四大驅動因素：醫療影像發展從硬件到軟件

　　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，只有專業人士才能使用各種安裝有專業軟件的專業工作站來執行復雜的圖像處理任務，而現在我們僅憑借口袋中的設備就可以執行大部分任務。而這種改變了家庭照片和視頻交流方式的復雜技術也正在實現新的醫療影像方式。

　　從硬件到軟件

　　以前，無論是X射線、超聲還是核磁共振，醫療影像技術的發展主要由設備的進步來推動。例如，二十世紀早期X射線技術的發展。從最初1904年發明的真空管，到熱電子二極管，再到1913年發明的Coolidge 型X射線管，X射線管的先驅者從每次更迭中汲取經驗，測試不同的管徑和溫度，直到發現最佳組合。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展力量。這一變化主要歸因于四大驅動因素。

　　1. 指數型硬件增長：由于來自消費電子產品(例如游戲行業和移動通信行業)的壓力，硬件處理速度呈指數型增長。圖形處理單元(或GPU)不僅用于游戲行業，同時正日益取代CPU或與其協作用于通用計算。GPU技術的迅猛發展和標準編程語言的涌現使我們更有機會充分利用軟件進步。現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，超聲掃描轉換最初是由硬件完成的過程。現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備的生產力。

　　3. 超聲技術的興起：鑒于超聲技術的低成本、機動性和非電離特性，目前執業醫師將超聲技術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。雖然設備進步促進了超聲技術的廣泛應用，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的，現在通過降噪和器官邊緣銳化使超聲影像發生了革命性的變化，推動超聲技術成為主要診斷工具。利益相關者將繼續推動這一影像技術向前發展。

　　4. 個性化定制需求：不同醫院和地區的臨床醫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。隨著成功的設備制造商為大量的醫療中心和醫院提供設備，他們必須具備對設備進行定制能力，才能在全球取得成功。制造商可以通過軟件，并根據最終用戶的偏好來定制設備，即提高了銷量又最大程度地提高了每個產品的投資回報率。最終，這種定制將實現更高的診斷價值。

　　摩爾定律

　　十年前，標準影像設備無法支持軟件的最新發展。基于復雜算法的新影像技術不得不與所依賴的硬件的發展同步。由于從2002年起標準硬件的巨大進步，許多影像設備僅需更換軟件即可升級。有鑒于此，許多醫療設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商合作改造現有工具。

　　摩爾定律以英特爾聯合創始人戈登.E.摩爾命名，其內容為每隔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。該特定進步實現了以前無法實現的大量圖像處理操作，開創了醫療圖像處理的新紀元。與我們曾經認為最先進的2D濾波相比，現在的3D超聲圖像容量的實時自適應濾波將提供更優秀的圖像質量。通過先進的3D渲染軟件，臨床醫師可以生成父母喜歡的“娃娃臉”圖像，揭開了醫療影像史和家庭相冊的新篇章。