医学图像处理 第1章 绪论.ppt

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1、医学影像处理第一章医学影像的发展1第一章绪论主要内容：1.1伦琴开创了人体图像的先河1.2CT技术与三维医学图像1.3PET技术与功能医学图像1.4分子成像技术1.5医学图像后处理2医学影像学是医学研究领域中的一个重要研究方向。医学影像由于含有极其丰富的人体信息，能以非常直观的形式向人们展示人体内部组织结构、形态或脏器的功能等。因此，医学影像已成为当前医学研究及临床诊断中最活跃的领域之一。3医学影像学包括人体信息的获取以及图像的形成、存储、处理、分析、传输、识别与应用等，主要内容可归纳为三大部分：医学影像物理学（成像原理）、医学影像处理技术和医学影像临床应用技术。医学影像物理学是指图像形成

2、过程的物理原理，主要任务是根据临床的需求或医学研究的需要，对成像原理、成像系统的分析研究，将人体内感兴趣的信息提取出来，以图像的形式进行显示，并对各种医学图像的质量因素进行分析。被提取的信息可以是形态的、功能的或成分的等，信息载体可以是电磁波或机械波，所显示的形式可以是一维的、二维的或三维的甚至是四维的等不同层次的图像。医学影像学的主要研究内容4医学影像处理技术是指对已经获得的图像作进一步的处理，如对其进行分析、识别、分割、分类等，确定哪些部分应增强或某些特征应被提取，其目的是使原来不够清晰的图像变得清晰，或者是为了突出图像中的某些特征信息等。医学影像临床应用技术是在诊断和治疗过程中对于需

3、要解决的医学问题，根据各种医学影像的特点，在临床上以最敏感的信息、最快的速度和最经济的手段获得最客观的诊断和最优治疗方案的选择、确定和实施。医学影像学的主要研究内容5医学影像学X线成像可见光成像X线计算机体层成像磁共振成像红外、微波成像放射性核素成像阻抗成像超声成像医学影像学的分类外源型X-rayRadiographyX-rayCTUltrasoundOptical:Reflection,Transillumination内源型SPECTPET混合型MRI,fMRIOpticalFluorescenceElectricalImpedance6X-rayimagingCTMRIUSPETMi

4、croimage7成像信息解剖信息AnatomicalX-RayRadiographyX-RayCTMRIUltrasoundOptical功能/代谢信息Functional/MetabolicSPECTPETfMRIUltrasoundOpticalFluorescenceElectricalImpedance8德国物理学家伦琴伦琴夫人手的X光片1895年德国物理学家伦琴（WilhelmConradRöntgen，）发现一种未知的射线，称做“X”射线，并用“X”射线给他夫人的手拍照。这就是人类史上第一次科学技术医学成像。为了纪念他，人们将"X"射线又叫做伦琴射线。伦琴本人也因为这一重大贡

5、献获得第一个诺贝尔物理学奖。1.1伦琴开创了人体图像的先河9ChestRadiograph此后，X光片应用日益广泛，今天，已经成为几乎所有医院不可或缺的常规医学检验手段。10X射线成像原理X射线成像是基于待成像物体各组成部分的密度不同，因而对X射线的吸收不同，从而透射X射线强度差异，在乳胶片上成像的（左图）。X光图片是X射线通路上物体对射线吸收的积分效果。一个大小和密度相同的肿瘤或病灶，无论在体内前、中或后部，它在X光片上表现的图像是一样的（右图）。也就是说，X光图片不能反映组织或病灶的三维空间位置。11如果我们设想将人体水平方向上的剖面划分为许多正方形或长方形的小单元（称做象素），然后在

6、人体周围沿园弧方向不断改变X光源及接收探测器的位置。这样，每次X射线通路上都有不同的象素组合，探测器会记录响应的强度值。采用一定的数学方法，我们可以很容易从这些记录的探测器强度值倒推出各个象素的密度。这就是反投影图像重建技术。1.2CT技术与三维医学图像12组织类别CT值(Hu)水0脑脊液38血液1332出血6484脾脏5065肝脏5070钙化80300肺组织-600-800骨皮质>400脂肪-2080正常组织的CT值单位：Hu，HounsfieldUnit13不同的CT扫描方式14不同的CT扫描方式Translation:SourceTranslation:Detecto

7、rRotate:AngularScanRingofDetectorsSourceSourceRotationPathX-raysObject153-D数据结构yxzX-YSlicesxzyIin(x;y,z)Iout(x;y,z)m(x,y;z)m11m22m92m15m12m42m52m62m72m8216Hounsfield和Cormack因发明CT获得1979年诺贝尔医学和生理学奖。17磁共振成像MagneticR