医学影像处理概述与发展历史ppt课件

医学影像处理概述与发展历史 医学影像实例（分类） 各种医学影像成像原理简介 各种医学影像的主要用途 北大深圳医院日常诊疗中的应用.*ExamplesofMedicalImages医学影像实例.*问题Questions Whatdoestheimageshow? Whatgoodisit? Howisitmade? 图像显示的是什么? 什么是好图像? 如何成像?.*手的X光图像.*Thisfilmradiogramshowstwoviewsofthesamehand.Observethatthethirdphalanxofthemiddlefingerisbroken.Thefractureismoreapparentintheviewontheleft,becauseoftheangulation.Itcanalsobeseenintheviewontherightbecauseoftheoverlapbetweenthetwopartsofthephalanxcausesadecreaseinfilmdensity.X-rayImageofHand.*AhumanhandisshownintwoprojectionsononeX-rayfilm.Whatisit?SARS的胸片表现.X光成像:如何工作X-rayImaging:Howitworks.一个物体的X光投影图像投影的强弱取决于物体成分和厚度。.*.....小结:X光成像Summary:X-rayImaging 最老的非侵入性的内在结构成像; 迅速的,短曝光时间,廉价的; 不能辨别头、腹部的软组织; 实时的X光成像能用于介入性的手术; 电离辐射:长期大量接触有致癌的危险。 Oldestnon-invasiveimagingofinternalstructures Rapid,shortexposuretime,inexpensive Unabletodistinguishbetweensofttissuesinhead,abdomen RealtimeX-rayimagingispossibleandusedduringinterventionalprocedures. Ionizingradiation:riskofcancer..CT(ComputedTomography)计算机断层摄影术肝脏和胃的横断平面CT图像CT扫描投射成像.*..CT如何工作ComputerTomography:HowItWorks.*Fan-BeamComputerTomography.*扫描、数据采集.体模Phantom(128x128)SinogramtfP(t)f.反投影重建图像ReconstructionfromprojectionsFrom8to256projections.反投影成像.CT检查及其图像.X线CT小结SummaryofX-RayCT CT能显示很小的密度差,例如:脑的灰质、白质.CT能发现和诊断X光片不能看到的疾病. 比X光拍片贵得多,空间分别率低. 电离辐射. 横断面图像辨别有些困难.*磁共振功能成像FunctionalMagneticResonanceImagingPlane3Plane6.*Functionalmagneticresonanceimagingdisplaysneuralactivityinthebrain.Regionsinwhichtheneuronsareactiveshowasignal.Thisistheonlynon-invasivemethodofmonitoringtheactivityofthebrain.显示的是什么？WhatIsIt? 16层脑部横断面实验图象中的两层. 是解剖的扫描图像(灰色)和功能扫描(彩色的)的合成图像。 Plane3显示视觉皮层功能活动区(底部) Plane6显示语言功能活动区(图像右边)..有什么用处? 这种成像是脑功能研究的一部分. 脑功能成像最先应用于脑外科手术,用来确定运动区、语言区结构,将癫痫病灶切除..磁共振成像信号来源MRISignalSource原子核的自旋和磁矩 H只含有一个质子 质子帶有电荷,并且不断旋转 电流I与环形电流形成的面积S的乘积，称为环形电流的磁矩，用μ表示：磁矩μ=I·S.磁共振成像信号来源MRISignalSource人体磁场的状况 氢原子核不规则排列 质子的磁力互相抵消，不显示磁性 保持体內磁场平衡.磁共振成像信号来源MRISignalSource外加磁场的影响 氢原子核整齐排列 人体产生磁场.ω=γ·B0磁共振成像信号来源MRISignalSource拉莫(Larmor)频率：Forhydrogen,theLarmourfrequencyis42.6MHzperTesla..磁共振成像信号来源MRISignalSource加入另一个磁场(射频脉冲) 靜止磁场的自旋运动无法在外測出來 必須加一磁场使之运动改变 此一磁场必須能控制其开关的时间 射频(无线电电波) 为自旋运动的橫向磁场.磁共振成像的信号检测DetectedSignalinMRI.*.MRI.磁共振成像的特点FeaturesofMRI 没有电离辐射–期望没有任何的远期或近期的有害效应 多对比机制:组织之间的对比决定于脉冲序列 也能产生投影图像。 与X光成像相比成像速度慢,价格贵. Noionizingradiation–expectedtonothaveanylong-termorshort-termharmfuleffects Manycontrastmechanisms:contrastbetweentissuesisdeterminedbypulsesequences Canproducesectionalaswellasprojectionimages. SlowerandmoreexpensivethanX-ray.*...MR小结MagneticResonanceSummary 没有电离辐射(安全) 任意断面成像 多种成像方式(T1，T2,水，流体,神经的活动) 成像速度慢 价格贵 Noionizingradiation(safe) Tomographyatarbitraryangle Manyimagingmodes(water,T1,T2,flow,neuralactivity) Slow Expensive.CT、MRI成像特点比较 CT：物质的密度结构成像。 MRI：物质的化学成分结构成像； 生物功能成像。.超声成像UltrasoundImaging怀孕10周的双胞胎Twinpregnancyduringweek10.*Imageofpregnantuterusshowingtwoembryos..超声扫描UltrasoundScanner.*.用途和特点VarietyofApplications便携Portable价格低Low-Cost安全Safe实时Real-Time.2D3D4D3Dimaginginreal-time.*Ithinkthisslideshowsourevolutionfromthe2dimentionalimage.... 3D:withapplicationssimilarto2Dbut3Dvolumesurfingaddseasyaccesstoadditionaldiagnosticinformation4Dhassimplified3Dacquisitionandreducedexamtime.Easier3Disleadingustoimprovedqualitativeandquantitativeinformationtodiagnosemoreeffectively.核医学成像ECT.核医学成像nuclearmedicalImaging1、利用衰变时放射单一γ射线的放射性核素作为标记的单光子发射断层扫描(SPECT)；SinglePhotonEmissionComputedTomography.2、利用衰变时放出电子的放射性核素作为标记的正电子发射断层扫描(PET)。PositronEmissionTomography.成像步骤.*RingofPhotonDetectorsDetectPairsofBack-to-Back511keVPhotons.*ECT通过图像重建显示注入人体内的放射性核素的分布，我们获得的不仅是人体内脏器官的轮廓和形态，而且是脏器功能和血液流量的变化，以及代谢物质在体内或细胞内吸收、分布、排泄、转移等多方面的信息。.*毒品海洛因和摇头丸的研究 北京大学深圳医院日常诊疗中的应用.PETImagesofCancer转移瘤绿箭头所示BrainHeartBladder器官的正常摄取蓝箭头所示治疗后的肿瘤在边缘复发.*CT与PET比较.PET/CT同机融合.HawkEye的功能解剖融合图像(FunctionalAnatomicMapping，FAM).FirstInstallationinZurichMarch2001..PET/CT的特点 CT与PET硬件、软件同机融合 解剖图像与功能图像同机融合 同一幅图象既有精细的解剖结构又有丰富生理、生化分子功能信息 可用于肿瘤诊断、治疗及预后随诊全过程 高灵敏度、高特异性、高准确性.医学影像设备分类X线机MRICTDSA红外线成像内窥镜USECT荧光显微.ECT:X线片CT片MRI.CT、ECT、DSA联用发病后1.5小时发病后20小时溶拴治疗后早期诊断脑梗塞，早期溶拴治疗治疗前治疗后 北京大学深圳医院日常诊疗中的应用.CT灌注成像Perfusion 北京大学深圳医院日常诊疗中的应用.*早期股骨头缺血性坏死影像综合诊断 北京大学深圳医院日常诊疗中的应用..CT三维成像3DRendering.* 北京大学深圳医院日常诊疗中的应用. 北京大学深圳医院日常诊疗中的应用..BronchoscopyPathView.ColonoscopyPathView.光学内窥镜与CT仿真内窥镜比较Comparison息肉光学内窥镜所见CT仿真内窥镜所见Left:Apolypseenwithopticalendoscopy.Right:Viewinvirtualendoscopy..MRI心血管成像 北京大学深圳医院日常诊疗中的应用.MR功能成像（fMRI） 北京大学深圳医院日常诊疗中的应用.MR弥散成像早期脑梗塞MR诊断 北京大学深圳医院日常诊疗中的应用.欢迎指教，谢谢！..ConventionalSurgery:Seethesurface.ImageGuidedSurgery:Seeunderthesurface.Visualizingthesurgicalsite.Surgicalnavigation.颈动脉Carotids.骨骼Skeletal.胸部Thoracic.心血管CardiacCTA4sliceversusa16sliceCTHeartrate~115bpm?..NewViewsandSpectralSight‘Normal’conventionalangiogramSoftplaqueCalcium.CTARun-off52Seconds914slices1.9Tbytes.PET/CT的发展历史 1953年正电子探测脑肿瘤 1963年发射断层 1973年Hounsfield发明CT 1976年PET用于临床 1991年螺旋CT问世 1995年Townsend研制PET/CT 2000年PET/CT在北美放射学会问世 2001年PET/CT用于临床.****Thisfilmradiogramshowstwoviewsofthesamehand.Observethatthethirdphalanxofthemiddlefingerisbroken.Thefractureismoreapparentintheviewontheleft,becauseoftheangulation.Itcanalsobeseenintheviewontherightbecauseoftheoverlapbetweenthetwopartsofthephalanxcausesadecreaseinfilmdensity.*AhumanhandisshownintwoprojectionsononeX-rayfilm.******Functionalmagneticresonanceimagingdisplaysneuralactivityinthebrain.Regionsinwhichtheneuronsareactiveshowasignal.Thisistheonlynon-invasivemethodofmonitoringtheactivityofthebrain.***Imageofpregnantuterusshowingtwoembryos.**Ithinkthisslideshowsourevolutionfromthe2dimentionalimage.... 3D:withapplicationssimilarto2Dbut3Dvolumesurfingaddseasyaccesstoadditionaldiagnosticinformation4Dhassimplified3Dacquisitionandreducedexamtime.Easier3Disleadingustoimprovedqualitativeandquantitativeinformationtodiagnosemoreeffectively.******