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1、Medical Imaging一、绪论（一、绪论（2学时）学时）l本课程的性质、目的和任务；本课程的性质、目的和任务；l医学成像技术发展过程及其展望；医学成像技术发展过程及其展望；l医学成像技术的分类；医学成像技术的分类；l医学成像技术评价及比较；医学成像技术评价及比较；l医学图像的存档与通讯系统；医学图像的存档与通讯系统；l数字图像基础知识；数字图像基础知识；2021/9/10Medical Imaging本课程的性质、目的和任务本课程的性质、目的和任务 l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。l本课程
2、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。2021/9/10Medical Imaging医学成像技术发展过程及其展望医学成像技术发展过程及其展望华佗（三国）望、闻、问、切l从现象到本质l从定性到定量l从表面到内部2021/9/10Medical Imaging医学成像技术发展过程及其展望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
3、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2021/9/10Medical Imaging医
4、学成像技术发展过程及其展望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
5、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2021/9/10Medical Imaging医学成像技术发展过程及其展望医学成像技术发展过程及其展望医学成像（Medical Imaging)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l形态l功能l电磁波l机械波l2维l3维l4维2021/9/10Medical Imaging医学成像技术发展过程及其展望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
6、CR（computed radiography)1982 富士胶片X射线成像射线成像2021/9/10Medical ImagingX光胸片CR胸片医学成像技术发展过程及其展望医学成像技术发展过程及其展望X射线成像射线成像2021/9/10Medical ImagingCTComputed Tomography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医学成像技术发展过程及其展望CT成像成像2021/9/10Medical Imaging医学成像技术发展过程及其展望医学成像技术发展过程及其展望CT成像成像Radon(奥地利)1917 Allan M.Cormack(美国)Go
7、dfrey N.Hounsfield(英国)2021/9/10Medical Imaging医学成像技术发展过程及其展望医学成像技术发展过程及其展望CT成像成像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“CAT scanning”Computed Axial Tomography 2021/9/10Medical Imaging医学成像技术发展过程及其展望医学成像技术发展过程及其展望CT成像成像早期CT影像现在CT影像2021/9/10Medical Imaging医学成
8、像技术发展过程及其展望医学成像技术发展过程及其展望CT成像成像1989年出现螺旋CT2021/9/10Medical Imaging医学成像技术发展过程及其展望医学成像技术发展过程及其展望磁共振成像磁共振成像Bloch(美国)Purcell(美国)1946年发现核磁共振现象(NMR：Nuclear Magnetic Resonance)1952年荣获诺贝尔物理学奖2021/9/10Medical Imaging医学成像技术发展过程及其展望医学成像技术发展过程及其展望磁共振成像磁共振成像Lauterbur(美国)Mansfield(英国)Lauterbur “Father of MRI”(MRI
9、:Magnetic Resonance Imaging)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2021/9/10Medical Imaging医学成像技术发展过程及其展望医学成像技术发展过程及其展望磁共振成像磁共振成像MRIMRI扫描系统2021/9/10Medical Imaging医学成像技术发展过程及其展望医学成像技术发展过程及其展望磁共振成像磁共振成像fMRI-Functional MRI2021/9/10Medical Imaging医学成像技术发展过程及其展望医学成像技术发展过程及其展望核医学成像核医
10、学成像RNI-Radio Nuclear Imagingl照相机照相机；l发射型计算机断层（发射型计算机断层（ECT）lPET（Positron Emission computed Tomography)lSPECT(Single Photon Emission computed Tomography)2021/9/10Medical Imaging医学成像技术发展过程及其展望医学成像技术发展过程及其展望核医学成像核医学成像PETSPECT2021/9/10Medical Imaging医学成像技术发展过程及其展望医学成像技术发展过程及其展望超声成像超声成像Langevin(法国)l1917年
11、年 石英晶体超声发生器石英晶体超声发生器l1950年年 脉冲反射法（脉冲反射法（A超）被用于超）被用于医学诊断医学诊断lB超的三次突破超的三次突破l灰度显像灰度显像l实时技术实时技术l与计算机技术结合与计算机技术结合lM超超l多普勒彩色超声多普勒彩色超声2021/9/10Medical Imaging医学成像技术发展过程及其展望医学成像技术发展过程及其展望超声成像超声成像超声彩超超声成像系统2021/9/10Medical Imaging医学成像技术发展过程及其展望医学成像技术发展过程及其展望光学成像技术光学成像技术l可见光成像l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
12、内镜、激光内镜等l显微镜成像红外、微波成像l被动成像方式的红外热像术l主动成像方式的红外摄影术l无损、非接触、简便、经济2021/9/10Medical Imaging医学成像技术发展过程及其展望医学成像技术发展过程及其展望光学成像技术光学成像技术显微镜成像红外热像红外摄像2021/9/10Medical Imaging医学成像技术发展过程及其展望医学成像技术发展过程及其展望发展趋势发展趋势l从理论到实践从理论到实践l从模拟到数字从模拟到数字l从形态到功能从形态到功能l从局部到整体从局部到整体l从宏观到微观从宏观到微观l从定性到定量从定性到定量l从有损到无损从有损到无损l从低速到高速从低速到高
13、速l从静态到动态从静态到动态l从单一到综合从单一到综合2021/9/10Medical Imaging医学成像技术的分类医学成像技术的分类按其信息载体分：lX射线成像、XCT：测量穿过人体组织、器官后的X线强度；l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；l超声成像：测量人体组织、器官对超声的反射波或透射波；l放射性核素成像：测量放射性药物在体内放射出的射线；l光学成像、红外、微波成像 2021/9/10Medical Imaging医学成像技术的分类医学成像技术的分类现代医学四大影像技术lB超lX-CTl核医学成像l核磁共振成像2021/9/10Medical Imaging医学
14、成像技术评价及比较医学成像技术评价及比较l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。l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。2021/9/10Medical Imaging医学成像技术评价及比较医学成像技术评价及比较形态形态/功能功能内部内部/表面表面分辨力分辨力 辐射辐射X射线射线形态形态内部内部低低有有XCT形态形态内部内部高（骨）高（骨）有有MRI形态形态/功能功能内部内部高（软组织）高（软组织）有有超声超声形态形态/功能功能内部内部较高较高有有RNI功能功能内部内部高
15、高有有红外红外功能功能表面表面/内部内部低低无无2021/9/10Medical Imaging医学图像的存档与通讯系统医学图像的存档与通讯系统PACS（picture archiving and communication systems）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DICOM 3.0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：l 联接不同的影像设备（CT、MR、XRAY、超声、核医学等）；l 存储与管理图像；l 图像的调用与后处理；l 图像的
16、网络传输；2021/9/10Medical Imaging医学图像的存档与通讯系统医学图像的存档与通讯系统2021/9/10Medical Imaging数字图像基础知识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。物物体体图像图像数学数学函数函数不可见的不可见的物理图像物理图像可见的图像可见的图像光光图图像像照片、照片、图、画图、画2021/9/10Medical Imaging数字图像基础知识数字图像基础知识l数字图像是图像的数字表示，像素(Pixel)是其最小的单位。l 数字图像的描述有：l灰度图像l彩色图像
17、2021/9/10Medical Imaging数字图像基础知识数字图像基础知识 数字图像的获取对象物对象物光光光源光源摄像单元摄像单元A/DA/D转换转换单元单元图像存储图像存储单元单元计算机计算机2021/9/10Medical Imaging数字图像基础知识数字图像基础知识 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。2021/9/10Medical Imaging数字图像基础知识数字图像基础知识 数字图像处理：z2z8z5z3z9z6z1z7z4频域变换：空域变换：2021/9/10Medical Imaging数字图像基础知识数字图像基础知识 l图像锐化l频域高通滤波l频域带通滤波l反锐化掩模l伪彩色显示l代数运算lROI定量估计l图像融合及三维重建常用的数字图像处理方法 l对比度增强：l灰度变换：线性，非线性l直方图修正法l图像平滑技术：l领域平均法l选择平均法l中值滤波l多图像平均法l频域低通滤波2021/9/10