軟件將在醫(yī)療影像新進(jìn)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用的4個(gè)原因

當(dāng)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(dāng)中的許多人都使用手機(jī)采集和分享高分辨率視頻，記錄下幾乎每一個(gè)重要時(shí)刻。通過強(qiáng)大的人臉識(shí)別軟件，我們可以選擇自動(dòng)標(biāo)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(fù)雜的圖像處理任務(wù)，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(wù)。而這種改變了家庭照片和視頻交流方式的復(fù)雜技術(shù)也正在實(shí)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(jìn)步來推動(dòng)。例如，二十世紀(jì)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(yàn)，測(cè)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(qiáng)大而低廉的標(biāo)準(zhǔn)硬件與專用軟件組合將成為本世紀(jì)的主導(dǎo)發(fā)展力量。這一變化主要?dú)w因于四大驅(qū)動(dòng)因素。

1. 指數(shù)型硬件增長(zhǎng)：由于來自消費(fèi)電子產(chǎn)品(例如游戲行業(yè)和移動(dòng)通信行業(yè))的壓力，硬件處理速度呈指數(shù)型增長(zhǎng)。圖形處理單元(或GPU)不僅用于游戲行業(yè)，同時(shí)正日益取代CPU或與其協(xié)作用于通用計(jì)算。GPU技術(shù)的迅猛發(fā)展和標(biāo)準(zhǔn)編程語言的涌現(xiàn)使我們更有機(jī)會(huì)充分利用軟件進(jìn)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(dāng)組合，可以實(shí)現(xiàn)某些應(yīng)用所必須的實(shí)時(shí)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(shí)，目前的軟件可以提供高性價(jià)比地先進(jìn)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(jìn)的圖像處理軟件完成。此外，軟件可以在無需患者在場(chǎng)的情況下操作圖像，展示額外的詳細(xì)信息和病理學(xué)信息，同時(shí)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(jī)動(dòng)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(yīng)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(jìn)步促進(jìn)了超聲技術(shù)的廣泛應(yīng)用，但圖像增強(qiáng)軟件的進(jìn)步提高了診斷能力。高級(jí)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(dòng)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(dòng)這一影像技術(shù)向前發(fā)展。

4. 個(gè)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(gè)人或群體喜歡柔化邊緣，而其他用戶認(rèn)為消除斑點(diǎn)是最重要的圖像增強(qiáng)任務(wù)。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(duì)設(shè)備進(jìn)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(gè)產(chǎn)品的投資回報(bào)率。最終，這種定制將實(shí)現(xiàn)更高的診斷價(jià)值。

摩爾定律

十年前，標(biāo)準(zhǔn)影像設(shè)備無法支持軟件的最新發(fā)展?；趶?fù)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(biāo)準(zhǔn)硬件的巨大進(jìn)步，許多影像設(shè)備僅需更換軟件即可升級(jí)。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(jí)安裝，即可利用最新的影像進(jìn)步成果，并且可以與獨(dú)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(gè)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(jì)后期和21世紀(jì)初期的技術(shù)和社會(huì)變革的推動(dòng)力。”例如，多核GPU和其他強(qiáng)大硬件的激增。該特定進(jìn)步實(shí)現(xiàn)了以前無法實(shí)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(jì)元。與我們?cè)?jīng)認(rèn)為最先進(jìn)的2D濾波相比，現(xiàn)在的3D超聲圖像容量的實(shí)時(shí)自適應(yīng)濾波將提供更優(yōu)秀的圖像質(zhì)量。通過先進(jìn)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(cè)的新篇章。