2019年医学图像成像模式课件.ppt

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1、医学图像处理与分析上海交通大学医学院陈瑛，2019年医学图像的成像模式第二章医学图像的成像模式光学成像及其图像信息光学成像及其图像信息常规光学透射(或反射)成像光密度与数字图像的灰度值成正比成分、结构、浓度光密度OD，透光强度图像灰度值对比度增强机制：提高图像对比度←增强光密度差异细胞HE染色免疫组化染色光学成像及其图像信息常规光学透射(或反射)成像荧光(或生物发光)成像某些物质的受激电子从高能状态经系统内交调迁移到中间振动状态，再从振动状态迁移回到稳态的过程中发出磷光物质吸收光能，从基态激发到激发态(高能)分子很快从高能到一个不稳定的高能级分子从不稳定的高能级返回基态时会伴随光子产生，即荧

2、光产生400nm760nm荧光波长荧光强度特定物质量图像灰度光学成像及其图像信息常规光学透射(或反射)成像荧光(或生物发光)成像光学成像的一般技术性能光学成像的一般技术性能灵敏度光学CCDCCD的背景噪声CCD读取噪声CCD暗电流热噪声荧光背景光光学成像的一般技术性能灵敏度光学CCD冷却CCD10-9~10-6mM光学成像的一般技术性能灵敏度空间分辨率取决于光源深度荧光穿透组织的厚度1.5~2mm光学成像的一般技术性能灵敏度空间分辨率时间分辨率实时成像仅取决于CCD数据的读出光学成像的一般技术性能灵敏度空间分辨率时间分辨率稳定性好、毒性小第二章医学图像的成像模式光学成像及其图像信息X线及X-

3、CT及其图像信息X光的发现与发展1895伦琴发现X光1896爱迪生制造X光透射机1901伦琴获得第一届诺贝尔物理奖CT(ComputedTomography)1963美国物理学家Cormark提出数学重建算法1971英国工程师Hounsfield设计成功第一台颅脑CT机1974美国Georgetown医学中心全身CT机1979Hounsfield和Cormark分享了诺贝尔生理学或医学奖。X线及X-CT及其图像信息X线及X-CT的成像原理线性吸收系数：不同的生物组织和不同的厚度，对于X射线的衰减程度各不相同X线吸收系数，物质固有属性图像的明暗程度(灰度)Vs.X线吸收系数X-CT的数学基础：

4、由投影重建图像X-CT的扫描：投影的产生X线及X-CT及其图像信息X线及X-CT的成像原理X-CT的图像信息CT值(相对线性吸收系数)线性吸收系数比例因子假设：空气＝0，骨＝2，（已知，水＝1）若：k=1000，则，空气CT=-1000，骨CT=1000k=2000，则，？水的线性吸收系数CT值的信息特定物质（人体组织）线性吸收系数CT值图像灰度值CT值和图像灰度相关，但可能超出图像灰度范围。对比度增强机制——改变线性吸收系数及CT值图像的灰度对比度反映了不同组织成分的吸收系数的差异组织密度和线性吸收系数接近、CT值相近时，可采用对比度增强剂（碘）异常血管增生，局部血液丰富，血脑屏障破

5、坏（碘含量增加）口服硫酸钡溶液（肠道、食道）X线及X-CT及其图像信息X线及X-CT的成像原理X-CT的图像信息X-CT的一般技术性能X-CT的一般技术性能灵敏度密度相差不大（软组织）的区分能力不强1mMX-CT的一般技术性能灵敏度空间分辨率临床CT：1mm动物CT：10mX-CT的一般技术性能灵敏度空间分辨率时间分辨率第二章医学图像的成像模式光学成像及其图像信息X线及X-CT及其图像信息磁共振成像及其图像信息MRI1952，发现核磁共振現象的美国科学家Bloch和Purcell获诺贝尔物理学奖1977，第一台MRI问世1991，发明核磁共振高解像技术的Ernst获诺贝尔化学奖2019，发

6、明核磁共振三唯空间解像的Wuthrich获诺贝尔化学奖2019，MRI的发明人美国化学家Lauterbur和英国物理学家Mansfield获诺贝尔医学奖磁共振成像MRI成像原理原子核的常态(稳态)和非常态弛豫过程(relaxation)和驰豫时间驰豫时间vs.原子核的种类与数量纵向弛豫(T1)，横向弛豫(T2)磁共振成像的图像表现弛豫时间是物质固有的物理属性医学MRI主要用氢核（1H）不同的测量时间T1/T2，表现了不同的物质对象MRI中不同的灰度值X-CT以线性吸收系数反映物质的固有属性磁共振成像MRI成像原理MRI成像的图像信息MRI成像的图像信息医学MRI成像均采用氢核（1H）人体内

7、的氢核大多包含在水分子中T1/T2的生物学意义不同组织的T1和T2值各异同一组织在不同生理或病理状态的T1和T2值也不相同MRI成像的图像信息医学MRI成像均采用氢核（1H）人体内的氢核大多包含在水分子中T1/T2的生物学意义MRI图像中的像素灰度反映了T1或T2值对比度增强机制对比度增强剂MRI：（1）软组织本身可区分（2）加入磁性物质，使得磁场表现不同CT：（1）软组织密度相近，图像中难以区分（2）重金属