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南方醫(yī)科大學醫(yī)學圖像處理重點實驗室（原第一軍醫(yī)大學全軍重點實驗室）

　實驗室的專業(yè)人員具有較強的研究能力，近五年承擔了省級以上課題5項，包括國家“八五”重點攻關項目“X刀系統(tǒng)的研制”和軍隊“九五”重點課題“顱腦手術可視化技術研究”。
近五年來共招收和培養(yǎng)博士生50名，碩士生35名。該室自91年建成以來，共獲得各項科研成果7項,其中國家科技進步二、三等獎、國家發(fā)明四等獎、軍隊科技進步一等獎各1項，軍隊科技進步二等獎4項實驗室研究人員近五年發(fā)表論文50余篇。

　　本實驗室所研究的X刀系統(tǒng),是國家八五計劃的重大科技攻關成果，它使我國成為繼美、德之后世界上第三個能夠生產X刀的國家。
　　X刀系統(tǒng),是利用直線加速器產生的X射線進行立體定向放射外科治療的系統(tǒng)，它集中了當代神經外科、影像醫(yī)學、放射治療、計算機科學和機械電子等多種領域域最先進的科學技術，是顱腦疾病的一種高效、精確、安全、 非侵入性的高技術治療方法，被稱為不開刀的顱腦手術。由醫(yī)學圖像專家設計的具有獨創(chuàng)性的治療計劃系統(tǒng),在制定照射計劃的科學、可視化、定量化、自動化方面均優(yōu)于進口X刀系統(tǒng)， 使JX—100X刀系統(tǒng)在制定治療計劃方面走在世界的前列。根據我國國情專門設計的，具有精度自保證、自校驗能力的地面等中心裝置，能夠保證與我國醫(yī)院使用的和種6MV以上，具有旋
轉照射功能的直線加速器一道工作， 進行高度精確的X刀治療，是最適應我國醫(yī)院使用的立體定向放射外科設備。

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實驗室研究方向
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（1）圖像處理基礎理論
圖像處理基礎理論方法是醫(yī)學圖像實驗室全室科研工作的基礎和技術支撐，并且其本身
就具有廣泛的應用領域和實用價值。這方面的理論研究、新思想新方法、以及相關的硬件和軟件技術都發(fā)展特別快。由于其意義重要且發(fā)展快速，實驗室從成立開始就投入了相當的力量來研究。
　　 廣義模糊集合論及相關算法的提出，具有重要理論價值與應用前景，其邊緣檢測算子是
國際上唯一滿足"三準則"的優(yōu)秀算法，系列論文在"中國科學"等刊物發(fā)表后，被國內外廣泛采用。
　　 自適應正則化圖像恢復算法的提出，首次證明了迭代解的存在性與唯一性，首次提出了正則化參數自適應修正方案，實現了退化圖像的優(yōu)質快速恢復，其系列研究成果被IEEE IP等國內外權威刊物發(fā)表。特別是IEEE IP發(fā)表的論文，是大陸一作論文的第一篇。
　　 模糊聚類軟分類問題最優(yōu)分割算法的提出，針對軟分類問題樣本精確分割的技術上的困難，首次提出的優(yōu)化分類代價函數，其系列研究論文被廣泛采用。
　　
（2）圖像傳輸方法的研究
圖像是一種含有豐富信息資源的載體，其中有一些是反映圖像特征的信息，而另一些則并不包含或者只包含少量的圖像特征信息。后一部分的信息我們稱其為圖像冗余信息。為了減少圖像保存當中所占有的存儲空間以及加快圖像傳輸的速度，需要采用高效率低失真的壓縮方法將圖像當中的冗余信息去除掉。在研究當中，我們提出了自己的快速模糊聚類編碼壓縮算法，取得了很好的壓縮效果。另外對于冗余度很高的序列圖像采用運動估計的方法實現了圖像的高壓縮比。同時我們還開展了小波以及分形壓縮算法的研究。上面的研究都有相關論文發(fā)表。
（3）模式識別方法的研究
　　在圖像處理與分析中往往需要識別一些具有特殊意義的圖像信息，比如對于腫瘤圖像需要識別腫瘤的分布區(qū)域，對于血管圖像需要識別血管的分布情況，對于大腦圖像需要識別大腦灰白質的分布情況等等。一種好的識別方法應該是準確、快速、自動的。本室很早就開始了在這方面的研究，原提出的軟分類問題的最優(yōu)模糊分割方法已達到國際先進水平。近年來，本室采用小波理論進行模式識別的特征提取，采用神經網絡進行分類器的設計方面的研究都取得了一定的進展，并有多篇論文發(fā)表。
（4）信息融合技術的研究
　　隨著大型醫(yī)療成像設備如CT、MR和SPECT等的推廣使用以及新型成像設備如PET的出現，使得臨床上獲取的病人圖像信息越來越多。獲取多種設備的圖像信息來進行綜合診斷，可以大大提高疾病的診斷率和早期治療的可能性，例如通過獲取MR圖像可以觀察病變組織的結構性變化，同時獲取PET圖像可以觀察組織的功能性變化。為了更有效地利用這些圖像信息，通過信息融合技術，就可以將這兩種圖像當中的有用信息融合到一起來。此項技術已經成為當前圖像處理領域的一個研究熱點。本室近年來大力開展了這方面的研究，在跟蹤國際最新技術的前提下努力在方法上創(chuàng)新，已取得了一項國家自然基金的資助。圖像融合的關鍵問題是圖像配準，我們對此問題有了較深入的研究，已有相關論文發(fā)表。同時針對PET圖像空間分辨率低，而MR圖像的空間分辨率遠遠高于PET圖像，正在開展以MR為知識的PET重建問題的研究，以期獲得空間分辨率高的PET重建圖像。
（5）眼底圖像處理研究
　　眼底圖像是臨床上用來反映眼底疾病的一種有效手段。我室在國家自然基金的資助下，開展眼底圖像處理方法的研究。在研究過程中，圍繞臨床需要，針對眼底圖像的固有特征，提出了多種圖像處理技術方法，如大窗口濾噪技術，基于透視投影原理的幾何形變矯正技術，基于小波子空間的多幅圖像的特征點配準技術等，使得眼底圖像的處理取得了很明顯的效果。上面的研究都有相關論文發(fā)表。
（6）PACS關鍵技術的研究
　　PACS是實現未來的遠程軍事醫(yī)學診斷的基礎，本室近年來開展了PACS關鍵技術的研究，其中主要有圖像數據庫的建立，圖庫中海量圖像特征的快速提取以及最優(yōu)檢索方法的研究，這方面的研究已經取得了相當進展。所研fpax,獲得2005教育部提名國家科技進步一等獎
（7）立體放射治療的研究
　　本室在成功研制JX-100X刀的治療計劃系統(tǒng)基礎上，通過對整個照射過程的精細研究，建立了整個照射過程的物理模型，特別是數學模型，使計劃設計過程成為可計算的過程，從而實現了計劃設計的自動化，定量化。提出了全野投影法(CPV)和射束平面法（BPV），可以自動選擇床角和機架角，比美、德產品中使用的手動選擇方法在技術上有較大進步，計劃設計時間顯著縮短，科學性、規(guī)范化都有提高，實現了多靶心的自動分割，劑量分布的自動優(yōu)化，建立了可視化的治療過程全程模擬，實現了計劃治療設計正確性的質量保證。
（8）顱腦手術可初見化研究
　　1995年開始預先研究，1996年列為全軍九五重點課題，在國內屬率先開展。研究了實現顱腦手術可視化模擬所需要的各種關鍵技術：利用CT、MR圖像對顱內結構進行三維重建，對顱內結構進行任意剖面顯示，研制成功基于紅外線跟蹤的模擬手術刀，建立了雙攝像機定位系統(tǒng)，基本實現了模擬手術刀的精確定位，，現還在開展建立計算機輔助的顱腦手術路徑設計方案研究。
（9）計算機輔助外科系統(tǒng)
　　通過與中山醫(yī)科大學孫逸先紀念醫(yī)院口腔科建立合作研究，本室已將可視化技術應用于頜面外科整形手術。主要目的是利用計算機為臨床上復雜的頜面整形手術提供術前模擬仿真、手術中導航和術后評價等輔助手段，加快手術進程，減少手術的復雜程度，提高手術的成功率。研究結果已經進入臨床實用，收到良好效果。

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