軟件將在醫(yī)療影像新進展中發(fā)揮關(guān)鍵作用的4個原因

當代家庭使用照片和視圖交流的方式足以讓我們的祖父輩感到驚奇。我們當中的許多人都使用手機采集和分享高分辨率視頻，記錄下幾乎每一個重要時刻。通過強大的人臉識別軟件，我們可以選擇自動標記人臉，用以組織我們的圖像文件。

十五年前，只有專業(yè)人士才能使用各種安裝有專業(yè)軟件的專業(yè)工作站來執(zhí)行復雜的圖像處理任務，而現(xiàn)在我們僅憑借口袋中的設(shè)備就可以執(zhí)行大部分任務。而這種改變了家庭照片和視頻交流方式的復雜技術(shù)也正在實現(xiàn)新的醫(yī)療影像方式。

從硬件到軟件

以前，無論是X射線、超聲還是核磁共振，醫(yī)療影像技術(shù)的發(fā)展主要由設(shè)備的進步來推動。例如，二十世紀早期X射線技術(shù)的發(fā)展。從最初1904年發(fā)明的真空管，到熱電子二極管，再到1913年發(fā)明的Coolidge 型X射線管，X射線管的先驅(qū)者從每次更迭中汲取經(jīng)驗，測試不同的管徑和溫度，直到發(fā)現(xiàn)最佳組合。Coolidge管這種形式一直沿用至今。

強大而低廉的標準硬件與專用軟件組合將成為本世紀的主導發(fā)展力量。這一變化主要歸因于四大驅(qū)動因素。

1. 指數(shù)型硬件增長：由于來自消費電子產(chǎn)品(例如游戲行業(yè)和移動通信行業(yè))的壓力，硬件處理速度呈指數(shù)型增長。圖形處理單元(或GPU)不僅用于游戲行業(yè)，同時正日益取代CPU或與其協(xié)作用于通用計算。GPU技術(shù)的迅猛發(fā)展和標準編程語言的涌現(xiàn)使我們更有機會充分利用軟件進步?，F(xiàn)在人們能夠以史無前例的速度處理大量的圖像。通過硬件和軟件的適當組合，可以實現(xiàn)某些應用所必須的實時處理能力。

2. 使用軟件取代昂貴的硬件并降低成本：通過與合適的硬件結(jié)合時，目前的軟件可以提供高性價比地先進功能，而此前獲取這些功能需要購置昂貴的專用硬件。例如，超聲掃描轉(zhuǎn)換最初是由硬件完成的過程?，F(xiàn)在這一過程可以通過先進的圖像處理軟件完成。此外，軟件可以在無需患者在場的情況下操作圖像，展示額外的詳細信息和病理學信息，同時最大限度提高昂貴設(shè)備的生產(chǎn)力。

3. 超聲技術(shù)的興起：鑒于超聲技術(shù)的低成本、機動性和非電離特性，目前執(zhí)業(yè)醫(yī)師將超聲技術(shù)廣泛應用于臨床檢查，而10年前，這些臨床檢查所涉及的程序非常繁瑣，而且可能需要大劑量照射。雖然設(shè)備進步促進了超聲技術(shù)的廣泛應用，但圖像增強軟件的進步提高了診斷能力。高級圖像處理軟件最初是為了降低核磁共振影像的噪聲而開發(fā)的，現(xiàn)在通過降噪和器官邊緣銳化使超聲影像發(fā)生了革命性的變化，推動超聲技術(shù)成為主要診斷工具。利益相關(guān)者將繼續(xù)推動這一影像技術(shù)向前發(fā)展。

4. 個性化定制需求：不同醫(yī)院和地區(qū)的臨床醫(yī)師通常在圖像采集和分析方面擁有特定偏好。一些個人或群體喜歡柔化邊緣，而其他用戶認為消除斑點是最重要的圖像增強任務。隨著成功的設(shè)備制造商為大量的醫(yī)療中心和醫(yī)院提供設(shè)備，他們必須具備對設(shè)備進行定制能力，才能在全球取得成功。制造商可以通過軟件，并根據(jù)最終用戶的偏好來定制設(shè)備，即提高了銷量又最大程度地提高了每個產(chǎn)品的投資回報率。最終，這種定制將實現(xiàn)更高的診斷價值。

摩爾定律

十年前，標準影像設(shè)備無法支持軟件的最新發(fā)展。基于復雜算法的新影像技術(shù)不得不與所依賴的硬件的發(fā)展同步。由于從2002年起標準硬件的巨大進步，許多影像設(shè)備僅需更換軟件即可升級。有鑒于此，許多醫(yī)療設(shè)備制造商無需大量的投資或繁瑣的硬件升級安裝，即可利用最新的影像進步成果，并且可以與獨立開發(fā)商合作改造現(xiàn)有工具。

摩爾定律以英特爾聯(lián)合創(chuàng)始人戈登·E·摩爾命名，其內(nèi)容為每隔18個月左右集成電路的處理能力將提升一倍。根據(jù)目前維基百科中摩爾定律的條目，“摩爾定律描述了20世紀后期和21世紀初期的技術(shù)和社會變革的推動力。”例如，多核GPU和其他強大硬件的激增。該特定進步實現(xiàn)了以前無法實現(xiàn)的大量圖像處理操作，開創(chuàng)了醫(yī)療圖像處理的新紀元。與我們曾經(jīng)認為最先進的2D濾波相比，現(xiàn)在的3D超聲圖像容量的實時自適應濾波將提供更優(yōu)秀的圖像質(zhì)量。通過先進的3D渲染軟件，臨床醫(yī)師可以生成父母喜歡的“娃娃臉”圖像，揭開了醫(yī)療影像史和家庭相冊的新篇章。