医学影像处理概述与发展历史PPT演示幻灯片

1、1,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,2,Examples of Medical Images,医学影像实例,3,问 题 Questions,What does the image show? What good is it? How is it made?,图像显示的是什么? 什么是好图像? 如何成像?,4,手的 X光图像,5,X-ray Image of Hand,6,What is it?,SARS的胸片表现,7,X光成像: 如何工作X-ray Imaging: How it works.,

2、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。,8,9,10,11,12,13,小结: X光成像Summary: X-ray Imaging,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。 Oldest non-invasive imaging of internal structures Rapid, short exposure time, inexpensive Unable to distinguish between soft tissues in he

3、ad, abdomen Real time X-ray imaging is possible and used during interventional procedures. Ionizing radiation: risk of cancer.,14,CT (Computed Tomography) 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,15,16,17,CT 如何工作Computer Tomography:How It Works,18,Fan-Beam Computer Tomography,19,扫描、数据采集,20,体模 Phantom (128

4、x128),Sinogram,t,f,P(t),f,21,反投影重建图像Reconstruction from projections,From 8 to 256 projections,22,反投影成像,23,CT检查及其图像,24,X线CT 小结Summary of X-Ray CT,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,25,磁共振功能成像Functional Magnetic Resonance Imaging,Plane 3,Plane 6,26,显示的是什么？

5、What Is It?,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。 Plane 3 显示视觉皮层功能活动区(底部) Plane 6显示语言功能活动区(图像右边).,27,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.,28,磁共振成像信号来源MRI Signal Source,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 表示：,磁矩, =IS,29,磁共振成像信号来源MRI S

6、ignal Source,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,30,磁共振成像信号来源MRI Signal Source,外加磁场的影响 氢原子核整齐排列 人体产生磁场,31,=B0,磁共振成像信号来源MRI Signal Source,拉莫 ( Larmor ) 频率：,For hydrogen, the Larmour frequency is 42.6 MHz per Tesla.,32,磁共振成像信号来源MRI Signal Source,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

7、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,33,磁共振成像的信号检测Detected Signal in MRI,线圈 Coils,34,35,MRI,36,磁共振成像的特点Features of MRI,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. No ionizing radiation expected to not have any long-term or short-term harmful effects Many contrast mechanis

8、ms: contrast between tissues is determined by pulse sequences Can produce sectional as well as projection images. Slower and more expensive than X-ray,37,38,39,40,MR 小结Magnetic Resonance Summary,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 No ionizing radiation (safe) Tomography at arbitra

9、ry angle Many imaging modes (water, T1, T2, flow, neural activity) Slow Expensive,41,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。,42,超声成像Ultrasound Imaging,怀孕10周的双胞胎 Twin pregnancy during week 10,43,44,超声扫描Ultrasound Scanner,45,46,用途和特点Variety of Applications,便携 Portable 价格低 Low-Cost 安全 Safe

10、实时 Real-Time,47,2D 3D 4D,3D imaging in real-time,48,核医学成像 ECT,49,核医学成像nuclear medical Imaging,1、利用衰变时放射单一射线的放射性核素作为标记的单光子发射断层扫描(SPECT)； Single Photon Emission Computed Tomography. 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)。 Positron Emission Tomography,50,成像步骤,51,Ring of Photon Detectors,Detect Pairs of

11、Back-to-Back 511 keV Photons,52,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。,53,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,54,PET Images of Cancer,转移瘤 绿箭头所示,Brain,Heart,Bladder,器官的正常摄取蓝箭头所示,治疗后的肿瘤在边缘复发,55,CT与PET比较,56,PET / CT 同机融合,57,HawkEye的功能解剖融合图像 (Functiona

12、l Anatomic Mapping，FAM),58,First Installation in Zurich March 2001,59,60,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,61,医学影像设备分类,X线机,MRI,CT,DSA,红外线成像,内窥镜,US,ECT,荧光显微,62,ECT:,X线片,CT片,MRI,63,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,

13、治疗前,治疗后,北京大学深圳医院日常诊疗中的应用,64,CT 灌注成像Perfusion,北京大学深圳医院日常诊疗中的应用,65,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,66,67,CT 三维成像3D Rendering,68,北京大学深圳医院日常诊疗中的应用,69,北京大学深圳医院日常诊疗中的应用,70,71,Bronchoscopy,Path,View,72,Colonoscopy,Path,View,73,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: A polyp seen with optic

14、al endoscopy. Right: View in virtual endoscopy.,74,MRI 心血管成像,北京大学深圳医院日常诊疗中的应用,75,MR功能成像（fMRI）,北京大学深圳医院日常诊疗中的应用,76,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,77,欢迎指教，谢谢！,78,79,Conventional Surgery: See the surface,80,Image Guided Surgery: See under the surface,81,Visualizing the surgical site,82,Surgical navigation,83,颈动脉 Carotids,84,骨骼 Skeletal,85,胸部 Thoracic,86,心血管 Cardiac CTA4 slice versus a 16 slice CT,Heart rate 115bpm ?,87,88,New Views and Spectral Sight,Normal conventional