第六章图像重建幻灯片.pptVIP

第六章 图像重建Image reconstruction 图像重建即由投影重建图像，典型应用为CT技术 医院通过三维图像重建病人脏器 仿真图像可预演手术 手术中经常出现突发状况，如果医生经验不足或来不及应变，那么病人很可能出现危险。10月9日，南方医科大珠江医院的“863”计划项目、医学图像三维重建可视化仿真手术系统宣布取得重大突破。今后医院就可通过三维图像重建病人脏器，医生可以反复预演即将要进行的手术，并提前了解可能出现的意外，以便制定更精确和安全的手术方案。 　　“以前医生做手术前可能只是画一下，制定一个大致的方案，手术中遇到的突发情况只能靠医生的临床经验和应变能力了”，领衔该项目的珠江医院肝胆一科主任方驰华教授说，新的仿真手术系统则可以重建三维模型，与患者本人的腹部脏器完全吻合，还可以任意角度旋转观察，可以设置脏器的透明化来观察患者肿瘤与内部动脉、静脉、胆管等管道系统的详细位置关系与粘连程度，从而正确判断肿瘤是否该切除以及如何切除。 　　方驰华介绍，系统重建过程只需40—60分钟，病人和患者也可以观看，而且不会额外增加费用，能极大降低手术风险以及改善医患关系。 三维图形举例 subplot(3,1,1) sphere(16) axis square shading flat title(Flat Shading) subplot(3,1,2) sphere(16) axis square shading faceted title(Faceted Shading) subplot(3,1,3) sphere(16) axis square shading interp title(Interpolated Shading) 6.1　概述 1、图像重建的理论基础 二维或三维物体能够通过其无限多个投影来确定。 1972，第一台X射线断层摄影装置 1974 年被正式命名为计算机断层摄影术(CT:　Computed Tomography) 1979年，获得Nobel医学奖 对于有些截面信息无法确知的物体，可以设法得到一组投影数据，然后通过图像重建技术来得到其截面图像，典型应用如CT技术、无损检测等 二．投影数据的获得 放射法、反射法和透射法 三．CT技术的原理及发展 1。CT技术基本原理 原理：人体中不同组织对X射线的衰减作用不同。 实际应用中用CT值来度量 CT值＝ K为倍率，K=500 骨头的CT值最大为500 空气的CT值最小为 –500，无衰减。 X射线的入射光强度为I0， 在接收端检测到的透射X光的强度为I 图像截面任意一点(x,y)点的衰减系数为μ(x,y) 式中s为X光线穿过人体的积分路径。 2。CT发展历史〔２〕 第一代(T-R Translation Rotation)方式。扫描时间3-5 分 第二代混合扫描方式又称窄角扇束扫描方式。扫描时间18 秒 第三代R-R方式。扫描时间2.5　秒 第四代S-R方式。扫描时间２秒。 双螺旋CT，三螺旋CT等 §6.2 解联立方程组方法 §6.2 解联立方程组方法 特点： 运算简单 每个重建像素值包含邻近像素的灰度值成分，以更小的比例包含更远的像素灰度值成分，“未聚焦”产生结构模糊。 6.3 经典断层成像 断层成像一种将物体的每一片层完全隔离出来进行观察的无损检测技术。这是一种透射检测得到数据，透射路径被限制在所关心的平面内。对于医学上的应用来说被计算的特性是组织的衰减系数μ。 对于人体来说，大部分软组织是水，但仍有足够的差异，不同的组织以产生不同的衰减系数，这样就可以给出一幅解剖的横截面图像，该图像包括一些定量信息。 衰减系数的单位 H——（豪斯费尔德） (Hounsfield) 一个豪斯费尔德等于水的衰减系数的0.1%，标度上选择 H（水）=0 对于空气 H=-1000 骨骼 H=+1000 早期的断层成像是用机械方法得到，如下图所示： 这是一种将物体的每一片层完全隔离出来进行观察的无损检测技术。这是一种投射测量检测得到数据，投射路径被限制在所关心的平面内。 6.4 关于计算机断层成像 对于医学上的应用来说被计算的特性是组织的衰减系数μ，对于人体来说，大部分软组织是水，但仍有足够的差异，以产生不同的衰减系数，这样就可以给出一幅解剖横截面图像，也包括一些定量信息。计算机成像示意图如下： 图 6—2 计算机断层成像示意图 X射线经过物体时会发生衰减，不同的物质衰减是不一样的。得到物体的图像最直接的方法是沿Y轴经衰减直接在胶片上成像。这与X光透视是一样的，这样会造成图像的混叠。 CT是把物体在Y轴方向划分成小的薄片，薄片的厚