醫(yī)學(xué)圖像后處理技術(shù)專題

1、醫(yī)學(xué)圖像后處理技術(shù)專題圖像的調(diào)用在查詢對話框中，多種條件中進行組合查詢10.1.1 圖像的調(diào)用與觀察 查詢條件設(shè)置完成后，選擇“查詢”按鈕，在屏幕上會顯示所有滿足條件的患者影像信息，此時還可以分別依據(jù)詳細資料與大圖標兩種方式進行查看， 然后用鼠標選擇欲處理的患者影像，雙擊鼠標即可進入圖像后處理軟件界面以進行下一步的后處理操作。2.圖像查看方式選擇屏幕上方或者左側(cè)工具欄上“頁版式”命令設(shè)置圖像查看方式，即在屏幕上顯示不同數(shù)量的連續(xù)CT影像。選擇屏幕上方工具欄中的“全屏”命令將某幅感興趣的CT圖像在整個屏幕上，選擇菜單上的“信息”命令以去掉圖像上的文字信息利于更好的觀察圖像3. 圖像的定位線標識選

2、擇屏幕上方工具欄中的“定位線”命令可以將人體組織與器官的平片圖像與橫截面圖像有機結(jié)合進行觀察。圖像的定位線標識功能可以使臨床醫(yī)生能夠直觀地獲得每一幅圖像的空間掃描位置。幾何變換包括縮放、旋轉(zhuǎn)、鏡像、平移、定位、裁剪等功能。圖像的放大與縮小放大功能用于局部細致觀察病變的形態(tài)結(jié)構(gòu)，通常病變太小，肉眼可能難以分辨出來縮小功能主要用于要觀察病變整體形態(tài)10.1.2圖像的幾何變換2. 圖像的旋轉(zhuǎn)圖像的旋轉(zhuǎn)功能是指為符合醫(yī)生的常規(guī)觀察習(xí)慣而對圖像進行的角度變換通過屏幕左側(cè)工具欄的左旋、右旋與翻轉(zhuǎn)命令對圖像做向左或向右不同角度的旋轉(zhuǎn)。原始圖像 圖像旋轉(zhuǎn) 圖像翻轉(zhuǎn)1. 圖像平滑圖像在采樣與傳輸過程中，由于傳輸

3、信道、采樣系統(tǒng)質(zhì)量較差，或受各種干擾的影響，而造成圖像毛糙，此時可以對圖像進行平滑處理。圖像平滑處理也稱為圖像均勻處理，處理的原則是通過混合選區(qū)中像素的亮度來減少圖像的雜色，即搜索像素選區(qū)的半徑范圍以查找亮度相近的像素，扔掉與相鄰像素差異太大的像素，并用搜索到的像素的中間亮度值替換中心像素10.1.3 調(diào)整圖像顯示效果圖像平滑處理的操作方法是選擇后處理軟件左側(cè)工具欄中的“濾鏡”按鈕，在彈出的“濾鏡”對話框中選擇“均勻”濾鏡，并可以通過對強度的調(diào)節(jié)與對預(yù)覽窗口中圖像的觀察來選擇最適合的圖像平滑效果。2. 圖像銳化圖像經(jīng)轉(zhuǎn)換或傳輸后，質(zhì)量可能下降，難免有些模糊?？梢詫D像進行銳化，加強圖像輪廓，降

4、低模糊度，使圖像清晰。銳化的原則是按指定的閾值查找值不同于周圍像素的像素，并增加像素之間的對比度。因此，經(jīng)過圖像銳化處理后，較淺的像素變得更亮，較暗的像素變得更暗，圖像銳化處理的操作方法是選擇后處理軟件左側(cè)工具欄中的“濾鏡”按鈕，在彈出的“濾鏡”對話框中選擇“銳化”濾鏡，并可以通過對強度的調(diào)節(jié)與對預(yù)覽窗口中圖像的觀察來選擇最適合的圖像銳化效果。3. 浮雕效果圖像后處理過程中，還可以通過調(diào)節(jié)浮雕效果以滿足對圖像輪廓與邊界的特殊觀察選擇后處理軟件左側(cè)工具欄中的“濾鏡”按鈕，在彈出的“濾鏡”對話框中選擇“浮雕”濾鏡，并可以通過對強度的調(diào)節(jié)與對預(yù)覽窗口中圖像的觀察來選擇最適合的圖像浮雕效果。4. 圖像

5、的負片圖像的負片是經(jīng)曝光和顯影加工后得到的影像，其明暗與被攝體相反。負片需經(jīng)印放在照片上才還原為正片。在X光成像中，影像的明暗常與透過光的多少有關(guān)，透過多的則黑，少的則白。通常在沖洗后的X光片上顯示的黑白圖象稱為正片，而在透視上圖象的黑白度將與X光照片相反，叫負片。負片適用于觀察肺內(nèi)的血管或者小的高密度病灶等結(jié)構(gòu)。選擇需要進行反相處理的圖像，然后選擇后處理軟件左側(cè)工具欄中的“反白”按鈕，就可以對反相后的圖像效果進行觀察。 5. 圖像增強利用圖像增強技術(shù)可以有效地突出圖像的細節(jié)，改善圖像的視覺效果，方便特征的提取。目前圖像增強技術(shù)主要應(yīng)用在X射線圖片和CT影像等的處理。圖像邊緣增強的原則是：將選

6、擇好的圖像感興趣區(qū)域或邊緣的像素值重新計算，得出一個新像素值，它所表示的灰度值與原像素值有明顯的差異，如果像素的灰度顯示為白（或亮），那么，新像素的灰度則顯示為更白。反之，如果原像素的灰度值顯示為黑（或暗），那么，新像素的灰度則顯示為更黑。圖像增強的作用是把人眼難以辨認的區(qū)域或輪廓增強，使其能清晰的顯示毗鄰的解剖關(guān)系或細微的組織結(jié)構(gòu)，有利于發(fā)現(xiàn)細微病變。 6. 偽彩色處理偽彩色技術(shù)是對原圖進行預(yù)處理，識別出屬于不同性質(zhì)的區(qū)域并賦予不同的色彩。偽彩色技術(shù)的原理是由于人眼分辨不同彩色的能力比分別不同的灰度級的能力強，因此把人眼無法區(qū)別的灰度變化，施以不同的彩色來提高識別率。從灰度圖像生成一幅彩色圖

7、像可以仿照對溫度的描述方式，當溫度比較低，我們會想到藍色（冷色調(diào)），當溫度較高的時候，會想到紅色（暖色調(diào)）?？梢愿鶕?jù)人感官上的這一特性，將亮度低的影射為藍色、亮度高的影射為紅色進行偽彩色處理。在圖像后處理軟件中，實現(xiàn)偽彩色的操作方法是選擇需要進行處理的圖像，然后選擇后處理軟件左側(cè)工具欄中的“偽彩”按鈕，在彈出的“動態(tài)影射”對話框中使用調(diào)色板與顏色掩碼進行設(shè)置與觀察偽彩色技術(shù)不僅應(yīng)用于CT圖像，還可以應(yīng)用于X光片、MRI、PET等諸多種類醫(yī)學(xué)圖像后處理技術(shù)中。如圖，顯示的是頭部MRI偽彩色圖像，其中a圖顯示的是頭部MRI-T2WI像，b圖與c圖分別將不同的頭部結(jié)構(gòu)用不同的色彩表示，使結(jié)構(gòu)觀察更加

8、清晰。 a c b胸部X光片偽彩色圖像，其中a圖顯示的是胸部原始圖像，b圖與c圖為偽彩色圖，增大了不同的結(jié)構(gòu)間對比度，有利于觀察與診斷。 a b c胸部CT片偽彩色圖像，其中a圖為CT原始圖像，b圖為骨骼偽彩色增強圖像，c圖為軟組織偽彩色增強圖像，d圖為肺組織偽彩色增強圖像，e圖為最終圖像。 a c b d e 調(diào)窗技術(shù)的應(yīng)用 在X射線檢查中，以胸部X平片為例。如果感興趣區(qū)在肺部，可縮小窗寬，調(diào)整窗位使肺紋理結(jié)構(gòu)與肺野有良好的對比度，細節(jié)顯示清晰。此時縱隔結(jié)構(gòu)、心影重疊結(jié)構(gòu)因亮度過高而細節(jié)顯示不良。反之，如感興趣區(qū)位于肋骨、胸椎，則可適當增大窗寬，連續(xù)調(diào)整窗位，使感興趣部位的細節(jié)顯示良好。在C

9、T檢查中，窗寬是CT圖像上顯示的CT值范圍。通常在CT值范圍內(nèi)的組織和病變均以不同的灰度顯示，CT值高于此范圍的組織和病變，無論高出程度有多少，均以白影顯示，無灰度差異；反之，低于此范圍的組織結(jié)構(gòu)，不論低的程度有多少，均以黑影顯示，無灰度差別。增大窗寬，則圖像所示CT值范圍加大，顯示具有不同密度的組織結(jié)構(gòu)增多，但各結(jié)構(gòu)之間的灰度差別減少。減小窗寬，則顯示具有不同密度的組織結(jié)構(gòu)減少，然而各結(jié)構(gòu)之間的灰度差別增加。 10.1.4窗寬與窗位2. 調(diào)窗技術(shù)的操作方法在圖像后處理軟件中，調(diào)節(jié)窗寬與窗位方法包括如下兩種：（1）選擇需進行調(diào)窗處理的圖像，然后選擇后處理軟件左側(cè)工具欄中“窗”按鈕，在彈出的腦窗

10、、肺窗、骨窗、縱隔窗、軟組織窗中進行選擇。（2）選擇屏幕上方工具欄中“調(diào)窗”按鈕，并使用鼠標在圖像上拖動直接進行調(diào)窗操作。圖像測量主要目的是從圖像中提取出對臨床診療有用的定量信息。在二維圖像中，可以測量距離、面積、角度并統(tǒng)計密度分布，如均值、方差和中值等信息；在三維圖像模型中，可以測量兩點間距離、曲線長度、角度、表面積和體積等信息。圖像測量的方法是：選擇圖像后處理軟件菜單欄上“標識/測量”命令，屏幕左側(cè)工具欄變成圖像標識與測量的相關(guān)選項。10.1.5 圖像測量1. 長度與角度測量選擇測量起點，移動鼠標至測量終點，再次單擊，在屏幕上顯示測量結(jié)果。長度測量用于病變大小，深度等的測定。同樣方法可以對

11、角度進行測量，在屏幕上顯示測得的角度值，角度測量通常用于病變與周圍組織的關(guān)系測定和確定手術(shù)方案，如圖的是對頭部CT的長度與角度的測量結(jié)果。 在影像后處理工作站中，還可引入骨科模板，幫助醫(yī)生進行手術(shù)計劃。如在髖關(guān)節(jié)手術(shù)規(guī)劃中通過測量長度，角度，放入模擬鋼針并且可以計算鋼針大小，形態(tài)，放置位置等重要手術(shù)參數(shù)2. 周長與面積測量病灶區(qū)的周長和面積同樣具有診斷價值。在圖像后處理軟件中選擇“測量周長及面積”按鈕后，在被捕獲圖像上測量起點按下鼠標左鍵圈出欲測量周長及面積的區(qū)域，移動鼠標至測量終點，松開按下的鼠標左鍵，在程序提示條中即可顯示被測區(qū)域的周長及面積，如圖，在心臟彩超中，周長與面積的測量常用于判斷

12、器官的狹窄擴張，血液反流面積等病變。3. 寬度與容積測量寬度測量主要用于對心肌缺血，心肌梗塞的診斷。如左圖，顯示的是冠脈血管造影圖像中對血管狹窄程度的測量，通過測量冠狀動脈寬度，判斷有無動脈狹窄導(dǎo)致缺血改變。容積測量常用于心臟分析功能，如右圖，通過測量不同時間的心腔容積，計算出心腔體積變化，判斷心臟射血的能力。4. 平均密度值測量平均密度值測量主要應(yīng)用在CT圖像診斷，單位使用CT值（HU），表示的是測量面積內(nèi)的平均密度值。通常CT圖像與X光圖像都可以用不同的灰度來表示密度高低，吸收X光多的人體器官和組織密度高，圖像呈白色，反之則呈黑色。圖像的黑白度反映的是器官和組織對X線的吸收程度，黑影表示低

13、吸收區(qū)，即低密度區(qū)，如肺部；白影表示高吸收區(qū)，即高密度區(qū)，如骨骼。平均密度測量在確定病變性質(zhì)，組織類型等診斷中起著非常重要的作用。左圖顯示在頭部CT測量中，測得頭部的距形面積及平均密度值為：面積Ar為5009，平均密度值為31HU，SD密度均方差為8.3；右圖顯示測得頭部的不規(guī)則形狀面積及平均密度值是：面積Ar為4283，平均密度值為32HU，SD密度均方差為7.3。二維重建技術(shù)主要應(yīng)用于多層螺旋CT設(shè)備，是圖像后處理功能中最常用的方法。二維重建技術(shù)實現(xiàn)的方法是：在橫斷面CT圖像上按要求任意劃線，然后沿該劃線將橫斷面上的二維體積層面重組，即可獲得該劃線平面的二維重建圖像。其中螺旋掃描時的層厚和

14、螺距對多層面圖像重建的圖像質(zhì)量有明顯的影響，層厚越薄，重建圖像越清晰；層厚和螺距選擇不當，較易造成階梯狀偽影。二維重建技術(shù)主要包括多平面重建（multiple planar reformatting，MPR）、曲面重建技術(shù)（curved planar reformations，CPR）與計算容積重建（calculate volume reformatting，CVR）三種。10.1.6 醫(yī)學(xué)影像二維重建技術(shù)1. 多平面重建（MPR）多平面重建（MPR）是通過原始的橫軸位圖像（薄層）的容積采集獲取數(shù)據(jù)，經(jīng)計算機后處理后獲得人體組織器官任意的冠狀、矢狀、橫軸、和斜面的圖像。如MPR重建圖像所示，4

15、張圖片為是胸腹部各個方位的MPR重建圖象，上面2張圖片為胸腹部冠狀位軟組織窗CT重建MPR圖，下方左圖是矢狀位軟組織窗CT重建MPR圖，下方右圖是斜位骨窗CT重建MPR。這樣可以從多個角度觀察病變的形態(tài)，位置及妣鄰關(guān)系。2. 曲面重建技術(shù)曲面重建技術(shù)（CPR）是MPR的一種特殊方法，適合人體一些曲面結(jié)構(gòu)器官的顯示。CPR與MPR的區(qū)別在于一個是表面平整的平面圖，一個是表面不規(guī)則的平面圖。 如圖，左圖上的虛線是主動脈曲面重建的興趣區(qū)，右圖顯示的血管即是沿虛線重建出來的血管形態(tài)。3. 計算容積重建（CVR）計算容積重建（CVR）是MPR的另一種特殊方式。它是通過適當增加冠狀、矢狀、橫軸面和斜面圖像

16、的層厚，以求能夠較完整地顯示與該平面平行的組織器官結(jié)構(gòu)的形態(tài)，如：血管、支氣管等，同時也可以增加圖像的信噪比。10.2醫(yī)學(xué)影像三維可視化醫(yī)學(xué)圖像的三維可視化是指利用一系列的二維切片圖像重建三維圖像模型并進行定性、定量的分析，為醫(yī)生提供器官和組織的三維結(jié)構(gòu)信息和分析工具并輔助醫(yī)生對病變體及其它感興趣的區(qū)域進行定性與準確的定量分析，提高醫(yī)療診斷的準確性和正確性。四個步驟：數(shù)據(jù)獲取，通過醫(yī)學(xué)成像設(shè)備（CT、MRI、超聲等）對人體進行掃描而得到一組二維斷層圖像；可視化預(yù)處理，將某些斷層圖像中的噪聲進行濾波以提高信噪比。對三維體數(shù)據(jù)中包含的不同對象進行選擇，并實施縮放、平移、旋轉(zhuǎn)、刪除、改變其物理屬性（

17、顏色、透明度、發(fā)射系數(shù)等）、剖切等操作，其中對數(shù)據(jù)正確的分類與分割是對病變體或器官做定性與定量分析的基礎(chǔ)，也為后續(xù)的可視化做必要的數(shù)據(jù)整理與準備工作；三維建模過程，完成將三維體數(shù)據(jù)變?yōu)閹缀螖?shù)據(jù)（物體表面的幾何描述）的功能；繪制過程，一種是面繪制，采用計算機圖形顯示算法對三維模型重建出的物體表面進行顯示；另一種是直接對三維體數(shù)據(jù)進行顯示，稱為直接體繪制。10.2.1 三維重建的過程表面重建又稱為表面陰影遮蓋成像（shaded surface display，SSD）。最早應(yīng)用于骨3D成像，目前廣泛用于各部位的血管成像及氣道成像。SSD成像方法是設(shè)定上、下限的CT閾值并舍去閾值外結(jié)構(gòu)，只對閾值內(nèi)的

18、結(jié)構(gòu)進行成像。通過對CT閾值的選擇，可使肺或氣管、支氣管成像，而高于氣管密度的縱隔大血管及胸壁其它組織不顯影，也可選擇不同的CT閾值顯示血管解剖結(jié)構(gòu)。其中，設(shè)定閾值的大小對重建的效果起重要作用，閾值過大，圖像偏白，看不清表面輪廓和顱內(nèi)的腦組織；閾值過小，圖像表面就會有“破孔”現(xiàn)象產(chǎn)生。10.2.2 三維表面重建表面重建（SSD）可以顯示器官的立體形態(tài)，并可通過旋轉(zhuǎn)進行各方位觀察，解剖關(guān)系清楚，有利于病灶的定位及顯示復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。表面重建（SSD）技術(shù)的優(yōu)點是計算簡單、速度快。 缺點包含三類：與閾值范圍有關(guān)，由于SSD對CT閾值的變化非常敏感，不適當?shù)拈撝颠x擇可能損失相關(guān)解剖結(jié)構(gòu)，或過高估計病變造

19、成假象；與層厚有關(guān)，可能由于部分容積效應(yīng)和邊緣效應(yīng)導(dǎo)致誤差；由于采集數(shù)據(jù)期間的運動所致，如病人屏氣不佳或器官搏動造成偽影。1. 遮蓋容積重建（SVR） 遮蓋容積重建（Shaded Volume Rendering，SVR）將每個層面容積資料中所有像素的積元都加以利用來完成重建。（1）骨骼。SVR圖像可以立體、直觀和清晰地顯示正常顱骨、軀干骨和四肢骨的生理性突起、凹陷、空腔、膨大以及關(guān)節(jié)的骨性結(jié)構(gòu)（如：關(guān)節(jié)頭和關(guān)節(jié)盂等）的形態(tài)。 10.2.3 三維容積重建（2）血管系統(tǒng)。SVR在血管系統(tǒng)病變中可以清楚地顯示大范圍復(fù)雜血管的完整形態(tài)、走行和病變，能從多角度直觀的顯示病變與血管、血管之間以及血管與周

20、圍其它器官之間的三位空間結(jié)構(gòu)關(guān)系。 （3）泌尿系統(tǒng)。SVR圖像可以清晰地顯示經(jīng)對比劑強化的腎臟、腎盞和腎盂的完整形態(tài)，以及全程輸尿管的走行和梗阻、狹窄部位和狹窄程度，并能以多角度直觀地顯示腎臟、輸尿管與周圍血管以及骨骼之間的解剖關(guān)系。 （4）腫瘤。使用SVR多曲線調(diào)整技術(shù)（Free setting Multi-Threshold values Curve）可以將經(jīng)對比劑強化的各系統(tǒng)和器官的腫瘤在同一幅三維圖像上同時獲得骨、血管和軟組織的影像。能夠?qū)δ[瘤準確地定位，完整地顯示病灶本身的狀態(tài)以及與周圍組織器官和血管的毗鄰關(guān)系和受侵及、擠壓移位等情況。經(jīng)處理后的圖像可以對病變進行任意角度的旋轉(zhuǎn)，多方

21、位觀察和分析 2. 密度容積重建（IVR） 密度容積重建（Intensity Volume Rendering，IVR）圖像利用全部體元深度和透過度的信息成像，主要適用于觀察腹部和肺部CT值差別較小的組織器官，如圖10.41所示，圖像顯示了支氣管與肺部腫瘤之間的關(guān)系，此病例清晰地顯示出肺內(nèi)支氣管及腫瘤組織，并且可以看到腫瘤與支氣管關(guān)系密切。3. 最大密度投影（MIP） 最大密度（強度）投影（maximum intensity projection，MIP）是把容積組織或物體中每1個像素信號強度最大的像素元（最大的CT值）通過投影方式疊加在一起，形成一幅只有高信號強度的影像，用切割、剪裁或選擇主

22、體等形式把一些多余的背影信號去掉，然后在3D窗口選擇旋轉(zhuǎn)方向就可以得到不同視角連續(xù)顯示的復(fù)數(shù)影像，從而顯示出立體效果。有造影劑的髂動脈血管經(jīng)CT增強掃描后，使用最大強度（密度）投影重建得到的圖像 SVR重建得到的圖像，可以清楚的觀察到在髂動脈鈣化顯示中，MIP圖像比SVR圖像清晰 4. 最小密度投影（MinIP） 最小密度（強度）投影（minimum intensity projection，MinIP）是利用容積數(shù)據(jù)中，在視線方向上密度最小的CT值成像的投影技術(shù)，其余組織結(jié)構(gòu)的影像被除去，并且圖像可以任意選擇投照方向進行觀察，有利于突出顯示具有相同低密度的組織結(jié)構(gòu)。 通過對氣管支氣管最小密度

23、投影（MinIP），顯示出氣管狹窄，并可見氣管插管影。 5. X-線模擬投影（X-ray Projection） X-線模擬投影是利用容積數(shù)據(jù)在視線方向上的全部像元值成像的投影技術(shù)，主要用于骨骼病變的顯示。重建后的圖像效果類似于普通X-線攝影，故稱為X-線模擬投影， X-線模擬投影與普通X-線攝影比較，優(yōu)點是：（1）可進行多角度、多方位投影；（2）可用Clipping、Cutting、Seed等技術(shù)去除與靶器官重疊的組織器官影像的干擾；（3）可利用原始數(shù)據(jù)做回顧性后處理。6. 透明化X-線模擬投影 透明化X-線模擬投影圖像是由Xray Projection技術(shù)衍生出來的以透明方式顯示的圖像，主

24、要用于顯示中空器官和骨骼等表面組織結(jié)構(gòu)密度明顯高于內(nèi)部組織密度的器官。 進行圖像后處理操作的技術(shù)要點是：（1）去除靶器官（骨骼除外）以外的組織，再調(diào)整CT值的上下限，最終只保留靶器官表面的影像；（2）適當調(diào)整窗寬、窗位，直至獲得具有明顯透明效果的圖像。7. 容積漫游技術(shù)（VRT） 容積漫游技術(shù)（Volume rendering technique，VRT）基于3D瀏覽軟件基礎(chǔ)之上，包括容積漫游透明和高級圖像編輯功能。VRT技術(shù)可以對不同物體容積的光線明暗度、透明效果、折射特性進行分析，能選擇顯示4種不同組織密度的解剖結(jié)構(gòu)，最后存儲記錄圖像效果的密度及色彩。 VRT技術(shù)與如SVR、MIP、SSD

25、等其它三維重建技術(shù)區(qū)別如下：（1）VRT無需定義明確表面，影像中含有的信息比SSD和MIP多，很好的保存了原始數(shù)據(jù)的解剖空間關(guān)系，可以為觀察者提供一個更具真實感的三維立體影像（2）VRT影像所觀察的是一個由不同透明度體素組成的完整的影像合集，能顯示重疊的組織結(jié)構(gòu)與血管腔。（3）VRT可以形象真實地反映解剖結(jié)構(gòu)，顯示密度差別大的軟組織與骨骼或金屬支架，同時可以使用不同透明度、亮度及色度進行顯示。 三維圖像智能化處理和分析技術(shù)包括對圖像的智能分割、結(jié)構(gòu)分析、對各種器官和組織溫度、壓力的有限元分析與對血液或其它分泌代謝系統(tǒng)流質(zhì)的動態(tài)分析、自動選擇和應(yīng)用與原始數(shù)據(jù)相關(guān)的三維顯示參數(shù)與獨立顯示軟組織等功

26、能。其中，圖像的分割技術(shù)在臨床診療中起著十分重要的應(yīng)用。如圖所示，左圖為原始圖像，右圖是經(jīng)過圖像分割處理后除掉腓骨的情況，可以清晰地看出被遮擋的骨裂情況。10.2.4 三維圖像智能化處理技術(shù) 三維圖像后處理軟件提供的常用工具，包括：（1）平面剪輯（Clipping）工具：用鼠標點選“Clipping”圖標，再分別拉動在屏幕上顯示紅、綠、藍色參考直線就可以沿X、Y、Z軸對圖像做6個方向任意深度的切割剪輯。 （2）斜面剪輯（ObliqucClipping）工具：用鼠標點選“Obl.Clipping”圖標，再點擊“Cut”和“Rotate”按鈕，并分別向上、下、左、或右推動鼠標就可以對圖像做不同方向

27、切面的切割剪輯，通過拉動“Depth”滑塊可以調(diào)整切割的深度。 （3）切割（Cutting）工具：用鼠標點選“Drilling”圖標，屏幕上即顯示出參考圖像（Ref. Image）。此時可拖動鼠標在“A”或“B”圖像區(qū)畫出矩形框（框的形狀和面積即為洞口的大?。瑫r在“Ref. Image”上顯示的矩形框表示洞的深度，可用鼠標拖動此矩形框以調(diào)整深度。選擇不同的“Viewing Angle”可改變“Ref. Image”的觀察方向。然后，點擊“Apply”即可完成鉆洞。應(yīng)用該工具可以模擬手術(shù)入路。（4）電子分離（Seed）：進入組織器官分離（Segmentation）界面，此時屏幕分為“原始圖像

28、區(qū)Orig”、“合成圖像區(qū)Binary”、“原始圖像+合成圖像區(qū)Rrig+Binary”和“結(jié)果圖像區(qū)Result”等四個區(qū)。點擊“Extract Options”即打開“Seed”屏幕，再點選“3D”、“Include”，然后用鼠標點擊“Exclude”，則除去與此點相連的組織器官的圖像。應(yīng)用該工具可以實施電子關(guān)節(jié)分離。 10.3 虛擬內(nèi)窺鏡 虛擬內(nèi)窺鏡技術(shù)是將視點置于三維數(shù)據(jù)場內(nèi)部并采用透視投影方式實現(xiàn)重采樣和圖像合成的三維可視化模式。 人體有很多部位真實內(nèi)窺鏡無法到達，如心臟、脊髓、內(nèi)耳、膽、胰、血管等。虛擬內(nèi)窺鏡采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，利用CT、MR等設(shè)備產(chǎn)生的圖像，進行三維重建。與前面提到

29、的三維重建區(qū)別在于，虛擬內(nèi)窺鏡視點通常位于器官內(nèi)進行漫游，投影方式采樣透視投影而非平行投影，以實現(xiàn)對真實內(nèi)窺鏡效果的仿真。下圖為虛擬耳窺鏡從多角度多方位觀察對內(nèi)耳的半規(guī)管及聽小骨形態(tài)進行的觀察。10.3.1 虛擬內(nèi)窺鏡的應(yīng)用 虛擬內(nèi)窺鏡的重建操作包括五個主要過程：打開界面，選擇數(shù)據(jù)；建立三維圖像；建立虛擬內(nèi)鏡；建立虛擬內(nèi)鏡檢查路徑；觀察虛擬內(nèi)鏡圖像。10.3.2 虛擬內(nèi)窺鏡的重建操作 以結(jié)腸內(nèi)窺鏡圖像重建為例，其操作過程如下：（1）打開圖像重建界面，選擇所要的病人資料，并進入重建程序。選擇病例圖像的目標序列。 （2）在重建所需的各種腹部模板中進行選擇，然后選擇Quick 3D按鈕，建立三維圖像

30、。 （3）在建立的三維圖像上，分別設(shè)置閥值、重建范圍、將多層和MPR計劃添加到選擇的結(jié)腸中與選擇容積功能四個步驟，選擇內(nèi)窺鏡檢查（Endoscopy）按鈕建立虛擬內(nèi)鏡。 （4）在內(nèi)窺鏡檢查向?qū)е?，選擇Make path按鈕，可以通過自動產(chǎn)生路徑、MPR導(dǎo)航路徑、基于VR的半自動路徑與基于MPR的半自動路徑四種方式設(shè)置檢查路徑。如圖10.56所示，指定兩個點，點擊FIND PATH按鈕即可自動產(chǎn)生路徑的過程。 （5）對虛擬內(nèi)鏡圖像進行觀察 10.4 實時四維彩色超聲成像（4D超聲） 4D超聲波技術(shù)就是采用 3D 超聲波圖像加上時間維度參數(shù)，可以顯示人體內(nèi)臟器官或胎兒在母體內(nèi)的即時動態(tài)活動圖像。

31、四維（4D）超聲成像系統(tǒng)采用特殊的四維探頭，能夠自動采集容積數(shù)據(jù)，避免人工采集數(shù)據(jù)采樣不均勻、易產(chǎn)生偏差的缺點。高速信號處理器可以實時處理采集到的圖像，無需外接工作站進行圖像后處理。增加了混合模式成像、平滑、光線、紋理模式，并且相互之間還可以按一定比例兩兩組合，提高了組織對比度與信噪比，增強了圖像信號的立體感與層次感。在患者平穩(wěn)呼吸狀態(tài)下，可連續(xù)獲得膽囊、胃、膀胱的動態(tài)圖像，避免了靜態(tài)三維超聲圖像采集過程中因呼吸及屏氣不足造成圖像扭曲、變形而需重新采集圖像的弊病。10.4.1 四維彩色超聲技術(shù)特點 4D超聲最初應(yīng)用于心臟，包括：（1）心功能的測定；（2）先天性心臟病房間隔缺損和室間隔缺損的診斷

32、；（3）二尖瓣狹窄的瓣口面積測量；（4）檢測心肌缺血病變等。其中對心功能的測量是實驗研究與臨床應(yīng)用的重點。10.4.2 四維彩色超聲臨床應(yīng)用 2. 4D超聲可以使醫(yī)生能即時觀察胎兒在子宮內(nèi)的動態(tài)運動，判斷胎兒的發(fā)育情況。可以測定胎兒年齡、分析胎兒發(fā)育情況、胎兒體積測定、評價多胞胎、高危妊娠、檢測胎兒異常、檢測子宮結(jié)構(gòu)異常、檢測胎盤異常、胎盤定位、檢測子宮異常出血、檢測異位妊娠和其它的異常妊娠、檢測卵巢的腫瘤和纖維瘤、檢測子宮肌瘤。 如圖所示，英國科學(xué)家利用4D超聲拍攝的子宮內(nèi)胎兒影像，可以清晰地觀察到胎兒活動的細節(jié)、微笑、眨眼等細致的面部表情與四胞胎在有限的子宮空間里激烈地爭奪地盤的每一個細節(jié)

33、。 3. 4D超聲作為術(shù)前“外科視野”，可以向外科醫(yī)生提供心臟結(jié)構(gòu)，尤其是病變結(jié)構(gòu)的實物圖像，有助于外科醫(yī)師制定準確可行的手術(shù)計劃，避免手術(shù)時發(fā)生意外而臨時修改手術(shù)方案情況的出現(xiàn)。4. 在治療領(lǐng)域上，4D超聲應(yīng)用于心臟活檢中的活檢鉗放置定位，確定心導(dǎo)管在心腔內(nèi)位置，對消融導(dǎo)管精確定位。并且可以為二尖瓣球囊成形術(shù)、房間隔或室間隔缺損的封堵器封堵術(shù)提供精確的空間方位、深度信息與實時術(shù)中監(jiān)測。 10.5 醫(yī)學(xué)影像的融合 醫(yī)學(xué)影像的融合是指利用計算機技術(shù)，將各種影像學(xué)檢查所得到的圖像信息進行數(shù)字化綜合處理，將多種源產(chǎn)生的數(shù)據(jù)協(xié)同應(yīng)用、空間配準后，融合各種檢查的優(yōu)勢以產(chǎn)生一種全新的、高質(zhì)量的影像信息來達

34、到計算機輔助診斷目的。影像融合的關(guān)鍵技術(shù)包括： 圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是指對來自不同采集設(shè)備的圖像信息進行格式轉(zhuǎn)換、三維方位調(diào)整、尺度變換等，以確保多源圖像的像素與體素表達同樣大小的實際空間區(qū)域與組織臟器在空間描述上的一致性； 影像融合需要實現(xiàn)相關(guān)圖像的對位，也就是點到點的一一對應(yīng)； 圖像數(shù)據(jù)庫的作用是實現(xiàn)典型病例、典型圖像數(shù)據(jù)的存檔和管理以及信息的提取，為融合提供數(shù)據(jù)支持； 數(shù)據(jù)理解是對各種成像設(shè)備所得信息進行綜合處理和應(yīng)用，以獲得新的有助于臨床診斷的信息。10.5.1 醫(yī)學(xué)影像融合技術(shù)與分類 1.按融合技術(shù)分類，可分為單模融合、多模融合和模板融合。（1）單模融合：是指將同一種影像學(xué)的圖像融合，多用于

35、治療前后的對比、疾病的隨訪觀察、疾病不同狀態(tài)的對比、運動偽影和設(shè)備固有偽影的校準等方面。（2）多模融合：是指將不同影像技術(shù)的圖像進行融合，包括形態(tài)和功能成像兩大類，多模圖像融合主要是將這兩類成像方法獲得的圖像進行融合，其意義在于克服功能成像空間分辨率和組織對比分辨率低的缺點，發(fā)揚形態(tài)學(xué)成像方法各種分辨率高、定位準確的優(yōu)勢，最大限度地挖掘影像學(xué)信息，綜合利用這幾種檢查所提供的信息，對病情做出更確切的診斷。（3）模板融合：是指將患者的圖像與模板（解剖或生理圖譜等）圖像融合，多用于正常結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計測量、不同患者同一類病變的比較、生長發(fā)育和衰老進程監(jiān)測與制訂診斷標準等方面。 2.按處理方法分類，可分為數(shù)

36、值融合和智能融合。（1）數(shù)值融合法是將來源于不同成像設(shè)備的圖像做空間歸一化的處理，獲得一致性描述后，來直接應(yīng)用。（2）智能融合法是將來源于不同成像設(shè)備的圖像做空間歸一化處理后，根據(jù)研究的需要，選擇不同圖像中的所需信息，進行綜合。 3. 按系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)分類，可分為集中、分布、分層和混合等方式。（1）集中式是將各種成像設(shè)備所得的圖像都直接送到中央處理器來進行融合處理。這種結(jié)構(gòu)既可實現(xiàn)時間融合，又可實現(xiàn)空間融合，但由于其數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)樣式多，對傳輸、處理設(shè)備要求較高，解決策略復(fù)雜。（2）分布式是指各成像設(shè)備都是一個個自主的局域處理器，完成對采集信息的局域處理，可在本地完成時間融合，同時又可與其它的結(jié)點通信，完成最終診斷，這種結(jié)構(gòu)要求成像設(shè)備的性能良好并具開放性。（3）分層式是在集中和水平式之間引入中間結(jié)點，先進行同類成像設(shè)備的數(shù)據(jù)融合，再將結(jié)果送至全局處理器，進行異類成像設(shè)