《医学图像处理》课程教学大纲

《医学图像处理》教学大纲课程名称：医学图像处理英文名称：MedicalImageProcessing课程编号：F088122271学分：2总学时/课内实践学时：36/12课程性质：必修课程开课单位：临床医学院影像教研室适应对象：医学影像技术专业（四年制本科）一、课程简介《医学图像处理》课程是生物医学工程专业和影像专业本科生的一门重要的专业基础必修课。作为一门综合性课程，通过对先进的信息处理基础理论、医学成像原理及图像分析方法的介绍，使学生初步掌握常用医学影像系统的成像原理、成像质量的影响因素、提高图像质量的方法和原理以及医学图像的常用分析方法，以培养学生通过计算机等电子设备掌握图像处理基本理论方法，使学生具有解决一般医学图像处理问题的能力，以达到与社会需求相适应的人才，提高综合能力。由于该课程的内容涉及医学、计算机、数学和信号处理等多个学科领域的专业知识，对学生数学、信号处理等的理论基础要求高，预修课程包括《线性代数》、《概率论与数理统计》、《信号与系统》、《数字信号处理》等，同时又要求学生有很好的编程能力，能够将复杂的算法快速实现并得到处理结果，学习难度大；加上很多学校不具备相应的临床影像设备，难以获得有针对性效果的医学图像。因此，《医学图像处理》是一门教师和学生普遍认为难教难学的课程。本课程共36学时，理论24学时，实验课12学时，以教学大纲内容为基础，结合影像图片、幻灯和多媒体教材，巩固和扩展理论课内容，并注重培养学生读片和影像诊断能力。在按计划授课的同时，鼓励学生参与教学活动，使用启发、提问、讨论、小测验等方式与学生进行交流，引导学生进行思考，及时发现并解决问题；及时对学生的行为进行评价和引导，逐步改变学生的行为习惯，慢慢培养社会主义核心价值观的养成。二、课程目标通过本课程的理论教学和课堂讨论训练，使学生具备下列能力：1、思政目标：科学精神2、能够运用数学、物理、医学及电子学等的基础理论知识对医学图像进行表述、建模和求解。2、能够应用数学、物理、医学及电子学等的基本原理，对医学图像处理的各种方法进行综合分析，对医学图像处理的结果进行评价。3、能够依据医学图像的特点，综合考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素，针对特定方案发现问题、提出问题并就改进的可能性进行初步分析。4、能设计并实施与医学图像处理相关的实验，分析实验结果，验证或优化模型参数，获取有效结论。5、能应用专业软件进行医学图像处理，了解模拟计算的局限性。6、能够在团队中承担个体、成员或负责人的角色，并能与其他成员协同合作。7、强化科学伦理教育，培养科学思维方法训练和科学精神，提高学生分析问题和解决问题的的能力，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。三、课程目标与毕业要求对应关系本课程的课程目标对影像技术专业毕业要求指标点的支撑情况如表1所示：表1：课程目标与毕业要求对应关系毕业要求指标点（对应培养方案中的毕业要求）课程教学目标（对应本大纲中第二项内容）1、工程知识能够将数学、物理、医学、电子学等基础理论知识用于分析和解决影像技术中的复杂工程问题；1-1能够运用数学、自然科学和工程基础的基本概念表述现代医学仪器的设计与医学信息处理等方面的问题。教学目标1教学目标31-4能从数学与自然科学的角度对现代医学仪器设计和医学信息处理方面问题的解决方案进行分析，并试图改进。2、问题分析能够将图像处理相关的基础理论知识用于现代医学仪器的分析、检测和评价，并通过文献研究分析影像技术中的复杂问题，以获得有效结论；2-1能够运用数学、自然科学和工程科学的基本原理识别现代医学仪器设计和医学信息处理的工程问题。教学目标2教学目标32-2能够将数学、自然科学和工程科学的基本原理用于现代医学仪器设计和医学信息处理及技术经济评价的表述之中。2-3掌握文献检索方法，并能够用于分析现代医学仪器设计和医学信息处理等方面的工程问题。3、设计/开发解决方案能够应用现代医学仪器设计的基本原理和医学信息处理的分析方法设计、开发相关仪器的合理方案；并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素；掌握现代医学仪器设计和医学信息处理的基本原理和方法。教学目标3四、课程教学安排课程共有12项教学内容，具体安排如下。表2：课程教学安排表序号教学内容思政元素课堂教学学时实验/实践教学学时学时小计1绪论职业教育2242图像的视觉基础职业教育223医学图像处理基础科学精神培养224医学图像的运算科学精神培养225医学图像变换科学精神培养226医学图像增强科学精神培养227医学图像分割科学精神培养228医学图像重建与可视化科学精神培养2249医学图像配准与融合科学精神培养22410医学图像计算器辅助检测与诊断科学精神培养22411功能磁共振成像原理及图像处理科学精神培养22412医学图像存储与传输系统科学精神培养224合计241236教学安排1、绪论教学要求：使学生了解医学图像处理技术的发展概况、常用的医学图像处理方法和医学图像处理的发展趋势。教学内容：（1）课程概况（2）医学影像技术的发展（3）医学图像处理技术及其应用重点难点：X线、超声、CT、MRI、核医学成像技术及特点图像的视觉基础教学要求：使学生了解人眼的视觉过程，图像的色彩教学内容：（1）人眼亮度视觉（2）图像的色彩3、医学图像处理基础教学要求：使学生掌握医学图像处理涉及到的一些常用概念，掌握常用图像的格式，掌握不同图像格式之间的转换，熟悉常用的图像压缩方法。教学内容：（1）图像的数字化与数值描述（2）数字图像的类型与格式（3）数字图像的灰度直方图（4）图像像素间的基本关系重点难点：图像的获取和格式及转换4、医学图像的运算教学要求：使学生掌握图像灰度直方图的概念，掌握图像的点运算及代数运算，掌握图像插值的概念及常用的插值方法，熟悉常用的图像几何运算（旋转、平移、放大、缩小）。教学内容：（1）医学图像的灰度变换（2）医学图像的几何运算（3）其他医学图像运算重点难点：图像的四种运算方式5、医学图像变换教学要求：使学生掌握图像的傅立叶变换，熟悉图像的小波变换，了解图像的其他正交变换。教学内容：（1）傅立叶变换（2）离散余弦变换（3）小波变换重点难点：傅里叶变换6、医学图像增强教学要求：使学生掌握常用的空间域与频率域增强方法，熟悉几种常用的图像非线性滤波技术。教学内容：（1）直方图增强（2）图像的空间滤波增强（3）图像的频域滤波增强重点难点：空间域与频率域增强方法7、医学图像分割教学要求：使学生掌握图像分割的概念和常用的几种阈值分割方法，掌握区域生长的分割方法，熟悉基于聚类的分割方法，了解基于神经网络及支持向量机的分割方法。教学内容：（1）基于阈值的图像分割方法（2）基于边缘检测的图像分割方法（3）基于区域的图像分割方法（4）二值图像的数学形态学运算重点难点：阈值分割方法8、医学图像重建与可视化教学要求：使学生掌握图像重建与可视化的一些基本概念，掌握滤波反投影重建算法，了解面绘制和体绘制的主要方法。教学内容：（1）医学图像重建算法（2）图像三维可视化重点难点：图像重建的数学原理及算法9、医学图像的配准与融合教学要求：使学生掌握图像配准与融合的概念，掌握常用刚体配准的方法，了解非刚体配准的几种方法。教学内容：（1）医学图像配准的理论基础、主要方法（2）医学图像配准的评估（3）常用的医学图像融合技术重点难点：配准与融合类型和方法10、医学图像的计算机辅助检测/诊断技术教学要求：了解计算机辅助诊断的产生的背景及发展前沿，掌握计算机辅助诊断的概念、步骤、评价指标及应用。教学内容（1）CAD技术的发展CAD在医学影像后处理中的应用CAD在临床中的应用（4）CAD在医院信息化管理中的应用重点难点：CAD的应用11、功能磁共振成像原理及图像处理教学要求：了解磁共振脑功能成像、血管成像原理及图像处理方法教学内容（1）磁共振脑功能成像原理血管成像原理脑功能磁共振图像处理磁共振血管成像重点难点：功能磁共振成像原理医学图像存储与传输系统教学要求：了解医学图像存储与传输系统的发展情况，熟悉PACS的应用及系统机构教学内容（1）医学图像存储与传输系统的发展情况及应用（2）PACS的系统机构（3）DICOM标准（4）PACS的关键技术及标准五、课内实践教学内容及要求表3：课内实践教学内容及要求序号教学类型教学内容教学要求1临床实践X线、超声、CT、MRI、核医学成像技术及特点了解医学图像处理技术的发展概况2临床实践医学图像重建与可视化熟悉医学图像的三维重建应用3临床实践医学图像配准与融合掌握图像配准与融合的概念与方法，了解配准与融合的临床应用4临床实践医学图像计算器辅助检测与诊断了解计算机辅助诊断的产生的背景及发展前沿，掌握计算机辅助诊断的概念、步骤、评价指标及临床应用。5临床实践功能磁共振成像原理及图像处理了解磁共振脑功能成像、血管成像原理及图像处理方法及应用6临床实践医学图像存储与传输系统了解医学图像存储与传输系统的发展情况，熟悉PACS的应用及系统机构六、课程考核与评价表4：成绩评定方式表考核环节分值考核/评价细则课堂表现10根据学生的出勤、课堂表现按10%计入总成绩随堂作业测验30根据全部作业的得分再按3