有關醫學影像技術論文

　　醫學影像學已經形成一門與臨床醫學既相互聯絡又有區別的獨立學科。下面是小編為大家整理的，供大家參考。

　　篇一

　　《 影像專業醫學電子學教學探索 》

　　摘 要 醫學電子學已成為高等醫學院校的選修或必修課程，但目前的教學模式很難取得較高的教學質量。介紹醫學電子學的學科特點，根據在教學中遇到的問題，結合學校情況提出改革措施。

　　關鍵詞 醫學電子學;影像專業;課件

　　中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：B 文章編號：1671-489X***2013***12-0079-02

　　醫學電子學是一門新興學科，隨著電子儀器和電子技術在醫學上的應用日益廣泛，醫學工作者、醫學生學習一些電子學的基本知識的要求日益迫切，醫學電子學作為醫學院校影像專業本科生選修課或必修課的需求也成為必然。

　　醫學電子學是學習後續醫學影像裝置學等專業課程的基礎，其教學質量直接影響到後續課程的教學效果和專業技能的掌握。然而，現今醫學院校的學生對本課程的地位認識存在嚴重不足的現象，加之他們數理基礎知識不夠紮實，學生普遍感到學習醫學電子學課程有很大的難度，呈現出學習信心不足、積極性不高的特點[1]。本文針對醫學電子學課程和醫學院校學生的特點，對如何提高課程的教學質量和培養學生的創新能力提出醫學教學改革的措施和辦法。

　　1 醫學電子學的課程特點

　　醫學電子學作為醫學院校醫學影像學專業的一門專業基礎課，具有實踐性和應用性很強的特點，開設醫學電子學的目的是讓學生了解電子技術在醫學中應用，並能正確使用現代醫用電子儀器，同時會用電子學知識和方法思考和解決儀器使用過程中的常見問題。

　　醫學電子學涵蓋內容廣泛，包括電路分析、類比電路和數位電路等電子學課程。另外，在較短的學時情況下，讓數理基礎較弱的醫學生學習和掌握課程的主要內容，這就要求教師必須摒棄以往教學內容過深過廣，而學生卻始終沒有深入到課程當中的教學模式，結合影像專業的需要，對醫學電子學的教學方式進行必要的改革。

　　2 醫學電子學教學中面臨的問題

　　1***就目前全國各醫學院校來看，醫學電子學大多隻是作為一門選修課程，沒有引起學校的足夠重視，各方面條件配備都相當有限[2]。本來醫學生的數理基礎弱，他們學習這門課程就比較困難，再加上大多數學生認為選修課沒有什麼用，導致課堂上認真聽課的學生少之又少。即使有實驗條件，目前所開設的實驗專案與影像專業實際需要相差較遠，很難引起學生對課程的重視。

　　2***理論教學偏難。醫學電子學教程內容涵蓋廣泛，在醫學院校，教授此門課程的教師多數是物理相關專業，授課教師習慣按理工科的講課方法，注重理論推導，但是作為醫學生很難理解相關的電路理論，造成學生本來想好好學習醫學電子學，卻沒辦法聽懂，久而久之失去學習興趣。

　　3***實驗教學與影像專業實際需要相差較遠。長期以來，醫學電子學的實驗教學基本上處於一種封閉的狀態，多年不變的教學內容和教學體系與當今飛速發展的前沿科學新理論、新技術嚴重脫節，陳舊落後的實驗教學裝置，沿襲多年的傳統教學模式、方法和手段更是遠遠跟不上科學技術進步的步伐[3]。

　　4***多媒體課件內容陳舊，缺乏學科針對性。幻燈片上文字材料太多，公式推導複雜繁瑣，資訊量過大且重點不突出，即使結合幾張有限的靜態影象，授課也基本上是對著電子螢幕照本宣科。並且幻燈片的內容侷限於教材，關於電子技術在醫學上應用的內容不多，各種單元電路在現代醫療儀器中具體應用的例子較少，新技術等前沿知識涉及的更少[4]。

　　3 結合學生特點提出改革措施

　　3.1 精選教學內容

　　新疆醫科大學民族同學較多，他們普遍數理基礎差，有些學生語言還有一定困難，邏輯思維和動手能力較弱，由於基礎跟不上，因此大多數學生對醫學電子學不感興趣。針對以上情況以及醫學電子學課時少、內容多的情況，在認真研究教學大綱和結合學生實際情況的基礎上，對教學內容進行篩選。

　　首先補充學生的電路基礎知識，再介紹電子技術中的基礎理論和基本分析方法，強調各種單元電路的基本工作原理、特性及效能指標;以分立元件電路為基礎，介紹積體電路的工作原理;既然學生的數理基礎弱，在講解的過程中不求複雜的數學推導，重點定性分析講解[5]。另外，教材中包含了不少電子技術在臨床中的實際應用電路，教師應該把單元電路在醫療儀器中的具體應用重點講解。如資料轉換電路，它是一種與微機直接介面的，集A/D和D/A轉換、光電隔離一體的轉換電路，在醫學成像系統中應用廣泛。

　　3.2 合理設定實驗內容

　　電子技術本身是一門應用技術，醫學電子學主要是將電子技術應用於醫學臨床診療，考慮到影像專業相關課程的需要，實驗專案既要與醫學影像相結合，又要不同於理工科的電子技術。因此，合理設定實驗專案，注重培養學生的實踐能力是很重要的。主要內容包括：常用電子元件器的認識，萬用電表、雙蹤示波器、訊號源、頻率計、毫伏表等的使用。另外選取與醫學專業相結合的部分實驗，像多級放大器中的直接耦合放大器，這在醫學訊號測量與控制中是運用最多的一種放大器[6]。通過實驗，要求學生能正確操作儀表，使用儀器測量電學量，判斷基本元件器的好壞。當然，隨著電子及資訊科技的更新發展，儀器裝置的自動化、智慧化程度普遍較高，教師應儘可能多地介紹電子技術在醫學臨床和科研中的應用和電子儀器使用技巧、用電安全及其新進展。

　　3.3 拓展授課教師的知識面

　　授課教師應廣泛收集素材，注意平時積累，參考網上豐富的教學資源，將電子學與醫學相關知識聯絡起來，結合醫學儀器介紹電子技術在生物醫學訊號檢測、處理及儀器裝置中的應用，重點講解各種單元電路在儀器中的具體應用。如生物醫學訊號是屬於強噪聲背景下的低頻微弱訊號，它是由複雜的生命體發出的不穩定的自然訊號，從訊號本身特徵、檢測方式到處理技術，都不同於一般的訊號。通過對生物醫學訊號採集系統和處理系統的介紹，使學生系統地瞭解取樣保持電路、直流放大器和A/D與D/A轉換器的工作原理。將理論聯絡實際，可提高學生的學習興趣，鞏固以前所學知識。將教師平時積累的資訊資料，結合新材料、新能源、生物工程等高新技術，編輯出一些電子學原理應用於醫學和生活的例項，使學生了解醫學電子學的發展趨勢和廣泛的應用前景。

　　3.4 精心製作和設計課件

　　設計得是否合理是一個多媒體課件能否很好發揮作用的重要標誌。一味地照抄、照搬教材和參考資料中的內容，一味地追求高科技的多媒體視聽技術，把多媒體課件搞成大量素材展示會的做法都是不正確的[7]。考慮到醫學電子學的特點和學生的接受程度，課件製作要注重整體框架結構，體現教學的重點、難點，切忌大量公式推導和滿篇文字，以便於學生理解和掌握。基本電路的組成、各部分的結構特點最好能以動畫的形式出現在幻燈片上。要充分利用圖片、電路、動畫、聲音等多種媒體資源，形象生動地表現教學內容，化難為易、化繁為簡，更好地詮釋教學中的重點、難點，優化教學過程[4]。

　　4 結語

　　總之，醫學電子學是一門新興學科，正處於教學發展的初期，課程內容結構設定比較落後，學校和學生不夠重視，實驗裝置比較陳舊等問題都嚴重製約了教學質量的提高。隨著教學思想的更新、教學條件的不斷改善、教學手段的不斷提高，需要不斷探索教改新方法。

　　參考文獻

　　[1]張立平，金成，萬永剛，等.醫學電子學教學改革探究[J].醫學資訊，2010，23***9***：3090-3091.

　　[2]朱淵，許標.醫學電子學教學探討[J].職教探索，2010***12***：216-217.

　　[3]陳濤，王光昶，張婷，等.醫學電子學基礎實驗教學探索[J].中國高新技術企業，2008***6***：103-105.

　　[4]苗麗華，匡寶平.談醫學電子學多媒體教學存在的問題與對策[J].遼寧師專學報，2009，11***1***：70-71.

　　[5]李豔誠，劉俊傑，邢娟.醫學電子學教學改革實踐與探索[J].醫學教育探索，2007，6***9***：806-807.

　　[6]陳建方.影像專業醫學電子學實驗專案設計探討[J].山西醫科大學學報：基礎醫學教育版，2005，7***2***：191-192.

　　[7]金成，張立平，薛儉，等.多媒體課件在醫學電子學教學中的應用[J].黑龍江生態工程職業學院學報，2010，23***4***：106-107.

　　篇二

　　《 醫學超聲影像中的影象融合應用 》

　　摘要：醫學影象融合的過程可以分為兩個步驟：影象在空間域的配準和融合影象的建立。影象配準是影象融合的先決條件，影象配準精度的高低直接決定著融合結果的質量。小波變換理論將醫學超聲諧波影象跟基波影象進行有機結合，完成了這一過渡性研究，從而可以得到更為清晰的醫學超聲影像。小波變換理論主要是針對靜態影象的，而對於實時超聲動態影象的結合方法研究將是當前與未來一段時間的主要研究方向。其主要問題在於動態影象的實時性，如何清晰顯示該影象的每一刻動態是人們關注的重點，也是該技術發展的主要內容。

　　關鍵詞：醫學超聲影像;影象融合;應用前景

　　1 引言

　　資料融合***data fusion***是20世紀80年代逐漸形成與發展起來的資料自動化綜合處理技術，其主要是依靠感測器對資訊進行收集與整理，再通過計算機對收集的資料進行有效整理結合，從而以數字或者影象方法顯示出來的一種技術。影象融合***image fusion***是將資料與相關處理技術進行融合的一項技術，從目前影象融合處理方法來將，其主要是根據不同探測器收集的影象資訊進行整理與合併，從而得到一幅完整的圖片或者是相關場景。

　　影象融合技術的主要目的是通過對探測器收集的多幅圖片中的冗餘資料進行處理，從多幅影象中合併可靠性高的影象，從而提升呈現影象的可靠性與清晰度，對原始影象進行放大或者細緻處理均可。影象融合從資料處理方面可以說是資料融合的延伸與發展，或者是分支，在影象融合中應用到了資料融合的基礎方法，同時也根據影象融合的特異性開發出了新的影象處理方法。本研究中就採用小波變換方法來專門針對醫學領域超聲影象進行有機融合。實驗所用影象經過預處理***濾波，對準***，圖1為基波影象，圖2為二次諧波影象。

　　2 小波變換理論下的影象融合

　　醫學影象融合的過程從影象融合過程來講，可以分為2個主要步驟：①影象的配準;②影象的建立。在2個步驟中，第一步驟是第二步驟的前提與基礎，影象配準精度如何直接決定了整個影象融合質量的高低。在20世紀90年代發展至今，隨著技術的不斷髮展與進步，影象配準相關研究也日益加深，不論是國外還是國內的學者都針對影象配準做出了具有代表性的貢獻。Van den Elsen等人在1993年就針對醫學影象的配準方法進行詳盡分類，並做出了具體具有7個分類的標準[5]。

　　目前對醫學影象的融合方法大部分都是從變換域上的影象編碼與壓縮技術發展演變而來，其融合步驟大致可以分為以下4個步驟：①把源影象具有針對性變換到相應變換域上;②在變換域上進行設定選擇特徵;③根據預先設定的規則建立融合影象;④逆變換重建融合影象。

　　小波變換在空間與頻率域上都存在一定的局域性，因此能夠對影象資訊進行多元化的細化分析。目前關於小波變換方面的研究已經屢見不鮮，但是大部分的研究都侷限於已有成果：熱影象與可檢視像兩個方面，而對於其他方面則鮮有報道。小波變換技術應用於影象融合中有以下優點：①經小波分解後的影象，在不同解析度的細節資訊之間是互相不影響的，這樣就可以將不同頻率範圍的訊號進行有機組合，根據不同組合會產生不同的融合影象;②經過小波分解後的影象在不同解析度上的能量與噪聲之間也不會相互干擾，大大提升影象融合效率與質量;③經小波分解後的融合影象上面的塊狀偽影比較容易消除，不會遺漏任何影響影象質量的瑕疵。整個小波變換影象融合過程如下圖所示：

　　從上結構圖我們可以看出，在小波融合影象過程追蹤，整個融合的規則佔據著十分重要的位置。當在建立融合影象的每個小波係數時，我們都應該確定好哪幅源圖的小波係數對融合更為有效，同時將這個係數進行有效保留並存入融合決策圖中。當前較為常用的融合規則有以下2種：①基於畫素的融合規則;②基於視窗的融合規則。

　　其中基於畫素的融合規則主要是針對不同源圖與位置之間的小波係數進行考慮，其應用技術主要為：交叉畫素選擇法***從具體的源圖中小波係數矩陣裡面相應位置來選取最大的小波係數作為融合的小波係數，再將選好的小波係數進行逆變，從而獲得相應融合影象***。這種處理方法主要要求在於影象的邊緣敏感性，對影象要求較為嚴格，一旦影象邊緣相差過大，那麼獲得的融合影象則不能正常使用。基於視窗的融合規則相對於上一種規則則考慮到了相鄰的小波係數，將相應位置的小波係數與相鄰小波係數都納入到考慮範圍內。

　　如以3×3視窗劃分，再確定融合相應位置的小波係數，這種方法不但考慮了影象畫素還考慮到了與它相鄰畫素的相關性，因此，總結起來講：基於視窗的融合規則實質是降低了對邊緣的敏感性，擴大了選擇性，因此該方法的難點就在於如何選擇視窗。在這一過程中我們可以將影象當做是由不同灰度等級的區域來構成的，而每個物體邊緣都存在一定的特異性，不完全相同。邊緣是影象基礎特徵之一，其包含了有價值的目標邊界資訊，我們在處理過程中只需要通過邊緣就能夠對影象進行相關的定位、識別與濾波等等操作。在這樣的理論下，我們可以先提取出源圖的邊緣並將其設定為固定參照物，以參照物為標準，圍繞相關影象建立融合3×3視窗，再結合區域內的影象資訊就能夠完成這一操作。

　　目前關於邊緣的提取與檢測方法較多，其中灰度閾值法所提取的邊界是較為粗糙的，同時對影象的閾值進行選取也存在很大難度，該方法不能滿足影象融合中對邊緣提取的基本要求;而邊緣運算元使用方法較為成熟與頻繁，在眾多的邊緣運算元中，CANNY對噪聲具有不敏感性，同時具有一定針對性，能夠針對弱邊界體現出優越效能。

　　所以，我們可以先用CANNY運算元來對源圖的LL子矩陣邊緣進行提取，該提取結果不但可以提供源圖中的位置還增強了邊緣資訊，然後再用該邊緣資訊產生區域段，產生區域圖***區域圖值的不同表示不同的區域***。然後將小波係數表中的高頻部分平均，從而生成不同區域的活動等級，這樣我們可以得到更多的區域資訊，如此，就能夠生成整個區域的活動表。

　　活動表中較大的活動值代表了區域間較多的資訊，活動值較小則說明該區域間資訊較少，這樣就能夠根據邊緣與區域圖和區域活動表使用融合規則來進行計算：①高活動等級優於低活動等級;②邊緣的畫素點優於非邊緣畫素點;③小區域優於大區域。需要注意的一點為，在確定邊緣點的過程中要優先考慮邊界點，再考慮其相關的畫素點，從而避免決策圖中出現孤立點。

　　3 融合結果

　　根據以上所述對諧波影象與基波影象進行融合處理，結果如下圖所示：

　　在常規的影象處理過程中，我們常常要將得到的新影象與源圖進行對比，從而發現優點，檢視影象是否存在質量變化。我們對比2張影象的常用方法有：峰值信噪比PSNR，影象融合技術是目前應用較為新穎的影象處理方法，因此可以通過PSNR來確定處理前後影象是否存在質量方面的差異，從而判斷技術的優劣性。

　　由於影象融合是將幾幅不同的影象經處理後得到一幅包含源影象中各個細節的影象，因此該過程需要對2張源圖與融合後圖像進行PSNR計算***計算結果見表1***。處理結果表明基於區域的融合的方法是較為陷阱的，是有效的，對影象質量的提高有實質性的幫助意義。

　　4 結論

　　本研究中就從小波變換理論為著手點來研究其在醫學超聲諧波影象與基波影象之間的融合，從而得到了較前2者更為清晰的影象。小波變換理論主要是針對靜態影象的，而對於實時超聲動態影象的結合方法研究將是當前與未來一段時間的主要研究方向。其主要問題在於動態影象的實時性，如何清晰顯示該影象的每一刻動態是人們關注的重點，也是該技術發展的主要內容。

　　參考文獻：

　　[1]石帥鋒.非剛性配準方法研究及在超聲影象上的應用[D].東南大學，2012.

　　[2]劉貴棟，沈毅，王豔，等.影象融合在醫學超聲影像中的應用[J].儀器儀表學報，2005，26***8***：838-840.

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