第章医学影像技术概论

/computer第1章医学影像技术概论章目录：

医学影像技术发展历程12

计算机医学影像3

影响对医学图像评价的因素4

医学影像设备的分类与组成5/computerCMUCC

医学影像系统成像的物理共性1.1医学影像技术发展历程1、CT机CT机的分代:

主要以其Ｘ线管和探测器的关系、探测器的数目、排列方式以及Ｘ线管与探测器的运动方式来划分。

第1代CT：扫描方式为平移+旋转方式。第2代CT：扫描方式为平移旋转方式。第3代CT：扫描方式为旋转+旋转扫描方式。第4代CT：扫描方式为静止旋转扫描方式。第5代CT：扫描方式为静止+静止电子束扫描方式。2、超声超声技术因为声波的无损伤性好、对软组织的分辨率较高，用于医学诊断使患者在接受检查时，可以不受到X线的照射损伤，很快被广泛的普及应用到人体的各大组织器官的检查中，尤其是腹部超声检查更是多用。超声检查(二尖瓣粘连)彩色超声检查(胎儿发育)1.1医学影像技术发展历程3、磁共振

核磁共振成像也称磁共振成像（MRI），是利用核磁共振原理，通过外加梯度磁场检测所发射出的电磁波，据此可以绘制成物体内部的结构图像。超高场MRI系统发展十分迅速。3T系统用于临床。4T系统已得到无明显危险的许可。在7T系统上，己对几百例健康志愿者完成无事故和无明显安全危险纪录的测试。在9.4T系统上，对成年兔及其后代未观察到不良的生物效应。

1.1医学影像技术发展历程4、数字减影血管造影（DSA）血管造影检查是对注入血管造影剂前后的图像进行相减，得到无骨骼、内脏、软组织背景的清晰的血管影象，而血管的形态，结构反映了多种疾病的基本信息。1.1医学影像技术发展历程5、伽马射线

20世纪90年代推出了更新、更强的核医学影像设备ECT，包括PET、SPECT等设备。1.1医学影像技术发展历程GE全数字PET-CTGE生产的SPECTPET图像1.2.1源与目标的作用医学影像系统成像主要包括以下4个共性：1.源源，这里是指能够获得医学影像信息的物理能源。可以是来至体外的源，如X射线源、磁场源、超声源、电磁波源、红外线源等，这些人体外部的能源称为外源。另外的一种源是注入人体内的源，如注入人体内部的同位素辐射源，或人体自身的热辐射源等。2.检测器检测器的主要作用是在体外检测携带有体内信息的信号。各种医学影像设备中信号检测器的种类、精度、灵敏度决定了医学影像成像的方式和清晰度。

1.2医学影像系统成像的物理共性1.2.2源的控制与信号检测

X光影像设备的性能指标主要有5个：X线光源尺寸、X线剂量、图像分辨率、图像灰度级和信噪比。

图像灰度级的数量由2N决定，N是二进制数的位数，常称为位，用来表示每个像素的灰阶精度。如果N=8则有256个灰度级，图像灰度精度的范围为灰度分辨力，也称为图像的对比度分辨力。位数越大，图像的灰度分辨力越高。

信噪比是有用的图像信息(信号)与无用信息(噪声)的数量之比。1.2医学影像系统成像的物理共性1.3.1点阵与矢量医学影像计算机图像分为点阵图(又称位图或栅格图像)和矢量图形两大类，认识彼此的特色和差异，有助于医学图像的采集、转换、存储、输出等编辑和分析与医学数字图像后处理。位图图像和矢量图形没有好坏之分，只是用途不同而已。因此，整合位图图像和矢量图形的优点，才是处理数字图像的最佳方式。

1.3

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1.3.1点阵与矢量医学影像1．点阵图像

(Bitmap)

点阵图像，亦称为位图图像，是由称作像素的单个点按行列有序排列点阵组成的。这些点以其不同的排列位置和染色（灰阶）程度构成图（形）像。当放大位图时，可以看见赖以构成整个图像的无数单个不连续的方块（点阵）。1.3

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1.3.1点阵与矢量医学影像1．点阵图像

(Bitmap)

医学数字影像多数是二维平面的点阵图像，记录和描述图像中信息的最小单元是像素点，一幅二维的医学数字灰阶影像是由M行*N列的像素点构成，其中每个像素点用28～212个二进制数位来记录该位像素的灰度值，即每个像素可以保存256～4096灰度值，可见医学图像信息的清晰度之高和每个像素所包含及表达信息的内容之丰富。1.3

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1.3.1点阵与矢量医学影像2．点阵图的文件格式点阵图可以被保存成的文件类型很多，如*.bmp、*.pcx、*.gif、*.jpg、*.tif、Photoshop的*.psd等。

点阵图文件大小的规律：

图形面积越大，文件的字节数越多，文件的色彩越丰富，文件的字节数越多，这些特征是所有点阵图文件所共有的。

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1.3.1点阵与矢量医学影像3.矢量图(vector)

（1）矢量图及矢量图的特性

矢量图，也称为面向对象的图形或绘图图形，数学上定义矢量图为一系列由线连接的点。矢量图主要由线条和色块组成，这些图形可以分解为单个的线条、文字、圆、矩形、多边形等单个的图形元素。例如：一个矩形可以通过指定左上角的坐标(x1,y1)和右下角的坐标(x2,y2)的四边形来表示；我们还可以为每条边线元素加上一些属性，如边框线的宽度、边框线是实线还是虚线、中间填充什么颜色等等。然后把这些元素的代数式和它们的属性作为文件存盘，就生成了所谓的矢量图（也叫向量图）。1.3

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矢量图（原始图）矢量图（放大20倍图）1.3.1点阵与矢量医学影像3.矢量图(vector)

（1）矢量图及矢量图的特性矢量图形最大的优点是无论放大、缩小或旋转等不会失真，矢量图形是文字（尤其是小字）和线条图形（比如医学线条图）的最佳选择；最大的缺点是难以表现色彩层次丰富的逼真图像效果。1.3

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1.洋3.庸1点阵钢与矢夫量医扫学影丛像3.矢量唐图(v悟ec抬to充r)（2）矢量消图的毯文件荣格式矢量铁图形燃格式Ad愈ob炒e樱Il待lu革st词ra槐to覆r的*.A累I、*.E现PS和SV莲G、Au高to窝CA箩D的*.d朴wg和dx刘f、Co狱re催l释DR做AW的*.c医dr、wi拐nd柴ow夹s标准重图元炭文件*.w甚mf和增挨强型解图元犹文件*.e累mf等等云。当忌需要滴打开养这种习图形菜文件骡时，钳程序疏根据纱每个员元素暮的代辱数式现计算君出这灿个元玻素的战图形携，并眯显示仅出来吊。就袍好象燃我们置写出雷一个草函数尽式，剧通过抬计算增也能隔得出萌函数穴图形串一样特。编涝辑这休样的辩图形豪的软偏件也便叫矢际量图拍形编毅辑器晓。如赢：Au匪to侨CA待D、Co溪re遵lD击ra冶w、Il挖lu谨st迫ra诉to巴r、Fr课ee法ha悄nd等。1.塌3计算亿机医牲学影骄像1.调3.米2数字穗医学鞠影像长的颜姓色或旁灰度如果闲采集无的是警彩色县图像滴信息锹，则姑每个兵像素暮至少易需要誓用三个欺字节24位二侵进制抓数来隐保存RG喝B（红片、绿旅、兰吊）信息专，甚扶至有颜些彩抽色图柜像每故个像石素的拢信息堆量达蓬到32位～40位精披度。权总之浩图像精的灰桃度或绒色彩绘的信闯息量危越大满，则但医学顶图像申的目视缩慧判读恳的区轿分性狸越好。1.竟3计算喇机医环学影烛像1.近3.裳3计算拆机医咽学图榆像的忙分辨绩率评价病医学貌图像絮分辨墓率的波好坏胳，是移由以柔下多摧种因顾素构颠成的，汤但最椒终还市是看多医学捧影像调中有钻诊疗芹价值估信息嘉的利寄用率弊。1．图像缎分辨渠率图像泳分辨怠率是俊指在单位称面积有上包榆含的贤像素冲点的放多少，像讽素越沃多则委图像蜡清晰它度越晋高。捏医学蠢图像失分辨起率的酿高低孤是评归价影顽像质厦量的势综合妨指标霸之一纷。2．时间侮分辨俊率由于羡医学粪影像怎设备隐采集孟图像聋的速石度不己够快伯，或爬因为虽人体后器官茎连续先不停趋地运病动致伙使图杯像产俩生伪臭影。解决佣此类住问题先的方湾法，舱就是钓要大倦大提挪高图宏像采脸集的滑时间蓝分辨脸率。1.玻3计算带机医滑学影戴像1.叮3.么3计算猴机医丑学图际像的属分辨捞率3．空间械分辨炮率由于CT、MR早I等影添像设楚备可毒以连代续采川集人议体器艇官断运层的币体素钻信息候，可杜以精司确定糕位病变怕组织睬的形是态大逃小、即位置辫关系贤、功利能指闭标等重预要信晨息。这些体体素戒信息梳其实必就是尚空间格分辨讯率的支体现，经坡过计坑算机煮处理失后，赏可以蜓完成闹人体翁器官荐的三件维图缓像重塘建。4．显示哲分辨条率：医学网图像利经过脸计算被机处犁理后狮，需被要通狂过专尝业的医学殖图像谣显示招屏（搞视窗圣）上禽显示吵出来，供汉影像虑诊疗受医生赞使用渴。1.除3计算汪机医贤学影排像1.味3.本4医学什图像同处理廉常用但技术医学惊图像眨处理是指谋在完狭成医载学影灶像学痛检查态之后暮，对疾所获跪得的检图像出进行韵再加掏工的字过程撇。目词的是提高邮医学场图像姥目视舞判读子的清情晰度，进澡而提曲高诊症断的疤准确掀率，室减少剥漏诊警和误堵诊。1、蕉图像管增强图像真增强琴的目的在于圈：采拐用一这系列百技术悉改善应图像锣的视肢觉效辣果，提高艺图像瞒的清柄晰度；或缎将图彻像转唤换成跑一种特更适道合于铺人或阳机器童进行戚解译挨和分龄析处邻理的沟形式膊。1.榜3计算台机医李学影纳像1.惑3.狡4医学锐图像甩处理由常用故技术2、图像通分割所谓图像做分割是指纱根据泄灰度诉、彩里色、率空间瓣纹理躲、几傅何形铺状等抽特征杰把图语像划衫分成凳若干览个互庸不相恩交的鼠区域鼓，使痰得这篇些特网征在宝同一樱区域牺内，腐表现堡出一钢致性资或相妻似性别，而星在不烫同区膛域间贪表现沙出明坐显的嘴不同盒．简窃单的症讲，挠就是些在一下幅图煌像中猜，把目遥标从辣背景见中分窗离出椒来，便宏于进惨一步写处理泥。1.夫3计算顶机医你学影袍像1.睡3.棋4医学甜图像许处理百常用覆技术3、边缘充检测数字渗图像窗的边炮缘检壤测是喉图像书分割菌、目大标区踪蝶域的叼识别崖、区弓域形新状提固取等积图像如分析站领域舟十分弓重要久的基壤础，胶是图挠像识蒸别中百提取赖图像叹特征手的一骄个重勇要属释性，图像扎理解探和分息析的禽第一口步往肃往就源是边恭缘检与测。1.艳3计算赢机医弱学影饮像1.喂3.相4医学怠图像厌处理猴常用拜技术4、纹畏理分娘析诸多参研究拍表明:相同篮的组薄织在晃相同使的成慈像条罩件下兄每次浪都会肉产生突相同掏的纹仙理模蚊式;不同暖组织索其超蔽声图饼像纹浪理特煮征不爷同;同一缎组织证当其借内部疗结构刺发生略改变陷后,其超愿声图害像的眨纹理停特征兰亦不居相同.利用我计算甘机图慌像处日理技充术可货对这利种纹音理特守征进详行数好理模勒式分典析,寻找锤能反甘映纹呈理特绿征的恒数理游参量,从而嫂达到体对组惕织结治构特损征进伤行评贴价的究目的姐。1.巩3计算皂机医胞学影隆像1.棒3.规4医学盒图像测处理竟常用栏技术5、配准阔与融柔合医学荐图像愁配准是指膏对于杀一幅肺医学广图像烘寻求厕一种(或一您系列)空间蜓变换音，使赔它与访另一畏幅医捞学图足像上笨的对鲜应点让达到爹空间搂上的饿一致疾。这良种一尖致是滑指人迫体上超的同五一解枣剖点兰在两按张匹凶配图欠像上川有相加同的拨空间剑位置交。医学段影像燥的融翅合是影扮像信份息的捎融合本，即仇利用混计算妨机技始术，墓将各间种影集像学矛检查宫如CT瘦-M松RI，PE暖T-月CT，MR摘I-困PE击T、MR方I-休DS氧A等所筑得到桥的图疏像信革息进壤行数视字化哲综合磁处理她，将冠多源美数据剂协同前应用辉，进甩行空渐间配赵准后恼，产相生一选种全捡新的爷信息炼影像丧，以膀获得紧研究弄对象医的一温致性蜓描述沾，同还时融合满了各完种检库查的矩优势谈，从而晶达到没计算膜机辅绘助诊级断的孤目的毕。1.病3计算蚊机医缎学影明像1.制3.柏4医学困图像君处理趁常用迹技术6、图楚像压团缩基本约原理青就是秘去除排多余纺数据孔图像跑压缩唐，是屠指以邀较少零的比情特有损恩或无隆损地表眉示原失来的艰像素咽矩阵委的技姥术,也称句图像睬编码兽。数据课压缩键的目染的就蓝是通恰过去运除这袖些数产据冗剑余来棵减少假表示蒙数据汇所需臭的比鹊特数含。医学练图像观是医衬学诊驾断和豪疾病明治疗穿的重侦要依么据，效确保浊恢复鸣图像矮的高讯保真恐度和黄真实奏性是捡医学号图像悦压缩客首要阿考虑蛛的因翻素。1.弦3计算禁机医谱学影区像1.贴3.懒7基于顺影像哀的计蚀算机威辅助柿外科(CA谜S)基于字影像嫂的计煎算机劈燕辅助覆外科施包括偷手术戒模拟挖，术副前规礼划，手术僵导航荒。1、手凡术模镰拟手术谜模拟是利幕用各凉种医腿学影衣像数吃据，榨利用情虚拟暴现实碰技术在计厘算机窄中建肚立一负个模差拟环芽境，医耐生借假助虚袜拟环糊境中盏的信贤息进恶行手相术计袭划、矛训练敲，也香称虚拟忌手术。虚巧拟手泪术系新统能驳够使掘得医笛生能番够依永靠术农前获献得的沾医学流影像蕉信息陶，建钟立三耽维模快型，型在计榜算机来建立蹦的虚裳拟的街环境蓬中设煎计手欧术过墨程，放进刀璃的部齿位，猜角度纹，提彻高手付术的击成功蓬率，济可以戒预演宅手术友的整炊个过倍程以孩便事弟先发迟现手跑术中沙问题释。1.坏3计算割机医摘学影椅像1.高3.弊8基于岁医学报影像犬的计骂算机络辅助烟诊断19辽66年，Le宾dl恼ey首次痒提出稻“计厦算机秘辅助兰诊断底”(c境om鞋pu菌te初r-赢ai叉de诞d隶di睛ag瞧no唱si前sCA杠D)的概访念。计算粉机辅幅助诊率断的嘴过程包括岩病人堪一般批资料狸和检琴查资靠料的焦搜集拢、医痰学信片息的弦量化坛处理熄、统助计学孕分析传，直慨至最偶后得尤出诊记断。1.钞