医学成像技术课件-绪论

2022/12/11一、绪论（2学时）本课程的性质、目的和任务；医学成像技术发展过程及其展望；医学成像技术的分类；医学成像技术评价及比较；医学图像的存档与通讯系统；数字图像基础知识；2022/12/11本课程的性质、目的和任务

医学成像技术是综合理、工学的理论和技术，并将其应用于医学成像领域的一门综合性、边缘性学科，是生物医学工程专业的专业基础课程之一。本课程的目的是学习各种医学成像的原理、技术和影像质量评价的理论和方法，使学生系统地掌握这一研究领域的基础知识，了解该研究领域的最新发展方向，培养学生分析问题与解决问题的能力，为本专业学生初步具备研究医学成像方法、系统与设备的能力，以及毕业后从事相关工作打下良好的基础。

2022/12/11医学成像技术发展过程及其展望华佗（三国）望、闻、问、切从现象到本质从定性到定量从表面到内部2022/12/11医学成像技术发展过程及其展望扁鹊见蔡桓公，立有间，扁鹊曰：“君有疾在腠理，不治将恐深。”桓侯曰：“寡人无。”扁鹊出，桓侯曰：“医之好治不病以为功。”居十日，扁鹊复见曰：“君之病在肌肤，不治将益深。”桓侯不应。扁鹊出，桓侯又不悦。居十日，扁鹊复见曰：“君之病在肠胃，不治将益深。”桓侯又不应。扁鹊出，桓侯又不悦。居十日，扁鹊望桓侯而还走。桓侯故使人问之，扁鹊曰：“疾在腠理，汤熨之所及也；在肌肤，针石之所及也；在肠胃，火齐之所及也；在骨髓，司命之所属，无奈何也。今在骨髓，臣是以无请也。”居五日，桓公体痛，使人索扁鹊，已逃秦矣，桓侯遂死。故良医之治病也，攻之于腠理，此皆争之于小者也。夫事之祸福亦有腠理之地，故曰：“圣人早从事焉。”－－《韩非子·喻老》2022/12/11医学成像技术发展过程及其展望魏文王问扁鹊说：“你们家兄弟三人，都精于医术，到底哪一位医术最好呢？”扁鹊回答说：“大哥最好，二哥次之，我最差。”魏王不解地说：“那么为什么你最出名呢？”扁鹊解释说：“大哥治病，是在病情发作之前，那时候病人自己还不觉得有病，但大哥就下药铲除了病根，使他的医术难以被人认可，所以他的名气无法传出去，只是在我们家中被推崇备至。我二哥治病，是在病初起之时，症状尚不十分明显，病人也没有觉得痛苦，二哥就能药到病除，一般人认为二哥只是治小病很灵，所以他只在我们的村子里有名气。我治病，都是在病情十分严重之时，病人痛苦万分，病人家属心急如焚。此时，他们看到我在经脉上穿刺，用针放血，或在患处敷以毒药以毒攻毒，或动大手术直指病灶，使重病人病情得到缓解或很快治愈，所以我名闻天下”。魏王恍然大悟。－－《鶡冠子··世贤》2022/12/11医学成像技术发展过程及其展望医学成像（MedicalImaging)将人体内感兴趣的信息提取出来，以图像的形式进行显示物理、生化原理数学算法硬件设备看不见看得见形态功能电磁波机械波2维3维4维2022/12/11医学成像技术发展过程及其展望Roentgen（德国）1895发现X射线1901年获诺贝尔物理学奖CR（computedradiography)1982富士胶片X射线成像2022/12/11X光胸片CR胸片医学成像技术发展过程及其展望X射线成像2022/12/11CTComputedTomography计算机断层造影术通常指X-CT医学成像技术发展过程及其展望CT成像2022/12/11医学成像技术发展过程及其展望CT成像Radon(奥地利)1917

AllanM.Cormack(美国)GodfreyN.Hounsfield(英国)

2022/12/6医学成成像技技术发发展过过程及及其展展望CT成像1971年9月，Atkinson-Morley医院安安装了了第一一台临临床CT扫描器器。（（1972年)1979年，Hounsfield和Cormack分享了了诺贝贝尔生生理学学和医医学奖奖“CATscanning”ComputedAxialTomography2022/12/6医学成成像技技术发发展过过程及及其展展望CT成像早期CT影像现在CT影像2022/12/6医学成成像技技术发发展过过程及及其展展望CT成像1989年出现现螺旋旋CT2022/12/6医学学成成像像技技术术发发展展过过程程及及其其展展望望磁共共振振成成像像Bloch(美国国)Purcell(美国国)1946年发发现现核核磁磁共共振振现现象象(NMR：NuclearMagneticResonance)1952年荣获诺诺贝尔物物理学奖奖2022/12/6医学成像像技术发发展过程程及其展展望磁共振成成像Lauterbur(美国)Mansfield(英国)Lauterbur““FatherofMRI””(MRI:MagneticResonanceImaging)1972年用共轭轭摄影法法产生一一幅试管管的MR图1974年作出第第一幅动动物的肝肝脏图象象。2003年二人分分享了诺诺贝尔生生理学和和医学奖奖2022/12/6医学成成像技技术发发展过过程及及其展展望磁共振振成像像MRIMRI扫描系系统2022/12/6医学成成像技技术发发展过过程及及其展展望磁共振振成像像fMRI------FunctionalMRI2022/12/6医学成像技技术发展过过程及其展展望核医学成像像RNI------RadioNuclearImagingγ照相机；发射型计算机机断层（ECT）PET（PositronEmissioncomputedTomography)SPECT(SinglePhotonEmissioncomputedTomography)2022/12/6医学成像技术术发展过程及及其展望核医学成像PETSPECT2022/12/6医学成像技术术发展过程及及其展望超声成像Langevin(法国)1917年石英晶体体超声发生器器1950年脉冲反射射法（A超）被用于医医学诊断B超的三次突破破灰度显像实时技术与计算机技术术结合M超多普勒彩色超超声2022/12/6医学成像技术术发展过程及及其展望超声成像超声彩超超声成像系统统2022/12/6医学成像技术术发展过程及及其展望光学成像技术术可见光成像内窥镜技术：：1958年第一台纤维维胃镜诞生光纤内镜、电电子内镜、超超声内镜、激激光内镜等显微镜成像红外、微波成成像被动成像方式式的红外热像像术主动成像方式式的红外摄影影术无损、非接触触、简便、经经济2022/12/6医学成像技术术发展过程及及其展望光学成像技术术显微镜成像红外外热热像像红外外摄摄像像2022/12/6医学学成成像像技技术术发发展展过过程程及及其其展展望望发展展趋趋势势从理理论论到到实实践践从模模拟拟到到数数字字从形形态态到到功功能能从局局部部到到整整体体从宏宏观观到到微微观观从定定性性到到定定量量从有有损损到到无无损损从低低速速到到高高速速从静静态态到到动动态态从单单一一到到综综合合2022/12/6医学学成成像像技技术术的的分分类类按其信息息载体分分：X射线成像像、X－CT：测量穿穿过人体体组织、、器官后后的X线强度；；磁共振成成像：测测量人体体组织中中同类元元素原子子核的磁磁共振信信号；超声成像像：测量量人体组组织、器器官对超超声的反反射波或或透射波波；放射性核核素成像像：测量量放射性性药物在在体内放放射出的的γ射线；光学成像像、红外外、微波波成像2022/12/6医学成像像技术的的分类现代医学学四大影影像技术术B超X-CT核医学成成像核磁共振振成像2022/12/6医学成像像技术评评价及比比较各种成像像方式的的成像原原理、成成像参数数及适用用范围等等各不相相同。不不同的成成像系统统并不能能相互取取代，在在临床应应用中起起着相互互补充的的作用。。评价一个个成像系系统，应应从各个个不同角角度全面面分析成成像系统统的优缺缺点，并并了解其其临床适适用的范范围。2022/12/6医学成像像技术评评价及比比较形态/功能内部/表面分辨力

辐射X射线形态内部低有X－CT形态内部高（骨）有MRI形态/功能内部高（软组织）有超声形态/功能内部较高有RNI功能内部高有红外功能表面/内部低无2022/12/6医学图像像的存档档与通讯讯系统PACS（picturearchivingandcommunicationsystems）是近年来来随着数数字成像像技术、、计算机机技术和和网络技技术（在在医学影影像处理理方面主主要表现现在DICOM3.0国际医学学影像标标准被医医疗设备备厂商广广泛采用用）进步步而迅速速发展起起来的、、旨在全全面解决决医学图图像的获获取、显显示、存存贮、传传送和管管理的综综合系统统。PACS的主要作作用有：：联接不同同的影像像设备（（CT、MR、XRAY、超声、、核医学学等）；；存储与管管理图像像；图像的调调用与后后处理；；图像的网网络传输输；2022/12/6医学图像像的存档档与通讯讯系统2022/12/6数字图图像基基础知知识图像：：是对对客观观存在在的物物体的的一种种相似似性的的生动动模仿仿或描描述。。是物物体的的一种种不完完全、、不精精确，，但在在某种种意义义上是是适当当的表表示。。物体图像数学函数不可见的物理图像可见的图像光图像照片、图、画2022/12/6数字图图像基基础知知识数字图图像是是图像像的数数字表表示，，像素素(Pixel)是其最最小的的单位位。数字图图像的的描述述有：：灰度图图像彩色图图像2022/12/6数字图图像基基础知知识数字图图像的的获取取对象物光光源摄像单元A/D转换单元图像存储单元计算机2022/12/6数字图图像基基础知知识数字图图像处处理是是将一一幅图图像变变为另另一幅幅经过过加工工的图图像，，是图图像到到图像像的过过程。。2022/12/6数字图图像基基础知知识数字图图像处处理：：z2z8z5z3z9z6z1z7z4频域变变换：：空域变变换：：2022/12/6数字图图像基基础知知识图像锐锐化频域高高通滤滤波频域带带通滤滤波反锐化化掩模模伪彩色色显示示代数运运算ROI定量量估估计计图像像融融合合及及三三维维重重建建常用用的的数数字字图图像像处处理理方方法法对比比度度增增强强：：灰度度变变换换：：线线性性，，非非线线性