分析醫(yī)學(xué)影像職稱論文(2)
分析醫(yī)學(xué)影像職稱論文
分析醫(yī)學(xué)影像職稱論文篇二
談醫(yī)學(xué)影像的融合
摘要： 科技 的進(jìn)步帶動(dòng)了 現(xiàn)代 醫(yī)學(xué)的 發(fā)展 ， 計(jì)算 機(jī)技術(shù)的廣泛 應(yīng)用 ，又進(jìn)一步推動(dòng)了影像醫(yī)學(xué)向前邁進(jìn)。各類檢查儀器的性能不斷地提高，功能不斷地完善，并且隨著圖像存檔和傳輸系統(tǒng)(PACS)的應(yīng)用，更建立了圖像信息存儲(chǔ)及傳輸?shù)男碌哪Ｊ健６t(yī)學(xué)影像的融合，作為圖像后處理技術(shù)的完善和更新，將會(huì)成為影像學(xué)領(lǐng)域新的 研究 熱點(diǎn)，同時(shí)也將是醫(yī)學(xué)影像學(xué)新的發(fā)展方向。所謂醫(yī)學(xué)影像的融合，就是影像信息的融合，是信息融合技術(shù)在醫(yī)學(xué)影像學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用;即利用 計(jì)算機(jī)技術(shù)，將各種影像學(xué)檢查所得到的圖像信息進(jìn)行數(shù)字化綜合處理，將多源數(shù)據(jù)協(xié)同應(yīng)用，進(jìn)行空間配準(zhǔn)后，產(chǎn)生一種全新的信息影像，以獲得研究對(duì)象的一致性描述，同時(shí)融合了各種檢查的優(yōu)勢(shì)，從而達(dá)到計(jì)算機(jī)輔助診斷的目的[1，2]。本文將從醫(yī)學(xué)影像融合的必要性、可行性、關(guān)鍵技術(shù)、 臨床價(jià)值及應(yīng)用前景5個(gè)方面進(jìn)行探討。
1 醫(yī)學(xué)影像融合的必要性
1.1 影像的融合是技術(shù)更新的需要 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在醫(yī)學(xué)影像學(xué)中的廣泛應(yīng)用，新技術(shù)逐漸替代了傳統(tǒng)技術(shù)，圖像存檔和PACS的應(yīng)用及遠(yuǎn)程醫(yī)療的實(shí)施，標(biāo)志著在圖像信息的存儲(chǔ)及傳輸?shù)燃夹g(shù)上已經(jīng)建立了新的模式。而圖像后處理技術(shù)也必須同步發(fā)展，在原有的基礎(chǔ)上不斷地提高和創(chuàng)新，才能更好更全面地發(fā)揮影像學(xué)的優(yōu)勢(shì)。影像的融合將會(huì)是后處理技術(shù)的全面更新。
1.2 影像的融合彌補(bǔ)了單項(xiàng)檢查成像的不足 目前 ，影像學(xué)檢查手段從B超、傳統(tǒng)X線到DSA、CR、CT、MRI、PET、SPECT等，可謂豐富多彩，各項(xiàng)檢查都有自身的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，但在成像中又都存在著缺陷，有一定的局限性。例如：CT檢查的分辨率很高，但對(duì)于密度非常接近的 組織的分辨有困難，同時(shí)容易產(chǎn)生骨性偽影，特別是顱后窩的檢查， 影響 診斷的準(zhǔn)確性;MRI檢查雖然對(duì)軟組織有超強(qiáng)的顯示能力，但卻對(duì)骨質(zhì)病變及鈣化病灶顯示差;如果能將同一部位的兩種成像融合在一起，將會(huì)全面地反映正常的組織結(jié)構(gòu)和異常改變，從而彌補(bǔ)了其中任何一種單項(xiàng)檢查成像的不足。
1.3 影像的融合是臨床的需要 影像診斷最終服務(wù)于臨床 治療 ;先進(jìn)的檢查手段，清晰的圖像，有助于提高診斷的準(zhǔn)確性，而融合了各種檢查優(yōu)勢(shì)的全新的影像將會(huì)使診斷更加明確，能夠更好地輔助臨床診治疾病。
2 醫(yī)學(xué)影像融合的可行性
2.1 影像學(xué)各項(xiàng)檢查存在著共性和互補(bǔ)性為影像的融合奠定了基礎(chǔ) 盡管每項(xiàng)檢查都有不同的檢查方式、成像原理及成像特征，但它們具有共同的形態(tài)學(xué)基礎(chǔ)，都是通過影像來反映正常組織器官的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能，以及病變的解剖、病理和代謝的改變。而且，各項(xiàng)檢查自身的缺陷和成像中的不足，都能夠在其他檢查中得到彌補(bǔ)和完善。例如：傳統(tǒng)X線、CT檢查可以彌補(bǔ)對(duì)骨質(zhì)成像的不足;MRI檢查可以彌補(bǔ)對(duì)軟組織和脊髓成像的不足;PET、SPECT檢查則可以彌補(bǔ)功能測(cè)定的不足。
2.2 醫(yī)學(xué)影像的數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用為影像的融合提供了 方法 和手段 現(xiàn)在，數(shù)字化技術(shù)已充分應(yīng)用于影像的采集、存儲(chǔ)、后處理、傳輸、再現(xiàn)等重要的技術(shù)環(huán)節(jié)。在首要環(huán)節(jié)即影像的采集中，應(yīng)用了多種技術(shù)手段，包括：(1)同步采集數(shù)字信息，實(shí)時(shí)處理;(2)同步采集模擬信號(hào)，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào);(3)通過影像掃描儀和數(shù)碼相機(jī)等手段，對(duì)某些傳統(tǒng)檢查如普通X線的膠片進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換等;將所采集的普通影像轉(zhuǎn)換成數(shù)字影像，并以數(shù)據(jù)文件的形式進(jìn)行存儲(chǔ)、傳輸，為進(jìn)一步實(shí)施影像融合提供了先決條件。
3 醫(yī)學(xué)影像融合的關(guān)鍵技術(shù)
信息融合在醫(yī)學(xué)圖像研究上的作用一般是通過協(xié)同效應(yīng)來描述的，影像融合的實(shí)施就是實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)圖像的協(xié)同;圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、圖像數(shù)據(jù)相關(guān)、圖像數(shù)據(jù)庫(kù)和圖像數(shù)據(jù)理解是融合的關(guān)鍵技術(shù)。(1)圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是對(duì)來自不同采集設(shè)備的圖像信息的格式轉(zhuǎn)換、三維方位調(diào)整、尺度變換等，以確保多源圖像的像/體素表達(dá)同樣大小的實(shí)際空間區(qū)域，確保多源圖像對(duì)組織臟器在空間描述上的一致性。它是影像融合的基本。(2)影像融合首先要實(shí)現(xiàn)相關(guān)圖像的對(duì)位，也就是點(diǎn)到點(diǎn)的一一對(duì)應(yīng)。而圖像分辨率越高，圖像細(xì)節(jié)越多，實(shí)現(xiàn)對(duì)位就越困難。因而，在進(jìn)行高分辨率圖像(如CT圖像和MRI圖像)的對(duì)位時(shí)，目前借助于外標(biāo)記。(3)建立圖像數(shù)據(jù)庫(kù)用以完成典型病例、典型圖像數(shù)據(jù)的存檔和 管理以及信息的提取。它是融合的數(shù)據(jù)支持。(4)數(shù)據(jù)理解在于綜合處理和應(yīng)用各種成像設(shè)備所得信息，以獲得新的有助于臨床診斷的信息[1]。
圖像融合的方法主要有4種：(1)界標(biāo)配對(duì)：界標(biāo)作為兩種圖像相對(duì)應(yīng)的融合點(diǎn)且決定融合的一些參數(shù)，它被廣泛應(yīng)用于放射治療和立體外 科學(xué) [3];(2)表面相合(SFIT)法：SFIT法又稱頭和帽法。其原理：所有融合影像上可識(shí)別的同一解剖結(jié)構(gòu)表面之間的均數(shù)平方根(RMS)距離最小，其中，可用手工或半自動(dòng)的邊緣探測(cè)規(guī)則從每種影像的一系列圖片得到的器官外部輪廓就是表面;頭代表從較高分辨率影像中獲得的表面模型;帽子代表從較低分辨率影像中獲得表面的一系列獨(dú)立的點(diǎn)[4];(3)空間力矩配對(duì)：協(xié)調(diào)中心點(diǎn)和主軸(PAX)，使PAX慣性力距最小，融合時(shí)包括計(jì)算偏心和旋轉(zhuǎn)以協(xié)調(diào)PAX和比例[5];(4)交叉相關(guān)法：此法基點(diǎn)是兩種影像的相關(guān)系數(shù)值最大(接近)。主要用于同一種顯像方式影像的融合[6]。以上4種融合方法可分為兩大類：(1)前瞻性融合法：在顯像采集時(shí)使用特別措施(如協(xié)調(diào)器具，外部標(biāo)志等);(2)回溯性融合法：在顯像采集時(shí)不采取特別措施。
近年來，有學(xué)者從另外的角度將融合技術(shù)歸納為單模融合、多模融合和模板融合[2]。(1)單模融合：是指將同一種影像學(xué)的圖像融合，多用于治療前后的對(duì)比、疾病的隨訪觀察、疾病不同狀態(tài)的對(duì)比、運(yùn)動(dòng)偽影和設(shè)備固有偽影的校準(zhǔn)等方面;(2)多模融合：是指將不同影像技術(shù)的圖像進(jìn)行融合，包括形態(tài)和功能成像兩大類，多模圖像融合主要是將這兩類成像方法獲得的圖像進(jìn)行融合，其意義在于克服功能成像空間分辨率和組織對(duì)比分辨率低的缺點(diǎn)，發(fā)揚(yáng)形態(tài)學(xué)成像方法各種分辨率高、定位準(zhǔn)確的優(yōu)勢(shì)，最大限度地挖掘影像學(xué)信息，直接進(jìn)行不同成像方法之間的比較，多用于神經(jīng)外科定位手術(shù)、制定治療 計(jì)劃等方面;(3)模板融合：是指將患者的圖像與模板(解剖或生理圖譜等)圖像融合，這種方式也適用于不同患者的圖像融合，主要用于正常結(jié)構(gòu)的 統(tǒng)計(jì)測(cè)量、不同患者同一類病變的比較、監(jiān)測(cè)生長(zhǎng)發(fā)育和衰老進(jìn)程等方面。
4 醫(yī)學(xué)影像融合的 臨床價(jià)值
利用 計(jì)算 機(jī)技術(shù)對(duì)獲取的影像信息進(jìn)行處理，并將其成果 應(yīng)用 于臨床已成為 現(xiàn)代 醫(yī)學(xué)影像學(xué) 發(fā)展 的主要方向。通過影像的融合，將多項(xiàng)檢查成像進(jìn)行綜合 分析 、處理，再現(xiàn)出全新的、高質(zhì)量的影像，對(duì)于臨床的價(jià)值主要體現(xiàn)在3個(gè)方面：(1) 對(duì)影像診斷的幫助：融合后的影像能夠清晰地顯示檢查部位的解剖結(jié)構(gòu)及毗鄰關(guān)系，有助于影像診斷醫(yī)生全面了解和熟悉正常 組織、器官的形態(tài)學(xué)特征;通過采用區(qū)域放大、勾畫病變輪廓、增添病變區(qū)偽彩色等手段，能夠增加病變與正常組織的差異，突出顯示病灶，有助于診斷醫(yī)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)病變，尤其是早期不明顯的病變和微小病變，避免漏診;在影像中集中體現(xiàn)出病灶在各項(xiàng)檢查中的典型特征，有助于診斷醫(yī)生做出更加明確的定性診斷，特別在疑難疾病的鑒別診斷中，作用更為顯著[7]。(2) 對(duì)手術(shù) 治療 的幫助：在影像的融合中，采用了圖像重建和三維立體定向技術(shù)，充分顯示出復(fù)雜結(jié)構(gòu)的完整形態(tài)和病灶的空間位置，同時(shí)清楚地顯示出病變與周圍正常組織的關(guān)系;對(duì)于臨床制定手術(shù)方案、實(shí)施手術(shù)以及術(shù)后觀察起了重要作用[8]。(3) 對(duì)科研的幫助：影像的融合集中了多項(xiàng)檢查的特征，同時(shí)體現(xiàn)了解剖結(jié)構(gòu)，病理特征，以及形態(tài)和功能的改變，并對(duì)影像信息做出定性、定量分析，為臨床進(jìn)一步 研究 疾病提供了較為完整的影像學(xué)資料。
5 醫(yī)學(xué)影像融合的應(yīng)用前景
目前 ，圖像融合主要應(yīng)用于體層成像。隨融合技術(shù)的不斷發(fā)展，其在非體層成像 方法 中的應(yīng)用逐漸增多。已有研究將血管內(nèi)超聲與二維X線血管造影圖像進(jìn)行融合，認(rèn)為融合圖像能克服超聲顯示冠狀動(dòng)脈形態(tài)的局限性、準(zhǔn)確重建出血管的解剖結(jié)構(gòu)、反映血管的真實(shí)彎曲[9]。
以醫(yī)學(xué)成像技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合影像診斷、影像導(dǎo)航、介入治療和外科等學(xué)科所形成的 計(jì)算機(jī)輔助 科學(xué) 是計(jì)算機(jī)在醫(yī)學(xué)應(yīng)用新的發(fā)展方向。圖像融合技術(shù)有助于計(jì)算機(jī)輔助科學(xué)的成熟，特別是三維圖像融合的研究與開發(fā)。
隨著PACS在 醫(yī)院 逐漸推廣應(yīng)用，為多種影像學(xué)技術(shù)的綜合應(yīng)用提供了廣闊空間，加速了圖像融合的發(fā)展。有人利用圖像融合建立自動(dòng)識(shí)別警告系統(tǒng)，校正PACS進(jìn)行圖像存儲(chǔ)及歸檔的錯(cuò)誤[10]。
遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)是 網(wǎng)絡(luò) 時(shí)代 產(chǎn)物，是實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)資源全球共享的方式。圖像融合在遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)中有廣闊的應(yīng)用前景。如進(jìn)行遠(yuǎn)程手術(shù)，將多模圖像融合成多參數(shù)、仿真人體模型，配準(zhǔn)到術(shù)中真實(shí)器官上，可有效指導(dǎo)制定遠(yuǎn)程手術(shù) 計(jì)劃，有助于順利實(shí)施手術(shù)[11]。
綜上所述，醫(yī)學(xué)影像的融合是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)將多項(xiàng)檢查成像的特征融合在一起，重新成像;影像融合既保留了原有的后處理技術(shù)，又增添了新的 內(nèi)容 ;它是信息融合技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)的綜合和在醫(yī)學(xué)影像學(xué)應(yīng)用的深入和擴(kuò)展。醫(yī)學(xué)影像的融合將會(huì)帶動(dòng)醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的又一次更新，并將是影像醫(yī)學(xué)新的發(fā)展方向。
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