计算机三维图像处理技术在医学上的应用(2)
在医疗诊断中，观察病人的一组二维断层图像是医生诊断病情的常规方式。但是，要准确地确定病变体的空间位置、大小、几何形状以及与周围生物组织之间的空间关系，仅凭医生"在他头脑中进行重建"是十分困难的。因此迫切需要一种行之有效的工具来完成对人体器官、软组织和病变体的三维重建和三维显示。体视化技术就是辅助医生对病变体和周围组织进行分析和显示的有效工具，它极大地提高了医疗诊断的准确性和科学性。体视化不仅提高了医疗诊断水平，同时还在手术规划与模拟、解剖学教育和医学研究中发挥着重要的作用。具体表现在：
(1)提供器官和组织的三维结构信息，使医生对病情做出正确的判断；
(2)进行手术规划和手术过程模拟，提高手术的可靠性和安全性。
(3)根据三维重建所得到的几何描述，用计算机辅助制造系统(CAM)自动加工人体器官(如假肢)；
(4)作为医学研究和教学的工具；
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(5)结构分析以及关于各种器官和组织的温度、应力的有限元分析；
(6)人体血液或体液的动态分析。
体视化技术在显微摄影领域也有着极广的用途。现代的激光扫描共焦显微镜LACM(laser-scan Confocal Microscope)能达到0.2微米的扫描分辩率，扫描深度可控制在0.5微米。LACM可以获取数据，但只有体视化技术才可以帮助其实现观察三维观世界的能力。
未来的医学影像不但可"观看"，还可实现虚拟现实，创造逼真的虚拟环境，让操作者在这个虚拟环境中参予对人体三维影像的操作和改造活动。操作者就像置身于现实世界中一样。该技术可让医生在虚拟手术室对病人的模型实施各种手术方案，模拟手术过程，使医生在手术之前就可以进行多次演练，以帮助制定最佳手术方案和提高手术的安全性。
在虚拟现实技术方面目前已经比较成熟的一项技术是虚拟内窥镜技术。它是随着医学图像处理技术、计算机图形学和虚拟现实等学科的发展而逐步形成的一种独特的技术。内窥镜技术在医学领域已经有了几十年的应用历史，在疾病的诊断中发挥着巨大的作用。目前内窥镜技术不仅可用于诊断，还可用于手术，避免了病人手术时的许多不必要的痛苦。内窥镜技术在现代医学中占有相当重要的地位。尽管如此，内窥镜技术需要往病人体内插入内窥镜体，这会给病人带来痛苦从而影响检查。虚拟内窥镜技术将从根本上解决这类问题，它是一种完全的无接触式检查手段，而且可以将虚拟内窥数据重复使用或传向远程。
, http://www.100md.com
使用虚拟内窥镜时，病人在检查时首先作CT、MRI或超声等扫描，所得数据传入计算机后进行处理，生成便于计算机显示的数据，然后利用类似虚拟现实的手段对所要检查区域进行显示，在计算机的屏幕上观察是否有病变。整个虚拟内窥检查过程没有与病人身体有任何接触，避免了不必要的痛苦。另外，虚拟内窥镜可以对常规内窥镜无法到达的区域如椎管、膝盖等进行检查，还可以越过肿瘤肿块的阻碍，这是常规内窥镜技术无法做到的。只要获得了足够的信息，可以对人体内任何区域进行虚拟观察，无论该区域存在空腔还是实体。同时它还具有交互性、局部细节放大、可重复观察等优势，传统内窥镜技术无法与之相比。
医学图像处理的研究开始于七十年代后期，当时CT、MR等现代化计算机辅助诊断设备的出现，给影像医学带来了空前的活力。近年来，由于计算机技术以及CT(Computerized Tomography)、PET(Positron Emission Tomography)、MRI(Magnetic Resonance Imaging)等技术的发展，在这一领域又掀起了新的研究热潮, 主要研究方向有图像分割，图像校准(registration)，结构分析，运动分析，及近年来出现的图像引导手术(Image Guided Surgery)等，其中医学图像分割的研究更具有重要意义，图像校准，结构分析，运动分析，及图像引导手术等方面的很多方法的研究都是假设已对图像做了准确分割的，或者说都是以图像分割为基础的，这与计算机视觉中出现的情况类似。由于医学图像处理与实际应用紧密结合的特点，使得世界上不少国家在这一领域投入了大量的人力和财力进行研究开发，并且取得了一定的成功。目前三维生物医学图像重建与显示已经开始在临床工作中得到普遍应用。三维医学图像重建技术可以从二维图像中获取三维的结构信息，能够弥补影像成像设备在成像上的不足，为用户提供具有真实感的三维图形，便于用户从多角度、多层次进行观察和分析，它在辅助医生临床诊断等方面发挥着越来越重要的作用。, http://www.100md.com(赵元立)
(1)提供器官和组织的三维结构信息，使医生对病情做出正确的判断；
(2)进行手术规划和手术过程模拟，提高手术的可靠性和安全性。
(3)根据三维重建所得到的几何描述，用计算机辅助制造系统(CAM)自动加工人体器官(如假肢)；
(4)作为医学研究和教学的工具；
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(5)结构分析以及关于各种器官和组织的温度、应力的有限元分析；
(6)人体血液或体液的动态分析。
体视化技术在显微摄影领域也有着极广的用途。现代的激光扫描共焦显微镜LACM(laser-scan Confocal Microscope)能达到0.2微米的扫描分辩率，扫描深度可控制在0.5微米。LACM可以获取数据，但只有体视化技术才可以帮助其实现观察三维观世界的能力。
未来的医学影像不但可"观看"，还可实现虚拟现实，创造逼真的虚拟环境，让操作者在这个虚拟环境中参予对人体三维影像的操作和改造活动。操作者就像置身于现实世界中一样。该技术可让医生在虚拟手术室对病人的模型实施各种手术方案，模拟手术过程，使医生在手术之前就可以进行多次演练，以帮助制定最佳手术方案和提高手术的安全性。
在虚拟现实技术方面目前已经比较成熟的一项技术是虚拟内窥镜技术。它是随着医学图像处理技术、计算机图形学和虚拟现实等学科的发展而逐步形成的一种独特的技术。内窥镜技术在医学领域已经有了几十年的应用历史，在疾病的诊断中发挥着巨大的作用。目前内窥镜技术不仅可用于诊断，还可用于手术，避免了病人手术时的许多不必要的痛苦。内窥镜技术在现代医学中占有相当重要的地位。尽管如此，内窥镜技术需要往病人体内插入内窥镜体，这会给病人带来痛苦从而影响检查。虚拟内窥镜技术将从根本上解决这类问题，它是一种完全的无接触式检查手段，而且可以将虚拟内窥数据重复使用或传向远程。
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使用虚拟内窥镜时，病人在检查时首先作CT、MRI或超声等扫描，所得数据传入计算机后进行处理，生成便于计算机显示的数据，然后利用类似虚拟现实的手段对所要检查区域进行显示，在计算机的屏幕上观察是否有病变。整个虚拟内窥检查过程没有与病人身体有任何接触，避免了不必要的痛苦。另外，虚拟内窥镜可以对常规内窥镜无法到达的区域如椎管、膝盖等进行检查，还可以越过肿瘤肿块的阻碍，这是常规内窥镜技术无法做到的。只要获得了足够的信息，可以对人体内任何区域进行虚拟观察，无论该区域存在空腔还是实体。同时它还具有交互性、局部细节放大、可重复观察等优势，传统内窥镜技术无法与之相比。
医学图像处理的研究开始于七十年代后期，当时CT、MR等现代化计算机辅助诊断设备的出现，给影像医学带来了空前的活力。近年来，由于计算机技术以及CT(Computerized Tomography)、PET(Positron Emission Tomography)、MRI(Magnetic Resonance Imaging)等技术的发展，在这一领域又掀起了新的研究热潮, 主要研究方向有图像分割，图像校准(registration)，结构分析，运动分析，及近年来出现的图像引导手术(Image Guided Surgery)等，其中医学图像分割的研究更具有重要意义，图像校准，结构分析，运动分析，及图像引导手术等方面的很多方法的研究都是假设已对图像做了准确分割的，或者说都是以图像分割为基础的，这与计算机视觉中出现的情况类似。由于医学图像处理与实际应用紧密结合的特点，使得世界上不少国家在这一领域投入了大量的人力和财力进行研究开发，并且取得了一定的成功。目前三维生物医学图像重建与显示已经开始在临床工作中得到普遍应用。三维医学图像重建技术可以从二维图像中获取三维的结构信息，能够弥补影像成像设备在成像上的不足，为用户提供具有真实感的三维图形，便于用户从多角度、多层次进行观察和分析，它在辅助医生临床诊断等方面发挥着越来越重要的作用。, http://www.100md.com(赵元立)