醫(yī)學(xué)圖像處理緒論-new

2022/11/101數(shù)字圖像處理及其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用主講教師：計算機(jī)教研室王靜辦公室電話：82802408辦公室地址：逸夫樓819(醫(yī)學(xué)影像處理及分析)第一頁，共140頁。第一頁，共140頁。課程介紹第二頁，共140頁。第二頁，共140頁。2022/11/103上課安排6：30-7：30上課7：30-9：30上機(jī)第三頁，共140頁。第三頁，共140頁。2022/11/104課程考核平時作業(yè)（60%）平時考勤及課堂表現(xiàn)（15%）期末作業(yè)（25%）第四頁，共140頁。第四頁，共140頁。2022/11/105教學(xué)目的理解醫(yī)學(xué)圖像處理和分析的主要方法了解matlab圖像處理工具在今后的學(xué)習(xí)工作中能更好的理解和使用圖像處理軟件或硬件在今后的學(xué)習(xí)工作中能根據(jù)自己的科研或工作需要，編寫一些小的圖像處理程序第五頁，共140頁。第五頁，共140頁。2022/11/106主要參考書田捷醫(yī)學(xué)影像處理與分析電子工業(yè)出版社羅述謙醫(yī)學(xué)圖象處理與分析科學(xué)出版社岡薩雷斯數(shù)字圖像處理(第二版)岡薩雷斯數(shù)字圖像處理（Matlab版）

第六頁，共140頁。第六頁，共140頁。講義及資料54醫(yī)學(xué)圖像處理文件夾下大家可以在這里下載講義及其他資料每節(jié)課的作業(yè)也上傳至此第七頁，共140頁。第七頁，共140頁。2022/11/108數(shù)字圖像處理的概念及應(yīng)用范疇醫(yī)學(xué)圖像處理和分析的意義醫(yī)學(xué)圖像處理和分析的內(nèi)容數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用常見的醫(yī)學(xué)圖像醫(yī)學(xué)圖像處理和分析的內(nèi)容及實例Matlab基礎(chǔ)第一講緒論第八頁，共140頁。第八頁，共140頁。2022/11/109數(shù)字圖

像

處理Image

Processing第九頁，共140頁。第九頁，共140頁。2022/11/1010百聞不如一見Onepictureisworthmorethantenthousandwords. Anonymous第十頁，共140頁。第十頁，共140頁。2022/11/1011

人類通過眼、耳、鼻、舌、身接受信息，感知世界。約有75%的信息是通過視覺系統(tǒng)獲取的。數(shù)字圖像處理是用數(shù)字計算機(jī)處理所獲取視覺信息的技術(shù)。第十一頁，共140頁。第十一頁，共140頁。2022/11/1012數(shù)字圖像

目的：便于計算機(jī)處理。連續(xù)圖象數(shù)字圖象離散化RC第十二頁，共140頁。第十二頁，共140頁。2022/11/1013數(shù)字圖像的表示數(shù)字圖像一般以矩陣形式表示：第十三頁，共140頁。第十三頁，共140頁。2022/11/1014數(shù)字圖像離散化：

空間采樣：

512X512象素Pixel

分辨率Resolution

幅值量化：256級,28級,8bit,

灰度級Greylevel第十四頁，共140頁。第十四頁，共140頁。2022/11/1015一幅圖像可定義為一個二維函數(shù)，這里x和y是空間坐標(biāo)，而在任何一對空間坐標(biāo)（x,y）上的幅值f稱為該點圖像的強(qiáng)度或灰度。當(dāng)x,y和幅值f為有限的、離散的數(shù)值時，稱該圖像為數(shù)字圖像數(shù)字圖像處理的概念數(shù)字圖像處理是指借用數(shù)字計算機(jī)處理數(shù)字圖像。數(shù)字圖像是由有限的元素組成的，每個元素都有特定的位置和幅值，這些元素稱為圖像元素或像素第十五頁，共140頁。第十五頁，共140頁。

分辨率不同的圖象比較第十六頁，共140頁。第十六頁，共140頁。分辨率640x480第十七頁，共140頁。第十七頁，共140頁。分辨率320x240第十八頁，共140頁。第十八頁，共140頁。分辨率160x120第十九頁，共140頁。第十九頁，共140頁。分辨率80x60第二十頁，共140頁。第二十頁，共140頁。第二十一頁，共140頁。第二十一頁，共140頁。分辨率640x480第二十二頁，共140頁。第二十二頁，共140頁。分辨率320x240第二十三頁，共140頁。第二十三頁，共140頁。分辨率160x120第二十四頁，共140頁。第二十四頁，共140頁。分辨率80x60Thumbnail第二十五頁，共140頁。第二十五頁，共140頁。2022/11/1026從粗到細(xì)地觀察點擊圖片播放視頻第二十六頁，共140頁。第二十六頁，共140頁。第二十七頁，共140頁。第二十七頁，共140頁。第二十八頁，共140頁。第二十八頁，共140頁。查視力=檢測分辨率？第二十九頁，共140頁。第二十九頁，共140頁。2022/11/1030圖像數(shù)據(jù)格式圖像在計算機(jī)中是以圖像文件的形式存儲的。存儲的格式有多種，較常用的有BMP,GIF,JPEG,TIFF,PCX，dicom等BMP圖像文件的結(jié)構(gòu)分三部分：文件頭、位圖信息數(shù)據(jù)塊以及圖像數(shù)據(jù)文件頭：文件類型、大小和打印信息位圖信息數(shù)據(jù)：圖像數(shù)據(jù)第三十頁，共140頁。第三十頁，共140頁。2022/11/1031數(shù)字圖像處理的范疇圖像處理（低級處理）：便于處理對圖像信息進(jìn)行改進(jìn)，比如降低噪聲，對比度的增強(qiáng)和圖像銳化等。特點：輸入圖像，輸出圖像。圖像分析（中級處理）涉及分割，及特征提取。輸入是圖像，輸出為圖像的特征計算機(jī)視覺（高級處理）：涉及在圖像分析中被識別物體的總體理解，以及執(zhí)行與視覺相關(guān)的行為第三十一頁，共140頁。第三十一頁，共140頁。2022/11/1032第三十二頁，共140頁。第三十二頁，共140頁。2022/11/1033第三十三頁，共140頁。第三十三頁，共140頁。2022/11/1034第三十四頁，共140頁。第三十四頁，共140頁。2022/11/1035第三十五頁，共140頁。第三十五頁，共140頁。2022/11/1036第三十六頁，共140頁。第三十六頁，共140頁。2022/11/1037數(shù)字圖像處理的發(fā)展概況和應(yīng)用發(fā)展概況：（1）二十世紀(jì)二十年代：圖像遠(yuǎn)距離傳輸。（2）二十世紀(jì)五十年代：數(shù)字計算機(jī)發(fā)展到一定水平，數(shù)字圖象處理引起巨大關(guān)注。（3）1964年：美國噴氣推進(jìn)實驗室用計算機(jī)對“徘徊者七號”太空船發(fā)回的大批月球照片進(jìn)行處理。數(shù)字圖象處理應(yīng)用從空間研究計劃擴(kuò)展到生物醫(yī)學(xué)，工業(yè)生產(chǎn)，軍事偵察等領(lǐng)域。第三十七頁，共140頁。第三十七頁，共140頁。2022/11/1038圖像處理最先應(yīng)用于空間探索第三十八頁，共140頁。第三十八頁，共140頁。2022/11/1039圖像處理最先應(yīng)用于空間探索第三十九頁，共140頁。第三十九頁，共140頁。2022/11/1040（4）二十世紀(jì)六十年代末：數(shù)字圖象處理較完整的理論體系已形成，成為一門新興的學(xué)科。（5）二十世紀(jì)六十年代至八十年代：隨著離散數(shù)學(xué)理論的創(chuàng)立和完善，數(shù)字圖象處理理論和方法進(jìn)一步完善，應(yīng)用范圍更加廣泛。（6）二十世紀(jì)八十年代以來：數(shù)字圖象處理向更高級的方向發(fā)展：實時性，智能化，普及化，網(wǎng)絡(luò)化，低成本。第四十頁，共140頁。第四十頁，共140頁。2022/11/1041應(yīng)用領(lǐng)域：通信：圖象傳輸，電視電話，HDTV等。宇宙探測：星體圖片處理。遙感：地形、地質(zhì)、礦藏探查，森林、水利、海洋、農(nóng)業(yè)等資源調(diào)查，自然災(zāi)害預(yù)測，環(huán)境污染的監(jiān)測，氣象云圖。生物醫(yī)學(xué)：CT，NMR，PET，SPECT，DSA，X射線成象，B超，紅外圖象，顯微圖象。工業(yè)生產(chǎn)：產(chǎn)品質(zhì)量檢測，生產(chǎn)過程控制，CAD，CAM。第四十一頁，共140頁。第四十一頁，共140頁。2022/11/1042應(yīng)用領(lǐng)域：軍事：軍事目標(biāo)偵察，制導(dǎo)系統(tǒng)，警戒系統(tǒng)，自動火器控制，反偽裝等。公安：現(xiàn)場照片，指紋，手跡，印章，人像等處理和鑒別。檔案：過期的文字、圖片檔案的修復(fù)和處理。機(jī)器人視覺娛樂：電影特技，動畫，廣告，MTV等。第四十二頁，共140頁。第四十二頁，共140頁。2022/11/1043應(yīng)用舉例

非生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域第四十三頁，共140頁。第四十三頁，共140頁?？臻g探索第四十四頁，共140頁。第四十四頁，共140頁。地球資源勘探第四十五頁，共140頁。第四十五頁，共140頁。遙感圖片第四十六頁，共140頁。第四十六頁，共140頁。2022/11/1047第四十七頁，共140頁。第四十七頁，共140頁。2022/11/1048第四十八頁，共140頁。第四十八頁，共140頁。氣象預(yù)報第四十九頁，共140頁。第四十九頁，共140頁。氣象云圖氣象預(yù)報第五十頁，共140頁。第五十頁，共140頁。2022/11/1051計算機(jī)繪畫

第五十一頁，共140頁。第五十一頁，共140頁。計算機(jī)合成圖像

第五十二頁，共140頁。第五十二頁，共140頁。計算機(jī)合成圖像

第五十三頁，共140頁。第五十三頁，共140頁。廣告設(shè)計第五十四頁，共140頁。第五十四頁，共140頁。2022/11/1055影視點擊按鈕播放視頻第五十五頁，共140頁。第五十五頁，共140頁。2022/11/1056動畫

第五十六頁，共140頁。第五十六頁，共140頁。2022/11/1057網(wǎng)頁設(shè)計第五十七頁，共140頁。第五十七頁，共140頁。2022/11/1058網(wǎng)頁設(shè)計點擊圖片播放FLASH第五十八頁，共140頁。第五十八頁，共140頁。Wallpaper第五十九頁，共140頁。第五十九頁，共140頁。2022/11/1060娛樂第六十頁，共140頁。第六十頁，共140頁。軍事應(yīng)用目標(biāo)跟蹤第六十一頁，共140頁。第六十一頁，共140頁。軍事應(yīng)用隱形飛機(jī)、定位轟炸第六十二頁，共140頁。第六十二頁，共140頁。2022/11/1063軍事應(yīng)用第六十三頁，共140頁。第六十三頁，共140頁。2022/11/1064軍事應(yīng)用第六十四頁，共140頁。第六十四頁，共140頁。2022/11/1065交通監(jiān)控自動駕駛第六十五頁，共140頁。第六十五頁，共140頁。2022/11/1066圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用醫(yī)學(xué)圖像處理和分析是近幾年興起的新興交叉學(xué)科，正方興未艾。1。借助圖像處理技術(shù)的有力手段，醫(yī)學(xué)影像的質(zhì)量和顯示方式得到了極大的改善，從而借助于醫(yī)學(xué)圖像處理與分析手段使得診療水平大大提高。2。為醫(yī)學(xué)培訓(xùn)、醫(yī)學(xué)研究與教學(xué)、計算機(jī)輔助臨床外科手術(shù)等提供數(shù)字實現(xiàn)手段，為醫(yī)學(xué)的研究與發(fā)展提供堅實的基礎(chǔ)，具有不可估量的價值第六十六頁，共140頁。第六十六頁，共140頁。2022/11/1067醫(yī)學(xué)圖像處理研究的內(nèi)容醫(yī)學(xué)圖像成像技術(shù)（MedicalImaging）醫(yī)學(xué)圖像處理和分析（醫(yī)學(xué)圖像后處理post-processing）圖象增強(qiáng)技術(shù)圖象分割技術(shù)圖像配準(zhǔn)技術(shù)圖象融合技術(shù)圖像三維可視化技術(shù)對象識別技術(shù)第六十七頁，共140頁。第六十七頁，共140頁。2022/11/1068醫(yī)學(xué)圖像成像技術(shù)（MedicalImaging）主要研究如何將實際人體信息轉(zhuǎn)換為計算機(jī)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的問題。經(jīng)過一定的重建算法把這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成與二維圖像像素或三維體數(shù)據(jù)對應(yīng)的原始圖像數(shù)據(jù)集第六十八頁，共140頁。第六十八頁，共140頁。2022/11/1069醫(yī)學(xué)影像設(shè)備目前常見的醫(yī)學(xué)影像B超掃描圖像、彩色多普勒超聲圖像、核磁共振圖像、CT圖像、PET圖像、SPECT圖像、數(shù)字X光機(jī)（DX）圖像、X射線透視圖像、各種電子內(nèi)窺鏡圖像，顯微鏡下病理切片圖像等。第六十九頁，共140頁。第六十九頁，共140頁。2022/11/1070倫琴因發(fā)現(xiàn)X射線獲得首屆諾貝爾物理學(xué)獎。第七十頁，共140頁。第七十頁，共140頁。2022/11/1071倫琴開創(chuàng)了人體圖像的先河X射線成像基于待成像物體各部分的密度不同，對x射線的吸收不同，透射X射線強(qiáng)度不同，從而在膠片上成像的。X光圖片是X射線在通路上物體對射線吸收的積分效果。X光圖片不能反映組織或病灶的三維空間位置第七十一頁，共140頁。第七十一頁，共140頁。2022/11/1072X射線應(yīng)用--血管造影術(shù)血管造影術(shù)是對比增強(qiáng)輻射成像領(lǐng)域中的另一主要應(yīng)用，這過程用于得到血管圖像（血管造影照片）。一個導(dǎo)管（小的柔軟中空的管子）插入動脈或靜脈，導(dǎo)管穿過血管并被引導(dǎo)到要研究的區(qū)域。當(dāng)導(dǎo)管到達(dá)探查部位時，x射線對比介質(zhì)通過導(dǎo)管注入，這就增強(qiáng)了血管的對比并可以看到任何病變或阻塞第七十二頁，共140頁。第七十二頁，共140頁。2022/11/1073第七十三頁，共140頁。第七十三頁，共140頁。2022/11/1074Hounsfield和Cormack因發(fā)明CT獲得1979年諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎。第七十四頁，共140頁。第七十四頁，共140頁。2022/11/1075CT計算機(jī)體層攝影（computedtomography,CT）掃描儀利用X線對人體某一范圍進(jìn)行逐層的橫斷掃描，取得信息，經(jīng)計算機(jī)處理后獲得重建的圖像。獲得的圖像為人體的橫斷解剖圖，并可通過計算機(jī)處理得到三維的重建圖像。

（X射線斷層掃描影像裝置）第七十五頁，共140頁。第七十五頁，共140頁。CT工作原理2022/11/1076第七十六頁，共140頁。第七十六頁，共140頁。CT工作原理人體各種組織（包括正常和異常組織）對X線的吸收不等。CT即利用這一特性，將人體某一選定層面分成許多立方體小塊，這些立方體小塊稱為體素。它們排列成行列方陣，形成圖像矩陣。當(dāng)X線球管從一方向發(fā)出X線束穿過選定層面時，沿該方向排列的各體素均在一定程度上吸收一部分X線，使X線衰減。當(dāng)該X線束穿透組織層面（包括許多體素）為對面探測器接收時，X線量已衰減很多，為該方向所有體素X線衰減值的總和。然后X線球管轉(zhuǎn)動一定角度，再沿另一方向發(fā)出X線束，則在其對面的探測器可測得沿第2次照射方向所有體素X線衰減值的總和；以同樣方法反復(fù)多次在不同方向?qū)M織的選定層面進(jìn)行X線掃描，即可得到若干個X線衰減值總和。在上述過程中，每掃描一次，即可得一方程。該方程中X線衰減總量為已知值，而形成該總量的各體素X線衰減值是未知值。經(jīng)過若干次掃描，即可得一聯(lián)立方程，經(jīng)過計算機(jī)運(yùn)算可解出這一聯(lián)立方程，而求出每一體素的X線衰減值，再經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換，使各體素不同的衰減值形成相應(yīng)各像素的不同灰度，各像素所形成的矩陣圖像即為該層面不同密度組織的黑白圖像。

2022/11/1077第七十七頁，共140頁。第七十七頁，共140頁。某物質(zhì)的CT值等于該物質(zhì)的衰減系數(shù)與水的吸收系數(shù)之差再與水的衰減系數(shù)相比之后乘以1000。其單位名稱為HU。

ＣＴ值水＝0ＨＵ

ＣＴ值空氣＝－1000ＨＵ

ＣＴ值骨＝＋1000ＨＵ

3）常見人體組織的ＣＴ值（ＨＵ）

組織ＣＴ值組織ＣＴ值

骨組織＞400肝臟50～70

鈣值80～300脾臟35～60

血塊64～84胰腺30～55

腦白質(zhì)25～34腎臟25～50

腦灰質(zhì)28～44肌肉40～55

腦脊液3～8膽囊10～30

血液13～32甲狀腺50～90

血漿3～14脂肪－20～－100

滲出液＞15水0

2022/11/1078第七十八頁，共140頁。第七十八頁，共140頁。CT的密度分析CT圖像，一方面是觀察解剖結(jié)構(gòu)，另一方面是了解密度改變。后者可通過測定CT值而知，亦可與周圍組織的密度對比觀察。人體內(nèi)腫瘤組織因部位、代謝、生長及伴隨情況不同，其密度變化各異。CT對組織的密度分辨率較高，且為橫斷面掃描，提高了腫瘤診斷的準(zhǔn)確率。

2022/11/1079第七十九頁，共140頁。第七十九頁，共140頁。造影劑的應(yīng)用雖然CT較普通X線攝影有更高的密度分辨率，但有些病變與正常組織間的密度差異很小，需要利用造影劑使上述密度差異加大，以幫助診斷。CT掃描用造影劑可分兩大類：一類為用于空腔臟器的造影劑，另一類為靜脈注射用造影劑（偶爾也通過動脈注射造影劑）。

2022/11/1080第八十頁，共140頁。第八十頁，共140頁。近20年來，由于CT裝置、成像軟件及掃描技術(shù)的不斷更新和改進(jìn)，出現(xiàn)了CT電影，CT血管造影，超高速CT，高分辨率CT，螺旋CT等技術(shù)，使得CT技術(shù)在臨床的許多領(lǐng)域得到應(yīng)用，提高了診斷的準(zhǔn)確性和可信度。CT是當(dāng)今影像技術(shù)中不可缺少的手段骨骼在CT圖像中可以顯示得非常清楚2022/11/1081第八十一頁，共140頁。第八十一頁，共140頁。CT檢查的優(yōu)點：（1）CT為無創(chuàng)性檢查，檢查方便、迅速，易為患者接受。

（2）有很高的密度分辨力，密度相差5-6H的不同組織能被區(qū)分。能測出各種組織的CT值。

（3）CT圖象清晰，解剖關(guān)系明確。

（4）CT能提供沒有組織重疊的橫斷面圖象，并可進(jìn)行冠狀和矢狀面圖象的重建。

（5）用造影劑進(jìn)行增強(qiáng)掃描，不僅提高了病變的發(fā)現(xiàn)率，而且有的能做定性診斷。

2022/11/1082第八十二頁，共140頁。第八十二頁，共140頁。CT檢查的限制CT掃描雖有廣泛的適應(yīng)范圍，但仍有限度。雖然發(fā)現(xiàn)病變的敏感性極高，但在定性診斷上仍有很大的限制。由于CT機(jī)測定的是物理參數(shù)，即人體組織對X線的衰減值或物理密度，醫(yī)生就是根據(jù)正常組織和異常組織呈現(xiàn)的衰減值差異作為診斷的依據(jù)，如果衰減值無差異，再大的腫瘤也無法鑒別?？梢奀T掃描盡管有許多優(yōu)越性，但也有其局限性，只有與其他設(shè)備，其他診斷手段相配合，才能充分發(fā)揮其作用。

2022/11/1083第八十三頁，共140頁。第八十三頁，共140頁。2022/11/1084MRI—核磁共振成像把病人放在強(qiáng)磁場中，并使無線電短脈沖通過病人身體，每個脈沖將導(dǎo)致一個有病人組織發(fā)射的無線電響應(yīng)脈沖，這些信號發(fā)生的位置和強(qiáng)度由計算機(jī)確定，從而產(chǎn)生一個病人的橫截面圖像MRI可以在任何平面產(chǎn)生圖像第八十四頁，共140頁。第八十四頁，共140頁。2022/11/1085MRI第八十五頁，共140頁。第八十五頁，共140頁。2022/11/1086MRI第八十六頁，共140頁。第八十六頁，共140頁。2022/11/1087無電離輻射危害，是一種安全的檢查的方法。

多參數(shù)成像，可以提供豐富的診斷信息。

高對比度成像，在所有醫(yī)學(xué)影像技術(shù)中，MRI的軟組織對比分辨力最高。

具有任意方向斷層的能力，能夠從不同角度直視地觀察分析組織結(jié)構(gòu)及其病變。

與傳統(tǒng)血管造影相比，它最大的優(yōu)點是無創(chuàng)性，無需使用對比劑，可直接顯示心臟和血管結(jié)構(gòu)，即磁共振血管成像，從圖像質(zhì)量來看，目前它至少可以顯示大血管及各主要臟器的一、二級分支血管。

無骨偽影干擾，后顱凹病變清晰可辨。

可進(jìn)行功能、組織化學(xué)和生物化學(xué)方面的研究。MRI的優(yōu)點第八十七頁，共140頁。第八十七頁，共140頁。2022/11/1088臨床應(yīng)用中樞神經(jīng)系統(tǒng)MR已成為顱頸交界區(qū)，顱底、后顱窩及椎管內(nèi)病變的最佳檢查方法。該技術(shù)對腦腫瘤、腦部炎癥、腦血管病、腦發(fā)育不全、腦變性病與白質(zhì)腦病有良好的診斷價值對顱腦損傷與癲癇的診斷起輔助診斷作用對脊柱與椎管內(nèi)病變有重要診斷意義如脊管腫瘤、脊柱炎癥病變、脊柱先天畸形、退行性病變、脊柱外傷手術(shù)與手術(shù)后改變等應(yīng)用肌肉關(guān)節(jié)系統(tǒng)MRI已成為肌肉、肌腱、韌帶、軟骨病變影像檢查的主要手段之一。對于關(guān)節(jié)周圍病變、股骨頭缺血性壞死，半月板損傷、松質(zhì)骨細(xì)微結(jié)構(gòu)的破壞，骨小梁骨折（骨挫傷）以及骨髓腔內(nèi)病變均具有重要的診斷價值。電影MRI技術(shù)還可進(jìn)行關(guān)節(jié)功能檢查。

fMRI功能成像研究腦功能對肺、密質(zhì)骨，如四肢長骨、胃腸道疾病不如CT第八十八頁，共140頁。第八十八頁，共140頁。2022/11/1089MotorActivation-RightIndexFingerMovement1Hz 2Hz 3Hz%100755025Schlaug,etal,1995,HarvardMedicalSchoolandBethIsraelHospital第八十九頁，共140頁。第八十九頁，共140頁。2022/11/1090AsymmetryofAuditoryRegionsinMusicianswithPerfectPitchSchlaug,etal,Science

267:699(1995)第九十頁，共140頁。第九十頁，共140頁。2022/11/1091MRI的缺點成像速度慢，尤其是對于低場強(qiáng)者，這是MRI的主要缺點。不適合運(yùn)動性器官，如肺部疾病患者和危重病人的檢查，對于躁動或喪失自制能力的人，如不使用鎮(zhèn)靜劑，也是難以成像的。

對鈣化灶和骨皮質(zhì)病灶不夠敏感。

禁忌癥相對較多。MRI設(shè)備的強(qiáng)磁場和RF(射頻)場有可能使心臟起搏器失靈，也容易使各種金屬性植入物移位。在激勵電磁波作用下，體內(nèi)的金屬還會因為發(fā)熱而對病人造成傷害。因此，安置心臟起搏器、假肢、人工髖關(guān)節(jié)的病人、疑有眼球異物的病人以及動脈瘤銀夾結(jié)扎術(shù)后的病人都禁做MRI檢查。裝假牙的病人不能進(jìn)行頜面水平MRI檢查。放置宮內(nèi)節(jié)育環(huán)者，如檢查中出現(xiàn)不適應(yīng)立刻停止檢查。

4、圖像易受多種偽影干擾。MRI偽影主要來自患者的運(yùn)動，金屬異物以及設(shè)備三個方面。第九十一頁，共140頁。第九十一頁，共140頁。2022/11/1092超聲圖像（sonography）醫(yī)用超聲診斷儀是將聲納原理和雷達(dá)技術(shù)相結(jié)合生產(chǎn)的為臨床應(yīng)用的醫(yī)療儀器。其基本原理是高頻超聲脈沖波輻射到生物作內(nèi)，由生物體內(nèi)不同界面反射出不同波形并形成圖像．從而判斷生物體內(nèi)是否有病變。超聲診斷儀由起初的一維超聲掃描顯示，發(fā)展為二維甚置三維、四維的超聲掃描和顯示，大大增加了回波信息量，使生物體內(nèi)的病灶清晰，易辨，因此，它將被越來越廣泛地應(yīng)用醫(yī)用超聲診斷儀．第九十二頁，共140頁。第九十二頁，共140頁。2022/11/1093超聲優(yōu)點1.有高的軟組織分辨力。組織只要有1％的聲阻抗差異，儀器就能檢測出，并顯示其反射回波。2．具有高度的安全性當(dāng)嚴(yán)格控制聲強(qiáng)低于安全閡值時，超聲可能成為一種無損傷的診斷技術(shù)，對醫(yī)務(wù)人員更是十分安全。

3．實時成像它能高速實時成像，可以觀察運(yùn)動的器官，并節(jié)省檢查時間。

4．使用簡便，費(fèi)用較低，用途廣泛。

第九十三頁，共140頁。第九十三頁，共140頁。B超缺點比如B超在清晰度、分辨率等方面，較弱。B超對腸道等空腔器官病變易漏診。氣體對超聲影響很大，患者容易受到患者腸氣干擾等多方面因素影響檢查結(jié)果B超檢查需要改變體位屏氣等，對于骨折和不能配合病人不適用。檢查結(jié)果也易受醫(yī)師臨床技能水平的影響。孕婦濫查B超可能易致胎兒畸形2022/11/1094第九十四頁，共140頁。第九十四頁，共140頁。2022/11/1095

超聲圖象第九十五頁，共140頁。第九十五頁，共140頁。2022/11/1096

超聲圖象第九十六頁，共140頁。第九十六頁，共140頁。2022/11/1097超聲圖象PhotocourtesyPhilipsResearch

Ultrasoundexaminationduringpregnancy

第九十七頁，共140頁。第九十七頁，共140頁。2022/11/1098超聲圖象PhotocourtesyPhilipsResearch

3Dultrasoundimages

第九十八頁，共140頁。第九十八頁，共140頁。2022/11/1099彩色多普勒超聲圖像應(yīng)用案例借助多普勒頻移原理，可探測到人體內(nèi)血流動態(tài)。經(jīng)過偽彩色編碼，以不同的顏色標(biāo)識血流流向，色彩的灰度表示血流速度，色塊面積表示流量。通常肝臟病變，例如肝癌或肝硬化，都會在肝臟供血上反映出來。注射造影劑后，血流動態(tài)顯像還會有更多血流信息供臨床診斷應(yīng)用第九十九頁，共140頁。第九十九頁，共140頁。2022/11/10100DSA第一百頁，共140頁。第一百頁，共140頁。2022/11/10101伽馬射線成像在核醫(yī)學(xué)中，將放射性同位素注射到病人體內(nèi)，當(dāng)同位素衰變時放射出伽馬射線，用伽馬射線監(jiān)測器收集放射物產(chǎn)生圖像。如圖顯示了一幅利用伽馬射線成像得到的骨骼掃描圖像，這種圖像用于骨骼病理（例如感染或腫瘤）定位第一百零一頁，共140頁。第一百零一頁，共140頁。2022/11/10102正電子斷層掃描儀

圖像

正電子發(fā)射斷層掃描儀PET(PositronEmissionTomography)是當(dāng)今最高層次的核醫(yī)學(xué)技術(shù)，它也是當(dāng)前醫(yī)學(xué)界公認(rèn)的最先進(jìn)的大型醫(yī)療診斷成像設(shè)備之一。電子發(fā)射斷層成像已成為腫瘤、心、腦疾病診斷與病理研究中的不可缺少的重要方法該技術(shù)主要研究人體內(nèi)部組織與器官功能的重要手段第一百零二頁，共140頁。第一百零二頁，共140頁。2022/11/10103PET顯像主要是在分子水平上提供有關(guān)臟器及其病變的功能信息。PET所用的示蹤藥物主要是18F-FDG短壽命正電子核素，它們是組成有機(jī)體組織的基本成分并能參與代謝過程。大多數(shù)疾病的生化變化先于解剖學(xué)的變化，并且PET對于示蹤劑濃度的靈敏度非常高，能高精度地定量地檢測出代謝過程的非正常增加并給出清晰的圖像（所謂熱源成像），因此PET能提供很多疾病在發(fā)展過程中的早期信息，可以進(jìn)行超前診斷，尤其適合于腫瘤的早期診斷第一百零三頁，共140頁。第一百零三頁，共140頁。2022/11/10104PET如圖是構(gòu)成三維再現(xiàn)圖像序列的一幅樣品，圖像顯示腦部和肺部各有一個腫瘤，很容易看到的小白塊第一百零四頁，共140頁。第一百零四頁，共140頁。2022/11/10105SPECTＳＰＥＣＴ技術(shù)，即單光子發(fā)射計算機(jī)斷層成像術(shù)（Ｓｉｎｇｌｅ－ＰｈｏｔｏｎＥｍｉｓｓｉｏｎＣｏｍｐｕｔｅｄＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ，ＳＰＥＣＴ），是核醫(yī)學(xué)的一種ＣＴ技術(shù)。由于它是對從病人體內(nèi)發(fā)射的γ射線成像，故亦稱發(fā)射型計算機(jī)斷層成像術(shù)ＥｍｉｓｓｉｏｎＣｏｍｐｕｔｅｄＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ，ＥＣＴ。與ＣＴ相比，二者不同的是射線的入射方式，ＳＰＥＣＴ接受的γ射線是由受檢者體內(nèi)發(fā)出來的，而ＣＴ是由Ｘ射線從體外穿透人體到達(dá)接受器的。第一百零五頁，共140頁。第一百零五頁，共140頁。2022/11/10106SPECT臨床應(yīng)用在神經(jīng)系統(tǒng)它可以提供局部腦血流的供應(yīng)數(shù)據(jù)，診斷ＴＩＡ、癲癇等，可診斷和鑒別診斷交通性腦積水和梗阻性腦積水；在心血管方面可顯示心臟并測定心臟的功能提供ＥＦ、ＳＤＶ、ＥＤＶ等值，特別在冠心病診斷方面有其獨(dú)特的意義，與冠狀動脈造影相比，ＳＰＥＣＴ的靈敏度可達(dá)到８０％—９６％，特異性可達(dá)到７５％—９２％，能直觀地提供心肌缺血的部位、范圍及嚴(yán)重程度，也能提示冠狀動脈病變的部位；還可以在心肌梗死發(fā)生后行心肌顯像以判斷心肌梗死區(qū)內(nèi)的心肌是否存活，這對于下一步的治療如ＰＴＣＡ、放置支架、冠脈搭橋術(shù)等冠狀動脈血運(yùn)重建非常重要

第一百零六頁，共140頁。第一百零六頁，共140頁。2022/11/10107在腫瘤診療方面，利用親腫瘤的放射性藥物進(jìn)行腫瘤顯像，可以發(fā)現(xiàn)原發(fā)腫瘤及轉(zhuǎn)移的腫瘤，特別是轉(zhuǎn)移到骨骼上的腫瘤，它可以在病人還未感到不適或疼痛時發(fā)現(xiàn)病變的存在，可比Ｘ線提早３—６月發(fā)現(xiàn)病灶。所以當(dāng)腫瘤病人感到全身不適或疼痛時對其及時進(jìn)行ＳＰＥＣＴ檢查是合適和必要的。第一百零七頁，共140頁。第一百零七頁，共140頁。2022/11/10108在泌尿系統(tǒng)疾病方面，可以動態(tài)和靜態(tài)觀察兩個腎臟的形態(tài)、位置、腎臟的功能并計算出兩腎ＧＦＲ、輸尿管的通暢情況；在呼吸系統(tǒng)方面，可進(jìn)行肺灌注顯像和肺通氣顯像診斷肺梗塞及下肢靜脈顯像尋找栓子存在；第一百零八頁，共140頁。第一百零八頁，共140頁。2022/11/10109在新生兒黃膽時可行肝膽顯像鑒別診斷新生兒肝炎和先天性膽道閉塞；消化道出血時可定位出血部位和診斷美克爾憩室（Ｍｅｃｋｅｌ’ｓｄｉｖｅｒｔｉｃｕｌｕｍ），后者的診斷率為７５％—８５％。當(dāng)然ＳＰＥＣＴ還可以在器官移植、婦科病、血液病方面以及科研等多學(xué)科、多領(lǐng)域進(jìn)行廣泛應(yīng)用。第一百零九頁，共140頁。第一百零九頁，共140頁。2022/11/10110ＳＰＥＣＴ儀器是醫(yī)院必備的常規(guī)檢查設(shè)備，以檢查無創(chuàng)、安全、簡便、經(jīng)濟(jì)、實用等優(yōu)點而被廣大病人所接受，同時也為臨床、科研、教學(xué)提供有力幫助而被醫(yī)務(wù)人員所接受。第一百一十頁，共140頁。第一百一十頁，共140頁。2022/11/10111成像技術(shù)CTMRIPETSPECT優(yōu)點1.成像速度快2.對骨組織敏感3.空間分辨率較高4.造價相對較低1.軟組織成像效果好2.空間分辨率高3.對人體無危害4.掃描角度靈活5.無骨偽影1.對比度較高2.受體成像3.屬于化學(xué)成像1.對比度較高2.價格較低缺點1.X射線對人體有危害2.對軟組織成像較差3.骨的邊緣在成像中易產(chǎn)生條狀偽影4.成像角度不靈活1.對骨組織成像效果較差2.成像時間較CT長1.價格昂貴，必須配備回旋加速器2.分辨率較差1.分辨率低2.成像速度慢第一百一十一頁，共140頁。第一百一十一頁，共140頁。2022/11/10112DICOM標(biāo)準(zhǔn)DICOM（DigitalImagingandCommunicationinMedical）醫(yī)療設(shè)備的國際標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議以解決不同廠商的各種醫(yī)療設(shè)備的互連問題第一百一十二頁，共140頁。第一百一十二頁，共140頁。2022/11/10113醫(yī)學(xué)圖像處理和分析的應(yīng)用輔助醫(yī)生診斷突出感興趣區(qū)域，消除噪聲，提供更多的信息三維建模圖像融合虛擬內(nèi)寇鏡治療規(guī)劃輔助外科手術(shù)制定手術(shù)規(guī)劃手術(shù)導(dǎo)航和術(shù)中監(jiān)護(hù)醫(yī)學(xué)教學(xué)教學(xué)數(shù)字解剖模型手術(shù)教學(xué)訓(xùn)練科學(xué)研究腦功能和結(jié)構(gòu)的研究第一百一十三頁，共140頁。第一百一十三頁，共140頁。第一百一十四頁，共140頁。第一百一十四頁，共140頁。2022/11/10115MRI第一百一十五頁，共140頁。第一百一十五頁，共140頁。2022/11/10116MRAngiographyHeadS/IProjectionMRICenter,UniversityofRochesterMedicalSchool第一百一十六頁，共140頁。第一百一十六頁，共140頁。2022/11/10117MorphologicalImageProcessingChen,Dougherty,Totterman,Hornak,Magn.Reson.Med.29:358(1993)NormalCysticScleroticOsteoporosis第一百一十七頁，共140頁。第一百一十七頁，共140頁。2022/11/10118授課內(nèi)容數(shù)字圖像處理緒論（一節(jié)課）醫(yī)學(xué)圖像增強(qiáng)（3,4節(jié)課）醫(yī)學(xué)圖像分割、配準(zhǔn)及融合（一節(jié)課）基于醫(yī)學(xué)影像的計算機(jī)輔助診斷（一節(jié)課）醫(yī)學(xué)圖像三維顯示（一節(jié)課）虛擬人體計劃研究概述（一節(jié)課）分子影像學(xué)中圖像處理與分析技術(shù)（一節(jié)課）第一百一十八頁，共140頁。第一百一十八頁，共140頁。2022/11/10119醫(yī)學(xué)圖像處理臨床應(yīng)用現(xiàn)狀和前景目前，臨床上醫(yī)學(xué)圖像后處理主要以應(yīng)用隨機(jī)軟件進(jìn)行直接處理為主，由于計算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，各種影像學(xué)設(shè)備隨機(jī)安裝大量后處理軟件，使圖像后處理的臨床應(yīng)用越來越廣泛。這使圖像的顯示、其診斷和鑒別診斷能力均不斷提高，受到影像學(xué)科和其他臨床學(xué)科醫(yī)生的歡迎和好評。但是近年來脫機(jī)應(yīng)用工作站進(jìn)行圖像處理有逐漸增多的趨勢。以圖像融合為例：對同一患者而言，將密度分辨率最高、顯示骨質(zhì)結(jié)構(gòu)和鈣化最佳的CT與軟組織對比分辨率最高的MRI，或者將顯示解剖結(jié)構(gòu)清楚的CT或MRI與顯示功能和代謝改變的PET或SPECT圖像進(jìn)行融合，獲取一種新型圖像，可增加診斷信息，或者使病灶的定位更準(zhǔn)確，其形態(tài)結(jié)構(gòu)顯示得更直觀。由于醫(yī)學(xué)影像學(xué)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)和PACS的建立和臨床應(yīng)用，數(shù)字化圖像包含大量有用信息，所以，圖像后處理的方法有待于進(jìn)一步開發(fā)。例如：計算機(jī)輔助診斷(computedaiddeddiagnosis,CAD)技術(shù)，利用計算機(jī)進(jìn)行圖像的識別和輔助診斷，在乳腺癌和周圍型肺癌的診斷上，有肯定的臨床應(yīng)用價值，并且正在向其他疾病的診斷方面擴(kuò)展。有足夠跡象表明：醫(yī)學(xué)圖像后處理的新方法和新技術(shù)有廣闊的發(fā)展前景，應(yīng)該引起我們的關(guān)注。

第一百一十九頁，共140頁。第一百一十九頁，共140頁。matlab

MATLAB是由美國mathworks公司發(fā)布的主要面對科學(xué)計算、可視化以及交互式程序設(shè)計的高科技計算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計語言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國際科學(xué)計算軟件的先進(jìn)水平。2022/11/10120第一百二十頁，共140頁。第一百二十頁，共140頁。2022/11/10121Matlab環(huán)境第一百二十一頁，共140頁。第一百二十一頁，共140頁。2022/11/10122圖像的輸入輸出讀取圖像讀入Tiff,bmp,jpeg,gif,png圖像X=imread(‘filename’);顯示讀入的圖像imshow(X)同時顯示多幅圖像figure,imshow(g)保存圖像imwrite(f,’filename’)讀入dicom圖像[X,map]=dicomread(filename)顯示讀入的圖像montage(X,map);保存dicom圖像dicomwrite(X,filename)第一百二十二頁，共140頁。第一百二十二頁，共140頁。2022/11/10123圖像類型亮度圖像像素值表示亮度uint8uint16double二值圖像索引圖像RGB圖像第一百二十三頁，共140頁。第一百二十三頁，共140頁。2022/11/10124Matlab中的數(shù)據(jù)類名稱描述doubleUint8Uint16Uint32Int8Int16Int32SingleCharlogical雙精度浮點數(shù)，范圍：-10308~10308（8字節(jié)/像素）無符號整數(shù)[0255]1字節(jié)/像素

[065535]2字節(jié)/像素

[04294967295]4字節(jié)/像素有符號整數(shù)[-128127]1字節(jié)/像素

[-32768，32767]2字節(jié)/像素

[-2147483648，2147483647]4字節(jié)/像素單精度浮點數(shù)，范圍：-1038~1038（4字節(jié)/像素）字符（2字節(jié)/像素）值為0或11字節(jié)/像素第一百二十四頁，共140頁。第一百二十四頁，共140頁。2022/11/10125數(shù)據(jù)類和圖像類型之間的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)類間的轉(zhuǎn)換B=data_class_name(A)圖像類和類型間的轉(zhuǎn)換第一百二十五頁，共140頁。第一百二十五頁，共140頁。2022/11/10126數(shù)組索引向量（行向量）創(chuàng)建向量的元素用方括號括起，并由空格或逗號分開。例如：v=[13579]W=[1，2，3，4,5]單個像素的訪問:向量名(下標(biāo))如：v(3)訪問連續(xù)元素：例如要存取w的中間三個元素w(2:4)存取w中的最后三個元素w(3:end)訪問不連續(xù)數(shù)據(jù)w(1:2:end)從1開始計數(shù)步長為2(步長可以為負(fù)數(shù))end結(jié)束一個向量可以做另一個向量的索引W([145])從行向量產(chǎn)生列向量向量轉(zhuǎn)置（.’）x=w.’

w(:)注意與w(1:end)的區(qū)別第一百二十六頁，共140頁。第一百二十六頁，共140頁。2022/11/10127矩陣索引矩陣的創(chuàng)建用一列被方括號括起來并用分號隔開的行向量表示例如：A=[123；456；789]矩陣元素的訪問訪問單個元素A(2,3)訪問二維元素塊A(:,3)A(2,:)A(1:2,2:3)A(2:end,end:-2:1)使用向量作為矩陣的索引E=A([13],[23])使用邏輯數(shù)組D=logical([100;001;000]);A(D)A(:)逐列的形式將元素組成列向量sum(A(:))sum(A)區(qū)別第一百二十七頁，共140頁。第一百二十七頁，共140頁。2022/11/10128一些重要的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)組zeros(M,N)生成一個大小為M*N的double類矩陣，其元素均為0ones(M,N)ture(M,N)false(M,N)rand(M,N)第一百二十八頁，共140頁。第一百二十八頁，共140頁。2022/11/10129M函數(shù)編程簡介M文件可以是簡單的執(zhí)行一系列Matlab語句的腳本，也可以是接受變量并產(chǎn)生一個或多個輸出的函數(shù)M文件擴(kuò)展名.mM文件組成：函數(shù)定義行H1行幫助文本函數(shù)體命令函數(shù)定義行的形式為：function[outputs]=name(input)例：function[s,p]=sumprod(f,g)調(diào)用〉〉[s,p]=sumprod(f,g)第一百二十九頁，共140頁。第一百二十九頁，共140頁。2022/11/10130運(yùn)算符算術(shù)運(yùn)算符關(guān)系運(yùn)算符邏輯運(yùn)算符第一百三十頁，共140頁。第一百三十頁，共140頁。2022/11/10131算術(shù)運(yùn)算符+-兩種運(yùn)算是一致的，其余用圓點（.）來區(qū)分兩種運(yùn)算例如：C=A*B表示傳統(tǒng)意義上的矩陣成積D=A.*B表示數(shù)組乘法，要求AB兩個數(shù)組大小相同，逐像素相乘即：D(I,J)=A(I,J)*B(I,J)第一百三十一頁，共140頁。第一百三十一頁，共140頁。2022/11/10132運(yùn)算符名稱Matlab函數(shù)示例+數(shù)組和矩陣加減plus(A,B)-minus(A,B).*數(shù)組乘times(A,B)*矩陣乘mtimes(A,B)./數(shù)組右除rdivide(A,B)C=A./Bc(i,j)=A(i,j)/B(i,j)/矩陣右除mrdivide(A,B).\數(shù)組左除ldivide(A,B)C=A.\Bc(i,j)=B(i,j)/A(i,j)\矩陣左除mldivide(A,B).^數(shù)組求冪power(A,B)C=A.^BC(I,j)=A(I,j)^B(i,j)^矩陣求冪mpower(A,B).’向量和矩陣轉(zhuǎn)置transpose(A)‘Ctranspose(A)所有運(yùn)算的操作數(shù)可以是矩陣、數(shù)組或標(biāo)量。數(shù)據(jù)類型可以實數(shù)或復(fù)數(shù)（double類型的