读入、自动生成方法。数字图像处理技术的应用领域不断拓展。
数字图像处理技术的大发展是从20世纪90年代初开始的。自1986年以来,小波理论与变换方法迅速发展,它克服了傅里叶分析不能用于局部分析等方面的不足之处,被认为是调和分析半个世纪以来工作之结晶。Mallat在1988年有效地将小波分析应用于图像分解和重构。小波分析被认为是信号与图像分析在数学方法上的重大突破。随后数字图像处理技术迅猛发展,到目前为止,图像处理在图像通讯、办公自动化系统、地理信息系统、医疗设备、卫星照片传输及分析和工业自动化领域的应用越来越多。
进入21世纪,随着计算机技术的迅猛发展和相关理论的不断完善,数字图像处理技术在许多应用领域受到广泛重视并取得了重大的开拓性成就。属于这些领域的有航空航天、生物医学工程、工业检测、机器人视觉、公安司法、军事制导、文化艺术等。该技术成为一门引人注目、前景远大的新型学科。
2医学图像处理概述
近年来,随着计算机及其相关技术的迅速发展,图像处理技术日益成熟,使得该技术深入到医学领域的方方面面,开创了数字医疗的新时代。
借助图像处理技术的有力手段,医学图像的质量和显示方法可以得到极大的改善,从而使得诊断水平可以借助于图像处理与分析手段来得到极大的改善,这不仅可以基于现有的医学图像设备来极大地提高医学临床诊断水平,而且能为医学培训、医学研究与教学、计算机辅助临床外科手术等提供电子实现手段,为医学的研究与发展提供坚实的基础,具有无可估量的价值。
2.1什么是医学图像处理
医学图像处理就是利用计算机系统对生物医学图像进行的具有临床医学意义的处理和分析。
医学图像处理是一个很复杂的过程。医学图像作为一种信息源,也和其它有关病人的信息一样,是医生做出判断时的依据。医生在判读医学图像时,要把图像与他的解剖学、生理学和病理学等知识作对照,还要根据经验来捕捉图像中的有重要意义的细节和特征。所以要从一幅或几幅医学图像中判断出是否有异常,或属于什么疾病,是一种高级的脑力劳动。任意拿一张有异常的CT图像、X线照片或超声图像来看,如果不是训练有素的医生,是难以发现图像上的异常的。所以对医学图像进行处理显得尤为重要。
2.2医学图像处理及研究内容
2.2.1超声图像
超声是超过正常人耳能听到的声波,频率在20000赫兹(Hertz,Hz)以上。超声检查是利用超声的物理特性和人体器官组织声学性质上的差异,以波形、曲线或图像的形式显示和记录,借以进行疾病诊断的检查方法。40年代初就已探索利用超声检查人体,50年代已研究、使用超声使器官构成超声层面图像,70年代初又发展了实时超声技术,可观察心脏及胎儿活动。超声诊断由于设备不似CT或MRI设备那样昂贵,可获得器官的任意断面图像,还可观察运动器官的活动情况,成像快,诊断及时,无痛苦与危险,属于非损伤性检查,因此,在临床上应用已普及,是医学影像学中的重要组成部分。不足之处在于图像的对比分辨力和空间分辨力不如CT和MRI高。
超声在介质中以直线传播,有良好的指向性。这是可以用超声对人体器官进行探测的基础。当超声传经两种声阻抗不同相邻介质的界面时其声阻抗差大于0.1%,而界面又明显大于波长,即大界面时,则发生反射,一部分声能在界面后方的相邻介质中产生折射,超声继续传播,遇到另一个界面再产生反射,直至声能耗竭。反射回来的超声为回声。声阻抗差越大,则反射越强,如果界面比波长小,即小界面时,则发生散射。超声在介质中传播还发生衰减,即振幅与强度减小。衰减与介质的衰减系数成正比,与距离平方成反比,还与介质的吸收及散射有关。
人体结构对超声而言是一个复杂的介质,各种器官与组织,包括病理组织有它特定的声阻抗和衰减特性。因而构成声阻抗上的差别和衰减上的差异。超声射入体内,由表面到深部,将经过不同声阻抗和不同衰减特性的器官与组织,从而产生不同的反射与衰减。这种不同的反射与衰减是构成超声图像的基础。将接收到的回声,根据回声强弱,用明暗不同的光点依次显示在影屏上,则可显出人体的断面超声图像,称这为声像图。人体器官表面有被膜包绕,被膜同其下方组织的声阻抗差大,形成良好界面反射,声像图上出现完整而清晰的周边回声,从而显出器官的轮廓。根据周边回声能判断器官的形状与大小。
图2.1急性阑尾超声影像
2.2.2X射线图像
X线图像是当前临床应用最广泛的一种医学图像,如何从X线图像获得更多的信息,是提高诊断技术水平的一个重要方向。
X线图像建立在当X线透过人体时,各种脏器与组织对X线的不同吸收程度的基础上,因而在接收端将得到不同的射线强度。接收端射线强度的变化,如被记录在底片上就变成灰度的变化。
基于这个原理,所得的X线图像是把三维结构的人体在二维空间中投影成像的技术,是人体内各层结构重叠后的图像。因此,处理的基本目的是要在图片上把特定的脏器轮廓从周围的结构中分离出来。几十年来,X线技术的发展可以说大都是为了提高X线图像的分辨能力。例如,各种X线照片的处理技术(包括增强,分割,识别等),X线断层摄影技术,X线CT技术,X线减影技术等。此外,也要尽可能减少病人和医生所受到的X线辐射剂量。
图2.2骨纤维异常增殖症X光片
2.2.3磁共振成像
核磁共振(MRI)又叫核磁共振成像技术。是继CT后医学影像学的又一重大进步。自80年代应用以来,它以极快的速度得到发展。其基本原理:是将人体置于特殊的磁场中,用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核,引起氢原子核共振,并吸收能量。在停止射频脉冲后,氢原子核按特定频率发出射电信号,并将吸收的能量释放出来,被体外的接受器收录,经电子计算机处理获得图像,这就叫做核磁共振成像。
核磁共振是一种物理现象,作为一种分析手段广泛应用于物理、化学生物等领域,到1973年才将它用于医学临床检测。为了避免与核医学中放射成像混淆,把它称为核磁共振成像术(MR)。
MR是一种生物磁自旋成像技术,它是利用原子核自旋运动的特点,在外加磁场内,经射频脉冲激后产生信号,用探测器检测并输入计算机,经过处理转换在屏幕上显示图像。
MR提供的信息量不但大于医学影像学中的其他许多成像术,而且不同于已有的成像术,因此,它对疾病的诊断具有很大的潜在优越性。它可以直接作出横断面、矢状面、冠状面和各种斜面的体层图像,不会产生CT检测中的伪影;不需注射造影剂;无电离辐射,对机体没有不良影响。MR对检测脑内血肿、脑外血肿、脑肿瘤、颅内动脉瘤、动静脉血管畸形、脑缺血、椎管内肿瘤、脊髓空洞症和脊髓积水等颅脑常见疾病非常有效,同时对腰椎椎间盘后突、原发性肝癌等疾病的诊断也很有效。
图2.3颅脑病变MR影像
MR也存在不足之处。它的空间分辨率不及CT,带有心脏起搏器的患者或有某些金属异物的部位不能作MR的检查,另外价格比较昂贵。
2.2.4核医学成像
将放射性同位素(RI)作为示踪物质,直接注入人体,并在体外用测定器对它的分布、聚集、变化等进行测定记录,所得的图像即为核医学图像。
核医学图像与其它用作诊断的医学图像相比,是有其特长的。首先,由于可以选择对特定脏器的生理作用有关联的放射性药物,因而可对不同的脏器做图像观察和分析研究,即有做选择性造影的能力;其次,由于放射性药物可以有不同的寿命,因而有可能对放射性物质在体内的
上一篇:
java图书管理系统毕业设计+源码(论文和程序)
下一篇:
试题库管理系统毕业论文