医学图像重建与可视化技术40张课件

医学图像重建与可视化技术医学图像重建与可视化技术医学图像重建与可视化技术医学图像重建与可视化技术●。●内容医学图像重建与可视化技术体数据的多平面重建技术面绘制技术体绘制技术体绘制技术17世纪，笛卡尔提出了身心二元论理论，相对于心灵（心智），身体是短暂、片面、非理性的，它让人们无法认识与判别事物。因此，身体的非理性感知是科学与理性的敌人。1945年，梅洛?庞蒂出版了他的代表作《知觉现象学》，他对笛卡儿式的身心二元论提出了尖锐的批判，他认为身体与意识不能区分开来。他主张身体的直觉是思想与行为产生的基础，身体是人们认识外界事物的中介。一、具身认知理论的概念具身认知理论是对身心二元理论的批判，它主张身心一体，身体是个体得以存在的基础，身体的感觉与知觉是心灵与理性认知的来源。人的认知具有“情境性”与“生成性”，即它不会凭空产生或是凭借心灵而生，它需要借助载体，而这个载体便是个体具有感觉器官的身体。认知并非是心灵加工的结果，它发生于一定的物理环境与社会文化环境之中，个体通过身体感官去感觉与感知，从而生成知识，得到经验。这里的“生成”强调，知识和经验既不纯粹是人对外在世界的表征，也不纯粹是心智的臆造，认知是身体同环境、历史文化相互作用之下不断生成的过程。总之，“心智和认知是基于身体和涉及身体的，心智始终是具（体）身（体）的心智”。皮亚杰认知理论萌发了早期的具身认知理论。儿童认知发展的第一阶段期，即“感觉―动作”期是人形成认知的最初始阶段，它是个人认知形成的基础，具有特别的意义。人在婴儿时期是主客体不分的，在通过身体对外界的长期探索后，主体的动作逐渐达到内部的协调，从而形成内在的动作结构与认知图式。同时，人的智识会随着环境和身体的变化而发生改变。梅洛?庞蒂的“意向弧”概念，认为人在应对情境变化时，其精确区分情境的技能会不断得到加强，这种由“情境―人―情境”的反馈模式即为意向弧。意向弧是身体与外界之间牢固的经验性联结，它使得人对外界事物主动做出反应，同时在行动中不断自动地修正其反应以获得积极的结果。二、具身性教学策略的探讨具身性教学策略以学生的身体感知和身体参与为重心。构建情境性、能动性、感受性的课堂，让学生用身体去感觉、用身体去思考，用身体去行动。1.体验式教学，开启身体感知与潜力福柯认为近代产生的一种特殊的权利技术，它是权利训练与监控身体的技术。工人、军人乃至学生的身体成为这种特殊权利得以实施的工具，通过对身体的干预、监视与训练，统治阶层的权利与权威得以实现。身体的“规范化”成为这种技术的核心特征，它包括身体移动空间的限制、身体形态的保持、身体感知功能的麻木等等，而“不规范”“不服?摹钡纳硖褰?受到最严厉的惩罚。教室场域便是实现监控的空间，而监控的对象便是学生的身体，学生的身体被严格控制，身体机能被限制着。在现代教学中，教师需要利用各种技术与工具，为学生创造一种使身体能够放松，身体的感知功能充分启用，身体潜力能够得到激发的环境。如让学生的身体回归自然，用身体去感知自然与生命，利用身体去尽情想象。2.学生身体参与课堂，在师生互动中共创知识改变教师主导控制课堂，学生被动接受知识的传统教学方式。传统的教学模式只会让学生成为被动接受知识的机器，成为知识与权威的奴隶，这将抹杀他们对学习的喜爱、知识的渴求及创造力的萌发。因此，课堂教学改革具有重要的意义。根据建构主义的观点，教育是教师与学生共同参与的过程，学生并非被动地接受知识，而是有所选择，学生的行为反馈又将对教师的知识传授行为产生影响，同时，在师生互动中，新的知识内容被创造出来。教师在教学中，要认识到学生具有的认知与创造能力，意识到知识萌生与师生互动的关系，让学生参与课堂，成为课堂主体必不可少。如在课堂中，利用眼神的注视、身体的移动与跳跃、击掌等方式实现教师与学生、学生与学生之间的互动。3.利用个别化教学，实现学生的个性化学习身体会感知，身体会思考，身体会行动，身体能够带来多样化的学习方式，因此教师要注重对学生进行个别化教学，实现学生的个性化学习。学生身体的视觉、听觉、味觉、触觉等全都是认知的方式，然而在教学中，教师只重视视觉与听觉，对于身体的其他感觉漠视不见。人类的学习方式是多样的，有视觉型、听觉型、视听型、触觉型等，每个人都有独特的学习方式。因此，如何开启身体其他的认知功能显得尤为重要。教师要改变教学场域空间，不再将知识传授的场所局限于教室，让学生的身体置身于更宽广、自由的空间之中；要利用新媒体、新技术等手段，为学生创造更多的开启身体感知的环境与空间。由于客观原因，使得近几年高中生源较以往大大的减少。高中阶段学校的招生压力也随之增大，特别是一些条件相对艰苦的普通中学。很多降低了入学的门槛，有的甚至在不控制分数招生的情况下也很难完成招生任务。所以学生的基础是特别差的，再有由于实行九年制义务教育和倡导全面提高学生素质，现行初中数学教材在内容上进行了较大幅度的调整，难度、深度和广度大大降低了，那些在高中学习中经常应用到的知识，如：对数、二次不等式、解斜三角形、分数指数幂等内容，都转移到高一阶段补充学习。还有些内容虽然放到了初中，但并没有作为重点去掌握。这样初中教材就体现了“浅、少、易”的特点，但却加重了高一数学的份量。给高一数学教学新的挑战。初中数学教材中每一新知识的引入往往与学生日常生活实际很贴近，比较形象，并遵循?母行匀鲜渡仙?到理性认识的规律，学生一般都容易理解、接受和掌握。且目前初中教材叙述方法比较简单，语言通俗易懂，直观性、趣味性强，结论容易记忆，应试效果也比较理想。相对而言，高中数学一开始，概念抽象，定理严谨，逻辑性强，教材叙述比较严谨、规范，抽象思维和空间想象明显提高，知识难度加大，且习题类型多，解题技巧灵活多变，计算繁冗复杂，体现了“起点高、难度大、容量多”的特点。针对学生的具体情况，为了让教师在极短的时间内了解学生的具体情况，制定出一套完整的教学计划和对策。备课组应积极行动起来，发挥集体智慧，相互交流、学习。让教师除了自己对教学内容吃透以外，还必须分析自己学生的具体情况，结合学生的具体情况编制好适合自己学生的教案与教学计划。那么如何具体搞好教学工作呢。1、高一教师要钻研初中大纲和教材我们的教师经常听初中数学课，了解初中教师的授课特点。了解高一学生具体数学水平，避免高估或低估学生。开学初，通过摸底测验和开学生座谈会，了解学生掌握知识的程度和学生的学习习惯。在摸清三个底（初中知识体系，初中教师授课特点，学生状况）的前提下，根据高一教材和大纲，制订出相当的教学计划，确定应采取的教学方法，做到有的放矢。2、对学生进行心理辅导，增强学生的自信心我们普通中学的学生因为在初中受到严重的打击，很多同学在初中就从来没有学好过数学，所以对数学有一种恐惧心理。因此，在每次老师传授新知识的时候他都不敢去尝试，总认为自己不行，导致学生丧失了学习的信心，产生了厌学、弃学心理。针对这种情况教师对学生进行了心理辅导，鼓励学生、表扬学生的进步方面。多关心学生，亲近他们，让学生喜欢和我们的交流。并告诉学生，只要坚持努力学习，一点一滴的积累，高中数学是一定能够学好的。从而提高学习数学的兴趣和自信心。3.高一要放慢进度，降低难度，注意教学内容和方法的衔接由于学生刚进入高中，思维方式还停留在初中水平，对高中内容接受较慢。所以在高一第一章我们增加了课时数。加强基本概念、基础知识的教学。教学时注意形象、直观。如讲映射时可举“某班50名学生安排到50张单人桌上的分配方法”等直观例子，为引人映射概念创造阶梯。由于新高一学生缺乏严格的论证能力，所以证明函数单调性时可进行系列训练，开始时可搞模仿性的证明。要增加学生到黑板上演练的次数，从而及时发现问题，解决问题，章节考试难度不能大。不能打消学生的学习兴趣，要紧扣教材，跨度不能太大。以为很多同学都有一种共同的感觉，就是上课听得懂，考试的时候作不起。为此，我们采取逐步培养学生这方面的能力。通过上述方法，降低教材难度，提高学生的可接受性，增强学生学习信心，让学生逐步适应高中数学的正常教学。4.严格要求，打好基础。成绩差还有一个重要的原因就是学习习惯差。所以教师在开学必须对学习的五大环节提出具体、可行要求。如：作业的规范化，独立完成，订正错题等等。对学生在学习上存在的弊病，应限期改正。严格要求贵在持之以恒，贯穿在学生学习的全过程，成为学生的习惯。考试的密度要增加，如每一节都要进行小节练习，然后通过评讲加深理解。每讲完一块都要复习、通过测验去发现学生中存在的问题，并即使的纠正、反复强调。坚持课前小测试，用以督促、检查、巩固所学知识。实践表明，教好课与严要求，是提高教学质量的主要环节。教师除严格要求之外还必须做到勤奋、有爱心。5.指导学生改进学习方法。良好的学习方法和习惯，不但是高中阶段学习上的需要，还会使学生受益终生。但好的学习方法和习惯，一方面需教师的指导，另一方面也靠老师的强求。特别是对于普通中学的学生，强求是必不可少的。因为大多数同学的学习自觉性都很差。还有教师应向学生介绍高中数学特点，进行学习方法的专题讲座，帮助学生制订学习计划。这里，重点是会听课和合理安排时间。教学生作笔记也是一个很重要的方面。因为就我观察，很多同学作笔记的方法不对，比如：老师在黑板上板书一个题，叫同学思考，有的同学在老师还没写完题就开始作笔记，也没考虑有没有必要，当然也没有时间去思考了。听课时要动脑、动笔、动口，参与知识的形成过程，而不是只记结论。教师应有针对性地向学生推荐课外辅导书，以扩大知识面。提倡学生进行章节总结，把知识串成线，做到书由厚读薄，又由薄变厚。6、强化集体备课，打好教学整体战备好课是上好课，讲好课的前提与关键。很难想象一个教师课前准备不足，上课时靠临场发挥能够将有关问题讲清楚、讲透彻、讲明白。因此，可以说，充分的备课是上好课的先决条件。在这里我想主要谈谈关于集思广益、强化集体备课的问题。我们知道，教育是一个综合的过程，一个班学生的学习成绩的好坏，一个教研组整体教学成绩的高低，应当说与集体智慧、群体努力是密不可分的。我们都知道：一人有一技之长，十人就有十技之长。如果我们能集思广益，充分发挥备课组每个成员的优势与特点，群策群力，相互学习，取长补短，那么，我们就将拥有了不起的力量。有三点建议：第一，建立邀人听课制度。经常邀请备课组其他老师，特别是骨干教师来听听自己的课，让他们多给自己提出改进意见。第二：将授课进度适当放慢1--2节左右，听完课、改完教案再讲。第三：建立及时反馈制度。要经常了解学生对自己授课情况的反馈意见，提倡自己定期召开学生座谈会，及时反馈有关情况，及时改进教法，因为我们的目的只有一个，那就是提高我们的课堂教学效率，提高学生成绩。参考书籍1.邱学华《尝试教学法的课堂结构》。2.王坦《合作学习的理念与实施》。3.教育部《高中数学新课程标准》。4.王立军《中学数学研究》。医学图像重建与可视化技术医学图像重建与可视化技术医学图像重建医学图像重建与可视化技术●。●医学图像重建与可视化技术内容医学图像重建与可视化技术体数据的多平面重建技术面绘制技术体绘制技术体绘制技术内容这医学图像重建与可视化技术令可以通过计算机断层技术(CT)、磁共振成像MR)、正电子计算机断层扫描(PET)和超声(US)等医学影像技术得到病人病变部位的一组二维断层图像。二维平面图像主要用于显示平面图像中人们感兴趣的区域。在目前的成像检查中,通常是获取人体某个部位的一系列冠状、矢状截面的影像。◆如果需要了解某个空间取向的截面图像,就需要通过从三维图像中进行生成,所以可以通过三维体图像生成及显示一张观察效果最佳二维图像,以更好的辅助诊断。通过研究对象的一组平行截面图重建物体的三维图像是计算机图形学和医生的一个重要的研究方向。这医学图像重建与可视化技术这医学图像重建与可视化技术心自从上个世纪70年代CT技术发明以来,三维医学图像重建技术在现代临床医学中起着越来越重要的作用。心所谓三维重建技术是指通过对一系列的二维图像进行边界识别分割等处理,重新还原出被检测物体的三维图像冷传统上,医生通过对获取的二维CT、MR等图像进行想象或加工还原出被检查对象的三维结构,这种方法很大程度上依赖于医生的主观想象和临床经验,缺乏直观性和准确性心重建后的三维模型能够真实地再现组织或器官的表面轮廓,改善可视化的质量。对重建模型施以剖切,可以方便地观察到内部组织或病变体的形状、大小及位置,更好地进行诊断这医学图像重建与可视化技术A学图像重建与可视化技术令三维医学图像的可视化技术又被称为三维医学图像的生成与显示技术可视化技术是通过对数据遍历、变换并作为图像进行显示,以获得对数据更深层次的理解心可视化技术处理的中心问题是数据,它不仅包含了计算机图形学、成像技术,还包含了软件设计、用户界面方法学等相关技术◆医学图像可视化处理的过程如下:首先:通过cT、MR等方式获取原始数据,然后:通过数字分析等多种方法对获取的原始数据进行变换,之后:将变换后的数据映射到适合用户表达的形式,最后:进行绘制并显示。心医学图像的三维可视化技术主要包括三维重建绘制的预处理技术及绘制技术。在对体数据进行绘制之前要对图像数据进行改善图像画质、分割标注、匹配融合等预处理操作。A学图像重建与可视化技术A学图像重建与可视化技术今三维重建绘制技术一类是通过几何单元拼接拟合物体表面而忽略材料的内部信息来描述物体三维结构的,称为基于表面的三维面绘制方法(surfacefitting),又称为间接绘制方法另一类是直接将体素投影到显示平面的方法,称为基于体数据的体绘制方法(directvolumerendering),又称为直接绘制方法。体数据的多平面重建方法:又叫切片法,是一种介于两者之间的体数据可视化技术,在实际绘制中,只显现用户感兴趣的观察面信息。A学图像重建与可视化技术业体数据的多平面重建技术由序列断层医学图像形成三维数据场后,体数据为各向同性,即体数据在空间内三个方向上具有相同的象素灰度,就可以用平面方程:X+y+2+h=0进行体数据切割,从而获得该截面内的体素分布图像☆如指定截面方程为:x+h=0、y+c=0、2+=0,即可分别获取符合医生习惯的冠状面、矢状面、水平面的断层图像。今通常以多窗口的方式来显示多平面图像,如果将同一个方向上相邻多平面图像在屏幕的同一个窗口内进行显示,就能够提供各层次之间结构变化的可视化机制,增强了业体数据的多平面重建技术今据的多平面重建技术A.冠状面、矢状面、水平面切片法x+h=0、y+d=0、z+a=0先在三维空间中创建一个“切平面”,使得切平面穿过待处理的体数据。这样体数据中被切平面穿过的图像信息会映射到该平面上,即用切片切割的方式把用户感兴趣的空间实体显示出来今据的多平面重建技术业体数据的多平面重建技术☆B.斜截面切片复杂的多平面重建方法不是的在标准正交平面上进行取向,而是指定任意方向的截面显示,这就是斜截面斜截面上的图像如果不是各向同性的,计算就相当困难,正确的斜截面图像的生成就不能仅靠简单的体素重组方式,而需要通过其它很多计算机图像处理技术及可视化技术的协助。业体数据的多平面重建技术今据的多平面重建技术斜截面示意图图像d为体图像a、b、c中沿交线切割后所形成的截面图像。今据的多平面重建技术医学