第十章 医学成像原理及处理1_PPT课件
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数字图像
DR(direct radiography)系统 直接数字X射线摄影(direct DR, DDR) 间接数字X射线摄影(indirect DR, IDR)
4．数字减影血管技术 减影就是除去与血管重叠的背景结构、从感兴趣区 (region of interesting, ROI)分离出清晰的血管的方法。
S H ln IH g H lgr H lr C H
Sg rK H SHK LSL
(KLgL KHgH)lg (KLrL KHrH)lr
KHCH KLCL
S g r ( K L g L K H g H ) l g ( K L r L K H r H ) l r K H C H K L C L
表10-3 几种组织的CT数值 (K=500,1000)
窗口技术
CT值范围: 2000H (-1000H ~ +1000H) (1) 根据人眼对灰度的识别和分辨能力，没必要将CT图
像 灰 度 分为2000级。 (2) 如将2000H分成一定的灰度级 (32 or 64) ，会降低图
像的分辨率，丢失图像信息。2000H/32=62.5H
前言——医学成像概述
1.医学成像定义：医学成像是指医学影像数据的形成过程， 也指形成医学影像的技术或装置。
2. 共同特征：能量发射源，效应组织，探测器，处理器，显示器。 3. 分类：
(1) X射线影像 (2)核磁共振成像 (3)核素显像 (4)超声成像 (5) 阻抗成像 (6) 热、微波成像 (7) 光学成像 前四种用途最广泛，容易推广普及，称为四大医学成像。
(a) CT图像
(b) MR图像
(c) PET图像
图 10－2 三种类型医学影像
(a)、(b) 反映了头部的解剖学结构——形态学成像 (c) 反映了脑功能的生理变化——功能成像
4. 不同类型的医学影像具有优势互补作用
表10-1 医学影像类ห้องสมุดไป่ตู้比较
医学图像分类
结构图像：描述人体的 生理解剖结构
功能图像：描述人体在 不同状态下组织器官的 功能活动状况
(3) 数字减影系统
硬件组成： (1) 模／数转换器； (2) 对数型转换器； (3) 数字图像处理机(计算机)； (4) 图像输出设备，包括显示器、打印和存储。
10.2.3 X射线计算机断层成像
X-CT(X-ray computed tomography, X-CT)
1917年奥地利数学家 Radon从理论上证明， 利用X射线投影数值可 以重建二维断层解剖 图像或三维图像。
血液流量成像 体内阻抗或阻抗变化量
体表红外信号和体内微波辐射信号
利用光学及电视技术观察人体部分 器官的形态
2．胶片摄影系统 原理：增感屏—胶片方式
→
片基
增感屏—胶片结构 感光乳胶
荧光增强屏 : 由基层、荧光体层、 保护层和反射层(吸收层)等四 层组成。
3．数字X射线摄影
把X射线投影图像数字化
而得到人体器官的断层图像或三维
可视化图像。
CT的本质： 分布成像
I I 0 e x x ) I p 0 e( x ( ) p x ][
I(x ,z ) I0 ex ( p x ,y ,[ z ) d y ]
p ln I0 ——投影 ( 射线和 ) I(x, z)
lI n 0 lI n (x ,z ) (x ,y ,z ) d y
(1) 数字减影工作原理 掩摸 - 充盈图像 =减影图像 时间减影：用作减影 的两帧图像是在不同 时刻获得的
缺点：运动伪影
能量减影
ILI0 Lex (pg L lg [rL lr)]
IHI0 H ex (pg H lg [rH lr)]
S L ln IL g L lgrL lr C L
K 称为扩大常数, K=1000
水及软组织：0.2cm-1
W =0.19cm-1=19m-1(73keV)
CT 值单位: 亨 (H)
(2) CT数值相关因素
① 由于衰减系数与波长有关，因此CT值与X射线管电 压有关。不同型号的 CT机所测得的 CT值是有差异 的，但其相对值是恒定的；
② CT值与密度和质量电子密度而变，或更确切地说 与体积电子密度有关。
如：KLrLKHrH, 且 KL=1,
则：K H
L r
H r
Sgr Sg
(gL
rL rH
gH)lg
rL rH
CH
CL
—骨组织图像
如：KLgLKHgH, 且 KL=1,
L
则：K H
L
L g
H g
Sg rSr(
L g
r
H
rH )lrg HC HC L—软组织图像
g
g
(2) 空间数字滤波 锐化图像，突出轮廓——高通滤波 平滑图像，消除噪声——低通滤波
• 利用数字图像处理技术改善图像质量 • 降低对患者的照射剂量 • 数字化图像便于存贮、检索和通信
CR(computed radiography)系统 X射线 影像板 激光扫描 光电倍 增管 A / D 数字图像 数字 X 射线 数字透视DF(digital fluorography)系统 成 像 系 统 X射线 影像增强管 X-TV A/D
数据采集
早期CT扫描方式： ——单束平移—旋转扫描
目前CT成像系统用扇形射线 束、环形探测器、电子扫描
CT图像重建 扇形束数据转换成平 行束数据，使之满足 重建算法的条件。
反射投影法 滤波反射投影法
2．CT数值
(1) 人体衰减系数, CT值定义
气道：0.01cm-1
CTKt W W
骨质：0.4cm-1
1972年英国制成用于 临床脑组织检查的世 界上第一台X-CT机(头 部CT)
各种现代医学成像技术都与 X-CT图像重建有类似之处， 如MR和ECT等，掌握该技术的原理和方法很重要。
1. CT原理 利用X射线辐射源投射欲成像的人 体器官，从多个观测角度获取目标
的一系列投影数据后，经过数据处
理，并与图像显示技术相结合，从
主要形式
X摄影、CT 超声成像(UI) 磁共振成像(MRI) 核医学成像(RI) (SPECT ， PET) 功能磁共振成像 (fMRI) 多普勒成像(DFI) 阻抗成像(EIT)
其他类型成像
热、微波成像
光学成像
描述内容
组织密度分布 组织声阻抗的变化 磁共振核密度分布及弛豫特征
组织器官生理代谢功能
人脑的功能活动
DR(direct radiography)系统 直接数字X射线摄影(direct DR, DDR) 间接数字X射线摄影(indirect DR, IDR)
4．数字减影血管技术 减影就是除去与血管重叠的背景结构、从感兴趣区 (region of interesting, ROI)分离出清晰的血管的方法。
S H ln IH g H lgr H lr C H
Sg rK H SHK LSL
(KLgL KHgH)lg (KLrL KHrH)lr
KHCH KLCL
S g r ( K L g L K H g H ) l g ( K L r L K H r H ) l r K H C H K L C L
表10-3 几种组织的CT数值 (K=500,1000)
窗口技术
CT值范围: 2000H (-1000H ~ +1000H) (1) 根据人眼对灰度的识别和分辨能力，没必要将CT图
像 灰 度 分为2000级。 (2) 如将2000H分成一定的灰度级 (32 or 64) ，会降低图
像的分辨率，丢失图像信息。2000H/32=62.5H
前言——医学成像概述
1.医学成像定义：医学成像是指医学影像数据的形成过程， 也指形成医学影像的技术或装置。
2. 共同特征：能量发射源，效应组织，探测器，处理器，显示器。 3. 分类：
(1) X射线影像 (2)核磁共振成像 (3)核素显像 (4)超声成像 (5) 阻抗成像 (6) 热、微波成像 (7) 光学成像 前四种用途最广泛，容易推广普及，称为四大医学成像。
(a) CT图像
(b) MR图像
(c) PET图像
图 10－2 三种类型医学影像
(a)、(b) 反映了头部的解剖学结构——形态学成像 (c) 反映了脑功能的生理变化——功能成像
4. 不同类型的医学影像具有优势互补作用
表10-1 医学影像类ห้องสมุดไป่ตู้比较
医学图像分类
结构图像：描述人体的 生理解剖结构
功能图像：描述人体在 不同状态下组织器官的 功能活动状况
(3) 数字减影系统
硬件组成： (1) 模／数转换器； (2) 对数型转换器； (3) 数字图像处理机(计算机)； (4) 图像输出设备，包括显示器、打印和存储。
10.2.3 X射线计算机断层成像
X-CT(X-ray computed tomography, X-CT)
1917年奥地利数学家 Radon从理论上证明， 利用X射线投影数值可 以重建二维断层解剖 图像或三维图像。
血液流量成像 体内阻抗或阻抗变化量
体表红外信号和体内微波辐射信号
利用光学及电视技术观察人体部分 器官的形态
2．胶片摄影系统 原理：增感屏—胶片方式
→
片基
增感屏—胶片结构 感光乳胶
荧光增强屏 : 由基层、荧光体层、 保护层和反射层(吸收层)等四 层组成。
3．数字X射线摄影
把X射线投影图像数字化
而得到人体器官的断层图像或三维
可视化图像。
CT的本质： 分布成像
I I 0 e x x ) I p 0 e( x ( ) p x ][
I(x ,z ) I0 ex ( p x ,y ,[ z ) d y ]
p ln I0 ——投影 ( 射线和 ) I(x, z)
lI n 0 lI n (x ,z ) (x ,y ,z ) d y
(1) 数字减影工作原理 掩摸 - 充盈图像 =减影图像 时间减影：用作减影 的两帧图像是在不同 时刻获得的
缺点：运动伪影
能量减影
ILI0 Lex (pg L lg [rL lr)]
IHI0 H ex (pg H lg [rH lr)]
S L ln IL g L lgrL lr C L
K 称为扩大常数, K=1000
水及软组织：0.2cm-1
W =0.19cm-1=19m-1(73keV)
CT 值单位: 亨 (H)
(2) CT数值相关因素
① 由于衰减系数与波长有关，因此CT值与X射线管电 压有关。不同型号的 CT机所测得的 CT值是有差异 的，但其相对值是恒定的；
② CT值与密度和质量电子密度而变，或更确切地说 与体积电子密度有关。
如：KLrLKHrH, 且 KL=1,
则：K H
L r
H r
Sgr Sg
(gL
rL rH
gH)lg
rL rH
CH
CL
—骨组织图像
如：KLgLKHgH, 且 KL=1,
L
则：K H
L
L g
H g
Sg rSr(
L g
r
H
rH )lrg HC HC L—软组织图像
g
g
(2) 空间数字滤波 锐化图像，突出轮廓——高通滤波 平滑图像，消除噪声——低通滤波
• 利用数字图像处理技术改善图像质量 • 降低对患者的照射剂量 • 数字化图像便于存贮、检索和通信
CR(computed radiography)系统 X射线 影像板 激光扫描 光电倍 增管 A / D 数字图像 数字 X 射线 数字透视DF(digital fluorography)系统 成 像 系 统 X射线 影像增强管 X-TV A/D
数据采集
早期CT扫描方式： ——单束平移—旋转扫描
目前CT成像系统用扇形射线 束、环形探测器、电子扫描
CT图像重建 扇形束数据转换成平 行束数据，使之满足 重建算法的条件。
反射投影法 滤波反射投影法
2．CT数值
(1) 人体衰减系数, CT值定义
气道：0.01cm-1
CTKt W W
骨质：0.4cm-1
1972年英国制成用于 临床脑组织检查的世 界上第一台X-CT机(头 部CT)
各种现代医学成像技术都与 X-CT图像重建有类似之处， 如MR和ECT等，掌握该技术的原理和方法很重要。
1. CT原理 利用X射线辐射源投射欲成像的人 体器官，从多个观测角度获取目标
的一系列投影数据后，经过数据处
理，并与图像显示技术相结合，从
主要形式
X摄影、CT 超声成像(UI) 磁共振成像(MRI) 核医学成像(RI) (SPECT ， PET) 功能磁共振成像 (fMRI) 多普勒成像(DFI) 阻抗成像(EIT)
其他类型成像
热、微波成像
光学成像
描述内容
组织密度分布 组织声阻抗的变化 磁共振核密度分布及弛豫特征
组织器官生理代谢功能
人脑的功能活动