動態圖像分析與微循環應用

余上斌

華中科技大學同濟醫學院基礎醫學實驗教學中心，武漢430030

動態圖像分析（Dynamic Image Analysis）是圖像運動分析和視頻分析的基礎內涵，對視屏流圖像中的物體識別、運動跟蹤、軌跡分析、三維結構分析、運動編碼等方面提供了系統支持。醫學微循環的圖像觀察與處理基本構建：硬件由顯微鏡﹑高分辨率（380線）彩色攝像頭﹑信號轉換盒﹑圖像捕獲卡（含A／D轉換器）及圖像處理卡組成，軟件包括圖像捕獲軟件﹑圖像管理軟件﹑圖像分析軟件和文檔資料管理軟件。微循環圖像由數碼攝像頭或相機直接拍取，基本過程如下：實驗標本→圖像（形）拾取裝置→光電轉換裝置（CCD攝像頭或數碼相機）→數字圖像→幾何修正和色亮度調整→幾何測量→結果分析。結果輸出 ：（1）打印機打印彩色拷。把數字圖像縮小或放大后打印到照片紙上，用于論文寫作和學術交流；（2）電視機實況輸出。利用電視成像技術，把數字圖像或動態視頻、數字錄像直接顯示到電視屏幕上，用于課堂教學和學術交流；（3）數字錄像。對電視成像的視頻，直接數字化保存到計算機硬盤中。由于數據傳輸速度受限，目前一般采用MJPEG、MPEG-1（VCD）、MPEG-2（DVD）壓縮技術，其中 MJPEG采用不掉幀壓縮技術，所以數碼率高，適合高要求分析場合，如心肌細胞動態測定；而MPEG-1／2壓縮率高，適合用于教學和學術交流時的錄像演示。數字圖像文件存貯：數字化采集的圖像，可以直接保存到計算機硬盤中，圖像格式有一系列通行國際標準，其中BMP格式是Windows位圖格式，無壓縮，因此文件較大，大量應用于圖像分析和處理；JPG格式壓縮比高，文件大小一般僅為BMP圖像格式的1／10甚至更小，但壓縮圖像使細節有失真。

實驗動物腸系膜微循環通過計算機屏幕或電視屏幕直觀觀察微循環動態圖像（形），并可直接在視頻上測量微循環的有關數據。主要測量輸入管徑、輸出管徑、血管數目、血管長度、管袢長度、管袢數目、管袢頂、血管交叉數、形態畸形、紅細胞聚集個數、白細胞數、是否滲出、血流流態（線流、線粒流、粒線流、粒流及擺流等）和血流參照模擬流速等數據。主要測定原理：（1）點測量：運用白噪音聲技術進行灰度或顏色信息處理。可獲得如血管數目、管絆數目、血管交叉數、紅細胞聚集數、白細胞數等；（2）線測量：運用線性相關原理，做直線測定血管長度、輸入和輸出管徑，曲線長度管絆長度、管絆頂等；灰度和色彩信息-形態畸形、白細胞滲透、單位面積白細胞數、單位面積紅細胞聚集數；（3）血流速度測定：腸系膜毛細血管、微動脈或微靜脈內血流參照模擬流速，運用飛點跟蹤原理計算流速數據。