醫(yī)學(xué)圖像處理與分析第1章醫(yī)學(xué)圖像的發(fā)展

醫(yī)學(xué)圖像處理與分析

MedicalImageProcessingandAnalysis1整理ppt第一章醫(yī)學(xué)圖像的發(fā)展2整理ppt影像學(xué)是醫(yī)學(xué)科學(xué)的一個重要方面，用于人體解剖結(jié)構(gòu)、功能或代謝信息的可視化。人體結(jié)構(gòu)與功能成像對于理解人體的解剖、生理過程、器官的功能，以及器官整體或一部分在異常生理條件或疾病的影響下的行為具有十分重要作用。醫(yī)學(xué)圖像及其重要性3整理ppt醫(yī)學(xué)成像模式

MedicalImagingModalities根據(jù)成像的源劃分外源型X-rayRadiographyX-rayCTUltrasoundOptical:Reflection,Transillumination內(nèi)源型SPECTPET混合型MRI,fMRIOpticalFluorescenceElectricalImpedance4整理ppt醫(yī)學(xué)成像信息

MedicalImagingInformation解剖信息AnatomicalX-RayRadiographyX-RayCTMRIUltrasoundOptical功能/代謝信息

Functional/MetabolicSPECTPETfMRIUltrasoundOpticalFluorescenceElectricalImpedance5整理ppt德國物理學(xué)家倫琴倫琴夫人手的X光片1895年德國物理學(xué)家倫琴（WilhelmConradR?ntgen，）發(fā)現(xiàn)一種未知的射線，稱做“X”射線，并用“X”射線給他夫人的手拍照。這就是人類史上第一次科學(xué)技術(shù)醫(yī)學(xué)成像。為了紀(jì)念他，人們將"X"射線又叫做倫琴射線。倫琴本人也因為這一重大貢獻(xiàn)獲得第一個諾貝爾物理學(xué)獎。6整理pptChestRadiograph此后，X光片應(yīng)用日益廣泛，今天，已經(jīng)成為幾乎所有醫(yī)院不可或缺的常規(guī)醫(yī)學(xué)檢驗手段。7整理ppt

X射線成像原理

X射線成像是基于待成像物體各組成部分的密度不同，因而對X射線的吸收不同，從而透射X射線強(qiáng)度差異，在乳膠片上成像的（左圖）。X光圖片是X射線通路上物體對射線吸收的積分效果。一個大小和密度相同的腫瘤或病灶，無論在體內(nèi)前、中或后部，它在X光片上表現(xiàn)的圖像是一樣的（右圖）。也就是說，X光圖片不能反映組織或病灶的三維空間位置。8整理ppt如果我們設(shè)想將人體水平方向上的剖面劃分為許多正方形或長方形的小單元（稱做象素），然后在人體周圍沿園弧方向不斷改變X光源及接收探測器的位置。這樣，每次X射線通路上都有不同的象素組合，探測器會記錄響應(yīng)的強(qiáng)度值。采用一定的數(shù)學(xué)方法，我們可以很容易從這些記錄的探測器強(qiáng)度值倒推出各個象素的密度。這就是反投影圖像重建技術(shù)。9整理ppt組織類別CT值(Hu)水

0腦脊液38血液1332出血6484脾臟5065肝臟5070鈣化80300肺組織-600-800骨皮質(zhì)>400脂肪-2080正常組織的CT值單位：Hu，HounsfieldUnit10整理ppt不同的CT掃描方式Translation:SourceTranslation:DetectorRotate:AngularScanRingofDetectorsSourceSourceRotationPathX-raysObject11整理ppt3-D數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)yxzX-YSlicesxzyIin(x;y,z)Iout(x;y,z)m(x,y;z)m11m22m92m15m12m42m52m62m72m8212整理ppt磁共振成像

MagneticResonanceImaging美國科學(xué)家PaulLauterbur1973年首次將磁共振原理應(yīng)用于醫(yī)學(xué)成像，2003年獲得諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎。所有物質(zhì)的原子核都由質(zhì)子和中子組成，如果質(zhì)子和中子的總數(shù)是奇數(shù)的話，原子核就有自旋并產(chǎn)生磁矩。大多數(shù)物質(zhì)都是由數(shù)個具有磁矩的原子核，例如

1H,2H,13C,31Na,31P,等構(gòu)成。13整理pptMR成像原理簡介14整理ppt橫向弛豫與縱向弛豫自旋-晶格弛豫(spin-latticerelaxation)自旋-自旋弛豫(spin-spinrelaxation)15整理pptMRI重要方面多種MRI.成像模式T1,T2和Pd加權(quán)像不同脈沖序列采集信號MR波譜儀MRspectroscopyMR血流成像BloodflowimagingMR灌注成像PerfusionimagingMR功能成像Functionalimaging16整理ppt自旋回波脈沖掃描Spin-Echo

S=kr(1-exp(-TR/T1))exp(-TE/T2)面向不同的應(yīng)用，有多種脈沖掃描序列17整理ppt三種加權(quán)MRI圖像T1WeightedSpinDensityImageT2Weighted18整理ppt3T和1.5TMR的T1，T2參考值19整理ppt三正交顯示平面

3-viewImagingxzyyxxyzzSagitalCoronalAxial20整理ppt軸向圖冠狀圖矢狀圖21整理ppt磁共振波譜儀

MRspectroscopy22整理ppt功能磁共振圖像

FunctionMRimaging23整理ppt超聲成像系統(tǒng)原理

UltrasoundImagingPiezoelectriccrystalAcousticabsorbersBlockersImagingObjectTransmitter/ReceiverCircuitControlCircuitPulseGenerationandTimingData-AcquisitionAnalogtoDigitalConverterComputerImagingStorageandProcessingDisplay24整理ppt心臟B-超圖像

B-ModeImagingofHeart25整理ppt心臟多普勒彩超圖像

DopplerImagingofBeatingHeart26整理ppt核醫(yī)學(xué)成像NuclearMedicineImaging基本原理：將放射性標(biāo)記的藥物注射體內(nèi)，人體代謝選擇的組織或介質(zhì)，產(chǎn)生放射性發(fā)射（SPECT中的伽瑪射線或PET中的正電子).。之后，這些發(fā)射的光子被體外的探測器捕獲，生成放射性示蹤劑的分布，得知人體的功能信息。27整理ppt單光子發(fā)射計算機(jī)斷層圖像

Singlephotonemissioncomputedtomography(SPECT)放射性藥物引入人體，經(jīng)代謝后在臟器內(nèi)外或病變部位和正常組織之間形成放射性濃度差異，體外的核射線（γ射線）探頭陣列將探測并記錄這些差異，經(jīng)晶體光放大,光電倍增管放大,通過計算機(jī)處理成像。28整理pptSPECT成像原理ObjectEmittingGammaPhotonsScintillationDetectorArraysCoupledwithPhotomultiplierTubes29整理ppt99mTc(140keV)SPECT圖像30整理ppt正電子發(fā)射斷層掃描圖像

Positronemissiontomography(PET)

PET的基本原理是利用加速器生產(chǎn)的超短半衰期同位素,如18F、13N、15O、11C等作為示蹤劑注入人體,參與體內(nèi)的生理生化代謝過程。這些超短半衰期同位素是組成人體的主要元素，利用它們發(fā)射的正電子與體內(nèi)的負(fù)電子結(jié)合釋放出一對伽瑪光子,被探頭的晶體所探測,經(jīng)過計算機(jī)對原始數(shù)據(jù)重建處理,得到高分辨率、高清晰度的活體斷層圖像，以顯示人腦、心、全身其他器官及腫瘤組織的生理和病理的功能及代謝情況。31整理pptPET成像原理ObjectEmittingPositronsScintillationDetectorArraysPointofPositronEmissionPointofPositronAnnihilationPositionDependentPhotomultiplierTubesCoincidenceDetectionSystemComputerDisplayDetectorRing32整理pptFDGPET圖像33整理ppt分子成像Molecularimaging源于放射藥理學(xué)領(lǐng)域，需要以非介入方式很好地理解生物體內(nèi)基本分子通路。分子成像指對人體或其它生命體內(nèi)分子和細(xì)胞水平上的生物過程的可視化、特性化和測量。成像模式：磁共振成像（MRI）光學(xué)成像單光子發(fā)射計算機(jī)斷層圖像（SPECT）正電子發(fā)射斷層圖像（PET）超聲圖像探針和分子互作成像34整理ppt醫(yī)學(xué)成像和圖像分析

MedicalImagingandImageAnalysis成像設(shè)備的進(jìn)步激勵了新的計算機(jī)圖像重建、處理與分析方法的發(fā)展，便于更好地