài)較為規(guī)則，未能充分表現(xiàn)胰腺復(fù)雜的毗鄰關(guān)系（Fig 3）.

2.2腹主動(dòng)脈和下腔靜脈在三維重建圖像中可見腹主動(dòng)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(tǒng)的解剖學(xué)教學(xué)例圖中的腹主動(dòng)脈和下腔靜脈則緊密相連，關(guān)系緊密，與腎靜脈的關(guān)系表現(xiàn)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(xiàn)了受膽囊擠壓的特點(diǎn). 十二指腸降段的中下部分及水平段與胰腺的關(guān)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(tǒng)的解剖學(xué)教學(xué)例圖中的十二指腸外形規(guī)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(dòng)脈解剖學(xué)教材中常把三者的解剖關(guān)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(dòng)脈的解剖關(guān)系在行程中有明顯的變化，膽總管、門靜脈及肝固有動(dòng)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(guān)系并非緊密，有明顯的間距（Fig 4， 6）.

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

3討論

3.1解剖學(xué)教學(xué)及學(xué)習(xí)的新方法和途徑傳統(tǒng)的解剖學(xué)二維平面圖像在闡明三維立體的人體結(jié)構(gòu)上有著先天的不足，美國可視人工程開拓了人體解剖學(xué)研究一個(gè)新的領(lǐng)域，虛擬中國人工程的成功已經(jīng)催生了新的解剖學(xué)研究［4］. 我們基于VCHF1的胰腺三維重建及三維可視化數(shù)據(jù)圖像資料，是人體胰腺及周圍重要組織結(jié)構(gòu)的真實(shí)還原，完全展示了胰腺及周圍重要組織結(jié)構(gòu)的解剖關(guān)系，能以三維可視化的方式從不同角度進(jìn)行展示，可以根據(jù)需要設(shè)置不同的透明度，透視觀察胰腺、十二指腸、膽總管、動(dòng)脈及靜脈系統(tǒng)的相互關(guān)系（Fig 4， 6），結(jié)合傳統(tǒng)教材的圖像與實(shí)體解剖，能更好地理解真實(shí)的三維人體結(jié)構(gòu)，克服了解剖學(xué)教學(xué)中剖切后不能很好還原其真實(shí)解剖位置的不足，將使解剖學(xué)的教學(xué)更加充實(shí)和豐富多彩，對學(xué)習(xí)有極大幫助.

3.2解剖學(xué)圖譜的三維可視化對傳統(tǒng)解剖學(xué)的補(bǔ)充和發(fā)展傳統(tǒng)的解剖學(xué)是通過對人尸體的剖切、觀察、測量，繪圖還原人體結(jié)構(gòu)而來的，難免有人為的理想化因素（Fig 3， 5， 7）. 我們在實(shí)際工作中也常感到解剖學(xué)圖譜與真實(shí)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(jié)構(gòu). 通過與相應(yīng)圖像的比較，結(jié)合實(shí)際工作的經(jīng)歷，我們認(rèn)為即使是傳統(tǒng)權(quán)威教科書，有些圖像與實(shí)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(rèn)為虛擬重建的圖像是實(shí)時(shí)互動(dòng)真實(shí)的解剖學(xué)，可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)解剖學(xué)圖譜的不足. 虛擬VCHF1數(shù)據(jù)是高度真實(shí)的人體斷面數(shù)字化圖像. 基于VCHF1數(shù)據(jù)三維重建的胰腺及周圍結(jié)構(gòu)三維可視化圖像，是人體組織器官立體結(jié)構(gòu)的真實(shí)體現(xiàn)，高度真實(shí)還原人體的胰腺及周圍結(jié)構(gòu)，是對傳統(tǒng)教材中失真或理想化圖像的完善和補(bǔ)充.

3.3解剖學(xué)圖譜的三維可視化有助于臨床外科的發(fā)展通過虛擬重建加深對臨床解剖學(xué)的理解，是促進(jìn)外科發(fā)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(shù)的關(guān)鍵，胰頭癌根治手術(shù)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(shí)外形不易理解，胰腺及周圍組織結(jié)構(gòu)大多是腹膜后的深在器官，外科醫(yī)生在一般的腹部手術(shù)中難以觀察到，也因其復(fù)雜的周邊結(jié)構(gòu)不易進(jìn)行探查和觸摸，因此，常有高年資的腹部外科醫(yī)師對胰腺及其周圍結(jié)構(gòu)感到陌生，這也可能是胰腺外科手術(shù)是腹部外科手術(shù)難點(diǎn)的原因之一. 本研究圖像資料數(shù)字化，以三維可視化的形式，通過任意角度的旋轉(zhuǎn)，全方位顯示胰腺及其周圍結(jié)構(gòu). 也可設(shè)置不同的透明度，或?qū)⑷我馊舾煞N結(jié)構(gòu)的透明度設(shè)置為0，將其隱藏（Fig 4， 6），便于對深面組織結(jié)構(gòu)的觀察理解，對臨床醫(yī)師理解掌握胰腺的解剖關(guān)系有極大幫助.

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醫(yī)學(xué)圖像重建范文第2篇

【關(guān)鍵詞】虛擬；醫(yī)學(xué)；解剖實(shí)驗(yàn)；關(guān)鍵方法；三維圖像重建技術(shù)

一、虛擬醫(yī)學(xué)解剖實(shí)驗(yàn)概述

所謂虛擬醫(yī)學(xué)解剖實(shí)驗(yàn)是指利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬解剖試驗(yàn)的過程，創(chuàng)建一種模擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的多維信息空間，通過這一空間獲取與實(shí)際醫(yī)學(xué)解剖實(shí)驗(yàn)接近或一致的信息。虛擬醫(yī)學(xué)解剖實(shí)驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)需要綜合應(yīng)用多種技術(shù)，包括計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)、多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)、仿真技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多傳感技術(shù)、并行處理技術(shù)等。利用虛擬醫(yī)學(xué)解剖實(shí)驗(yàn)室能夠?qū)μ摂M的標(biāo)本進(jìn)行無限次的手術(shù)練習(xí)，且不受場地、溫度等多種因素的限制。若制作的標(biāo)本仿真度夠高，還可用于大型醫(yī)療科研項(xiàng)目，其所具有的優(yōu)越性是不可估量的。虛擬標(biāo)本仿真度的高低主要由三維圖像重建技術(shù)決定，因此三維圖像重建技術(shù)是虛擬醫(yī)學(xué)解剖實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵方法[5]。

二、虛擬醫(yī)學(xué)解剖實(shí)驗(yàn)關(guān)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(yī)療領(lǐng)域的放射性檢查中常應(yīng)用這一詞匯。所謂三維重建是指三維物體建立適合計(jì)算機(jī)表示和處理的數(shù)學(xué)模型。該種技術(shù)主要依賴計(jì)算機(jī)和圖像處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)，是在計(jì)算機(jī)中建立、表達(dá)客觀世界的關(guān)鍵性技術(shù)。三維圖像重建技術(shù)在虛擬醫(yī)學(xué)解剖實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用需要基于LabView平臺(tái)獲取最佳應(yīng)用效果?，F(xiàn)階段，大部分三維精確重建算法均是以FDK算法為基礎(chǔ)算法進(jìn)行計(jì)算得到的，重建原理結(jié)合圖1進(jìn)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(qū)域做標(biāo)記，u軸和v軸用于描述探測器投影數(shù)據(jù)坐標(biāo)系，t軸和s軸用于描述射線源坐標(biāo)系。以z軸為旋轉(zhuǎn)中心軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，s軸會(huì)一直經(jīng)過射線源的中心，并與探測器平面保持垂直關(guān)系。為了方便極端，根據(jù)集合比例將探測器投影數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為經(jīng)過原點(diǎn)O的平面投影數(shù)據(jù)，基于FDK算法的三維圖像重建需要進(jìn)行濾波和反投影的計(jì)算。濾波的計(jì)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(diǎn)之間的距離，b和c均為旋轉(zhuǎn)角夼下的投影，d為旋轉(zhuǎn)角夼下的濾波投影數(shù)據(jù)，h(e)為卷積函數(shù)。反投影計(jì)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(diǎn)在濾波投影平面上的反投影點(diǎn)位置。

三、三維圖像重建技術(shù)的應(yīng)用

三維圖像重建技術(shù)的應(yīng)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(gè)剖切面進(jìn)行處理，形成一個(gè)復(fù)雜的組合體。之后借助三維CAD設(shè)計(jì)虛擬模型的各個(gè)部分。本文以人的手臂為例，分析三維圖像重建技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，具體步驟如下：（1）首先建立一個(gè)整體三維模型，然后以剖切面為界限對各個(gè)部分進(jìn)行處理，分別創(chuàng)建組成部分。（2）完成模型建立后使用三維CAD設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)軟件中應(yīng)用輸出插件導(dǎo)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(jìn)行描述。（3）在VRMLPad中打開查看上一步驟導(dǎo)出的源代碼，使用VRMLPad自帶的文件壓縮功能對文件進(jìn)行優(yōu)化壓縮，得到人體手臂三維模型。（4）應(yīng)用VRML的設(shè)計(jì)交互功能，通過VRML的腳本節(jié)點(diǎn)Script對場景對象進(jìn)行定義和改變。腳本節(jié)點(diǎn)Script包括一個(gè)Java文件，在腳本節(jié)點(diǎn)Script初始化時(shí)應(yīng)用，當(dāng)收到事件指令后將執(zhí)行相應(yīng)的函數(shù)，該函數(shù)能通過常規(guī)的機(jī)制發(fā)送事件指令或直接向腳本節(jié)點(diǎn)Script指向的節(jié)點(diǎn)發(fā)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(shù)在虛擬醫(yī)學(xué)解剖實(shí)驗(yàn)中的一次應(yīng)用。

四、結(jié)論

綜上所述，三維圖像重建技術(shù)作為虛擬醫(yī)學(xué)解剖實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵方法，能夠?qū)⒋罅拷馄蕦W(xué)知識(shí)直接表現(xiàn)出來，使抽象的解剖學(xué)概念更加直觀化、形象化，不僅能夠節(jié)約昂貴的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物和人體標(biāo)本，還能提高解剖實(shí)驗(yàn)過程的靈活性，避免真實(shí)解剖實(shí)驗(yàn)研究過程中存在的風(fēng)險(xiǎn)事件。但其也存在一些應(yīng)用弊端，如在解剖實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，可能會(huì)導(dǎo)致學(xué)生缺乏對解剖基本技能的重視，忽視相關(guān)儀器的使用規(guī)范。因此，建議我國醫(yī)療領(lǐng)域和高等醫(yī)學(xué)院校合理應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)。

作者:張雷 李斌 單位:張家口學(xué)院

參考文獻(xiàn)

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醫(yī)學(xué)圖像重建范文第3篇

關(guān)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(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1007-9599 （2013） 01-0013-03

1 引言

目前圖像處理技術(shù)廣泛應(yīng)用于視頻監(jiān)控，安全防范，航空拍攝，醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)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(yīng)。受拍攝場景、采集圖像硬件設(shè)備限制等因素影響，獲得的圖像有時(shí)分辨率較低，清晰度較差，參考價(jià)值不高。改善傳感器等硬件設(shè)備來提升圖像分辨率往往很難實(shí)現(xiàn)，而利用圖像復(fù)原方法能夠提高低分辨率圖像的清晰度[1]。傳統(tǒng)圖像復(fù)原技術(shù)不能將頻率復(fù)原到衍射極限相應(yīng)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(shù)能夠提高圖像分辨率，改善圖像質(zhì)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(bǔ)信息的低分辨率圖像來重構(gòu)一幅或者多幅細(xì)節(jié)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(jì)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(jìn)行單幅高分辨率圖像重建，圖像的超分辨率重建技術(shù)已成為圖像處理中的一個(gè)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(yàn)知識(shí)和以混疊形式存在的高頻信息進(jìn)行復(fù)原，恢復(fù)出圖像獲取時(shí)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(bǔ)信息進(jìn)行重建，重建效果要優(yōu)于單幅圖像重建的效果。實(shí)際拍攝時(shí)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(shí)用價(jià)值。

2 超分辨率重建方法

從圖5、圖6可以看出，只進(jìn)行雙線性插值重建的結(jié)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(jié)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(jié)果邊緣銳化效果較好，整體圖像也更清晰，邊緣振蕩效應(yīng)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(yīng)較后者大，且重建圖像都出現(xiàn)邊框；從客觀評價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)可以看出IBP算法重建結(jié)果PSNR高于POCS算法重建結(jié)果。主觀觀測重建結(jié)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(jié)果比基于雙線性插值的IBP方法重建結(jié)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(jìn)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(shí)較好地保持圖像的細(xì)節(jié)信息。這表明重建圖像質(zhì)量高低不能僅依靠MSE和PSNR客觀評價(jià)指標(biāo)的高低來判斷。

4 結(jié)論

本文針對單幅圖像的超分辨率重建方法進(jìn)行了研究和仿真實(shí)驗(yàn)，比較了雙線性插值、雙三次插值、插值與IBP相結(jié)合的算法及插值與POCS相結(jié)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(yōu)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(nèi)容的單幅圖像進(jìn)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(jìn)一步研究。

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醫(yī)學(xué)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(yī)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(fā)肋骨骨折），骨盆7例，股骨3例，膝關(guān)節(jié)5例，踝骨2例，脊柱3例。

1.2 方法

根據(jù)骨折部位選取常規(guī)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(shù)傳輸至ADW 4，1工作站進(jìn)行二維（MPR）、三維（SSD、MIP、VR）重建，圖像采用高質(zhì)量模式。

2 結(jié)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(guān)節(jié)后脫位，1例雙側(cè)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(guān)節(jié)的骨折中有2例髕骨骨折，1例雙側(cè)跟骨粉碎性骨折，1例單側(cè)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(shù)據(jù)傳二維（MPR）、三維（SSD、MIP、VR）重建 例

部位 例數(shù) 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(guān)節(jié) 2 2 2

跟骨 5 4 5

脊柱 2 2 2

3 討論

多層螺旋CT能夠?qū)⒋竺娣e的圖像呈現(xiàn)出來，也能獲得更多的體積數(shù)據(jù)，此外，多層螺旋CT的重建系統(tǒng)與以往的不同，而是采用了優(yōu)化采樣掃描的方法，能夠?qū)軸方向在多個(gè)層面上重建，將圖像的質(zhì)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(tǒng)成為多層面錐形束體層投射重建技術(shù)，傳統(tǒng)的單層重建會(huì)導(dǎo)致圖像出現(xiàn)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(tǒng)能夠通過采集不同層面的軌跡的方法，將多個(gè)層面上的圖像進(jìn)行重建，數(shù)據(jù)點(diǎn)更多，獲得的數(shù)據(jù)量也就更大，能夠更加準(zhǔn)確的顯示出二維、三維圖像[5]。原始軸位圖像是診斷的基礎(chǔ)，二維圖像對于顯小于4 r-損傷的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)及骨折內(nèi)部情況方面有優(yōu)勢；三維圖像對于顯示骨折的空間關(guān)系方面具有優(yōu)勢。

本組資料的進(jìn)行方法對于不同的部位也有不同的儀器，如顱面骨部分運(yùn)用的通常是常規(guī)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(jié)果也能夠更加清晰準(zhǔn)確。對于得到的原始圖像進(jìn)行相應(yīng)的重建，重建后再進(jìn)行相關(guān)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(shù)如MIP、SVR等[6]，這些技術(shù)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(shí)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(shí)機(jī)。MIP對于圖像重建也是最具價(jià)值的方法，它能夠通過多個(gè)角度的旋轉(zhuǎn)幫助血管與骨關(guān)節(jié)等部位的影像進(jìn)行重建，重疊部分也能夠手動(dòng)切割，通常圖像的邊緣具有偽影，導(dǎo)致圖像不是很清晰，通過MIP能夠有效消除偽影，使骨關(guān)節(jié)三維重建圖像更加清楚，顯示細(xì)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(yī)師不能通過這一檢查方法觀察到明顯的骨關(guān)節(jié)的立體結(jié)構(gòu)，也不能向前來進(jìn)行就診的患者講述疾病情況，因?yàn)楸旧砭筒皇轻t(yī)學(xué)專業(yè)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(qiáng)，使醫(yī)師能夠清晰看出表淺的結(jié)構(gòu)與深層的結(jié)構(gòu)。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(qiáng)，邊緣也較為柔和，這樣能夠整體顯示出骨關(guān)節(jié)的細(xì)微結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)骨折和脫位的立體形態(tài)，能夠顯示出臨床診斷的相關(guān)信息，可作為骨關(guān)節(jié)損傷二、三維重建的常規(guī)方法。

不同的技術(shù)方法應(yīng)用于不同的骨關(guān)節(jié)部位，骨關(guān)節(jié)有較為厚大也有較為微小的，對于較微小的骨關(guān)節(jié)來說，要采取更加細(xì)致入微的技術(shù)方法，如MIP，這樣才能更加細(xì)致更加全面的觀察到骨折部位的病變情況。二維重建技術(shù)的立體感不如三維重建技術(shù)，而三維重建技術(shù)能夠更加直觀、立體的將骨關(guān)節(jié)與血管的影像顯現(xiàn)在我們面前，通過三維重建這一技術(shù)，了解到更過關(guān)于骨關(guān)節(jié)的健康情況及疾病情況，從而更早的發(fā)現(xiàn)病情，及時(shí)治療，不耽誤時(shí)機(jī)。在臨床上，要將二維重建與三維重建相互結(jié)合，互相取長補(bǔ)短，使二維重建與三維重建的技術(shù)能夠更好的應(yīng)用于臨床的疾病治療。MPR準(zhǔn)確顯示了骨折的部位、骨折線，結(jié)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(xiàn)骨骼的立體結(jié)構(gòu)，從而指導(dǎo)臨床醫(yī)師全面了解患者骨折部位的情況，為手術(shù)入路作出科學(xué)的指導(dǎo)。但是其在判斷骨折的旋轉(zhuǎn)方面，卻效果欠佳，因此，還應(yīng)該結(jié)合三維重建。但是三維重建圖像可以直觀的再現(xiàn)骨骼的立體構(gòu)像，并可多角度旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)、脫位和空間立體關(guān)系時(shí)，三維重建明顯優(yōu)于軸位CT和MPR[10]。

在骨關(guān)節(jié)的診斷中 ，最常用的檢查方法是X線檢查，這是最傳統(tǒng)的檢查方法，但是直至今日仍對骨關(guān)節(jié)疾病的診斷起到很重要的作用，但是當(dāng)骨關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜時(shí)，傳統(tǒng)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(fā)展情況，此時(shí)需要更加細(xì)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(guān)節(jié)中存在著轉(zhuǎn)移瘤等復(fù)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(jìn)一步有助于醫(yī)師診斷病情，判斷病變程度，為此后的患者安排適當(dāng)?shù)臋z查與手術(shù)，在一定程度上能夠預(yù)測手術(shù)的可行性[11-12]。本組資料中有2例進(jìn)行了三維重建，并通過三維重建成功的分型，分型后醫(yī)師進(jìn)行了相應(yīng)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(jìn)一步幫助了醫(yī)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(guān)節(jié)是否存在游離的骨關(guān)節(jié)碎片，多角度對骨關(guān)節(jié)進(jìn)行觀察，對臨床診斷有很大幫助。另外，對于脊柱，腰椎，胸鎖關(guān)節(jié)等存在較多重疊部分的不規(guī)則骨，二維、三維圖像重建能夠?qū)⒉煌M織的情況都反映處來，醫(yī)生可以根據(jù)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(yī)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(shí)還能夠?qū)⑤S位及側(cè)位等等的影像信息體現(xiàn)出來，通過多個(gè)層面的影像輔助診斷，更加明確的判斷出細(xì)微的骨折，準(zhǔn)確的找到骨折的位置，進(jìn)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(guān)節(jié)展現(xiàn)出來，便于找出及觀察病變部位，在很多方面都優(yōu)于X線，因此在復(fù)雜骨關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)疾病診斷時(shí)，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(chǔ)上，科學(xué)、合理選擇二維和三維重建技術(shù)，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(yī)學(xué)圖像重建范文第5篇

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：TP18文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(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、區(qū)域檢測等等，具體可以參考文獻(xiàn)[2]。9)圖像的表示和描述：對已分割的圖像進(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，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或配準(zhǔn)，把患者的實(shí)際、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位置關(guān)系，對病人進(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)。

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