医学图像处理与分析 第1章医学图像的发展.ppt

正电子发射断层扫描图像Positron emission tomography (PET) PET的基本原理是利用加速器生产的超短半衰期同位素,如18F、13N、15O、11C等作为示踪剂注入人体,参与体内的生理生化代谢过程。这些超短半衰期同位素是组成人体的主要元素，利用它们发射的正电子与体内的负电子结合释放出一对伽玛光子,被探头的晶体所探测,经过计算机对原始数据重建处理,得到高分辨率、高清晰度的活体断层图像，以显示人脑、心、全身其他器官及肿瘤组织的生理和病理的功能及代谢情况。 PET成像原理 Object Emitting Positrons Scintillation Detector Arrays Point of Positron Emission Point of Positron Annihilation Position Dependent Photomultiplier Tubes Coincidence Detection System Computer Display Detector Ring FDG PET 图像 分子成像 Molecular imaging 源于放射药理学领域，需要以非介入方式很好地理解生物体内基本分子通路。分子成像指对人体或其它生命体内分子和细胞水平上的生物过程的可视化、特性化和测量。 成像模式： 磁共振成像（MRI） 光学成像 单光子发射计算机断层图像（SPECT） 正电子发射断层图像（PET） 超声图像 探针和分子互作成像 医学成像和图像分析Medical Imaging and Image Analysis 成像设备的进步激励了新的计算机图像重建、处理与分析方法的发展，便于更好地对医学图像理解和解释。 图像处理与分析方法一直被用来帮助医生通过医生-计算机的交互完成重要的医学决策。 近年来，人们致力寻求智能的或基于模型的定量分析方法进行计算机辅助诊断，提高医学图像相关的放射学测试的敏感性和特异性。 医学图像后处理概念 医学图像处理与分析包括： 图像增强技术 图像分割技术 图像配准技术 图像显示技术 图像指导治疗 图像引导手术 医学虚拟环境 医学图像处理与分析Medical Image Processing and Analysis 罗述谦 周果宏 科学出版社 2010 第一章 医学图像的发展 影像学是医学科学的一个重要方面，用于人体解剖结构、功能或代谢信息的可视化。 人体结构与功能成像对于理解人体的解剖、生理过程、器官的功能，以及器官整体或一部分在异常生理条件或疾病的影响下的行为具有 十分重要作用。 医学图像及其重要性 医学成像模式Medical Imaging Modalities 根据成像的源划分 外源型 X-ray Radiography X-ray CT Ultrasound Optical: Reflection, Transillumination 内源型 SPECT PET 混合型 MRI, fMRI Optical Fluorescence Electrical Impedance 医学成像信息Medical Imaging Information 解剖信息 Anatomical X-Ray Radiography X-Ray CT MRI Ultrasound Optical 功能/代谢信息 Functional/Metabolic SPECT PET fMRI Ultrasound Optical Fluorescence Electrical Impedance 德国物理学家伦琴 伦琴夫人手的X光片 1895年德国物理学家伦琴（Wilhelm Conrad R?ntgen，）发现一种未知的射线，称做“X”射线，并用“X”射线给他夫人的手拍照。这就是人类史上第一次科学技术医学成像。为了纪念他，人们将X射线又叫做伦琴射线。伦琴本人也因为这一重大贡献获得第一个诺贝尔物理学奖。 Chest Radiograph 此后，X光片应用日益广泛，今天，已经成为几乎所有医院不可或缺的常规医学检验手段。 X射线成像原理 X射线成像是基于待成像物体各组成部分的密度不同，因而对X射线的吸收不同，从而透射X射线强度差异，在乳胶片上成像的（左图）。X光图片是X射线通路上物体对射线吸收的积分效果。一个大小和密度相同的肿瘤或病灶，无论在体内前、中或后部，它在X光片上表现的图像是一样的（右图）。也就是说，X光图片不能反映组织或病灶的三维空间位置。 如果我们设想将人体水平方向上的剖面划分为许多正方形或长方形的小单元（称做象素），然后在人体周围沿园弧方向不断改变X光源及接收探测器