医学图像处理
赶工措施方案-宁波市特种设备检验研究院
2023年2月22日发(作者：曹操的龟虽寿)2009年第1期
福建电脑
医学图像处理技术综述
周贤善
(长江大学计算机科学学院湖北荆州434023)
【
摘要
】：
医学影像已成为医学技术中发展最快的领域之一
，
临床医生在医学图象处理技术的帮助下
，
对人体内部病
变部位的观察更直接
、
更清晰
，
确诊率也更高
。
本文对图像分割
、
图像配准和图像融合等医学图像处理技术的现状和发展进
行了综述
。
【
关键词
】：
医学图像处理
；
图像分割
；
图像配准
；
图像融合
0、
引言
医学图像处理的对象是各种不同成像机理的医学影像
，
临
床广泛使用的医学成像模式主要分为X-射线成像
（X-CT）、
核
磁共振成像
（MRI）、
核医学成像
（NMI）
和超声波成像
（UI）
四类
。
在目前的影像医疗诊断中
，
主要是通过观察一组二维切片图象
去发现病变体
，
这往往需要借助医生的经验来判定
。
利用计算机
图象处理技术对二维切片图象进行分析和处理
，
实现对人体器
官
、
软组织和病变体的分割提取
、
三维重建和三维显示
，
可以辅
助医生对病变体及其它感兴趣的区域进行定性甚至定量的分
析
，
从而大大提高医疗诊断的准确性和可靠性
；
在医疗教学
、
手
术规划
、
手术仿真及各种医学研究中也能起重要的辅助作用
。
医
学图像处理技术包括很多方面
，
本文主要从图像分割
、
图像配
准
、
图像融合技术方面进行介绍
。
1、
图像分割
医学图像分割就是一个根据区域间的相似或不同把图像分
割成若干区域的过程
。
目前
，
主要以各种细胞
、
组织与器官的图
像作为处理的对象
。
传统的图像分割技术有基于区域的分割方
法和基于边界的分割方法
，
前者依赖于图像的空间局部特征
，
如
灰度
、
纹理及其它象素统计特性的均匀性等
，
后者主要是利用梯
度信息确定目标的边界
。
结合特定的理论工具
，
图象分割技术有
了更进一步的发展
。
比如基于三维可视化系统结合FastMarching
算法和Watershed变换的医学图象分割方法
，
能得到快速
、
准确
的分割结果[1]。
近年来
，
随着其它新兴学科的发展
，
产生了一些全新的图像
分割技术
。
如基于统计学的方法
、
基于模糊理论的方法
、
基于神
经网络的方法
、
基于小波分析的方法
、
基于模型的snake模型(动
态轮廓模型)、
组合优化模型等方法
。
虽然不断有新的分割方法
被提出
，
但结果都不是很理想
。
目前研究的热点是一种基于知识
的分割方法
，
即通过某种手段将一些先验的知识导入分割过程
中
，
从而约束计算机的分割过程
，
使得分割结果控制在我们所能
认识的范围内而不至于太离谱[2]。
比如在肝内部肿块与正常肝灰
度值差别很大时
，
不至于将肿块与正常肝看成2个独立的组织
。
医学图像分割方法的研究具有如下显著特点
：
现有任何一
种单独的图像分割算法都难以对一般图像取得比较满意的结
果
，
要更加注重多种分割算法的有效结合
；
由于人体解剖结构的
复杂性和功能的系统性
，
虽然已有研究通过医学图像的自动分
割区分出所需的器官
、
组织或找到病变区的方法[3]，
但目前现成
的软件包一般无法完成全自动的分割
，
尚需要解剖学方面的人
工干预[4]。
在目前无法完全由计算机来完成图像分割任务的情
况下
，
人机交互式分割方法逐渐成为研究重点
；
新的分割方法的
研究主要以自动
、
精确
、
快速
、
自适应和鲁棒性等几个方向作为
研究目标
，
经典分割技术与现代分割技术的综合利用(集成技术)
是今后医学图像分割技术的发展方向
。
2、
图像配准
图象配准是图象融合的前提,是公认难度较大的图象处理
技术,也是决定医学图象融合技术发展的关键技术
。
在临床诊断
中,单一模态的图像往往不能提供医生所需要的足够信息
，
常需
将多种模式或同一模式的多次成像通过配准融合来实现感兴趣
区的信息互补
。
在一幅图像上同时表达来自多种成像源的信息
，
医生就能做出更加准确的诊断或制定出更加合适的治疗方法
。
医学图像配准包括图像的定位和转换,即通过寻找一种空间变
换使两幅图像对应点达到空间位置和解剖结构上的完全一致
。
要求配准的结构能使两幅图象上所有的解剖点
，
或至少是所有
具有诊断意义以及手术区域的点都达到匹配[5]。1993年Petra等
综述了二维图像的配准方法,并根据配准基准的特性,将图像配
准的方法分为基于外部特征的图象配准(有框架)和基于图象内
部特征的图象配准(无框架)两种方法
。
后者由于其无创性和可
回溯性,已成为配准算法的研究中心
。
近年来,医学图像配准技术有了新的进展,在配准方法上应
用了信息学的理论和方法,例如应用最大化的互信息量作为配
准准则进行图像的配准,基于互信息的弹性形变模型也逐渐成
为研究热点[6]。
在配准对象方面从二维图像发展到三维多模医学
图像的配准
。
一些新算法
，
如基于小波变换的算法
、
统计学参数
绘图算法
、
遗传算法等
，
在医学图像上的应用也在不断扩展
。
向
快速和准确方面改进算法,使用最优化策略改进图像配准以及
对非刚性图像配准的研究是今后医学图像配准技术的发展方
向
。
3、
图像融合
图像融合的主要目的是通过对多幅图像间的冗余数据的处
理来提高图像的可读性
，
对多幅图像间的互补信息的处理来提
高图像的清晰度
。
多模态医学图像的融合把有价值的生理功能
信息与精确的解剖结构结合在一起
，
可以为临床提供更加全面
和准确的资料
。
融合图像的创建分为图像数据的融合与融合图
像的显示两部分来完成
。
目前
，
图像数据融合主要有以像素为基
础的方法和以图像特征为基础的方法
。
前者是对图像进行逐点
处理,把两幅图像对应像素点的灰度值进行加权求和
、
灰度取大
或者灰度取小等操作
，
算法实现比较简单,不过实现效果和效率
都相对较差
，
融合后图像会出现一定程度的模糊
。
后者要对图像
进行特征提取
、
目标分割等处理,用到的算法原理复杂
，
但是实
现效果却比较理想
。
融合图像的显示常用的有伪彩色显示法
、
断
层显示法和三维显示法等
。
伪彩色显示一般以某个图像为基准,
用灰度色阶显示,另一幅图像叠加在基准图像上,用彩色色阶显
示
。
断层显示法常用于某些特定图像,可以将融合后的三维数据
以横断面
、
冠状面和矢状面断层图像同步地显示,便于观察者进
行诊断
。
三维显示法是将融合后数据以三维图像的形式显示
，
使
观察者可更直观地观察病灶的空间解剖位置
，
这在外科手术设
计和放疗计划制定中有重要意义
。
在图像融合技术研究中,不断有新的方法出现
，
其中小波变
换
、
基于有限元分析的非线性配准以及人工智能技术在图像融
合中的应用将是今后图像融合研究的热点与方向
。
随着三维重
建显示技术的发展,三维图像融合技术的研究也越来越受到重
视
，
三维图像的融合和信息表达,也将是图像融合研究的一个重
点
。
在计算机辅助图像处理的基础上
，
开发出综
（
下转第33页
）
34
2009年第1期
福建电脑
（
上接第34页
）
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合利用图像处理方法
，
结合人体常数和部分疾病的影像特征来
帮助或模拟医生分析
、
诊断的图像分析系统成为一种必然趋势
。
目前已有一些采用人机交互定点
、
自动测量分析的图像分析软
件[7]，
能定点或定项地完成一些测量和辅助诊断的工作
，
但远远
没有达到智能分析和专家系统的水平
；
全自动识别标志点并测
量分析以及医学图像信息与文本信息的融合
，
是计算机辅助诊
断技术今后的发展方向
。
4、
结束语
随着医疗技术和计算机科学的蓬勃发展
，
对医学图象处理
提出的要求也越来越高
。
有效地提高医学图象处理技术的水平
，
与多学科理论的交叉融合
，
医务人员和理论技术人员之间的交
流就显得越来越重要
。
医学图象处理技术作为提升现代医疗诊
断水平的有力依据,使实施风险低
、
创伤性小的手术方案成为可
能
，
必将在医学信息研究领域发挥更大的作用[8]。
参考文献
：
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3.中国移动发展全业务运营的竞争战略构想
依据上述SWOT的分析结果
，
本文认为中国移动发展全业
务运营应采用SO和WO两种互补的战略思维
。
首先
，
中国移动发展全业务运营应采用SO战略
。SO战略是
一种发挥企业内部优势
、
利用企业外部环境机会的战略
，
巩固现
有优势
，
扩大市场份额
，
全面提高综合竞争能力
。
中国移动发展
全业务运营应采用SO战略主要包括以下战略措施
：（1）FMS(移
动对固定的替代)是通信行业的一个重要发展趋势
。
中国移动应
凭借其强大的资产
、
利润率
、
用户规模等方面的强大优势
，
进一
步加强中国移动在移动通信分流/替代固网话务量方面的优势
：
提高中国移动在发达区域
、
发展中区域以及农村郊区市场的移
动业务渗透率
，
开展更多的业务组合和营销措施
，
有效把握好移
动业务对固定业务的替代趋势
（FMS)；（2）
延展高满意度和忠诚
度的企业品牌和业务品牌优势到全业务运营领域
。2007年
，
中
国移动品牌价值超过400亿美元
，
全球第五
，
是排名最高的非美
国品牌
；
完善的移动业务线和品牌
，
旗下有三个客户品牌
：
全球
通
、
神州行和动感地带
；
基于目前移动业务市场的品牌优势
，
向
固网领域
、
全业务运营领域
、
政企用户市场等进行延展
、
有效降
低新业务和新市场的开发成本
。（3）
制定清晰和切实可行的2G
用户向3G的迁移策略
，
以加强在移动业务市场的竞争优势
。2G
用户向3G迁移的用户群体主要来自三个细分市场
：
全球通用
户
、
动感地带和神州行的高端用户以及竞争对手高端用户
：
如世
界风用户
、UP新势力高端用户
。（4）、
把握移动互联网机会
，
营建
多赢的商业模式
，
巩固在3G移动数据业务市场的竞争力
。
从国
外3G市场及全业务运营发展经验来看
，3G数据业务将成为"
Killerapplication"，
在全业务运营方面
，
中国移动将充分基于既
有的移动业务和移动数据业务的领先优势
，
以手机终端为载体
来开展
。
其次
，
中国移动发展全业务运营应采用WO战略
。WO战略
的目标是通过利用外部机会来弥补内部劣势
，
宜采用扭转型战
略
，
充分利用环境带来的机会
，
设法消除发展道路面临的劣势
。
中国移动可以采用的WO战略主要包括以下战略措施
：（1）
尽量
争取国家对TD-SCDMA的政策支持
。
国家的不对称管制是势在
必行的
，
但是中国移动可以以TD-SCDMA来要求国家延缓不对
称管制实施的时间
，
当TD－SCDMA发展到一定规模后再实施不
对称管制
，
毕竟TD－SCDMA作为中国在世界上取得最重要的自
主创新成果之一
，
是我国在世界信息通信领域在未来赢得话语
权的机会
，
也是带动产业链上众多民族产业发展的良机
。
可喜的
是
，
自主创新已经被我国提升到战略高度加以重视
，
政府对TD-
SCDMA的发展也给予大力的产业政策扶持
。（2）
在固网和移动
网的融合
（FMC）
中抢得先机
。FMC是通讯业未来的发展趋势
，
当
然也是未来竞争的焦点和关键
。
中国移动移动业务方面在全球
是领先的
，
其上升的空间已经不多
，
但在固网方面
，
特别是两网
融合方面还有很大的空间
。
利用重组后的铁通固网资源
，
打重组
过程中的"时间差"，
争取在固网和移动网的融合
（FMC）
中抢得
先机
。（3）
业务创新
。
在欧美
，
一提起移动数据
，
人家想到的就是
用手机来处理电子邮件或是商务活动
。
中国移动应该把新业务
的重点不仅仅集中在娱乐方面
，
而且可以朝媒体
、
商务方面进一
步拓展
。（4）
做一个"信息内容整合商"。
中国移动在全业务中更
需要的是一种"软实力"，"软实力"，
包括企业内部的制度机制
、
文化理念
、
服务管理
、
创新能力
，
以及产业链支配能力和资源的
整合能力等等
，
这才是全业务的关键所在
。
中国移动应该成为一
个对信息内容进行管理的"信息内容整合商"。
就像IT界的微软
和互联网上的Google，
他们是平台的提供者和整合者
，
却远比平
台上的人得到了更多的收益
。
总结国外全业务运营商的发展经验
，
最核心的做法也无外
乎两方面
：
一是通过业务创新
、
品牌整合等锻造核心能力
；
二是
通过组织调整等加强内部管理
。
我国的运营商
，
包括新电信和新
联通也应从这两方面出发
，
寻求适合自己的全业务运营之路
。
未
来电信竞争的主旋律应该是"竞合"--竞争中有合作
，
合作中又
含竞争
，
通过竞合实现共赢
，
大家共同把蛋糕做大
，
按照"合则双
赢
，
竟则俱败"的原则来制定经营策略
，
也许中国电信业的春天
不会远了
。
参考文献:
1.迈克尔．波特
，
竞争战略．陈小悦译．华夏出版社．1997
2.弗雷德．R．大卫．战略管理．北京
：
清华大学出版社．2003
3.3G中国主页/
4.中国移动通讯主页/
5.中国电信集团公司主页/
6.中国联通公司主页/
7.中国通信网主页
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