计算机图像处理技术在医学影像中的进展与应用初探

2020-12-16李朋娟姚绍鑫

影像研究与医学应用 2020年4期

李朋娟，王健，姚绍鑫

（唐山工人医院河北唐山 063000）

医生为患者治病的一项重要前提就是准确判断病人身体的患病情况，这就需要用到一些医学影像资料来辅助医生的判断。现阶段，我国不少医院都配置了比较完善的医学影像检查设备，这些设备的正常运行与计算机图像处理技术的应用是不可分离的，该技术是在计算机技术与生物医学技术基础上发展而来的一项全新技术，其主要作用是为医生科学高效地开展治疗工作提供便利条件，并提高医院的综合服务水平。

1 国内外医学影像的发展

1895 年，德国著名的物理学家W.K.伦琴在实验室内拍摄出其夫人手指的影像，自此之后，“X 射线”便诞生了，并逐渐从影像学领域引入到医学领域。经过多年的理论研究与实践应用，医学影像出现了翻天覆地的变化，伴随计算机技术在全球的推广和普及，影像学科的内涵也进一步丰富，表现出知识交叉、跨度大等特点，1971 年，英国著名科学家汉斯立足于计算机技术原理发明出世界首台X-CT 诊病机，这一发明是前所未有的，在医学界引发了巨大的轰动，自此以后，国内外对医学影像的数字成像技术研究逐渐掀起一股热潮，各类医疗设备也慢慢被开发出来，包括EEG 脑电图、单光子发射断层成像、磁共振血管造影术、数字X 线摄影等。当前，基于计算机算法的图像处理技术已经成为我国医学影像领域发展最为迅速的技术之一。

2 计算机图像处理关键技术

2.1 图像识别技术

所谓图像识别技术，指的就是在分析和处理图像的基础上，对图像进行准确识别和分类。当前应用较为广泛的图像识别技术一般都具备人工智能管理模块，可结合环境的不同对图像进行系统化归类和管理，同时还能利用模糊识别技术、句法结构识别模块等对图像进行全面分析和准确判定。

2.2 图像分割技术

对于医学影像研究工作的开展来说，在进行图像分析和处理的时候，必不可少的一项技术就是图像分割技术，该技术可根据图像各区域特性的不同，进行科学分割和处理，同时还能对要求较高的目标区域进行深入分析，分别提供定性和定量分析结果，这也为三维技术的进一步发展提供了有利平台和保障。

2.3 图像复原技术

图像复原技术是成像系统受到外界不良因素影响时所采取的应急处理技术，一般情况下，应用比较广泛的图像复原技术主要包括同态滤波操作和维纳滤波操作技术。实践证明，图像复原技术的应用能使已经退化的图像质量得到有效提升，其主要作用是去掉图像的模糊与噪声干扰。

2.4 图像增强技术

图像增强技术主要通过增强图像中的需求信息与必要信息，使信息消退问题得到有效控制，从而促进目标对象解释工作与目标区域分类工作的顺利完成。比较常用的图像增强技术方法主要有伪彩色增强法、直方图增强法等。

2.5 图像变换技术

图像变换技术主要通过正交矩阵或正交函数对原始图像进行处理，借助二维线性可逆变操作，实现图像的多元化变动，需要注意的一点是，在运用图像变换技术的时候，应选择适宜操作和应用的图像。

2.6 图像压缩和编码技术

通过运用图像压缩技术，可有效删除无用信息与冗余信息，使数据存储量得到有效控制，确保存储空间的充足性。通过运用图像编码技术，如比较常见的神经网络编码、小波变换编码等，可提高图像的应用效果。

3 计算机图像处理技术在医学影像中的应用

3.1 远程医疗

医学图像及其相关信息可利用数据接口和互联网进行有效连接，从而便于医学图像信息的远程实时传播，满足异地会诊的需求。利用PACS 系统，可使医学图像在医院内外实现有效传输，这是提高医院图像信息化管理水平的有效途径。

3.2 数字解剖模型和手术教学训练

虚拟手术是当前医学领域比较具有挑战性的一大研究课题，其主要涉及到医学、机器人学、图形学等多个相关学科领域的知识。通过利用虚拟人技术，研究人员可对人体内部各大器官和组织进行分析，从而构建出具备较强真实感的虚拟人体，并通过对人体的透明效果等进行设置，清晰地展现出各个不同组织器官之间的相互关系，这对手术教学训练、解剖分析、医学教育等来说都有着十分重要的作用。

3.3 脑功能与脑结构研究

利用全新的FMRI 技术，可全面了解嗅觉、触觉、视觉刺激对大脑皮质层功能活动产生的影响，实现安全无损地检测活体人脑功能变化的目标。与此同时，还能利用定量分析方法研究大脑解剖结构的不同，有利于全面而准确地了解大脑运行机制。

3.4 手术和放射治疗规划

通过放射线对恶性肿瘤进行抑制或消除，首先必须编制科学合理的规划，尤其要注重照射点的准确定位以及剂量计算结果的精确性，一旦在剂量计算或者辐射定位上出现问题，就会直接影响治疗效果，甚至还可能对周围正常组织造成危害。通过引入医学图像处理分析系统，医生可在制定手术规划之前直观了解病变体的基本形状及其空间位置，从而确定科学可行的手术方案。同时，在放射治疗过程中，可避免射线照射到肿瘤周边的重要组织，进而减少对正常组织的伤害。