虚拟内窥镜
医学影像后处理
血管分割 左右肺分割
结肠分割
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分割(意义)
• 可辅助医生进行诊断和制定对病人的治疗方案； • 用于医学图像的分析，如三维重建； • 用于计算机引导于术，如外科手术的制定，病理的研究； • 有利于数据的压缩和传输，提高在PACS和远程传输的应用
。
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检测(概述)
计算机辅助检测是利用先进的计算机软硬件来分析和处理医 学图像，以发现并检出病变，从而辅助医生临床诊断，提高 工作效率。
应用：各种细胞、组织与器官。
难点：受分割物体的复杂度，成像方式和成像质量的影响 。
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分割(方法)
• 基于区域的分割 • 基于统计学的分割 • 基于结构的分割 • 基于轮廓模型的分割 • 基于Level Set的分割 • 基于变换、模型的分割 • 基于模式识别的分割
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• 测量 • 分割 • 检测 • 配准融合
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测量
图像测量是指对图像中目标或区域的特征进行测量，包括图 像的灰度特征、纹理特征和几何特征。
• 定量分析腔体、肿瘤的体积，血管的直径，三 维区域的平均密度；
• 二维基础上的距离、面积、角度和统计分布等 测量；
• 三维基础上的空间距离、曲线长度、表面积和 体积等测量；
医学影像后处理
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医学影像后处理功能
2 医学影像后处理应用
3 医学影像后处理的其它应用和发展
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医学影像后处理功能
2 医学影像后处理应用
3 医学影像后处理的其它应用和发展
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医学影像后处理功能
CT的基本结构和成像原理
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动态扫描快速连续扫描定位扫描高分辨率扫描虚拟内窥镜ct心脏成像职能血管分析软件第二节成像原理大致可分三个过程数据采集图像重建图像显示ct高压发生器高电压球管xray人体探测器ad转换器计算机数据重建显示器人体断层扫描图像第一节基本构成扫描机架检查床计算机系统探测器普通ct机探测器有几十个单层螺旋ct机常有300800个多层螺旋ct机则多达500030000个以上探测器分为气体探测器和固体探测器单层螺旋ct在z轴方向上只有一排探测器多层螺旋ct机由多排探测器组成brilliance6464slice0625mm40mmcoveragect技术的发展源于探测器技术的发展ct技术的发展源于探测器技术的发展64slice05mm32mmcoveragelightspeedvctlightspeedvctaquillion64aquillion6464slice0625mm40mmcoverage360ctpitch床进速度mm周层厚mmct161524mm24mm15mm常规螺旋扫描的螺距用1即床速与层厚相等如病灶较小螺距可小于如病灶较大螺距可大于1重建层距被重建的相邻两层横断面之间长轴方向的距离重建层厚指重建图像的实际厚度又称超高速ct电子枪发射电子束在高度真空管中聚焦线圈使电子束聚集并由偏转线圈使之偏移轰击四个平行的钨靶产生旋转的x线源并用两组排列成曲面的探测器阵列来采集数据每层扫描时间最短50ms每秒最多可扫描34层
常规螺旋扫描的螺距用1，即床速与 层厚相等，如病灶较小，螺距可小于， 如病灶较大，螺距可大于1
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❖ 重建层距 被重建的相邻两层横断面之间长轴方向的距离 ❖ 重建层厚 指重建图像的实际厚度
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电子束CT
❖ 又称超高速CT，电子枪发射电子束，在高度真空管 中聚焦线圈使电子束聚集，并由偏转线圈使之偏移， 轰击四个平行的钨靶产生旋转的X线源，并用两组 排列成曲面的探测器阵列来采集数据，每层扫描时 间最短50ms，每秒最多可扫描34层。
内窥镜景深测试标准
内窥镜景深测试标准内窥镜是一种医疗设备，用于检查人体内部的器官和组织。
在内窥镜检查中，景深是一个非常重要的参数，它直接影响着内窥镜的成像质量和临床诊断的准确性。
因此，制定内窥镜景深测试标准对于确保内窥镜检查的质量和安全至关重要。
首先，内窥镜景深测试应该包括对内窥镜成像系统的各项参数进行测试。
这些参数包括分辨率、对比度、亮度等。
分辨率是指内窥镜成像系统能够分辨的最小像素大小，对比度是指成像系统能够显示的最小亮度差异，亮度则是指成像系统的整体亮度水平。
通过对这些参数的测试，可以全面了解内窥镜成像系统的性能表现，为后续的景深测试奠定基础。
其次，景深测试应该包括对内窥镜成像系统的深度成像能力进行评估。
深度成像能力是指内窥镜成像系统能够清晰显示的深度范围。
在实际临床应用中，不同的器官和组织对景深的要求是不同的，因此景深测试应该根据不同的临床需求来进行。
例如，对于胃镜来说，其景深需求相对较大，而对于支气管镜来说，其景深需求相对较小。
因此，景深测试应该根据不同的内窥镜类型和临床应用来进行，以确保测试结果的准确性和实用性。
最后，景深测试应该包括对内窥镜成像系统的深度成像能力进行定量化评估。
定量化评估可以通过一系列的图像处理和分析方法来实现，例如虚拟焦深度技术、三维重建技术等。
通过定量化评估，可以得到内窥镜成像系统的具体景深数值，为临床医生提供准确的参考数据，从而提高诊断的准确性和可靠性。
综上所述，内窥镜景深测试标准应该包括对内窥镜成像系统的各项参数进行测试、对内窥镜成像系统的深度成像能力进行评估以及对内窥镜成像系统的深度成像能力进行定量化评估。
通过制定严格的景深测试标准，可以确保内窥镜检查的质量和安全，提高临床诊断的准确性和可靠性，从而更好地为患者的健康服务。
内窥镜成像新技术原理及应用
内窥镜成像新技术原理及应用汪长岭;朱兴喜;黄亚萍;吴敏【摘要】阐述各种现代内窥镜成像的原理,并调研主流品牌的内窥镜临床和科研应用情况,分析、对比其应用范围.其中一些技术较为成熟,如放大内窥镜、染色内窥镜、超声内窥镜等已在临床应用并为临床诊断提供了可靠的证据.随着内窥镜技术的进步,自体荧光成像、相干断层成像、共聚焦成像等技术的飞速发展,带来内窥镜技术的革命,可以提高癌症早期检测的检出率和准确性,并且使得在体实时光学活检将成为可能.%In this paper, we reviewed kinds of imaging principles of endoscopes, and investigated and surveyed the application of endoscopes of mainstream brands in clinical and scientific research field, and compared and analyzed their application scopes. Some mature techniques, such as magnified endoscopy, computed virtual chromoendoscopy, endoscopic ultrasound etc., have been applied in clinical practice, and they have provided the reliable evidences for clinical diagnosis. With the progress of endoscopic techniques, other some techniques, such as autofluorescence imaging, optical coherence tomography, confocal laser endomicroscopy, etc., will lead to revolution of endoscopic technique. And they will increase the relevance ratio and accuracy for the early detection of cancer. Moreover, the optical biopsy at real-time will become true in future.【期刊名称】《中国医学装备》【年(卷),期】2018(015)004【总页数】5页(P125-129)【关键词】内窥镜;窄带成像;分子影像;共聚焦内窥镜;技术进展【作者】汪长岭;朱兴喜;黄亚萍;吴敏【作者单位】南京总医院医学工程科江苏南京 210009;南京总医院医学工程科江苏南京 210009;南京总医院医学工程科江苏南京 210009;南京总医院医学工程科江苏南京 210009【正文语种】中文【中图分类】R197.39随着医疗技术的飞速发展，消化内窥镜技术已经成为现代化医院不可或缺的医疗手段，医生能直接观察到人体内部的组织结构，区别正常组织与病灶，并进行有效的治疗。
CT仿真内镜在结直肠肿瘤术前诊断应用价值论文
CT仿真内镜在结直肠肿瘤术前诊断中的应用价值[摘要] 目的探讨ctve在结直肠肿瘤术前诊断中的临床应用价值。
方法通过对22例结直肠肿瘤病人的msct轴位图像和仿真内窥镜图像进行观察分析,分别对各病例进行诊断及术前评估,并与其相应术后诊断比较。
结果所有病人的诊断符合率为100%,明显优于其它检查方法,其仿真内窥镜结果与术后诊断吻合。
结论 ctve在结直肠肿瘤的诊治中具有独特的优越性。
[关键词]结直肠肿瘤；体层摄影术； x线计算机[中图分类号] r574.62[文献标识码] a[文章编号] 1005-0515（2011）-02-002-02the application of ctve in the diagnosis of the colorectal tumorke-zhong zhang ,wei-chang, chang-man song(department of general surgery affiliated hospital,dalian, liaoning,116021,china)[abstract] objective to explore the clinical value of computed tomographic virtual endoscopy(ctve)in the preoperative diagnosis of colorectal carcinoma. in the diagnosis treatment of the colorectal tumours. methods msct axial images and ctvc in 22 patients with colorectal tumours proved histologically were analysed and compared these results with that of operation diagnosis. results thediagnostic correctly rate in this group was 100% by ctve. while the diagnostic rate by ctve and operation diagnosis was identical conclusion ctve is recommended for the diagnosis and pre-operation valuation of the colorectal tumour.[keywords]impaired glucose tolerance; diabetic; cerebrovascular reserve结肠肿瘤性疾病是一种常见病、多发病,其定性诊断主要依赖于纤维结肠镜检查并同时取病理活检,对腔内病的检查具有一定的优越性,但对腔外疾病和肿瘤对腔的浸润等方面尚存在很大的局限性。
内窥镜的发展史
人类探索自身体内奥秘的兴趣丝毫不亚于探索周围环境奥秘的兴趣，内窥镜就是人类窥视自身体内器官的重要工具。
古希腊名医，有着医药之父之称的希波克拉底(Hippocrates，约公元前460-前370)曾描述过一种直肠诊视器，该诊视器与我们今天所用的器械十分相似。
类似的诊视器还发现于庞培遗迹(Pompeii，意大利古都，公元79年火山爆发，全城淹没)，这些诊视器曾被用于窥视阴道与子宫颈，检查直肠，并用于检视耳、鼻内。
当时进行这些检查时利用的是自然光线。
内窥镜的真正发展还是起于近代，一般可将其发展阶段分为:硬管式窥镜、半可屈式内窥镜、纤维内窥镜、超声与电子内窥镜等阶段。
一、硬管式内窥镜硬管式内窥镜的发展经历了两个阶段:即开放式硬管内窥镜阶段与含有光学系统的硬管内窥镜阶段。
1.开放式硬管内窥镜1806年德国法兰克福的Bozzini制造了一种以蜡烛为光源的用于观察膀胱与直肠内部的器械，由一花瓶状光源、蜡烛和一系列镜片组成，他将其称为"LICHTLEITER"，虽然“LICHTLEITER'，从没用于人体，Bozzini 仍被誉为第一个内窥镜的发明人。
但当时的人们并不理解这种检查方法，Bozzini也因他的“好奇心”受到维也纳医学院的处罚。
第一次将"LICHTLEITER”运用于人体的是法国外科医生Desormeaux，因此他被许多人誉为“内窥镜之父”，他的“LICHTLEITER"是以烧煤油和松节油的灯为光源，灯的上方带有烟囱，并用透镜将光线聚集以增加亮度，可想而知灼伤是进行这种检查时的主要并发症。
虽然这种内窥镜可以到达胃，但光线太暗，所以“LICHTLEITER”主要用于检查泌尿系方面的疾病。
1868年，Desormeaux和Segelar第一次在一篇文章中使用“内窥镜”一词。
也是在1868年，Bevan用食管镜取出食管异物。
次年Pantaleoni借助子宫镜在一老妇人子宫内发现一息肉并用化学试剂进行烧灼。
NeuViz16排螺旋CT增强、CTA延迟时间优化的研究
影像技术影像研究与医学应用 2019年2月 第3卷第4期能情况。
CT灌注成像具有操作简单、计算便利、绘制器官血流灌注动态曲线、显示解剖细节、显示灌注定量信息、判断弥漫性病变程度、发现早期肿瘤性病变等特征，优化后的图像重建，能够获取类似灌注参数图像，被广泛应用于活体组织血流动力学的探究。
其临床应用，主要在肿瘤学、腹部与脑部病变研究方面，可诊断出急性脑缺血、颅内占位性病变，以及肝脏、胰腺、肾脏的病变。
在肿瘤病变诊断中的应用，可根据肿瘤新生血管情况，评估肿瘤转移、生长等趋势，也是良恶性肿瘤，以及肿瘤程度、分期、分级的重要指标。
控制好射线辐射、造影剂副作用，可有效获得痴呆、精神疾病等诊断信息。
随着该技术的不断发展，灌注软件的不断优化，CT关注测量结果的精确度会得到进一步提升，形态、功能的同时反映也会成为可能。
2.3 虚拟内窥镜虚拟内窥镜技术，实现了虚拟现实技术，在现代医学中的高效利用。
其涉及计算机图形学、图像处理，以及医学领域相关知识。
规避了光学内窥镜侵入性操作问题，属于无接触式检查技术。
虚拟内窥镜的临床应用，主要是借助二维医学影像参数，直接重建血管、呼吸道、胃肠道等器官的三维实体模型，在虚拟三维内空腔组织中，展开漫游观察。
也可以利用交互方式，在器官结构内，展开成像检查。
人体组织器官特征、空间定位关系的清晰显示，能够为医生诊疗提供价值依据。
其应用主要在心脏、结肠、支气管、内耳等空腔结构器官上，与以往的光学内窥镜比较，具有非侵入性、低危害性、可重复性、可贯穿性、操控灵活等优势，可实现对胸动脉、大脑的内窥。
结合体绘制、面绘制技术，可强化器官组织漫游交互功能，以及动画回放。
虚拟内窥镜凭借自身无创、安全等优势特征，借助调节透明度、颜色的功能，能够清晰观察到器官内外状况，可为穿刺、手术等操作，提供更加精准的解剖信息。
弥补了常规内窥镜的各种不足，在某种情况下，可完全取代传统内窥镜。
同时在狭小空间范围内的有效内窥，也是传统内窥镜所不能比拟的。
消化内镜教学培训新技术——机器人模拟训练法
消化 内镜 技术经 过百年 的发展 ， 已经发展 到诊断 内镜 “ 微 内镜 模 拟器 、腹 腔镜 手术模 拟器 及血管 介入
观化 ” 、治疗 内镜 “ 扩大化 ”的阶段 ，但 是消化 内镜 的教学 手术 模 拟器 等～系 列产 品，在 微创 手术仿真 培训 一直停 留在 传统 的 自 练习、操作示教 或 “ 学 较先 进 ”的 领域 占据重要 的地位 。 手 把手培训 阶段 。随着 国家卫 生部宣 布将 正式在 内镜诊 疗 领
ＧＩ Ｍｅ ｔｒ Ｉ 采用了人体解剖 视觉重现 ｎｏ Ｉ
域 实施 技 术 准入制 度， 内镜 培训 随 之开始 步入了规范化 管 理 和 力反 馈技 术 ，使 模拟 器 的画面清 晰、脏器
的阶段 。规范化 的管 理 需要规 范化 、标准化 的教学 手段 ，传 逼 真 、器 械真 实，操 作手感 与临床实 际相同。
１９ 年起 ， 该 公司—直 致力 于开发及 生 产基于个 人 算 机 的 ９７ 计 微创手术 训 练仿真 机 ，到今 天 已拥 有消化 内镜模 拟 器、泌 尿
图 １ 消化 内镜模拟 器 Ｇ Ｍ ｎ ｒ１ Ｉ ｅｏ １ ｔ
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作者简 介 ： 彭丽华 （９ ２ ） １ ７ 一 女 ， 解放军总医院消化内科副主任医师 研 究方 向 ： 胃肠动 力障碍性疾病和功能性疾病 。
维普资讯
［ａｉ ｕｅ 培 讲 ］ Ｔｉ ｇｏ ｓ・ 训 堂 ｒ ｎＣ ｒ ｎ
消化 内镜教学培训新技术
机器人模 拟训练法
彭丽华 杨 云生 （ 解放军军医进修学院 解放军总医院消化内科 １０５ ０８３
Ｐ Ｇ Ｌｉ ｈ ａ ＹＡＮＧ ＥＮ － ｕ Ｙｕ ｎ－ｓ ｅ ｇ ｈｎ
虚拟大肠镜路径导航关键技术研究及辅助检查系统初步设计
虚拟大肠镜路径导航关键技术研究及辅助检查系统初步设计南方医科大学2009级硕士学位论文虚拟大肠镜路径导航关键技术研究及辅助检查系统初步设计researchofvirtualKeytechnology colonoscopynavigationpathdetectionand ofaideddesign systempreliminary01 0J―E47课题来源：广州市科技计划编号： 2 1业称生物医学工程专名，态；_r厶学位申请人指导教师张煜副教授答辩委员会主席答辩委员会成员论文评阅人年月日广州|IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIHillIIIIIIIIIY2256891硕士学位论文虚拟大肠镜路径导航关键技术研究及辅助检查系统初步设计硕士研究生：李云指导教师：张煜副教授摘要现代医学研究领域的快速发展，促进了各种人体图像信息采集设备不断出现，先后出现的计算机断层扫描 ComputedTomography，CT 、核磁共振成像Resonance SubtractionMagnetic Imaging，M刚、数字血管造影 DigitalAngiography，DSA 、超声波成像 UltraSound，us 、正电子发射计算机断层Emission造影 PositronEmissionfSingle-PhotonComputed断提供了大量图像数据。
与此同时，随着计算机图形学、虚拟现实技术等理论和技术的不断发展，医学虚拟内窥镜技术在数据上和技术上都有了充分的基础。
近年来，随着医学图像采集设备精度的不断提高，以及科学可视化技术的不断发展，虚拟内窥镜的发展也越来越快，成为虚拟现实技术发展最活跃的领域之一。
虚拟内窥镜与传统光学物理内窥镜相比具有无痛苦、无穿刺风险、且适用不同患病程度人群的优点，目前主要应用于辅助诊断、制定手术计划、实现手术的准确定位以及医务人员的培训等。
虚拟内窥镜的诊断范围主要是耳鼻喉、子宫、大肠等空腔器官，本文针对虚拟大肠镜辅助检查系统的开发，重点研究了虚拟大肠镜路径导航关键技术，并构建了初步的虚拟大肠镜辅助检查系统。
自适应中值滤波算法滤除医学图像脉冲噪声_宁春玉
2 自适应中值滤波算法 2.1 脉冲噪声特点
脉冲噪声是由于传感器、 解码器处理等所产生 的脉冲在图像中产生的一些灰度值很小 （接近黑色） 或灰度值很大 （接近白色） 的随机噪声。脉冲噪声的 灰度是该点正常灰度与噪声灰度的叠加， 其在灰度 特征上与周围相邻像素点有较明显的区别， 一般是 其邻域中的灰度极值点 （正的或负的极值） 。 图像中脉冲噪声的概率密度函数 （PDF） 可由下 式描述： ì pa, z = a ï P ( z) = í p b , z = b ï î0, otherwise 如果 b > a ， 灰度值 b 在图像中将显示为一个亮
f ( x y) = median{g(s t)}
(s t) Î s xy ^ ^
虽然传统中值滤波在抑制噪声的同时能较好地 保护图像的边缘细节， 但该滤波窗口 s xy 一旦选定， 即对所有像素均采用同一模板进行处理， 而不考虑 窗口范围内噪声点的多少。 本文从虚拟内窥镜系统运算时间考虑， 并参考 文献[12]， 采用滤波窗口自适应的方法来滤除医学图 像数据中含有的脉冲噪声。该滤波器的滤波方式和 传统的中值滤波器一样， 都是利用 m ´ n 矩形区域窗 口 s xy 定义的区域内图像的统计特性。不同的是在 滤波过程中， 自适应滤波器会根据一定的设定条件， 充分考虑图像中不同区域受脉冲噪声污染的程度不 同而自适应地改变滤波窗口的大小。 设 g xy 为像素点 ( x y) 的灰度值，g min 为滤波窗
宁春玉， 赵春华： 自适应中值滤波算法滤除医学图像脉冲噪声
2012了非脉冲噪声， 从而减少不必要的边界细 化或粗化等损失。
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浅谈虚拟内窥镜的关键技术
虚拟内窥镜的发展
普通内窥镜
虚拟内窥镜技术 第一代VE运用几何模 型；VE发展到第二代， 使用CT、MRI；未来 第三代VE在考虑人体 器官组织的集合形状的 同时，将生成一个在生 理上和系统上都完全逼 真的VE系统。
内窥镜技术发展到现 在，经历了硬式内窥 镜、半屈式内窥镜、 光导纤维内窥镜、电 视内窥镜四个阶段
L/O/G/O
浅谈
虚拟内窥镜的关键技术
中国医科大学 96期07班 李博洋（100711）
浅谈虚拟内窥镜的关键技术
本文从图像的组织分割方面、路径规划方面、 实时处理方面、场景绘制方面、 虚拟内窥镜的发展历史、虚拟内窥镜的应用、 虚拟内窥镜的数据采集等方面对虚拟内窥镜的 产生发展以及关键技术做了一定探究。
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图像的组织分割
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路径规划
实时处理 、场景绘制
联系医学生实际，感触颇多
浅谈虚拟内窥镜的关键技术
• 虚拟内窥镜系统是多学科交叉研究领域，是虚
拟现实技术和现代医学的结合
– 在图像的组织分割方面，目前存在一种运用边界模 型来半自动实现组织分割的算法。 – 在路径规划方面，基于距离变换的基础上，目前存 在一种新的快速、高效地抽取中心路径的算法。 – 在实时处理方面，目前有人推出一种实时处理算法， 将一帧场景的绘制分为近景和远景两个部分。 – 在场景绘制方面，有专家提出了基于边界体素的光 线投射方法和基于边界体素的Shear-Warp、 Splatting两种技术实现虚拟内窥镜的场景绘制。
浅谈虚拟内窥镜的关键技术
虚拟内窥镜的数据采集
由CT或MRI等设备采 集2D的医学切片图像， 经3D重建后的图像质 量主要取决于数据采 集的方式和分辨率， 分辨率又由切层厚度 和矩阵大小决定。 3D重建要求层间的数 据集具有连贯性，操 作者可以改变图像重 图l-3和图l-4 叠的程度，以获得较 显示了对应的头部CT与MRI图像。 好的3D图像效果。在 神经系统内窥镜研究 中一般选择MRI。。
浅谈虚拟内窥镜的关键技术
虚拟内窥镜的应用与技术组成
VE的应用 虚拟内窥镜系统是 虚拟现实技术与现 主要集中在 代医学影像的结合。 那些具有 可以通过虚拟 空腔结构的 工具来改变虚拟场 景中对象的状态。 器官上，
Байду номын сангаас
L/O/G/O
Thank You!
中国医科大学 96期07班 李博洋（100711）
浅谈虚拟内窥镜的关键技术
VE的发展大体可分为三代，如图1-1，第一代VE运用 几何模型，生成解剖结构的3D几何形状，附加一些简 单的交互操作，生成简单的飞行效果，产生较为粗糙的 动画效应，在医护人员的教育和培训中得到应用。随着 计算机性能的提高，VE发展到第二代，使用高分辨率 的可视化人体数据如CT、MRI或其它图像数据，能够 产生更逼真的图像，大大增加了VE的真实性、视觉逼 真性和临床实用性，当前正处于第二代研究阶段。未来 第三代VE在考虑人体器官组织的集合形状的同时，将 加入不同解剖组织的物理特性和生物特性，将生成一个 在物理上、生理上和系统上都完全逼真的VE系统。图l2显示了虚拟结肠镜与对应的光学内窥镜、CT的图像。
联系医学生实际，感触颇多
虚拟内窥镜的推广和使用，充分体现了“以病人为中心”的全新 的医学理念，能够最大程度上减轻病人在辅助检查时躯体所承受的痛 苦，对于敏感体质以至于无法应用普通内窥镜检查的患者，虚拟内窥 镜的横空出世无疑为他们带来了福音。由此我们不难看出，医学的进 步源于“一切为了患者着想”的观念，为了在今后的临床工作或者医 学科研领域有所建树，就必须从现在做起，打好扎实的基础，不光掌 握上述的医学影像知识，更要学习好《生理学》、《生物化学》、 《解剖学》、《药理学》、《内科学》、《外科学》、《妇产科学》、 《儿科学》、《诊断学》等基础课程与专业课程，为了成为“人民满 意的好医生”而终身学习。