《醫(yī)學(xué)影像智能分析基礎(chǔ)》是依據(jù)現(xiàn)階段智能醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)影像專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)，為適應(yīng)我國醫(yī)學(xué)教育改革需求和醫(yī)學(xué)影像智能分析技術(shù)的快速發(fā)展編寫而成的，是為醫(yī)學(xué)影像學(xué)、智能醫(yī)學(xué)工程專業(yè)量身定制的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)教材，供高等院校本科學(xué)生使用，也可作為研究生參考書。
醫(yī)學(xué)影像技術(shù)可以非侵入式地獲取人體不同臟器的結(jié)構(gòu)及功能信息，這一技術(shù)的出現(xiàn)為傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)診斷方法帶來了巨大的變革。醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)占臨床數(shù)據(jù)的90%，充分挖掘醫(yī)學(xué)影像信息對臨床智能診斷、智能決策及患者預(yù)后評估有重要作用。然而，國內(nèi)目前尚缺乏專門針對醫(yī)學(xué)影像學(xué)、智能醫(yī)學(xué)工程本科專業(yè)設(shè)計的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)教材，這使得其教學(xué)面臨以下三個困境：第一，醫(yī)學(xué)影像特征挖掘、特征提取、智能分析等所需的數(shù)學(xué)知識涉及MATLAB 語言、數(shù)字圖像處理、數(shù)理統(tǒng)計、回歸分析等課程，按照目前工科一般的課程構(gòu)建模式，這些內(nèi)容分布在不同學(xué)期的課程中，知識點呈現(xiàn)散在分布、相對瑣碎的特點，缺乏針對醫(yī)學(xué)影像分析所需的系統(tǒng)的數(shù)學(xué)框架，這導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)影像分析的核心知識點時無法融會貫通，應(yīng)用過程中常常生搬硬套、囫圇吞棗；第二，脫離醫(yī)學(xué)影像背景而單純講授數(shù)學(xué)知識，難以將所學(xué)知識與醫(yī)學(xué)影像分析的目的和意義關(guān)聯(lián)起來，從而無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新意識；第三，近年來，人工智能方法成為醫(yī)學(xué)圖像處理技術(shù)發(fā)展的一個研究熱點，但尚缺乏一門以數(shù)值計算、數(shù)字圖像處理、計算機技術(shù)為主要工具的基礎(chǔ)引導(dǎo)課，難以為后續(xù)學(xué)習(xí)智能信息處理、模式識別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等課程打下理論基礎(chǔ)。本教材是在高等數(shù)學(xué)課程的基礎(chǔ)上，面向本科學(xué)生，針對當(dāng)前醫(yī)學(xué)影像學(xué)、智能醫(yī)學(xué)工程專業(yè)醫(yī)學(xué)圖像分析教學(xué)所面臨的上述現(xiàn)狀編寫而成。
為了系統(tǒng)介紹醫(yī)學(xué)影像分析的基礎(chǔ)知識，本教材首先介紹MATLAB 語言與醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)格式，主要介紹MATLAB 語言表示法的基本知識和求解醫(yī)學(xué)影像處理問題的軟件環(huán)境；進而介紹醫(yī)學(xué)影像的常用特征指標(biāo)，主要讓學(xué)生掌握基于MATLAB 語言的數(shù)學(xué)測度計算方法及其所表達的圖像意義；接下來介紹圖像特征分析中的參數(shù)估計與假設(shè)檢驗，系統(tǒng)介紹針對醫(yī)學(xué)影像特征的基本統(tǒng)計學(xué)方法；進一步介紹醫(yī)學(xué)影像分析中常用的相關(guān)分析與線性回歸的分析方法，使學(xué)生可以從大量圖像特征中提取與疾病關(guān)聯(lián)最大的指標(biāo)；最后介紹醫(yī)學(xué)影像中的機器學(xué)習(xí)方法，讓學(xué)生初步完成對海量影像數(shù)據(jù)信息進行更深層次的挖掘、預(yù)測和分析工作。
本教材的內(nèi)容編寫著重關(guān)聯(lián)MATLAB 語言數(shù)學(xué)測量醫(yī)學(xué)影像知識，教材中所涉及的數(shù)學(xué)知識點都用MATLAB 語言編程實現(xiàn)。為避免涉及過深的醫(yī)學(xué)術(shù)語，在應(yīng)用舉例中，盡可能做到使用通俗易懂的語言，目的是讓學(xué)生明確不同數(shù)學(xué)知識與醫(yī)學(xué)影像所蘊含疾病信息的關(guān)系，便于學(xué)生學(xué)習(xí)和應(yīng)用。
劉繼欣 張 明
2023 年8 月