生物醫(yī)學(xué)圖像信息技術(shù)相關(guān)研究

郜璐璐

（山西醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)影像學(xué)系，太原030000）

生物醫(yī)學(xué)圖像信息技術(shù)相關(guān)研究

郜璐璐

（山西醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)影像學(xué)系，太原030000）

生物醫(yī)學(xué)圖像信息技術(shù)是一門(mén)計(jì)算機(jī)技術(shù)與生物醫(yī)學(xué)相結(jié)合的綜合性學(xué)科，其隸屬于醫(yī)學(xué)信息學(xué)。生物醫(yī)學(xué)圖像信息技術(shù)的研究對(duì)象為生物體，其主要根據(jù)不同光源在不同設(shè)備中所顯示的圖像差異，結(jié)合現(xiàn)代信息處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像信息的收集整理、分析、儲(chǔ)存、檢索、利用和傳播。本文主要對(duì)現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)圖像信息技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展情況進(jìn)行了綜述。

生物醫(yī)學(xué)；信息學(xué)；圖像處理

最近幾年來(lái)，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展下，特別是隨著數(shù)字技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中應(yīng)用的日益廣泛，更是極大地促進(jìn)了BII（生物醫(yī)學(xué)圖像信息學(xué)）的發(fā)展［1］。BII是一門(mén)以生物醫(yī)學(xué)圖像為信息資源，依靠計(jì)算機(jī)技術(shù)建立起的集信息采集、信息處理、信息分析、信息管理、信息傳播功能于一體的技術(shù)體系，其目標(biāo)是為了滿(mǎn)足醫(yī)院綜合管理、診療及生物醫(yī)學(xué)研究需求。

1 生物醫(yī)學(xué)圖像信息技術(shù)概念

BII是一門(mén)計(jì)算機(jī)技術(shù)與生物醫(yī)學(xué)相結(jié)合的綜合性學(xué)科，其隸屬于醫(yī)學(xué)信息學(xué)［2］。目前，生物醫(yī)學(xué)圖像信息技術(shù)已經(jīng)成為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)展最快的一門(mén)學(xué)科。生物醫(yī)學(xué)圖像信息技術(shù)，是利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)學(xué)技術(shù)，對(duì)醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行數(shù)字化處理，其完全改變了以前的醫(yī)學(xué)圖像傳輸、存儲(chǔ)、顯示和采集模式［3］。從本質(zhì)上來(lái)看，生物醫(yī)學(xué)圖像信息技術(shù)就是使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像處理的過(guò)程，其是一個(gè)由圖像成像（人體→圖像）到圖像處理（圖像→數(shù)字圖像），再到圖像分析（數(shù)字圖像→數(shù)據(jù)），最后到圖像應(yīng)用（數(shù)據(jù)→人）的過(guò)程，即“人→機(jī)→人”的過(guò)程，并通過(guò)這一過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)疾病診斷、治療指導(dǎo)、病因分析、預(yù)后判斷。生物醫(yī)學(xué)圖像信息技術(shù)是在收集、分析資料后進(jìn)行診斷的方法，其利用了客觀、科學(xué)的計(jì)算機(jī)推理系統(tǒng)進(jìn)行醫(yī)療診斷，比起傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)診斷法，該方法更為準(zhǔn)確和客觀。

2 生物醫(yī)學(xué)圖像信息技術(shù)的應(yīng)用分析

目前，生物醫(yī)學(xué)圖像信息技術(shù)主要包括生物醫(yī)學(xué)圖像傳輸、圖像管理、圖像分析、圖像處理幾方面［4］。這些技術(shù)同以前的圖像技術(shù)、醫(yī)學(xué)影像技術(shù)都有一定的聯(lián)系，其在涵蓋以往圖像技術(shù)、醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的同時(shí)，也具有自身的特點(diǎn)，與傳統(tǒng)的圖像和醫(yī)學(xué)影像技術(shù)相比，生物醫(yī)學(xué)圖像信息技術(shù)更加強(qiáng)調(diào)在醫(yī)學(xué)圖像信息收集、處理等過(guò)程中應(yīng)用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)。

2.1 圖像成像

從本質(zhì)上來(lái)看，生物醫(yī)學(xué)圖像成像技術(shù)（下文簡(jiǎn)稱(chēng)“圖像成像技術(shù)”）與醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的區(qū)別并不大，僅僅是人們更習(xí)慣將其表達(dá)為醫(yī)學(xué)影像。生物醫(yī)學(xué)圖像成像技術(shù)的研究?jī)?nèi)容為：利用染色方法和光學(xué)原理，清晰地表達(dá)出機(jī)體內(nèi)的相關(guān)信息，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢晥D像。圖像成像技術(shù)研究的圖像對(duì)象有：人體的標(biāo)本攝影圖像、觀察手繪圖像、斷層圖像（如ECT、CT、B超、紅外線(xiàn)、X光）、臟器內(nèi)窺鏡圖像、激光共聚焦顯微鏡圖像、活細(xì)胞顯微鏡圖像、熒光顯微鏡圖像、組織細(xì)胞學(xué)光學(xué)顯微鏡圖像、基因芯片、核酸、電泳等顯色信息圖像、納米原子力顯微鏡圖像、超微結(jié)構(gòu)的電子顯微鏡圖像等等。

圖像成像技術(shù)主要包括2個(gè)部分：現(xiàn)代數(shù)字成像和傳統(tǒng)攝影成像。通?？刹捎脪呙鑳x、內(nèi)窺鏡數(shù)碼相機(jī)、采集卡、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等進(jìn)行數(shù)字圖像采集；顯微圖像采集則可應(yīng)用光學(xué)顯微鏡成像設(shè)備及超微結(jié)構(gòu)電子顯微鏡成像設(shè)備；特殊光源采集可應(yīng)用超聲成像儀器、核磁共振成像儀器及X光成像設(shè)備。目前，各種醫(yī)學(xué)圖像技術(shù)的發(fā)展都十分迅速，特別是MRI、CT、X線(xiàn)、超聲圖像等技術(shù)。在醫(yī)學(xué)圖像成像技術(shù)方面，如何提高成像分辨力、成像速度、拓展成像功能，尤其是在生理功能及人體化學(xué)成分檢測(cè)方面，已經(jīng)引起了相關(guān)領(lǐng)域的重視［5］。

2.2 圖像處理

生物醫(yī)學(xué)圖像處理技術(shù)，是指應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟硬件對(duì)醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行數(shù)字化處理后，進(jìn)行數(shù)字圖像采集、存儲(chǔ)、顯示、傳輸、加工等操作的技術(shù)。圖像處理是對(duì)獲取的醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行識(shí)別、分析、解釋、分割、分類(lèi)、顯示、三維重建等處理，以提取或增強(qiáng)特征信息。目前，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域所應(yīng)用的圖像處理技術(shù)種類(lèi)較多，統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)、成像技術(shù)知識(shí)、解剖學(xué)知識(shí)、臨床知識(shí)等的圖像處理均得到了較快的發(fā)展。另外，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊處理等技術(shù)也引起了圖像處理研究領(lǐng)域的廣泛重視。

2.3 圖像分析及圖像傳輸

生物醫(yī)學(xué)圖像分析技術(shù)，是指測(cè)量和標(biāo)定醫(yī)學(xué)圖像中的感興趣目標(biāo)，以獲取感興趣目標(biāo)的客觀信息，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)描述。通過(guò)計(jì)算測(cè)定的圖像數(shù)據(jù)，可揭示機(jī)體功能及形態(tài)，推斷損傷或疾病的性質(zhì)及其與其他組織的關(guān)系，進(jìn)而為臨床診斷、治療提供可靠依據(jù)。

生物醫(yī)學(xué)圖像傳輸技術(shù)，是指應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在互聯(lián)網(wǎng)上開(kāi)展醫(yī)學(xué)圖像信息的查詢(xún)與檢索。通過(guò)網(wǎng)上傳輸圖像，在異地間進(jìn)行圖像信息交流，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷。同時(shí)，在院內(nèi)通過(guò)PACS（數(shù)字醫(yī)學(xué)系統(tǒng)—醫(yī)學(xué)影像存檔與通信系統(tǒng)），也能在醫(yī)院內(nèi)部實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)圖像的網(wǎng)絡(luò)傳遞。

3 總結(jié)

醫(yī)學(xué)圖像不僅形象、直觀，同時(shí)信息含量也十分豐富，且易于存儲(chǔ)和觀察，所以其在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)研究及臨床診斷中所占據(jù)的地位也日益重要。生物醫(yī)學(xué)圖像信息技術(shù)的應(yīng)用水平也已經(jīng)成為衡量現(xiàn)代醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備現(xiàn)代化水平和診斷水平的一個(gè)重要標(biāo)志，由此可見(jiàn)生物醫(yī)學(xué)圖像信息技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展前景必將十分樂(lè)觀。

［1］陳達(dá).活動(dòng)輪廓模型算法研究及其生物醫(yī)學(xué)圖像應(yīng)用［D］.山東大學(xué)，2012.

［2］周海琴.生物醫(yī)學(xué)斷層圖像三維重建技術(shù)的應(yīng)用研究［D］.合肥工業(yè)大學(xué)，2010.

［3］楊帆.生物醫(yī)學(xué)圖像自動(dòng)拼接關(guān)鍵技術(shù)研究［D］.中南大學(xué)，2012.

［4］張書(shū)旭.多模醫(yī)學(xué)圖像引導(dǎo)的非小細(xì)胞肺癌放療研究新進(jìn)展［J］.癌癥進(jìn)展，2013，11（6）：520-524.

［5］Rahman M,Antani S,Thoma G,et al.A Learning-Based Similarity Fusion and Filtering Approach for Biomedical Image Retrieval Using SVM Classification and Relevance Feedback［J］.IEEE Transactions on Information Technology in Biomedicine,2011,15(4):640-646.

IT-related Biomedical Imaging Research

GAO Lu-lu
(Department of Medical Imaging,Shanxi Medical University,Taiyuan030000,China)

BiomedicalimagingITisacomputertechnologyandbiomedicalcombines comprehensive discipline,its affiliated medical informatics.Biomedical research object image as biometric information technology,the main differences between the different light sources in the image displayed in the different devices,the information processing combined with modern technology,the image information is collected,analysis,storage,retrieval,use and dissemination.This paper focuses on application areas and the development of modern information technology,biomedical images were reviewed.

Biomedical;Informatics;Image Processing

R318;Q-334

A

10.3969/j.issn.1001-0270.2014.04.01

2014-02-19