數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像的獲取的論文要點(diǎn)

1、數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像的獲取劉福珍2009091103醫(yī)學(xué)影像學(xué)院09影七班摘要：數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像的獲取是醫(yī)學(xué)影像存儲(chǔ)和傳輸系統(tǒng)(PictureArchivingandCommunicationSystems,PACS)的重要組成部分。本文將綜合從模擬圖像和數(shù)字圖像、數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像的獲取技術(shù)(如：電子計(jì)算機(jī)X射線斷層掃描技術(shù)(computedtomography,CT)、磁共振成像技術(shù)(MafneticResonanceImaging，MRI)、超聲波檢查技術(shù)(Ultrasonography，USG)數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像的獲取的發(fā)展歷史、國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀、國(guó)外現(xiàn)狀、展望的方面進(jìn)行闡述。關(guān)鍵詞：數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像的獲?。患夹g(shù)；USG

2、；PACS現(xiàn)狀；展望前言：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人們生活水平及質(zhì)量的提高和人口的增加，人們對(duì)自身也越來(lái)越講究驅(qū)除病痛，保證自身的舒適。去醫(yī)院就診也越來(lái)越講究速度和準(zhǔn)確性。然而以往以膠片或其它方式進(jìn)行存儲(chǔ)圖片信息的方式，由于膠片占用空間大切存儲(chǔ)和取出過(guò)程都非常繁瑣，因而已經(jīng)不能滿足大量病人去醫(yī)院就醫(yī)及海量圖片的保存的需求。故需要改變傳統(tǒng)的圖像存取方式。在數(shù)字成像技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的推動(dòng)下,PACS應(yīng)運(yùn)而生oPACS的名次是在此之前1984年召開(kāi)的第一屆國(guó)際PACS和個(gè)人健康數(shù)據(jù)(PersonalHealthData,PHD)會(huì)議上正式提出來(lái)。一個(gè)PACS系統(tǒng)是咦據(jù)算計(jì)為中心，主要由圖像信息

3、的獲取、傳輸存儲(chǔ)、處理以及顯示、打印等部分組成。PACS系統(tǒng)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)影像管理的自動(dòng)化和無(wú)膠片化，主要是解決醫(yī)學(xué)影像的采集和數(shù)字化、圖像的存儲(chǔ)和管理、數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像的告訴傳輸、圖像的數(shù)字化處理和重現(xiàn)、圖像信息與其他信息的集成五個(gè)方便的問(wèn)題(2)。其中重點(diǎn)是圖像采集處理！因此可以看出數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像的獲取是進(jìn)行看片診斷的不可或缺的第一步。它的重要性體現(xiàn)它關(guān)系到后期圖像的處理和呈現(xiàn)出的正常或病理狀態(tài)。數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像的獲取的速度的加快及其分辨率的提高對(duì)疾病的診斷至關(guān)重要。醫(yī)學(xué)圖像的獲取可以通過(guò)醫(yī)療器械終端進(jìn)行直接捕獲、視頻幀的捕獲和通過(guò)放射學(xué)信息系統(tǒng)(RadiologyInformationSystem,

4、RIS)醫(yī)院信息系統(tǒng)(HospitalInformationSystem，HIS)接口傳至PACS正文：一：模擬圖像和數(shù)字圖像醫(yī)學(xué)圖像按照存儲(chǔ)方式可分為模擬圖像和數(shù)字圖像兩大類。模擬圖像(又稱光學(xué)圖像)是指空間坐標(biāo)和明暗程度都連續(xù)變化的、計(jì)算機(jī)無(wú)法直接處理的圖像，它屬于可見(jiàn)圖像。數(shù)字圖像是指被計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、處理和使用的圖像，是一種空間坐標(biāo)和灰度均不連續(xù)的、用離散數(shù)學(xué)表示的圖像，它屬于不可見(jiàn)圖像。膠片是這種圖像記錄和顯示的唯一載體膠片是這種圖像記錄和顯示的唯一載體，影像一旦產(chǎn)生,其圖像質(zhì)量就不能再進(jìn)一步改善,不便于用計(jì)算機(jī)處理，也不便于圖像的儲(chǔ)存、傳輸，已不能適應(yīng)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)展的需要。在對(duì)全膝關(guān)節(jié)增

5、生照片時(shí)分別進(jìn)行二位模擬圖像成像和三維數(shù)字圖像成像的結(jié)果對(duì)比時(shí)，發(fā)現(xiàn)三維數(shù)字圖像具有更多優(yōu)點(diǎn)：如更精準(zhǔn)。但統(tǒng)計(jì)學(xué)上沒(méi)有顯示出特別大的優(yōu)勢(shì)，所以還需要繼續(xù)研究。因此需要把模擬圖像轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字圖像（這也包含在數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像的獲取中。他們的相互轉(zhuǎn)換的一個(gè)需要A/D轉(zhuǎn)換器）。其轉(zhuǎn)變的過(guò)程為：算機(jī)的圖象是以數(shù)字的方式存儲(chǔ)與工作的，它把圖像按行與列分割成mxn個(gè)網(wǎng)格，然后每個(gè)網(wǎng)格的圖像表示為該網(wǎng)格的顏色平均值的一個(gè)像素，亦即用一個(gè)mxn的像素矩陣來(lái)表達(dá)一幅圖像，m與n稱為圖像的分辨率.顯然分辨率越高,圖像失真越小。也是因?yàn)橛?jì)算機(jī)中只能用有限長(zhǎng)度的二進(jìn)制位來(lái)表示顏色的緣故，每個(gè)像素點(diǎn)的顏色只能是所有可表達(dá)的顏色

6、中的一種，這個(gè)過(guò)程稱為圖像顏色的離散化。顏色數(shù)越多，用以表示顏色的位數(shù)越長(zhǎng)，圖像顏色就越逼真（3）。二：數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像的獲取技術(shù)數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像的獲取的最基本的方式是直接從眾多的醫(yī)療器械終端中采集。這些醫(yī)療器械包括包括CT，核磁，超聲，各種X光機(jī)，各種紅外儀、顯微儀等設(shè)備產(chǎn)生的圖像通過(guò)各種接口模擬，DICOM（DigitalImagingandCommunitioninMedicine），網(wǎng)絡(luò)以數(shù)字化的方式海量保存起來(lái)，當(dāng)需要的時(shí)候在一定的授權(quán)下能夠很快的調(diào)回使用，同時(shí)增加一些輔助診斷管理功能(4)?，F(xiàn)在簡(jiǎn)要介紹電子計(jì)算機(jī)X射線斷層掃描技術(shù)、核磁成像技術(shù)、超聲成像技術(shù)、視頻捕獲技術(shù)，單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)

7、斷層成像術(shù)(Single-PhotonEmissionComputedTomography,SPECT)另外還簡(jiǎn)要介紹下獲取到醫(yī)學(xué)圖像后是如何接入到PACS中的！電子計(jì)算機(jī)X射線斷層掃描技術(shù)：CT種功能齊全的病情探測(cè)儀器。它根據(jù)人體不同組織對(duì)X線的吸收與透過(guò)率的不同，應(yīng)用靈敏度極高的儀器對(duì)人體進(jìn)行測(cè)量，然后將測(cè)量所獲取的數(shù)據(jù)輸入電子計(jì)算機(jī)，電子計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，就可攝下人體被檢查部位的斷面或立體的圖像，發(fā)現(xiàn)體內(nèi)任何部位的細(xì)小病變。其原理是X射線束對(duì)人體某部一定厚度的層面進(jìn)行掃描，由探測(cè)器接收透過(guò)該層面的X線，轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢?jiàn)光后，由光電轉(zhuǎn)換變?yōu)殡娦盘?hào)，再經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(analog/dig

8、italconverter)轉(zhuǎn)為數(shù)字，輸入計(jì)算機(jī)處理。圖像形成的處理有如對(duì)選定層面分成若干個(gè)體積相同的長(zhǎng)方體，稱之為體素(voxel)。掃描所得信息經(jīng)計(jì)算而獲得每個(gè)體素的X線衰減系數(shù)或吸收系數(shù)，再排列成矩陣，即數(shù)字矩陣(digitalmatrix)，數(shù)字矩陣可存貯于磁盤或光盤中。經(jīng)數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器(digital/analogconverter)把數(shù)字矩陣中的每個(gè)數(shù)字轉(zhuǎn)為由黑到白不等灰度的小方塊，即象素(pixel)，并按矩陣排列，即構(gòu)成CT圖像。所以，CT圖像是重建圖像。每個(gè)體素的X線吸收系數(shù)可以通過(guò)不同的數(shù)學(xué)方法算出。核磁成像技術(shù)：利用人體組織中氫原子核(質(zhì)子)在磁場(chǎng)中受到射頻脈沖的激勵(lì)而

9、發(fā)生核磁共振生磁共振信號(hào)，經(jīng)過(guò)電子計(jì)算機(jī)處理，重建出人體某一層面的圖像的成像技術(shù)。又稱核磁共振成像技術(shù)簡(jiǎn)稱為MRI（6）。MRI在臨床上主要用于以下部位：頭部?？汕逦直婺X灰質(zhì)和白質(zhì)，對(duì)多發(fā)性硬化等一類脫髓鞘病優(yōu)于CT。對(duì)腦外傷、腦出血、腦梗塞、腦腫瘤等同CT類似，但可顯示CT為等密度的硬膜下血腫。腦梗塞或腦腫瘤的早期，CT不能查出，而MRI有可能顯示。對(duì)鈣化和腦膜瘤顯示不好。腦干及小腦病變的MRI圖像由于沒(méi)有偽影是首選檢查方法。脊柱。不需要造影劑就能清晰區(qū)分脊髓、硬膜囊和硬膜外脂肪。對(duì)腫瘤、脊髓空洞癥、脫髓鞘病變等均有較高診斷價(jià)值。顯示骨折或脫位不如常規(guī)X射線或CT,但能觀察脊髓損傷情況。顯

10、示椎間盤較好，可以分辨纖維環(huán)和髓核，特別是矢狀面圖像可以同時(shí)顯示多個(gè)椎間盤突出。四肢。對(duì)骨質(zhì)本身病變顯示不如常規(guī)X射線或CT。對(duì)軟組織及肌肉病變包括腫瘤及炎癥都能清晰顯示，特別是對(duì)早期急性骨髓炎，是一種靈敏度很高的檢查方法。也是檢查膝關(guān)節(jié)半月板病變的首選方法。盆腔。對(duì)直腸及泌尿生殖系統(tǒng)優(yōu)于CT，無(wú)輻射損害，特別適用于孕婦及胎兒檢查。胸部。對(duì)肺的檢查不如常規(guī)X射線，對(duì)縱隔檢查則優(yōu)于CT，不用造影劑即可分辨縱隔血管和腫物，也是一項(xiàng)有價(jià)值的心血管檢查技術(shù)。腹部。主要用于肝、胰、脾、腎等實(shí)質(zhì)臟器。超聲成像技術(shù)：超聲（Ultrasound，簡(jiǎn)稱US）醫(yī)學(xué)是聲學(xué)、醫(yī)學(xué)、光學(xué)及電子學(xué)相結(jié)合的學(xué)科。凡研究高于

11、可聽(tīng)聲頻率的聲學(xué)技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用即超聲醫(yī)學(xué)。包括超聲診斷學(xué)、超聲治療學(xué)和生物醫(yī)學(xué)超聲工程，所以超聲醫(yī)學(xué)具有醫(yī)、理、工三結(jié)合的特點(diǎn)，涉及的內(nèi)容廣泛，在預(yù)防、診斷、治療疾病中有很高的價(jià)值?；驹恚翰軌蛟诼?tīng)覺(jué)器官引起聲音感覺(jué)的波動(dòng)稱為聲波。人類能夠感覺(jué)的聲波頻率范圍約在20-20000HZ。頻率超過(guò)20000HZ，人的感覺(jué)器官感覺(jué)不到的聲波，叫做超聲波（10）。聲波的基本物理性質(zhì)如下1.的頻率、周期和速度，聲源振動(dòng)產(chǎn)生聲波，聲波有縱波、橫波和表面波三種形式。而縱波是一種疏密波，就像一根彈簧上產(chǎn)生的波。用于人體診斷的超聲波是聲源振動(dòng)在彈性介質(zhì)中產(chǎn)生的縱波。2.抗聲波在媒介中傳播，其傳播速度與

12、媒質(zhì)密度有關(guān)。在密度較大介質(zhì)中的聲速比密度較小介質(zhì)中的聲速要快。在彈性較大的介質(zhì)中聲速比彈性較小的介質(zhì)中要快。束射性:超聲波具有束射性。這一點(diǎn)與一般聲波不同，而與光的性質(zhì)相似，即可集中向一個(gè)方向傳播，有較強(qiáng)的方向性，由換能器發(fā)出的超聲波呈窄束的圓柱形分布，故稱超聲束。反射和折射:當(dāng)一束超聲波入射到比自身波長(zhǎng)大很多倍的兩種介質(zhì)的交界面上時(shí)，就會(huì)發(fā)生反射和折射。反射遵循反射定律，折射遵循折射定律。散射與衍射:超聲波在介質(zhì)內(nèi)傳播過(guò)程中，如果所遇到的物體界面直徑大于超聲波的波長(zhǎng)則發(fā)生反射，如果直徑小于波長(zhǎng)，超聲波的傳播方向?qū)l(fā)生偏離，在繞過(guò)物體以后又以原來(lái)的方向傳播，此時(shí)反射回波很少，這種現(xiàn)象叫衍射。

13、超聲波的衰減:超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，入射超聲能量會(huì)隨著傳播距離的增加而逐漸減小，這種現(xiàn)象稱作超聲波的衰減（11）。衰減有以下兩個(gè)原因：（1）超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，聲能轉(zhuǎn)變成熱能，這叫吸收；（2）介質(zhì)對(duì)超聲波的反射、散射使得入射超聲波的能量向其他方向轉(zhuǎn)移，而返回的超聲波能量越來(lái)越小。陣列聲場(chǎng)延時(shí)疊加成像是超聲成像中最傳統(tǒng)，最簡(jiǎn)單的，也是目前實(shí)際當(dāng)中應(yīng)用最為廣泛的成像方式。在這種方式中，通過(guò)對(duì)陣列的各個(gè)單元引入不同的延時(shí)，而后合成為一聚焦波束，以實(shí)現(xiàn)對(duì)聲場(chǎng)各點(diǎn)的成像（12）。視頻捕獲技術(shù)：原理是將每個(gè)輸出通道的畫(huà)面連接到顯示器或拼接單元，利用多個(gè)規(guī)整的現(xiàn)實(shí)單元進(jìn)行多畫(huà)面顯示或是利用多臺(tái)投影儀，通過(guò)

14、多投影畫(huà)面的集合校正和顏色校正技術(shù)來(lái)生產(chǎn)大尺寸、高分辨率的無(wú)縫畫(huà)面（13）。其中包括基于Windows環(huán)境下的視頻捕捉技術(shù)、基于VFW實(shí)現(xiàn)時(shí)視頻捕獲技術(shù)（14）和基于DirectShow的視頻捕捉技術(shù)（15）。攝像頭的視頻捕獲能力是用戶最為關(guān)心的功能之一，很多廠家都聲稱最大30幀/秒的視頻捕獲能力，但實(shí)際使用時(shí)并不能盡如人意。目前數(shù)字?jǐn)z像頭的視頻捕獲都是通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因而對(duì)電腦的要求非常高，即CPU的處理能力要足夠的快，其次對(duì)畫(huà)面要求的不同，捕獲能力也不盡相同?，F(xiàn)在數(shù)字?jǐn)z像頭捕獲畫(huà)面的最大分辨率為640 x480，在這種分辨下沒(méi)有任何數(shù)字?jǐn)z像頭能達(dá)到30幀/秒的捕獲效果，因而畫(huà)面會(huì)產(chǎn)生跳動(dòng)

15、現(xiàn)象。比較現(xiàn)實(shí)的是在320 x240分辨率下依靠硬件與軟件的結(jié)合有可能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)速率的捕獲指標(biāo)，所以對(duì)于完全的視頻捕獲速度，只是一種理論指標(biāo)。因而用戶應(yīng)該根據(jù)自己的切實(shí)需要，選擇合適的產(chǎn)品以達(dá)到預(yù)期的效果。幀數(shù)是每秒鐘動(dòng)畫(huà)的運(yùn)行的次數(shù)多了自然連貫一些動(dòng)畫(huà)一般24高清電影30。單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像技術(shù)：基本本成像原理是為，Y照相機(jī)探頭的每個(gè)靈敏點(diǎn)探測(cè)沿一條投影線（Ray）進(jìn)來(lái)的y光子，其測(cè)量值代表人體在該投影線上的放射性之和。在同一條直線上的靈敏點(diǎn)可探測(cè)人體一個(gè)斷層上的放射性藥物，它們的輸出稱作該斷層的一維投影(Projection)。圖中各條投影線都垂直于探測(cè)器并互相平行，故稱之為平行束，探

16、測(cè)器的法線與X軸的交角0稱為觀測(cè)角(View)(i6)。丫照相機(jī)是二維探測(cè)器，安裝了平行孔準(zhǔn)直器后，可以同時(shí)獲取多個(gè)斷層的平行束投影，這就是平片。平片表現(xiàn)不出投影線上各點(diǎn)的前后關(guān)系。要想知道人體在縱深方向上的結(jié)構(gòu)，就需要從不同角度進(jìn)行觀測(cè)?？梢宰C明，知道了某個(gè)斷層在所有觀測(cè)角的一維投影，就能計(jì)算出該斷層的圖像。從投影求解斷層圖像的過(guò)程稱作重建(Reconstruction)o這種斷層成像術(shù)離不開(kāi)計(jì)算機(jī)，所以稱作計(jì)算機(jī)斷層成像術(shù)(ComputeredTomography，CT)。CT設(shè)備的主要功能是獲取投影數(shù)據(jù)和重建斷層圖像。所有儀器在捕獲到圖片后是如何接入到PACS中的呢？要實(shí)現(xiàn)PACs，首先

17、要實(shí)現(xiàn)圖像的數(shù)字化。由于較早使用的影像設(shè)備，其輸出的信號(hào)有模擬和數(shù)字之分，且無(wú)標(biāo)準(zhǔn)的DICOm.0接口。而各廠家影像的數(shù)字格式和壓縮方式不同，不能直接采集數(shù)字信號(hào)與PACS連接。目前的cr、心、DSA、CR、DR以及一些超聲成像等已是數(shù)字成像，通過(guò)采集接口模塊或設(shè)備就可將數(shù)字化圖像信息從主機(jī)中取出，并構(gòu)成數(shù)據(jù)文件到存儲(chǔ)設(shè)備中去，供顯示或傳輸(17)。而大量x射線成像系統(tǒng)仍處于非數(shù)字化圖像階段，通常需購(gòu)置數(shù)字化儀將它們數(shù)字化，無(wú)論是直接采集的非標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)，還是通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)，以及通過(guò)膠片掃描轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)，都需按DIcom.0標(biāo)準(zhǔn)的要求轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)格式，PACS才能接收先舉一例來(lái)說(shuō)明:

18、儀超生儀0器為例，前提條件是：超聲儀器為數(shù)值化超聲儀。其圖像支持國(guó)際醫(yī)學(xué)圖像標(biāo)準(zhǔn)如DICOM或其他標(biāo)準(zhǔn)。開(kāi)發(fā)支持對(duì)應(yīng)格式的圖像存儲(chǔ)、顯示燈軟件。這種法師實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較簡(jiǎn)單，他是超生圖像采集的最終方式，只是超聲儀通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和圖像存儲(chǔ)設(shè)備連接即可；但他要求超聲儀器基本配置支持DICOM或其他標(biāo)準(zhǔn)。同樣，CT、MRI、DSA、CR及ECT燈設(shè)備如果滿足上述條件，數(shù)字化圖像信息也可以直接采集并輸入PAC&18）。三：數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像獲取的發(fā)展歷史隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展，醫(yī)療機(jī)構(gòu)的診療工作越來(lái)越多依賴醫(yī)學(xué)影像的檢查（X線、CT、MR、超聲、窺鏡、血管造影等）。傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)影像管理方法（膠片、圖片、資料）諸此大量日積月

19、累、年復(fù)一年存儲(chǔ)保管，堆積如山，給查找和調(diào)閱帶來(lái)諸多困難，丟失影片和資料時(shí)有發(fā)生。已無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代醫(yī)院中對(duì)如此大量和大范圍醫(yī)學(xué)影像的管理要求。采用數(shù)字化影像管理方法來(lái)解決這些問(wèn)題已經(jīng)得到公認(rèn)。隨著計(jì)算機(jī)和通訊技術(shù)發(fā)展，為數(shù)字化影像和傳輸?shù)於ɑA(chǔ)。目前國(guó)內(nèi)眾多醫(yī)院已完成醫(yī)院信息化管理，其影像設(shè)備逐漸更新為數(shù)字化，已具備了聯(lián)網(wǎng)和實(shí)施影像信息系統(tǒng)的基本條件，實(shí)現(xiàn)徹底無(wú)膠片放射科和數(shù)字化醫(yī)院，已經(jīng)成為現(xiàn)代化醫(yī)療不可阻擋的潮流。數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像的獲取和其獲取技術(shù)的發(fā)展是息息相關(guān)的。從通過(guò)X線獲得模擬圖像X線片到通過(guò)MR獲得MRI并實(shí)現(xiàn)實(shí)施成像顯示層面影像，甚至3D、4D等后處理影像及MR透視，都昭示著數(shù)字醫(yī)學(xué)

20、圖像的獲取的途徑的拓廣及技術(shù)的精良。醫(yī)學(xué)影像學(xué)起源于1895年德國(guó)物理學(xué)家威廉康拉德-倫琴(WimehKonradRontgen)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的偉大發(fā)現(xiàn)一x線。通過(guò)x線，人類第一次透過(guò)皮膚看到了體內(nèi)骨骼。隨著x一線的發(fā)現(xiàn)、放射線照相術(shù)(radiography)的建立以及影像學(xué)設(shè)備的研發(fā)，臨床醫(yī)師擁有了在活體上觀察組織器官的技術(shù)平臺(tái)。臨床診斷產(chǎn)生了革命性的變化，促進(jìn)了基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)的發(fā)展。但是，由于人體內(nèi)有些器官對(duì)X線的吸收差別極小，因此X射線對(duì)那些前后重疊的組織的病變就難以發(fā)現(xiàn)。于是，美國(guó)與英國(guó)的科學(xué)家開(kāi)始了尋找一種新的東西來(lái)彌補(bǔ)用X線技術(shù)檢查人體病變的不足。1963年，美國(guó)物理學(xué)家科馬克發(fā)

21、現(xiàn)人體不同的組織對(duì)X線的透過(guò)率有所不同，在研究中還得出了一些有關(guān)的計(jì)算公式，這些公式為后來(lái)CT的應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。1967年，英國(guó)電子工程師亨斯菲爾德(Hounsfield)在并不知道科馬克研究成果的情況下，也開(kāi)始了研制一種新技術(shù)的工作。首先研究了模式的識(shí)別，然后制作了一臺(tái)能加強(qiáng)X射線放射源的簡(jiǎn)單的掃描裝置,即后來(lái)的CT，用于對(duì)人的頭部進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性掃描測(cè)量。后來(lái)，他又用這種裝置去測(cè)量全身，獲得了同樣的效果。1971年9月，亨斯菲爾德又與一位神經(jīng)放射學(xué)家合作，在倫敦郊外一家醫(yī)院安裝了他設(shè)計(jì)制造的這種裝置，開(kāi)始了頭部檢查。10月4日，醫(yī)院用它檢查了第一個(gè)病人?；颊咴谕耆逍训那闆r下朝天仰臥,X線管

22、裝在患者的上方,繞檢查部位轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)在患者下方裝一計(jì)數(shù)器，使人體各部位對(duì)X線吸收的多少反映在計(jì)數(shù)器上，再經(jīng)過(guò)電子計(jì)算機(jī)的處理，使人體各部位的圖像從熒屏上顯示出來(lái)。這次試驗(yàn)非常成功。1972年4月，亨斯菲爾德在英國(guó)放射學(xué)年會(huì)上首次公布了這一結(jié)果，正式宣告了CT的誕生。這一消息引起科技界的極大震動(dòng)，CT的研制成功被譽(yù)為自倫琴發(fā)現(xiàn)X射線以后，放射診斷學(xué)上最重要的成就。因此，亨斯菲爾德和科馬克共同獲取1979年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。而今，CT已廣泛運(yùn)用于醫(yī)療診斷上。1978年底，第一套磁共振系統(tǒng)在位于德國(guó)埃爾蘭根的西門子研究基地的一個(gè)小木屋中誕生。1979年底，當(dāng)系統(tǒng)終于可以工作時(shí)，它的第一件作品是辣

23、椒的圖像。第一張人腦影像于1980年3月獲得，當(dāng)時(shí)的數(shù)據(jù)采集時(shí)間為8分鐘。1983年，西門子在德國(guó)漢諾威醫(yī)學(xué)院成功安裝了第一臺(tái)臨床磁共振成像設(shè)備。借助這臺(tái)油冷式、場(chǎng)強(qiáng)0.2特斯拉的磁共振設(shè)備，HeinzHundeshagen教授和他的同事為800多位患者進(jìn)行了成像診斷(10)。當(dāng)時(shí)，完成一次檢查需要一個(gè)半小時(shí)。同年，首臺(tái)超導(dǎo)磁體在美國(guó)圣路易斯的Mallinckrodt學(xué)院成功安裝。超導(dǎo)磁體技術(shù)的問(wèn)世，在加快圖像生成速度、簡(jiǎn)化安裝的同時(shí)，極大地提高了圖像質(zhì)量。然而，第一臺(tái)超導(dǎo)磁體重達(dá)8噸、長(zhǎng)達(dá)2.55米。交付時(shí)，隨同磁體還有12個(gè)裝滿了電子器件的機(jī)柜，用于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制和將采集的數(shù)據(jù)重建為圖像。

24、今天，場(chǎng)強(qiáng)1.5特斯拉的西門子MagnetomSonata或者M(jìn)agnetomSymphony磁共振系統(tǒng)只有3個(gè)計(jì)算機(jī)柜，占地面積僅為30平米。1993年MagnetomOpen產(chǎn)品的問(wèn)世，標(biāo)志著西門子成為全球第一個(gè)能夠生產(chǎn)開(kāi)放式磁共振成像系統(tǒng)的制造商，使患有幽閉癥的患者同樣可以受益于磁共振技術(shù)。1999年，西門子推出可自動(dòng)進(jìn)床的MagnetomHarmony和Symphony系統(tǒng)，為磁共振技術(shù)帶來(lái)新的突破。從此，對(duì)大型人體器官/部位（例如脊椎）進(jìn)行全面檢查時(shí)再也無(wú)需對(duì)病人進(jìn)行重新定位。今天，在功能性磁共振成像（fMRI）技術(shù)的幫助下，BOLD（血氧依賴水平）效應(yīng)可用于獲取人腦不同區(qū)域的組織結(jié)

25、構(gòu)和功能信息，這使神經(jīng)科醫(yī)生、心理醫(yī)生和神經(jīng)外科醫(yī)生可深入了解腦部功能甚至代謝過(guò)程。另外，由于磁共振圖像能夠顯示人腦的健康組織在多大程度上取代了退化腦組織的功能,因此使中風(fēng)患者獲得新的康復(fù)療法（11）。針對(duì)超高場(chǎng)強(qiáng)磁共振應(yīng)用，西門子推出了兩款場(chǎng)強(qiáng)3特斯拉的掃描設(shè)備可對(duì)病人進(jìn)行從頭到腳全身檢查的MagnetomTrio系統(tǒng)和專用于人腦檢查的MagnetomAllegra系統(tǒng)。這進(jìn)一步增強(qiáng)了磁共振成像技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，尤其是在外科手術(shù)成像領(lǐng)域。舉例來(lái)說(shuō)，在手術(shù)過(guò)程中，磁共振成像能夠?qū)δX部腫瘤進(jìn)行精確描繪。這樣，在手術(shù)過(guò)程中醫(yī)生就能將腫瘤完全切除。在心臟病診療應(yīng)用中，磁共振成像技術(shù)開(kāi)辟了新的途徑利用所謂的

26、自動(dòng)門控心血管磁共振（CMR）技術(shù)，從圖像數(shù)據(jù)中提取周期性信號(hào)以取代心電圖信號(hào)使圖像數(shù)據(jù)與心臟運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)同步，此時(shí)同樣無(wú)需在病人身體上布設(shè)電纜和電極。20世紀(jì)50年代建立，70年代廣泛發(fā)展應(yīng)用的超聲診斷技術(shù)，總的發(fā)展趨勢(shì)是從靜態(tài)向動(dòng)態(tài)圖像（快速成像）發(fā)展，從黑白向彩色圖像過(guò)渡，從二維圖像向三維圖像邁進(jìn)，從反射法向透射法探索，以求得到專一性、特異性的超聲信號(hào)，達(dá)到定量化、特異性診斷的目的。20世紀(jì)70年代末80年代初，超聲、放射性核素、MR-CT和數(shù)字影像設(shè)備與技術(shù)逐步興起。20世紀(jì)80年代推出了數(shù)字減影血管造影（DSA）和計(jì)算機(jī)X線攝影（CR）成像設(shè)備和技術(shù)，氣候有推出數(shù)字X線設(shè)備（DR）。20

27、世紀(jì)90年代推出更新、更強(qiáng)的核醫(yī)學(xué)影像設(shè)備ECT，包括PET、SPECT等設(shè)備。21世紀(jì)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像技術(shù)將獲得更快的發(fā)展。近三十年來(lái)，醫(yī)學(xué)超聲診斷技術(shù)發(fā)生了一次又一次革命性的飛躍，80年代介入性超聲逐漸普及，體腔探頭和術(shù)中探頭的應(yīng)用擴(kuò)大了診斷范圍，也提高了診斷水平，90年代的血管內(nèi)超聲、三維成像、新型聲學(xué)造影劑的應(yīng)用使超聲診斷又上了一個(gè)新臺(tái)階。其發(fā)展速度令人驚嘆，目前已成為臨床多種疾病診斷的首選方法，并成為一種非常重要的多種參數(shù)的系列診斷技術(shù)。國(guó)內(nèi)外很多研究人員從事這超聲的研究，使得超聲成像技術(shù)從不成熟發(fā)展到成熟的數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像獲取技術(shù)，即數(shù)字聲束形成技術(shù)；從低幀率成像擴(kuò)展到高幀率成像；從二維成

28、像擴(kuò)展到三維成像；從線性技術(shù)發(fā)展到非線性技術(shù)；以適應(yīng)臨床不同的需求。四：國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀現(xiàn)如今在中國(guó)數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像的獲取大多是從X線攝片、CT、磁共振，超聲成像。其中X線攝片、CT、磁共振成像可稱為三駕馬車,三者有機(jī)地結(jié)合，使當(dāng)前影像學(xué)檢查既擴(kuò)大了檢查范圍，又提高了診斷水平。X線、CT、MRI、超聲成像等目前的使用已經(jīng)在數(shù)字醫(yī)學(xué)成像獲取的發(fā)展歷史中說(shuō)過(guò)的。當(dāng)然隨著工藝水平、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，CT得到了飛速的發(fā)展。目前的多排螺旋CT投入實(shí)用的機(jī)型已經(jīng)發(fā)展到了320排，同時(shí)各個(gè)廠家也在研究更先進(jìn)的平板CT。現(xiàn)在CT與PET相結(jié)合的產(chǎn)物PET/CT在臨床上得到普遍運(yùn)用，特別是在腫瘤的診斷上更是具有很高的應(yīng)用價(jià)

29、值。磁共振成像技術(shù)的持續(xù)發(fā)展開(kāi)辟了新的應(yīng)用領(lǐng)域。例如，人體腸內(nèi)虛擬內(nèi)窺鏡甚至能夠?qū)苄〉南⑷膺M(jìn)行檢測(cè)。及時(shí)除去這些息肉能夠大大降低腸癌發(fā)生的幾率。磁共振成像的另一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域就是特殊腫瘤的診斷，例如：用于早期胸部腫瘤X射線透視的磁共振導(dǎo)向活組織檢查和用于前列腺病變檢查的腫瘤分期觀察?，F(xiàn)行醫(yī)療設(shè)備的70。80以上是90年代以前購(gòu)置的，由國(guó)內(nèi)外多個(gè)廠家生產(chǎn)，具有多種接口，其接口大多是由視頻接口、復(fù)合視頻接口的和數(shù)字化的非DIc0M接口構(gòu)成(19)。這樣一大批巨大資產(chǎn)的陳舊設(shè)備除極少數(shù)需更換外，國(guó)家也不可能拿出那么多的資金予以全部更新?lián)Q代。所以這一部分設(shè)備如何進(jìn)行電子化、智能化的改造和升級(jí)，以拓展升級(jí)

30、設(shè)備功能，延長(zhǎng)其使用壽命，是當(dāng)前最現(xiàn)實(shí)的大問(wèn)題；醫(yī)院管理大多是在“三甲”評(píng)審導(dǎo)向下，結(jié)合各類醫(yī)院的實(shí)際實(shí)行各種管理模式，PACS如何適應(yīng)醫(yī)院管理程序與影像學(xué)科室的工作流程，滿足多層次、多種用戶的需求也是問(wèn)題之一；如何使各醫(yī)院信息科的工程技術(shù)力量和全院醫(yī)生的計(jì)算機(jī)知識(shí)水平與PAcs系統(tǒng)的高技術(shù)相適應(yīng)。更重要的是價(jià)格與性能比如何適應(yīng)各類、各層次用戶醫(yī)院的承受能力等。除上述第4條件，其余的問(wèn)題均是國(guó)外公司難以解決的。所以，建成適合中國(guó)國(guó)情的PACs系統(tǒng)，是我國(guó)網(wǎng)絡(luò)、影像、管理專家義不容辭、刻不容緩的職責(zé)與義務(wù)。五：國(guó)外現(xiàn)狀美國(guó)、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家在數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像的獲取發(fā)面都是跑在領(lǐng)先的地位。通過(guò)在醫(yī)學(xué)設(shè)備

31、上花上大量的人力、物力及財(cái)力，各種字影像設(shè)備、X線計(jì)算機(jī)體層成像設(shè)備、磁共振成像設(shè)備、超聲成像設(shè)備、核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備等都能獲得目前滿意的圖像。然后其它不夠資金的醫(yī)院、研究所或者某些國(guó)家還沒(méi)有隨隨便便得就能買好設(shè)備的就可以選擇翻新的醫(yī)學(xué)設(shè)備。在過(guò)去的幾年中診斷圖像設(shè)備的使用量呈上升趨勢(shì)，由此導(dǎo)致全球?qū)︶t(yī)用圖像設(shè)備需求的上升，歐洲的情況也一樣。雖然有些成像設(shè)備在歐洲的某些國(guó)家中開(kāi)始有飽和跡象，但還是有一些國(guó)家面臨高質(zhì)量成像設(shè)備短缺的狀況。這些國(guó)家由于正面臨財(cái)政上的困難，所以延緩了他們?cè)谛碌尼t(yī)學(xué)成像設(shè)備方面的投資。在此情況，翻新設(shè)備就成了一個(gè)被接受的解決辦法，因?yàn)榉略O(shè)備的價(jià)格比新設(shè)備低，又能和新設(shè)備

32、一樣可以得到同樣的保修證書(shū)(20)。翻新的設(shè)備是二手設(shè)備，它由各種各樣的經(jīng)紀(jì)人、翻新廠商或由原生產(chǎn)商自己進(jìn)行翻新，使其達(dá)到原有技術(shù)指標(biāo)。一些部件用新的取代，從而使機(jī)器達(dá)到該品牌機(jī)原先的技術(shù)指標(biāo)。和制造新設(shè)備一樣，翻新過(guò)程也包括質(zhì)檢檢測(cè)其是否達(dá)到原標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)備達(dá)到原標(biāo)準(zhǔn)后就投人市場(chǎng)，但需明確地標(biāo)明它是翻新的產(chǎn)品。用新產(chǎn)品的價(jià)格取決于它的外貌，有時(shí)也看它最初的出廠時(shí)間。這些產(chǎn)品的主要顧客是私營(yíng)醫(yī)療機(jī)構(gòu)，因?yàn)樗綘I(yíng)醫(yī)院一般沒(méi)有足夠的錢買新設(shè)備。雖然翻新設(shè)備恢復(fù)到了原有的技術(shù)指標(biāo)，還有一年的保修證書(shū)，但讓醫(yī)院接受還是有相當(dāng)難度的。標(biāo)明是“二手貨”就會(huì)使顧客想到，這些設(shè)備是舊的，它們的質(zhì)量情況還是能滿足要求

33、的。三家主要的原生產(chǎn)商GE、飛利浦和西門子在市場(chǎng)上有他們自己的翻新設(shè)備品牌。六：展望隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展，醫(yī)療機(jī)構(gòu)的診療工作越來(lái)越多依賴醫(yī)學(xué)影像的檢查（X線、CT、MR、超聲、窺鏡、血管造影等）。傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)影像管理方法（膠片、圖片、資料）諸此大量日積月累、年復(fù)一年存儲(chǔ)保管，堆積如山，給查找和調(diào)閱帶來(lái)諸多困難，丟失影片和資料時(shí)有發(fā)生。已無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代醫(yī)院中對(duì)如此大量和大范圍醫(yī)學(xué)影像的管理要求。采用數(shù)字化影像管理方法來(lái)解決這些問(wèn)題已經(jīng)得到公認(rèn)。隨著計(jì)算機(jī)和通訊技術(shù)發(fā)展，為數(shù)字化影像和傳輸?shù)於ɑA(chǔ)（16）。目前國(guó)內(nèi)眾多醫(yī)院已完成醫(yī)院信息化管理，其影像設(shè)備逐漸更新為數(shù)字化，已具備了聯(lián)網(wǎng)和實(shí)施影像信息系統(tǒng)的

34、基本條件，實(shí)現(xiàn)徹底無(wú)膠片放射科和數(shù)字化醫(yī)院，已經(jīng)成為現(xiàn)代化醫(yī)療不可阻擋的潮流。數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像獲取的發(fā)展方向應(yīng)該是從終端影像設(shè)備中直接獲取影像時(shí)采集的速度更快、對(duì)病人的損害更小、是獲取的圖像顯示出更細(xì)微的結(jié)構(gòu)即要求獲得的影像像素更大。為達(dá)到此目的就需要改良目前的影像設(shè)備、圖像處理軟件（如：MergeeFilmWorkstation）或者研究出新型的數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像獲取技術(shù)。最終PACS會(huì)逐步完善。七：總結(jié)根據(jù)現(xiàn)在醫(yī)學(xué)的發(fā)展，醫(yī)療機(jī)構(gòu)的診療工作越來(lái)越多依賴影像影像的檢查（X線、CT、MR、超聲、窺鏡、血管造影等）。因此醫(yī)學(xué)影像存儲(chǔ)和傳輸系統(tǒng)（PACS）應(yīng)運(yùn)而生。而數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像的獲取是PACS的基礎(chǔ)且重要

35、的步驟。數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像的獲取方式包括：通過(guò)醫(yī)療器械終端進(jìn)行直接捕獲、視頻幀的捕獲和RISHIS接口傳至PACS。本文通過(guò)介紹模擬圖像和數(shù)字圖像的不同與其相互之間的轉(zhuǎn)換、介紹數(shù)字醫(yī)學(xué)影像的獲取技術(shù)（X線成像、CT、MRI、視頻捕獲技術(shù)、SPECT等）、數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像獲取的歷史、國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀、國(guó)外現(xiàn)狀和展望這六個(gè)方面來(lái)進(jìn)行對(duì)數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像獲取全的面認(rèn)識(shí)。參考文獻(xiàn)：（1）樊慶福.國(guó)內(nèi)外PACS現(xiàn)在及發(fā)展趨勢(shì).上海生物醫(yī)學(xué)工程雜志2004年第25卷第三期.（2）薛壓山.淺談數(shù)字化醫(yī)學(xué)影像的獲取.中國(guó)中醫(yī)藥咨詢2010年6月上第2卷第11期（3）李智穎,浦懷.數(shù)字化影像中心的構(gòu)建研究.中國(guó)醫(yī)學(xué)設(shè)備2006年6月第3卷（4）周杰.醫(yī)學(xué)圖像特征的自動(dòng)獲取與基于內(nèi)容減速的方法研究.博士學(xué)問(wèn)論文200