醫(yī)學(xué)影像處理概述與發(fā)展歷史PPT參考幻燈片

1、1,醫(yī)學(xué)影像處理概述與發(fā)展歷史,醫(yī)學(xué)影像實(shí)例 （分類） 各種醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介 各種醫(yī)學(xué)影像的主要用途 北大深圳醫(yī)院日常診療中的應(yīng)用,2,Examples of Medical Images,醫(yī)學(xué)影像實(shí)例,3,問 題 Questions,What does the image show? What good is it? How is it made?,圖像顯示的是什么? 什么是好圖像? 如何成像?,4,手的 X光圖像,5,X-ray Image of Hand,6,What is it?,SARS的胸片表現(xiàn),7,X光成像: 如何工作X-ray Imaging: How it works.,

2、一個(gè)物體的X光投影 圖像,投影的強(qiáng)弱取決于物體成分和厚度。,8,9,10,11,12,13,小結(jié): X光成像Summary: X-ray Imaging,最老的非侵入性的內(nèi)在結(jié)構(gòu)成像; 迅速的, 短曝光時(shí)間,廉價(jià)的; 不能辨別頭、腹部的軟組織; 實(shí)時(shí)的 X光成像能用于介入性的手術(shù); 電離輻射:長(zhǎng)期大量接觸有致癌的危險(xiǎn)。 Oldest non-invasive imaging of internal structures Rapid, short exposure time, inexpensive Unable to distinguish between soft tissues in he

3、ad, abdomen Real time X-ray imaging is possible and used during interventional procedures. Ionizing radiation: risk of cancer.,14,CT (Computed Tomography) 計(jì)算機(jī)斷層攝影術(shù),肝臟和胃的橫斷平面 CT 圖像,CT 掃描投射成像,15,16,17,CT 如何工作Computer Tomography:How It Works,18,Fan-Beam Computer Tomography,19,掃描、數(shù)據(jù)采集,20,體模 Phantom (128

4、x128),Sinogram,t,f,P(t),f,21,反投影重建圖像Reconstruction from projections,From 8 to 256 projections,22,反投影成像,23,CT檢查及其圖像,24,X線CT 小結(jié)Summary of X-Ray CT,CT 能顯示很小的密度差,例如:腦的灰質(zhì)、白質(zhì). CT 能發(fā)現(xiàn)和診斷X光片不能看到的疾病. 比X光拍片貴得多,空間分別率低. 電離輻射. 橫斷面圖像辨別有些困難,25,磁共振功能成像Functional Magnetic Resonance Imaging,Plane 3,Plane 6,26,顯示的是什么？

5、What Is It?,16層腦部橫斷面實(shí)驗(yàn)圖象中的兩層. 是解剖的掃描圖像 (灰色) 和功能掃描(彩色的)的合成圖像。 Plane 3 顯示視覺皮層功能活動(dòng)區(qū)(底部) Plane 6顯示語言功能活動(dòng)區(qū)(圖像右邊).,27,有什么用處?,這種成像是腦功能研究的一部分. 腦功能成像最先應(yīng)用于腦外科手術(shù),用來確定運(yùn)動(dòng)區(qū)、語言區(qū)結(jié)構(gòu),將癲癇病灶切除.,28,磁共振成像信號(hào)來源MRI Signal Source,原子核的自旋和磁矩 H 只含有一個(gè)質(zhì)子 質(zhì)子帶有電荷 ,并且不斷旋轉(zhuǎn) 電流 I 與環(huán)形電流形成的面積S的乘積，稱為環(huán)形電流的磁矩，用 表示：,磁矩, =IS,29,磁共振成像信號(hào)來源MRI S

6、ignal Source,人體磁場(chǎng)的狀況 氫原子核不規(guī)則排列 質(zhì)子的磁力互相抵消，不顯示磁性 保持體內(nèi)磁場(chǎng)平衡,30,磁共振成像信號(hào)來源MRI Signal Source,外加磁場(chǎng)的影響 氫原子核整齊排列 人體產(chǎn)生磁場(chǎng),31,=B0,磁共振成像信號(hào)來源MRI Signal Source,拉莫 ( Larmor ) 頻率：,For hydrogen, the Larmour frequency is 42.6 MHz per Tesla.,32,磁共振成像信號(hào)來源MRI Signal Source,加入另一個(gè)磁場(chǎng) (射頻脈沖) 靜止磁場(chǎng)的自旋運(yùn)動(dòng)無法在外測(cè)出來 必須加一磁場(chǎng)使之運(yùn)動(dòng)改變 此一磁場(chǎng)

7、必須能控制其開關(guān)的時(shí)間 射頻 (無線電電波) 為自旋運(yùn)動(dòng) 的橫向磁場(chǎng),33,磁共振成像的信號(hào)檢測(cè)Detected Signal in MRI,線圈 Coils,34,35,MRI,36,磁共振成像的特點(diǎn)Features of MRI,沒有電離輻射期望沒有任何的遠(yuǎn)期或近期的有害效應(yīng) 多對(duì)比機(jī)制: 組織之間的對(duì)比決定于脈沖序列 也能產(chǎn)生投影圖像。 與X光成像相比成像速度慢,價(jià)格貴. No ionizing radiation expected to not have any long-term or short-term harmful effects Many contrast mechanis

8、ms: contrast between tissues is determined by pulse sequences Can produce sectional as well as projection images. Slower and more expensive than X-ray,37,38,39,40,MR 小結(jié)Magnetic Resonance Summary,沒有電離輻射 (安全) 任意斷面成像 多種成像方式 (T1，T2,水，流體,神經(jīng)的活動(dòng)) 成像速度慢 價(jià)格貴 No ionizing radiation (safe) Tomography at arbitra

9、ry angle Many imaging modes (water, T1, T2, flow, neural activity) Slow Expensive,41,CT、MRI成像特點(diǎn)比較,CT：物質(zhì)的密度結(jié)構(gòu)成像。 MRI：物質(zhì)的化學(xué)成分結(jié)構(gòu)成像； 生物功能成像。,42,超聲成像Ultrasound Imaging,懷孕10周的雙胞胎 Twin pregnancy during week 10,43,44,超聲掃描Ultrasound Scanner,45,46,用途和特點(diǎn)Variety of Applications,便攜 Portable 價(jià)格低 Low-Cost 安全 Safe

10、實(shí)時(shí) Real-Time,47,2D 3D 4D,3D imaging in real-time,48,核醫(yī)學(xué)成像 ECT,49,核醫(yī)學(xué)成像nuclear medical Imaging,1、利用衰變時(shí)放射單一射線的放射性核素作為標(biāo)記的單光子發(fā)射斷層掃描(SPECT)； Single Photon Emission Computed Tomography. 2、利用衰變時(shí)放出電子的放射性核素作為標(biāo)記的正電子發(fā)射斷層掃描 (PET)。 Positron Emission Tomography,50,成像步驟,51,Ring of Photon Detectors,Detect Pairs of

11、Back-to-Back 511 keV Photons,52,ECT,通過圖像重建顯示注入人體內(nèi)的放射性核素的分布，我們獲得的不僅是人體內(nèi)臟器官的輪廓和形態(tài)，而且是臟器功能和血液流量的變化，以及代謝物質(zhì)在體內(nèi)或細(xì)胞內(nèi)吸收、分布、排泄、轉(zhuǎn)移等多方面的信息。,53,毒品海洛因和搖頭丸的研究,北京大學(xué)深圳醫(yī)院日常診療中的應(yīng)用,54,PET Images of Cancer,轉(zhuǎn)移瘤 綠箭頭所示,Brain,Heart,Bladder,器官的正常攝取藍(lán)箭頭所示,治療后的腫瘤在邊緣復(fù)發(fā),55,CT與PET比較,56,PET / CT 同機(jī)融合,57,HawkEye的功能解剖融合圖像 (Functiona

12、l Anatomic Mapping，F(xiàn)AM),58,First Installation in Zurich March 2001,59,60,PET/CT的特點(diǎn),CT與PET硬件、軟件同機(jī)融合 解剖圖像與功能圖像同機(jī)融合 同一幅圖象既有精細(xì)的解剖結(jié)構(gòu)又有豐富生理、生化分子功能信息 可用于腫瘤診斷、治療及預(yù)后隨診全過程 高靈敏度、高特異性、高準(zhǔn)確性,61,醫(yī)學(xué)影像設(shè)備分類,X線機(jī),MRI,CT,DSA,紅外線成像,內(nèi)窺鏡,US,ECT,熒光顯微,62,ECT:,X線片,CT片,MRI,63,CT、ECT、DSA聯(lián)用,發(fā)病后1.5小時(shí),發(fā)病后20小時(shí) 溶拴治療后,早期診斷腦梗塞，早期溶拴治療,

13、治療前,治療后,北京大學(xué)深圳醫(yī)院日常診療中的應(yīng)用,64,CT 灌注成像Perfusion,北京大學(xué)深圳醫(yī)院日常診療中的應(yīng)用,65,早期股骨頭 缺血性壞死 影像綜合診斷,北京大學(xué)深圳醫(yī)院日常診療中的應(yīng)用,66,67,CT 三維成像3D Rendering,68,北京大學(xué)深圳醫(yī)院日常診療中的應(yīng)用,69,北京大學(xué)深圳醫(yī)院日常診療中的應(yīng)用,70,71,Bronchoscopy,Path,View,72,Colonoscopy,Path,View,73,光學(xué)內(nèi)窺鏡與CT仿真內(nèi)窺鏡比較Comparison,息肉 光學(xué)內(nèi)窺鏡所見 CT仿真內(nèi)窺鏡所見 Left: A polyp seen with optic

14、al endoscopy. Right: View in virtual endoscopy.,74,MRI 心血管成像,北京大學(xué)深圳醫(yī)院日常診療中的應(yīng)用,75,MR功能成像（fMRI）,北京大學(xué)深圳醫(yī)院日常診療中的應(yīng)用,76,MR彌散成像,早期腦梗塞MR診斷,北京大學(xué)深圳醫(yī)院日常診療中的應(yīng)用,77,歡迎指教，謝謝！,78,79,Conventional Surgery: See the surface,80,Image Guided Surgery: See under the surface,81,Visualizing the surgical site,82,Surgical navigation,83,頸動(dòng)脈 Carotids,84,骨骼 Skeletal,85,胸部 Thoracic,86,心血管 Cardiac CTA4 slice versus a 16 slice CT,Heart rate 115bpm ?,87,88,New Views and Spectral Sight,Normal conventional