发布时间：2023-09-22 18:14:42
绪论：一篇引人入胜的医学图像诊断，需要建立在充分的资料搜集和文献研究之上。搜杂志网为您汇编了三篇范文，供您参考和学习。
中图分类号：TP317.4文献标识码：A文章编号：1672-7800（2013）006-0127-03
基金项目：新乡市科技发展计划项目； 新乡学院自然科学研究计划基金项目（1399020087）
作者简介：张同光（1977-），男，硕士，新乡学院计算机学院讲师，研究方向为计算机网络与信息安全技术、嵌入式系统、Linux。
0引言
本项目（数字眼底荧光造影分析软件）是新乡学院、新乡市中心医院两家单位共同承担的新乡市科技发展计划项目。新乡学院负责数字影像分析软件编制工作，中心医院负责提供医学素材、影像分析技术和测试环境。
1眼底
眼底[1]是眼球内后部的组织，即眼球的内膜——视网膜、视、黄斑和视网膜中央动静脉。
在视盘的外侧，有一个颜色略深，中心凹处有一反射光点，称为黄斑，它是视力最敏锐的部分。
眼底检查十分重要，许多疾病都可以从眼底上反映出来。眼底的视网膜血管是人体中唯一可看见的血管，医生把它当作了解其它脏器血管情况的窗口。因此，它的变化在一定程度上反映了一些器官的改变程度。医生可据此来分析、判断疾病的严重程度[2]。
2眼底图像及其处理
眼底图像是利用眼底照相机对眼球内壁进行不同角度拍摄而成的图像，图像经过数字化存入计算机中，医师可通过对眼底图像的分析[3]，为各种疾病的诊断提供参考依据。
医学图像研究可以分为两大部分：医学图像成像技术研究、医学图像处理与分析，两者又都包含广泛的研究内容。医学图像处理与分析中主要包括：①图像增强技术；②图像分割技术；③图像配准与拼接技术；④图像显示技术；⑤图像指导治疗技术；⑥图像引导手术技术；⑦医学虚拟环境技术。
医学图像处理与分析一直都是图像处理和分析领域中研究的重点和热点问题，借助图形、图像技术的有力手段，医学图像的质量和显示方法得到了极大的改善，使得医疗水平大大提高，不论在基础学科还是临床应用，都是图像处理种类极多的领域。但是，由于医学图像的处理技术难度大，依然存在着较多的关键问题，使得很多处理很难达到临床实用化程度。
本课题以眼底图像为研究对象，主要集中在对眼底图像的后处理及其应用等方面。结合临床实际，对这些关键问题展开深入的研究，并将成果应用于医学临床分析和诊断。
3研究内容
本项目主要的研究工作是：开发眼底照片辅助分析诊断软件，实现医师在电脑上完成对眼底影像的浏览、分析、诊断、病历编辑、打印、存档等一系列工作（其中分析、诊断功能是本项目的关键技术）。
黄斑是视网膜上一个重要的部位，是中心视力最敏锐（视细胞最密集）的区域，直径仅有1.5mm。多数眼科疾病与黄斑病变（视网膜病变）有关，中心性视网膜炎、出血性黄斑等病变，伴有视网膜下新生血管、渗漏及出血，病灶边缘处有弧形或环形出血，偶有呈放射形排列的点状出血。病程末期，黄斑区形成黄白色瘢痕。黄斑病变（视网膜病变）的眼底荧光血管造影中，会发现渗出灶处有颗粒状、花边状（本项目中称为血管芽）等多种形态的新生血管网。因此，采用数据图像处理技术（阈值化轮廓提取法、半径直方图等）对眼底图像进行处理，获得黄斑区域（包括其附近区域）的图像特征（如区域边缘的轮廓、形状等）和人为图像特征（如直方图、圆度、长半轴、短半轴等）。
总之，从眼底图像中要获得的信息是：拱环（黄斑）、灌注区、亮点、血管芽及它们的属性，然后根据这些信息帮助眼科医生做出初步诊断。
4技术方案
在分析和比较现有眼底图像分析与处理方法的基础上，针对眼底图像处理与分析中存在的关键问题，从以下4个方面进行研究：①图像预处理；②区域识别；③轮廓提取；④参数获取及诊断。
本课题研究的主要内容及模块间关系、研究技术路线如图1所示。将信息学与生物医学紧密结合起来，充分利用现代计算机图像处理技术，对彩色眼底图像进行分析与处理，为临床诊断与科学研究提供定性与定量的参考依据。
解决技术问题所采用的方案：①用二值SOBEL法，对图像进行边缘提取，得到眼底图像的二值轮廓；②通过动态阈值法获得适合当前图像的阈值（包括黄斑阈值、亮点阈值、血管芽阈值），根据获得的阈值对图像进行二值化处理，进而得到“拱环（黄斑区）、无灌注区”图、“亮点”图、“血管芽”图，便于后续的处理；③通过区域亮点密度（亮点数），判断眼底图像中是否存在分支静脉栓塞；④通过区域芽点密度（芽点数），判断眼底图像中是否存在血管芽；⑤通过黄斑区个数、无灌注区个数，判断黄斑结构是否异常，是否存在无灌注区；⑥获得基准面积、测量面积以及黄斑区的属性（圆度、长半轴、短半轴等）；⑦通过半径直方图法，判断黄斑区的圆度；⑧汇总前面的处理结果，作出初步诊断。
5研究环境
本项目研究的数字眼底荧光造影分析仪包括数字影像采集设备和眼底照片分析诊断软件两个部分。①硬件：通用PC、眼底照相机（TRC-50DX）；②软件：Windows XP、Visual Studio 2005、C/C++、OpenCV（Open Source Computer Vision Library）。
6系统测试
测试选用三个实际来诊病人的眼底图像，一人眼底图像正常，两人眼底图像异常。
待处理A（正常）眼底图像如图2所示。
待处理B（异常）眼底图像如图3所示。
待处理C（异常）眼底图像如图4所示。
基准值通过10张正常的眼底图像计算而得。
由于篇幅限制，仅提供来诊病人——C（异常）的测试图像。
通过动态阈值法和手动阈值法对眼底图像进行处理，图5、6、7、8、9、10、11是动态阈值法获得图像，手动阈值法获得的图像省略。
7结语
通过对3个来诊病人眼底图像的测试，说明了该课题设计的眼底影像辅助分析诊断及管理系统达到了预期的功能，能够快速主动地为眼科医生提供一系列有价值的诊断参数和初步诊断结果，极大提高了诊断时间。从测试所获得的参数和结果看，动态阈值法要好些。
另外，该系统能够快速生成诊断报告单（见图12），极大提高了工作效率。关于生成诊断报告单的具体过程，在软件使用说明书中描述。
该课题设计的眼底影像辅助分析诊断及管理系统还存在不足之处：
在对少数图像进行处理时，没有完全达到预期的结果，这也是使用该系统的医院反馈的信息。比如说，在判断亮点时，识别出来的亮点个数为47（亮点个数
参考文献：
人们幵始利用计算机对二维切片进行分析和处理,比如分割提取,三维重建,显示等。这种技术便于医生从多角度,多层次对人体器官,软组织和病变体进行观察和分析,可以帮助医生对人体的病变部位或感兴趣区域做出定性甚至准确的定量分析,这大大提高了医疗诊断的正确性和准确性。这些变化大大的提高了影像数据的应用价值,具有十分深远的意义。随着传统的医学影像处理技术和计算机图形处理技术的融合,逐渐产生了专门研究医学影像三维可视化技术的新学科。所谓的医学影像三维可视化技术[2],是指使用一系列通过二维图像重建成三维模型同时进行定性,定量分析的技术。该技术可以从二维图像得到三维的结构信息,为医生提供更逼真的显示和定量分析工具和手段,能够弥补成像设备在成像方面的不足,为医生提供了一个更有真实感的三维医学影像,而且可以使医生可以直接参与到数据的处理和分析中,便于医生从多个角度,多层次进行观察和分析。
这种技术在模拟手术,引导治疗中都可以发挥重要的作用。但是,重建出医学影像的三维模型并不是人们追求的最终目标,人们不仅仅要“看”到三维模型,还需要能够和三维模型进行交互,如旋转,缩放和平移等,使得医生们可以获得更好的视角,以便对疾病做出正确的判断。医学影像的三维重建和交互应用是当前的两个研究热点,它在医学上具有重要的意义。首先,它能够提高医生的诊断准确率和医院的效率。因为将二维数据重建成三维模型,能够方便医生观察人体内部的结构,使医生获得感兴趣的器官的定量描述,比如大小,形状和空间位置等,这将提高医生的诊断水平。第二,由于现在大多数医院仍使用传统形式的胶片来帮助医生诊断,这些胶片不仅有存储的问题,而且本身就是一笔不小的开支。实现数字化医院,可以将这些胶片保存成电子文档,这将大大的节省医院的支出。因此,展开医学影像的三维重建研究具有十分重要的意义。
1.2医学影像三维重建的临床应用
临床医学应用是可视化技术应用得最早最成功的领域之一,过去医生主要根据CT图像,磁共振成像和超声图像对病人做出诊断。但这些图像都是2维的图像序列,只有经过培训的医生才能通过这些图像获得器官或组织的整体认知。所以可视化的任务是揭示物体内部的复杂结构,让人们可以看到通常看不到的内部结构。由于三维可视化技术的日渐成熟,医学图像三维重建技术在临床医学中应用越来越广泛,具体概括如下:
一、 在检测诊断中的应用
在对病人身体的检测过程中,CT图像、磁共振图像和超声波图像一直都是一种十分重要的医疗诊断手段。而三维可视化技术可以对图像进行处理,构造出三维的几何模型,而且对重建出的模型能够从不同的方向进行观察,使得医生对感兴趣的部位的大小、形状和空间位置不仅有定性的认识,也能够得到定量的认识,这样可以极大的提局医生的诊断水平。
第二章医学图像和医学图像的预处理技术
在三维医学影像重建中,首先需要获得二维的医学图像即医学体数据,才能在此基础上进行三维重处理,本章将侧重于介绍各种医学体数据的采集方法和医学影像的预处理方法,及对比各方法的优缺点。
2.1医学体数据来源
医学体数据是一个数据场,人们通过医疗成像设备扫描器官和软组织得到断层图像后,将这些图像叠加在空间中的同一个方向,这样便构成一个立体的数据场,这个数据场就称为体数据。目前,医学影像数据的采集主要通过以下途径:X射线断层扫描(CT),磁共振成像(MRI),超声成像(UI),正电子发射计算机断层扫描(PET)等,其中两个最常用的医学影像来源是CT和MRI图像[5]。
概述
pacs是近年来随着数字成像技术、计算机技术和网络技术的进步而迅速发展起来的、旨在全面解决医学图像的获取、显示、存贮、传送和管理的综合系统［1-4］。pacs分为医学图像获取、大容量数据存贮、图像显示和处理、数据库管理及用于传输影像的局域或广域网络等5个单元［2，4］。
pacs是一个传输医学图像的计算机网络，协议是信息传送的先决条件。医学数字影像传输（dicom）标准是第一个广为接受的全球性医学数字成像和通信标准，它利用标准的tcp/ip（transfercontrolprotocol/internetprotocol）网络环境来实现医学影像设备之间直接联网［3］。因此，pacs是数字化医学影像系统的核心构架，dicom3.0标准则是保证pacs成为全开放式系统的重要的网络标准和协议。
1998年我院放射科与航卫通用电气医疗系统有限公司（gehangweimedicalsystems，简称gehw）合作建成医学影像诊断设备网络系统，它以dicom服务器为中心服务器，按照dicom3.0标准将数字化影像设备联网，进行医学数字化影像采集、传输、处理、中心存储和管理。
材料与方法
一、系统环境
（一）硬件配置
1.dicom服务器：戴尔（dell）poweredge2300服务器（奔腾ⅱ400mhzcpu，128mb动态内存，9.0gb热插拔sici硬盘×2，nec24×scsicd-rom，yamaha6×4×2cd-rw×2，etherexpresspro/100+网卡；500w不间断电源（ups）。
2.数字化医学图像采集设备：螺旋ct：gehispeedct/i，dicom3.0接口；磁共振：gesignahorizonlxmri，dicom3.0接口。
3.医学图像显示处理工作站：sunadvantagewindows（简称aw）2.0，128mb静态内存，20in(1in=2.54cm)彩显，1280×1024显示分辨率，dicom3.0接口。
4.激光胶片打印机：3m怡敏信（imation）969hqdualprinter。
5.医学图像浏览终端：7台，奔腾ⅱ350～400mhz/奔腾ⅲ450mhzcpu，64～128mb内存，8mb显存，6gb～8.4gb硬盘，15in～17in显示器，10mbps以太网（ethernet）网卡，ethernet接口。
6.医学影像诊断报告打印服务器：2台图像浏览终端兼作打印服务器。
7.激光打印机：惠普（hp）laserjet6lgold×2。
8.集线器（hub）：d-linkde809tc，10mbps。
9.传输介质：细缆（thinnet）；5类无屏蔽双绞线（utp）；光纤电缆。
10.网络结构：星形总线拓扑（starbustopology）结构。
（二）软件
1.操作系统：螺旋ct、mri、aw工作站：unix；dicom服务器：windowsnt4.0server（版）；图像浏览及诊断报告书写终端：windowsnt4.0workstation（中文版）。
2.网络传输协议：标准tcp/ip。
3.网络浏览器：netscapecommunicator4.6。
4.数据库管理系统：interbaseserver/client5.1.1。
5.医学图像浏览及影像诊断报告系统开发软件：borlandc++builder4.2。
6.医学图像浏览终端：gehwadvantageviewerserver/client1.01。
7.医学影像诊断报告系统：gehw医疗诊断报告1.0。
8.刻录机驱动软件：gear4.2。
（三）系统结构
螺旋ct、mri和aw工作站按照dicom3.0标准通过细缆连接到主干电缆（细缆）上形成总线拓扑结构的dicom网络；dicom服务器与各图像浏览及诊断报告书写终端通过双绞线以集线器（hub）为中心连接成星形拓扑结构的ethernet网络；二者再通过集线器连接成星形总线拓扑结构的pacs。螺旋ct、mri、aw工作站各自通过光纤电缆与激光胶片打印机相连，进行共享打印。本pacs由如下各子系统构成：
ct/i：gehispeedct/i;aw2.0:sunadvantagewindows2.0;mri:gesignahorizonlxmri;dicom:digitalimagingandcommunicationsinmedicine;ethernet网络：以太网络；t-bnc：同轴电缆接插件t型连接器；terminator:终结器；transceiver:收发器；utp：无屏蔽双绞线；thinnetcoaxialcable：细同轴电缆
1．数字化图像采集子系统：从螺旋ct、mri等数字化影像设备直接产生和输出高分辨率数字化原始图像至dicom服务器，供中心存储、打印、浏览及后处理。
2．数字化图像回传子系统：将中心存储的图像数据回传给螺旋ct、mri等数字影像设备，供打印、对比及后处理（三维重建等）。
