醫學超聲影像學
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醫學超聲影像學范文第1篇
中圖分類號：G642.0文獻標志碼：A文章編號：1674-9324（2017）21-0131-02
隨著醫學超聲影像技術不斷的發展，超聲造影、三維超聲、彈性成像、腔內超聲、介入超聲、超聲靶向診斷與治療等新技術的不斷涌現，使超聲影像成為一種全新的診療學科，與外科學、腫瘤學、微創醫學等學科聯系越來越緊密，在臨床診斷及治療中發揮著日益重要的作用。由于臨床對超聲檢查的依賴性越來越高，以及診斷范疇拓寬，導致社會對該專業人才的需求在大幅上升。用什么樣的思維方式才能更好地適應醫學超聲影像技術發展和專業學科的發展，用什么樣的教學方式才能很好地達到教學目的，這是從事超聲影像學教育工作者所面臨的課題。
一、改善超聲影像學教學方法
醫學超聲影像學的教學方法是教師與學生為了實現共同教學目標，完成共同教學任務，在教學過程中運用的方式與手段，可采用教授法、談論法、演示法、練習法、實驗啟發、實習等多種方法，以便開展豐富多彩的教學活動。過去多采用教師教授為主的方法，教學方法比較單一，超聲影像學內容學生不易接受難于理解，學習興趣不高；當前以案例教學、研討互動、情景模擬等方法更加容易激發學生的學習興趣。
醫學超聲影像學的主要學習內容包含各系統、器官的理論基礎和超聲圖像的識別，掌握基本概念和原理，了解其內在聯系，不能認為課程標準要求什么教師就教什么，這種認識是片面的。學生初次接觸超聲圖像，很難把超聲圖像與解剖圖像之間進行聯系，可視化超聲教學可以幫助學生將超聲圖像與解剖圖像之間進行概念轉換，建立人體器官解剖斷面圖像與超聲圖像間的立體思維概念，改變單純平面思維概念，幫助學生加強實踐能力，促使學生從理性認識到感性認識轉變。為了真正體現醫學超聲影像學的教學特點，不斷的豐富超聲影像圖庫，插入大量的典型超聲聲像圖、對比結構解剖圖，根據教學內容適當插入簡短的三維超聲動態圖像。因此利用文字、圖像、聲音等多種媒體向學生傳遞信息，可以化抽象為形象，變靜態為動態，變復雜為簡單，變枯燥為生動，使抽象的、枯燥的學習內容轉化為直觀的、形象的、圖文并茂、生動有趣的內容。
醫學超聲影像學是一門實踐性很強的學科，除了要有扎實的理論基礎，還必須具有豐富臨床實踐能力。在實踐教學中采用學生一對一互動操作練習，通過自身練習來體會和學習正常聲像圖。對于異常超聲聲像圖的學習，我們建立了超聲圖像庫和可視化超聲實踐教學軟件系統，組成超聲診斷典型病例的聲像圖資料庫，所選病例圖片均按疾病分為心臟及血管、腹部、婦產、小器官等，充分利用學生第3年學習的時機，由帶教老師指導學生通過軟件系統調閱并查獲感興趣的病例，用于?W生示教。
二、改進超聲影像學教學效果的評價
對教學效果的評價可以從老師和學生兩方面入手來評價，首先我們應明確評價目的是為了提高教學質量和檢驗教學效果，制定評判標準，結合影響因素（包括性別、年齡、教齡、學歷、職稱、成果），按照教學內容與教學設計，通過學生評價、同事評價、教師自評、專家評價、領導評價等多種方式，采用紙筆評價或網絡評價。對于醫學超聲影像學課程學生學習成效的評價，過去多采用理論課考核成績占100%，現使用考核形式為期末理論筆試考核成績占70%，實踐能力考核成績占30%，包括上機動手操作、典型病例思考與分析、以及檢查報告的書寫完整性和規范性。
三、轉變教學模式
常見教學模式類型有以教師講授為中心的高度集中型、以教育教學民主為中心的溫和型、以學生為中心的松散放任型、以程序模式為主的管理型。醫學超聲影像學理論課內容抽象，學生不容易聽懂，對超聲圖片的理解難度大，所以需要將超聲圖像與解剖圖像之間進行概念轉換，建立人體器官解剖斷面圖像與超聲圖像間的立體思維概念，我們通常采取以教師講授為中心的高度集中型結合以教育教學民主為中心的溫和型融合教學模式。
過去采取“4+1”的教學模式，即前四年公共課、基礎課以及專業課的教學，最后一年進行實習。為了深化教育教學改革，提高教學質量，結合學校總體培養方案，為使醫學超聲影像學教學方案更加科學、合理，依據教育教學規律及本學科教學實踐，安排第七學期學生在接受理論課學習的同時，穿插性的在實踐教學基地進行實踐教學，并專門配置超聲診斷儀用于教學，老師可以一對一的進行教學演示和指導，學生可以隨時親自動手操作，從而使理論教學與實踐教學聯系更加密切。
在第八、九學期實踐教學實習，比傳統實踐教學安排提前一個學期，不僅體現了早期接觸專業、早期接觸臨床的理念，又避免了學生考研、就業等社會因素對實習的影響，第十學期采取個性化強化培養，使學生能力和素質進一步提高。
四、加強師資建設
要培養高素質的人才，師資是關鍵。師資力量建設應滿足學科發展建設的需要；滿足專業和專業特色凝練的需要；滿足科研工作上水平的需要；滿足提升教學質量的需要，師資力量在教學中占有舉足輕重的地位。過去我們師資力量薄弱，僅2―3名理論課教師，現師資隊伍不斷強大、結構更加完善合理。
1.加強理論課教學師資隊伍的建設。理論課教師隊伍的建設，需進一步優化教師隊伍的年齡結構、學歷結構和學緣結構，積極引進超聲醫學高學歷人才，建立一支穩定的教師隊伍，積極加強對教師的知識和技能培訓，使其不僅具有扎實的超聲醫學知識，及時掌握超聲醫學的新技術、新方法，還要鼓勵教師開展教學研究和改革，提高教學水平和教育質量。同時要加強師風師德建設，樂于奉獻、忠于職守、嚴謹求實、率先垂范，創造性地做好教學工作，充當教育教學改革的中流砥柱。
2.加強實踐教學基地師資隊伍建設。實踐教學基地分實驗室和醫院，醫院工作的重點仍然是臨床工作，加強與實踐教學基地溝通和交流，提高實踐教學基地對教學工作的重要性，充分利用國家住院醫師規范化培訓基地資源，努力提高實踐教學基地教學的效果。
醫學超聲影像學范文第2篇
1介入超聲影像簡介
自從本世紀50年代臨床應用超聲醫學影像以來，該項技術取得了快速的發展，新型成像方法不斷出現，定量測量不斷完善及計算機的飛速發展。其中介入超聲醫學成像也取得了顯著的進展，目前，介入性超聲影像主要包含3方面：①通過各類腔內探頭進行成像；②通過各類穿刺探頭可對病灶活檢，便于確診病變性質；使用超聲影像引導病變部分的手術定位或藥物輸入等以達到緩解和治療疾病的目的,由于技術的進步及臨床的實際需要，各種類型的腔內探頭相繼出現，解決了許多臨床診斷中曾存在的困難。對于某些病灶，有時需要對其進行定性，便于臨床選擇適當的治療方式，由于這些方面的需求，臨床中各種病變組織穿刺活檢的技術漸漸在影像的引導下發展起來。然而，臨床中發現病變和對病變進行定性并不是最終目的，為使用有效方式治療病變并促使患者盡快恢復健康，各種通過醫學超聲影像技術的引導對病灶進行手術、治療的技術得到迅速的發展，目前，介入超聲在乳腺腺瘤的微創旋切，穿刺活檢、囊腫硬化、甲狀腺瘤、肝癌、肝血管瘤、子宮肌瘤等的微波消融治療。脾功能亢進、頜下腺功能亢進的局部消融治療以及經肝門靜脈穿刺肝臟干細胞移植、各種置管引流治療等介入超聲的臨床應用等發展迅速。在臨床應用中取得了良好的效果。
2介入技術超聲影像對臨床診斷、治療作用
下面我僅介紹幾種介入超聲影像對臨床診斷、治療的應用。
目前進行超聲成像的腔內探頭主要有：經食道、陰道、尿道、呼吸道及直腸等探頭。患者在患肺氣腫病后，其肺部出現異常擴大，且會將心臟全部或部分掩蓋，又因空氣對超聲全反射的作用，鉆咋經體表的心臟探頭難以對心臟成像或者影像質量差，無法滿足臨床中診斷的需要。此時，若選擇經食道探頭經患者口腔、食道則可達到一定深度，同時獲得心臟的聲二維的高質量影像、多普勒心臟血流頻譜、多普勒血流圖彩色等，并可對圖像定量測量及計算，為臨床的診斷和治療提供準確、科學的依據。經陰道和直腸探頭與經食道探頭相同，能彌補經體表探頭成像困難的問題，得到相關部位的高質量超聲圖像，有助于提高臨床診斷的準確性和水平。尤其是內科，泌尿科，介入超聲影像應用于診斷患者的病變取得了顯著的成效，為滿足各種探測深度要求，經體表的探頭掃描頻率普遍較低，但在對泌尿系統疾病進行檢查時該類影像質量較難滿足臨床疾病診斷的要求。經尿道探頭可以用高頻探頭(頻率可達10~20MHz)，便于臨床獲得高質量且清晰的影像，較為準確地診斷出泌尿科的疾病。這些都是介入超聲影像技術獨特的優點，是體表探頭成像無法達到的。而肝病科對肝內感興趣區的穿刺取組織活檢，超聲引導下腎臟穿刺活檢、頸靜脈穿刺置管、乳腺腫物定位、淋巴結穿刺、肝腎臟囊腫置管等10余種穿刺技術的提高，也提高了對疾病的診斷率。
超聲介入治療是隨著醫學技術的發展，新興的一種最新的疾病治療方法。超聲介入技術作為現代超聲醫學的一個分支，是1983年在哥本哈根召開的世界介入性超聲學術會議上被正式確定的。它是在超聲顯像基礎上為進一步滿足臨床診斷和治療的需要而發展起來的一門新技術。其主要特點是在實施時超聲的監視或引導下對膿腫及囊腫置管術；超聲引導下肝囊腫、腎囊腫抽吸治療術及巧囊治療術；超聲引導下腫瘤的射頻消融術等多種項目，以下我僅介紹幾種介入超聲在臨床上治療。
2.1腎積水和肝、腎臟囊液的治療患有腎積水或肝、腎臟囊液的部分患者，有時必須盡早進行手術治療，以防止臟器功能出現損傷。傳統的治療時必須行腹部手術，但手術造成的創傷較大，術后恢復時間長，治療費用也高。使用超聲影像引導技術，通過穿刺將囊液或積水抽出來，再在原來囊液的地方打上凝化劑，整個手術過程便告成功。同傳統手術相比，非常簡單，既減輕了患者的痛苦，創傷很小，容易恢復，又省時省力，減輕患者的經濟負擔，真是事半功倍。
2.2超聲介入射頻消融術治療肝癌大多數肝癌患者因肝硬化、年老體弱等不能手術者，可以進行消融局部治療，其療效，不低于手術切除，且微創高效。可以說手術切除作為首選方法治療肝癌的傳統定論受到動搖。研究還表明，我國肝癌患者占全球每年新發約46萬人的一半多，約26萬人，而大部分是男性，并有乙肝。由于介入治療方法是一種微創手術，具有操作簡單、損傷小、安全方便、費用低廉、近期療效顯著，并發癥少，易于重復等優點，尤其對不愿手術或失去手術機會的中晚期肝癌患者，提供了廣闊的治療空間，愈來愈得到國內外學者的重視。
2.3前列腺腫瘤的放射性種子藥物植入治療在我國的中老年男性人群中有一定比例的人都患有前列腺腫瘤，使用常規治療手段如微波、激光治療儀進行治療，雖有一定的緩解效果，但無法根治，且治療時間較長，或可行手術切除術治療。而在超聲影像技術的引導下將放射性種子藥物植入的治療法則有較好的臨床療效，美歐等國家常常視為治療前列腺腫瘤的首選方案。
2.4乳腺腺瘤的微創旋切乳腺疾病治療傳統是手術切除病灶，創傷較大，易成瘢痕。隨著生活水平和廣大患者就診意識的提高，對醫療技術的要求也不斷提高，更微創和更精確的技術已成為一種趨勢，是在超聲下，利用真空吸引和旋切相結合的原理，基于更精確活檢、和更微創的特性，而用其它方法無法進行的乳腺疾病的診斷及治療[1]。它主要由旋切刀手柄，控制主機、真空抽吸泵三大裝置組成。其設計的最大特點就是簡單易用，利用真空負壓抽吸乳腺組織，完全自動地對乳腺病灶進行重復切割，不需重復進針退針，不需要重復手動操作，大大縮短整個手術時間，可明顯減輕患者痛苦；并可在術后放置標記物。乳腺微創旋切手術可在門診進行，只需局麻，手術時間短，術后即可回家。術中出血少，只有極小切口，術后無疤痕，患者創傷極小。與傳統手術相比，還可滿足患者對美容的需求。
總之超聲介入技術的發展，對超聲影像醫學有著重要意義。我國的介入性超聲醫學影像起步較晚，但發展速度較快，國內有不少醫院開展了這一技術的應用，但在技術難度比較高的應用如神經外科手術等方面應用得還不普遍，并且國產的超聲掃描儀以前幾乎都不具備該功能。介入超聲影像技術還在不斷的發展中，可以預期許多傳統手術均可在超聲計數的實時引導或直視下進行。我們相信隨著醫學技術的不斷創新及難題的突破，各種新的有效的介入性超聲醫學影像技術將不斷問世，在臨床獲得廣泛的應用，為患者解除病魔的困擾。
醫學超聲影像學范文第3篇
關鍵詞:生態社會主義思潮;影響;對策
中圖分類號:G410 文獻標志碼:A 文章編號:1002-0845(2012)10-0112-02
一、生態社會主義思潮的基本觀點
生態社會主義思潮是20世紀后半葉在西方蓬勃興起的生態運動的基礎上逐漸形成的一種社會思潮。隨著西方資本主義以犧牲環境為代價而帶來的20世紀50年代到60年代的黃金發展,西方社會有識之士逐漸認識到人類生存發展環境所面臨的嚴峻挑戰。在這種背景下,隨著以保護生態平衡、維護世界和平、為人類未來生存和發展創造良好環境為主題的生態運動的深入發展,西方社會逐漸興起了一股批判資本主義生態危機的社會思潮,它要求保護人類生存環境,建立一個人與自然和諧相處、符合生態發展規律的新型社會。到20世紀70年代,這股思潮同社會主義相結合,逐漸形成生態社會主義思潮。其基本觀點是:
1.人與自然是辯證和諧統一的。生態社會主義者堅持以“人類尺度”分析人與自然的關系,認為人與自然具有共同的自然本質和社會本質,自然只有在與人類的共同存在以及相互轉化中才具有意義;人與自然是通過人的實踐、特別是生產實踐活動而形成的整體性存在,人與自然在相互交往中走向統一;人類在自然界中具有特殊的地位,這種地位是以人對自然的支配為標志的;勞動是人與自然走向和諧統一的現實途徑。
2.資本主義制度是造成全球性生態危機的根本原因。生態社會主義者認為,生態危機是資本主義生產方式的必然產物,也是當代資本主義社會的主要危機。因此,只有廢除資本主義制度,才能從根本上解決生態危機,也才能確保人類的生存與發展。
3.關于馬克思的經濟危機理論。生態社會主義者認為,當今資本主義的危機趨勢已經從生產領域轉移到了消費領域,由消費異化導致的生態危機已經取代了經濟危機,者應該根據新的形勢的發展變化,修正已經過時了的的危機理論。
4.關于“穩態經濟”模式。早期生態社會主義者認為,擺脫生態危機的根本出路是建立“穩態”的社會主義經濟模式,將生產規模和經濟發展速度穩定下來,從量的增長轉向質的改進上來,從而協調處理好人與自然的關系。后期的生態社會主義則反對“穩態”經濟,認為保持經濟的適度增長,既與生態環境的要求相兼容,又有利于解決當今人類所面臨的一切問題。
5.在社會變革的途徑上,提倡非暴力革命與改良主義相結合的原則。生態社會主義者堅信非暴力革命與改良主義是通向生態社會主義社會的“鑰匙”。通過“教育”、“示范生活”,為人們展現嶄新的綠色生活,逐步地變革資本主義社會。
二、生態社會主義思潮對當前我國高校大學生的影響
1.拓展了大學生的視野,有利于大學生認清導致全球生態危機的根源。生態社會主義思潮認為,二戰后,發達資本主義國家國內階級矛盾和社會矛盾在一定程度上雖然得到了緩解。但是,這種矛盾的緩解是以發達資本主義國家對全球性自然資源,特別是對第三世界國家自然資源的掠奪性開發、犧牲資源和環境為代價而獲得的,是以世界上絕大多數人的貧困、少數人的富裕為基礎的。這些思想和觀點不僅拓展了大學生的視野,使大學生認清當達資本主義國家的高速發展及其國內的“和諧安定”并非依靠資本主義制度自身的優越性,而是依靠傳統的剝削和掠奪;同時也使大學生進一步深刻認識到導致全球性生態危機的根源是資本主義制度和資本主義生產方式,從而進一步深化了大學生對生態危機根源的深刻認識。
2.有助于大學生深刻認識和理解建設生態文明的重要意義。對人類與自然界之間關系失調的憂患意識,對生態危機和環境惡化的深切關注,是生態社會主義思潮產生和發展的重要邏輯前提。因此,生態社會主義理論強調經濟增長必須考慮環境代價,將生態成本作為整個社會發展的一個重要參數,并以系統論為指導提出了新的社會發展觀。這與我國當前所提倡的建設社會主義生態文明有相似之處。社會主義生態文明作為人類文明的一種形式,它以尊重和維護生態環境為主旨、以經濟和社會可持續發展為目標,在開發利用自然的過程中,人類從維護社會、經濟、自然系統的整體利益出發,尊重自然、保護自然,注重生態環境建設,致力于提高生態環境質量,使現代經濟社會發展建立在生態系統良性循環的基礎之上,以有效地解決人類經濟社會活動的需求同自然生態環境系統供給之間的矛盾,實現人與自然的協同進化,促進經濟社會、自然生態環境及其二者之間的可持續發展。
3.導致部分大學生對中國特色社會主義發展前景缺乏信心。部分大學生簡單認為,生態社會主義產生和發展的主要原因之一就在于對蘇聯東歐社會主義無法解決生態問題以及社會主義現實發展模式的失敗的借鑒,而中國社會主義制度的確立以及發展模式的選擇正是在全面借鑒和學習社會主義的基礎上而建立和發展起來的,與社會主義發展理論、模式和實踐上是一脈相承的。既然社會主義發展從理論、模式到實踐上都存在問題,那中國社會主義發展也必然存在問題;既然社會主義發展模式以失敗而告終,那么中國社會主義發展模式也就前景堪憂。因此,他們借用生態社會主義否定中國特色社會主義,導致部分大學生對中國特色社會主義發展前景缺乏信心。
醫學超聲影像學范文第4篇
關鍵詞：心血管危險因素；頸動脈；粥樣硬化；超聲
動脈粥樣硬化是一種全身彌漫性的病理狀態，可同時涉及頸動脈、冠狀動脈甚至其它動脈，是腦卒中、冠心病以及其它阻塞性血管疾病的病理基礎[1]。大部分心血管病患者在第一次出現臨床病癥前就已有明顯的動脈粥樣硬化。而動脈血管在較長的亞臨床期內僅表現為內皮的功能障礙和內膜中層的逐漸增厚。頸動脈作為心腦兩個重要器官的連接通道，是動脈粥樣硬化的易發部位，其病變的出現與主動脈粥樣硬化大約同時進行，而往往比冠狀動脈早。
近年來有學者研究發現，頸動脈粥樣硬化與心血管事件之間存在著較為緊密的聯系，并可作為預測冠心病的獨立因素。頸動脈超聲檢查是一種有效、無創的手段，通過測量頸動脈內膜-中層厚度，可以明確臨床心血管相關疾病患者是否同時存在頸動脈粥樣硬化[2]。本研究旨在觀察超聲診斷技術在檢測心血管病患者頸動脈粥樣硬化程度重的臨床應用價值，現報道如下。
1 資料與方法
1.1一般資料 選取從2015年3月～2016年3月我院收治的心血管病患者共51例作為觀察組，選擇同期非心血管病患者45例作為對照組。觀察組患者中男性34例，女性17例，平均年齡為（70.8±6.1）歲，對照組患者中男性29例，女性16例，平均年齡為（71.1±5.9）歲。觀察組所有患者均符合心血管病的診斷，對照組患者排除糖尿病、高脂血癥等代謝性疾病。兩組患者在性別、年齡、體重指數等方面差異無統計學意義（P>0.05），具有良好的可比性。
1.2方法 受檢者取平臥位，頭偏向檢查對側約45°，自頸總動脈近心端開始采取先右后左的檢查順序，分別取其橫切面和長軸切面，由近及遠，逐漸向遠心端掃查。觀察左右頸總動脈、分叉處、頸內動脈、頸外動脈和椎動脈的管壁厚度-斑塊及血流情況。每一指標測量2個心動周期之后取平均值。二維超聲分別測量頸動脈內膜-中層厚度、斑塊總積分及斑塊總面積并應用超聲儀器軟件計算出狹窄程度。
1.3觀察指標 比較兩組患者的頸動脈內膜-中層厚度（IMT）、斑塊總積分以及斑塊總面積。
1.4統計學方法 采用SPSS 20.0統計學軟件進行數據分析，計量資料采用t檢驗，計數資料采用χ2檢驗，以P
2 結果
由表1可見，觀察組患者的IMT、斑塊總積分及斑塊總面積分別為（0.94±0.13）mm、（5.72±3.89）mm及（1.82±0.18）mm2，顯著高于對照組患者的（0.79±0.11）mm、（1.66±2.31）mm及（0.32±0.12）mm2，勺榧洳鉅煊型臣蒲б庖澹P
3 討論
頸動脈粥樣硬化反映了全身主要血管區域的總發展趨勢，可通過超聲無創地評估頸動脈壁的病變，所以認識頸動脈僵硬度、IMT和早期斑塊的形成對于亞臨床人群及高危人群以后發生冠脈事件的預測具有重要意義。頸動脈超聲檢查既可用于對新發現的或已確定的危險因素進行綜合評價，也可用于通過臨床對高危因素干預后，動態觀察動脈粥樣硬化的進展及消退，還適合于無癥狀人群的流行病學研究[3]。
頸動脈粥樣硬化與心血管事件具有眾多的相似危險因素，例如：①年齡：年齡是任何動脈粥樣硬化重要的危險因素，隨年齡增長而增加；②高脂血癥：高脂血癥已被公認為是動脈粥樣硬化的主要危險因素，動脈粥樣硬化的發展與總膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇和載脂蛋白S升高以及高密度脂蛋白膽固醇 、載脂蛋白A-I降低有關；③高血壓是心血管疾病的一個獨立的危險因素，與冠心病和頸動脈粥樣硬化呈正相關。頸動脈疾病和收縮壓、脈壓呈正相關，目前一致認為控制升高的收縮壓，能減緩頸動脈狹窄，這一點已得到證實[4]；④糖尿病：糖尿病、高血糖、高胰島素水平、胰島素抵抗都可以使頸動脈壁增厚，很多研究表明，糖代謝異常與動脈IMT，呈正相關，并對動脈粥樣硬化的形成產生影響；⑤性別差異是動脈粥樣硬化的危險因素，65歲以前的發生率女性明顯低于男性。性別差異可能由于絕經前雌激素水平對早期冠心病的發生是很強的保護因素，絕經后激素改變增加了對粥樣硬化病變的敏感性[5]；⑥目前研究認為吸煙是動脈粥樣硬化的重要的危險因素，其潛在機制包括尼古丁對神經系統的刺激，一氧化碳替代氧分子，誘發血管壁的損傷，增加血小板的聚集度和血栓形成[6]。
觀察組患者的IMT、斑塊總積分及斑塊總面積分別為（0.94±0.13）mm、（5.72±3.89）mm及（1.82±0.18）mm2，顯著高于對照組患者的（0.79±0.11）mm、（1.66±2.31）mm及（0.32±0.12）mm2，兩組間差異有統計學意義（P
綜上，超聲診斷技術在檢測心血管病患者頸動脈粥樣硬化方面有著較高的特異性和敏感性，便于更加準確的了解病程及預后，能夠更好的指導臨床工作，值得推廣。
參考文獻：
[1]邸海燕，劉巍，胡文宇.超聲評價老年頸動脈粥樣硬化與心血管相關疾病的關系[J].中國衛生產業，2012，（ 4）：115.
[2]楊雪華.超聲評價老年頸動脈粥樣硬化與心血管相關疾病的關系[J].中國老年保健醫學，2013，5（2）：19-20.
[3]劉蘭，黃嵐.心血管危險因素對頸動脈粥樣硬化的影響及超聲評價的意義[J].心血管病學進展，2015，28（1）：139-142.
[4]劉芳，歐陽福珍，趙瑋，等.超聲技術評價老年心血管病患者頸動脈粥樣硬化的臨床意義[J].中國超聲醫學雜志，2014，20（11）：831-834.
醫學超聲影像學范文第5篇
關鍵詞：醫學超聲圖像； 液性病變； 邊緣提取； Snake模型
中圖分類號：TN91934文獻標識碼：A文章編號：1004373X(2012)04009804
Application of edge detection algorithms in medical ultrasonography images of discharge diseases
GAO Haijuan1, PING Ziliang1, ZHOU Suhua1, HOU Yingbin2
(1. Century College, BUPT, Beijing 102613, China; 2. Beijing United Imaging Co., Ltd, Beijing 100193, China)
Abstract： The medical ultrasound image with lesion containing liquid always show several hypoecho zones with unclear edge, like "Honeycomb". In order to extract clear edge of such images and generate further data for clinic diagnosis, several different edge detection algorithms are applied to medical ultrasound images with lesion containing liquid. Experiments shows, classic edge detection algorithms can't achieve desired image edge, whereas edge detection algorithm based on Snake model manually set edge control points, intellectually and dynamically adjusts curve shape, and finally get an excellent result, which shows high clinic application value.
Keywords： medical ultrasound image; lesion containing liquid; edge extraction; Snake model
收稿日期：20110815
基金項目：國家自然科學基金資助項目(610650040引言
鑒于醫學圖像可以看到人體組織的局部器官病變，所以醫學成像成為疾病檢查的重要手段，但由于設備、技術等原因，得到的醫學圖片邊緣往往模糊不清，因此醫學圖像邊緣檢測是醫學圖像處理和分析的一個非常重要的分支［1］。目前醫學成像方法主要有：X光成像、核磁共振成像、超聲成像以及正電子發射斷層成像，其中，超聲成像從成像成本、成像時間以及對病人的傷害等方面都顯示出了它的優勢，本文就以醫學超聲圖像為例，對超聲診斷中常見的液性病變圖像進行邊緣提取算法分析。
經典的邊緣檢測算子利用邊緣處一階或二階導數來檢測梯度變化情況，基本的微分檢測算子有Roberts算子、Sobel算子、拉普拉斯算子和Canny算子等。近年來，隨著數學理論和人工智能的發展，又出現了許多新的邊緣檢測方法，比如基于分數階微分法、小波變換法、Snake模型法、模糊檢測法、數學形態學法、神經網絡法等。這些邊緣檢測方法最終目的都是檢測出圖像的邊緣信息，但在解決特定特征圖像時也顯現出各自的優勢和不足之處。所以，如何采用合適的技術對醫學圖像進行邊緣提取，為臨床醫生提供更準確的病人數據是目前研究的一個熱點。
本文首先對幾種邊緣檢測方法進行分析，然后將其應用于超聲液性病變圖像的邊緣提取中，得出不同的提取效果，與采用改進的Snake模型邊緣提取算法進行比較，實驗表明，基于Snake模型的邊緣提取算法邊緣提取效果較好。
1邊緣檢測算法
邊緣檢測目的是要檢測出圖像中灰度變化的不連續區域，確定它們在圖像中的精確位置，為后期的圖像分析和處理提供信息，圖像的邊緣包含了物體形狀的重要信息,主要存在于目標與目標、目標與背景、區域與區域(包括不同色彩)之間，是圖像分割、紋理特征和形狀特征等圖像分析的重要基礎［2］。圖像邊緣檢測的實質是采用某種算法來提取出圖像中對象與背景間的交界線［3］。
1.1基于一階微分的邊緣檢測算法
圖像中的邊緣通常與圖像強度或圖像強度的一階導數的不連續性有關。圖像強度的不連續可分為：
(1) 階躍不連續，即圖像強度在不連續處的兩邊的像素灰度值有著顯著的差異；
(2) 線條不連續，即圖像強度突然從一個值變化到另一個值，保持一個較小的行程后又返回到原來的值。
在一維情況下，階躍邊緣同圖像的一階導數局部峰值有關。梯度是函數變化的一種度量，而一幅圖像可以看作是圖像強度連續函數的取樣點陣列。因此，圖像灰度值的顯著變化可用梯度的離散逼近函數來檢測［4］。
梯度是一階導數的二維等效式，定義為向量：G(x,y)=Gx
Gy=fx
fy(1)有2個重要的性質與梯度有關：
(1) 向量G(x,y)的方向就是函數f(x,y)增大時的最大變化率方向；
(2) 梯度的幅值由下式給出：|G(x,y)|=G2x+G2y(2)在實際應用中，通常用絕對值來近似梯度幅值：|G(x,y)|=|Gx|+|Gy| (3)或：|G(x,y)|≈max(|Gx|,|Gy|)(4)由向量分析可知，梯度的方向定義為：a(x,y)=arctan(Gy/Gx)(5)數字圖像中，求導數是利用差分近似微分來完成的。根據模板的大小以及權值的不同，人們提出了很多梯度算子，比如Roberts算子、Sobel算子、Prewitt算子都是基于一階微分的梯度經典算子。
1.1.1Roberts算子
根據計算梯度原理，采用對角線方向相鄰2像素之差得到的就是Roberts算子。Roberts算子是22模板的一階微分算子，是一種斜向偏差分的梯度計算方法,梯度的大小代表邊緣的強度,梯度的方向與邊緣走向垂直，因此，Roberts梯度算子檢測水平和垂直邊緣的效果好，定位精度高,但容易丟失部分邊緣。因為Roberts沒進行平滑處理,對噪聲較敏感，經常會出現孤立點。用該算子處理邊緣陡峭度高且噪聲小的圖像效果較佳［2］。
1.1.2Sobel算子
Sobel算子是使用3×3模板的一階微分算子，采用帶權值的方法計算差分，是在Roberts算子的基礎上將方向差分運算與局部平均結合起來的一種方法。Sobel算子以f(x,y)為中心的33的鄰域上計算x 和y方向上的偏導數Gx ,Gy 。利用像素上、下、左、右相鄰點的灰度加權算法，根據在邊緣點處達到極值進行邊緣檢測。Sobel算子很容易在空間上實現，對噪聲具有較好的平滑作用，能提供比較準確的邊緣方向信息，但定位精度不高，容易產生偽邊緣，其測得邊緣寬度一般至少為2個像素。但由于實際中很多情形下對定位精度的要求都不是很高，因此它是一種較為常用的邊緣檢測算子［2］。
1.1.3Prewitt算子
Prewitt和Sobel算子都是使用3×3模板的一階微分算子［10］，它們是在研究曲面擬合的基礎上提出的。擬合是指已知某連續函數的一系列離散函數值，通過最小二乘法等準則來確定該函數中的待定系數。Prewitt和Sobel算子的2個差分模板的系數之間的區別僅在于求平均的方法不同。隨后出現的Kirsch算子用不等權的8個3×3循環平均梯度算子分別與圖像進行卷積,取其中的最大值輸出,它可以檢測各個方向上的邊緣,減少了由于平均而造成的細節丟失,但同時增加了計算量。
1.2基于二階微分的邊緣檢測算法
前面討論了基于一階微分的邊緣檢測，如果所求的一階微分高于某一閾值，則確定該點為邊緣點。一階微分組成的梯度是一種矢量，不但有大小還有方向，和標量比較，數據存儲量比較大。一種更好的方法就是求梯度局部最大值對應的點，并認定它們是邊緣點，通過去除一階微分中的非局部最大值，可以檢測出更精確的邊緣。一階微分的局部最大值對應著二階微分的零交叉點，這意味著在邊緣點處有一階微分的峰值，同樣地，有二階微分的零交叉點。這樣，通過找圖像強度的二階微分的零交叉點就能找到邊緣點。
在二維空間，對應二階微分有兩種算子：Laplace算子和Marr算子。Laplace算子也稱拉氏算子，它的特點是具有旋轉對稱性而不具備方向性，只需要一個3×3模板。Laplace算子是對二維函數進行運算的二階導數算子，與方向無關，對取向不敏感，因而計算量要小。根據邊緣的特性，Laplace算子可以作為邊緣提取算子，計算數字圖像的Laplace值可以借助模板實現，但是它對噪聲相當敏感，它相當于高通濾波，常會出現一些虛假邊緣。由于Laplace算子存在著諸多缺陷，它一般并不直接應用于邊緣檢測，而是結合其它方法以提高邊緣的定位精度。而Marr算子就是在Laplace算子基礎上改進，由于它使用的是高斯型的Laplace模板，因此又被稱作LOG算子，先對圖像用Gauss函數進行平滑，然后利用Laplace算子對平滑的圖像求二階導數后得到的零交叉點作為待選邊緣［5］。LOG算子就是對圖像進行濾波和微分的過程，是利用旋轉對稱的LOG模板與圖像做卷積，確定濾波器輸出的零交叉位置。
1.3Canny算子
Canny算子［3］是最常用的邊緣檢測方法之一，是一個具有濾波、增強和檢測的多階段的優化算子。
該算法的基本過程如圖1所示。
圖1Canny算法流程Canny算子檢測邊緣的實質是求信號函數的極大值問題來判定圖像邊緣像素點。基本步驟為：
（1） 用高斯濾波器平滑圖像；
（2） 用一階偏導的有限差分來計算梯度的幅值和方向；
（3） 對梯度幅值進行非極大值抑制；
（4） 用雙閾值算法檢測和連接邊緣。Canny算子能夠得到連續完整的圖像，但需要注意的問題是：Gauss濾波的尺度，以及雙閾值的選擇。
1.4基于Snake模型的邊緣檢測算法
Snake模型是1987年由Kass［7］提出的，它的基本思想是以構成一定形狀的控制曲線為模板（或者稱為輪廓線），通過模板自身的彈性形變與圖像局部特征相匹配達到調和，即某種能量函數極小化，完成對圖像邊緣的提取，通過對模板的進一步分析而實現圖像的理解和識別。能量最小化模型已經有了很長的發展歷史，Kass對其進行了改進，采用動態調整的方法來實現它，對圖像的高層信息進行分析和提取而不至于受到太多低層信息的影響。通過在原始的最小化函數中加入外力因子，可以引導初始化的輪廓線朝著特定的方向前進，最后達到提取目標邊界的目的［6］。
1.4.1基本Snake 模型
Kass等提出的基本Snake模型由一組控制點組成，即v(s)=(x(s),y(s)),s∈［0,1］，其中x(s)和y(s)分別表示每個控制點在圖像中的坐標位置，s是以傅立葉變換形式描述邊界的自變量。其對應的能量函數定義為：ESnake=∫10ESnake(v(s))ds
=∫10Eint(v(s))+Eext(v(s))ds(6)式中：Eint為曲線的內部能量；Eext為外部能量。
內部能量定義為：Eint=(α(s)|vs(s)|2+β(s)|vss(s)|2)/2(7)式中|vs(s)|為彈性能量，是曲線相對于弧長的一階導數的模，受彈性系數的調節，控制著曲線的張力。|vss(s)|是彎曲能量，是曲線相對于弧長的二階導數的模，受剛性系數的調節，控制曲線的變形程度。
對于普通的灰度圖像I(x,y)，典型的外部能量（外部力）表達有如下2種定義： E1ext (x,y) = -|I(x,y)|2(8)
E2ext (x,y) = -|［Gσ(x,y)*I(x,y)］|2(9)式中為梯度算子，是方差為σ的二維高斯函數。在圖像邊緣區域，圖像灰度值的梯度往往較大，取反后計算以滿足能量最小的要求。
每一次迭代，曲線的變形是為了使如下的能量函數達到最小化：ESnake=∫1012［(α(s)|vs(s)|2+β(s)|vss(s)|2)］+
Eext(v(s))ds(10) 此時，能量ESnake必須滿足如下Euler公式：α(s)xss+β(s)xssss+Eextx=0(11)
α(s)yss+β(s)yssss+Eexty=0(12)彈性能量和彎曲能量合稱內部力，內部力用于控制輪廓線的彈性形變，選取適當的參數α(s)和β(s)將能量函數ESnake極小化，所對應的v(s)就是對物體的分割。在能量函數極小化過程中，彈性能量迅速把輪廓線壓縮成一個光滑的圓，彎曲能量驅使輪廓線成為光滑曲線或直線，而外部力則使輪廓線向圖像的高梯度位置靠攏，基本Snake模型就是在這3個力的聯合作用下工作的。
1.4.2改進的Snake模型
基本Snake模型在應用的時候存在一些缺陷：
（1） 要求初始的輪廓線必須與目標邊緣非常的接近，這是因為能量函數往往會收斂到一個非期望的局部最小值，如果初始的輪廓線離目標較遠，就會使曲線變形到一個無法預計的形狀；
(2) 基本Snake模型對無法捕獲凹陷邊界［11］。這樣就限制了Snake模型應用到一些存在凹陷區域的圖像上。
近年來，針對以上缺陷，許多研究不僅對Snake 模型本身的能量函數構造和求解算法作了很大改進，更在其基礎上衍生出了許多新輪廓線模型，它們有些在形式上已經與基本Snake 相去甚遠，而且也要復雜得多，但其指導思想卻是一脈相承的。比如，Cohen提出了一種氣球力理論［8］，通過使用不同尺度的外力場，增加外力場的捕捉范圍，來驅動輪廓線向目標邊緣逼近。Xu Chenyang提出的GVF Snake［9］將梯度矢量場(GVF)代替傳統外力場，讓曲線隨著圖像凹陷的部分而發生變形，圈出凹陷的邊緣，由于GVF對輪廓線的初始位置不是非常的敏感，尤其對于二值圖像，所以它可以很快的收斂到目標邊緣，很好地解決了這些問題。
GVF Snake將基本Snake 的外部力用擴散方程進行處理，得到整個圖像域的梯度向量場作為外部力，經過擴散方程處理后的GVF更加有序，更能體現物體邊界的宏觀走勢。由于GVF不是一個表達式，無法用能量函數的形式求解，因此GVF Snake是利用力的平衡條件進行優化。GVF Snake 具有更大的搜索范圍，對輪廓線初始位置不敏感，可以分割凹陷的邊界，對梯度絕對值的大小乃至噪聲具有更好的魯棒性，而且它還不必預先知道輪廓線是要膨脹還是收縮。
本文將改進的GVF Snake模型應用于醫學超聲液性病變圖像中，并與其他的邊緣檢測方法進行比較分析。
2實驗結果分析
醫學超聲診斷出的液性病變多以囊腫為主，常見的囊腫有甲狀腺囊腫、卵巢囊腫、肝囊腫等，這些超聲液性病變圖像灰度變化梯度不大，多見數個無回聲區，呈“蜂窩狀”，邊界不清晰。
本文選取兩幅具有代表性的肝囊腫、甲狀腺囊腫超聲液態病變圖像，用不同的邊緣檢測算法對其進行處理，實驗結果如圖2，圖3所示。
圖2基于經典邊緣檢測算法的肝囊腫超聲圖像邊緣提取結果圖3基于Snake模型的肝囊腫超聲圖像邊緣提取結果通過以上兩組實驗可以看出，由于超聲液態病變圖像固有特征，經典的邊緣檢測算法并不能清晰的勾畫出液性病灶的邊緣來，對包含病灶區域的擴大區域實施邊緣檢測算法，將得到更多冗余的邊緣信息，不能得到感興趣病灶區域的輪廓。而Snake模型卻可以較好地選取特定的區域，利用算法特有的曲線變化方式，最終收攏到雙側灰度梯度變換平衡點位置，達到邊緣提取的良好效果，主要原因在于：
(1) Snake模型可以人為的設定待提取邊緣的主要控制點，縮小了曲線變化的范圍，更加具有針對性的對特定區域進行邊緣提取；
(2) Snake模型對圖像灰度變化較敏感，在曲線內力和外力達到平衡的情況下，曲線可以很好的穩定在一個位置，形成平滑的連續的曲線。
圖4基于經典邊緣檢測算法的甲狀腺囊腫
超聲圖像的邊緣提取結果圖5基于Snake模型的甲狀腺囊腫超聲圖像邊緣提取結果3結語
本文應用幾種不同的邊緣檢測算法提取醫學超聲液態病變圖像的邊緣，實驗結果表明，經典邊緣檢測算法的提取效果不明顯，而基于Snake模型的邊緣提取算法由于采用動態的調整方法，提取的圖像邊緣完整、平滑、清晰，方便于后續的診斷性測量，具有一定的臨床應用價值，因此，在臨床使用的醫學超聲儀器中，使用類似算法提取液性病變圖像邊緣，將是一個應用趨勢。
參考文獻
