《第一章 医学图像处理概论》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第一章 医学图像处理概论（105页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1医学图像处理Medical Image Processingmatlab C2Outlying Words:1. everyoneshouldhaveadream(ideal，target)（要有梦想/理想）2. builduptheideaoflifetimestudy（树立终生学习的思想）3. bringupthecharacterofpayingcloseattentiontothefrontlineofsubject（培养关注学科前沿的品格）4. innovativeideology（创新思维/思想）3天道酬勤It is never too late to learnLearn yo
2、ung，Learn fair4参考文献:冈萨雷斯 对本课程的基本要求: 按时上课,有事请假 认真听讲,遵守课堂纪律 按时完成作业 通过网络查阅相关资料 在授课过程中,同学可就授课过程中存在的问题随时向老师提出.56第一章 医学图像处理概论IntroductionofMedicalImageProcessing7本章主要内容 医学图像处理概述 医学影像技术的发展 医学图像处理技术及其应用 本教材的主要内容 8一、医学图像处理概述1、医学图像处理简介2、为何设置医学图像处理课程3、医学图像处理技术的主要内容4、医学图像处理技术的主要应用领域5、医学图像处理的基本过程6、医学图像处理的基本步骤7、医
3、学图像处理课程需要的基础8、医学图像处理的主要对象91、医学图像处理简介 医学图像处理是一门理、工、医等学科高度交叉的新兴学科。为数字图像处理学科的一个重要分支。该学科致力于对人类疾病的发现、诊断、辅助治疗，致力于为探索生命现象提供高水平的科学方法和工程技术手段。因此，医学图像处理学科将始终是朝阳学科。医学图像处理是利用数学的方法和计算机这一现代化的信息处理工具，对由不同的医学影像设备产生的图像按照实际需要进行处理和加工的技术。 1010Biomedical image processing has experienced dramatic expansion, and has been an
4、 interdisciplinary research field attracting expertise from applied mathematics, computer sciences, engineering, statistics, physics, biology and medicine. 1111 Accompanied by a rush of new development of high technology and use of various imaging modalities, more challenges arise; for example, how
5、to process and analyze a significant volume of images so that high quality information can be produced for disease diagnoses and treatment. 1212The principal objectives of this course are to provide an introduction to basic concepts and techniques for medical image processing and to promote interest
6、s for further study and research in medical imaging processing.132、为何设置医学图像处理课程 现代医学影像设备一般都配有图像工作站，这些工作站具有丰富的图像处理与分析功能，作为医学影像工程或相关专业的学生应该了解和掌握图像处理的相关内容； 理解和掌握医学图像处理的相关内容，对于充分开发和利用医学影像设备的功能为临床服务至关重要； 理解和掌握医学图像处理的相关内容，也可以为开发出高性能的图像处理软件奠定基础。143、医学图像处理技术的主要内容 医学图像处理涉及的主要内容包括：医学影像的数字化基础、医学图像的运算、医学图像变换技术、
7、医学图像增强技术、医学图像分割技术、医学图像配准、医学图像三维可视化等。154、医学图像处理技术的主要应用领域 定量影像学（精确诊断、精确治疗） 基于医学图像的计算机辅助诊断/检测； 虚拟内窥镜； 外科手术术前计划系统； 影像引导下的放射治疗系统； PACS系统/远程诊疗 165、医学图像处理的基本过程医学影像设备采集医学影像计算机显示器PACS打印机INTERNET远程医疗176、医学图像处理的基本步骤针对待处理对象及处理目的设计算法编程实现相关算法根据处理结果评价算法结果好？输出结果修正算法NY187、医学图像处理课程需要的基础 医学成像设备的基本原理：图像的来源、特点（主要目的：了解处理
8、对象） 高等数学：高等代数，积分变换等 计算机程序设计语言(Matlab, C+) 概率论与数理统计198、医学图像处理的主要对象u X射线(X-ray)图像u CT (Computerized Tomography)图像u MRI (Magnetic Resonance Imaging)图像u 超声(Ultrasonic)图像u PET (Positron emission tomography)图像u SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography) 图像20二、医学影像技术的发展1、医学成像技术概述2、X线成像3、超声成像4、CT成像5
9、、核医学成像6、MRI/FMRI成像7、医学图像的发展趋势211、医学成像技术概述 传统诊断方式及其问题： Look(望），smell(闻），ask(问），feel the pulse(切) X线的发现及其带来的诊断革命 B超成像 X-CT成像 核医学成像 MRI/fMRI成像22Imagesarethemostcommonandconvenientmeansofconveyingortransmittinginformation.A picture is worth a thousand words.Picturesconciselyconveyinformationaboutpositio
10、ns,sizesandinter-relationshipsbetweenobjects.Theyportrayspatialinformationthatwecanrecognizeasobjects.Humanbeingsaregoodatderivinginformationfromsuchimages,becauseofourinnatevisualandmentalabilities.About75%oftheinformationreceivedbyhumanisinpictorialform.23One picture is worth more than ten thousan
11、d words.百闻不如一见242、X 线 成 像 1895年伦琴发现X线，使得人们通过X线第一次观察到人体内部的结构，为医生确诊疾病的病因提供了重要的信息。 25伦琴因发现伦琴因发现X X射线获得射线获得首届诺贝尔物理学奖（首届诺贝尔物理学奖（19011901年）。年）。 26经过百年的发展，应用X 线机可观察人体内部的骨骼、肺结核病变等，通过造影技术，可以观察心脏、血管及消化道等管状器官。X 线机是临床医院必备的医疗设备。随着相关科技的发展，X线投影成像技术，一直在不断地改进和发展。X线成像技术没有从根本上改变3D物体投影到2D平面的问题。由于处于不同深度的器官的像是重叠在一起的，从而使得
12、X线影像的空间分辨率受到一定限制。 27X射线成像（最传统X线成像）原理：X线束直接对准病人需检查的部位，从病人后面透射过人体，借助荧光屏产生可见光并使胶片感光（ 胶片屏幕组合）。组织密度、厚度不同，对X射线吸收、透射X射线强度不同，如肺组织对X线的衰减效应比骨骼小得多。缺点：不能反映组织和病灶的三维空间；不是数字化的形式成像模式28X射线成像原理：透过组织的X线束的强度分布可通过影像增强器转换成电子信号。影像增强器中的荧光屏把X线分布转化成电荷的分布，然后电子被加速，直接打向第二个小荧光屏，放大的光图像就会显示在此屏幕上优点：无需胶片成像，可以在屏幕上直接显示，图像处理性能强成像模式29数字
13、减影血管造影（Digital Subtraction Angiography，DSA）是利用数字图像处理技术中的图像几何运算功能，将造影剂注入前后的数字化X线图像进行相减操作，获得两帧图像的差异部分被造影剂充盈的血管图像。目前DSA有时间减影（temporal subtraction）、能量减影（energy subtraction）、混合减影（hybrid Subtraction）和数字体层摄影减影（digital tomography subtraction）等类型。3031ThebasicprincipleofDSA32计算机X线摄影（computed radiography，CR)是X
14、线平片数字化的比较成熟的技术。CR系统是使用可记录并由激光读出X线成像信息的成像板（Imaging Plate ，IP）作为载体，经X线曝光及信息读出处理，形成数字式平片图像。33Computed Radiography, CR34lDigital Radiography, DR（Flat Panel Detector, FPD）ThemainstrongpointsofCR/DR:lowradiantdose,highimagequality.35CCD-DR HighRadiation/HighNoiseRegionLowRadiation/LowNoiseRegionCCDLensRef
15、lectingMirrorFlickeringBoardX-RayTubeRaw data capturingImage enhancementDisplayMammographyMammography乳腺摄影术乳腺摄影术Benign lesion - Fibroadenoma373、超声成像 X线对人体健康是有害的，在第二次世界大战时期发展起来的雷达和声纳的基础上，应用超声脉冲反射原理发展了各种超声成像技术。超声可以探查出非常细微的病变组织，是X线摄影的有力补充。超声成像也是除了X线以外使用最为广泛的医学成像工具。超声成像依据的是脉冲-回波技术，这个技术和雷达技术相似。超声成像的缺点是图像对
16、比度差，图像的重复性依赖于操作人员。另外，超声检查的视野有限，难以显示正常组织及较大病变的全貌，也不利于与其它检查图像(如CT，MRI)进行对比。38超声图像16周胎儿的超声图像肝脏肾脏颈动脉成像模式原理：利用超声在人体组织内的回波原理，接收回波成像。 超声图像超声图像 超声图像超声图像超声图像超声图像PhotocourtesyPhilipsResearchUltrasound examination during pregnancyUltrasound examination during pregnancy 超声图像超声图像PhotocourtesyPhilipsResearch3D ultrasound images3D ultrasound images 434、CT成像 随着计算机技术的发展，1972年出现了一场医学成像技术的革命。英国工程师Hounsfield因研制成功第一台头部扫描CT，并于1979年获得了诺贝尔医学生物学奖。这是在诺贝尔奖的历史上第一次由工程技术人员获奖。由此可见CT对整个世界的影响。44HounsfieldHounsfield和和CormackCorm
