核物理基础与核医学仪器课件：06-核医学计算机及其应用（有作业讲评）

1、核医学计算机及其应用,作业讲评（1）,概括（超赞） 1、复习型（偶尔） 2、原创型（多数） 3、改良型（少数） 不足 1、题干短、选项长：提练不够，考察点不清晰（如：题干为：“照相机是”） 2、否定型问题（“不是”、“错误的是”），不宜多，且要注明“不”。 3、有“以上都不是”类的选项，有时导致放弃该题,作业讲评（2）,例1 照相机在脏器显像中，探头与被检者间的距离，下列哪种距离使其分辨率和灵敏度均最高（） A、贴紧 B、相距2.5cm C、5cm D、相距10cm E、相距大于10cm,作业讲评（3）,例2 下列关于计算机说法正确的是？D A计算机有中央处理器，主存储器，应用软件和外部输入/

2、输出四大部分，总线将各个部分连接起来 B计算机分为硬件和软件两部分，硬件包括微处理器，操作系统，磁盘，显示器等，软件包括编程语言和应用软件等。 C汇编语言是最基本的计算机编程语言，只有使用汇编语言才能实现程序在不同型号的中央处理器的移植 D操作系统可以按单任务或多任务划分，而核医学计算机采用的是多任务操作系统。 E核医学计算机与其他计算机的不同主要体现在操作系统的装备上。,作业讲评（4）,例3 下列不属于准直器缺点的是 A、探测效率高 B、探测效率低 C、分辨率低 D、图像质量受准直器间壁厚度的影响 E、图像质量受准直器孔大小的影响 （正确答案 B）,医学成像 CT、MRI 照相机、SPECT

3、、PET 医学图像处理 图像增强 图像分割和特征提取,计算机在医学影像中的地位,计算机原理,硬件 计算机中的可见部件 CPU、内存、硬盘/软盘 软件 包含 计算机指令 数据 分类 操作系统软件 应用软件,核医学计算机的特征,图像采集接口（Image Acquisition Interface） 是计算机与影像设备的联络通道 照相机 SPECT PET 输出 图像采集指令 输入 图像,数字化核医学图像,放射性药物,矩阵(Matrix),像素(Pixel= Picture Element),放射性活度,图像显示:将放射性活度与不同的亮度或颜色对应，在图像显示设备上展示,功能图像,分子水平的器官功能

4、,矩阵大小与图像分辨率（1）,矩阵大小与图像分辨率（2）,矩阵大小的选择依据 一般原则 像素宽度必须小于FWHM的1/2 照相机、SPECT 像素宽度必须小于FWHM的1/3 像素过小并不能增加图像分辨率,像素尺寸,计算 条件：方形、圆形视野将方形矩阵完整填充 像素尺寸=视野直径/矩阵行数 用于粗略估计 测量 方法：制备两个点源并采集图像 像素尺寸=两点源间物理距离/点源相距像素数 用于实际（距离、面积测量） 像素面积,图像模拟放大（ZOOM）,像素深度,=255,权重,图像模式,以一个字节为一像素 每像素最大计数=255 以一个字为一个像素 每像素最大计数=65535 图像模式（Image

5、Mode) 字节模式（byte mode） 字模式（word mode, two byte mode） 保存图像所需的存储空间 保存图像所需的存储器字节数等于矩阵行数、矩阵列数和像素深度（即每像素的字节数）三者的乘积。,核医学图像采集接口组成,复习：照相机输出的信号及其特点 输入 采用模拟-数字转换器 获取图像 输出 多采用数字-模拟转换 采集参数 运动指令 模拟放大器 图像模拟放大,图像采集的基本原理（1）,(T,Xd,Yd, R). (T, Xd, Yd) (T,帧模式,列表模式,图像采集的基本原理（2）,方式 帧模式 直观 存储空间小 列表模式 灵活 存储空间大 要点 按闪烁事件出现的先

6、后顺序逐次采集。,图像显示（1）,计数与亮度对应,图像显示（2）,计数与颜色对应,计数与亮度或颜色对应关系统称为色表,图像存储,图像作为计算机文件存储 内容 图像数据 非图像数据 病人姓名、性别、医生、矩阵大小 通用图像格式 (JPEG, GIF) 非图像数据如何保存？ InterFile 文件格式 核医学专用 DICOM 文件格式 医学影像通用 厂家专用格式,图像传输,图像作为文件传输 计算机网络 FTP (File Transfer Protocol) 网络上传和下载 电子邮件 PACS (Picture Archiving and Communication System),图像采集,目

7、的： 当体内核素分布不变化或可以认为不变化时采用 多次静态显像可以观察核素分布的动态变化 用于观察被检器官的位置、形态、大小和放射性分布情况（如正常、增高、降低、或缺如）,静态图像（Static Imaging）,静态图像采集条件和分析工具,图像分辨率 高分辨率准直器 尽可能大的图像矩阵 图像模拟放大 采集结束方法 定数 定时 手动 分析工具 变换色表 调整显示窗位和窗宽 ROI,目的： 以预定的时间间隔自动地、连续地采集图像 动态图像用于核素分布的连续变化，或获得器官的时间-计数曲线以计算功能参数。,动态显像（Dynamic Imaging）,动态图像采集条件,兼顾图像分辨率和每帧图像的计数

8、 通用或高灵敏度准直器 适当的矩阵大小和帧时间 必要时先用列表模式采集，然后重组为帧模式图像,动态图像分析工具（1）,全部帧显示（All Frames),动态图像分析工具（2）,单帧和电影模式显示,动态图像分析工具（3）,ROI 时间-放射性曲线,目的：观察全身的放射性核素分布 探头或床连续运动 图像拼接,全身扫描,全身扫描采集条件,分辨率和总计数 准直器 扫描速度 讨论 拼接方式和连续方式中的X,Y位置信号幅度如何改变？,对周期性的过程，可以采用多个周期内相同时相的动态图像相加的办法，提高综合图像的计数。周期的开始时刻为生理信号（如心电R波）为标志。,多门控动态显像,多门控动态显像采集条件和

9、分析工具,特殊的动态图像 分辨率 总计数 采集时间 分析工具 与动态图像相同 其它: 傅立叶变换、相位分析,核医学常用图像处理,感兴趣区分析（1）,目的：获得总计数、平均计数、最大计数、区域内像素数目、区域面积等 注意事项：区域封闭性,感兴趣区分析（2）,本底及其扣除：Nos(i)=No(i)-(Po/Pb)Nb(i),感兴趣区分析（3）,时间-放射性曲线（时间-计数曲线） 注意事项（1） 区域一致,感兴趣区分析（4）,时间-放射性曲线 注意事项（2） 时间分组,图像算术运算（1）,图像的加、减、乘、除 对应像素间的运算 例（1）图像相减 甲状腺+甲状旁腺 甲状腺 甲状旁腺,图像算术运算（2）

10、,例（2）图像相减,图像平滑与滤波（1）,空间域（1） 平滑模板（卷积核，滤波器核）,图像平滑与滤波（2）,空间域（2） 卷积,图像平滑与滤波（3）,空间域（3） 图像示例,图像平滑与滤波（4）,空间域（4） 问题：如何选择模板及平滑次数？,原图,平滑适当,平滑过度,图像平滑与滤波（5）,频率域表示方法：用幅度与频率的关系描述事物,图像平滑与滤波（6）,傅里叶变换（FOURIER TRANSFORMS） 傅里叶（正）变换将空间域分布变为频率域 傅里叶反变换将频率域分布变为空间域分布 空间域分布和频率域分布完全等价,图像平滑与滤波（7）,傅里叶变换示例(1),频率域,空间域,图像平滑与滤波（8）,傅里叶变换示例(2) 距离反比函数的傅里叶变换是频率反比函数,图像平滑与滤波（9）,傅里叶变换示例(3) 理想点源的傅里叶变换,图像平滑与滤波（10）,图像分辨率与图像频率成份的关系,图像平滑与滤波（11）,滤波函数=卷积核的傅里叶变换,图像平滑与滤波（12）,图像滤波的过程 将图像作FT 与滤波函数相乘 作反FT得到滤波后的图像 （空间域的卷积等于频率域的乘积）,原始