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生物醫(yī)學(xué)工程發(fā)展史范文第1篇

［關(guān)鍵詞］生物醫(yī)學(xué)工程；介入超聲學(xué)；微創(chuàng)技術(shù)

生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)是生物學(xué)、自然科學(xué)與工程學(xué)、醫(yī)學(xué)等多專業(yè)結(jié)合的典型的交叉性學(xué)科，研究內(nèi)容涉及：探索人類生命的奧秘、研究組織器官病變機理，并通過相關(guān)技術(shù)手段對疾病提供診斷、治療、預(yù)防的有效方法。不久的將來，各種技術(shù)相互融合、現(xiàn)有技術(shù)的不斷演變、改進，新技術(shù)的發(fā)明、醫(yī)療整合及精準(zhǔn)醫(yī)療的出現(xiàn)會更好的為人民的健康事業(yè)服務(wù)。未來醫(yī)學(xué)對于操作的微創(chuàng)性、精準(zhǔn)性的要求會越來越高，生物醫(yī)學(xué)工程在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用也越來越廣、越來越精，生物醫(yī)學(xué)的發(fā)展無疑會對醫(yī)學(xué)的發(fā)展展現(xiàn)其巨大的創(chuàng)造力和推動力。

1生物醫(yī)學(xué)工程在臨床中的應(yīng)用及發(fā)展

1．1微創(chuàng)技術(shù)

“微創(chuàng)技術(shù)”始終貫穿于整個醫(yī)學(xué)發(fā)展，是醫(yī)學(xué)技術(shù)未來發(fā)展的方向。1985年由英國Payne和Wickham等最早提出了“微創(chuàng)操作”的概念［1］。而“微創(chuàng)外科”的概念是在微創(chuàng)概念的基礎(chǔ)上出現(xiàn)的，其本質(zhì)是腔鏡技術(shù)。相對于傳統(tǒng)開放手術(shù)，實則就是對患者采用最小創(chuàng)傷達到最佳治療效果的方法都歸“微創(chuàng)技術(shù)”，如介入超聲、介入放射、內(nèi)鏡、腔鏡及微創(chuàng)化手術(shù)等。而這些微創(chuàng)技術(shù)創(chuàng)造、發(fā)明，都是在生物學(xué)、工程學(xué)及醫(yī)學(xué)等多學(xué)科的融合下完成的。

1．2內(nèi)鏡技術(shù)

我國內(nèi)鏡技術(shù)起步較晚，但發(fā)展較快，目前國內(nèi)臨床工作中常用的是纖維內(nèi)鏡。伴隨科學(xué)技術(shù)及醫(yī)學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，內(nèi)鏡和腔鏡技術(shù)都不同程度的得到進一步發(fā)展及完善，診療過程也越來簡便、微創(chuàng)化，是微創(chuàng)技術(shù)發(fā)展中最為全面和成熟的，如目前有更輕便的膠囊內(nèi)鏡等，無處不體現(xiàn)生物醫(yī)學(xué)工程的重要性。

1．3腔鏡技術(shù)

腔鏡技術(shù)的發(fā)展在過去的20世紀(jì)80年代后期才有了質(zhì)的飛躍，其中最為突出的是腹腔鏡技術(shù)的發(fā)展，自1992年我國荀祖武首次開展腹腔鏡下膽囊切除術(shù)之后，腔鏡技術(shù)在國內(nèi)發(fā)展迅猛，直到今天腔鏡技術(shù)廣泛應(yīng)用于各個外科領(lǐng)域［2］，目前國際及國內(nèi)更流行的有3D腹腔鏡及達芬奇機器人手術(shù)系統(tǒng)。

2生物醫(yī)學(xué)工程在影像及介入醫(yī)學(xué)的應(yīng)用

2．1影像介入技術(shù)

隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)的進步，影像學(xué)科也在不斷發(fā)展，尤其是透視引導(dǎo)下的微創(chuàng)技術(shù)更是發(fā)展迅猛。根據(jù)透視設(shè)備的不同，透視微創(chuàng)技術(shù)主要包括在X光／CT引導(dǎo)、超聲引導(dǎo)和MRI引導(dǎo)下開展的透視微創(chuàng)治療技術(shù)。而介入超聲因其設(shè)備輕便、操作簡便、無輻射等優(yōu)點深受廣大醫(yī)務(wù)人員及患者的青睞。

2．2介入放射學(xué)

介入放射學(xué)技術(shù)是在1895年由Haschek和Lindenthal兩位教授在行血管造影后首次提出并應(yīng)用的，此技術(shù)出現(xiàn)后就引起了世界醫(yī)學(xué)界的廣泛關(guān)注，從此，世界范圍內(nèi)掀起了研究和應(yīng)用的熱潮。其應(yīng)用范圍也在不斷擴展。介入放射學(xué)因其創(chuàng)傷小、效果好等特點，世界范圍內(nèi)絕大部分醫(yī)療機構(gòu)都成立有不同規(guī)模的、單獨的介入科，介入治療在國內(nèi)外已成為部分疾病的常規(guī)診治措施，甚至取代了外科手術(shù)。

2．3CT引導(dǎo)下的微創(chuàng)－數(shù)字技術(shù)與醫(yī)學(xué)的融合

生物醫(yī)學(xué)不僅在診療設(shè)備、三圍圖像重建及數(shù)字醫(yī)學(xué)等方面取得跨越式的進步，而且在診療模式也發(fā)生了根本性的改變，這些成果的取得恰恰是在計算機輔助下完成的［3］。主要體現(xiàn)為CT輔助的立體定位技術(shù)，例如CT定位引導(dǎo)下組織穿刺活檢、腦血腫清除及腰間盤突出的定位。

2．4超聲引導(dǎo)微創(chuàng)技術(shù)

我國在半個多世紀(jì)前超聲學(xué)已應(yīng)用于醫(yī)學(xué)臨床診斷，相對于其他醫(yī)學(xué)影像學(xué)，超聲有其諸多優(yōu)勢（如無放射性、無創(chuàng)傷、費用低廉、設(shè)備簡單、報告迅速、便于多次隨訪等），而且還可以動態(tài)觀察機體或臟器情況，對體內(nèi)病理改變比較直觀，故在超聲引導(dǎo)下對甲狀腺、乳腺、肝臟及腎臟等疾病進行微創(chuàng)治療也得到良好效果。目前介入超聲治療在臨床越來越被受到重視，尤其在小腫瘤的治療優(yōu)勢更明顯，其不僅代表了21世紀(jì)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)展的方向，而且還展現(xiàn)了其定位精準(zhǔn)、療效顯著、微創(chuàng)安全的醫(yī)學(xué)發(fā)展模式。介入超聲學(xué)在臨床的應(yīng)用使其成為最具發(fā)展?jié)摿蛯W(xué)術(shù)活力的醫(yī)學(xué)科學(xué)體系。近10余年，由超聲科、醫(yī)學(xué)工程學(xué)科專家創(chuàng)立和發(fā)展起來的這門新型學(xué)科技術(shù)，正在被泌尿外科、肝膽外科、血管外科、麻醉科及骨科等更多的臨床醫(yī)師所應(yīng)用，這不僅使得介入超聲學(xué)得到更迅速的傳播和承認(rèn)、在腫瘤及多種技術(shù)的綜合應(yīng)用等方面取得重要進展，同時也體現(xiàn)了生物醫(yī)學(xué)工程在臨床中的重要地位。超聲引導(dǎo)下腫瘤的射頻消融術(shù)對探針的要求比較高，而目前對金納米材料的研究成了科學(xué)研究領(lǐng)域的一大熱點，并取得了很大進展。大量的研究結(jié)果表明，金納米材料具有獨特的光學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、化學(xué)等性質(zhì)，在疾病的診斷、食品檢測、腫瘤的顯像與放射治療、靶向載藥、藥物控釋、以及對有機物的選擇性催化反應(yīng)等領(lǐng)域有著巨大的優(yōu)勢和廣闊的應(yīng)用前景［4～7］。面對學(xué)科發(fā)展之迅速。要求我們必須努力發(fā)展新技術(shù)、開展新業(yè)務(wù)，同時也要求我們技術(shù)操作更科學(xué)、合理、規(guī)范、個體化［8］，而這些恰恰需要有生物醫(yī)學(xué)工程的參與，才能創(chuàng)造出更多、更精、更無創(chuàng)的醫(yī)療設(shè)備。

3生物醫(yī)學(xué)工程展望

3．1生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)與其他學(xué)科的多學(xué)科合作

微創(chuàng)技術(shù)需要永無止境的追求。個人覺得相比于“能治病”，“會治病”更重要，這就要求我們必要要培養(yǎng)一種臨床思維模式，這正如我們需要通過“微創(chuàng)”在客觀上建立另一種臨床思維模式，即微創(chuàng)技術(shù)的創(chuàng)新－微創(chuàng)醫(yī)學(xué)的長遠發(fā)展［9］；在微觀上，借國家醫(yī)改大好政策，展望未來5～10年微創(chuàng)技術(shù)將會進一步發(fā)展及普及，如現(xiàn)有各種微創(chuàng)技術(shù)的全面、系統(tǒng)提升，以及不同技術(shù)間的融合及新技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。但是，微創(chuàng)醫(yī)學(xué)發(fā)展到今天仍挑戰(zhàn)巨大，特別是學(xué)科之間競爭激烈，這些可以在醫(yī)療資源及專業(yè)主導(dǎo)地位的分配反映出來，故使我們不僅要更進一步加快學(xué)科建設(shè)、人才培養(yǎng)，而且要促使基礎(chǔ)、臨床及預(yù)防醫(yī)學(xué)和其他多個學(xué)科之間的合作，更進一步加快生物醫(yī)學(xué)工程在醫(yī)學(xué)中創(chuàng)造新方法、制造新設(shè)備的步伐，最終使各個學(xué)科受益，各個患者、醫(yī)生受益。

3．2醫(yī)療整合

近些年臨床各亞專科、亞專業(yè)的進一步細化，國內(nèi)醫(yī)學(xué)的發(fā)展模式也是以“能分則分、能細則細”為主，這雖然在一定程度上提高了診療水平，同時伴隨的是醫(yī)學(xué)知識及診療實踐出現(xiàn)碎片化、機械化的問題。那么如何可以改變‘頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳’的狀況以及未來醫(yī)學(xué)到底該如何發(fā)展？樊代明、郎景和等多名院士及著名醫(yī)學(xué)專家在2016年中國整合醫(yī)學(xué)大會的發(fā)言稱：實現(xiàn)醫(yī)學(xué)模式轉(zhuǎn)變不僅要進行醫(yī)學(xué)整合，而且未來醫(yī)學(xué)發(fā)展的方向，更需要我們?yōu)楸Ｕ先祟惤】刀邆湫碌呐R床思維模式和新的醫(yī)學(xué)觀念，而不是像目前僅具備的單純“能看病”。所謂整合醫(yī)學(xué)，前提必須是以人的整體為基礎(chǔ)，根據(jù)生物、心理、社會、環(huán)境的現(xiàn)實將各醫(yī)學(xué)專業(yè)目前國際最先進的知識和各?？谱钣行У闹委熂右杂袡C整合，使其對人體健康和疾病診療更符合、更適合的新的醫(yī)學(xué)體系，醫(yī)療服務(wù)不僅使得心身并舉、防治結(jié)合，而且要達到醫(yī)養(yǎng)共進、人病同治的目的。國民全面健康，醫(yī)學(xué)發(fā)展必須要靠基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、生物工程學(xué)及預(yù)防醫(yī)學(xué)等多學(xué)科整合，醫(yī)學(xué)又是自然科學(xué)、社會科學(xué)和人文科學(xué)等多學(xué)科之間的交叉與融合。所以凡是涉及和人或人類健康有關(guān)的學(xué)科或科學(xué)都應(yīng)該用來更好的為醫(yī)學(xué)服務(wù)，為人類健康服務(wù)。而生物醫(yī)學(xué)工程正是這樣一門學(xué)科。同時把各種先進知識、有效實踐經(jīng)驗進行合理、不同程度的整合，使其更好的為人類健康服務(wù)，形成生命醫(yī)學(xué)高度融合的乘法效應(yīng)。

3．3精準(zhǔn)醫(yī)療

美國總統(tǒng)奧巴馬于2015年1月30日在國情咨文演講，宣布美國正式啟動“精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)”研究計劃［10］。早在2011年，由美國科學(xué)院、工程院、國立衛(wèi)生研究院及美國科學(xué)委員會就共同發(fā)出了“精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)”的倡議［11～13］。其最高規(guī)模4大研究機構(gòu)的聯(lián)手倡議，為未來的醫(yī)學(xué)指明方向，代表精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)就是未來的醫(yī)學(xué)發(fā)展方向。醫(yī)學(xué)發(fā)展史上發(fā)展的3個里程碑分別是經(jīng)驗醫(yī)學(xué)、實驗醫(yī)學(xué)和循證醫(yī)學(xué)。而過去的研究模式以試驗為主導(dǎo)的［14，15］，這不僅和臨床距離大，而且根本無法達到臨床需求。而以臨床為主導(dǎo)的新研究模式恰恰是目前所提出的精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)，精準(zhǔn)醫(yī)療的發(fā)展必然要應(yīng)用更精準(zhǔn)的醫(yī)療儀器及設(shè)備，而精準(zhǔn)設(shè)備及儀器的研發(fā)恰恰需要生物醫(yī)學(xué)工程與其他學(xué)科的融合［16］。展望未來，所有疾病的治療最終都將走向精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)，醫(yī)學(xué)的發(fā)展一定和生物醫(yī)學(xué)工程的“同呼吸、共命運”。

參考文獻：

［3］羅長坤．當(dāng)前生物醫(yī)學(xué)發(fā)展特征及其對科技創(chuàng)新方式的啟示［J］．醫(yī)學(xué)與哲學(xué)，2014，35（1A）：1－4．

［4］張磊，劉曉燕，沈晶晶，等．納米顆粒在抗癌藥物可控靶向釋放中的應(yīng)用［J］．化學(xué)進展，2013，25：1375－1382．

［5］曹豐晶，胡玉才，王卓，等．金納米顆粒在疾病診斷和食品檢測領(lǐng)域的研究進展［J］．中國材料進展，2012，31：31－35．

［6］凌萍，張旭光，涂或．納米金在腫瘤顯像與放射治療中的應(yīng)用［J］．國際放射醫(yī)學(xué)核醫(yī)學(xué)雜志，2011，35：59－62．

［7］王亮，孟祥舉，肖豐收．負載型納米Au催化劑催化氧化反應(yīng)的研究進展［J］．石油化工，2010，39：827－833．

［8］馬和平．微創(chuàng)介入放射學(xué)的臨床實踐與展望［J］．內(nèi)蒙古醫(yī)學(xué)雜志，2006，38（6）：489－491．

［9］王永光．微創(chuàng)、微創(chuàng)外科與微創(chuàng)醫(yī)學(xué)［J］．中國醫(yī)刊，2004，39（1）：57－59．

生物醫(yī)學(xué)工程發(fā)展史范文第2篇

——有機硅的生物相容性與安全性評價

生命是人們永恒探究的課題，在漫長的求索過程中生物醫(yī)用材料一直扮演著不可或缺的角色。有記載表明，早在古希臘時代人們就已經(jīng)開始用馬尾上的毛作為外科縫合線進行一些外科手術(shù)。時至今日生物醫(yī)用材料已獲得長足的進步，其中醫(yī)用高分子材料更是被譽為醫(yī)療技術(shù)發(fā)展史上的一次飛越。

在此我謹(jǐn)對醫(yī)用高分子材料中的有機硅材料談一些我個人的認(rèn)識。

1954年，mc dougall發(fā)現(xiàn)對外界影響極為敏感的熱血動物的各種細胞組織與液態(tài)、半液態(tài)和類似橡膠態(tài)的有機硅制品接觸時，其細胞組織的發(fā)育狀態(tài)未見異常，表明硅橡膠不會對細胞生長產(chǎn)生不良的影響。醫(yī)用硅橡膠的醫(yī)學(xué)特性就此被發(fā)現(xiàn)。隨后在20世紀(jì)60年代，國外開始將硅膠制品植入人體。心臟起搏器、人工心臟瓣膜等的應(yīng)用給不少患者帶來福音。到70年代，國外已有許多醫(yī)用硅橡膠制品（硅橡膠、指關(guān)節(jié)、眼眶底托、氣管插管、耳廓、腦積水引流管、腹膜透析管、帶氣囊分道導(dǎo)管、導(dǎo)尿管等）投入了臨床應(yīng)用。我國的發(fā)展雖然晚與外國，但在十幾年來也獲得長足進展。目前我國的硅膠制品已涵蓋了腦外科，心胸外科，內(nèi)科，皮膚科，整形外科等諸多領(lǐng)域。因為生物醫(yī)用材料最基本的要求是它必須與生物系統(tǒng)直接結(jié)合,所以生物醫(yī)用材料都必須具備生物學(xué)性能,即生物相容性,這是生物醫(yī)用材料區(qū)別于其它功能材料的最重要的特征,并且要求這種材料不會因與生物系統(tǒng)直接結(jié)合而降低其效能與使用壽命。生物醫(yī)用材料與活體系統(tǒng)的相互作用表現(xiàn)在兩個方面:一是材料反應(yīng),即活體系統(tǒng)對材料的作用,包括生物環(huán)境對材料的腐蝕、磨損和性質(zhì)退化、甚至破壞。二是宿主反應(yīng),即材料對活體系統(tǒng)的作用,包括局部和全身反應(yīng),如炎癥、細胞毒性、凝血、過敏、致癌、畸形和免疫反應(yīng)等。其結(jié)果可能導(dǎo)致對機體的中毒和機體對材料的排斥。

接下來我們就選取有機硅的幾個具體應(yīng)用案例來對它的生物相容性及安全性進行評價。

一 用一次性硅膠導(dǎo)尿管作引流管治療氣胸和胸腔積液

《中華實用醫(yī)藥雜志》20__ 年 6 月 第 5 卷 第 12 期

黑龍江省佳木斯市結(jié)核醫(yī)院對20例患者采用一次性硅膠導(dǎo)尿管進行胸腔閉式引流術(shù)，肺復(fù)張較快無痛苦，引流全過程無脫落，引流管滯留時間3～15天，平均7天，引流通暢性良好，未見明顯不適反應(yīng)。

在上述病例中我們了解到硅膠導(dǎo)尿管在人體中滯留一段時間后患者并沒有出現(xiàn)明顯不適反應(yīng)，這說明硅膠制品無毒性并且具有較好的組織相容性。

二 使用硅膠管治療淚道阻塞

中國人民第264醫(yī)院

臨床資料

23例淚道阻塞患者，男性4例，均為單眼，共4只眼，女性19例，單眼14例，雙眼5例，共24只眼，總計28只眼。年齡18～53歲，平均42歲。病程1～15 a，平均5.6 a。

結(jié)果

23例中隨訪1 a者5例，0.5 a者1例，3個月以上者17例。拔管后23例28只眼中22只眼癥狀完全消失，占78.57%，2只眼癥狀明顯改善，占7.14%，4只眼雖癥狀改善，但仍主訴有較明顯的溢淚，占14.29%，這4只眼行2次插管，留置時間為2～4周，拔管后3個月再復(fù)查，溢淚癥狀均消失。

在上述病例中我們可以發(fā)現(xiàn)硅膠材料在人體內(nèi)停留了較長時間但患者并未產(chǎn)生不良反應(yīng)并且在材料取出后一段時間內(nèi)也未有不良癥狀產(chǎn)生。由此可見硅膠材料應(yīng)具有良好的生物相容性。

三 硅膠鞍鼻注射整形1014例五年隨訪分析

《生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)》 華西醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院

本院用gn514室溫硫化硅橡膠作鞍鼻注射整形1014例,其中男性132例,女性882例,患者年齡由16歲至53歲,年齡存30歲以下者占800例。gn514硅膠為液態(tài),使用前為兩組份,即gn514—m和gn514—n.當(dāng)兩組份液體等量均勻混合后,經(jīng)30—60分鐘可硫化成為固體硅膠。從1979—1984年我們應(yīng)用gn514硅膠對1014例鞍鼻患者進行注射整形,其中僅3例分別于注射后第4,7,12月發(fā)生局部炎癥反應(yīng)(不良反應(yīng)率為0.3％)。此3例經(jīng)手術(shù)刮除部份感染組織,作了組織病理學(xué)檢查,為局部慢性炎癥,但未發(fā)現(xiàn)癌變。

上述病例充分說明硅膠具有良好的組織相容性不良反應(yīng)率低。且在術(shù)后一年內(nèi)致癌可能性低。

四 假體

生物醫(yī)學(xué)工程發(fā)展史范文第3篇

【關(guān)鍵詞】 醫(yī)學(xué)圖像； 交互式異地存儲系統(tǒng)； 無損壓縮

1 引言

醫(yī)生在對病人進行診斷和治療的過程中，第一步要做的是取得足夠的有關(guān)病人狀態(tài)的信息。圖像所含有的信息要比文字描述更豐富直觀。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種醫(yī)學(xué)圖像得到迅速的發(fā)展。

1895年11月8日．德國物理學(xué)家倫琴(Wilhelm Gonad Roentgen)發(fā)現(xiàn)“X”射線，100年來，X光照相技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)上得到廣泛的應(yīng)用，成像技術(shù)也得到了不斷的發(fā)展， 但是X光圖片不能反映組織或病灶的三維空間位置。隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，它和反投影圖像重建技術(shù)相結(jié)合構(gòu)成計算機斷層掃描技術(shù)(Computed Tomography，簡稱CT)，醫(yī)學(xué)圖像就三維立體化了，使人們能夠看到人體的內(nèi)部。正電子發(fā)射斷層掃描成像技術(shù)(Positron Emission Tomography，簡稱PET)是醫(yī)學(xué)圖像發(fā)展史中又一重大事件，一般醫(yī)學(xué)圖像反映的是人體的靜止?fàn)顟B(tài)，PET圖像則能反映其生命過程，它在研究人體生理、病理，腫瘤成因，代謝機制，藥物動力學(xué)及腦科學(xué)方面都有十分重要的價值。由于成像的原理不同，存在有多種成像模式(Imaging Modalities)，主要分為描述生理形態(tài)的解剖成像模式(Anatomical Imaging Modality)和描述人體功能或代謝的功能成像模式(Functional Imaging Modality)。表1給出幾種主要的成像模式。如今人體三維圖像已經(jīng)發(fā)展到很高的水平。著名的可視人項目(Visible Human Project)就是一個例子，其圖像是以分層形式組織的，可視人數(shù)據(jù)集已經(jīng)成為人們研究醫(yī)學(xué)圖像和解剖教學(xué)的重要工具，一個洞悉人體奧秘的時代為期不遠了。

醫(yī)學(xué)圖像所包含的生理信息和病理信息十分豐富，使醫(yī)生對疾病的診斷變得更加的準(zhǔn)確，它對于患者、醫(yī)生和醫(yī)院都具有舉足輕重的作用，因此它的存儲、安全問題就變得非常重要。也就是說，醫(yī)學(xué)圖像不但具有普通圖像的特點：更具體、生動地表現(xiàn)一個事物的相關(guān)信息，還得加兩個十分重要的附加條件：一是必須十分真實的展現(xiàn)事物的本身；二是醫(yī)學(xué)圖像自身的安全。

本研究主要討論了在出現(xiàn)了自然災(zāi)害或服務(wù)器出現(xiàn)了不可預(yù)料的安全問題情況下如何保存PACS系統(tǒng)中的醫(yī)學(xué)圖像，提出了一種新的存儲方法，基于這種方法建立了交互式異地存儲系統(tǒng)來解決無限存儲和安全存儲問題；本研究還介紹了圖像的無損壓縮，提出了三個無損壓縮的發(fā)展方向。表1 多種成象模式（略）

2 醫(yī)學(xué)圖像的存儲和壓縮

從結(jié)構(gòu)上講，圖形文件分為兩種，即位圖和矢量圖。位圖中，圖像由許多的屏幕小點（像素）組成，像素的分散性使動態(tài)圖像的表達顯得困難，會有像素丟失造成的圖像失真。矢量圖彌補了這種不足，能無限放大、縮小而不失真，不需要將圖像每一點的狀態(tài)記錄下來，因而比相同質(zhì)量和大小的位圖占用的空間少得多，它還可以方便地制作動畫?，F(xiàn)在所用的各種圖像存儲方式，如BMP（Bitmap）JPEG（Joined Photographic Experts Group）、 GIF、 PNG(GIF補丁版)、 PCD等都是基于這兩種基本圖像原理。

隨著計算機斷層掃描(CT)、核磁共振(MR)、心血管造影和超聲成像設(shè)備的大量出現(xiàn)，它們之間的通信，信息交換問題也越來越顯得嚴(yán)重了。為使不同的醫(yī)療設(shè)備能有效地進行信息交流，美國放射學(xué)會(American College of Radiology， CR)和美國電器制造商協(xié)會(National Electrical Manufacturers Association，NEMA)組織制定的專門用于醫(yī)學(xué)圖像存儲和傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，即DICOM標(biāo)準(zhǔn)(Digital Imaging and Communication of Medicine)，它是隨著圖像化、計算機化的醫(yī)療設(shè)備的普及和醫(yī)院管理信息系統(tǒng)，特別是圖像存檔和通信系統(tǒng)(Picture Archiving and Communication System， PACS)和遠程醫(yī)療系統(tǒng)的發(fā)展應(yīng)運而生的，DICOM標(biāo)準(zhǔn)解決了在不同的地點、不同設(shè)備制造商、不同國家等復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的醫(yī)學(xué)圖像存儲和傳輸?shù)膯栴}。

醫(yī)學(xué)圖像的存儲占據(jù)大的驚人的存儲空間， 其中含有很多的無用信息，浪費寶貴的數(shù)字資源，必須進行有效的圖像壓縮再進行存儲，由于醫(yī)學(xué)圖像的特殊性，在進行圖像壓縮時不能丟失任何對它有用的信息。圖像壓縮有兩種，一是有損壓縮，另一種就是無損壓縮，為了不丟失圖像的有用信息，對于醫(yī)學(xué)圖像只能采用無損壓縮。

無損壓縮的基本原理是相同的顏色信息只需保存一次。從本質(zhì)上看，無損壓縮的方法可以刪除一些重復(fù)數(shù)據(jù)，大大減少圖像在磁盤上保存占據(jù)空間， 它的優(yōu)點是能夠比較好地保存圖像的質(zhì)量，但是相對來說這種方法的壓縮率比較低，并且不能減少圖像的內(nèi)存占用量。對于醫(yī)學(xué)圖像的無損壓縮，它的發(fā)展有三個主要方向：一是削除醫(yī)學(xué)圖像的編碼冗余來達到無損壓縮；二是削除醫(yī)學(xué)圖像的像素冗余來達到無損壓縮；三是削除視覺心理冗余來達到醫(yī)學(xué)圖像的無損壓縮。

如果一個圖像的灰度級編碼，使用了多于實際需要的編碼符號，就稱該圖像包含了編碼冗余。如果用8位表示該圖像的像素，我們就說該圖像存在著編碼冗余，因為該圖像的像素只有兩個灰度，用一位即可表示。

像素冗余，由于任何給定的像素值，原理上都可以通過它的鄰居預(yù)測到，單個像素攜帶的信息相對是小的。對于一個圖像，很多單個像素對視覺的貢獻是冗余的。這是建立在對鄰居值預(yù)測的基礎(chǔ)上，例如：原圖像數(shù)據(jù)：234 223 231 238 235，壓縮后數(shù)據(jù)：234 11 -8

-7 3。

視覺心理冗余，一些信息在一般視覺處理中比其它信息的相對重要程度要小，這種信息就被稱為視覺心理冗余。

常用的圖像的壓縮方法有行程長度編碼（run-length encoding）、LZW（Lempel，Ziv，Welch）編碼、霍夫曼編碼（Huffman encoding）、預(yù)測及內(nèi)插編碼、矢量量化編碼、變換編碼、模型編碼等。

3 醫(yī)學(xué)圖像的無限存儲和安全存儲

醫(yī)學(xué)圖像所包含的生理信息和病理信息十分豐富，使醫(yī)生對疾病的診斷變得更加的準(zhǔn)確，它的存在還有其它很多方面的意義：比如病情的復(fù)查、病情的進展情況，病人對病情的查詢，這都是需要將醫(yī)學(xué)圖像長期保存的理由，對于患者、醫(yī)生和醫(yī)院都具有舉足輕重的作用，它的存儲、安全就變得非常重要。國家有法規(guī)規(guī)定，醫(yī)院對患者的X光片等必須保存十年以上，以便于查閱。在網(wǎng)絡(luò)和計算機技術(shù)十分發(fā)達的今天，絕大多數(shù)的醫(yī)院還是用專門的房間來保存那些X光片、CT片等醫(yī)學(xué)圖像，這種方法浪費了驚人的人力、物力和財力，實在是一個不科學(xué)的做法。為何醫(yī)院仍舊采取原始的方法來保存這些醫(yī)學(xué)圖像呢？那是因為醫(yī)學(xué)圖像對于患者、醫(yī)生和醫(yī)院的極其重要性，目前還沒有一種非常安全的醫(yī)學(xué)圖像存儲系統(tǒng)讓醫(yī)院實施用計算機來管理、儲存各種醫(yī)學(xué)圖像，因此成功地解決醫(yī)學(xué)圖像絕對安全存儲問題具有重要的實際意義和理論價值。

PACS系統(tǒng)是對醫(yī)學(xué)影像及其相關(guān)信息實現(xiàn)計算機化和網(wǎng)絡(luò)化管理的系統(tǒng)，一般PACS系中的設(shè)備包括CT、MRI、DSA、CR、DR、經(jīng)數(shù)字化改造后的傳統(tǒng)胃腸設(shè)備、激光膠片打印機、圖像處理工作站，以及添加的報告工作站、肖像型監(jiān)視器工作站、膠片掃描工作站、注冊登記工作站、教學(xué)和讀片投影工作站等，它有兩個十分重要的作用：第一，它是一個信息交流的平臺；第二，它是一個巨大的數(shù)據(jù)庫，里面存儲著十分重要的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)，最主要的數(shù)據(jù)就是醫(yī)學(xué)圖像。保證醫(yī)學(xué)圖像能夠在PACS系統(tǒng)中安全存儲是十分重要的，它是一個PACS系統(tǒng)的核心問題之一。

醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)量大，每天都會有大量的新的圖像需要保存。雖然現(xiàn)在已有公司提出并生產(chǎn)出了1T的硬盤，但它總有一個被存儲滿的時候。在PACS系統(tǒng)中，常會出現(xiàn)海量的概念，實際是使用硬盤陣列來完成的。本文提出了交互式無限存儲醫(yī)學(xué)圖像的概念，其實行方案如下：

采用兩臺配置先進的計算機作圖像存儲服務(wù)器，一臺做為主機，一臺是備份機，二者同時接收從醫(yī)療設(shè)備傳來的原始圖像并進行圖像壓縮存儲，其圖像存儲、傳輸標(biāo)準(zhǔn)均使用國際通用標(biāo)準(zhǔn)DICOM標(biāo)準(zhǔn)。主機和備份機之間每隔一定時間周期通過一個互補算法進行比較數(shù)據(jù)是否一致，如果不一致，有新圖像的那臺計算機立即傳輸新圖像到另一臺計算機，維持兩臺計算機信息的一致性，一段時間后當(dāng)計算機硬盤被存儲滿時，再給主機和備份機更換新的硬盤，開始新的存儲，這樣交替存儲，從而實現(xiàn)無限存儲，無限存儲方案圖見圖1。

如今計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，可以輕松實現(xiàn)將信息一分為二和兩臺計算機相互檢測、實時更新， 但無論是海量存儲，還是本研究提出的交互式無限存儲，在數(shù)據(jù)量很大的情況下，查詢是一個非常費時的技術(shù)難題。本研究運用了數(shù)組和索引的思想解決這個問題。首先，在每一次更換硬盤時，對它進行存檔符號標(biāo)識，標(biāo)明這塊硬盤上存儲的醫(yī)學(xué)圖像相關(guān)信息，并建成一個專門的數(shù)據(jù)庫進行管理，這樣就大大地縮短了查詢時間，達到了快速查詢的目的。

轉(zhuǎn)貼于

一個完整的PACS系統(tǒng)，并非僅僅只要一個交互式無限存儲系統(tǒng)就足夠，它還要解決一個最重要的問題安全問題，這是PACS系統(tǒng)存在的意義。目前許多公司開發(fā)的PACS系統(tǒng)都具備一定的安全性，但如果出現(xiàn)了突如其來的自然災(zāi)害或存儲圖像的服務(wù)器出現(xiàn)了不可預(yù)料的漏洞病毒，現(xiàn)有的PACS系統(tǒng)就會發(fā)生崩潰，醫(yī)學(xué)圖像的安全存儲問題無法得到保障。為解決這個問題。本研究對上面提出的交互式無限存儲的方案進行改進，就能夠有效保證圖像的安全存儲，改進方案如下：

第一，將兩臺交互式圖像存儲服務(wù)器放在異地，主服務(wù)器和備份服務(wù)器形成一個交互式異地遠程存儲系統(tǒng)，達到抵制突如其來的自然災(zāi)害的目的；

第二，將兩臺交互式圖像存儲服務(wù)器裝上不同的操作系統(tǒng)，一臺用熟悉的Windows系統(tǒng)，另一臺用功能強大的Linux系統(tǒng)，由于系統(tǒng)漏洞不可能同時發(fā)生在兩個完全不一樣的操作系統(tǒng)上；

第三，開發(fā)針對性很強的軟件來保證兩臺服務(wù)器之間所構(gòu)成的局域網(wǎng)的安全，即要確保兩臺電腦實時對比更新的是圖像，不能讓病毒通過這個局域網(wǎng)傳播，兩臺服務(wù)器分別裝上不同的殺毒軟件和防火墻，服務(wù)器嚴(yán)禁使用一些可能傳播病毒的外設(shè)，有效預(yù)防病毒的侵害。

注：影像存儲歸檔（A）和影像存儲歸檔（B）即為交互式異地PACS系統(tǒng)的兩個數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器，它們分別位于不同的樓房內(nèi)，裝有不同的操作系統(tǒng)和殺毒軟件等。

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