医学信号处理

医学信号处理（精选11篇）

医学信号处理 篇1

生物医学工 程 ( Biomedical Engineering) 是各种工程学科同生物医学相结合的新兴交叉学科[1]。从1979年11月 “国家科委生物医学工程学科组” 成立至今,中国的生物医学工程的发展已有30余年的历史。随着生物医学工程专业建设的完善,生物医学信号处理已成为许多有生物医学工程专业高校的必修课之一。生物医学信号处理是继 “信号与系统” “数字信号处理” 和 “生理系统建模”等课程之后开设的面向数字信号处理应用的课程。该课程作为生物与医学工程专业的核心课程,充分体现了生物医学与工程学的交叉性, 其综合性、理论性和实验性都很强,对培养学生从工程角度解决生物医学领域具体问题的能力具有重要意义。

医学院校课程改革主要缘于医学科学的发展和进步。在最初的单一研究、 精细分析、高度分化的基础上,出现了多学科高度综合、融合的基本态势,既要求在医学理论构成上融合,又要求在诊断治疗技术应用上融合[2]。按照医学发展的要求,将更多与自然科学、社会科学等多学科相互渗透、互相融合,从而要求医学专业课程体系的设置随之变化。因此,医学院校中生物医学工程专业的课程改革也要适应整个医学专业课程的整体进步。这样,课程改革要求熟悉国内外新科技的动态,不断地掌握新的相关科学技术,吸收新知识和新技术。双语教学是目前高校教育改革的方向之一,利用双语教学和专业的融合, 既能充分发挥双语教学方式对学生掌握专业英语词汇的促进作用,又能提高学生查找原文学习资源等实际能力。

本文结合笔者几年从事生物医学信号处理和双语教学经验,浅析生物医学信号处理教学现状及实现双语教学改革与实践的途径。

1.课程设置

天津医科大学生物医学工程专业建立于1986年,由神经工程、医学仪器、 物理医学和生物信息学等方向构成。针对自身学科特点, “生物医学信号处理”课程体系提出理论联系实践,因此课程学时包括36学时理论课程和18学时实验课程。由于 “生物医学信号处理”课程含有较多定理、公式、变换以及算法,因此该课程的理论教学必然分配较多学时; 同时培养学生运用工程方法解决实际问题的能力至关重要,因此实践环节必不可少。

2.双语教学

双语教学包括教材语言和授课语言两方面。使用原文教材能够使学生系统地了解掌握原文专业知识的表述。但由于语言等文化差异,全部利用原文教材还存在一定困难。因此合理删减原文教材重组后编写方式较为适宜。专业教师知识丰富,但英语授课尚有一定难度。 当前高校注重人才培养和引进。许多具有博士学位的人才或留学归国人员具备 “外语 + 专业”的基本条件。这将有利于双语教学,而且也易实现教学相长。

3.教学方式

双语课程主要目的是培养学生专业文献的阅读、翻译及写作能力。增加师生的互动能够提高学生的积极性,如课堂上开展小应用讨论,并轮流推选代表发言,鼓励英文口头报告; 课下布置相关文献题目,以小组形式共同完成,鼓励用英文撰写报告等方式。

4.同行学习

双语专业教师要有丰富的专业理论知识及扎实的外语基础。但是双语教学或偏重英文教学并不容易,因此加强双语专业教师与英语专业教师的相互学习,进而提高双语专业教师双语教学的素质和水平,提高英语专业教师理解其他学科专业术语的能力。

5.总结

在 “生物医学信号处理” 双语课程改革中,要把握理论联系实践的原则; 根据实际情况,合理删减重组原文教材; 鼓励师生互动; 双语专业教师与英语专业教师要互相学习和交流。

摘要：针对医学院校生物医学工程专业必修课之一——生物医学信号处理课程教学现状,分析该课程实现双语教学模式的优越性,浅析生物医学信号处理实现双语教学改革的重要性及途径,从而为医学院校生物医学信号处理课程改革提供新方向。

关键词：生物医学信号处理,双语教学,改革

医学信号处理 篇2

专业名称：生物医学工程

英文名称：Biomedical Engineering

实践项目：医学图象处理课程设计

Course Project of Medical Image Processing

一、时间与地点

医学图象处理课程设计时间为1周，共40个学时。

课程设计地点：生物医学工程专业实验室。

二、性质、目的与任务

医学图像处理是生物医学工程专业的核心课程之一，该课程的重点在于让学生了解数字图像的概念和相关技术，同时掌握目前较为成熟的一些图像处理方法和算法，对于图像处理中的一些基本算法，能够用程序来实现，并应用于医学图像处理之中。

医学图像处理课程设计是医学图像技术教学的一个重要组成部分，是生物医学工程专业的一门实践性的课程。本课程针对医学图象处理中常见的问题，提出设计题目，对学生进行设计实践训练，使学生学习正确的设计思想，方法和步骤，将理论与实际有机联系、紧密结合，提高实验技能，培养分析和解决问题的能力。

大纲列出了一些主要课程设计内容。每位同学必须选择完成其中的一项设计内容。课程设计指导教师可根据具体情况对所列出内容作适当修改，制定课程设计任务书。

三、基本要求

生物医学工程专业课程设计应该达到以下几点要求：

1．指导教师的职责

①.下达课程设计任务书，明确课程设计的任务和要求。

②.指导学生制定课程设计的实施方案和方法步骤，帮助学生做好必要的各种准备。

③.为学生提供有价值的资源和信息（如参考书和参考文献），启发学生独

共4页-1

立思考、独立解决，注意培养学生独立分析和独立工作的能力。

④.考核并写出该学生的思想表现、实习效果的评语。

2．本课程是一门综合实践课程，通过设计、程序调试及撰写设计报告等各个环节的学习，使学生达到以下要求：

①.初步具备一定的医学图象处理、分析与设计能力；巩固和加深对医学图

象处理课程基本知识的理解；能初步综合运用医学图象处理课程的理论知识解决简单的实际问题。

②.根据医学图象处理的基本理论，提出系统总体设计方案和工程实现的方

法、途径；按功能进行合理的模块化分解。

③.锻炼独立思考、分析和解决问题的能力；初步运用所学知识分析解决程

序调试过程中出现的问题。

④.掌握常用工具软件的使用方法；熟悉医学图象处理的基本方法。⑤.编写完整、规范的设计说明书。

⑥.培养科学求实、严谨治学的态度和一丝不苟、严肃认真的工作作风。

四、课程设计内容

课程设计内容的安排既要符合教学计划的要求，又要兼顾学生的知识水平、实际情况及课程设计时间的限制，同时还要有利于培养学生的开拓创新能力、独立分析问题、解决问题能力。

医学图象处理课程设计有多个设计题目供学生选择，各个题目均是有一定代表性的医学图象处理与分析系统的功能模块，需具备一定软件编程技能，并能综合运用所学医学图象处理理论知识，经过一定努力方可完成。

以下所列为具有代表性的设计内容。课程设计的内容也可为下列内容中的一个模块。

1．血细胞的自动计数

2．血细胞的自动分类

3．癌细胞的自动识别

4．显微图象处理

5．医学图像格式的转换

6．细胞图像的纹理分析

7．人脸的检测与定位

8．指纹识别系统

9．编写基本的图象处理程序。包括图象的读取、存储、显示（bmp、tiff、jpeg、gif格式），直方图均衡化、边缘抽取（Sobel、Canny等）、阈值化、基本

形态学处理（腐蚀、膨胀、开运算、闭运算）、骨架抽取、细化，离散傅立叶变换，以及抽取直线或圆的Hough变换等扩展功能。

10．人脸特征抽取（瞳孔中心、鼻孔、鼻尖、嘴角等特征点的抽取，以及嘴形轮廓、头部轮廓的提取等）

11．自定题目。要求与指导教师协商并得到认可。

五、课程设计步骤

1.由指导教师下达课程设计任务书。

2.利用图书馆图书及电子资源、网络查阅相关文献资料。

3.演示显微图象分析处理系统的功能。

4.演示图象处理系统的功能。

5.熟悉数字图象处理的基本方法。

6.熟悉Matlab、VC等编程环境，熟练使用各种工具软件编程完成指定功

能。

7.根据课程设计大纲和课程设计任务书的要求制定实施方案和方法。

8.选择不同的软件编程环境实现指定的任务。

9.演示课程设计成品、撰写课程设计报告。

六、课程设计的组织

课程设计由多名教师参与指导，每位教师指导2~3个设计题目，可每4~6名学生合作完成一个题目，亦可单独完成。

六、考核方式与评分办法

为了鼓励学生动手、动脑，调动其实习的积极性，养成科学的工作态度，将课程设计的成绩评定依据的各项指标量化。成绩评定依据包括以下几点：

1.工作态度、思想表现和科研协作观念（占20%）；

2.课程设计报告（占40%）；

3.课程设计成品的演示（占40%）；

分为优、良、中、合格、不合格五个等级。

七、推荐教材和教学参考书

1． 罗述谦，周果宏，医学图像处理与分析，北京：科学出版社，2003。

2． 田捷，医学影像处理与分析，北京：电子工业出版社，2003。

3． 吕维雪，医学图像处理，北京：高等教育出版社，1989。

4． 阮秋琦，数字图像处理学，北京：电子工业出版社，2001。

5． Rafael C.Gonzalez等著，阮秋琦，阮宇智 等译，数字图像处理（第二版），北京：电子工业出版社，ISBN：7-5053-8236-5，2005年。

6． Rafael C.Gonzalez，Digital Image Processing，Prentice Hall&电子工业

出版社，2002年。

7． Rafael C.Gonzalez等著，阮秋琦，阮宇智 等译，数字图像处理（Matlab

版），北京：电子工业出版社，2005年。

8． 张宏林，Visual C++数字图像模式识别技术及工程实践，北京：人民

邮电出版社。

9． 徐慧，Visual C++数字图像实用工程案例精选，北京：人民邮电出版

社，2004年3月。

10． 何斌，Visual C++数字图像处理，北京：人民邮电出版社。

11． 周长发，精通Visual C++图像处理编程，北京：电子工业出版社，2004

年10月。

12． 何东健，数字图像处理，西安：西安电子科技大学出版社，2003.7

13． IEEE Transactions on Image Processing

14． 中国知网、中国期刊网

15． Internet

生物医学工程系

医学信号处理 篇3

【关键词】 医学影像科；急诊处理；临床分析

在临床急诊之中，医学影像科工作所起到的作用非常重大；医学影像科在急诊处理方面的准确性与及时性会对临床急诊处理工作造成直接影响¹。本文分析了50例急诊患者的临床资料，报告如下。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选取我院2010年2月到2012年5月医学影像科急诊处理的50例患者，男29例，女21例；患者的年龄为24至70岁，平均43.5岁。

1.2 方法 回顾分析50例患者在治疗过程中的各项数据资料，并分析医学影像科急诊处理工作的要点，总结临床急诊处理中应注意的事项。

2 医学影像科急诊处理工作的要点分析

2.1 对急诊患者所具有的特征进行了解，能优化急诊处理工作 急诊患者所具有的特征包括以下三方面。第一，急。在急診科中的患者多病情危急，检查与救治患者的过程中应争分夺秒，稍有疏忽，将会对病人的生命造成严重威胁或直接导致死亡²。第二，危。进行急诊处理的患者多为病情重及生命垂危者，必须迅速进行检查，否则将会为患者带来不可逆转之损失。第三，重。在急诊科当中的患者常常无法自行走动，更不能任意搬动，无法很好的配合检查。

2.2 医学影像科急诊处理分析

2.2.1 对急诊患者病情的变化及药物治疗进行观察 做好院前抢救工作，密切观察及记录患者的各项生命活动指标，如呼吸、心率及脉搏等变化，以便为判断病情状况提供参考，为病情预见及后期治疗提供一定的依据。如患者正在输液，要密切注意是否出现输液外渗及不良反应等，合理控制静脉滴注速度，避免接触注射部位。

2.2.2 医学影像科的接诊程序 医学影像科当中的工作人员应该在接到申请单及CT检查摄片时，就立即仔细阅读及观察相关的说明及患者情况，以便准确把握患者病情及相关的临床资料。如申请单上出现了字迹不清楚的现象，则需要马上联系临床医生，联系之后方可确认，万不可胡乱猜侧；同患者家属交流与沟通，以便了解患者具体的病情，进而制定出相应的急诊处理方案³。此外，为了能赢得最优抢救时机，可在后期处理具有复杂程序的事项，如急诊患者直接进入到医学影像科，则应经过临床医生的急救处理之后，才可以进行摄片或CT检查，以预防发生意外。

2.2.3 相关的检查准备工作要做好 以申请单作为依据，快速简单询问患者病情，以制定合适的影像检查方案。为患者检查时，检查参数就会对检查质量造成影响，因此，必须准确调节及设置相应的检查参数。可选择大规格的数码板及片盒等进行摄片，让患者保持适合的体位，以方便常规检查，并使获得的影像检查资料变得相对精确。如急诊患者受到体位限制，则应选择患者能够接受的体位。在检查时，应尽量避免变动患者体位，可利用移动性的机架或X线球管，尽最大可能在同一体位下完成多项检查。

2.2.4 影像学科的检查操作 科室内的工作人员应熟悉设备操作步骤及相关性能指标，并熟练掌握检查位置，轻巧适度操作检查设备，如检查具有重要诊断价值，则应立即进行检查，以为临床治疗赢得宝贵时间⁴。根据初步诊断报告及临床表现，准确判断检查角度、参数及部位，进而为治疗提供价值较高的影像资料。减少搬动病危及昏迷者，摄片工作可在担架或平车上完成；如病人有严重外伤，则需要行站立式检查，以观察是否存在血气胸及脏器穿孔等情况；如患者无法站立，则可取坐位及半卧位。

2.2.5 诊断报告的出具 检查完成后，应及时出具急诊报告，不可遗漏关键阳性征象；如在检查时，患者被体位所制约，不能获得准确的医学影像检查结果，为了确保顺利实施抢救工作，影像科也应提供一些参考价值较高的影像资料。

3 结 果

经过医学影像科的急诊处理之后，50例患者的临床治疗结果良好，影像科出具了及时、准确及清晰的报告单。

4 结 语

急诊患者具有多变及复杂的病情，这对医学影像科的处理工作提出了更高要求。如操作不当，将引起病情的延误，造成救治困难。因此，在急诊处理工作中，医学影像科应及时出具性相应的检查报告。如患者出现了同病异影或异病同形的状况，则可根据临床病症与检查资料进行确诊⁵。医学影像科的急诊处理隐含的风险较大，所以必须科学防范风险，应急处理突发事件，努力将各个环节做好，以便提供更多更有价值的影像检查信息给临床医生，从而顺利开展急诊工作。

参考文献

[1] 李惠军，和金玲，付国宝，陈庆，李晓真.急诊医疗工作中应处理好的几种关系[J].中国民族民间医药，2010，16（12）：8720—8721.

[2] 刘静，马令.放射科急诊工作素养探讨[J].中国医药导报，2009，26（3）：312—313.

[3] 康腊梅，孙华.基层放射科急诊摄片工作的应急措施[J].实用医技杂志，2009，35（21）：653—654.

[4] 贺斌，聂勤，谭隆旺.成友华医学影像科急诊处理的几点体会[J].西南军医，2009，11（2）：649—650.

《医学信号处理》双语教学探讨 篇4

作为生物医学工程、生物信息技术和生物信息学等专业的一门重要专业主干课程, “医学信号处理”是门多学科交叉的课程, 是理、工、生、医高度融合的产物, 涉及的知识面宽而广。随着信号处理技术、生命科学和医学技术的飞速发展, 医学信号处理涵盖的内容也越来越多。由于信号处理新技术层出不穷, 各种生物医学问题也千变万化, 国际上“医学信号处理”课程的教学内容、教学手段和教学方法都发生了巨大变化。国内医学信号处理方面的教材较少, 而且多数都没有及时反映新内容的变化, 在教学诸多方面与国外教材相比存在较大差距。因此, 如何有效地提高“医学信号处理”课程的教学质量, 是一项具有重要意义的工作。

我校对“医学信号处理”进行了双语教学的改革, 从原版教材的选择和资金的提供上都给予了大力支持和保证。“医学信号处理”双语教学作为学校立项的教改项目, 得到了经费方面的支持。本文将根据笔者的教学实践, 从原版教材的选择、教学内容和实践环节改革及教学效果等方面进行阐述。

2、双语教学过程的准备

2.1 学生情况分析

本次双语教学在我校生物医学工程专业大三2个班全体学生中进行。为了取得良好的教学效果, 在上课之前, 对学生的基本情况进行了了解, 主要包括:前续课程“信号与系统”、“数字信号处理”、“概率论与随机过程”的学习情况及大学英语四级 (C E T-4) 的过级率。

从对学生前续课程的调研情况看来, 有必要在授课之初对随机过程的一些基本概念进行复习和加强。考虑到学生CET-4的过级率在90%以上, 在授课时只对首次出现的专业词汇给予解释, 鼓励学生用英文完成作业, 期末考试试卷部分题目采用英文形式。

2.2 原版教材和参考书的选择

鉴于外文原版教材对开展双语教学至关重要, 经过反复调研、论证以及六次讲授医学信号处理的经验, 最终选用了John L.S e m m l o w编著的《B i o s i g n a l a n d Biomedical Image Processing》。该教材语言浅显易懂, 有利于学生克服对英文的恐惧, 更重要的是摆脱了中文教材的干瘪理论, 由生动的实例引出深奥的理论, 并提供了大量用于验证计算的Matlab程序。该教材融合了医学信号处理的最新研究成果, 深入讲解了现代信号处理的理论与实践, 涵盖了卷积、相关、数字滤波器、经典频谱分析方法、现代频谱分析方法、时频方法、小波变换、最优和自适应滤波器、主分量分析和独立分量分析等。这些内容是医学信号处理的基础和核心, 需要学生能熟练掌握, 最重要的是会灵活应用。该教材还包括有部分图像处理、分割和融合的内容, 适合部分学有余力的学生自学, 为学生学习后续的“医学图像处理”打下初步基础。

中文参考书选用的是电子科技大学出版社出版的《生物医学信号处理》, 作者为饶妮妮和李凌。

3、双语教学过程的实施

3.1 教学内容的组织形式

考虑到此次授课学生的CET-4过级率在90%以上, 所以采用了英文教材、英文多媒体课件、双语讲课的方式授课。讲课的形式采用多媒体和板书相结合, 对于重要的理论推导采用板书的形式, 对于实例、动画的演示则采用多媒体形式。该课程所用外文原版教材涉及的内容较多, 这就需要教师在上课之前根据实际情况对授课内容作出适当的取舍。

3.2 多媒体课件的制作

“医学信号处理”课程由于理论推导多, 许多概念很深奥。因此, 结合教材, 利用PowerPoint、Flash和Matlab精心制作了完整的多媒体演示课件。这些课件将全部提供给学生供他们提前预习和课后复习。

3.3 实践环节的加强

由于医学信号处理是一门理论性、实践性都很强的课, 其中的部分理论很抽象, 理解和掌握起来有一定的难度, 为了保证学生真正理解其基本概念和方法, 根据教学实践经验, 我们将实验学时数由8学时增加到了16学时。本课程实验在我院医学信号处理实验室完成。实验题目参考了丹麦快速超声实验室所开设医学信号处理实验题目, 立足于信号处理理论的应用。部分实验题目要求是以纯英文形式给出的。要求学生用Matlab或C完成4个实验:随机信号的处理, 用互相关求延时, 解维纳霍夫方程并且仿真检验, 参数建模和功率谱估计。实验课之前要求学生完成相应的预习报告, 实验过程中, 采取学生自主完成为主, 老师在旁辅导的形式, 实验完成之后要求学生完成相应的实验报告。

学生们在完成实验报告的实验体会中普遍反映, 实验环节非常重要, 通过实验他们进一步掌握了相关理论, 明确了相关理论的应用。

3.4 辅助措施

为了保证教学效果, 还采取了以下一些辅助措施:

(1) 完成小论文

为了拓展学生的知识面, 了解国内外医学信号处理的新进展。要求学生至少阅读5篇英文文献, 完成一篇综述文章, 主要方面为生物医学信号处理的新理论、新技术、发展趋势、或在某一方面的研究成果等。

(2) 推荐一些优秀的网络资源, 比如M I T的生理信号数据库:w w w.physionet.org, 日本的ICALAB数据库:www.bsp.brain.riken.go.jp/ICALAB等。

(3) 辅导学生完成教材中提供的Matlab程序, 这对他们掌握相关理论是相当重要的。

3.5 课程考核方式

课程考核按照平时成绩占30%, 期末考试成绩占70%。平时成绩包括小论文 (占20%) , 作业占10%。期末考试试卷部分题目采用英文, 要求学生用英文完成。

4、双语教学效果的分析

课程结束后, 全班学生 (共5 2人) 对“医学信号处理”课程双语教学效果进行了网上评价, 学校教务处网上评教调查结果如表1所示。

除了让学生在学校教务处网上评教, 还让学生写了建议和意见, 从学生的反馈看来, 他们在完成实验和小论文的过程中收获最大, 这是这门课最成功的地方。从网上评教结果可以看出, 本课程得到了大部分学生的认可, 原版教材的选择比较恰当, 但在一些方面还做得很不够, 比如, 注重更新教学内容方面和理论联系实际等方面都还有待加强。

5、结论

医学信号处理是生物医学工程等专业学生的一门重要专业主干课程。但是, 由于我们国家生物医学工程专业起步较晚, 因此为了缩小我国在本学科的研究水平与国际上的差距, 国内的部分著名大学开始选用国外的原版或影印教材。为了适应现代化教学、与国内名牌院校和国外大学教学水平接轨的需要, 我校医学信号处理课程也逐步实行了双语教学。应用英文原版教材, 开展双语教学, 确实有利于学生和教师吸收国外的先进的教学理念, 适应当今国际化社会的需要。我们在实施双语教学的过程中发现, 让学生克服对英文的恐惧心理、原版教材的选择、课程内容的组织、实践环节的加强以及和学生的互动显得尤为重要, 但这几个方面又是特别难以实施的, 需要老师和同学投入大量的时间和精力才能完成。

摘要：本文对“医学信号处理”课程双语教学的实施情况进行了具体介绍, 内容包括原版教材和参考书的选择和利用、教学内容的取舍和安排、实践环节的加强以及教学效果的评价等。实践表明, 原版教材的选择和实践环节的加强有利于取得良好的教学效果。

关键词：双语教学,医学信号处理,教学方法

参考文献

[1]饶妮妮, 李凌.生物医学信号处理[M].成都:电子科技大学出版社.2005.

[2]翟军勇, 陈从颜, 费树岷.“信号与系统”课程双语教学实践[J].电气电子教学学报.2008, 30 (5) :82-83.

浅谈生物医学信号及传感器 篇5

导论：

人体存在高度精密而复杂的生物信号，每一种信号都在传递着身体的工作状态，器官机能是否正常，呼吸、循环系统是否健全，人体是否处于一种健康状态……随着信息科技的发展，在医学研究领域，产生了“高端”的医生，它们通过接收人体信号，对人体信息进行检测，实现疾病的诊断和防治。

生物医学传感器好比人的五官，人通过五官，即眼（视觉）、耳（听觉）、鼻（嗅觉）、舌（味觉）和四肢（触觉）感知和接受外界信息，然后通过神经系统传递给大脑进行加工处理。传感器则是一个测量控制系统的“电五官”，他感测到外界的信息，然后送给系统的处理器进行加工处理。如果一个系统没有传感器，就相当于人没有五官。

生物医学信号处理是生物医学工程学的一个重要研究领域，也是近年来迅速发展的数字信号处理技术的一个重要的应用方面，正是由于数字信号处理技术和生物医学工程的紧密结合，才使得我们在生物医学信号特征的检测、提取及临床应用上有了新的手段，因而也帮助我们加深了对人体自身的认识。

生物医学传感器的认识

一、定义

我们定义：传感器是能感受（或响应）规定的被测量并按照一定规律转换成可用信号输出的器件或装置。传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件和产生可用信号输出的转换元件以及相应的电子线路组成。也可把传感器狭义地定义为：能把外界非电信号转换成电信号输出的器件或装置。

二、分类

生物医学传感器是一类特殊的电子器件，它能把各种被观测的生物医学中的非电量转换为易观测的电量，扩大人地感官功能，是构成各种医疗分析和诊断仪器与设备的关键部件。我们将生物医学传感技术中常用的传感器按被观测的量划分为以下三类：

（1）物理传感器：用于测量和监护生物体的血压、呼吸、脉搏、体温、心音、心电、血液的粘度、流速和流量等物理量的检测。

（2）化学传感器：用于生物体中气味分子，体液（血液、汗液、尿液等）中的PH值，氧和二氧化碳含量（pO2、pCO2），Na+、K+、Ca2+、Cl-以及重金属离子等化学量的检测。

（3）生物传感器：用于生物体中组织、细胞、酶、抗原、抗体、受体、激素、胆酸，乙酰胆碱、五羟色胺等神经递质，DNA与RNA以及蛋白质等生物量的检测。

传感器按尺寸划分有：常规传感器（毫米级，可用于组织检测），微型传感器（微米级，可用于细胞检测）和纳米传感器（纳米级，可用于细胞内检测）。

三、对传感器的性能要求：

（1）有较高的灵敏度和信噪比。

灵敏度高时，输入较小的信号即可产生较大的输出信号。传感器输出信号电压与噪声电压之比称为信噪比。信噪比越高，说明获得的有用的输出信号就越大，信噪比越小，信号与噪声越难分辨，严重时将出现信号被噪声淹没的现象，无法获得有用的信号，测量无效。

（2）有良好的线性和较高的响应速度

线性好是指传感器的输出信号在规定的工作范围内与输出信号成比例关系，而不产生信号非线性失真。响应速度快表明输出和输入的延迟时间短、实时性好。

（3）重复性、一致性和选择性好

重复性好是指传感器反复使用，其性能不变。一致性好是指传感器的互换性强，在生产与修理中尤为重要。选择性好是指传感器只对确定目标的变量有响应，不受其他变量的影响。

（4）化学、物理性能好

传感器必须与人体的化学成分相容，既不会腐蚀也不会给人体带来毒性。传感器的形状、尺寸和结构应与待测部位的解剖结构相适应，对被测对象的影响要小，使用时应不损伤组织。

（5）电气安全性好

传感器要与人体有足够的电绝缘，即使在传感器损伤的情况下，人体收到的电击也应在安全之下。

（6）操作性好

传感器应操作简单、维护方便、便于消毒。

生物医学传感器的意义

随着生物传感技术的不断发展，生物传感器必将在医学领域掀起一股热潮。

（1）生物传感器采用固定化生物活性物质作催化剂，价值昂贵的试剂可以重复多次使用，克服了过去酶法分析试剂费用高和化学分析繁琐复杂的缺点。因此，这一技成本低，在连续使用时，每例测定仅需要几分钱人民币，术在很大程度上减轻病患医疗费用上的负担。（2）生物传感器专一性强，只对特定的底物起反应，而且不受颜色、浊度的影响，准确度高，一般相对误差可以达到1％；分析速度快，可以在一分钟得到结果。因此，这一技术应用于医学上不仅提高了检测结果的准确性，更是缩短了整个过程所需的时间，进一步提供了救治病人的先机。

（3）操作系统比较简单，容易实现自动分析。在临床中，许多操作对于病患来说是痛苦的，若能很好的利用生物传感器的这一特点，我相信将为他们减少很多的痛苦。

当前各种利用生物传感技术开发的仪器也已问世，但是在应用上还有许多技术需要深入研究。诊断各种疾病的医用传感器，还有待于引深研发，例如谷氨酸传感器是一种稳定的脱氢酶、转氨酶、血氨的指示性传感器，它在临床急症室等许多场合可取代光度法测定，有潜在应用前景；测定胸外科病人乳酸指标的生物传感器也已开始应用,与肾透析联用的几种生物传感器也有产业化开发价值。今后这些生物传感器将逐渐得到普及，给广大病患带来更多的福音。

生物医学信号

生物医学信号有一维、二维之分一般而言, 将一维信号称为信号, 二维信号称为图像自然界广泛存在的生物医学信号是连续的, 由于计算机巨大的计算能力, 一般先用转换器将

连续信号转换成数字信号, 然后在计算机内用各种方法编制成的软件进行分析处理限于篇幅, 这里只论一维生物医学信号的处理方法。

信号处理的领域是相当广泛而又深人的, 已在不同程度上渗透到几乎所有的医疗卫生领域从预防医学、基础医学到临床医学, 从医疗、科研到健康普查, 都已有许多成功的例子如心电图分析, 脑电图分析, 视网膜电图分析, 光片处理, 图像重建, 健康普查的医学统计, 疾病的自动诊断, 细胞、染色体显微图像处理, 血流速度测定, 生物信号的混沌测量等等。

一、生物医学信号特点

（1）信号弱：直接从人体中检测到的生理电信号其幅值一般比较小。如从母体腹部取到的胎儿心电信号仅为10～50μV，脑干听觉诱发响应信号小于1μV，自发脑电信号约5～150μV，体表心电信号相对较大，最大可达5mV。

因此，在处理各种生理信号之前要配置各种高性能的放大器。

（2）噪声强：噪声是指其它信号对所研究对象信号的干扰。如电生理信号总是伴随着由于肢体动作、精神紧张等带来的干扰，而且常混有较强的工频干扰；诱发脑电信号中总是伴随着较强的自发脑电；从母腹取到的胎儿心电信号常被较强的母亲心电所淹没。这给信号的检测与处理带来了困难。

因此要求采用一系列的有效的去除噪声的算法。

（3）频率范围一般较低：经频谱分析可知，除声音信号（如心音）频谱成分较高外，其它电生理信号的频谱一般较低。如心电的频谱为0.01～35Hz，脑电的频谱分布在l～30Hz之间。

因此在信号的获取、放大、处理时要充分考虑对信号的频率响应特性。

（4）随机性强：生物医学信号是随机信号，一般不能用确定的数学函数来描述，它的规律主要从大量统计结果中呈现出来，必须借助统计处理技术来检测、辨识随机信号和

估计它的特征。而且它往往是非平稳的，即信号的统计特征（如均值、方差等）随时间的变化而改变。这给生物医学信号的处理带来了困难。

因此在信号处理时往往进行相应的理想化和简化。当信号非平稳性变化不太快时，可以把它作为分段平稳的准平稳信号来处理；如果信号具有周期重复的节律性，只是周期和各周期的波形有一定程度的随机变异，则可以作为周期平稳的重复性信号来处理。更一般性的方法是采用自适应处理技术，使处理的参数自动跟随信号的非平稳性而改变。

二、生物医学信号的检测方法

（1）AEV方法

AEV方法原是通信研究中用于提高信噪比的一种叠加平均法, 在医学研究中也叫平均诱发反应法,简称方法所谓诱发反应是指肌体对某个外加刺激所产生的反应,AEV方法常用来检测那些微弱的生物医学信号如希氏束电图、脑电图、耳蜗电图等希氏束电图的信号幅度仅一拼, 它们在用丫方法检测出之前, 几乎或完全淹没在很强的噪声中, 这些噪声包括自发反应, 外界干扰, 仪器噪声方法要求噪声是随机的, 并且其协方差为零, 信号是周期或可重复产生的, 这样经过平方次叠加, 信噪比可提高N倍, 使用方法的关键是寻找叠加的时间基准点。

（2）生物医学信号的混沌测量

传统的测量技术以线性方法为主, 强调的是稳定、平衡和均匀性而非线性系统是在不稳定、非平衡的状态中提取信息、处理信息, 从而显示它特有的优点混沌用于测量闭可以说是一种尝试, 也许人们很难想象一个极不稳定的混沌系统能进行精确的测量, 可是生物的感觉器官就是极不稳定的混沌系统, 其检测灵敏度却远远超出目前的科技水平, 这是一个全

混沌系统的最大特点是初值敏感性和参数敏感性, 即所谓蝴蝶效应混沌测量的基本思路就是把蝴蝶效应倒过来应用将敏感元件作为混沌电路的一部分, 其敏感参数随待测量变化而变化, 并使系统的混沌轨道变化, 测出馄沌轨道的变化就可得到待测量, 这是一种不同于传统测量的新方法。

三、生物医学信号的处理方法

简单的信号处理是建立在线性时不变系统理论基础上的，这种理论只适用于平稳信号的处理，非平稳信号是多种多样的。其中有一种是均值缓慢变化而方差不变的信号。由于生物体对处界刺激的适应能力，生物体在接受外界刺激的适应过程中产生的生物信号就具有这样的特点。均值变化的规律称为趋势函数，一旦从这类信号中除去趋势函数，信号就变成了平稳的。因而在分析这种信号时，首先应进行消除趋势函数处理；另一类非平稳的信号可近似地看成是分段平稳的。脑电信号常具有这个特点，因为脑电信号随着精神状态的改变而改变，造成逐段平稳的状态。在处理这类信号的第一步是把它正确地分段，使它的每一段都可以认为是平稳的，再用平稳信号处理方法处理它们。

由于计算机技术的普及与发展，以及数字处理方法的通用性和灵活性，数字信号处理技术己成了信号处理技术的主流。为了进行数字信号处理，必须在正式处理前先把模拟信号时间离散化、量化。在数字信号处理中已经指出，采样导致信号频谱的周期延托，周期延拓结果造成频谱混叠。对一个频带宽度有限的信号，只要采样频率大于信号最高频率的两倍，就可以避免这种频谱混叠。然而，实际信号的频谱并不像理想的那样，在高于某个最高频率的区域上幅度就截然变为零，而只是比较小而已。因此，采样定理只能近似地满足，实际频谱混叠仍然存在。为了克服这个问题，必须在采样以前，将信号通过一个高频抑制能力较理想的低温滤波器(称为抗混迭滤波器)进行限带滤波处理。

根据信号处理系统任务要求，有时在取得信号后，不需立即得到处理结果，这时就可以来用离线处理。大多数情况下，要求处理结果在采集同时或采集结束后立即得到，就要用实时的或在线的处理方法。在实时和在线的处理中，处理(运算)速度要足够快，占用内存空间也有一定限制，均比离线处理要求高，有时为了实现足够快的处理速度，不得不采用专用的硬件处理器。

参考文献：

《现代仪器分析在生物医学研究中的应用》化学工业出版社钱小红 谢剑炜 主编 《生物医学测量与仪器》西安交通大学出版社李天钢马春排主编

《生物传感器的应用现状和发展趋势》 马莉萍毛斌 等著

《生物医学信号数字处理技术及应用》 科学出版社聂能 尧德中 等著

医学信号处理 篇6

[关键词] 高职院校 体育运动 运动伤害 实用医学处理 预防

体育活动是高职院校学生最喜爱的文体之一，但同时体育运动是高风险活动之一，加上我校高职学生人数多，年龄偏小，平时大多娇生惯养，与本科、大专生相比较而言，自身身体素质较差，而且体育活动和体育教学纪律和自觉性也较差。体育活动和体育教学如果运动不当或不小心，更容易受伤，本人根据多年体育教学经验提出了一些见解和初探，对体育教学实践具有一定的实践指导意义。

体育活动与教学实践中遇到的常见运动损伤一般急救手段

1.急救包扎：包扎有固定夹板或敷料，限制伤肢活动，避免加重伤情；保护伤口，预防或减少感染；支持伤肢，使之保持舒适的位置，减轻疼痛和压迫止血，防止或减轻肿胀等多重作用。包扎时，动作要柔和、熟练、包扎的松紧度应适中，过度会妨碍血液循环，过松则起不到包扎的作用；绷带包扎要从伤部远端开始，包扎结束时，绷带末端要用胶布黏合固定或将绷带末端留下一段，纵形剪开缚结固定，但缚结不要在伤口处 [1]。

2.止血法：对外出血的伤员，尤其是大动脉的出血，必须立即止血；对疑有内脏或颅内出血的伤员，应尽快送医院处理。这里主要介绍外出血的几种止血方法 [2] 。

绷带加压包扎法：用数层无菌敷料覆盖创口，再用绷带加压包扎，以压住出血的血管而达到止血效果，同时抬高伤肢。它适用于小动脉、小静脉和毛细血管出血的止血。

指压法：在动脉行走中最容易被压住的部位称为压迫点。指压法的要领是在出血部位的上方，在相应的压迫点上用拇指或其余四指把该动脉压迫在邻近的骨面上方，以阻断血液的来源而达到止血的效果。这是动脉临时止血法，所加压力必须持续到可以结扎血管或用止血钳夹住血管为止。

3.冷敷法、热疗：冷敷能降低局部组织温度，使血管收缩，减轻局部充血，控制神经的感觉，具有止血、镇痛、防止或减轻肿胀的作用。常用于急性闭合性软组织损伤的早期，伤后立即使用，冷敷后应加压包扎并抬高伤肢。冷敷时一般使用冰袋或用冰块装入塑料袋内作伤部冷敷越20min；如条件限制，也可用冷水毛巾置于伤部，2～3min更换一次 [3] 。

热疗：受伤后24～48小时后，可实施热敷。常用于急性闭合性软组织损伤的中、后期和慢性损伤的治疗。热疗包括热敷、红外线照射等。它能扩张局部血管，增强血液和淋巴循环，提高组织的新陈代谢，解除肌肉痉挛，加速淤血和渗出液的吸收，促进损伤组织的修复，具有消肿、解痉、减少粘连和促进愈合的作用。热敷时一般采用热水袋或热毛巾，每天1～2次，每次20～30min。毛巾无热感时要立即更换，热敷的温度要适当，以防发生烫伤。红外线照射治疗时，先把红外线预热2～5min，然后把红外线灯移向伤部的上方或侧方，灯距一般为30～50cm，照射剂量以伤员有舒适热感、皮肤出现桃红色均匀红斑为度。如伤员自觉温度过高时要适当增大灯距，汗液应擦去。每天1～2次，每次15～30min。

4.骨折固定方法：

手腕部骨折：用一块有垫夹板放在前臂和手的掌侧，手握棉团或绷带卷，再用绷带缠绕固定，然后用大悬臂带把患臂挂在胸前 [4] 。

小腿骨折：用2块有垫夹板放在小腿的内、外侧，2块夹板上至大腿中部，下至足部，用4～5条带宽分别有膝上、膝下及踝部缚扎固定。

腰椎骨折：要尽量避免骨折处有移动，更不能让伤员坐起或站起，以免引起或加重脊髓损伤，用硬板担架或门板放在伤员身旁，有数人协力轻轻把伤员搬至木板上，取仰卧位，并用数条宽带把伤员缚扎在木板上。若腰部悬空时，应在腰下垫一小枕或卷起的衣服。若使用帆布担架时，伤员要俯卧，使脊柱伸直，禁止屈伸。

5.人工呼吸急救方法：引起呼吸、心跳骤停的原因较多，较常见的是，学生本身有重大隐形疾病，而又突然剧烈运动，或药物中毒、严重创伤和大出血、溺水和窒息等。应立即进行胸外心脏挤压并注意维护呼吸道通畅；呼吸和心跳都停止的病人，應同时进行人工呼吸和胸外心脏挤压，最好由两人配合进行，一人做人工呼吸，一人做胸外心脏挤压，两者操作频率之比1:4。呼吸、心跳骤停的抢救，必须做到行动迅速，争分夺秒，才可能挽救病人生命。虽然人工呼吸和胸外心脏挤压法在运动实践中应用较少，但在群众性游泳中发生溺水却非少见。因此，体育教师和教练员掌握人工呼吸和胸外心脏挤压法是非常必要的。

口对口吹气法：伤员仰卧，头部置于极度后仰位，打开口腔并盖上一层纱布。救护者一手托起患者下颌，掌根部轻压环状软骨，使其间接压迫食道，以防吹入的空气进入胃内；另一手捏住患者鼻孔，深吸一口气后，对准患者口部吹入。吹完气后，立即松开捏住鼻孔的手。如此反复进行，每分钟吹气16～18次 [5] 。

体育运动中常见运动损伤的医学处理方法

1.擦伤：擦伤是皮肤受到外力摩擦所致，皮肤被擦破出血或有组织液渗出。创口浅、面积小的擦伤，可用生理盐水或凉开水洗净创口，周围用70%酒精棉球消毒，创口上涂抹红汞或紫药水，待干即可，勿需包扎。但面部擦伤最好不用紫药水涂抹；关节附近的擦伤也不宜使用暴露疗法，以免皮肤干裂而影响关节运动，

2.撕裂伤：皮肤撕裂伤多发生于头部，尤以额部和面部较多见，如篮球运动中眉弓部被他人肘部碰撞，引起眉际皮肤撕裂。若撕裂伤口小，经止血、消毒处理后，可用粘膏粘合；伤口较大则需缝合，必要时要使用抗菌素治疗。

3.刺伤和切伤：田径运动中被钉鞋或标枪刺伤，冬季滑雪时被冰刀切伤，其处理方法基本上与撕裂伤相同。凡被不洁物致伤且创口小而深时，应注射破伤风抗毒素。

4.挫伤：由钝力直接作用于身体某部所致，如运动中相互冲撞、或被踢打、或身体某部碰击在器械上。轻者仅是肌肉、韧带等挫伤，重者如头、胸、腹部和睾丸挫伤等器官的损伤而合并休克。在体育运动中比较常见的是股四头肌和小腿前部挫伤[6] 。

5.肌肉肌腱拉伤：由于肌肉主动的猛烈收缩，其收缩力超过了肌肉本身所承担的能力，或肌肉受力牵伸时，超过了肌肉本身特有的伸展程度，均可引起肌肉拉伤。拉伤可发生在肌腹或肌腱交界处或腱的附着处。由于致伤力的大小和作用性质不同，可引起肌肉、肌腱部分纤维断裂、完全断裂或微细损伤的积累。除肌肉本身的拉伤外，常可同时合并肌肉周围的辅助结构如筋膜、腱鞘的滑囊的损伤[9]。

体育运动中运动损伤的预防和对策

1.预防运动损伤的微观措施和手段：加强体育活动和体育教学的安全性教育，使学生在行动上、思想上引起足够的重视；课前充分重视作好准备活动；科学、合理地组织体育活动和体育教学、训练和比赛，加强体育活动安全措施的落实；加强学生体育活动和体育教学的安全保护与自我保护，提高安全的意识。预防：参加体育活动时加强保护措施，穿戴必要的保护装置，禁止使用粗暴动作，防止出现严重错误动作；运动场地空间要适当；提高学生身体素质的全面素质。加强体育运动器材、设施和体育活动和体育教学的精细化管理；握学生的健康状况动态变化，在体育活动中区别对待。

2.加强体育运动体育工作的宏观管理：首先，要做好体育运动中的安全教育工作。学校要加强学生体育运动中的安全教育工作。体育教师要经常检查场地、器材，发现不安全因素要及时采取措施。作好充分的准备活动和整理活动 [8] 。其次，做好运动锻炼期间的医务监督预防。医务监督是指生理卫生知识和医学知识对自己参加体育锻炼后的身体健康和身体机能进行监护，预防锻炼中各种有害因素可能对身体造成的危害，通过自我检查，了解对锻炼内容和运动量的适应情况，为今后的体育锻炼提供依据。第三，加强体育运动器材、设施和体育教学的管理，把体育活动和体育教学作为学校体育工作的中心环节来抓，加强检查和指导，努力提高体育活动和体育教学的教学质量。最后，强化学校体育卫生管理。加强对学校体育工作的领导和管理，可以更好地发挥学校卫生工作在学生学习和生活等各方面的作用，以保障学生健康发展，培养良好的生活习惯。

结语

促进学校大学生健康成长，是关系国家和民族未来的大事。对体育活动与教学实践进行科学指导和管理，具有非常重要的实践意义。各级学校要加强体育活动的管理，特别是注意宣传和普及科学健身、科学管理，特别对常见运动损伤的医学护理等知识的大力宣传，为学校参加体育锻炼提高科学、安全、健康的指导。

参考文献：

[1]栗巖，曲扬.体育运动中常见运动损伤的急救[J].大众科技，2009（12）：46-48.

[2]史友国.球类运动常见损伤原因及预防[J].安徽电子信息职业技术学院学报，2007（4）：32-34.

[3]张君，孙刚，贾淑欣.如何预防体育课堂教学中的运动损伤[J].考试周刊，2009（31）：26-28.

[4]桂向东.篮球运动员膝关节损伤与预防[J].泰山学院学报，2005（3）：36-37.

[5]杨清.落实“阳光体育运动”长效机制的研究[D].湖南师范大学，2008（6）：60-62.

[6]杨剑，张艳华.阳光体育运动的社会学分析及对策研究[J].科技信息（科学教研），2008（7）:53-55.

[7]胡超.校园体育环境与阳光体育运动[J].牡丹江大学学报，2008（4）:63-65.

[8]桂向东.篮球运动员膝关节损伤与预防[J].泰山学院学报，2005（3）：25-27.

医学信号处理 篇7

关键词：Java,医学信号,数字信号处理

生物医学信号是人体在生命过程中不断地发出的物理的、化学的及生物的信息,如体表心电(ECG)信号、脑电(EEG)、体温、血压、潮气量等。生物医学信号具有信号弱、噪声强、频率范围一般较低、随机性强等特点。生物医学信号处理是生物医学工程学的一个重要研究领域,也是近年来迅速发展的数字信号处理技术的一个重要的应用方面。正是由于数字信号处理技术和生物医学工程的紧密结合,才使得我们在生物医学信号特征的检测、提取及临床应用上有了新的手段,因而也帮助我们加深了对人体自身的认识。

可直接用于信号处理的软件有著名的Mathworks公司的Matlab,该软件功能强大,但一般在台式电脑应用较多。其他用于信号处理的软件大都根据实际需要由工程人员自行开发,如采用C语言编写的信号处理程序也很常见。Java作为一种常用的结构优异的计算机编程语言,现成用于进行信号处理的程序却非常少见。所以,如果能采用Java语言开发一套专用于处理医学信号的软件工具包,不论是在教学还是在实际开发工作中,都是非常有益处的。此外,Java语言具有天生的跨平台性质和可移植性强的特点,可适用于不同的操作系统环境。特别是在移动终端设备蓬勃发展的今天,硬件配置已经非常强大,操作系统出现了WindowsPhone、android、Symbian等多元竞争的局面,采用Java语言设计的程序更有其用武之地。

将数字信号处理与Java语言结合在一起,作者开发了一套适用于医学信号处理的软件开发工具包。软件包的所有程序方法采用纯Java语言编写,没有采用将Matlab或是C语言的现成程序转换成Java的方式,虽然工作量很大,但保证了程序的运行效率,避免了转换过程中的一些不可预测的问题。以下是对软件工具包一些重要属性的描述(涉及的变换和算法的原理这里不做说明,请参考相关资料)。

1 软件工具包基本结构

软件工具包采用Java1.7版本,在NetBeans IDE6.8平台进行开发。工具包涉及的信号处理内容较为广泛,包含了确定信号、随机信号的变换;信号的处理滤波;采样率变换;功率谱估计等多方面。软件包共设计了7个类(见图1所示),每个类下有若干方法(见图2)。其中,辅助类三个,分别用于复数运算、矩阵运算和常用窗函数生成;一个信号变换类,包含信号变换方法,如FFT、DFT、DCT、STFT、Wigner-Ville分布等;一个系统分析类,包含卷积、相关、AR模型、维纳滤波器、卡尔曼滤波器等;一个小波运算类和一个自适应滤波器类。设计时,对每个程序方法的实现进行了详细描述,编辑了Javadoc文档,便于理解和调用。

2 软件方法的准确性和健壮性

程序的正确性和健壮性是至关重要的,所以每个方法设计完成后都经过了实际测试。

软件包中的大部分方法都与Matlab的计算值进行了比较,个别方法与手工计算结果进行比较,保证程序运行结果的准确性。

这里以DFT、FFT的测试程序为例,验证程序的准确性。设计测试程序(假设一段复信号:x={1+4i,5+3i,8+3i,5+9i,2+6i,6+4i,2+3i,7+4i},信号长度N=8):

通过图3、图4与图5的比较,Java的DFT、FFT算法和Matlab的FFT算法计算的结果是吻合的,唯一的区别是每一组数之间存在的一点微小误差。这是由于在Java程序设计时,设置的数据类型是double型变量,比Matlab的数据长度要长,而两个Java程序之间的误差是由于机器数表示的精度问题导致的,这都是正常的。

在程序的健壮性方面,也以FFT为例说明。FFT根据算法的特点,序列的长度不是随意截取的,长度N应等于2n,n为整数。因此,工具包针对FFT设计了两个重载方法。

方法1 public static double[][]

IFFT2(double[][]x),该方法的输入变量x为任意长度。程序根据x的长度,自动补0,使新序列长度:x.length≤N≤2n,且2n-1≤x.length。

方法2 public static double[][]

IFFT2(double[][]x,int N),该方法由用户自行设定N的长度,Javadoc中强调了N输入的要求。

考虑到程序运行的效率问题,方法设计时未采用Try-Catch块。需要强调一点的是,使用该工具包的用户应具有信号处理理论基础。

3 软件方法的应用性

工具包的设计除去FTF(快速横向滤波器)外,均采用了静态方法。类下的方法不需要先通过构造方法生成对象,调用时只需直接调用静态方法即可。

程序运行的效率是一个重要的方面。Java容器类很多,有数组、List、Map、Set等,有些容器类如Array List类,会以牺牲效率来换取序列长度的可伸缩性,所以工具包的信号序列都是采用数组实现的。因为大部分的信号序列长度根据输入序列的长度是可预知的,选择数组能有效提高程序运行效率。

工具包的设计初衷是应用于医学信号。如前所述,医学信号如心电、脑电、呼吸等都是强背景噪声下获得的微弱信号,大多都是随机信号,甚至是非平稳的。所以,工具包的设计不能仅仅局限于基本的信号处理方法,更多的应该加入随机信号的处理工具,如适用于平稳随机信号的Wiener滤波器,处理非平稳信号的自适应滤波器和STFT等。

心电信号是医学信号处理的一个热点。心电信号频率一般在0.05 Hz-100 Hz。采用普通的频率选择滤波器可以很好的滤除100 Hz以上的高频噪声,但是对于100 Hz之内的随机噪声就显得无能为力,这就需要借助更为有效的一些处理方式。以下是采用Java程序设计的小波工具(图6、图7、图8和图9方法选择Daubechies小波,p=6)对一段三个心动周期的心电信号进行的降噪处理的测试。

可见图7的信号比图6的信号更为平滑,小波工具在信号降噪方面起到了一定的作用。若对信号加以更优化处理,降噪性能可进一步提高。

4 软件包的完备性和扩展性

医学信号的处理需要用到的理论和算法比较广泛,导致7个类下的方法(不包含private方法)共计有74个之多,涵盖面比较广泛,常规的算法和变换都有其对应的程序方法。但也并非所有的算法都写成了程序,这是经过筛选的。如在频谱估计的模型中,选择了更为易用的AR模型,因为从数学逼近的角度来讲,AR、MA和ARMA模型是可以互相转换的,而且AR模型对应于求解一组线性方程,而MA模型和ARMA模型对应于非线性方程组。在自适应滤波器的设计上,选择了性能相对较好的FTF自适应算法,它与递归的RLS算法相比,计算量下降;与LMS算法相比,仍保持了收敛速度快的优点,并且收敛速度对观察值的相关性不敏感。采样率变换方法综合了抽取和内插过程,一步到位。

从图1可以发现,Java工程下的一个包,名为BasicDSP,这只是工程中的一个包;另外还有一个包,名为ExtendDSP。这个包目前是一个空包,包内没有任何类和方法,这是用于扩展的。在今后的工作实践中,一定会需要设计到一些特定功能的算法,将这些特定功能的算法放置在ExtendDSP包中,作为工具包的扩展功能。从某种意义上说,工具包并不是一个定型的产品,可根据需要随时进行扩充。

Java程序语言在医学信号处理上的应用不多,以开发包的形式集成更是少见。开发这套医学信号处理工具包,基于两方面的考虑。首先是满足临床工程工作中对于医学信号处理工具的需求;其次是满足学生学习和交流信号处理方法的需求。这套工具包的编写由作者个人完成,其中一定会存在不少的局限性,在实践工作中,还需要不断完善和提高。Java是开源的,这套工具包将在网上发布,供同行们共同探讨。

参考文献

[1]汪源源.现代信号处理理论和方法[M].上海:复旦大学出版社,2003

[2]胡光锐.信号与系统[M].上海:上海交通大学出版社,2009

[3]John G.Proakis,Dimitris G.Manolakis.Digital Signal Processing[M].USA,Pearson Education,2007

[4]Y.Daniel Liang.Introduction to java Programming[M].USA,Pearson Education,2004

[5]Bruce Eckel.Thinking in Java[M].USA,Pearson Education,2005

[6]王蒙.MATLAB7辅助信号处理技术与应用[M].北京:电子工业出版社,2005

产前超声医学图像处理 篇8

一、超声医学图像处理方法

1.1计算机的视觉

我国的计算机视觉处理手法与医学影像研究处理方法的结合一直是一个重点研究课题, 同时也对我国传统的医学图像处理技术的发展产生了重要影响。在我国的计算机视觉领域目前已经研究总结了大量有价值的研究方法和研究技术。

1.1.1图像滤波

超声的图像滤波应用主要作用在于过滤掉斑点噪声。斑点噪声主要是因为人体内存在很多实际尺寸小于波长的人体组织机构, 同时在后向的散射声波影响下而产生, 斑点和噪声的出现进一步降低了在B超成像过程中的实际图像对比以及组织内可以提取的详细信息数据。通过调查研究可以发现, 斑点噪声的模型可以大致划分为两个类别:完全性的随机模型、长阶次非随机模型、断阶次非随机模型。目前我国已经采用的多种超声成像滤波算法都可以实现一定程度的噪声过滤, 并没有哪一个固定的滤波算法可以实现应用最优效果发挥, 对于固定的图像成像分析可以采用多种定性以及定量形式进行计算, 从而对各类型滤波进行对比分析, 所以属于一种可行性较强的应用方案[1]。

1.1.2图像分割

医学的图像构成处理方法研究过程中, 图像分割一直都是其中一个热门讨论课题。主要的图像分割目标在于按照合理的规则进行图像像素类型划分。早期的该部分技术主要有区域生长以及聚类, 主要是借助图像的灰度信息, 但是应用此类方法对于灰度值较为相近的两种类型物品难以区分, 以边缘检测的方法进行分析需要结合梯度信息, 但是该类型的方法没有较为敏感的噪声反应度, 同时对于边缘较为模糊的物体提取存在困难, 因为大部分的产科超声医学计算机成像质量较差, 同时在操作过程中的待分割目标也较为复杂, 所以需要利用更加多元化的信息处理方法才能取得更好的分割处理效果。形状先验操作形式是在活动的具体轮廓和活动模型的提出而受到重视, 以神经网络信息计算方法为分割的主要目标, 同时也可以通过学习一种合理的分割形式来提高分割效果[2]。

1.2机器学习

在我国的产前超声医学处理过程中, 机器学习都占据重要的地位并发挥着重要的作用, 主要是因为机器学习促进了我国的产前超声诊断以及智能化发展, 对于部分没有充足精确度和分析推导较为困难的问题, 可以利用实际案例中的自动学习算法提高准确性。近些年来, 我国大部分的超声成像医学设备开始应用于临床实践中, 从而丰富了总体的超声医学成像数据信息资源, 进而也提高了机器学习在产前超声的医学应用可行性[3]。

二、产前的应用

国内学者对于标准切面自动化搜索研究成果已经较为丰富, 获得了较大的研究进展, 首先, 提出了自动化的标准切面模型成像方法, 该种方法需要人工进行参考切面处理, 同时还应该根据实际的统计方法进行其他类型研究, 上述工作多数都是以传统图像处理手段为基础, 实际的有效性主要是以假设的正确性为基础, 但是从另一个角度进行分析也难以满足所以复杂的要求。机器学习主要是可以实现自动化的训练数据信息提取, 通过该种方法可以获得更加复杂同时可靠性较强的经验, 同时还可以实现系统范化性能的良好实现。

结论:以超声图像为基础的医学诊断属于我国当前临床诊断中的重要方式, 基于超声图像手段的医学诊断方式具有受损程度小、及时性强、非侵入等众多优点, 从而让其在实际的诊断中得到了更为广泛的发展和应用。本文主要从产前超声医学为研究背景, 对相关的医学图像处理方法以及处理手段的原理进行了综合分析和阐述, 同时也对其中应用的关键性技术进行了综合分析, 可以丰富该领域的研究成果。

参考文献

[1]陈秀兰, 李胜利.胎儿唇腭裂产前超声筛查与诊断新进展[J].中华医学超声杂志 (电子版) , 2013, 04:263-266.

[2]黄巧燕, 张棣.胎儿畸形的产前超声诊断现状[J].医学综述, 2010, 24:3803-3806.

医学信号处理 篇9

一、时频分析方法概述

1、线性时频分析方法。

线性时频分析方法是时频分析方法中的一种, 包含短时傅里叶变换 (STFT) 、Gabor变换 (GT) 、小波变换 (WT) 等。在短时傅里叶变换与Gabor变换中, 二者分别具备各自的定义公式, 通过对二者的公式对比可以发现, 当短时傅里叶变换采用Gaussian窗时, 就是Gabor变换。无论是这两种变换形式中的哪种, 在对信号进行分析时, 均是通过单一的窗函数来实现。对于小波变换, 所具备的时频局域化特征更加的明显, 在利用小波变换进行分析时, 与信号的本质特征基本上一致, 因此, 小波变换的应用前景更加的广阔。

2、时频分布。

在时频分布的思想中, 以时频平面为基础, 通过二维分布函数的找寻, 将时频平面中每个点的能量密度准确的反映出来, 而且, 对于一些基本性质, 函数都能同时的满足。实际上, 此二维分布函数是存在的, WVD就是其中典型的一种, 具备非常好的数学性质。

二、视频分析方法在医学信号处理中的应用

1、在心电图 (ECG) 分析中的应用。对于心肌状况的诊断, 需要借助ECG来实现, 此种诊断方法不具备创伤性。在ECG中, 包含一系列连续的PQRST波, 所表示的含义是在不同的心动周期中, 心肌所具备的不同状态。ECG信号的非平稳行为比较多, 传统的信号分析方法无法进行准确的分析, 因此, 为了提升分析的准确性, 应用了时频分析方法。当左、右两个心房出现激动的情况时, 整个过程由P波来表示, 在对P波进行检测时, 困难比较大, 不过在应用了时频分析方法之后, 难度大大的降低。近年来, 在对ECG信号进行分析时, 心室晚电位越来越受到人们的关注, 通过对心室晚电位的分析, 能够准确的预告心律失常, 因此, 其临床价值非常大, 由于心室晚电位的信号非常微弱, 导致检测的难度比较大, 不过, 应用了WT方法之后, 就可以较好的检测出来。2、在心音 (PCGs) 信号处理中的应用。通过对胸部表面的测量, 就可以获知心音信息。当心动周期处于正常状态下时, 心音包含两部分, 分别为第一心音 (S1) 和第二心音 (S2) , 当主动脉瓣膜闭合时, 产生S1, 当肺动脉瓣膜闭合时, 产生S2。在PCGs信号中, 包含的成份是比较多的, 在早期的信号分析中, 采用了声谱图法、谱图方法等, 但是分析效果都存在一定的缺陷, 不过, 在应用了时频分析之后, 分析效果显著的提升。在具体的PCGs信号分析试验中, 试验者分别采用了WT和STFT方法来进行分析, 由分析结果可知, WT所具备的分辨率更高, 更加适合心音信号处理。3、在脑电图 (EEG) 分析中的应用。EEG包含三种类型, 一种是非瞬态自发性EEG, 一种是瞬态自发性EEG, 还有一种是诱发性EEG。在对第一种信号进行分析时, 传统的FT和线性模型法是比较适用的, 不过, 对于后两种方法是不适用的, 对此, 专家和学者展开了深入的研究。在EEG信号中, 包含EP信号, EP信号的隐藏性极强, 因此, 在对其进行检测和分析时, 难度非常大, 在利用传统的同步平均法进行分析时, 需要进行相应的假设, 然而在进一步的验证中, 发现假设成立的理由并不充分。因此, 利用时频分析方法进行了研究, 研究发现, 此种方法是具备较高的适用性, 可以进行进一步的研究。4、在胃电图 (EGG) 分析中的应用。慢波和尖峰波共同组成了胃的肌电活动, 通过EGG信号的分析, 可以更好的掌握胃电活动的规律。与ECG、EEG的信噪相比, EGG的信噪比较少, 主要有呼吸声、运动声、其他肌电活动声, 因此, 直接解释的方法并不适用。在对EGG进行分析时, 时频分析是一项非常重要工作, 通过时频分析方法可以有效的对其信号进行分析。

结论:现如今, 时频分析方法已经在生物医学信号分析中应用的非常广泛, 除了心电图信号、心音信号、脑电图信号以及胃电图信号之外, 还在肌电图信号、心率变异信号、呼吸声等多个方面的医学信号处理中有所应用。通过时频分析方法的应用, 提升了医学信号处理的效果, 进而有效的增强了生物医学信号的临床价值, 便于医生更好的根据医学信号分析出病人的情况。在未来的生物医学信号处理中, 时频分析方法将会有更加深入的应用。

摘要：在对生物医学信号进行分析时, 传统的分析方法为傅里叶谱法, 不过, 在利用此种方法进行分析时, 医学信号随时间急速变化的特性无法很好的适应, 影响了分析效果, 基于此, 为了更好的进行分析, 应用了时频分析方法, 进而有效的分析了很多的生物医学信号。本文在介绍时频分析方法的基础上, 重点分析了时频分析方法在具体医学信号处理中的应用。

关键词：时频分析方法,医学信号处理,应用

参考文献

[1]叶继伦, 郑崇勋, 郭耸峰等.一种改进的时频分布算法及其在医学信号处理中的应用[J].重庆医科大学学报, 2013, 12 (03) :230-233.

[2]侯树杰.时频分析方法对比及S变换在地震数据处理中的应用[J].油气地质与采收率, 2011, 11 (03) :44-46.

多核处理器带来医学成像创新 篇10

基于一个硬连线、不可编程处理器或者一个专用图形处理器的成像系统, 无法满足下一代便携式医学成像设备对灵活性、可扩展性以及功率效率的要求。相反, 多核数字信号处理器 (DSP) , 不管是具有DSP内核和通用处理器 (GPP) 的异构片上系统, 还是使用多个类似DSP内核的同质片上系统, 均是一种两全其美的方法, 并能够克服医学成像面临的诸多挑战。新兴的医学成像系统反过来又会产生新的诊断方法和治疗方法, 最终不断提高医疗保健的服务质量。

迎接医疗保健挑战

医疗保健正处于快速发展之中, 而基于多核DSP的成像系统可有效地推动这种发展。

过去, 由于成本和规模问题, 高级医疗诊断系统的使用大多集中在人口密集的城市地区, 因为这些地区拥有专业诊断医生以及技术人员。而嵌入式处理器技术方面的进展, 让高质量和功能强大的医学成像系统变得更加便携并且具有更高性价比。如果偏远地区的小诊所里也配有高级医学成像设备, 当地技术人员可以把诊断图像传送给城市医疗中心, 由这些中心的专家给出诊断建议和实时远程支持, 则可直接将医疗诊断服务带给偏远地区的患者, 而不是将生命垂危的患者运送到某个医疗成像机构。

处理器能力的提高, 在医疗领域引发了许多讨论。在一些情况下, 这些问题看似相互矛盾。例如, 许多医学专家呼吁提高成像质量的同时, 又要求减少人体在来自于X光和核成像技术的有害辐射环境下暴露的时间。过去, 只能通过增加辐射或者利用一些侵入性技术才能提高成像质量。

多核DSP成像系统的使用则提供了另一种替代方案。利用多核DSP, 一些创新型高效成像增强技术 (如边缘检测、对比增强、噪声过滤等) 可以轻松地编程至一颗或者多颗DSP内核中, 从而在不增加辐射水平甚至帮助降低患者辐射暴露的情况下, 提高成像质量。

多核DSP强大的实时处理能力促进了诊断和治疗方法的创新。通过多核DSP的简单编程, 可以更快地完成研究实验, 并可开发和优化新的实时成像处理技术。例如, 研究人员正在探讨如何应用超声波来无创检测甲状腺癌、烧灼创口、杀死小肿瘤。光学相干断层成像术 (OCT) 领域正在研究使用光波来进行各种诊断, 包括耳部感染检测和一些更为复杂的诊断 (如通过描述眼睛对糖尿病进行早期检测等) 。这些传统成像技术的新应用, 让其迅速转向真正的多核DSP产品。

今天的多核DSP通过降低功耗以及使用更小的体积, 实现了高水平的系统集成。这就意味着, 电路板上的处理器更少、电源更小、冷却要求更低, 并且总系统成本更低。它让全世界更多的人受益于医疗保健, 手术室、急诊室和救护车里可以配置更多的高级医疗设备, 或许在某一天, 这些设备甚至会出现在家庭中。

多核的优势

如图1所示, 典型的医学成像处理链可以分为3个主要阶段:图像获取、图像调试和图像显示。

同质多核DSP可提供计算密集型应用所需的处理能力, 特别在图像获取后和图像显示前进行的图像调节和重建中。异构多核片上系统可分离GPP内核和DSP内核之间的系统管理/用户互动和图像显示准备功能。

图像获取

所有5种不同类型的模拟波形 (声音、光线、无线电、X光和核能) 都已被用于医学成像系统中。成像系统接收模拟波, 将其转换为数字信号, 然后使用一套预定义前端处理参数和算法, 基于事先确定的人体部位对原始数字数据进行解释。例如, 心脏超声波设备具有一套与心脏和胸腔有关的前端参数, 而OB/GYN超声波设备则使用参数和算法获取子宫胎儿的原始数据。

一般而言, 图像获取面临的挑战是如何实时管理和处理大量的图像数据。为了满足这些需求, 这一代多核DSP拥有几个高带宽I/O选项 (与智能DMA引擎一起使用) , 可以无缝地将来自模拟前端的图像数据存入片上或者片下内存进行处理。共用内存构架允许多颗内核对图像不同部分进行并行操作, 或者对图像数据的相同部分按顺序执行不同的处理功能。这让设计团队可以灵活地搭建系统, 并让使用相同图像获取系统完成多个成像应用变得更容易。

图像调节

获取图像数据后, 必须将之重建为一个或者多个可视图像。除此之外, 成像系统还要对图像进行增强处理, 以提高其清晰度。在以前的医学成像系统中, 图像获取过程的质量是重建图像质量的一个限制因素。然而现在, 高级信号调节算法可以过滤外来噪声和其他异常情况, 从而增强显示受检查的人体组织和其他相关结构, 帮助弥补这些局限性。实时完成这些信号调节算法, 是DSP的真正优势所在。

在医学成像系统中, 图像重建通常是最大的瓶颈。例如, 典型的CT扫描要获取检查部位的许多切片图像, 然后提交给系统, 通过这些切片图像重建一幅合成图像。多核DSP通过让多颗DSP内核并行执行图像重建任务, 大大缩短了图像重建所需的时间, 从而打破了这种瓶颈限制。

多核DSP还赋予了系统可扩展性, 可以在不影响图像处理和显示时间的情况下, 将处理任务分配给多颗同类内核, 从而或多或少地改进现有图像增强技术。

除此以外, 当出现更新、更先进的成像增强算法时, DSP内核的可编程属性使其更容易获得升级, 从而让设备可以在现有硬件平台通过软件升级。

图像显示

医学成像系统的后端处理包括实际用户图像报告以及系统所有的操作员界面要求。由一颗GPP内核和DSP内核组成的多核异构处理器可相互协作, 以提供不同功能所需的相应处理能力。图像在屏幕上显示之前, DSP内核可实现许多功能, 如数据添写、量值估计、日志压缩、扫描转换等。

与此同时, GPP内核 (如ARM产品) 可提供与PC处理器等价的功能, 但功耗却低得多。嵌入式ARM内核的平均功耗小于2 W, 而大多数PC处理器的功耗均大于50 W或60 W。对于功耗和温度敏感的医学成像系统而言, 节能是一个基本要求。GPP内核还可以运行拥有丰富功能的操作系统, 例如Linux或者Windows CE等, 它们构成系统操作员界面的基础, 并让系统设计人员能够轻松地开发出差异化创新功能。

今天的多核DSP都是一些具有丰富功能的片上系统, 片上已经集成了许多外围器件。这些外围器件通常包括以太网接口、存储器件、高清显示和其他连接。通过把这些外围接口的控制芯片集成到一个多核片上系统, 可以同时减少系统的空间使用和成本。便携式医学成像系统有一些特殊的限制。

顾名思义, 便携式系统体积要小。这样, 实际部件 (旋钮、开关和其他控制装置) 通常受到限制。可编程多核片上系统允许系统开发人员使用智能控制进行设计, 将操作员从设置大量成像和测量参数的工作中解脱出来。

例如, 心脏诊断时只需进行一次选择设置, 超声波成像系统便会自动加载参数、算法和其他处理资源, 实现具体的成像应用。系统会捕捉和显示血流速度和动力的测量结果。这种自动化还让高级医疗成像系统可以部署在偏远的地区。这些地方的诊所里, 专家技术人员很少。偏远诊所的技术人员可以利用这种智能系统获取图像和检查结果, 然后将其发送给诊断专家。

多核应用

开发任何精密、复杂的嵌入式系统 (如医学成像系统) , 都会给设计团队带来许多挑战。一般而言, 所有嵌入式系统都必须在严格控制功耗预算和体积的同时满足一些关键的性能需求。对现货硬件进行用户定制 (通常不可避免) , 存在成本限制。由于可视程度有限, 硬件和软件调试及测试常常很困难。

在多核处理器解决方案中资源更多, 特别是有一些特殊功能, 可以帮助缓解嵌入式系统设计面临的一些挑战。但也存在其他一些复杂性, 例如内核间的负载平衡、内核间通信和共用资源管理等。德州仪器拥有超过10年的开发经验, 提供开发与调试工具和软件构架, 它们可以简化多核处理器与嵌入式系统的集成, 特别是医学成像系统。

为了实现最佳性能, 设计人员需要谨慎地划分任务, 这样内核操作可实现对其他内核的最低依赖度。这种处理工作所要求的数据应存储于本地内存中, 并以一种全局方式 (即所有内核之间) 管理共享资源的使用。如果处理得当, 使用多核处理器的系统相比使用多个离散处理器的系统将拥有巨大的优势。如数据访问更迅速、单元之间的通信延迟时间更短, 及理论开销最小。

为了促进多核DSP开发, TI拥有几个多核软件构架和一套调试与描述工具, 如图2和图3所示。

为了让软件开发人员能够集中精力解决其应用中存在的一些重要问题, 可使用一种能够同时提供硬件抽象和常见支持任务 (如内核间通信、DMA资源分配、内存管理等) 的中间件。必须对这些软件层进行优化, 以用于具体硬件平台, 这样它们便不会阻碍用户应用。

在图2所示的简单软件构架中, 处理器内核编程被实时操作系统抽象化, 通常有非常小的内存、一个低延迟任务切换调度程序和高效中断服务程序。通过原始寄存器读/写功能芯片支持库或者支持标准驱动器接口结构 (如开、闭、读、写等) 的底层驱动器, 分两个层级抽象化外围器件。该构架中内核间利用TMS320C6472器件的共用内存构架实现快速、可预知通信;DMA资源管理通过软件库实现。这些服务对用户应用有效。

多核调试的一些重要需求包括所有内核间代码执行的系统级浏览;所有内存的相关可视性 (共用和内核专用都包括在内) ;可在对一颗内核进行代码调试时, 保持其余内核继续正常运行。当对应用进行优化时, 需要理解内核的平均和峰值负载, 知道数据传输瓶颈或者系统死锁, 并捕获事件或者I/O事务的时间戳统计。这些多核调试和系统执行描述功能在TI的Code Composer StudioTM开发工具和数据分析可视化工具中获得较好的支持。

多核DSP解决方案

十多年以来, 多核DSP已经在各行各业的各种应用中证明了它的价值。从无线基站到语音网关, 多核同质DSP都是理想的选择, 它可满足计算密集型信号处理要求, 并且功耗预算更低、物理体积更小。

在一些应用中, 有些任务的处理需求存在本质的不同, 对处理能力的要求也不一样, 而异构多核处理器让这种应用的实现成为可能。

这种方法并非提供解决现今嵌入式系统各种复杂信号处理需求的通用型办法, 但是它为广大医学成像系统设计人员提供了众多业内最佳属性的组合:低功耗、可预知实时信号与数据处理、降低系统尺寸和成本的高集成度以及缩短产品开发时间的可编程能力。

医学信号处理 篇11

1 计算机技术在临床医学中的应用

1.1 计算机辅助诊断

Ledley在1966年首次提出“计算机辅助诊断”的概念, 经过多年的发展之后形成了现在的计量医学。而将CAD技术应用于医疗诊断之中需遵循以下流程:临床取得计算机影像资料—在电脑上进行数据库比对和数据分析—就此情况给出相应反馈。之前的专家系统绝大多数情况下都会使用概率统计的方法来得出结论, 但随着计算机技术的不断发展, 越来越多的前沿科技被引入专家系统中, 使专家系统成为眼下最为常用的辅助诊断系统。CAD技术的应用是目前医学影像诊断这门学科的主要研究方向之一, 由于其计算计量的精确度相当高, 可以多次重复使用, 没有工作时间限制等特点, 目前已经被应用于肺结节性病变、乳腺癌等疾病的早期诊断中。这样, 不仅可以在疾病早期及时发现并且确诊, 还在很大程度上提升了诊断的准确度, 将诊断阶段出现问题的概率降到最低, 使临床医疗的诊断变得更加精准。

1.2 计算机辅助外科手术

计算机辅助外科手术 (Computer Aided Surgery, CAS) 是将现代化的数字影像技术应用到外科手术过程中的产物。首先运用相关设备取得患者伤病处的二维数字影像, 而后使用计算机解析这组影像, 模拟手术过程, 从而帮助医生在手术之前进一步确定手术方案, 有助于预防在手术中可能出现的突发情况。使用图像技术对原始二维影像进行进一步处理可以取得品质更高的图像, 有助于医生对患者病情细节的确认。这在很大程度上提升了临床手术的安全性。

1.3 虚拟内窥镜技术

虚拟内窥镜技术是将虚拟现实技术 (Virtual Reality, VR) 应用到临床医学领域的一种手段。虚拟内窥镜 (Virtual Endoscope, VE) 是利用CT或者超声波技术来获取人体内部的二维影像的, 而后使用计算机技术还原为三维的立体影像。这样可以无差别地在计算机上模拟患者体内的实际情况, 从而获取类似于内窥镜但远远要比内窥镜安全、精确的效果。这种方法使病人不再承受内窥镜设备所带来的种种不适, 而且还在很大程度上拓宽了医疗检查范围。医生可以运用这项技术深入检查原先无法使用内窥镜技术检查的部位, 因此, 这项技术在临床医疗方面有着十分广阔的发展前景和十足的潜力。

2 医学图像技术的应用研究

2.1 医学图像技术的种类

在临床医学中, 所用到的影像资料种类繁多, 有处于静态组织的结构影像, 还有人体内部的动态图像和功能性影像。依照成像方法的不同, 可以将图像分为多个种类, 而使用不同的成像则可以检查出病人不同位置的病变。因此, 依照临床医学应用的实际情况, 可以将医学图像技术分为两大类, 即结构影像技术和功能影像技术。结构影像技术主要用于获取人体内部待解剖组织的内部结构成像。这一技术的应用可以使医生非常方便且直观地观察到患者体内的实际情况。而功能影像技术则是将图像作为信息的载体, 通过图像的变化来反映患者体内某些器官的运作情况。由于某些疾病属于早期, 单纯从组织结构上看并没有任何变化, 但如果运用功能影像技术则可以在第一时间发现患者体内存在的病变, 并及时治疗。

医学图像的最终目的就是为医生提供更为直观的图像, 借此来帮助医生准确地对患者进行诊断。在这一过程中, 怎样在前置设备既定的情况下进一步提高图像的质量, 以便医生从图像中获取更多有用的信息, 仍是一个需要去研究的问题。除此之外, 由于所有患者的身体情况均不相同的, 我们无法建立一个既定的数据模型, 因此, 怎样在实际条件较为复杂的情况下更好地应用这一技术是从业人员需要思考的问题。

2.2 医学图像的处理技术

2.2.1 图像分割技术

在对获得的医学图像进行二次处理的过程中, 图像分割是将特定的病变组织进行分割之后再进行三维模型重构非常关键的一个环节。图像分割可以将获取的图像根据其包含信息的重要程度划分为诸多不同的区域, 而后根据其重要性寻找。这一技术被广泛应用于部分组织产生病变的疾病诊断中。

2.2.2 医学图像配准

在对获得的医学图像进行二次处理的过程当中, 往往要综合多种成像的数据资料, 以求得到最为全面的数据信息。而想要做到这一点, 首要的步骤就是将从多种角度获得的图像与患者体内实际的空间区域进行对照。这一步被称为“图像配准”。图像配准是进行图像融合操作之前的必要操作。最近几年, 这一技术也成为了热门研究项目之一。

2.2.3 医学图像融合

每一种影像设备都可以提供不同角度的信息。结构影像在绝大多数情况下被用于获取组织或者器官的内部结构图, 而功能图像则可以展现组织器官的新陈代谢状况, 将多个角度的图像相互融合并加以处理, 就可以得到具有较高参考价值的结合了生理活动情况以及器官组织结构图的信息图像, 这有助于医生获得更加全面和详细的医疗信息。

3 结束语

本文对计算机图像技术在临床医学方面和现代医学研究方面的实际情况进行了分析, 并对其未来的发展前景与发展潜力进行了展望, 着重对图像处理技术在医学影像研究方面的作用进行了分析。随着信息技术在医学影像中应用范围的不断拓宽, 借助这一手段全面提高临床医学的手术成功率和诊断水准, 将会是未来一段时间内临床医学界最热门的研究方向之一。

参考文献

[1]袁超, 赵彤, 敖育健, 等.生物显微镜数字图像白平衡的影响因素研究[J].医疗卫生装备, 2015, 36 (5) :95-97.