南方医科大学医学图象处理重点实验室（原第一军医大学全军医学图象处理重点实验室）

南方医科大学医学图象处理重点实验室（原第一军医大学全军医学图象处理重点实验室）

        实验室的专业人员具有较强的研究能力，近五年承担了省级以上课题5项，包括国家“八五”重点攻关项目“X刀系统的研制”和军队“九五”重点课题“颅脑手术可视化技术研究”。
近五年来共招收和培养博士生50名，硕士生35名。该室自91年建成以来，共获得各项科研成果7项,其中国家科技进步二、三等奖、国家发明四等奖、军队科技进步一等奖各1项，军队科技进步二等奖4项实验室研究人员近五年发表论文50余篇。
　　本实验室所研究的X刀系统,是国家八五计划的重大科技攻关成果，它使我国成为继美、德之后世界上第三个能够生产X刀的国家。
　　X刀系统,是利用直线加速器产生的X射线进行立体定向放射外科治疗的系统，它集中了当代神经外科、影像医学、放射治疗、计算机科学和机械电子等多种领域域最先进的科学技术，是颅脑疾病的一种高效、精确、安全、 非侵入性的高技术治疗方法，被称为不开刀的颅脑手术。由医学图像专家设计的具有独创性的治疗计划系统,在制定照射计划的科学、可视化、定量化、自动化方面均优于进口X刀系统， 使JX—100X刀系统在制定治疗计划方面走在世界的前列。根据我国国情专门设计的，具有精度自保证、自校验能力的地面等中心装置，能够保证与我国医院使用的和种6MV以上，具有旋
转照射功能的直线加速器一道工作， 进行高度精确的X刀治疗，是最适应我国医院使用的立体定向放射外科设备。

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实验室研究方向
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（1）图像处理基础理论
图像处理基础理论方法是医学图像实验室全室科研工作的基础和技术支撑，并且其本身
就具有广泛的应用领域和实用价值。这方面的理论研究、新思想新方法、以及相关的硬件和软件技术都发展特别快。由于其意义重要且发展快速，实验室从成立开始就投入了相当的力量来研究。
　　 广义模糊集合论及相关算法的提出，具有重要理论价值与应用前景，其边缘检测算子是
国际上唯一满足"三准则"的优秀算法，系列论文在"中国科学"等刊物发表后，被国内外广泛采用。
　　 自适应正则化图像恢复算法的提出，首次证明了迭代解的存在性与唯一性，首次提出了正则化参数自适应修正方案，实现了退化图像的优质快速恢复，其系列研究成果被IEEE IP等国内外权威刊物发表。特别是IEEE IP发表的论文，是大陆一作论文的第一篇。
　　 模糊聚类软分类问题最优分割算法的提出，针对软分类问题样本精确分割的技术上的困难，首次提出的优化分类代价函数，其系列研究论文被广泛采用。
　　
（2）图像传输方法的研究
图像是一种含有丰富信息资源的载体，其中有一些是反映图像特征的信息，而另一些则并不包含或者只包含少量的图像特征信息。后一部分的信息我们称其为图像冗余信息。为了减少图像保存当中所占有的存储空间以及加快图像传输的速度，需要采用高效率低失真的压缩方法将图像当中的冗余信息去除掉。在研究当中，我们提出了自己的快速模糊聚类编码压缩算法，取得了很好的压缩效果。另外对于冗余度很高的序列图像采用运动估计的方法实现了图像的高压缩比。同时我们还开展了小波以及分形压缩算法的研究。上面的研究都有相关论文发表。
（3）模式识别方法的研究
　　在图像处理与分析中往往需要识别一些具有特殊意义的图像信息，比如对于肿瘤图像需要识别肿瘤的分布区域，对于血管图像需要识别血管的分布情况，对于大脑图像需要识别大脑灰白质的分布情况等等。一种好的识别方法应该是准确、快速、自动的。本室很早就开始了在这方面的研究，原提出的软分类问题的最优模糊分割方法已达到国际先进水平。近年来，本室采用小波理论进行模式识别的特征提取，采用神经网络进行分类器的设计方面的研究都取得了一定的进展，并有多篇论文发表。
（4）信息融合技术的研究
　　随着大型医疗成像设备如CT、MR和SPECT等的推广使用以及新型成像设备如PET的出现，使得临床上获取的病人图像信息越来越多。获取多种设备的图像信息来进行综合诊断，可以大大提高疾病的诊断率和早期治疗的可能性，例如通过获取MR图像可以观察病变组织的结构性变化，同时获取PET图像可以观察组织的功能性变化。为了更有效地利用这些图像信息，通过信息融合技术，就可以将这两种图像当中的有用信息融合到一起来。此项技术已经成为当前图像处理领域的一个研究热点。本室近年来大力开展了这方面的研究，在跟踪国际最新技术的前提下努力在方法上创新，已取得了一项国家自然基金的资助。图像融合的关键问题是图像配准，我们对此问题有了较深入的研究，已有相关论文发表。同时针对PET图像空间分辨率低，而MR图像的空间分辨率远远高于PET图像，正在开展以MR为知识的PET重建问题的研究，以期获得空间分辨率高的PET重建图像。
（5）眼底图像处理研究
　　眼底图像是临床上用来反映眼底疾病的一种有效手段。我室在国家自然基金的资助下，开展眼底图像处理方法的研究。在研究过程中，围绕临床需要，针对眼底图像的固有特征，提出了多种图像处理技术方法，如大窗口滤噪技术，基于透视投影原理的几何形变矫正技术，基于小波子空间的多幅图像的特征点配准技术等，使得眼底图像的处理取得了很明显的效果。上面的研究都有相关论文发表。
（6）PACS关键技术的研究
　　PACS是实现未来的远程军事医学诊断的基础，本室近年来开展了PACS关键技术的研究，其中主要有图像数据库的建立，图库中海量图像特征的快速提取以及最优检索方法的研究，这方面的研究已经取得了相当进展。所研fpax,获得2005教育部提名国家科技进步一等奖
（7）立体放射治疗的研究
　　本室在成功研制JX-100X刀的治疗计划系统基础上，通过对整个照射过程的精细研究，建立了整个照射过程的物理模型，特别是数学模型，使计划设计过程成为可计算的过程，从而实现了计划设计的自动化，定量化。提出了全野投影法(CPV)和射束平面法（BPV），可以自动选择床角和机架角，比美、德产品中使用的手动选择方法在技术上有较大进步，计划设计时间显著缩短，科学性、规范化都有提高，实现了多靶心的自动分割，剂量分布的自动优化，建立了可视化的治疗过程全程模拟，实现了计划治疗设计正确性的质量保证。
（8）颅脑手术可初见化研究
　　1995年开始预先研究，1996年列为全军九五重点课题，在国内属率先开展。研究了实现颅脑手术可视化模拟所需要的各种关键技术：利用CT、MR图像对颅内结构进行三维重建，对颅内结构进行任意剖面显示，研制成功基于红外线跟踪的模拟手术刀，建立了双摄像机定位系统，基本实现了模拟手术刀的精确定位，现还在开展建立计算机辅助的颅脑手术路径设计方案研究。
（9）计算机辅助外科系统
　　通过与中山医科大学孙逸先纪念医院口腔科建立合作研究，本室已将可视化技术应用于颌面外科整形手术。主要目的是利用计算机为临床上复杂的颌面整形手术提供术前模拟仿真、手术中导航和术后评价等辅助手段，加快手术进程，减少手术的复杂程度，提高手术的成功率。研究结果已经进入临床实用，收到良好效果。