医学图像处理概论

医学图像处理概论医学图像处理概论医学图像处理概论第一章绪论1.1医学影像处理和分析的重要性1.2医学图像处理的发展概况1.3医学图像的解读基础1.4医学图像处理的研究内容1.5学习和研究的可用资源第一章绪论1.1医学影像处理和分析的重要性1.2医学图像处理的发展概况1.3医学图像的解读基础1.4医学图像处理的研究内容1.5学习和研究的可用资源生命科学研究医学诊断临床治疗1.1医学影像处理和分析的重要性X射线、CT、MRI的发现或发明者获得诺贝尔奖，就是其重要价值的印证。伦琴因发现X射线获得首届诺贝尔物理学奖。Hounsfield和Cormack因发明CT获得1979年诺贝尔医学和生理学奖。Bloch和Purcell因发现NMR现象获得1952年诺贝尔物理学奖。发明MRI中Fourier重建方法的Ernst获得1991年诺贝尔化学奖。Lauterbur和Mansfield因发明MRI方法获得2003年诺贝尔医学和生理学奖。发达国家高度重视以美国为例，它是NSF，NIH的重要资助领域，近年美国还成立了NIBIB机构专门资助医学成像和生物医学工程领域的研究。1.1医学影像处理和分析的重要性NIH，NationalInstitutesofHealth美国国立卫生研究院NSF，NationalSanitationFoundation美国国家卫生基金会NIBIB,NationalInstituteforBiomedicalImagingandBioengineering生物医学影像和生物工程研究所医学成像及图像处理设备占医院投资中的比例越来越高。仅GE公司下属的北京航卫2003年生产的中低档CT，销售额就达30亿元。1.1医学影像处理和分析的重要性1.2医学图像处理的发展概况看不见的时代传统看病：望、闻、问、切（以定性为主）1.2医学图像处理的发展概况19—20世纪：看到病变结构成像CTX-ray1.2医学图像处理的发展概况20世纪90年代：看到功能功能成像fMRI：功能核磁共振成像PET：正电子断层成像SPECT：单光子发射断层成像1.2医学图像处理的发展概况21世纪：看到细胞、分子的变化分子成像光学成像核磁共振成像核素成像矢平面冠平面轴平面横断面解剖学姿势，方位术语1.3医学图像的解读基础冠平面1.3医学图像的解读基础垂直轴矢状轴人体解剖学，第六版1.3医学图像的解读基础人体骨骼结构前面观1.3医学图像的解读基础人体骨骼结构后面观1.3医学图像的解读基础头颈部螺旋CT扫描三维重建图像，自足侧向头侧观，可见颅颈交界部的解剖结构1.3医学图像的解读基础颜面部螺旋CT扫描三维重建图像，自前向后侧观，可见双眶，鼻腔，上下颌骨的三维立体结构1.3医学图像的解读基础X-RayMRI

MRI[美]迪安（Dean.D)等著，楚宪襄等译，人体断面解剖学与医学影像学图谱，2002年脑轴向图PET

超声图象

超声图象超声图象PhotocourtesyPhilipsResearch

Ultrasoundexaminationduringpregnancy

超声图象PhotocourtesyPhilipsResearch

3Dultrasoundimages

DSA红外图象红外图象医学图象医学图象RadiologistMRINeuroPhysiologistEMGPhysicianDiagnosisChemistNeurologistPathologistCardiologistEEGECGCTUSUVTLCHPLCISEFFMDiagnosingDiseaseImagingSystemEndUserProcessingDisplaySpectroscopyImagedObjectDetectionImageFormationRadiationorEnergyHumanNeckPlane: SagittalSequence: SpinEchoWristImageCoil: AsymSTSSequence: SpinEchoSlice: CoronalTR/TE: 2000/27msFOV: 8cmThk: 1.5mmMatrix: 256x256Nex: 1HydrocephalusMRICenter,UniversityofRochesterMedicalSchoolImageContrast(T2)SIGNALTEWhiteTumorMRAngiographyHeadS/IProjectionMRICenter,UniversityofRochesterMedicalSchoolProtonNMRSpectroscopyinMultipleSclerosisPMMatthews,Neurology41:1252(1991)CHO CholineCr CreatineNAA N-acetylaspartateLA LactateActivePlaqueNormal-AppearingWhiteMatterMultispectralTissueClassificationT1T23DHistogramSegmentedImageFletcher,Barsotti,Hornak,Magn.Reson.Med.29:623(1993)MorphologicalImageProcessingChen,Dougherty,Totterman,Hornak,Magn.Reson.Med.29:358(1993)NormalCysticScleroticOsteoporosisMotorActivation-RightIndexFingerMovement1Hz 2Hz 3Hz%100755025Schlaug,etal,1995,HarvardMedicalSchoolandBethIsraelHospitalAsymmetryofAuditoryRegionsinMusicianswithPerfectPitchSchlaug,etal,Science

267:699(1995)Mammography乳腺造影术Benignlesion-Fibroadenoma

ColonoscopywithspiralCTSpiralscanCT(byPicker)

3D图象1.4医学图像处理的研究内容医学影像数据的获取数据预处理技术医学图像的配准医学图像的三维可视化技术虚拟内窥镜DICOM标准PACS系统图像引导手术DICOM标准定义内容（1）检查信息和相关图像信息定义患者信息检查信息图像格式（2）图像交换方法和规范图像传输方法(点对点方式、网络方式、文件方式等)将医学影像事务规范为不同层次的对象模型DICOM3.0标准内容概要第一部分：引言与概述，简要介绍了DICOM的概念及其组成第二部分：兼容性，精确地定义了声明DICOM要求制造商精确地描述其产品的DICOM兼容性第三部分：利用面向对象的方法，定义了两类信息对象类：普通(规范）型、复合型

普通型的信息对象只包括现实中实体固有的属性

复合型信息对象种类可以扩展固有的属性P151DICOM对象影像属性(attribute)像素资料(pixeldata)PatientName：張三PatientID：Dateofbirth：631012Sex：男Modality：CTStationname：

FDMS1.0StudyDate：第四部分：服务类，说明了许多服务类，服务类详细论述了作用与信息对象上的命令及其产生的结果例：CT的计算机需要将图像打印到胶片上计算机发一个消息到代表具有DICOM功能的激光打印机的地址，得到回应的消息后，再将图像按DICOM格式发送到此地址，于是，作用在信息对象上的命令产生结果

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由激光打印机完成了打印服务第五部分：数据结构及语意，描述了怎样对信息对象类和服务类进行构造和编码

第六部分：数据字典，描述了所有信息对象是由数据元素组成的，数据元素是对属性值的编码。例：在数据字典中，00100010表示患者的

姓名，00100020表示病人ID等第七部分：消息交换，定义了进行消息交换通讯的医学图像应用实体所用到的服务和协议第八部分：消息交换的网络通讯支持，说明了在网络环境下的通讯服务和支持DICOM应用进行消息交换的必要的上层协议

DICOM框架主要参考文献人体解剖学，第六版卖克明彩色人体解剖图谱.chm

IEEETransactionsonMedicalImagingMedicalPhysicsPhysicsinMedicineandBiologyIEEETransactionsonCommunicationsIEEETransactionsonComputersIEEETransactionsonInformationTheoryIEEETransactionsonPatternAnalysisandMachineIntelligenceIEEETransactionsonSystem,ManandCyberneticsIEEETransactionsonAcoustics,SpeechandSignalProcessingPatternRecognitionComputerVision,Graphics,andImageProcessingTermsCT:computerizedtomographyMRI:magnetic