方案规划。该技术在世界处于领先水平，对提高现代医学影像设备的性能和安全性有十分重要的意义。
2.医学图像分割技术。在大量DICOM标准的CT腹部扫描图像上，根据灰度、纹理、血管生理特性等特征把二维图像分割为不同的部分，找到分界线（如器官外沿、肿瘤外沿和血管外壁等）。真实精确地找到不同组织分界线，是后续工作的基础。
3.建模，图像追踪技术。追踪多幅图像上肝动脉、门静脉、肝静脉三期的血管造影图像的CT强度变化，建立自学习拓扑模型将每幅图像中代表血管的CT值变化连接起来，形成血管走向信息。
4.模式识别技术。将分割出的不同组织分类并识别。
5.三维可视化，三维图像配准技术。同期不同图像间、不同期不同图像间的配准、建模；不同组织或功能区成像的容量渲染、着色；透明显示、任意断面显示、多平面显示。
6.定性定量分析。器官和内部组织的参数测量，定性定量计算，如精确计算器官总体积和部分体积。
7.肝脏功能分段与手术模拟技术。1954年，Couinaud根据人体肝脏Glission系统的分支走向以及肝静脉系统的回流将人体肝脏划分为八段，由于人体肝脏血管走向的个体差异性，Couinaud方法并不具有普适性，尤其是针对肝内出现肿瘤、血管变异等复杂情况，单纯依靠Couinaud方法进行肝脏分段并没有实际临床指导意义，实施肝脏精准手术迫切需要肝脏功能分段的精准导航。
随着数字医学的快速发展，现有的计算机辅助手术系统可以初步实现肝脏功能分段，同时为后期的模拟手术进行指导，与医生直接根据二维影像确定手术方案相比，肝脏功能分段及手术模拟系统的出现又将精准手术的发展向前推进了一大步。
目前，大多数肝脏功能分段方法根据肝脏内血管分支走向和血管分支支配区域进行分段，这与解剖学中关于肝脏分段的解释是一致的。其主要步骤包括：从二维影像信息进行精准血管信息提取，对重建后的三维血管系统进行骨架化操作，运用图论相关方法进行血管智能化分支（鉴于肝脏内血管系统较为复杂，需要借助人工辅助进行不同血管系统的判定），根据近似分段模型进行全肝分段并进行体积测算。其中，从现有的二维影像信息中进行准确的血管信息提取是肝脏功能分段的基础和前提；如何对骨架化血管进行智能化分支是极其关键的步骤，直接影响到全肝分段的结果；构造与肝脏实际功能一致的近似分段模型，能尽可能地减少手术出血率，降低术后并发症的发生。借助于肝脏功能分段以及精准的肝段体积测算数据，医生能方便、直观地进行术前规划。
目前，由于使用不同的血管骨架化方法和近似分段模型造成结果不同，如何统一业界功能分段标准，才能使肝脏分段更好地满足手术临床需要值得研究；由于肝脏血管系统的个体差异性以及肿瘤组织等的存在造成的肝脏畸形，目前必须借助少量人工辅助才能实现功能分段，如何实现完全自动化和智能化将成为未来肝脏功能分段的重要研究方向。
8.肿瘤定位及消融引导技术。近年来，随着医学、计算机学和生物学等的发展，肿瘤的治疗技术正在发生重大的变革，如何采用微创或无创方法靶点杀死和灭活肿瘤，同时又能最大限度地保护周围正常组织，已成为肿瘤治疗的热点。北美放射学会（RSNA）于1997年首次提出肿瘤消融的概念，即在超声、CT、MRI等现代影像设备等的指导下利用物理或者化学（热或冷效应）直接破坏异常或病变组织的技术。本产品具备的图像配准是图像融合的先决条件，必须先进行配准交换，才能实现准确地融合。之后进行的亚毫米级精度三维立体重建，能够清晰显示肿瘤大小、位置、数量及其与周围重要结构、脏器的毗邻关系，还能对肿瘤消融治疗的疗效进行评价。未来将US、CT、MRI图像融合的新型影像融合技术，根据各自影像的特点结合起来进行优势互补，可以更准确地发现肿瘤、制定治疗方案及引导穿刺和监控消融。
9.符合Dicom标准的2D/3D图形人机交互引擎技术。以上各种算法和相关功能的实现，有赖于强大的符合Dicom标准的2D/3D图形人机交互引擎技术，该技术是计算机辅助手术技术的核心难点之一，也是国内目前技术水平较弱的领域。海信集团开发的人机交互引擎将主流的OpenGL、DirectX、GPU加速等显示方式以统一接口形式表现，利于程序员开发调用。它涉及到多种类库耦合、多线程、GDI （Graphics Device Interface） 等多种底层操作技术，Dicom文件编解码等引擎底层分别编写，形成一组功能齐全的2D/3D图形人机交互引擎。海信Higemi计算机辅助手术系统即是基于此人机交互引擎实现了质的飞跃。
医用显示器的规范和普及
医疗显示作为医学影像的显示终端，为了达到对医学图像的精确显示需求，要求在显示终端首先符合DICOM Part 14的标准，使显示符合灰度标准显示函数（GSDF），从而保证在阅读医学灰阶图像时能够呈现出最精确的效果。而如果使用的普通显示器是不符合医学影像显示标准的，则容易造成误诊。
在精准手术临床辅助系统中，需要利用3D技术来展示更加真实生动的三维手术场景或CT/MRI人体器官图像。眼镜式3D显示器由于需要医生佩戴专用眼镜，会影响到医生手术操作，所以在未来会选用裸眼3D显示器。目前较成熟的多视点裸眼3D技术是光栅式，一种是狭缝光栅，一种是柱镜光栅。
首先，狭缝光栅方式裸眼3D显示器亮度较低，主要用于个人用移动设备即小尺寸显示中，而精准手术系临床指导系统需要大尺寸的裸眼3D显示器。这种大尺寸的裸眼3D显示器一般采用柱镜光栅，这种方式的显示器同样也存在一些目前无法突破的问题：1.由于光栅式裸眼3D显示具有分光的作用，贴装的光栅导致2D和3D信号的清晰度降低，难以满足手术临床指导显示器的需求。2.存在视区角度小、视区突变问题，在突变区域会看到重影和不正常的图像，同时立体景深和视区突变也是一个平衡关系，无法同时达到最佳状态。目前有研究针对此问题开发了视点跟踪技术，实时检测观看者在电视前的位置，将处在突变的区域调整为良好的视觉区域。但此方法更适合于单人观看的设备，当手术中多名医生观看的时候，很难调整并保证观看者都处于正常视区内。3.存在串扰问题、立体景深小于眼镜式3D显示器。
海信集团开发新型高性能的裸眼三维显示设备和人机交互设备可以解决这些问题。该设备通过UHD液晶屏的采用和UHD电路、光栅的开发，将3D分辨率提高到1280*720以上的高清标准，满足手术临床指导显示器的需求；通过独特渲染算法技术和柱镜光栅的研究和配套开发，解决视区角度小、视区突变的问题，扩大视区，达到不用视点跟踪能满足多人同时观看的要求；通过语音识别技术和手势识别技术，开发新型人机交互控制设备，实现便捷的操作，解放医生双手，防止手术污染。
数字芯片在数字医疗领域中的发展
针对数字医学影像设备的快速发展，应用高性能芯片进行设备集成化设计成为未来数字医疗设备发展的主流方向。为了满足这个需求，芯片应满足实时性和可靠性等要求。
首先是实时性，医疗设备需要快速的启动、无延时的图像显示、无缝的功能/参数转换，例如手术中的数字X射线影像、救护车与医院的实时影像交流。其次是可靠性，需要器件能够在各种环境下的长时间无故障运行，能够迅速从软件错误引起的故障中恢复，能够电磁环境抗干扰。
在满足性能需求的同时，还有一些因素需要考虑：1.体积，直接影响产品的便携性，便携性能使设备得到更广泛的应用，将医疗保健从城市普及到乡村及边远地区、灾患区、医院各个病房甚至救护车上；2.功耗，低功耗能大大延长设备续航时间，并有助于减小电池与设备尺寸；3.成本，低成本意味着更多人能够享受最新的医疗技术，比如发展中国家与边远地区的居民。
针对上述目标，异质SoC（片上系统）可以有效利用各种处理单元的优势，实现性能、功耗、体积、可配置性、可扩展性、开发效率（硬件&软件）、一次性工程费用（NRE budget）等因素的优化配置，成为当前的发展趋势。一个很明显的例子是，现在大多数高端嵌入式应用处理器都基于ARM内核（多核），并整合了图形加速器，视频编解码加速器等资源，实现了全可编程SoC，通过可编程硬件、软件及I/O，大大提高了系统的差异化与灵活性。
结语
在数字医学时代，信息如同空气一般，弥漫在医学领域的各个角落。医学工作者通过数字化技术来研究和探讨医学的新理论、新知识，改进和完善医学新技术、新方法，携数字医学特点的新型产品也如同雨后春笋般，源源不断地充实到基础医学、临床医学、预防医学、康复医学等医学领域的各个学科中，这将成为未来医学的核心和发展趋势，具有广阔的前景。中国的相关企业、大学、医院在数字医学领域的通力合作，也必将促使中国医疗产业进入国际先进水平的行列，造福国计民生。
（本文作者董蒨、徐文坚来自青岛大学附属医院，陈永健、高川、王佳、田广野、刘静静、刘丽丽、朱玲来自海信医疗设备有限公司，王国栋来自青岛大学。）
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