医学成像理论-CT重建原理教学探讨

医学成像理论、

CT成像原理教学探讨泰山医学院放射学院影像技术教研室—邱建峰医学影像成像原理

医学影像成像理论

医学影像物理学

医学成像技术名称、教材与历史沿革：名称、教材与历史沿革：X线摄影学袁聿德主编人民卫生出版社93年/97年医学影像成像原理李月卿主编人民卫生出版社02年十五规划教材09年第二版医学影像物理学实验王鹏程主编人民军医出版社07年十一五规划教材医学影像成像理论李月卿主编人民卫生出版社03年现代医学影像物理学包尚联主编北京大学医学出版社医学成像系统高尚凯主编清华大学出版社医学影像物理学张泽宝主编

人民卫生出版社CT原理与算法庄天戈磁共振成像原理俎栋林医学成像系统美马克夫斯基名称、教材与历史沿革：课程设置影像医学与核医学本科专业第三学年第一学期专业基础课专业课程的引入108学时/108学时/32学时/64学时理论90学时实验18学时医学影像及其相关信息形成过程的物理原理X线平片：X线本质、特点—产生—与物质的相互作用—X线影像成像的原理—X线影像的形成—X线影像的特点--X线影像的质量控制核磁共振影像：核磁共振现象—核磁共振成像—核磁共振影像重建—核磁共振成像相关因素—核磁共振影像质量控制授课内容：成像理论系统评价质量控制图像识别（图像处理）相关影像技术授课内容：授课内容：成像理论X线成像（平片、透视）数字X线成像（CR、DR、DSA）X-CT成像MRI成像US成像RNI成像放射技术—放射学—影像学—信息学成像系统的评价评价：系统性能的高低图像质量的好坏成像应用范围的宽窄对人体的损伤程度（安全性）性价比授课内容：评价手段系统评价函数图像质量参数MTF分辨率DQE噪声ROC对比度QAQCQA>QC>QEQA管理规范与优化QC主动控制与调节QE被动测试与分析授课内容：MRIQE方法评价体系（其他成像设备：MTF/DQE/ROC）（主要依赖单个参数分析）计算方法（测量体模MRI图像,公式分析）工具（体模）水模（综合体模/表面线圈体模/流动体模/方水模/原水模等）医学图像的识别基础（基于图像的理解与认识）方法和工具（图像后处理、处理、分析）授课内容：对比度增强直方图改善平滑处理边缘增强。。。。。。HighContrastInvert&ZoomCTMR3DFusionfromCTandMR

相关影像技术数字化性能提升CADPACS授课内容：CAD对乳腺微小化的检 测灵敏度为100%（伪阳性数：0.57/image)； 肿瘤检测灵敏度为58%CADCADPACS一点个人看法重点突出，内容简化重视数学基础加强医学数字图像处理等相关课程的联系重视图表与实验必做实验项目选做实验项目屏-片系统的一维调制传递函数的测试铅当量的测量焦点的极限分辨率与散焦值的测试利用ALVIM体模进行数字乳腺摄影的ROC分析数字X线成像系统及PACS系统见习屏-片系统的噪声等价量子数和量子检出效率测试CT成像见习胶片特性曲线的制作及特性值测试核磁共振成像见习与信号可视化基于Web技术的简易PACS系统构建CT、核磁共振的质量控制CT投影数据采集、反投影重建超声诊断仪成像光电倍增管特性曲线的测定磁共振图像质量评价计算机辅助诊断见习SPECT成像、PET成像见习CT成像原理教学探讨概述扫描方式、投影与数据采集螺旋CT重建方法质量控制X-CTcomputedtomography

tomo:Greektomos[section]希腊语tomos[切面]graphy:Latin-graphia,fromGreek,fromgraphein.computerizedaxialtomography(CAT)计算机控制〔横〕轴向〔X线〕断层〔扫描〕术第一节成像原理一、概述放射学与计算机科学的结合--技术飞跃放射学影像学与普通X线成像的本质区别透射像断层像Hounsfield和Cormack因发明CT获得1979年诺贝尔医学和生理学奖。

CentralResearchLaboratories,EMI

LondonG.N.Hounsfield

A.M.Cormack

TuftsUniversity

Medford,MA,USAElectricandMusicalIndustries

百代唱片公司傅里叶变换

卷积

迪拉克函数-抽样

Radon变换重建方法：傅里叶(Fourier)生平1768年生于法国1807年提出“任何周期信号都可用正弦函数级数表示”1829年狄里赫利第一个给出收敛条件拉格朗日反对发表1822年首次发表在“热的分析理论”一书中傅利叶变换是将任意一周期信号或非周期信号变换成用其自身频率特性表述的一种形式，使信号的变化与频率变化之间建立内在的联系，从分析频率特性的角度来揭示信号本身的变化观律。如图所示的矩形波信号，经过傅里叶变换成频率变化的形式。变换域（频域）实质是一种分析方法是其他变换的基础应用广泛傅里叶变换（FT）卷积两个信号卷积的定义为：卷积是一种数学运算卷积的物理意义冲激函数的性质筛选

筛选特性JohannRadonBorn:16Dec1887inTetschen,Bohemia(nowDecin,CzechRepublic)

Died:25May1956inVienna,AustriaHeworkedontheCalculusofvariations,DifferentialgeometryandMeasuretheory.常用的重建算法二维傅利叶变换法（中心切片理论）普通反投影反投影法平行线束滤波反投影去伪影重建（雷登变换）扇形线束卷积反投影

投影重建迭代法（数值迭代）

拟和逼近法（算术拟和）二维傅里叶变换法二维傅里叶变换法将各个投影进行一维傅里叶变换，再把各角度上的变换结果汇集起来，在变换成极坐标上补足求得的傅里叶变换的频域曲面，再改为空间直角坐标。按公式进行二维傅里叶反变换后即可得到重建图像。

二维傅里叶变换法是最理想的图像重建方法之一。但该方法需要进行正、反两次傅里叶变换，计算量比较大，在实际应用中不易实现。1．二维傅里叶变换法二维傅里叶变换法理论依据：中心切片理论优点：算法精确缺点：复杂耗时，运算量庞大定义密度函数f（x，y）在某一方向上的投影函数gθ（R）的一维傅里叶变换函数Gθ（p），是密度函数f（x，y）的二维傅里叶变换F（p，θ）在p，θ平面上沿同一方向过原点直线上的值。中心切片理论中心切片理论的证明特殊情况

θ=900一般情况中心切片的应用指出了投影重建图像的可能性二维傅里叶变换法如果我们在不同角度下取得足够多的投影函数数据，并进行傅里叶变换，那么变换后的数据将充满整个（u，v）平面。得到频域函数F（u，v）的全部值，将其进行傅里叶反变换，得到原始的密度函数f（x，y）即所要的图像。填充（u，v）平面需要按照角度填充，即筛选角度，完成这一步骤需要做极坐标转换。空间域雷登空间极坐标频率域2、反投影法反投影法(backprojection)又称总和法，是利用投影数值近似地复制出值的二维分布。基本原理是将所测得的投影值按其原路径平均的分配到每一点上，各个方向上投影值反投影后，在影像处进行叠加，从而推体出原图像。反投影法反投影法算法举例根据反投影算法x1=p5=5 x6=p2+p3+p5=18 …平均化处理，除以投影线数目 xi=xi/6000005200100000056237181271108136250.8310.3300.51.16321.160.061.661.330.160.510.330.83反投