醫(yī)學(xué)圖像處理概論

醫(yī)學(xué)圖像處理概論醫(yī)學(xué)圖像處理概論醫(yī)學(xué)圖像處理概論第一章緒論1.1醫(yī)學(xué)影像處理和分析的重要性1.2醫(yī)學(xué)圖像處理的發(fā)展概況1.3醫(yī)學(xué)圖像的解讀基礎(chǔ)1.4醫(yī)學(xué)圖像處理的研究內(nèi)容1.5學(xué)習(xí)和研究的可用資源第一章緒論1.1醫(yī)學(xué)影像處理和分析的重要性1.2醫(yī)學(xué)圖像處理的發(fā)展概況1.3醫(yī)學(xué)圖像的解讀基礎(chǔ)1.4醫(yī)學(xué)圖像處理的研究內(nèi)容1.5學(xué)習(xí)和研究的可用資源生命科學(xué)研究醫(yī)學(xué)診斷臨床治療1.1醫(yī)學(xué)影像處理和分析的重要性X射線、CT、MRI的發(fā)現(xiàn)或發(fā)明者獲得諾貝爾獎，就是其重要價值的印證。倫琴因發(fā)現(xiàn)X射線獲得首屆諾貝爾物理學(xué)獎。Hounsfield和Cormack因發(fā)明CT獲得1979年諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎。Bloch和Purcell因發(fā)現(xiàn)NMR現(xiàn)象獲得1952年諾貝爾物理學(xué)獎。發(fā)明MRI中Fourier重建方法的Ernst獲得1991年諾貝爾化學(xué)獎。Lauterbur和Mansfield因發(fā)明MRI方法獲得2003年諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎。發(fā)達國家高度重視以美國為例，它是NSF，NIH的重要資助領(lǐng)域，近年美國還成立了NIBIB機構(gòu)專門資助醫(yī)學(xué)成像和生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的研究。1.1醫(yī)學(xué)影像處理和分析的重要性NIH，NationalInstitutesofHealth美國國立衛(wèi)生研究院NSF，NationalSanitationFoundation美國國家衛(wèi)生基金會NIBIB,NationalInstituteforBiomedicalImagingandBioengineering生物醫(yī)學(xué)影像和生物工程研究所醫(yī)學(xué)成像及圖像處理設(shè)備占醫(yī)院投資中的比例越來越高。僅GE公司下屬的北京航衛(wèi)2003年生產(chǎn)的中低檔CT，銷售額就達30億元。1.1醫(yī)學(xué)影像處理和分析的重要性1.2醫(yī)學(xué)圖像處理的發(fā)展概況看不見的時代傳統(tǒng)看?。和?、聞、問、切（以定性為主）1.2醫(yī)學(xué)圖像處理的發(fā)展概況19—20世紀：看到病變結(jié)構(gòu)成像CTX-ray1.2醫(yī)學(xué)圖像處理的發(fā)展概況20世紀90年代：看到功能功能成像fMRI：功能核磁共振成像PET：正電子斷層成像SPECT：單光子發(fā)射斷層成像1.2醫(yī)學(xué)圖像處理的發(fā)展概況21世紀：看到細胞、分子的變化分子成像光學(xué)成像核磁共振成像核素成像矢平面冠平面軸平面橫斷面解剖學(xué)姿勢，方位術(shù)語1.3醫(yī)學(xué)圖像的解讀基礎(chǔ)冠平面1.3醫(yī)學(xué)圖像的解讀基礎(chǔ)垂直軸矢狀軸人體解剖學(xué)，第六版1.3醫(yī)學(xué)圖像的解讀基礎(chǔ)人體骨骼結(jié)構(gòu)前面觀1.3醫(yī)學(xué)圖像的解讀基礎(chǔ)人體骨骼結(jié)構(gòu)后面觀1.3醫(yī)學(xué)圖像的解讀基礎(chǔ)頭頸部螺旋CT掃描三維重建圖像，自足側(cè)向頭側(cè)觀，可見顱頸交界部的解剖結(jié)構(gòu)1.3醫(yī)學(xué)圖像的解讀基礎(chǔ)顏面部螺旋CT掃描三維重建圖像，自前向后側(cè)觀，可見雙眶，鼻腔，上下頜骨的三維立體結(jié)構(gòu)1.3醫(yī)學(xué)圖像的解讀基礎(chǔ)X-RayMRI

MRI[美]迪安（Dean.D)等著，楚憲襄等譯，人體斷面解剖學(xué)與醫(yī)學(xué)影像學(xué)圖譜，2002年腦軸向圖PET

超聲圖象

超聲圖象超聲圖象PhotocourtesyPhilipsResearch

Ultrasoundexaminationduringpregnancy

超聲圖象PhotocourtesyPhilipsResearch

3Dultrasoundimages

DSA紅外圖象紅外圖象醫(yī)學(xué)圖象醫(yī)學(xué)圖象RadiologistMRINeuroPhysiologistEMGPhysicianDiagnosisChemistNeurologistPathologistCardiologistEEGECGCTUSUVTLCHPLCISEFFMDiagnosingDiseaseImagingSystemEndUserProcessingDisplaySpectroscopyImagedObjectDetectionImageFormationRadiationorEnergyHumanNeckPlane: SagittalSequence: SpinEchoWristImageCoil: AsymSTSSequence: SpinEchoSlice: CoronalTR/TE: 2000/27msFOV: 8cmThk: 1.5mmMatrix: 256x256Nex: 1HydrocephalusMRICenter,UniversityofRochesterMedicalSchoolImageContrast(T2)SIGNALTEWhiteTumorMRAngiographyHeadS/IProjectionMRICenter,UniversityofRochesterMedicalSchoolProtonNMRSpectroscopyinMultipleSclerosisPMMatthews,Neurology41:1252(1991)CHO CholineCr CreatineNAA N-acetylaspartateLA LactateActivePlaqueNormal-AppearingWhiteMatterMultispectralTissueClassificationT1T23DHistogramSegmentedImageFletcher,Barsotti,Hornak,Magn.Reson.Med.29:623(1993)MorphologicalImageProcessingChen,Dougherty,Totterman,Hornak,Magn.Reson.Med.29:358(1993)NormalCysticScleroticOsteoporosisMotorActivation-RightIndexFingerMovement1Hz 2Hz 3Hz%100755025Schlaug,etal,1995,HarvardMedicalSchoolandBethIsraelHospitalAsymmetryofAuditoryRegionsinMusicianswithPerfectPitchSchlaug,etal,Science

267:699(1995)Mammography乳腺造影術(shù)Benignlesion-Fibroadenoma

ColonoscopywithspiralCTSpiralscanCT(byPicker)

3D圖象1.4醫(yī)學(xué)圖像處理的研究內(nèi)容醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)的獲取數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)醫(yī)學(xué)圖像的配準醫(yī)學(xué)圖像的三維可視化技術(shù)虛擬內(nèi)窺鏡DICOM標準PACS系統(tǒng)圖像引導(dǎo)手術(shù)DICOM標準定義內(nèi)容（1）檢查信息和相關(guān)圖像信息定義患者信息檢查信息圖像格式（2）圖像交換方法和規(guī)范圖像傳輸方法(點對點方式、網(wǎng)絡(luò)方式、文件方式等)將醫(yī)學(xué)影像事務(wù)規(guī)范為不同層次的對象模型DICOM3.0標準內(nèi)容概要第一部分：引言與概述，簡要介紹了DICOM的概念及其組成第二部分：兼容性，精確地定義了聲明DICOM要求制造商精確地描述其產(chǎn)品的DICOM兼容性第三部分：利用面向?qū)ο蟮姆椒?，定義了兩類信息對象類：普通(規(guī)范）型、復(fù)合型

普通型的信息對象只包括現(xiàn)實中實體固有的屬性

復(fù)合型信息對象種類可以擴展固有的屬性P151DICOM對象影像屬性(attribute)像素資料(pixeldata)PatientName：張三PatientID：Dateofbirth：631012Sex：男Modality：CTStationname：

FDMS1.0StudyDate：第四部分：服務(wù)類，說明了許多服務(wù)類，服務(wù)類詳細論述了作用與信息對象上的命令及其產(chǎn)生的結(jié)果例：CT的計算機需要將圖像打印到膠片上計算機發(fā)一個消息到代表具有DICOM功能的激光打印機的地址，得到回應(yīng)的消息后，再將圖像按DICOM格式發(fā)送到此地址，于是，作用在信息對象上的命令產(chǎn)生結(jié)果

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由激光打印機完成了打印服務(wù)第五部分：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及語意，描述了怎樣對信息對象類和服務(wù)類進行構(gòu)造和編碼

第六部分：數(shù)據(jù)字典，描述了所有信息對象是由數(shù)據(jù)元素組成的，數(shù)據(jù)元素是對屬性值的編碼。例：在數(shù)據(jù)字典中，00100010表示患者的

姓名，00100020表示病人ID等第七部分：消息交換，定義了進行消息交換通訊的醫(yī)學(xué)圖像應(yīng)用實體所用到的服務(wù)和協(xié)議第八部分：消息交換的網(wǎng)絡(luò)通訊支持，說明了在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的通訊服務(wù)和支持DICOM應(yīng)用進行消息交換的必要的上層協(xié)議

DICOM框架主要參考文獻人體解剖學(xué)，第六版賣克明彩色人體解剖圖譜.chm

IEEETransactionsonMedicalImagingMedicalPhysicsPhysicsinMedicineandBiologyIEEETransactionsonCommunicationsIEEETransactionsonComputersIEEETransactionsonInformationTheoryIEEETransactionsonPatternAnalysisandMachineIntelligenceIEEETransactionsonSystem,ManandCyberneticsIEEETransactionsonAcoustics,SpeechandSignalProcessingPatternRecognitionComputerVision,Graphics,andImageProcessingTermsCT:computerizedtomographyMRI:magnetic