医学图像处理1213医学影像成像(课堂PPT).ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,图像成像,06,研究生版,1,医学成像技术的分类,生物体微观结构 生物医学显微图像学（,BMMI,）,人体宏观解剖结构及功能 现代医学影像学（,MMI,）,X,线成像,磁共振成像,超声成像,核素成像,光学成像,红外、微波成像,2,X,线成像（平片、透视）,数字,X,线成像（,CR,、,DR,、,DSA,）,X-CT,成像,MRI,成像,US,成像,RNI,成像,3,X,线成像,普通,X,线成像,X,线摄影（平片）透视,数字,X,线成像,4,5,伦琴因发现,X,射线获得,首届诺贝尔物理学奖。,6,7,8,9,10,数字,X,线成像,CR,计算机（,X,线）摄影,DR,数字（,X,线）摄影,DSA,数字减影血管造影,11,12,数字影像与模拟影像,成像类型：,数字,模拟,成像特点：一次采集，多重成像,一次采集，固定不变,存储与传输方式：,无胶片化，软性传输,硬性存储与传输,13,14,15,Picture of Eagle System,16,17,18,19,间接转换数字探测器,X,线系统（,C,型臂）,20,21,22,23,24,数字减影血管造影,时间减影时间减影是在对比剂注入前，或刚注入对比剂，血管对比剂浓度最低时，摄取组织影像，将影像存入系统存储器中，以备后用，这幅影像也叫蒙片（,mask,）。然后再在血管中对比剂浓度达到最高时，摄取同一组织影像。将该影像与蒙片经影像增强、摄影机扫描和图像的采样、量化，获得,2,幅数字化图像，对其进行减运算。由于其他组织两幅影像上密度没有变化而被减掉，血管影像前后密度差较大，相减后仍存有信息，因此被突出出来。,25,其数理原理为，当单能窄束的,X,线,I,通过如图,6-7,所示的组织时，,X,线出射强度为,I1,，则,I,与,I1,之间服从指数衰减规律：,式中，、分别为骨和软组织的线性吸收系数，,dB,、,dT,分别是骨和软组织的厚度，这时血管被包含在软组织中。当血管中注入碘对比剂时，出射,I2,为：,式中，、,dI,分别是碘对比剂的线性吸收系数和厚度。注入对比剂的前后出射,X,线之差为：,也就是说，减影后的,X,线强度只与血管中填充的对比剂的厚度成正比，与骨和软组织的结构无关。即减影图像中，消掉了软组织和骨骼的影像，保留了血管造影后的影像。,26,27,X-CT X,线计算机断层成像,28,29,30,CT,成像过程,31,32,33,5.,螺旋扫描方式,单层,旋转一周一幅图象,多层,旋转一周四幅图象,34,64 MSCT,35,螺旋扫描方式,单层,旋转一周一幅图象,多层,旋转一周四幅图象,36,常用的重建算法,二维傅利叶变换法（中心切片理论）,普通反投影,反投影法 平行线束 滤波反投影 去伪影,重建 （,雷登变换,）扇形线束 卷积反投影,投影重建,迭代法（数值迭代）,拟和逼近法（算术拟和）,37,38,39,40,MRI,核磁共振成像,41,放射学,放射影像,辐射损伤,部分组织影像质量低,断层单一,42,MRI,多层面成像,软组织成像效果好,无,X,线辐射,43,44,45,46,47,Signa EXCITE HD 3.0T,Picture the impossible.,Signa EXCITE HD 3.0T-High Definition MR imaging,only from GE.GE EXCITE systems partnered with HD technology and exclusive GE Advanced Applications provide the clarity and detail to see what you never saw before.Now with EXCITE HD,you can image and diagnose your most challenging patients.,48,双快速反转恢复（,IR,）三快速反转恢复（,IR,）快速自旋回波（,FSE,）快速自旋回波（,FSE,）,心肌壁成像：心肌壁的脂肪渗透,49,1.5T Signa CV/I,压力动态增强心肌扫描,0.10mmol/kg Gd,造影剂,10*2.8*2.8 mm voxels,130,毫秒采样时间,6-8locs/2*RR,间期在,120+bpm,无需屏气,20,分钟检查,50,数据分析包,在线的定量和定性分析,常见的,“,牛眼,”,显示,提供报告,51,4-16,秒的屏气,全,R-R,间期,高度现时分辨率,使用多,-,画面工具软件可以同时观察多达,20,个画面,心室功能,-,室壁的运动,52,肥厚性心肌病的心脏动能学本图片由,NHLBI,提供。,快速心脏采集（,FASTCARD,）标记,1,毫米标记分辨率,需一次屏气的检查,中隔壁没有收缩提示中隔梗塞,53,在线的可视化工具,静息状态与有压力时的实时对比,Rest/Stress visualized simul-taneously in real-time,压力,-,功能工具,54,实时监测（,acq/recon/display,）,无门控,10-20 fps,55,3,个位置；每个位置,14,秒，变换位置用,5,秒,注射一支,Gad.,，,30ml,，,0.8ml/s,扫描参数：,TR=4.3,毫秒,/TE=1.4,毫秒,/35,度,FA/62KHz BW/FOV=42,厘米,/0.75Ph.FOV,40,层,/4,毫米,/Zipx2/72sl.recon./256x192,56,57,58,59,USI,超声成像,60,61,机械波,需要传输介质,在不同介质内传输速度不同,62,63,64,超声诊断种类,超声示波法（型，,Amplitude mode),二维超声显像法（,B,型，,Brightness mode),超声光点扫描法（型，,Motion type),超声频移诊断法（,D,型，,Doppler type),Doppler,超声诊断法（,PW CW),彩色,Doppler,超声 （,CDFI),彩色,Doppler,能量图,(CDE),超声造影,65,66,67,68,RNI,放射性核素显像,69,PET-CT,图示,PET,70,PET,71,72,73,SPECT,图像,-,心脏,74,SPECT,图像,-,骨骼,75,显微图像,噬菌体,76,显微图像,螺旋菌,(,光学显微境下,),螺旋菌,(,电子显微镜下,),77,显微镜的发展,胡克的显微镜,列文虎克的显微镜,78,显微镜的发展,光学显微镜,79,显微镜的发展,透射电镜,80,显微镜的发展,扫描电镜,81,显微镜的发展,电镜图片,82,显微镜的发展,扫描隧道显微镜,83,显微镜的发展,STM,图片,84,显微镜的发展,STM,图片,由单个原子构成 的“,IBM”,85,86,硬式内镜阶段（,1806,1932,）,87,半屈式内镜阶段（,1932,1957,）,88,光导纤维内镜阶段（,1957,年至今）,89,最新型的,M2A,微型内窥镜，可以像药丸一样服下,微型内窥镜,90,红外图像,地面,10,米望远镜用,7,种波长观测的彗木碰撞后的红外图像,91,红外光的历史,1800,年，当赫胥耳利用牛顿的太阳光谱色散实验时，他发现有些玻璃滤色镜可以衰减光，但热却仍然能通过，而另一些玻璃滤色镜则能够减少热并且也透过光。经过一系列的试验，赫胥耳终于发现了红外光。,1835,年安培宣告了光和热射线的同一性。在这以后大量研究表明热射线都具有光线的基本性质。,通常取可见光谱中红光末端为,760,毫微米，比它长的光就是红外光，或称为热射线。,92,光谱,93,红外光的历史,“,红外”一词最早出现在,1880,年阿贝尼的文章中。,1870,年兰利制成了面积只有针孔那样大小的探测器并用凹面反射光栅、岩盐及氟化物棱镜来提高测量色散的能力。这为红外应用的重要方面,航空摄影奠定了基础。,1888,年麦洛尼用比较灵敏的热电堆改进了赫胥耳的探测和测量方法，为红外技术奠定了基础。,采用近红外摄影始于,1904,年，时至今日，红外摄影已广泛地应用于工业、医学、军事等很多部门。,94,红外光的应用,红外测温仪,95,红外光的应用,红外望远镜,96,医学红外摄影,97,红外热图,正常人头部远红外热图,正常的人体上部远红外热像，锁骨处及淋巴处代谢旺盛，出现正常均匀的热区，两乳正常温度微低,98,红外热图,静脉曲张患者的腿部远红外热像，血管明显增温、增粗，箭头所指处尤为明显。,99,医学图像的识别,基础（基于图像的理解与认识）,方法和工具（图像后处理、处理、分析）,100,对比度增强,直方图改善,平滑处理,边缘增强,。,101,PA Chest-Raw&Processed,Raw Digital Image,Processed Digital Image,102,Soft Tissue Look,Bone Look,103,High Contrast,Invert&Zoom,104,CT,MR,3,D Fusion from CT and MR,105,腰椎椎体及附件骨折遮盖容积,(SVD),106,107,成像系统的评价,评价：,系统性能的高低,图像质量的好坏,成像应用范围的宽窄,对人体的损伤程度（安全性）,性价比,108,评价手段,系统评价函数 图像质量参数,MTF,分辨率,DQE,噪声,ROC,对比度,109,110,111,112,A,：,Cortical margin,B,：,Trabecular structure,C,：,Soft tissue,D,：,Radial Fracture,Key Landmark or Reference Sites:,113,114,115,116,117,相关影像技术,数字化,性能提升,CAD,PACS,118,High Contrast,Invert&Zoom,数字化,119,CAD(Computer aided,detection,),VS,CAD(computer aided,diagnosis,),120,Computer-aided detection(CAD)refers to sophisticated,pattern recognition,software radiologists use to help them read medical images.This software identifies features on medical images and brings them to the attention of the radiologist in order to decrease,false negative readings,.It does not replace the imaging technology;rather it is an interpretive aid to be used during image review.,What is CAD?,121,CAD,122,123,CAD,对乳腺微小化的检测灵敏度为,100%,（伪阳性数：,0.57/image),；肿瘤检测灵敏度为,58%,CAD,124,CT,MRI,RNI,USI,X-RAY,DR,CR,影像科,临床科室,网络中心,行政部门,外部端口,存储单元,处理单元,显示单元,中心控制,PACS,125,PACS,126,PACS,127,PACS,DICOM,影像通过无线网络的传输,每幅图像,(8,Mbytes),低于,1,分钟的传输时间,可传输,100,000,幅图像数据,减少回调，在线阅读,专家会诊,Concept,128,在未来，一个成功的医疗机构应该能够在整个医院范围内对电子化的病人信息和图像进行有效地管理和传输。从而改善医院的工作流程，例如远程医疗、面对特定设备的,mini-PACS,，以及企业级的大型网络工程。,129,