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關鍵詞：圖像融合；醫學圖像；多模態；小波變換
中圖分類號：TP301文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2011)09-2122-04
1 背景知識介紹
圖像融合是指綜合兩個或多個源圖像的信息，以獲取對同一場景的更為精確、全面和可靠的圖像描述。它將不同傳感器所采集到的關于同一目標的多幅圖像，或同一傳感器在不同時間采集到的關于同一目標的多幅圖像，經過一定的圖像處理算法，提取各自的有用信息，生成一幅能夠更加有效地表示目標信息的新圖像。從信息論的角度講，融合后的圖像將比組成它的各個子圖像具有更優越的性能，綜合信息大于各部分信息之和，也就是說，融合的結果應該比任何一個輸入信息源包含更多的有用信息[1]。
圖像融合通過多幅圖像間的冗余數據處理，提高圖像的可靠性；通過對多幅圖像間的處理，提高圖像的清晰度。與單一、孤立的原始圖像相比，經融合得到的圖像更適合人或饑器的視覺特性，可以提供更多的目標信息。比如，由于受到云、煙霧、照明環境以及傳感器固有特性等因素的影響，通過單一傳感器所獲得的圖像信息不足以用來對目標和場景進行更好的檢測、分析和理解．將一些成像條件相同、鏡頭聚焦目標不同的多個圖像，通過圖像融合技術處理可以得到一幅目標清晰的融合圖像[2]。
圖像信息融合按信息抽象程度的不同(也對應完成不同級別的功能)可分為3個從低到高的層次：像素級(原始數據)融合、特征級(或目標級)融合、決策級融合。
圖像融合從配準的圖像出發，經過特征提取、屬性判決而得到融合結果。上述三個層次與圖像工程的三個層次有一定的對應關系，在實際中要根據需要選擇和結合不同層次融合的特點，獲得全局最優的效果。
多模態醫學圖像融合技術是20世紀90年代中期發展起來的一項高新技術，也是當前國內外在醫學圖像處理與分析研究中的熱點之一。醫學圖像融合則是指對醫學影像信息如CT、MRI、SPECT和PET所得的圖像，利用計算機技術將它們綜合在一起，實現多信息可視化，對各種醫學影像起到取長補短的作用。
2 多模醫學圖像融合技術
2.1 多模醫學圖像融合的主要步驟
多模醫學圖像的融合是建立在兩種或多種不同模態醫學圖像配準基礎之上的，它可歸納為三步，如圖1所示。
第一步是預處理。對獲取的兩種或多種圖像數據分別進行去噪、增強以及分割圖像特征的提取等處理，統一兩種數據格式、圖像大小和分辨率，對序列斷層圖像做三維重建和顯示；第二步是配準。配準是指對圖像尋求一種或一系列空間變換，使它與另一圖像上的對應點達到空間上的一致。配準主要解決的問題是兩幅圖像之間的幾何位置差別，包括平移、旋轉和比例縮放等基于對特征空間、相似性準則和搜索策略的不同選擇，配準方法可分為基于全局域準則的方法、頻域傅立葉法、基于特征的匹配法和基于彈性模型的匹配法；第三步是融合。圖像在空間域配準后便可選擇不同的融合算子和融合規則進行融合。本文主要討論第三步融合，以下介紹的各種融合技術都是在配準之后的基礎上進行的。
2.2 醫學圖像融合算法
目前常用的醫學圖像融合技術包括：加權平均法、多分辨金字塔法、小波變換法、基于假彩色技術的融合算法及基于調制技術的融合算法等。下面就其中幾種方法作進一步的說明，由于基于小波變換的方法在圖像融合技術中的重要性，將在下一節詳細介紹。
2.2.1 簡單圖像融合方法
像素灰度值極大(小)法：設g1(x, y), g2(x, y)為兩幅輸人圖像，f(x, y)是融合圖像。則像素灰度值極大法為f(x, y) = max{g1(x, y), g2(x, y)}
此方法只需要對兩幅配準圖像取對應點的極大值即可。像素灰度值極小法思想相同，只須取原圖像對應點的極小值即可。這些方法簡單，效果一般，應用有限。
加權平均法：加權平均法同是一種最簡單的多幅圖像融合方法，也就是對多幅圖像的對應象素點進行加權處理。這種方法的優點是簡單直觀，適合實時處理，但實現效果及效率較差，其難點主要在于如何選擇權重系數。
基于圖像分割的融合方法：這種方法是以一幅待融合的圖像為基準，從另一幅圖像中分割出感興趣的部分(通常是病灶)，然后對兩幅圖像進行配準，建立空間映射關系，將一幅圖像上的特征映射到另一幅圖像上。比如我們可以利用CT圖像空間分辨率好的特性，以它為基準，再利用MRI圖像對軟組織成像清晰的特性，從中分割出病灶，經過配準、融合得到新圖像。該方法的特點是圖像的融合效果好，難點在于如何自動準確地分割出ROI。醫學圖像由于其對比度低、細節豐富、邊緣模糊等特點，分割更為困難。常用的邊緣檢測算子有Roberts、Sobel、Canny等。其中Canny算子因其有良好的信噪比而使用較多。文獻[7]提出一種用改進的Canny算子對病灶輪廓提取的方法。此外，我們還可以使用小波或神經網絡等智能方法進行病灶特征的提取。
2.2.2 多分辨金字塔形分解融合法
這是一種多尺度、多分辨率的圖像融合方法，其融合過程是在不同尺度、不同空間分辨率、不同分解層次上進行的。高斯金字塔、拉普拉斯金字塔、梯度金字塔、比率低通金字塔及形態學金字塔被統稱為多分辨金字塔。多分辨金字塔方法是目前較為常用的圖像融合方法。在這類算法中，原圖像不斷地被濾波，形成一個塔狀結構。在塔的每一層都用一種算法對這一層的數據進行融合，從而得到一個合成的塔式結構。然后對合成的塔式結構進行重構，最后得到合成的圖像，合成圖像包含了原圖像的所有重要信息。
2.2.3 智能圖像融合
2.2.3.1 神經網絡方法
自1986年BP神經網絡模型誕生以來，神經網絡在各種領域獲得廣泛應用。神經網絡適合于非線性建模，具有自學習、自組織、自適應能力。在進行圖像融合時，神經網絡經過訓練后把每一幅圖像的像素點分割成幾類，使每幅圖像的像素都有一個隸屬度函數矢量組，通過對其提取特征，將其特征表示作為輸人來參加融合。文獻[11]給出一種自組織特征映射(SOFM)神經網絡融合算法，文獻[12]是一種基于知識的神經網絡(KBNNF)融合算法。
2.2.3.2 演化方法
演化方法模擬自然界生物演化過程，具有自適應、自學習和魯棒性強等特點。另外，演化計算對于刻畫問題特性的條件要求較少，效率高且易于操作，目前已廣泛應用于各種領域中。文獻[13]給出了基于進化策略和HIS變換的圖像融合方法，其效果優于傳統算法。
2.3 基于小波變換的圖像融合算法
2.3.1 圖像的二維小波分解
圖像是二維離散信號，對它的分析和處理需要使用離散二維小波變換。Mallat提出了小波變換的快速分解與重構算法，利用兩個一維濾波器實現對二維圖像的快速小波分解，再利用兩個一維重構濾波器實現圖像的重構。
二維小波分解和重構各使用一組濾波器，分解使用一維分解低通濾波器L和高通濾波器H；重構使用一維重構低通濾波器L'和高通濾波器H'。在分解階段，首先使用低通濾波器L和高通濾波器H對圖像的每一行進行濾波得到兩組矩陣系數。然后，使用低通濾波器和高通濾波器對兩組系數矩陣的每一列濾波。這樣，1副圖像經過第1級小波分解，產生4副子圖像LL、LH、HL和HH。3幅細節子圖像LH、HL和HH分別包含原圖像在水平、垂直和對角線3個方向上的高頻信息，而近似子圖像LL是原圖像低通濾波版本。另外，這副子圖像還是下一級分解的輸入。因此，一幅圖像經過N級小波分解產生3N+1副子圖像。在同一分解級上的子圖像尺寸相同。合成運算首先對子圖像的每一列使用低通濾波器L'和高通濾波器H'濾波，然后對得到的圖像的每一行濾波。
圖像經二維分解之后，分別得到圖像的低頻分量、水平高頻分量、垂直高頻分量和對角方向的高頻分量，下圖是圖像經三層小波分解的結果。
上述過程即金宇塔形小波分析，另外對圖像的分解還有樹狀小波分析、多小波分析、提升小波分析，它們較之于金宇塔形小波分析，具有更多優點，在試驗中能夠獲得更好的效果。現今大部分對小波圖像融合的研究重點一般集中在兩方面：一是使用不同的小波基函數和不同的小波分析方法；二是后面討論的在進行系數融合過程中對融合策略的改進及融合算子的選擇研究。
2.3.2 基于小波變換的圖像融合過程
基于小波變換的圖像融合，就是將待融合的原始圖像經過特定的小波變換得到小波圖像序列，在不同的特征域(如高頻和低頻圖像)上的圖像序列采用不同的融合規則進行融合以得到小波圖像序列，最后將融合后的小波圖像序列經過小波逆變換(重構)，得到多傳感器圖像的融合圖像。基于小波變換的圖像融合過程(如圖3所示)。
兩幅圖像融合的基本步驟如下：
1) 對A、B兩幅圖像分別進行小波變換，建立各待融合圖像的小波金子塔圖像序列；
2) 分別使用不同的融合算子作用于各個分解層的不同高頻子圖像以及最高層的低頻子圖像，從而得到融合后的小波金子塔圖像序列；
3) 對各分解層進行小波反變換，最終所得到的圖像就是融合圖像。
2.3.3 基于小波變換的融合規則
基于小波變換進行圖像融合的關鍵是系數組合，即為獲得質量盡可能好的融合圖像，以適當的方式合并系數的過程．合并系數的方式稱為融合法(Fusion Rule)．融合法則由活動水平測度(Activity-Level Measurement)、系數分組方法(coefficient Grouping Method)和系數組合方法(Coefficient Combining Method)組成，對這三者的不同選擇形成不同的融合法則[17]。
目前小波域的融合規則主要分為兩種：基于單個像素的和基于區域特征的融合規則。前者主要包括：(1)小波系數的直接替換或追加；(2)最大值選取；(3)加權平均等。后者主要包括：(1)基于梯度的方法；(2)基于局域方差的方法；(3)基于局域能量的方法等。
基于像素的融合規則在融合處理時表現出對邊緣的高度敏感性，使得在預處理時要求圖像是嚴格對準的，否則處理結果將不盡人意，這就加大了預處理的難度。基于區域的融合規則由于考慮了與相鄰像素間的相關性，降低了對邊緣的敏感性[18]，所以具有更加廣泛的適用性。
2.4 不同融合算法的評估
由于圖像融合技術所面向的研究對象的多樣性和復雜性，至今尚未找到普適的參量能對所有的圖像融合結果作標準量測。不同融合方法的結果，可用目視判別：優點是直接、簡單，可直接根據圖像處理前后的對比做出定性評價，缺點是主觀性較強。
為了進一步客觀定量評價融合效果，從融合圖像包含的信息進行分析，對不同類的圖像融合結果所采用的定量評價參量有熵、交叉熵、平均梯度、標準偏差、光譜扭曲程度、互信息量等，且不同的文獻資料對這些參量的具體定義存在差異。下面介紹幾種常見的定量評價指標。
1) 信息熵
圖像的熵值是衡量圖像信息豐富程度的一個重要指標．融合前后的圖像其信息量必然會發生變化，計算信息熵可以客觀地評價圖像在融合前后信息量的變化。根據Shannon信息論的原理，一幅圖像的信息熵為。
在某種程度上可以認為，如果融合圖像的熵越大，表示融合圖像的信息量越大，融合圖像所含的信息越豐富，融合質量越好。
2) 交叉熵
交叉熵(Cross entropy)亦稱相對熵(Relative entropy)，交叉熵直接反映了兩幅圖像對應像素的差異，可用來度量兩幅圖像間的差異，確定各種融合效果的優劣。交叉熵越小，說明融合后圖像與標準參考圖像問的差異越小，即融合效果越好。若標準參考圖像為尺、融合后圖像為F，則參考圖像尺與融合圖像F的交叉熵為：，式中pRi表示參考圖像尺中灰度級i出現的相對頻率；pFi表示融合圖像F中灰度級i出現的相對頻率。
3) 平均梯度值
平均梯度是敏感反映圖像對微小細節反差和紋理變化特征表達的能力，同時也反映了圖像的清晰度，一般平均梯度越大，圖像層次越多，融合后圖像紋理越清晰，融合達到了提高空間分辨率的目的。
這里，M和N分別是圖像的行數與列數。
Ix=g(i+1，j) - g(i，j)
Iy=g(i，j+1) - g(i，j)
式中g(i，j)為(i，j)像素點的灰度值。
3 醫學圖像融合技術的應用
作為當今醫學影像技術研究中的熱點問題之一，多模態醫學影像融合技術的研究及其研究成果，對臨床治療有著重要的意義。醫學圖像融合經過近些年的研究，已經應用在影像診斷、臨床治療中，國外已經有了產品化的融合軟件系統。
3.1 圖像融合在顱腦成像的應用
由于腦組織有顱骨的限制與界定，相對較為固定，容易確定標志進行準確配準。目前，臨床主要進行顱腦的圖像融合。融合圖像精確定位顱內病變，提高診斷準確性：形態學成像與功能成像的圖像融合，可精確定位功能圖像所示異常改變區，提高診斷的準確性。丁里等研究認為，SPECT與MRI融合可精確判斷rCBF減少的范圍及部位，為腦變性疾病和腦血管病的診斷提供標準化方法。例如：融合圖像可精確確定腦變性疾病rCBF減少及消失區，尤其當其位于額葉、顳頂枕交界等與神經心理功能有關區域時，融合圖像研究結構和功能改變與臨床神經心理改變之問關系更佳。
原發癲癇病灶的準確定位一直是困擾影像界的一大難題，許多學者利用融合技術對此做出了富有成效的探索。例如：于發作期和發作間期，對癲癇患者分別進行SPECT檢查，將二者的圖像相減，再分別與MRI圖像融合，可使功能損傷的解剖學標記更準確，以SPECT所示的局部腦血流定位大腦新皮質的癲癇灶進行準確定位，從而為立體定向外科手術提供重要依據。
3.2圖像融合在體部成像的應用
感興趣區在圖像采集中無變形和失真是圖像融合的前提。由于多數體部臟器的形狀不規則，又易受呼吸運動影響，較難做到準確匹配，故圖像融合應用于體部成像的報道還比較少，主要從受呼吸運動影響相對較小的頸部和盆腔開展研究工作，但是對受呼吸運動影響較大的肝、胰和肺等臟器也嘗試進行融合。Magnani等證實，CT/PET對非小細胞肺癌侵犯縱隔淋巴結的分期診斷，融合圖像比單純應用CT或PET更為準確。
4 多模醫學圖像融合技術的最新進展與前景
4.1 圖像融合技術新進展
在圖像融合技術研究中，不斷有新的方法出現。像素級圖像融合的最新進展[22]，主要有圖像融合理論框架、實時融合系統集成、統計學方法、新的圖像分解方法、神經視覺生理學方法圖像融合與圖像處理算法的互相結合、基于成像物理模型的融合方法、自適應優化圖像融合研究、基于圖像融合的目標識別和跟蹤算法研究等。
其中新的分解方法有：
1) 矩陣分解法：文獻[23]認為從不同傳感器獲取的圖像，可以看作是融合圖像乘以不同的權重，故可以使用非負矩陣分解技術來進行圖像融合。
2) 易操縱金字塔分解：易操縱金字塔是一種多尺度、多方向、并具有自轉換能力的圖像分解方法，它把圖像分解成不同尺度、多方向。與小波變換不同，它不止三個方向的子帶系列，不僅保持了緊支集正交小波的特點，而且具有平移不變性及方向可操縱等優點。使用基于拉普拉斯變換、小波變換的融合方法，即使待融合的圖像間存在較小的配準誤差，也會引起融合圖像的嚴重退化，出現雙邊緣以及虛假成分，而基于易操縱金字塔的融合方法能夠克服這些缺點。
3)Hermite變換：由于Hermite變換基于高斯梯度算子，所以對圖像融合來說，具有更好的圖像表示模型。
4.2 醫學圖像融合技術難點與存在的問題
醫學圖像融合技術難點與存在的問題目前，醫學圖像融合技術中還存在許多困難與不足。首先，基本的理論框架和有效的廣義融合模型尚未形成。以至現有的技術方法還只是針對具體病癥、具體問題發揮作用，通用性相對較弱。研究的圖像以CT、MRI、核醫學圖像為主，超聲等成本較低的圖像研究較少且研究主要集中于大腦，腫瘤成像等；其次，由于成像系統的成像原理的差異，其圖像采集方式、格式以及圖像的大小、質量、空間與時間特性等差異大，因此研究穩定且精度較高的全自動醫學圖像配準與融合方法是圖像融合技術的難點之一；最后，缺乏能夠客觀評價不同方法融合方法融合效果優劣的標準，通常用目測的方法比較融合效果，有時還需要利用到醫生的經驗。
4.3 醫學圖像融合技術的研究前景
在圖像融合技術研究中，不斷有新的方法出現，其中小波變換在圖像融合中的應用，基于有限元分析的非線性配準以及人工智能技術在圖像融合中的應用將是今后圖像融合研究的熱點與方向[25]。目前，圖像融合主要應用于體層成像。隨融合技術不斷進步，其在非體層成像方法(例如：x線平片、超聲等二維圖像)的應用逐漸增多，并具有較高的臨床價值。隨著三維重建顯示技術的發展，三維圖像融合技術的研究也越來越受到重視，三維圖像的融合和信息表達，也將是圖像融合研究的一個重點。另外，在醫學圖像的壓縮、計算機輔助科學、圖像存檔及通信系統、遠程醫學等方面，圖像融合技術，都有巨大的發展空間。
綜上所述，醫學圖像融合可綜合各種影像學技術的優勢，提供豐富信息，對疾病的診斷、治療、判斷預后和觀察療效均有重要意義。醫學圖像融合研究雖起步較晚，但發展很快，各個學科間的交叉滲透是發展的趨勢。我們有理由相信，隨著研究的不斷深人和技術的不斷成熟，醫學圖像融合技術一定會得到越來越廣泛的應用。隨著該技術的不斷完善，圖像融合可能成為臨床常規應用的方法之一。
5 結束語
近十幾年來，圖像融合技術雖然得到了快速發展，并在很多領域得到成功應用，但是由于其自身理論仍然不夠成熟，因此仍在不斷發展和完善中。其中存在的主要問題有：1) 缺乏完備、系統的理論。目前，對數據融合的方法研究尚處于初步階段，許多新技術如人工智能、神經網絡、模糊理論等在數據融合方面的應用研究還處于初級階段。目前為止還沒有出現一整套完備、系統的理論來推動該領域的發展。此外，還需要研究建立相應的融合標準和評價方法。2) 快速實時算法。由于圖像的特殊性，在設計圖像融合算法時一定要考慮到計算速度和所需的存儲量，如何得到實時、可靠、穩定、實用的融合算法和硬件電路是目前的一個研究熱點。3) 對于像素級融合而言，作為一個廣義上的圖像預處理，對目標探測識別的貢獻很有限，而且應用也很受限。要想從圖像融合中獲得目標的更多信息，就需要特征級融合乃至決策級融合。而研究特征級和決策級圖像信息融合的文獻沒有研究像素級融合問題的文獻多，這是一個具有挑戰性的重要研究領域，圖像序列以及視頻信息的融合問題也是非常有意義的研究課題。
小波變換用于圖像融合有不少優點：圖像經小波分解后，不同分辨率的細節信息互不相關，這樣可以將不同頻率范圍內的信號分別組合，產生多種具有不同特征的融合圖像；圖像在不同分辨率水平上的能量和噪聲不會互相干擾；融合圖像的塊狀偽影亦容易消除。圖4為使用Dabechies小波進行分解并進行融合的例子。
基于小波變換圖像融合的優點，小波變換在醫學圖像融合中的應用已經受到大家的普遍重視，是融合研究的一個新熱點，而且目前多分辨小波分析技術已經成為多分辨圖像融合的一種主流技術。由于小波分解的快速算法能實現圖像的實時融合，我們相信采用基于小波分析的醫學圖像融合方法具有廣闊的應用前景。
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核醫學科是一門邊緣學科，內容涉及多個學科，其檢查項目幾乎涵蓋了人體所有系統，同時還涉及核物理、輻射生物學效應、輻射防護等基礎學科；隨著現代醫學的發展，核醫學功能影像的優勢得到越來越充分的體現，尤其在腫瘤學、心腦血管疾病中的應用，越發顯得重要；因此及時修訂教學大綱，適當增加教學時數；同時緊扣臨床實際應用，調整教學內容，重點突出核醫學功能顯像優勢，在有限的學時內，精簡內容，重點講述核醫學優勢項目，如：（1）內分泌系統核醫學。（2）臨床應用廣泛的核醫學技術，如：骨骼系統、泌尿系統等。（3）在臨床診斷治療、療效判斷、預后評估中有較高臨床應用價值的核醫學技術，如：腫瘤核醫學、心血管系統核醫學、神經系統核醫學。（4）臨床價值重大的核素治療，如甲狀腺疾病及腫瘤的核素治療等。對重點內容進行重點講解，從核素顯像的原理，影像的分析要點、常見的異常類型、臨床應用價值以及核素治療的適應證、禁忌證、治療后的防護，突出教學中的重點內容；同時給出實際病例，進行課堂討論，積極與學生互動，活躍課堂氣氛，充分調動學生的學習積極性，增強教學效果。在考試命題過程中，充分體現教學大綱中的重點內容，突出核醫學的臨床實用性。
2改進教學方法，進行多模式教學
過去由于教學內容多，理論課時數少的矛盾，教師們更多進行了“填鴨式灌輸”的傳統教學模式，課堂以教師講授為主進行教學，忽略了與學生的互動、提問、討論等環節，使學生疲于接受教學內容，而難以及時消化吸收，導致學習興趣低、學習效率低。隨著多媒體技術在醫學教學中的廣泛應用，核醫學的教學模式發生了前所未有的變革。多媒體技術將圖像、動畫、視頻及文字資料生動逼真的融于教學過程中，將抽象的無法用語言描述清楚的教學內容予以模擬，給學生們更為直觀、深刻的影像，為學生提供了一個感性認識與理性認識相結合的平臺。教師們充分利用多媒體教育技術來輔助教學，將大量的圖片制作成多媒體幻燈，將核素示蹤過程完全以圖片或動畫的形式展現給學生，結合實際病例進行提問并展開討論，最大限度的吸引了學生的注意力，高度的調動了學生學習的積極性、主動性，實現教學互動，突出了教學中的重點，增加了教學信息量，同時增強了教學效果。
3將核醫學影像與其它影像學進行比較，體現出核醫學功能顯像獨特優勢
在教學過程中，我們發現學生們以放射學得理念學習核醫學，特別強調解剖學的概念，例如在描述影像時，常用放射學概念，如“密度”、“信號”等，因此，授課時，我們特別將放射影像學與核醫學進行對比，在總論的教學過程中，強調放射影像學與核醫學成像原理的不同；在各論教學時再進行比較教學；例如心肌灌注顯像是核醫學的一個重點內容，主要目的是評估冠心病心肌缺血的部位、范圍及程度；而多排螺旋CT冠狀動脈血管成像（簡稱冠脈CTA）也是目前診斷冠心病的主要影像學診斷手段之一；我們將二者進行比較教學；冠脈CTA檢查的是冠狀動脈的解剖學改變，即冠脈有無狹窄、鈣化及肌橋，并對病變進行精確定位。理論上冠狀動脈狹窄可致心肌的血流灌注減少，但由于機體有著強大的代償機制，并不是所有冠脈狹窄、斑塊及肌橋都會出現心肌缺血或梗死，因此，冠脈CTA并不能顯示冠脈疾病引發的心肌缺血的范圍、程度；然而這恰好是心肌灌注顯像的特長。心肌灌注顯像觀察的是心肌的血流灌注情況，通過心肌放射性分布的多與少反映心肌血流灌注的多與少，而心肌細胞聚集放射性的多少取決于該部位冠狀動脈灌注血流灌注量，即心肌灌注顯像反映的是冠狀動脈狹窄這個病因所導致的結果-冠心病患者心肌缺血的范圍及程度，從而判斷預后，并可評價冠脈支架的療效。這好比是水渠與稻田，冠狀動脈好比是水渠，心肌好比是稻田，水渠有問題不能代表稻田的灌溉不好，而我們更為關注的是稻田里的麥苗是否長的好，即心肌是否缺血。由此可見冠脈CTA所提供的是解剖學信息，心肌灌注顯像提供的是功能學信息[2]，二者分別反映了一個疾病的兩個不同的側面，從不同的角度對疾病進行評估，各有所長，不可相互替代或混淆。
4緊隨現代醫學發展，及時更新教學內容，增加核醫學最新研究進展，培養學生及時跟進醫學科技發展的新動態
科學技術的飛速發展帶動了現代醫學的發展，現代醫學影像學的發展更是日新月異。現代醫學影像學已從單純的形態學診斷發展為形態與功能成像并重，并著眼于分子影像學的研究，分子影像學代表了21世紀醫學影像學的發展方向。隨著現代核醫學的不斷發展，尤其是分子核醫學取得了顯著進展，帶動了腫瘤核醫學、核心臟病學及神經核醫學的迅猛發展。尤其是圖像融合技術的應用，解決了核醫學圖像模糊、解剖結構欠清晰的難題；PET/CT、SPECT/CT圖像融合一體機的使用，使核醫學的發展進入了新的發展階段[2]。另外，隨著現代臨床醫學及現代醫學影像學的發展，有些傳統的核醫學檢查方法的臨床應用逐漸減少，甚至被淘汰了；同時，隨著核醫學儀器及放射性藥物的發展，核醫學中新的內容層出不窮，我們需要及時跟進核醫學的發展，將核醫學的新技術、新進展及時補充到教學中，突出核醫學先進性及實用性，及時對教學內容進行更新并重點講解這些內容，例如：隨著PEC/CT的廣泛使用，正電子顯像成為了核醫學研究熱點，并廣泛應用于臨床，因此，正電子顯像的顯像原理、臨床應用價值就成為了新的重點內容；這樣更貼近臨床的教學，不但提高了學生的學習情趣，同時也拓寬了學生的知識面，使得學生們及時跟進學科發展新動態，在將來的臨床實踐中能更合理自如的運用核醫學知識為臨床服務。
5加強教師技能培訓，促進教師知識擴展
1更新教學理念
超聲醫學是一個年輕的專業，又是一個發展迅速的專業。隨著超聲醫學在臨床的廣泛應用和價值的不斷提高，本、專科及超聲醫學繼續教育中超聲專業的教學內容有不斷增加的趨勢，充分利用有限的時間，給學生介紹本學科各種技術的成像原理，顯示疾病的手段和臨床應用，讓學生全面了解本學科的各種先進技術和每一種技術的臨床應用范圍以及超聲醫學的新進展，可以激發學生的學習興趣和求知欲望。
2注重培養學生的臨床思維能力
超聲診斷是通過對圖像進行觀察分析，從而做出疾病診斷。婦產科超聲圖像比較復雜，怎樣才能對復雜的圖像進行正確分析從而診斷疾病，除了必須掌握解剖學、病理學、組織學等醫學基礎及超聲成像基礎知識外，還必須掌握婦產科學及婦產科急診等臨床相關學科的知識，掌握婦產科病史的采集方法，具備一定的臨床思維。超聲診斷的臨床思維特點是以形態學思維為主導，經過分析概括后形成解剖和病理的概念，再結合臨床資料分析、判斷，對疾病做出診斷。因此，必須注重培養學生的臨床思維能力，以便使學生在超聲檢查時能夠結合臨床資料進行綜合分析判斷。
3加強多媒體課件的應用
近年來，隨著超聲影像技術的日益數字化，多媒體課件的制作也日益簡單，這為超聲醫學影像教學提供了極為有利的條件[1]。教師在課堂上可以通過多媒體給學生形象地演示超聲影像課件、對照大體解剖圖譜及典型病例圖像等，教學省時省力、學生易懂易記，且資料齊全詳盡，內容形象直觀，達到了事半功倍的效果。例如，講解卵巢良性畸胎瘤，其聲像圖錯綜復雜，除了表現卵巢囊腫的特征外，由于其內容物的含量及分布不同造成了畸胎瘤的各種不同聲像圖特征都具有特異性。先復習畸胎瘤的組織學來源，再講解其典型的聲像圖，如星花征、類實質性、脂液分層、面團征等，生動形象，化繁為簡，學生看后過目不忘，教學效果得以極大改善；同時，這在客觀上也提高了授課教師的綜合能力，教師必須廣泛了解國內外相關學科的新進展，并結合自己的臨床知識精心備課，認真做好多媒體課件，才能進行主次分明、內容詳盡的講解，并適時更新，以提高課堂效率。
4與相關學科緊密結合
婦產科超聲診斷的基礎是婦產科學、解剖學、組織學、病理學，如果沒有婦產科學知識，超聲科醫師就對疾病的發展、轉歸認識不足，漏診率高；如果沒有解剖學知識，超聲科醫師就無法準確獲取超聲圖像；如果沒有組織學、病理學知識，超聲科醫師就無法對病變進行準確診斷，造成“知其然不知其所以然”的結果。在講授每一章節前都應指導學生對相關的婦產科學、解剖學、組織病理學知識進行復習，同時注意指出部分超聲解剖內容與大體解剖內容的差別，這樣有利于學生建立整體概念和空間概念，有利于這部分內容的學習。在講授每一種疾病的超聲聲像圖時都應結合其病理學進行講解。同一種疾病會有不同的病理結構，其超聲聲像圖也會有所不同，要著重講解這些內容，加深學生對圖像理解的深度。超聲知識與臨床知識的結合也非常重要，錢林學[2]提出“臨床知識是理解超聲圖像的鑰匙”，講解圖像內容要結合臨床診斷知識，可進一步加深學生對某一疾病超聲圖像的理解和對超聲知識的記憶。此外，超聲圖像與其他影像學圖像的結合教學也很重要，多種影像進行比較就是一種特別的教學手段，不僅可將同一種疾病顯示的不同影像圖像進行對比，還可將不同檢查方法進行比較，從而總結出某類疾病的最佳檢查手段。超聲不是一門孤立的學科，通過將超聲知識、基礎知識、臨床知識以及其他影像學知識結合起來講解，可以使學生融會貫通，增強橫向思維能力，用聯系的、發展的眼光看待疾病，增強對疾病的整體認識，加深對所學內容的理解和掌握。
5加強師資培養
師資力量是衡量教學水平的重要標準之一，在教學中占有舉足輕重的地位。培養教師使其不僅具有扎實的超聲醫學知識，而且還要及時掌握新技術，同時具備扎實的臨床基礎、影像醫學中其他專業的知識(如放射學、核醫學等)。定期參加由臨床、放射、超聲、病理等多學科組成的聯合討論，使得超聲科醫師具有完整的、系統的、不斷擴展更新的知識體系，從而培養出一支具有豐富的超聲醫學、臨床實踐及教學經驗的高素質醫師隊伍。
6提高學生的外語水平，強化其科研意識
兒科影像學一向不被學生所重視，所以要從思想上使生能夠認識兒科影像學的重要性。兒科放射學不同于成人放射學，俗話說:“麻雀雖小，五臟俱全”，而且由于小兒患者年齡和疾病的特殊性，我們無法套用成人的標準進行診斷。所以，在教師的講授和課堂教學相結合的方式進行學習的同時，借助網絡和多媒體技術，提高學生對兒科疾病的認識，是非常有必要的。深刻理解和記憶概念，加上教學互動，充分發揮教師與學生的主觀能動性，可以調動學生學習的積極性，從而在教學活動中形成教師與學生，學生與學生，教師與教師之間的多邊互動交流。
不斷提高醫學影像學教學質量
1綜合運用多種教學方法醫學影像教學的幻燈片不僅應圖文并茂，而且文字要簡潔明了，概念準確，條理清楚，圖像顯示要求清晰、典型，其次在一張幻燈片上，還可以插入多幅圖像及動畫演示。因為影像顯示是醫學影像學教學的核心內容，這是由于醫學影像學這門課的特點來決定的。為使教學更活潑、生動、形象，我們配套使用了一系列教學模具、教學錄像。為了體現醫學影像教學以圖像學習為主的特點，我們利用先進的多媒體教學法結合病例分析，借助多媒體技術，給學生生動的體驗;既充實了學生的基礎知識，又拓寬了知識面，增加了新技術、新進展的學習與掌握。通過多媒體課件的動畫旋轉演示，課堂氣氛活躍，學生更容易輕而易舉地接受。比如，講授小兒先天性心臟病章節時，采用小兒心臟CT血管造影(CTA)的動態旋轉以及電影模式，全方位反映了小兒心臟的心內畸形及心外大血管畸形的情況。
學生過目不忘，在進入工作崗位后，就能迅速獨立適應臨床工作。綜合運用影像學比較，通過對正常生理解剖學及臨床治療過程進行比較，找出病理學和影像學之間的異同，從而找出疾病發展的規律和特點，掌握疾病的發展趨勢。在醫學影像學教學中，將解剖學、生理學、病理學、臨床醫學、醫學影像技術學和病理學影像、醫學影像學等多學科結合起來，對不同設備產生的不同檢查結果，疾病發展的不同階段的特征，俗稱同病異影、異病同影。將“理論聯系實際，重視實踐”作為總的指導思想。我們專門配置了電腦和投影儀用于影像圖片示教，通過幻燈片演示典型病例，采用啟發式提問分析病例的方式，調動學生的積極性，使其最大限度地掌握教學內容。
2加強醫學影像實驗課教學醫學影像學是一門實踐性很強的學科，我們在安排學生實習時，不是按檢查設備分設實習崗位，而是按解剖部位分類設實習崗位，按系統分為若干個實習小組:影像技術組、小兒神經放射組、小兒心血管放射組、小兒消化道放射組、小兒骨科組等，使學生的知識結構更系統，更合理。我們的教學目的是使學生走上工作崗位后，無論是做臨床醫生還是影像學醫生，都能正確選擇檢查的適應證，提高診斷的陽性率、準確率。
3建立兒科影像學教學片庫，多給學生實踐的機會對于影像學專業的學生來說，導師制的跟班臨床帶教學習成為其最主要的學習方法。但這種學習方法并不可取，我們在臨床中遇到的病例不系統、不典型，這樣不利于學生理解，常會將學生帶入誤區，使學生感覺一頭霧水。當學生走上工作崗位后，遇到很多從未見過的病例后，就會挫傷自信心和學習的積極性。因此，我們在安排實習過程中，按照各個系統分門別類地將各種典型病例進行歸納，通過病例討論的形式講授給學生，系統講授診斷和鑒別診斷方面知識，鼓勵學生多參與閱片討論會，多給學生創造實踐的機會，讓學生的知識更全面、更系統。
關鍵詞：醫學；標準化；影像診斷；設備軟件
【中圖分類號】R285【文獻標識碼】A【文章編號】1674-7526（2012）08-0373-01
隨著我國經濟的飛速發展，我國的科學技術取得了不斷的發展，一些全新的數字化影像技術開始應用于臨床，比如CR，PET，MRI，DSA等等，醫學影像診斷設備的電腦化已經逐步成為影像科室的必然發展趨勢，醫學影像設備的網絡化也已逐步成為影像科室的必然發展趨勢。影像技術的不斷發展對影像診斷設備的操作管理軟件所提出的要求越來越高。新的影像診斷設備軟件應該是滿足所有醫學的影像任務，滿足醫學影像應用，滿足醫學影像系統設置，最終覆蓋整個醫學影像應用的全面軟件解決方案，而不再僅僅是一種設備的操作控制平臺。所以，對醫學影像診斷設備軟件的標準化進行分析具有一定的理論意義和實踐意義。
1軟件系統的標準化
在最終用戶端，軟件的標準化則體現為一致的用戶界面設計，為用戶在不同的診斷工作站上提供一致的工作環境，為用戶在不同的影像設備上提供一致的工作環境。針對整個醫學診斷影像軟件領域，軟件設計提供全面的解決方案。西門子公司的“新溝通”（syngo）軟件在這一方面走在醫學診斷影像軟件領域的最前列。下面，本文簡要地闡述了syngo的四個方面的特點：
1.1支持臨床工作流程：“以人為本”是標準化軟件設計的中心思想，其設計是按照臨床工作的流程進行的。以前，大都是從數據處理的角度來設計影像軟件的，沒有將醫院工作的整體流程考慮在內，只是單一地完成影像設備本身應具備的功能，是單立式的設計，所以，其不能通用于不同的影像設備，不能滿足臨床工作不斷增長的需要。Syngo軟件的設計則是一體化的設計，從而可以將病人從送檢到繳費的整個過程集成到影像設備軟件，從而提供了一種滿足所有醫學影像任務的全面軟件解決方案，提供了一種滿足所有醫學影像應用的全面軟件解決方案，提供了一種滿足所有醫學影像系統設置的全面軟件解決方案。
1.2適用于各種醫學影像任務、應用和系統：病人登錄、圖像評價、通用三維圖像后處理、數據管理以及網絡傳輸等是影像設備軟件的公共功能，同時，其又能為不同的設備設置不同的配置，比如，病人做CT檢查時，需要輸入身高，而做MR檢查時則需要輸入病人的體重。
1.3簡單易用的用戶界面：標準化的影像設備軟件將Windows的操作擴展到醫學影像的應用上，Windows的操作使用慣例是用戶界面操作的基礎，這樣有利于用戶盡快地掌握基本的操作技能，方便用戶進行操作，為用戶減少很多不必要的麻煩。
1.4完善的軟件功能：3D圖像評價和后處理、通用的病人登錄、圖像膠片打印、圖像膠片排版、各種圖像評價、各種圖像的后處理、圖像網絡傳輸、圖像存檔以及病人數據瀏覽等是設備完善的軟件功能，同時，設備還有CT檢查、BOLD圖像后處理、心臟功能分析以及MR檢查等特有的軟件功能。
2網絡互連與互操作
在網絡化的工作環境中，一方面，數字化影像設備和醫院信息管理系統之間在局域網內實現信息、圖像的傳輸交換，數字化影像設備和醫院放射科信息管理系統之間在局域網內實現信息、圖像的傳輸交換，數字化影像設備和醫學影像存儲傳輸系統之間也在局域網內實現信息、圖像的傳輸交換。另一方面，影像設備設備還通過廣域網與遠程計算機實現信息傳輸。
醫學圖像網絡存儲的標準需要規范，醫學圖像網絡通信的標準也需要規范，因為只有這樣，才能有效地實現各個廠家的各種數字化影像設備的集成。經過多年的發展，國際影像設備廠商公認接受DICOM3.0，其成為醫學數字成像的國際性統一信息標準，成為醫學通訊的國際性統一信息標準。其為在標準網絡框架內不同來源的醫學影像設備間影像相互交流提供了技術實現的可能性，為在標準網絡框架內不同來源的醫學影像設備間影像相互操作提供了技術實現的可能性。
3設備遠程維護和支持
隨著科學技術的不斷發展，醫學影像診斷設備越來越復雜，設備的維護越來越重要，設備的應用支持越來越重要。通過遠程維護可以預先監控系統，通過遠程支持也可以預先監控系統，從而有效地解決潛在的問題，降低系統的故障率；在系統需要維修時，通過遠程診斷可以準確地分析和解決問題，通過遠程修復也可以準確地分析問題和解決問題，從而使得維修時間得到了縮短。所以，遠程維護成為大型醫學影像診斷設備軟件的發展方向之一，遠程支持成為大型醫學影像診斷設備軟件的發展方向之一。
遠程診斷服務器對本地影像系統的訪問是基于Internet/WWW協議進行的，某些授權操作的執行也是基于該協議，比如，調整系統參數，測試系統部件的功能等等，從而實現設備的遠程診斷，實現設備的遠程修復。
可以利用公用電話網構建遠程網絡，可以利用ISDN技術構建遠程網絡，也可以利用數字專線構建遠程網絡。
參考文獻
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關鍵詞：基層醫療機構 PACS
中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2017）02-0279-01
一、基層醫院發展現狀
基層醫院一般具有X光C或數字化X光機（CR、DR）、CT、超聲等檢查設備，部分醫院還有核磁共振和內窺鏡，由于在縣域內的龍頭地位和作用，日常檢查數量較大，隨著應用逐步普及深入，醫院的信息處理量不斷增加，信息之間的相互關系也更加復雜。傳統的診療方式以膠片和手寫報告為介質，在影像和診斷報告的存儲、檢索、調閱、統計等方面面臨諸多困難，由此產生的質量控制、配置資源、人才培養和專科建設等方面更是難上加難。同時造成現有設備的閑置和浪費。這對目前尚處于發展中的我國是存在一定困難的。
我區仍有50%基層醫院使用20世紀80～90年代上海200～500 mA X線機，攝片清晰度比較差，但是部分基層醫院將在近年中引進更新的微型、小型或大型數字化X線機，所以在2010年前后基層醫院放射科將進入數字化影像系統時代。
二、好處
PACS系統可以給醫院帶來那些好處有：
a. 防止發生膠片丟失；
b. 縮短放射科影像和會診報告時的需要時間；
c. 避免由于圖像質量問題需重復拍片；
d. 不同地方的醫生要同時使用同一病人的影像；
e. 可建立整個醫院（甚至區域）范圍內完全的電子病案；
f. 節約膠片和藥水的費用；
g. 節約存放膠片所需空間的費用；
h. 為遠程醫療提供遠程影像學服務；
i. 提供使更多醫生網絡化協同工作的能力；
j. 強化管理，規范醫生的行為，減少差錯的發生。
三、存在的問題
1.PACS系統裝備價格高，后續維護成本大，基層醫院缺乏日常維護的專業人員
2.大多基層醫院影像設備落后，沒有標準的接口，增加了使用的難度
3.以前開發的HIS/RIS系統沒有考慮到標準化，與PACS系統進行接合時效果比較差。
4.各個醫療機構PACS系統品牌多樣化，導致標準不統一，難以統一整合。
5.較遠距離的基層醫療機構，直線網絡行不通的情況下，需要考慮電話線及VPN的鏈接方式。
四、解決思路
1.在基層醫療機構配置了計算機放射成像設備：為了實現數字影像傳輸，上級部門需要給基層醫療機構統一配置計算機放射成像設備（CR），為實施區域影像系統建設奠定了基礎。
2.建設區域放射影像集中診斷中心：在上級醫療部門設立放射影像集中診斷中心，購置灰階顯示器，配備有資質的專業放射診斷醫師，為基層醫院上傳影像圖片進行集中診斷。
3.開發建設區域影像信息系統：在放射影像集中診斷中心和各基層醫療機構安裝區域放射醫學影像集中診斷系統，基層醫療機構拍攝的影像圖片上傳到區域放射醫學影像集中診斷平臺，集中診斷中心醫生通過平臺調閱圖像，出具診斷和報告，并將報告通過平臺回傳到提交的基層醫療機構，并打印給病人；區域影像信息系統還與醫院管理信息系統、健康檔案管理系統等對接，實現了院內放射檢查申請、收費、報告流程電子化，放射影像與電子病歷、健康檔案也實現了關聯，方便醫生和病人調閱。
4.升級改造網絡設備：由于影像檢查生成的圖片清晰度高，每張圖片達到幾十兆，要實現區域內影像圖片的快速傳輸和共享，對衛生數據網絡的傳輸速度和帶寬提出了更高的要求。為此，必須對光纖網絡進行了升級改造，為區域影像系統建立了專用鏈路作為影像傳輸路徑。改造后的信息網絡內部數據傳輸速率達到百兆，外網速率達到五十兆，影像圖片傳輸速度得到了顯著提高，保障了區域影像系統建設順利實施。
5.建立健全管理制度：為了確保區域PACS系統的順利推進，上級醫療部門依據國家有關法律法規和上級部門的技術要求，結合工作實際，制定了放射醫學影像集中診斷流程及管理方面的相關制度，保障了PACS順利實施。
6.加強培訓和考核：需要上級醫療機構組織省、市三甲醫院專家對影像檢查醫技人員進行培訓，就集中閱片工作中遇到的疑難影像圖片進行講解，提高基層醫療機構放射診療水平。
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轉化醫學（translationmedicine）是近年國內外醫學領域流行的一個新概念，2003年美國國立衛生研究院正式提出“轉化醫學”概念。它以人的健康為本、以重大疾病為研究出發點、以促進科學發現轉化成醫療實踐為宗旨。其主要目的是打破基礎醫學與臨床醫學領域固有的隔閡，搭建兩者間的橋梁，使日新月異的基礎醫學研究成果轉化為改善人類健康的防治措施［3］。因此，轉化醫學本質上是一個雙向開放、往返循環、持續向上的研究過程［4，5］。轉化醫學理念已逐漸成為世界醫學研究領域的共識，其應用有利于推進臨床醫學更好、更快速地發展。
2腫瘤影像醫學教學的現狀
腫瘤影像學是醫學專業中較為特殊的一門學科，其教學主要包括腫瘤醫學影像診斷和腫瘤醫學影像技術兩方面。腫瘤醫學影像診斷的教學模式比較成熟，主要注重臨床常見腫瘤的診斷及鑒別診斷。但腫瘤醫學影像技術教學則較為欠缺，尤其是對腫瘤影像新技術的研發、功能拓展、臨床醫學與工程技術結合及運用等方面的授教還較為薄弱。目前腫瘤影像醫學教學工作主要存在以下問題：①傳統的腫瘤影像醫學教學授課的模式過于單一，跨學科聯系較少，不利于學生創新思維的培養。②現行課程安排中有關學習方法、獲取知識手段的課程較少，不利于學生綜合素質的培養。③缺乏理論聯系實踐的教學方法，單純從理論和閱片等教學手段難以讓學生對腫瘤影像表現與臨床特征之間的關系進行系統地理解。④教學內容陳舊。該學科知識更新快，教材、教案等教學內容和方法不足以滿足臨床工作的需求［6］。⑤學生技術研究能力的培養與臨床實際應用能力脫節。腫瘤影像醫學教育要求培養既會診斷又會技術研究，既有轉化理念和能力又有腫瘤影像學基礎知識與臨床實踐經驗的綜合型人才。因此，開展轉化醫學教育尤為必要，它是當前培養綜合型人才最有效的途徑之一。提倡“從實驗桌到病床旁”的轉化醫學教學理念在腫瘤影像醫學教學中的應用具有重要的現實意義。
3轉化醫學教育理念在腫瘤影像醫學教學中應用的意義
3.1促進腫瘤影像醫學教學多學科的合作
不同學科、不同思想、不同理念的相互碰撞有利于創新思維的產生，而一個學科的發展壯大，也需不斷加強不同學科間的知識與技術合作，加強學科的交叉與融合。因此建立腫瘤影像學、基礎腫瘤學、工程技術學、物理學等多學科的科研小組，讓各組組員發揮各自的專業優勢，形成多學科交叉研究，通力合作及協調發展，形成縱橫交錯的綜合體系，才有望實現腫瘤影像醫學的可持續發展［7］。轉化醫學教育強調理念的改變，它打破以往的單一學科或有限合作的教育模式。首先為學生提供一個學科交叉的開放式研究平臺，鼓勵將物理工程實驗室發現的有意義的成果轉化成能為臨床提供實際應用的手段，有效將腫瘤的基礎研究成果轉化到臨床實踐中，同時也對腫瘤影像征象進行基礎研究。其次，不同的影像成像手段各有優劣，將彼此的優勢互相融合已成為醫學影像設備研發的潮流。轉化醫學教育對這一潮流的發展具有重要的推動作用，從而進一步為腫瘤的診斷提供更多的成像手段，有利于腫瘤的診斷及鑒別診斷。如在既有的CT、MRI、PET、B超等設備的基礎上研發PET-CT、PET-MRI或將幾種成像設備融合的機器。多學科交叉研究的平臺具有穩定而強大的效果，所形成的多學科介入機制能夠滿足臨床及基礎研究的需求。
3.2為腫瘤影像醫學教學搭建理論與實踐的橋梁
轉化醫學理念的應用一方面能增強腫瘤醫學影像學專業的學生加深對臨床知識的重視和理解，另一方面也為臨床醫技人員提供進入實驗基地探索基礎研究的機會。以轉化醫學理念為指導，重視從臨床中凝練課題，可以培養醫學生一切從實際出發的意識，自覺做到理論聯系實踐，使基礎研究與臨床應用相結合［8］。如腫瘤醫學影像學專業的學生在臨床實踐過程中發現某種腫瘤具有相同的影像征象，但是純粹的臨床實踐無法為其提供相應的基礎理論支撐依據。轉化醫學理念主張臨床醫生與研究員密切合作，提倡由臨床醫生仔細觀察腫瘤的影像特征，將相關信息提供給基礎研究員，再由基礎研究員對此進行研究，進而將科研成果反饋到臨床，為臨床提供有力的依據，通過探究性研究達到解決臨床問題的目的，從而提高醫療總體水平。
3.3有利于培養學生的團隊精神
轉化醫學理念的應用為腫瘤影像學專業的學生提供了多學科合作的機會，讓學生在學習過程中不斷提高與他人進行溝通交流的能力，并在交流過程中獲得多種學習方法，從而提高自身的綜合素質［9］。如腫瘤影像學專業的學生在學習X射線、CT、MRI、PET、B超檢查等的成像原理時，可與物理學專業的學生合作學習。通過觀摩物理學專業學生的操作，共同探討相關問題以獲得深層次的實驗體驗，從根本上理解相關概念及原理，將枯燥、深奧的理論學習轉化為有趣且自主參與的實驗操作。另外，通過與其他學科學生的交流，可進一步培養腫瘤影像學專業學生的團隊精神，培養適應學科發展所需的醫學影像技術工程師，塑造能靈活將基礎研究與臨床實踐融為一體的專業人才，構建合作融洽的專業團隊。
3.4有利于培養具有轉化醫學理念和能力的學生
腫瘤影像醫學蓬勃發展，臨床應用技術不斷更新，而現有的教材、教案等教學內容和教學方法卻停滯不前，不利于醫學生第一時間掌握腫瘤相關研究新進展及新技術。許多學生畢業后開始到臨床一線工作，在實際工作中遇到相應的技術問題時，常常無法到實驗室通過相關研究來解決當前技術的缺陷，不利于技術的改進與發展。轉化醫學的應用一方面為腫瘤醫學影像技術研究人員熟悉和參與臨床工作創造了條件，鼓勵學生到臨床進行實踐，讓學生在相關教材內容還未能及時更新的情況下，通過到臨床實踐仍能及時掌握最新的技術。另一方面，為學生參加工作后再次進入實驗室進行技術研究打下鋪墊，真正做到將臨床影像醫學的應用與工程醫學授課有機結合，有利于培養具有腫瘤醫學影像診斷能力和腫瘤醫學影像技術研發能力的綜合型人才。
4結語
【關鍵詞】醫學影像技術
醫學影像技術主要是應用工程學的概念及方法,并基于工程學原理發展起來的一種技術,其實醫學影像技術還是醫學物理的重要組成部分,它是用物理學的概念和方法及物理原理發展起來的先進技術手段。醫學影像信息包括傳統X線、CT、MRI、超聲、同位素、電子內窺鏡和手術攝影等影像信息。它們是窺測人體內部各組織,臟器的形態,功能及診斷疾病的重要方法。隨著醫療衛生事業的發展,以膠片為主要方式的顯示、存儲、傳遞X-ray攝像技術已不能滿足臨床診斷和治療發展的需求,醫療設備的數字化要求日益強烈,全數字化放射學、圖像導引和遠程放射醫學將是放射醫學影像發展的必然趨勢。
1 傳統攝影技術在摸索中進行
1.1 計算機X線攝影
X射線是發展最早的圖像裝置。它在醫學上的應用使醫生能觀察到人體內部結構,這為醫生進行疾病診斷提供了重要的信息。在1895年后的幾十年中,X射線攝影技術有不少的發展,包括使用影像增強管、增感屏、旋轉陽極X射線管及斷層攝影等。但是,由于這種常規X射線成像技術是將三維人體結構顯示在二維平面上,加之其對軟組織的診斷能力差,使整個成像系統的性能受到限制。從50年代開始,醫學成像技術進入一個革命性的發展時期,新的成像系統相繼出現。70年代早期,由于計算機斷層技術的出現使飛速發展的醫學成像技術達到了一個高峰。到整個80年代,除了X射線以外,超聲、磁共振、單光子、正電子等的斷層成像技術和系統大量出現。這些方法各有所長,互相補充,能為醫生做出確切診斷,提供愈來愈詳細和精確的信息。在醫院全部圖像中X射線圖像占80%,是目前醫院圖像的主要來源。在本世紀50年代以前,X射線機的結構簡單,圖像分辨率也較低。在50年代以后, 分辨率與清晰度得到了改善,而病人受照射劑量卻減小了。時至今日,各種專用X射線機不斷出現,X光電視設備正在逐步代替常規的X射線透視設備,它既減輕了醫務人員的勞動強度,降低了病人的X線劑量;又為數字圖像處理技術的應用創造了條件。隨著計算機的發展數字成像技術越來越廣泛地代替傳統的屏片攝影現階段,用于數字攝影的探測系統有以下幾種: (1)存儲熒光體增感屏[計算機X射線攝影系統(computer Radiography.CR)]。
(2)硒鼓探測器。(3)以電荷耦合技術(charge Coupled Derices.CCD)為基礎的探測器 。(4)平板探測器(Flat panel Detector)a:直接轉換(非晶體硒)b:非直接轉換(閃爍晶體)。這些系統實現了自動化、遙控化和明室化,減少了操作者的輻射損傷。
1.2 X-CT
CT的問世被公認為倫琴發現X射線以來的重大突破,因為他標志了醫學影像設備與計算機相結合的里程碑。這種技術有兩種模式,一種是所謂“先到斷層成像”(FAT),另一種模式是“光子遷移成像”(PMI)。
1.3 磁共振成像
核磁共振成像,現稱為磁共振成像。它無放射線損害,無骨性偽影,能多方面、多參數成像,有高度的軟組織分辨能力,不需使用對比劑即可顯示血管結構等獨特的優點。
1.4 數字減影血管造影
它是利用計算機系統將造影部位注射造影劑的透視影像轉換成數字形式貯存于記憶盤中,稱作蒙片。然后將注入造影劑后的造影區的透視影像也轉換成數字,并減去蒙片的數字,將剩余數字再轉換成圖像,即成為除去了注射造影劑前透視圖像上所見的骨骼和軟組織影像,剩下的只是清晰的純血管造影像。
2 數字化攝影技術
數字X射線攝影的成像技術包括成像板技術、平行板檢測技術和采用電荷耦合器或CMOS器件以及線掃描等技術。成像板技術是代替傳統的膠片增感屏來照相,然后記錄于膠片的一種方法。平行板檢測技術又可分為直接和間接兩種結構類型。直接FPT結構主要是由非品硒和薄膜半導體陣列構成的平板檢測器。間接FPT結構主要是由閃爍體或熒光體層加具有光電二極管作用的非品硅層在加TFT陣列構成的平板檢測器。電荷耦合器或CMOS器件以及線掃描等技術結構上包括可見光轉換屏,光學系統和CCD或CMOS。
3 成像的快捷閱讀
由于成像方法的改進,除了在成像質量方面有明顯提高外,圖像數量也急劇增加。例如隨著多層CT的問世,每次CT檢查的圖像可多達千幅以上,因此,無法想象用傳統方法能讀取這些圖像中蘊含的動態信息。這時在顯示器上進行的“軟閱讀”正在逐漸顯示出其無可比擬的優越性。軟拷貝閱讀是指在工作站圖像顯示屏上觀察影像,就X線攝影而言這種閱讀方式能充分利用數字影像大得多的動態范圍,獲取豐富的診斷信息。
4 PACS的廣闊發展空間
隨著計算機和網絡技術的飛速發展,現有醫學影像設備延續了幾十年的數據采集和成像方式,已經遠遠無法滿足現代醫學的發展和臨床醫生的需求。PACS系統應運而生。PACS系統是圖像的存儲、傳輸和通訊系統,主要應用于醫學影像圖像和病人信息的實時采集、處理、存儲、傳輸,并且可以與醫院的醫院信息管理系統放射信息管理系統等系統相連,實現整個醫院的無膠片化、無紙化和資源共享,還可以利用網絡技術實現遠程會診,或國際間的信息交流。PACS系統的產生標志著網絡影像學和無膠片時代的到來。完整的PACS系統應包含影像采集系統,數據的存儲、管理,數據傳輸系統,影像的分析和處理系統。數據采集系統是整個PACS系統的核心,是決定系統質量的關鍵部分,可將各種不同成像系統生成的圖象采入計算機網絡。由于醫學圖像的數據量非常大,數據存儲方法的選擇至關重要。光盤塔、磁帶庫、磁盤陳列等都是目前較好的存儲方法。數據傳輸主要用于院內的急救、會診,還有可以通過互聯網、微波等技術,以數據的遠距離傳輸,實現遠程診斷。影像的分析和處理系統是臨床醫生、放射科醫生直接使用的工具,它的功能和質量對于醫生利用臨床影像資源的效率起了決定作用。綜上所述,PACS技術可分為三個階段,(1)用戶查找數據庫;(2)數據查找設備;(3)圖像信息與文本信息主動尋找用戶。
5 技術----分子影像
隨著醫學影像技術的飛速發展,在今天已具有顯微分辨能力,其可視范圍已擴展至細胞、分子水平,從而改變了傳統醫學影像學只能顯示解剖學及病理學改變的形態顯像能力。由于與分子生物學等基礎學科相互交叉融合,奠定了分子影像學的物質基礎。Weissleder氏于1999年提出了分子影像學的概念:活體狀態下在細胞及分子水平應用影像學對生物過程進行定性和定量研究。
分子成像的出現,為新的醫學影像時代到來帶來曙光。基因表達、治療則為徹底治愈某些疾病提供可能,因此目前全世界都在致力于研究、開創分子影像與基因治療,這就是21世紀的影像學。 新的醫學影像的觀察要超出目前的解剖學、病理學概念,要深入到組織的分子、原子中去。其關鍵是借助神奇的探針--即分子探針。到目前為止,分子影像學的成像技術主要包括MRI、核醫學及光學成像技術。一些有識之士認為;由于診治兼備的介入放射學已深入至分子生物學的層面,因此,分子影像學應包括分子水平的介入放射學研究。
6 學科的交叉結合
交叉學科、邊緣學科是當今科學發展的趨勢。影像技術學最鄰近的學科應為影像診斷學。前者致力于解決信息的獲取、存儲、傳輸、管理及研發新的技術方法;后者則將信息與知識、經驗結合,著重于信息的內容,根據影像做出正常解剖結構的辨認及病變的診斷。兩者相輔相成,互為依托。所以,影像技術學的發展離不開影像診斷學更密切地溝通與結合將為提高、拓展原有成像方式及開辟新的成像方式做出有益的貢獻。醫用影像診斷裝置用于詳細地觀察人體內部各器官的結構,找出病灶的位置毫克大小,有的還可以進行器
官功能的判斷 。還有醫用影像診斷裝備情況,已成了衡量醫院現代化水平的標志。
7 淺談醫學影像技術的下一個熱點
醫療保健事業在經濟上的窘迫使得90年代以來,成為一個沒有大規模推廣一種新的影像技術的、相對沉寂的時期,延續了一些現有影像技術的發展,使得他們中至今還沒有一種影像技術能對影像學產生巨大的影響。隨著科技的發展,最近逐漸發展起來的一批有希望的影像技術。如:磁共振譜(MRS),正電子發射成像(PET)單光子發射成像(SPECT),阻抗成像(EIT)和光學成像(OCT或NRI)。他們有可能很快成為大規模應用的影像技術,將為腦、肺、及其他部位的成像提供新的信息。
7.1 磁源成像
人體體內細胞膜內外的離子運動可形成生物電流。這種生物電流可產生磁現象,檢測心臟或腦的生物電流產生的磁場可以得到心磁圖或腦磁圖。這類磁現象可反映出電子活動發生的深度,攜帶有人體組織和器官的大量信息。
7.2 PET和SPECT
單光子發射成像(SPECT)和正電子成像(PET)是核醫學的兩種CT技術。由于它們都是接受病人體內發射的射線成像,故統稱為發射型計算機斷層成像(ECT)。ECT依據核醫學的放射性示蹤原理進行體內診斷,要在人體中使用放射性核素。ECT存在的主要問題是空間分辨率低。最近的技術發展可能促進推廣ECT的應用。
7.3 阻抗成像(EIT)
EIT是通過對人體加電壓,測量在電極間流動的電流,得到組織電導率變化的圖像。 目的在于形成對體內某點阻抗的估計。這種技術的優點是,所采用的電流對人體是無害的,因而對成像對象無任何限制。這種技術的時間分辨率很好,因而可連續監測實際的應用,已實現以視頻幀速的醫用EIT的實驗樣機。
7.4 光學成像(OTC或NIR)
近期的一些實質性的進展表明,光學成像有可能在最近幾年內發展成為一種能真正用于臨床的影像設備。它的優點是:光波長的輻射是非離子化的,因而對人體是無傷害的,可重復曝光;它們可區分那些在光波長下具有不同吸收與散射,但不能由其它技術識別的軟組織;天然色團所特有的吸收使得能夠獲得功能信息。它正在開辟它的臨床領域。
7.5 MRS
【關鍵詞】循證醫學;醫學影像學;互聯網;資源
在過去的近三十年間，生物醫學領域越來越支持臨床實踐應該基于醫學科學研究取得結果的關鍵評價原則。如今，互聯網促進了最新出版物提供即時在線訪問以獲取這種評價，甚至在他們印刷出版之前。越來越多的信息通過互聯網和通過有質量與相關性過濾二級刊物的完全訪問。這種根據給定的結果(證據)而進行的臨床實踐研究，逐漸行成了一種學科———循證醫學(EBM)。它正在日益滲透到醫療保健，并且醫生的教學學習、臨床實踐和作出決定發生明顯的變化，甚至影響到管理人員和政策制定者決策。
1什么是循證醫學
上個世紀下半葉，加拿大麥克馬斯特大學的戈登•亞特和戴夫•薩克特提出運用現有的最好的臨床科學研究證據指導臨床實踐研究決策，同時也重視結合個人的臨床經驗。基于證據的醫學，被稱為循證醫療或循證實踐［1］，也就是應用最佳的證據系統，設定可用的選項和策略以衡量在臨床管理和決策，即臨床研究與最佳可用的外部臨床證據和臨床專業知識一體化結合［2］。戴夫•薩克特認為:循證醫學是明確和明智地使用當前最好的證據在對患者做出認真的決策。意味著循證醫學實踐中堅持個人的臨床專業知識與最佳的可用外部證據系統相結合進行研究。但是，循證醫學不只是當前最佳外部可用證據和臨床專業技術相結合。還要把患者的價值觀和選擇必須列入循證醫學的第三個因素。因此，循證醫學是研究證據、臨床專業知識和患者的價值觀和選擇的組合體［3］。循證醫學通常建議應用下兩種情況下:一是當學術研究中心為醫療機構的特殊專家群體或專門組織的專家提供高質量的初步研究，所做的系統評價、薈萃分析和決策分析等步驟，都是堅持以證據為基礎的指導方針，并努力將他們融入實踐中。二是當醫生在日常工作實踐中發現問題，而進行文獻搜索和評價，然后設定為當前最好的應用證據。在實踐中有可能發生這兩種模式同時提供給醫生在決策分析、薈萃分析和指導方針時使用的外部證據。任何一情況下都會改進患者的醫療服務的質量。無論如何，必須發揮臨床專業、外部證據和患者的價值觀和選擇的關鍵集成作用。然而，循證醫學也受到質疑和批評的困擾。被指出:證據未經證實;簡化了研究議程和限制了患者的選擇;查找證據浪費了昂貴時間;專業自和臨床研究自由受到威脅［3-4］。由于這些困擾限制了循證醫學的發展和應用，而不是根據循證醫學本身的內在問題。戴夫•薩克特做出了客觀的評價:循證醫學的關鍵作用是通過利用個人臨床專長最大限度地提高患者生活質量，醫療服務成本可能會提高而不是降低［3］。應該銘記循證醫學的價值，作為循證醫學的目的是使用的概率推理為每個患者提供最好的選擇，循證醫學的支持者們投入大量精力在努力提高當代醫學。
2延遲發展的循證醫學影像學和以證據為基礎的醫學影像學特點
循證醫學影像學(EBMI)是基于證據的醫學影像學，也稱為基于證據的成像。近幾年才在文獻中首次出現。醫學影像學被循證醫學包含在范圍之內，薩克特在1996年指出:"循證醫學并不僅局限于隨機試驗和薈萃分析。我們需要通過找到與臨床疑似病癥患者相符合的橫截面進行研究，做出準確的臨床診斷，而不是一項隨機試驗"［3］。放射科醫生是醫學影像的翻譯和解說員，需要了解現有的文獻證據對他們的研究結果和報告的影響。從2001年開始，出現了幾篇介紹了循證醫學影像學方面的論文。2006年出版了第一部由圣地亞哥•麥地那和克雷格布•萊克莫爾撰寫的循證醫學影像學著作，書中表示:只有30%臨床影像可以通過可靠的科學探究得以證實［5］。而其他作者估計，不到10%左右的臨床成像支持足夠的隨機對照試驗，薈萃分析和系統評價的證實。循證醫學在醫學影像學中的應用推廣因此推遲。從這個角度來看，醫學影像學是明顯落后于其他醫學專業。
3循證醫學影像學的發展延遲的原因還在于醫學影像學學科自身的特征
首先，影像學檢查診斷的性能評價必須基于用于圖像生成和后處理技術知識。在臨床實踐中應用臨床專業技術知識與最好的外部證據相結合，新技術和新設備的不斷發展最好的外部證據也在發生變化，臨床影像學的發展本質上是依靠新技術的發展。一直以來臨床影像學的發展與新技術的開發息息相關，比如CT由單螺旋發展成多排探測器螺旋掃描儀，從而使開展了心血管CT和冠脈CTA一樣，這一新進展開拓了磁共振技術的臨床應用，正如20世紀80年代興起的磁共振成像技術，在研發新序列時由于硬件和軟件的創新，使其獲得了更高信噪比和對比信噪比、空間分辨率和時間分辨率。而同步更新最新技術知識對于影像醫生是個挑戰，并且在日常讀片時間之外需要貢獻一定的時間用于學習新的成像模式或技術，在影像學研究中，每一個市場上出現的新技術都應該對其性能加以測試。其次，在影像診斷中通常會面臨無法確切診斷的情況，隨著他們越來越多的出現，不斷涌現新技術由發展到成熟。新技術創新發展不僅需要理論研究和新設備為基礎，而且還反復進行技術性、診斷性和可重復性的研究，新技術的推出必須在臨床診斷的需要和患者的切實利益之間取得平衡。新技術的發展更好地提高了影像診斷能力，顯著的改善了影像治療計劃，最大限度地提高患者的健康水平和患者的生活質量。循證醫學影像學(EBMI)的一般分五步:1)提出需要解決的EBMI問題:提出好的問題是循征醫學影像學研究的關鍵，EBMI問題都是有利于醫學影像學發展和提高，并產生積極影響和推動作用，所有工作和內容也將圍繞其展開和討論，密切相關。這些問題往往是來源于臨床醫學影像學上的疑難問題，提出問題需要運用臨床經驗和技巧去發現和提取的;2)運用精確關鍵詞獲取決策依據:檢索相關文獻獲得證據十分關鍵。現如今相關證據文獻的分布既廣泛又分散，涉及到較多的數據庫和期刊，查找獲取證據是一個耗時費力的過程。其目的是通過系統檢索得到證據，為獲取可靠證據奠定基礎。要求檢索者既能熟悉準確、規范的應用醫學主題詞，還要熟練運用檢索引擎;既能熟悉醫學影像學相關網站，還要靈活使用檢索技巧;3)甄別所獲的文獻依據:經檢索系統獲取的有關文獻信息并非與你的初衷相吻合，因此，應用系統評價和分析對得到的有關文獻進行具體的研判和評價，篩選出指導臨床決策的結論來。①文獻的研究結果是否是真實可靠地反映情況;②文獻的研究結果是否具有實用臨床價值;③文獻的研究結果是否具有推廣適用性價值，是否是特指的環境和人群。這些可以讓醫學影像人員決定每篇文獻是否可以用作最佳證據起到重要的作用;4)得出最佳解決方案:EBMI的最終目的是做出正確的診斷或治療方法。要求醫學影像人員不能僅憑文獻評價得出結論，應把評價結論與患者的臨床生物特征、自身專長等結合起來。必要時候依據具體患者意愿，與患者或親屬仔細討論，在了解、知情、同意的情況下，運用獲得的證據結論用到患者的診療方案中，處理優先的問題;5)效果總結評估:追蹤實踐總結評價再評價在開展EBMI的實踐中也很重要。通過認真細致的分析、評價和總結，以達到總結經驗并積累目的，不斷提高了專業技能和促進了學術水平，提高醫學影像學水平和質量更好的服務大眾。美國醫藥研究所的臨床指南中循證醫學原則是運用最好的外部證據，結合涉及的臨床專業知識和患者具體情況而從事的研究。世界衛生組織所指出:“準則應為利益的平衡和參與各種診斷和治療提供通用的、關鍵的和準確的信息，使醫生可以在個別情況下發揮最嚴謹的判斷”［6］。
4循證醫學影像學的網絡資源
