医学成像技术课件--01绪论

MedicalImaging2019/8/17一、绪论（2学时）本课程的性质、目的和任务；医学成像技术发展过程及其展望；医学成像技术的分类；医学成像技术评价及比较；医学图像的存档与通讯系统；数字图像基础知识；MedicalImaging2019/8/17本课程的性质、目的和任务医学成像技术是综合理、工学的理论和技术，并将其应用于医学成像领域的一门综合性、边缘性学科，是生物医学工程专业的专业基础课程之一。本课程的目的是学习各种医学成像的原理、技术和影像质量评价的理论和方法，使学生系统地掌握这一研究领域的基础知识，了解该研究领域的最新发展方向，培养学生分析问题与解决问题的能力，为本专业学生初步具备研究医学成像方法、系统与设备的能力，以及毕业后从事相关工作打下良好的基础。MedicalImaging2019/8/17医学成像技术发展过程及其展望华佗（三国）望、闻、问、切从现象到本质从定性到定量从表面到内部MedicalImaging2019/8/17医学成像技术发展过程及其展望扁鹊见蔡桓公，立有间，扁鹊曰：“君有疾在腠理，不治将恐深。”桓侯曰：“寡人无。”扁鹊出，桓侯曰：“医之好治不病以为功。”居十日，扁鹊复见曰：“君之病在肌肤，不治将益深。”桓侯不应。扁鹊出，桓侯又不悦。居十日，扁鹊复见曰：“君之病在肠胃，不治将益深。”桓侯又不应。扁鹊出，桓侯又不悦。居十日，扁鹊望桓侯而还走。桓侯故使人问之，扁鹊曰：“疾在腠理，汤熨之所及也；在肌肤，针石之所及也；在肠胃，火齐之所及也；在骨髓，司命之所属，无奈何也。今在骨髓，臣是以无请也。”居五日，桓公体痛，使人索扁鹊，已逃秦矣，桓侯遂死。故良医之治病也，攻之于腠理，此皆争之于小者也。夫事之祸福亦有腠理之地，故曰：“圣人早从事焉。”－－《韩非子·喻老》MedicalImaging2019/8/17医学成像技术发展过程及其展望魏文王问扁鹊说：“你们家兄弟三人，都精于医术，到底哪一位医术最好呢？”扁鹊回答说：“大哥最好，二哥次之，我最差。”魏王不解地说：“那么为什么你最出名呢？”扁鹊解释说：“大哥治病，是在病情发作之前，那时候病人自己还不觉得有病，但大哥就下药铲除了病根，使他的医术难以被人认可，所以他的名气无法传出去，只是在我们家中被推崇备至。我二哥治病，是在病初起之时，症状尚不十分明显，病人也没有觉得痛苦，二哥就能药到病除，一般人认为二哥只是治小病很灵，所以他只在我们的村子里有名气。我治病，都是在病情十分严重之时，病人痛苦万分，病人家属心急如焚。此时，他们看到我在经脉上穿刺，用针放血，或在患处敷以毒药以毒攻毒，或动大手术直指病灶，使重病人病情得到缓解或很快治愈，所以我名闻天下”。魏王恍然大悟。－－《鶡冠子··世贤》MedicalImaging2019/8/17医学成像技术发展过程及其展望医学成像（MedicalImaging)将人体内感兴趣的信息提取出来，以图像的形式进行显示物理、生化原理数学算法硬件设备看不见看得见形态功能电磁波机械波2维3维4维MedicalImaging2019/8/17医学成像技术发展过程及其展望Roentgen（德国）1895发现X射线1901年获诺贝尔物理学奖CR（computedradiography)1982富士胶片X射线成像MedicalImaging2019/8/17X光胸片CR胸片医学成像技术发展过程及其展望X射线成像MedicalImaging2019/8/17CTComputedTomography计算机断层造影术通常指X-CT医学成像技术发展过程及其展望CT成像MedicalImaging2019/8/17医学成像技术发展过程及其展望CT成像Radon(奥地利)1917AllanM.Cormack(美国)GodfreyN.Hounsfield(英国)MedicalImaging2019/8/17医学成像技术发展过程及其展望CT成像1971年9月，Atkinson-Morley医院安装了第一台临床CT扫描器。（1972年)1979年，Hounsfield和Cormack分享了诺贝尔生理学和医学奖“CATscanning”ComputedAxialTomographyMedicalImaging2019/8/17医学成像技术发展过程及其展望CT成像早期CT影像现在CT影像MedicalImaging2019/8/17医学成像技术发展过程及其展望CT成像1989年出现螺旋CTMedicalImaging2019/8/17医学成像技术发展过程及其展望磁共振成像Bloch(美国)Purcell(美国)1946年发现核磁共振现象(NMR：NuclearMagneticResonance)1952年荣获诺贝尔物理学奖MedicalImaging2019/8/17医学成像技术发展过程及其展望磁共振成像Lauterbur(美国)Mansfield(英国)Lauterbur“FatherofMRI”(MRI:MagneticResonanceImaging)1972年用共轭摄影法产生一幅试管的MR图1974年作出第一幅动物的肝脏图象。2003年二人分享了诺贝尔生理学和医学奖MedicalImaging2019/8/17医学成像技术发展过程及其展望磁共振成像MRIMRI扫描系统MedicalImaging2019/8/17医学成像技术发展过程及其展望磁共振成像fMRI------FunctionalMRIMedicalImaging2019/8/17医学成像技术发展过程及其展望核医学成像RNI------RadioNuclearImagingγ照相机；发射型计算机断层（ECT）PET（PositronEmissioncomputedTomography)SPECT(SinglePhotonEmissioncomputedTomography)MedicalImaging2019/8/17医学成像技术发展过程及其展望核医学成像PETSPECTMedicalImaging2019/8/17医学成像技术发展过程及其展望超声成像Langevin(法国)1917年石英晶体超声发生器1950年脉冲反射法（A超）被用于医学诊断B超的三次突破灰度显像实时技术与计算机技术结合M超多普勒彩色超声MedicalImaging2019/8/17医学成像技术发展过程及其展望超声成像超声彩超超声成像系统MedicalImaging2019/8/17医学成像技术发展过程及其展望光学成像技术可见光成像内窥镜技术：1958年第一台纤维胃镜诞生光纤内镜、电子内镜、超声内镜、激光内镜等显微镜成像红外、微波成像被动成像方式的红外热像术主动成像方式的红外摄影术无损、非接触、简便、经济MedicalImaging2019/8/17医学成像技术发展过程及其展望光学成像技术显微镜成像红外热像红外摄像MedicalImaging2019/8/17医学成像技术发展过程及其展望发展趋势从理论到实践从模拟到数字从形态到功能从局部到整体从宏观到微观从定性到定量从有损到无损从低速到高速从静态到动态从单一到综合MedicalImaging2019/8/17医学成像技术的分类按其信息载体分：X射线成像、X－CT：测量穿过人体组织、器官后的X线强度；磁共振成像：测量人体组织中同类元素原子核的磁共振信号；超声成像：测量人体组织、器官对超声的反射波或透射波；放射性核素成像：测量放射性药物在体内放射出的γ射线；光学成像、红外、微波成像MedicalImaging2019/8/17医学成像技术的分类现代医学四大影像技术B超X-CT核医学成像核磁共振成像MedicalImaging2019/8/17医学成像技术评价及比较各种成像方式的成像原理、成像参数及适用范围等各不相同。不同的成像系统并不能相互取代，在临床应用中起着相互补充的作用。评价一个成像系统，应从各个不同角度全面分析成像系统的优缺点，并了解其临床适用的范围。MedicalImaging2019/8/17医学成像技术评价及比较形态/功能内部/表面分辨力辐射X射线形态内部低有X－CT形态内部高（骨）有MRI形态/功能内部高（软组织）有超声形态/功能内部较高有RNI功能内部高有红外功能表面/内部低无MedicalImaging2019/8/17医学图像的存档与通讯系统PACS（picturearchivingandcommunicationsystems）是近年来随着数字成像技术、计算机技术和网络技术（在医学影像处理方面主要表现在DICOM3.0国际医学影像标准被医疗设备厂商广泛采用）进步而迅速发展起来的、旨在全面解决医学图像的获取、显示、存贮、传送和管理的综合系统。PACS的主要作用有：联接不同的影像设备（CT、MR、XRAY、超声、核医学等）；存储与管理图像；图像的调用与后处理；图像的网络传输；MedicalImaging2019/8/17医学图像的存档与通讯系统MedicalImaging2019/8/17数字图像基础知识图像：是对客观存在的物体的一种相似性的生动模仿或描述。是物体的一种不完全、不精确，但在某种意义上是适当的表示。物体图像数学函数不可见的物理图像可见的图像光图像照片、图、画MedicalImaging2019/8/17数字图像基础知识数字图像是图像的数字表示，像素(Pixel)是其最小的单位。数字图像的描述有：灰度图像彩色图像MedicalImaging2019/8/17数字图像基础知识数字图像的获取对象物光光源摄像单元A/D转换单元图像存储单元计算机MedicalImaging2019/8/17数字图像基础知识数字图像处理是将一幅图像变为另一幅经过加工的图像，是图像到图像的过程。G(x,y)=L[F(x,y)]MedicalImaging2019/8/17数字图像基础知识数字图像处理：z2z8z5z3z9z6z1z7z4频域变换：F(w1,w2)=FFT[F(x,y)]G(w1,w2)=F(w1,w2)*H(w1,w2)G(x,y)=IFFT[G(w1,w2)]空域变换：MedicalImaging2019/8/17数字图像基础知识图像锐化频域高通滤波频域带通滤波反锐化掩模伪彩色显示代数运算ROI定量估计图像融合及三维重建常用的数字图像处理方法对比度增强：灰度变换：线性，非线性直方图修正法图像平滑技术：领域平均法选择平均法中值滤波多图像平均法频域低通滤波