医学影像技术的应用范文

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2数字化虚拟肝对门静脉栓塞术的指导价值

在肝脏移植尚不能普及的今天，手术切除是目前治疗肝癌的最有效方法。但是术后残肝体积(fu-tureliverremnant，FLR)过少则是造成术后肝功能衰竭等并发症的重要因素，限制了肝癌手术的进行。对于预切除肝体积和预留肝体积等，国外有免费软件和可供教学的网站，数字化虚拟肝有助于在三维空间上对门静脉进行直观、准确地划分，准确测定肝体积有助于门静脉栓塞术后肝切除时机的选择，从而最大限度地减少术后肝功能衰竭的发生，更加有利于术后患者的恢复，体现了数字化虚拟肝技术对门静脉栓塞术的指导价值。虚拟手术具有可交互操作、可预测、可重复等优点，且在手术之前可预先模拟其手术过程，预测在真实手术过程中可能出现的复杂及险要情况。该系统有助于完整地保留残肝、血管及重要结构的完整性，最大程度地减少术后并发症的发生率，提高手术成功率。该系统通过测定拟切除肝脏的体积、残余肝脏的体积、功能性肝脏的体积，完整地保留残肝、血管及其重要结构，最大程度地减少术后并发症的发生率，预测术后发生肝功能衰竭的风险性，从而提高肝脏手术的成功率。

精准肝脏虚拟手术主要依靠三维影像技术及虚拟手术系统。三维图像可视化重建技术又被称为非损伤性立体解剖，其利用计算机图像处理技术对二维切面图像进行分析和处理实现了对人体器官、软组织和病变组织的分割提取、三维重建和三维图像的显示，不需对二维图像进行综合想象，对肝脏、管道系统的分支走形及病灶的空间位置信息的显示更加直观、准确。可辅助外科医生对病变区域进行分析，为手术方案设计提供了准确的个体化信息，大大提高了诊断的准确性和可靠性，比二维断层图像的临床应用价值更高。三维可视化重建基础上的虚拟手术技术是肝脏外科手术有效的辅助工具之一，这对制定合理的手术预案具有重要的临床价值。

2004年起我们进行中国女性一号数字化虚拟肝脏三维重建及虚拟手术研究并得到了令人满意的结果，为今后数字化虚拟肝脏及虚拟各种肝脏手术的研究做了积极探索。这些方法主要是利用CT进行三维重建，先进的螺旋CT带有三维软件和重建功能，对收集的二维图像通过计算机处理重建出三维图像，对疾病的诊断和手术方案的制订具有一定的指导作用。三维图像可供外科医生对肝脏进行多方位、多角度的观察，有利于肝脏正确分段、肝内病变术前定位和肝内血管变异情况的观察，降低手术的风险。文献报道应用三维肿瘤治疗系统同样是提高放疗的精确定位和安全性的方法，说明三维影像技术具有精确定位和精确引导的作用。三维超声具有更加准确、直观的特点，尤其是三维断层超声模式可根据实际需要任意调整最小层间距，更加有利于分层及准确定位，对于肝脏的病变有更加准确的定位。三维超声能提供许多二维超声不能提供的信息。可根据肝脏肿瘤内部血管的走形及空间位置关系进行准确的定位，从不同角度观察手术区域，同时能从二维超声不易得到的冠状切面进行观察，提高了手术的精确性。

超声造影可以作为评估肝癌治疗疗效的可靠方法，可评估虚拟各种肝脏手术的效果。医生可借助术前进行超声影像技术的检查，制定最佳手术路径、切除肝段的大小、阻断肝内管道的预案，达到减小手术损伤、预测治疗效果的目的。由于CT价格昂贵且对人体产生辐射，虽然现在的防辐射技术有所提高，但是仍不适宜为外科医生常用的手术方法。相比较之下，三维超声具有无辐射的特点，可以反复操作，且其对血流具有较高的敏感性，更加有利于定位时趋避血管。在肝脏虚拟手术应用中，是一种具有广泛发展前景的方法。

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多媒体教学技术是基于计算机技术生成的，因此，多媒体教学手段融合了声音、视频和图片等。在传统的医学影像技术教学中，教师的教学手段有限，只能以口语教学为基础，配以简单的图片。这种教学方式对于学生来说，一是吸引力有限，二是理论教学和实际的案例脱节，教学质量不高。然而，多媒体教学的存在使传统的教学手段得到了更新，教师可以使用多种先进的多媒体设备及课件，例如影像诊断PACS系统、DR、CT模拟实训室等进行教学，更加形象、直观，学生更容易理解和掌握影像诊断学及技术学等教学内容，如CT检查技术、常见病影像诊断等。

一、多媒体教学在现代医学影像技术中的作用分析

（一）多媒体教学可以转变教学的方式。在传统现代医学影像技术教学的课堂中，教师在传递教学信息的方式上没有形成多种的手段，依旧使用口头的教学集合板书教学的教学方式。这种教学方式没有很强的感染力，学生在学习的过程中也没有与实际的教学案例相互结合。这就造成学生的学习情绪被打击，思维能力遭到限制[1]。多媒体教学方式是一种利用图片、声音和视频的教学手段，这种教学手段可以将教学案例、基本操作技术及图像后处理技术等搬上现代医学影像技术教学的课堂中，学生在学习的过程中不但更好地接收了教学知识，还激发了自身的学习积极性。（二）多媒体教学可以收集大量的教学案例，有利于学生的学习。多媒体教学是基于计算机技术的前提生成的。因此，在实际的教学中，教学案例多来源于各大医院临床真实病例影像资料，数量和质量进一步提升。而且利用现代化计算机手段，将枯燥乏味的临床X线、CT、MRI基本技术转换为软件设备呈现，使学生在计算机上能进行人机互动直接操作，并模拟出医院的影像检查基本操作，提高了学生学习的主动性。

二、多媒体教学存在的不足

多媒体教学手段不是万能的，在实际的教学过程中，教师不能被多媒体教学技术束缚自身的教学思维。教师教学的时候不能将自身定位为多媒体的操作者，不能让多媒体成为教学的主体。教师应当认识到，多媒体教学仅仅只是教学的辅助工具，大量的病床的案例在多媒体教学设备上呈现，只是作为教学的补充。教师一味地使用多媒体课件，而忽视自身教学手段的提升和医学知识的扩充，最终将会导致教学手段过于依赖多媒体技术，失去了教师作为学生的引导者的作用。教师在进行多媒体教学的时候要灵活运用多媒体教学手段[2]。现今的很多教师在使用多媒体课件的时候，没有形成合理多变的手段，只是利用多媒体简单再现课本中的文字和图表。这种形式对于医学影像技术教学来说，只是一个简单的信息的传递，学生没有理解教学的知识，根本没有发挥多媒体教学的先进性。

三、多媒体教学在现代医学影像技术中的应用策略

（一）明确定位多媒体教学。教师的教学是一门综合性的技术，在实际的医学影像教学课堂中，多媒体教学不能凌驾于教师之上，也就是说多媒体教学技术不过是教学技术中的一种。因此，教师在课堂教学中，多媒体的应用应当是克制的，只有书本中一些难以口头描述的病例的出现，才能使用多媒体教学。一些简单的知识，在传递方式上完全可以使用口头的教学或者板书教学，以免浪费时间去制作多媒体教学课件。在多媒体的使用过程中，一些教学图片、音乐和视频的呈现应当适度，以免学生被这些华丽的事物占据了大脑，影响了对于医学知识的吸收。多媒体教学是克制的也要灵活多变，将多媒体教学手段作为教学的辅助者，才是最正确的教学手段，只有这样，学生才能更好地学习现代医学影像知识。（二）教师充分做好课前教学课件。多媒体教学课件的制作是否充分对于现代医学影像技术的教学有着至关重要的作用。在实际的教学过程中，教师在多媒体课件的制作上，要考虑教学知识的传递，也要考虑吸引学生主动地去探索医疗影像技术。教师要学会在多媒体中加入自身的临床医学知识，学生在学习的过程中，才会兴趣盎然。教师在课件的制作上，应当重视医学案例的质量，不能一味地追求数量。多媒体课件对于医疗知识的传达，要做到清晰和直观，在图片、视频和音乐的使用上，要做到克制。

总之，要明确多媒体技术在课堂上的角色，教师要作为多媒体的掌控者，而不能被多媒体束缚自身的教学思维，也就是说，教师在现代影像技术教学中要合理地使用多媒体技术。

作者:胡芳 单位:山西省晋中市卫生学校

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医学影像包含了超声、介入、MRI、CT及X线等多种不同门类的新兴医学技术，自X线在1895年被发现以来，临床医学影像技术经历了快速的发展时期。而在此之前，医疗人员进行诊断时除了解剖之外，就是依靠视、触、叩、听诊对病情进行了解。由于不同的影像检查技术在应用方面的差异，使得每种检查技术具备自身的特点，因而医学影像诊断对于医学影像技术的依赖性也不断增加。本文对医学影像技术和医学影像诊断之间存在的关系进行了分析，并且从专业的互补性和独立性两个方面对医学影像诊断中影像技术的临床应用进行了探究。

1医学影像技术与医学影像诊断的专业互补性

医学影像诊断离不开医学影像技术的支持，二者之间存在十分紧密的关系。医学影像技术水平的提升及工作层面的拓展需要影像诊断的科学指导，而医学影像诊断水平的提升同样需要高水平的医学影像技术作为保障。只有通过医学影像诊断及时将结果反馈出来，才能逐步提升医学影像技术水平。由于不同的医学影像技术的成像原理是存在差别的，并且不同的影像学技术的专业性较高，例如超声检查、CT、MRI等方法各有特点，在临床应用过程中，对检查的结果进行分析与研究，能够发现不同的技术各有优势，但也存在一定的不足和缺陷[1]。对于疾病的诊断，并非通过医学影像技术就能够得出最准确的结论，有时仅通过一种影像学技术就能进行诊断，而采用其他的检查方式则难以检出异常。即使不同的影像学技术都能对一些疾病进行检查，但也应当出于对患者经济角度的考虑，选择最为经济且适合的检查方法。

医学影像技术和医学影像诊断在本质上是紧密联系的，并且二者之间相互依赖、相互渗透、相互制约，在相互促进的过程中促进各自的发展。随着当前医学影像技术的不断成熟与发展，医学影像诊断和医学影像及时之间的界限逐渐变得模糊[3]。在整个医疗环境中，随着新业务、新技术、新材料以及性科学的出现及快速发展，使得医学影像诊断与医学影像技术之间实现了有效的融合，这在一定程度上缩短了患者的治疗周期，大大提升了医疗水平。

2医学影像的专业独立性

在医学影像技术工作中，主要涵盖以下4个方面；（1）是具有常规放射学，超声医学核磁共振及CT等系统理论知识与操作技能；（2）是具有临床医学、基础医学和电子学等有关理论知识；（3）是在疾病诊断中比较熟悉各种影像诊断技术的应用；（4）是比较熟悉医学影像学各专业分支技术和发展趋势。

在医学影像诊断工作中，主要涵盖以下4个方面：（1）是比较熟悉临床医学、基础医学及现代医学有关知识；（2）是在临床疾病诊断中具有应用多种影像技术诊断的能力；（3）是对医学影像领域的各种技术具有深入的认识了了解；（4）是对医学影像学分支的有关前沿技术和发展趋势比较熟悉。

影像技术工作主要是为临床影像诊断提供多角度、多方位准确可靠的医学影像信息，为影像诊断提供重要依据。影像诊断工作主要是详细观察、分析影像技术工作中所能提供的信息，对其进行综合归纳，以获得比较客观的医学诊断结论。

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中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）01-0195-03

现代医学与计算机技术、通信技术及多媒体技术逐步相结合，为患者提供了直接、准确、方便、快捷的医学诊断，大大提高了医学诊断准确率，为患者的进一步治疗提供了方便之门，减轻了患者的痛苦。但是，随着社会的发展，患者在享受医学影像给病情的诊断带来便利的同时，其个人隐私保护意识不断加强，并对对此不断提出要求；同时，院方也有责任保护患者的隐私不被泄露；因此相关的图像加密技术便亟需应用在医学影像图像中[1][2]。

1 医学图像加密类别

医学影像的加密初步可分为存储加密和传输加密两类。在存储过程中，为了图像的信息安全可以采用图像隐藏、图片加密等方式；经常采用混沌加密算法。而对于彩色图像则有一种称为单通道彩色图像加密算法。在图像传输过程中，可以采用图像通信加密技术等，通过在通信中的加密技术以便保证患者的隐私安全。

2 图像加密介绍

现阶段，图像加密采用的主要方法分为如下三种：

2.1 数字图像置乱技术

如今为了图像的存储及处理方便采用数字技术存储医学影像成为必然。数字图像置乱技术则是通过对数字图像中由图像像元组成的空间数据进行置换实现。这个置换类似经典密码学中的一维信号的置换。或是修改用来描述信号在频率方面特性时用到的一种坐标系中的数字图像的变换域中的参数。其目的都是使需要被保护的图像在置换后成为无法识别出的杂乱图像。用以达到需要进行隐私保护的图像内容的目标。研究人员提出了基于数学变化技巧的几新算法[3]即幻方变换、Arnold变换、Fass曲线、Gray代码、生命模型等。这些算法已被广泛的应用于数字图像所包含的信息内容的处理之中，并起到了行之有效有效地作用。数字图像的数字信息的安全的得到了有力的保护。

现如今出现了另外一种图像置乱的思想，即通过利用混沌序列来实现数字图像的置乱。这种技术也可应用在医学影像中，用以实现对病人个人医学影像的保护。基本思想是通过混沌系统运算出一个混沌序列，将这个序列按照事先选取的既定的算法或是排列方案进而进一步进行运算以生成新的一个序列。与此同时，为了保证原混沌序列的位置与计算后的新序列之间的变换位置是一一对应的，又进一步利用了混沌系统的遍历性。实验表明，这种通过由混沌系统得出的混沌序列的进而对其进一步运算得到的变化关系在应用到图像置乱后可以实现明显的图像置乱效果。同时为了改变加密图像的统计特性、图像像素值以及降低图像像素值间的相关性，也可以通过单个混沌序列或多个复合的混沌序列来实现改变。

2.2数字图像信息隐藏

数字图像信息隐藏技术也可用于保护病人医学影像的隐私。基本思想是，将需要被加密的医学图像的数字信息隐藏在另外一幅无关的图像中，比如一幅公开图像。这幅图像要求具有一定的迷惑性、大众性，以便迷惑攻击者，能够降低转移其注意力，这样就降低了图像被攻击的几率；与此同时，通过一定算法改变加密图像的原有的统计特性。以达到保护被加密影像的目的。应用其中的调配融合算法、“中国拼图”算法可以使图像的信息隐藏达到一个高质量的水平。另外，还可以综合各种不同的算法的特点，将数字隐藏技术扩展到声音、图像等不同的信息载体中的信息隐藏需求中去。

另外，近年来新兴的一种数字作品版权保护技术——数字图像水印技术[3]，能够有效地保护作者以及出版商的合法权益不受侵犯，现已被广泛应用于印刷领域中，具有了广阔的使用价值和商用价值，成为多媒体及知识产权保护的有效手段之一。数字图像水印技术是信息隐藏技术研究领域的一个重要分支。为了显示创作者对其作品的所有权，这种隐藏技术将具有某种意义的数字水印利用数字嵌入方法将其隐藏在其作品（可以是多种信息载体，比如视频、图像、声音、文字等数字产品）中。在进行印刷品真伪验证时，可通过水印的检测、分析来保证数字信息的完整性及可靠性。

2.3数字图像分存

数字图像分存技术是把一幅需要进行保护的数字图像分割成多幅图像进行传输。被分割后的图像不再具有某种特殊的意义成为无意义或是看起来杂乱无章的图像。也可将分割后图像进一步隐藏到另外几幅不相关的或是具有一定迷惑作用的图像中进行存储获传输。这类似于数据组的分包传输。这样可以避免因个别图像的传输丢失而造成病人隐私信息遭到泄露的危险，而且也起到在通信中个别被分割后的图像信息的丢失与泄露不会影响原始图像信息的泄露。

数字图像分存技术的特点使窃密者窃取完整的原始图像的成本大大增加，而且也提高了病人图像隐私的保密程度

同时，若将图像置乱技术、图像隐藏技术、图像分存技术三者结合起来将使图像的安全传输有了较高的可靠性。

3 图像传输加密介绍