數(shù)字化進(jìn)展范文

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第1篇

1 數(shù)字化外科技術(shù)的概況

數(shù)字化外科學(xué)是以醫(yī)學(xué)影像學(xué)及解剖學(xué)為基礎(chǔ)，將三維重建、計算機輔助設(shè)計和制造、計算機導(dǎo)航系統(tǒng)等相關(guān)的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于臨床外科，將二維圖像或結(jié)構(gòu)光測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為三維立體測量分析，從而精確地輔助及模擬手術(shù)設(shè)計。數(shù)字化技術(shù)最初應(yīng)用于骨科、神經(jīng)外科等。1983年，Hemmy等[1]首次將三維重建技術(shù)應(yīng)用于顱頜面外科，開啟了數(shù)字化技術(shù)在顱頜面應(yīng)用的先河。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機輔助設(shè)計和制造技術(shù)（CAD/CAM）也被應(yīng)用于顱頜面外科。1986年，Mankovich[2]首次以虛擬頭顱三維重建技術(shù)為基礎(chǔ)，將計算機輔助鑄造出的硅膠用于眶顴骨缺損的病例中。隨著數(shù)控加工技術(shù)日益成熟，快速成型技術(shù)（Rapid prototyping tecnology，簡稱RP技術(shù)）問世。1991年，RP技術(shù)中光固定化立體造型（SLA）在維也納首次被引入口腔頜面外科的臨床應(yīng)用。20世紀(jì)90年代，計算機輔助手術(shù)技術(shù)開始應(yīng)用于顱頜面外科，1991年，Atobelli等[3]在計算機生成的三維圖像上模擬了顱面整形手術(shù)。近幾年，3D攝影、手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)智能機器人等新型技術(shù)在國內(nèi)外顱頜面臨床開始應(yīng)用[4-6]。

2 數(shù)字化外科技術(shù)的組成

2.1三維重建技術(shù)：三維重建技術(shù)是在二維CT圖像數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用計算機技術(shù)將其轉(zhuǎn)化為模擬數(shù)據(jù)輸出為三維立體圖像，從而準(zhǔn)確地顯示解剖結(jié)構(gòu)與病變的空間位置、大小、幾何形狀以及與周圍組織結(jié)構(gòu)的空間關(guān)系，為顱頜面外科的畸形修復(fù)和顏面整形提供了更為精確且量化的模擬。1979年，Herman 等[7]報道了人體器官及骨組織的三維重建技術(shù)，將數(shù)字化技術(shù)引入外科學(xué)。20世紀(jì)80年代至90年代，三維重建技術(shù)迅速發(fā)展。1984年，Marsh[8]利用三維CT重建技術(shù)進(jìn)行了顱眶整復(fù)手術(shù)的模擬設(shè)計；1986年至1989年，建立起基于CT 影像資料的計算機輔助顱頜面外科手術(shù)三維模擬設(shè)計系統(tǒng)[9-10]。1995年，Gulyas 等[11]提出了應(yīng)用數(shù)字化三維技術(shù)進(jìn)行顱頜面外科手術(shù)設(shè)計的理念。近年來，三維重建技術(shù)在顱頜面外科的應(yīng)用已不僅局限于硬組織，顱面部的三維重建可從組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)致的分層顯示，將面部皮膚、皮下淺筋膜、面部血管神經(jīng)等逐層顯示出來[12-13]。三維重建技術(shù)是數(shù)字化外科的基本技術(shù)，為模擬外科提供了重要的方法。

2.2計算機輔助設(shè)計技術(shù)（CAD）和計算機輔助制造技術(shù)（CAM）：計算機輔助設(shè)計技術(shù)是數(shù)字化外科的核心，利用CT掃描得到的對顱面部解剖結(jié)構(gòu)的虛擬數(shù)據(jù)，在三維編輯軟件環(huán)境下，對數(shù)據(jù)進(jìn)行各種處理，完成數(shù)字化三維重建。其組成包括：鏡像技術(shù)、有限元分析、自由曲面構(gòu)建技術(shù)、數(shù)據(jù)分割技術(shù)、數(shù)據(jù)構(gòu)建技術(shù)、圖像配準(zhǔn)技術(shù)、差值分析技術(shù)等。應(yīng)用計算機輔助設(shè)計軟件可對顱面骨進(jìn)行三維重建，在PC機上完成顱面骨虛擬切割和移動，使復(fù)雜手術(shù)的模擬成為可能并預(yù)測術(shù)后效果。很多學(xué)者將計算機輔助設(shè)計及制造技術(shù)應(yīng)用于頜面骨缺損修復(fù)、畸形修復(fù)以及頜面牽引成骨，均取得了良好效果[14-17]。

計算機輔助制造技術(shù)（CAM）以快速成型技術(shù)（簡稱RP技術(shù)）為代表。快速成型技術(shù)是20世紀(jì)80年代后期發(fā)展起來的新型工業(yè)制造，它以光敏樹脂為原料將計算機輔助設(shè)計零件（CAD）模型通過軟件分層離散和數(shù)據(jù)成型系統(tǒng)重新分層、逐層疊加，完成填充物的輪廓編輯和成型，從而制造出三維實體模型，其中SLA方法是目前快速成型技術(shù)領(lǐng)域中研究最多且技術(shù)上最為成熟的方法。SLA工藝成型的零件精度較高，加工精度可達(dá)到0.1mm，原材料利用率近100%。在顱頜面外科，在CT掃描數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上運用快速成型技術(shù)制作的三維頭顱模型能直觀、真實、立體、精確地顯示顱面部的三維解剖結(jié)構(gòu)及空間關(guān)系，在此基礎(chǔ)上可進(jìn)行精確的測量和準(zhǔn)確的臨床診斷，為制定合理的手術(shù)治療計劃提供重要依據(jù)。同時，術(shù)前可在三維頭顱模型上進(jìn)行手術(shù)設(shè)計、模擬操作并預(yù)制個性化修復(fù)體進(jìn)行填充。

2.3計算機輔助手術(shù)模擬（Computer Assisted Surgery Simulation，CASS）：計算機輔助手術(shù)模擬是虛擬手術(shù)的一種，是基于各種醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)運用計算機圖形學(xué)與虛擬現(xiàn)實來模擬、指導(dǎo)手術(shù)，使復(fù)雜精確的手術(shù)成為可能。對于顱頜面外科而言，準(zhǔn)確的術(shù)前設(shè)計是手術(shù)成功的保證，因而建立基于CT的三維圖像的虛擬現(xiàn)實外科計劃、模擬系統(tǒng)的計算機系統(tǒng)工作站對顱頜面外科有重大意義。近年來，CASS開始應(yīng)用于顱頜面復(fù)雜畸形和創(chuàng)傷患者的治療修復(fù)并取得了良好的效果[18-20]。

2.4計算機輔助導(dǎo)航系統(tǒng)（computer assisted navigation system， CANS）：計算機輔助導(dǎo)航系統(tǒng)是計算機輔助外科技術(shù)的重要組成部分。計算機輔助導(dǎo)航系統(tǒng)是將計算機處理的三維模型與實際手術(shù)進(jìn)行交互，通過紅外線或者激光對手術(shù)器械位置的追蹤，最大可能地提供術(shù)區(qū)信息，屬于計算機增強現(xiàn)實。其基本操作步驟包括獲得術(shù)前三維圖像、制定手術(shù)方案、模擬手術(shù)和術(shù)中注冊導(dǎo)航。計算機導(dǎo)航的優(yōu)點：①定位確切，使手術(shù)更為精準(zhǔn)，提高手術(shù)成功率；②將三維模型與手術(shù)部位準(zhǔn)確匹配，實施個體化手術(shù)方案；③避開重要解剖結(jié)構(gòu)，使手術(shù)更為安全，減少術(shù)后并發(fā)癥；④輔助教學(xué)和遠(yuǎn)程醫(yī)療[21]。導(dǎo)航系統(tǒng)的精確度主要受系統(tǒng)本身誤差、影像資料的準(zhǔn)確性、術(shù)中組織移位等因素的影響[22]。

2.5數(shù)字化新技術(shù)： 已被證實，機器人手臂可以完成復(fù)雜的手術(shù)軌道切割[23]。隨著術(shù)中導(dǎo)航系統(tǒng)的成熟，出現(xiàn)了比機器人手臂更為完善的手術(shù)機器人輔助系統(tǒng)，可獲得比外科醫(yī)生手術(shù)操作更為準(zhǔn)確的精度，如用于顱內(nèi)植入定位[24-25]。迄今為止，相關(guān)機電研究為手術(shù)機器人輔助系統(tǒng)進(jìn)入臨床提供了堅實的基礎(chǔ)，但是在術(shù)中應(yīng)用的安全性還需進(jìn)一步被證實[26]。

3 數(shù)字化技術(shù)在顱頜面外科治療中的應(yīng)用

顱頜面外科是法國整形外科專家Tessier教授于20世紀(jì)60年代后期創(chuàng)立的一門新興學(xué)科。它通過特殊的截骨和植骨方法將顱頜面骨分塊移動，按照整形修復(fù)原則重新排列組合與固定，從根本上矯正各種嚴(yán)重的顱頜面畸形[27]。顱頜面腫瘤、外傷和畸形經(jīng)常導(dǎo)致嚴(yán)重的咀嚼功能障礙和面部輪廓損壞，顯著降低患者的生活質(zhì)量。然而，畸形的顱面骨是立體多面且不完全規(guī)則的，X片和CT的二維圖像不能對三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行立體呈現(xiàn)和定量測定，導(dǎo)致受損及畸形骨的復(fù)位缺乏準(zhǔn)確性，通常很難恢復(fù)預(yù)期的面部形態(tài)。對于外科醫(yī)生而言，提高顱頜面缺損和畸形患者的術(shù)后效果仍然是一個挑戰(zhàn)。把數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于外科診斷和治療中，可以幫助解決這個問題[28]。

3.1在顱頜面腫瘤中的應(yīng)用：數(shù)字化技術(shù)在顱頜面腫瘤的評估、手術(shù)切除和術(shù)后修復(fù)中均有重大幫助。一些學(xué)者應(yīng)用三維數(shù)字立體攝影測量技術(shù)評估患侵襲性纖維瘤病的兒童進(jìn)行下頜骨節(jié)段性切除術(shù)后2年內(nèi)的面部發(fā)育情況，認(rèn)為三維數(shù)字立體攝影測量是一種客觀、量化的監(jiān)測面部增長的無創(chuàng)性方法[29]。Lübbers等[30]為一個巨大額骨和顳骨骨母細(xì)胞瘤的患者進(jìn)行術(shù)前虛擬規(guī)劃，運用鏡像技術(shù)和導(dǎo)航系統(tǒng)在術(shù)中切除病灶，同時利用自體顱骨根據(jù)健側(cè)重建患側(cè)，術(shù)后效果良好，為復(fù)雜的顱頜面腫瘤手術(shù)提供了新方法。近年來，國內(nèi)不少學(xué)者也將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用在顱頜面腫瘤并取得了很好效果。一些學(xué)者對14例顴上頜骨骨纖維異常增殖癥的患者進(jìn)行術(shù)前顱面骨三維重建，運用鏡像技術(shù)精確標(biāo)記需要切除的骨量，術(shù)中導(dǎo)航系統(tǒng)指導(dǎo)病變骨的切除，每例患者術(shù)后效果與預(yù)先估計值最大差異小于2mm[31]。此外，數(shù)字化技術(shù)在顱骨缺損修復(fù)也有應(yīng)用。數(shù)字化三維顱骨成形技術(shù)應(yīng)用在Ⅰ期顱骨修補術(shù)，提高顱骨塑形的精確度，減少顱骨修補術(shù)后的并發(fā)癥和縮短手術(shù)時間[32]。

3.2在顱頜面外傷中的應(yīng)用：在顱頜面外傷中，眶顴骨折占很大比例。眼眶重建修復(fù)最大的困難在于眼眶周邊結(jié)構(gòu)復(fù)雜，血管神經(jīng)豐富，要精確恢復(fù)病前的眼眶骨性輪廓和恢復(fù)眼外肌功能是臨床的一個難點。傳統(tǒng)的手術(shù)雖然行之有效，但卻會給患者留下外觀上的缺陷。國外一些學(xué)者將術(shù)前手術(shù)模擬和術(shù)中導(dǎo)航相結(jié)合，對外傷導(dǎo)致的單側(cè)眼眶畸形進(jìn)行修復(fù)重建，解剖學(xué)復(fù)位精度高，但由于軟組織限制導(dǎo)致的繼發(fā)畸形并未完全克服。結(jié)果提示，術(shù)前模擬手術(shù)和術(shù)中導(dǎo)航可為復(fù)雜的眶壁修復(fù)提供有益的指導(dǎo)[33]。國內(nèi)有學(xué)者研究表明，計算機輔助導(dǎo)航外科有助于提高顱頜面陳舊性骨折的復(fù)位精度[34]。一些學(xué)者運用鏡像技術(shù)制作眶顴骨折患者的三維頭顱模型，并在模型上對鈦網(wǎng)進(jìn)行解剖塑形，修復(fù)眶壁缺損的準(zhǔn)確性比預(yù)成鈦網(wǎng)更高[35]。此外，SLA模型在顱骨缺損的修復(fù)中也有著廣泛應(yīng)用。一些學(xué)者應(yīng)用光學(xué)三維成像和快速成型技術(shù)對比例越過面中線的頜面大面積缺損進(jìn)行假體移植，證實虛擬移植用于保留眼結(jié)構(gòu)的大面積頜面部缺損修復(fù)是可行的[36]。

3.3在顱頜面畸形方面的應(yīng)用： 顱頜面畸形修復(fù)手術(shù)包括了對先天及后天因素導(dǎo)致頭面畸形的矯治。手術(shù)成功與否不僅取決于手術(shù)操作，在很大程度上也取決于精確的手術(shù)方案[37-39]。傳統(tǒng)的手術(shù)在石膏模型上模擬手術(shù)截骨軌跡，這對于要求高精度的復(fù)雜顱頜面畸形手術(shù)是巨大限制，于是開始有學(xué)者運用三維計算機手術(shù)模擬（CASS）進(jìn)行顱頜面手術(shù)術(shù)前設(shè)計[40]。一些學(xué)者收集12例顱頜面畸形患者，為其制造三維顱骨模型，并進(jìn)行兩次模擬手術(shù)：在CASS輔助下進(jìn)行模擬手術(shù)和傳統(tǒng)手術(shù)。術(shù)后從顱面整體骨骼矯正以及上頜、下頜、頦的矯正水平分別進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)評估。結(jié)果表明，運用CASS取得的手術(shù)效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)方法，術(shù)者應(yīng)用CASS能更好地矯正偏牙合畸形，恢復(fù)下頜骨的對稱性[41]。Malis等[42]在術(shù)中導(dǎo)航的輔助下對顳下頜關(guān)節(jié)強直患者進(jìn)行了精確的截骨術(shù)和假體置入，完成了全顳下頜關(guān)節(jié)置換術(shù)，術(shù)后效果良好。

3.4在顱頜面外科其他領(lǐng)域的應(yīng)用： 一些學(xué)者使用3D立體攝影或3D軟件進(jìn)行顱頜面術(shù)前與術(shù)后軟組織的評估，以及軟組織的變化和正頜手術(shù)復(fù)發(fā)的客觀評價[43-44]。一些學(xué)者運用三維電腦斷層數(shù)據(jù)的體積和表面積分析可精確評估冠突的大小，為冠突肥大的臨床診斷和治療提供了幫助[45]。

4 展望

數(shù)字化技術(shù)可為復(fù)雜的顱頜面畸形提供準(zhǔn)確的診斷及合理有效的治療方案。近年來，有關(guān)顱頜面外科術(shù)前三維重建及術(shù)中導(dǎo)航應(yīng)用的研究激增，但數(shù)字化技術(shù)需要基本的設(shè)備和軟件，花費的時間比較多，使用成本也較高，臨床推廣有一定限制。另外，很多醫(yī)生對數(shù)字化外科的熟悉程度不夠，很難將其靈活運用于臨床，遠(yuǎn)期的評估及相關(guān)的收益分析也有待進(jìn)一步研究。這需要計算機、機電和醫(yī)學(xué)等多方面人才的共同努力，才能將數(shù)字化技術(shù)的優(yōu)勢在顱頜面外科充分發(fā)揮。

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第2篇

［關(guān)鍵詞］ 放射學(xué)信息系統(tǒng);計算機;述評

倫琴發(fā)現(xiàn)X線為放射學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，在其后的100余年中，隨著各種新型成像技術(shù)不斷出現(xiàn)及改進(jìn)，放射學(xué)由單純的X線成像發(fā)展到包括CT、MRI、超聲、核醫(yī)學(xué)、計算機放射成像（CR）、數(shù)字放射成像（DR）等各種數(shù)字化成像技術(shù)的現(xiàn)代影像學(xué)階段。成像技術(shù)的改進(jìn)，同時也引起了包括思維模式、工作流程、管理方式等一系列改變與挑戰(zhàn)。20世紀(jì)70年代初期CT的問世，成為傳統(tǒng)放射學(xué)步入現(xiàn)代影像學(xué)時代的革命性標(biāo)志，在其后的時期里逐漸出現(xiàn)了各種各樣的成像技術(shù)，但根本進(jìn)展為影像醫(yī)學(xué)的數(shù)字化，后者使得醫(yī)學(xué)影像學(xué)進(jìn)入了迅猛發(fā)展的時期。

1 醫(yī)學(xué)影像數(shù)字化進(jìn)展

1.1 CT技術(shù)進(jìn)展 CT是20世紀(jì)70年代初期發(fā)展起來的新型成像技術(shù)，主要特點是:橫切面、斷層、數(shù)字化圖像，徹底改變了近百年來傳統(tǒng)X線圖像結(jié)構(gòu)重疊、信息單一的缺陷，使得成像技術(shù)和圖像讀取、分析方式發(fā)生了質(zhì)的變革。近30年來，CT的發(fā)展一直圍繞著掃描速度（數(shù)據(jù)采集速度）、圖像清晰度（空間分辨率和密度分辨率）及掃描范圍（數(shù)據(jù)采集范圍和方位）的和諧統(tǒng)一而進(jìn)行。初期CT采用的是間歇式進(jìn)床步進(jìn)式掃描的單純層面成像方式，主要機型為常用的第1～3代CT，存在的主要問題為掃描速度慢，時間分辨率差及信息丟失、遺漏等缺陷。滑環(huán)技術(shù)的出現(xiàn)為螺旋掃描奠定了基礎(chǔ)，后者采取X線球管旋轉(zhuǎn)與進(jìn)床同步進(jìn)行的掃描方式，解決了掃描速度、圖像清晰度與掃描范圍之間的矛盾，使得三者得到了完善的結(jié)合。在此基礎(chǔ)上相繼開發(fā)出的雙層、四層、八層及當(dāng)今最先進(jìn)的六十四層CT，則更加體現(xiàn)了成像速度快、圖像清晰度高、掃描范圍大的優(yōu)點，使得以前不能行CT檢查的部位或器官，能夠進(jìn)行CT檢查，極大拓展了CT的應(yīng)用范圍，如血管成像、三維成像（仿真內(nèi)窺鏡）、灌注成像及心臟成像等，為活體檢查提供了極具實用價值的工具。多層CT的下一個換代產(chǎn)品將是采用平板探測器的容積CT（Vo- lume CT ），屆時CT將不再是單層或多層掃描，而是某個特定解剖范圍的整體掃描。

1.2 MR技術(shù)進(jìn)展 MRI自20世紀(jì)80年代中期應(yīng)用于臨床后，已成為現(xiàn)代影像學(xué)的重要成像手段之一。就成像速度、圖像清晰度及臨床應(yīng)用范圍而言，MRI進(jìn)展主要表現(xiàn)在電子學(xué)、梯度場和射頻場等方面，與此密切相關(guān)的脈沖序列和實時成像技術(shù)的發(fā) 展，極大拓寬了檢查的適應(yīng)證和檢查深度，除常規(guī)的二維和三維成像功能外，還可進(jìn)行MR血管造影（MRA）、彌散（dif-fusion）、灌注（perfusion）、功能成像（fMRI）、MR波譜分析（MRS）、顯微成像及實時成像等。實時成像是指在人體功能活動的同時進(jìn)行成像，可顯示人體功能活動時組織結(jié)構(gòu)的相應(yīng)變化，即所謂MR透視，可進(jìn)行實時血管造影、心臟成像、介入檢查和其他功能成像。fMRI目前主要利用血氧水平依賴法（BOLD）成像，通過檢測組織內(nèi)血氧代謝變化（含氧血紅蛋白和脫氧血紅蛋白）而產(chǎn)生信號對比。主要用于腦皮質(zhì)和脊髓功能定位，以確定腫瘤與中樞神經(jīng)功能區(qū)的關(guān)系。彌散成像反映分子水平水分子的運動狀況，根據(jù)不同組織或病變內(nèi)水分子彌散運動的差別產(chǎn)生圖像對比，并可測量組織的彌散系數(shù)（ADC值），主要用于鑒別不同類型水腫（如血管源性、細(xì)胞毒性和間質(zhì)性水腫）、腫瘤、炎癥與梗死，以及白質(zhì)纖維束的走行。灌注成像通過測量血流通過時間（MTT）和腦血流容積（rCBV）等參數(shù)，以觀察毛細(xì)血管水平血流運動及分布狀況，主要用于腦血管病變及腫瘤性病變的檢查。MRS通過觀察病變區(qū)域代謝產(chǎn)物（如乳酸鹽、肌酐、膽堿等）的變化情況，分析病變的性質(zhì)。目前，本技術(shù)處于初期臨床應(yīng)用階段。

1.3 常規(guī)X線技術(shù)進(jìn)展 常規(guī)X線檢查在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像學(xué)中仍占有非常重要的地位，約占所有影像檢查的48%。近年來傳統(tǒng)X線檢查方法的主要進(jìn)展也是圖像數(shù)字化。在X線源不斷改進(jìn)的同時，通過改進(jìn)信息接收與處理技術(shù)，由過去的模擬數(shù)據(jù)輸出轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字化輸出。數(shù)字化圖像的主要優(yōu)點為可進(jìn)行圖像后處理及網(wǎng)上傳輸與交流。模數(shù)轉(zhuǎn)換的方式包括:①傳統(tǒng)X線膠片經(jīng)掃描后變成數(shù)字圖像，但有數(shù)據(jù)丟失;②影像增強器取得模擬信號，經(jīng)模擬轉(zhuǎn)換后，以模擬信號輸出，如DSA;③CR，也稱影像板放射成像技術(shù);④DR，也稱電子成像板放射成像技術(shù)。后兩者為目前已廣泛應(yīng)用的數(shù)字X線影像技術(shù)，也使得常規(guī)X線技術(shù)成為真正數(shù)字化圖像。

1.4 其他成像技術(shù) SPECT、PET及超聲等也已成為數(shù)字化成像技術(shù)，尤其是前二者是在CT基礎(chǔ)上發(fā)展起來的影像技術(shù)，在采集信息的手段上明顯有別于傳統(tǒng)的核素掃描，克服了普通核素掃描定位準(zhǔn)確性差的缺點，PET還可反映器官和組織的功能代謝信息。

1.5 圖像融合技術(shù) 前瞻性地將采集的多幅圖像處理為一幅圖像的技術(shù)，稱為圖像融合技術(shù)。而將所采集的多幅圖像處理為一幅圖像的技術(shù)，稱為圖像疊加技術(shù)。現(xiàn)有的各種成像技術(shù)，所得圖像各有特點，如解剖結(jié)構(gòu)和功能圖像等。融合方法可由圖像的單純疊加而成，也可經(jīng)兩種不同設(shè)備合成一種新的單一設(shè)備而成，如CT-PET結(jié)合，則融合了CT顯示解剖結(jié)構(gòu)清晰與PET顯示病變及功能異常敏感性高的優(yōu)點，克服了CT顯示病變敏感性低而PET顯示解剖結(jié)構(gòu)差的缺點。目前，已有少量該型設(shè)備成功用于臨床。其他類似的融合設(shè)備技術(shù)也有應(yīng)用，如CT血管造影、MRI血管造影等。

1.6 圖像存儲與傳輸系統(tǒng) 隨著影像技術(shù)的進(jìn)展，尤其是能獲取大量數(shù)據(jù)信息的多層CT、MRI等先進(jìn)設(shè)備的廣泛應(yīng)用及各種檢查方法的增多，獲取的圖像和信息量呈幾何級數(shù)增長。若這些影像資料仍停留于原始的處理方式和傳統(tǒng)的管理方法上，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足臨床業(yè)務(wù)的需要，并可能成為阻礙醫(yī)院發(fā)展的“瓶頸”。因此，有必要使用一種全新的方式來管理、存儲、傳輸和使用這些信息。計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的圖像存儲與傳輸系統(tǒng)（PACS）的誕生，使解決這一矛盾成為了可能。PACS主要由三大部分構(gòu)成:圖像獲取、存儲與處理、顯示系統(tǒng)。一般而言，PACS應(yīng)與放射科的各種成像設(shè)備（包括CR/DR、CT、MRI、DSA、SPECT、PET、US等）、放射信息系統(tǒng)（RIS）及醫(yī)院信息系統(tǒng)（HIS）實現(xiàn)平滑連接，通過對圖像及文字的存儲、傳輸、調(diào)用等功能，達(dá)到院內(nèi)信息共享、提高診療效率與質(zhì)量、無膠片化管理、克服時間及地域限制、模擬手術(shù)、甚至遠(yuǎn)程會診等目的。因此，PACS應(yīng)成為醫(yī)院診斷鏈和治療鏈中最重要的環(huán)節(jié)和醫(yī)院實現(xiàn)真正數(shù)字化的基礎(chǔ)。

2 影像數(shù)字化帶來的挑戰(zhàn)

2.1 思維方式變化 經(jīng)過百余年的發(fā)展，傳統(tǒng)放射學(xué)診斷已形成了固定的思維模式，即以X線片為信息載體，反映的主要是組織或器官病變的大體病理信息，診斷思維分析主要以形態(tài)學(xué)改變?yōu)橐罁?jù)。隨著現(xiàn)代影像醫(yī)學(xué)的發(fā)展，影像學(xué)已由二維圖像轉(zhuǎn)變?yōu)槿S圖像和動態(tài)圖像，由單純診斷轉(zhuǎn)變?yōu)樵\斷加治療，由過去的大體、宏觀觀察轉(zhuǎn)變?yōu)楹暧^加微觀（細(xì)胞、亞細(xì)胞、分子水平）和流動信息觀察，由過去單純的解剖學(xué)形態(tài)觀察轉(zhuǎn)變?yōu)榻馄市螒B(tài)加功能觀察，由真實影像轉(zhuǎn)變?yōu)檎鎸嵓犹摂M影像，由單一科室轉(zhuǎn)變到全院、甚至通過互聯(lián)網(wǎng)鏈接全世界。所有這些變化，也必然要求影像科及臨床科室醫(yī)師的診斷思維模式隨之發(fā)生改變，必須同時兼顧宏觀與微觀、靜態(tài)與動態(tài)、結(jié)構(gòu)與功能、形態(tài)與成分等分析。

2.2 工作流程變化 影像診斷中，現(xiàn)代影像學(xué)檢查手段獲得的呈幾何級數(shù)增長的各種信息及PACS電子式“軟拷貝”取代了傳統(tǒng)的“硬拷貝”（照片），必然會有意或無意地受到習(xí)慣勢力的阻礙。由于我國的計算機普及程度尚不廣泛，大多數(shù)醫(yī)務(wù)人員對計算機操作并不十分熟練，特別是老一代的醫(yī)生，一般均習(xí)慣于 傳統(tǒng)的觀片燈閱片方式。尤其是在需要反復(fù)對比多幅新老圖像時，使用多聯(lián)觀片燈最為簡捷。使用PACS后，傳統(tǒng)的“觀片寫報告”方式也將被“熒光屏+直接微機報告”或“熒光屏+口述錄音+微機報告”所替代，這種新型的方式截然不同于以往。另外，在信息采集與處理方面，也將出現(xiàn)信息采集在先，資料重組、顯示及處理在后，最后只把經(jīng)處理后有用的資料經(jīng)PACS有效傳輸?shù)较嚓P(guān)科室的方式。這種工作流程的改變，也是對傳統(tǒng)方式的一種挑戰(zhàn)。因此，在這方面還應(yīng)著力培養(yǎng)影像專業(yè)醫(yī)師盡快更新觀念和意識、增強網(wǎng)絡(luò)意識、重新組織影像科室的診斷作業(yè)流程。

2.3 影像檢查手段的合理使用與醫(yī)療費用問題 影像檢查消費與檢查所用設(shè)備、檢查內(nèi)容及方法等密切相關(guān)。傳統(tǒng)放射學(xué)主要基于X線檢查（如正位、側(cè)位平片），檢查手段單一、簡單，耗時及耗材較少，診斷分析相對容易。盡管普通CT獲取的信息數(shù)據(jù)量明顯多于X線平片，但仍以二維斷層切面為依據(jù)，用少量普通膠片即可承載其所有圖片信息。因此，上述二者的使用及相關(guān)費用并不太高。但螺旋CT、MRI及CR/DR等數(shù)字設(shè)備應(yīng)用后，盡管其能在短時間內(nèi)用不同的方法、從不同的方位（如矢狀位、冠狀位、橫軸位）、不同的層次（如大體解剖水平、分子水平、流動信息等）獲得大量的圖像信息，利于診斷和治療，但這些圖像信息也帶來了相應(yīng)的挑戰(zhàn)。一是如此大量的圖像若仍由傳統(tǒng)沿用的“X線片”作為載體，將引起極大的資源浪費，也增加了病人的費用。如一次顱腦MRI平掃加增強掃描，若同時使用多序列、多方位檢查，將一次性產(chǎn)生幾百幅圖像。若病人同時應(yīng)用CT、CR/DR或核素掃描，甚至CT、MRI三維掃描及重建，產(chǎn)生的圖像將更多。若病人因病需要多次復(fù)查，其產(chǎn)生的圖像及相關(guān)費用將難以想像。二是盡管PACS的實施使無膠片放射學(xué)成為可能，但病人仍需一份自帶片以備外診使用，但如此大量的“X線片”圖像將給診斷分析、攜帶及保存帶來困難。因此，檢查手段的合理使用與組合為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像學(xué)所面臨的另一個挑戰(zhàn)，這要求影像科及臨床醫(yī)生必須熟知各種影像學(xué)檢查手段的適應(yīng)證與禁忌證（即比較影像學(xué)），根據(jù)不同病變或同一病變的不同時期，采用最佳的影像學(xué)檢查手段，如急性或超急性期腦梗死以MRI檢查最為敏感，急性期腦出血則以CT檢查更敏感。影像學(xué)醫(yī)師還需清楚如何選擇檢查的最佳方位（如橫軸位、冠狀位或矢狀位等）及最佳方法（如增強掃描、動態(tài)掃描、灌注成像、彌散成像等）。如此，可在充分滿足醫(yī)、教、研需要的同時，最大限度地縮短檢查時間，節(jié)省病人開支，避免無謂的資源浪費。

第3篇

關(guān)鍵詞：測繪學(xué) 信息化測繪 數(shù)字化測繪 進(jìn)展研究

近幾年，隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國的測繪事業(yè)應(yīng)從以前的模擬測繪發(fā)展到了數(shù)字化測繪，而目前正在往信息化測繪方向發(fā)展。我國要想構(gòu)建一個以基礎(chǔ)地理信息獲取智能化、社會化、空間化、實時化、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)化以及處理自動化為特征的一種新型信息化測繪體系，其必須要對其進(jìn)行認(rèn)真地研究，在準(zhǔn)確地掌握該測繪技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新，從而推動我國測繪事業(yè)的發(fā)展。

一、信息化測繪技術(shù)的重要性

測繪行業(yè)一直以來都是社會各界活動中一項基礎(chǔ)服務(wù)型的行業(yè)，其先進(jìn)性主要表現(xiàn)在我國科學(xué)研究、經(jīng)濟(jì)建設(shè)以及國防建設(shè)等各個應(yīng)用領(lǐng)域，據(jù)相關(guān)資料顯示，人類生活中各項活動的信息獲取都離不開其自身空間位置的明確，假設(shè)把相關(guān)信息依附在這些空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施中具體的邏輯平臺中，能夠?qū)崿F(xiàn)不同空間位置信息的發(fā)掘和交流。基礎(chǔ)地理信息作為空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施中的具體核心內(nèi)容，因其具有廣泛的基礎(chǔ)創(chuàng)造性，現(xiàn)已經(jīng)發(fā)展成為了能夠適應(yīng)社會發(fā)展應(yīng)用戰(zhàn)略的需求和信息社會中活力發(fā)展點的內(nèi)容之一。提出信息化測繪這一概念，是針對我國當(dāng)前現(xiàn)代化測繪的社會需求以及發(fā)展形式所提出的，所謂信息化測繪主要是指在數(shù)字化測繪的建筑的基礎(chǔ)上所構(gòu)建的，在完全網(wǎng)絡(luò)化運行的條件下，有效、實時地為社會各類用戶提供相應(yīng)的地理空間信息綜合服務(wù)的一種測繪方式，信息化測繪方式不僅涵蓋了數(shù)字化測繪技術(shù)的所有特點，同時還具有一些數(shù)字化測繪技術(shù)所不具備的特征。信息化測繪體系將獲取的地理空間信息以及數(shù)據(jù)庫的建設(shè)，從靜態(tài)生產(chǎn)轉(zhuǎn)化為實時更新與動態(tài)變化監(jiān)測，由原來的基礎(chǔ)設(shè)施升級和改造成為了一種適應(yīng)當(dāng)前社會功能公共使用的設(shè)施，從數(shù)字化測繪技術(shù)發(fā)展到信息化測繪技術(shù)的這一過程，是一項重大科學(xué)技術(shù)的變革歷程。

二、從數(shù)字化測繪向信息化測繪的發(fā)展進(jìn)程及其目標(biāo)的確定

（一）發(fā)展進(jìn)程

簡單來講，數(shù)字化測繪體系是將空間數(shù)據(jù)的相關(guān)資源和3S技術(shù)作為其具體的核心內(nèi)容，廣泛應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)，從而實現(xiàn)采集獲取詳細(xì)的數(shù)據(jù)、處理加工及其對其的應(yīng)用管理等數(shù)字化的進(jìn)程，其獲取產(chǎn)品的形式也從以前的傳統(tǒng)紙質(zhì)地圖轉(zhuǎn)變成現(xiàn)代的4D產(chǎn)品。信息化測繪技術(shù)是數(shù)字化測繪技術(shù)的發(fā)展和延續(xù)，不管是從具體技術(shù)層面還是從其相關(guān)的生產(chǎn)流程方式來講，信息化測繪技術(shù)體系能滿足當(dāng)前的科技發(fā)展規(guī)律。

當(dāng)前信息化測繪技術(shù)主要是通過獲得的實時多源空間化數(shù)據(jù)信息來作為系統(tǒng)的支撐，其技術(shù)手段主要為大規(guī)模自動智能化信息管理存儲的模式手段，使其成為一個豐富的地理空間信息產(chǎn)品模型。信息化測繪技術(shù)能夠利用便捷和快速的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)置來為人們的日常生活各個領(lǐng)域部門提供相應(yīng)的多元化、人性化信息服務(wù)。

（二）目標(biāo)的明確

設(shè)置信息化測繪技術(shù)系統(tǒng)最終目標(biāo)是不管人們在任何時候或者任何地點都能充分地享有其自身所需要的各種地理服務(wù)信息。其具體的目標(biāo)主要表現(xiàn)在幾個方面：

1.測繪技術(shù)學(xué)科在發(fā)展的過程中，應(yīng)建立三維、地心、海陸天為一體的一種動態(tài)測量框架，使其能夠快速、無縫地控制空間測圖。

2. 測繪技術(shù)學(xué)科在發(fā)展的過程中，應(yīng)該建立綜合、多層次地理觀測平臺，該平臺涉及到海洋、航空、陸地、低空以及衛(wèi)星等各個領(lǐng)域，同時該地理觀測平臺還應(yīng)該具有微波和激光等不同空間領(lǐng)域的高精度實時影像截獲能力。

3. 測繪技術(shù)學(xué)科在發(fā)展的過程中。應(yīng)建立有效處理信息化測繪數(shù)據(jù)一些關(guān)鍵的技術(shù)系統(tǒng)，其主要的關(guān)鍵技術(shù)為新型多源觀測數(shù)據(jù)的處理系統(tǒng)，以此能夠分析和解決信息化測繪技術(shù)中的難點，使其成為一種處理觀測數(shù)據(jù)的先進(jìn)技術(shù)。

4. 測繪技術(shù)學(xué)科在發(fā)展的過程中，必須要進(jìn)行相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的突破，以此達(dá)到地理空間數(shù)據(jù)信息共享的目的，研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的一種新型信息化測繪軟件，以此提升地理信息的個性化智能服務(wù)能力，豐富地理信息內(nèi)容的模式，促使其成為一種各個領(lǐng)域一體化的服務(wù)工具。同時，還應(yīng)對有關(guān)的網(wǎng)絡(luò)地理空間信息的管理技術(shù)和數(shù)據(jù)模型基礎(chǔ)理論進(jìn)行研究，在符合網(wǎng)絡(luò)大環(huán)境下實現(xiàn)多維時空信息高效、智能的傳遞。此外，還要健全空間信息集成的相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，通過突破各個核心應(yīng)用，促使其真正成為一個可供發(fā)展的信息集成硬件具體平臺。

三、在數(shù)字化測繪基礎(chǔ)上信息化測繪的服務(wù)特征

根據(jù)上述文中的分析，我們可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前的測繪技術(shù)在服務(wù)保障能力上需要進(jìn)行相應(yīng)地提升。在信息化測繪體系中，對其相關(guān)的戰(zhàn)略任務(wù)應(yīng)該進(jìn)行有效地規(guī)劃，促使其在各項系統(tǒng)工程建設(shè)中能夠有效地實施，是當(dāng)前測繪行業(yè)的首要任務(wù)。

在數(shù)字化測繪基礎(chǔ)上信息化測繪的服務(wù)特征為以下幾點：第一，提升服務(wù)保障層級，信息化測繪技術(shù)能夠使測繪服務(wù)系統(tǒng)相對應(yīng)的層次有效地體征，在明確測繪技術(shù)系統(tǒng)輔助地位的時候，利用測繪的支撐作用來強化和推動我國測繪事業(yè)的發(fā)展。第二，變化服務(wù)保障模式，測繪技術(shù)體系模式的改變主要有后續(xù)服務(wù)模式的轉(zhuǎn)變、空間信息應(yīng)用模式的轉(zhuǎn)變等。第三，提升了服務(wù)保障質(zhì)量，其主要表現(xiàn)在產(chǎn)產(chǎn)品服務(wù)的優(yōu)化以及不斷增值，使得相關(guān)空間數(shù)據(jù)信息的信息內(nèi)容和質(zhì)量能夠滿足當(dāng)前社會發(fā)展的需求，特別是對空間信息現(xiàn)勢性的改變尤為明顯。此外，還加強了其服務(wù)保障的效果，確保了各保障服務(wù)的有效、及時和合理。

結(jié)束語

綜上所述，信息化測繪作為國防建設(shè)、社會發(fā)展以及經(jīng)濟(jì)建設(shè)的基礎(chǔ)事業(yè)。在未來的發(fā)展中有著特別廣泛地前景，但同時也面臨著非常嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。這就要求在數(shù)字化測繪向信息化測繪的發(fā)展進(jìn)程中，我們必須要克服各種不利的因素，有效地調(diào)動各方面積極因素，促進(jìn)地理信息產(chǎn)業(yè)和測繪事業(yè)的發(fā)展，真正意義上實現(xiàn)信息化測繪。

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