医学成像技术之三维重建技术讲义
医学图像重建PPT课件
一 图像重建概述
不同密度体对射 线的吸收不同
对射线吸收相同的 物体，密度分布不 一定相同
入射线
高密度体
少透射
入射线
低密度体
多透射
入射线
6ห้องสมุดไป่ตู้
222
入射线
6
141
等强度射线穿透不同组织的情况
投影重建时需要一系列投影才能重建图像。
一 图像重建概述
➢ 分类：
➢ 根据被用于图像重建的数据获取方式不同，可以分为透射 断层成像、发射断层成像和反射断层成像。
插值法：
▪ （一）基于图像灰度值的插值方法,如最邻近法、线性插值、样条插值等 ,它是在原始灰度断层图像序列中,补充若干“缺少”的切片,这些插值方 法插值精度不高,产生的新断面通常会出现边缘模糊,由此重建出的三维 真实感图像表面会产生伪像,当断层间距较大时这一点尤其明显. 造成这 种情况的主要原因是这些方法没有考虑到物体几何形状的变化.
二 医学CT三维图像重建
➢ 投影切片定理给出了图像在空间域上对X轴的投影与 在频率域u轴的切片之间的关系。
➢ 如果投影并非是对X轴进行，而是对与空间域的X 轴成 任意的角度θ的方向进行投影，是否频率域上存在与u 轴成相同的θ角度方向上的中心切片与之相等？
➢ 回答是肯定的，二维傅里叶变换的旋转定理。
3) 为了增强三维逼真效果，突出显示不同组织的边界面，可以采样表面 并进行明暗计算。
➢ 根据成像所采用的射线波长不同，可以分为X射线成像、 超声成像、微波成像、激光共焦成像等。
二 医学CT三维图像重建
（1）现实意义
在医疗诊断中,观察病人的一组二维CT 断层图像是医生诊断病情的常 规方式. 现有的医用X 射线CT 装置得到的序列断层图像,虽能反映断层内 的组织信息,但无法直接得到三维空间内组织的形貌(如肺部肿瘤的表面 纹理) 和组织间相互关联的情况,而临床上组织形貌对组织定征(如肿瘤的 恶性或良性判断) 却是十分重要的. 仅靠CT 断层图像信息,要准确地确定 病变体的空间位置、大小、几何形状以及与周围组织之间的空间关系,是 十分困难的.因此迫切需要一种行之有效的工具来完成对人体器官、软组 织和病变体的三维重建和三维显示. CT 三维重建技术就是辅助医生对病 变体和周围组织进行分析和显示的有效工具,它极大地提高了医疗诊断的 准确性和科学性。
CT三维立体成像技术.
山西省运城空港医院 曲佩红
目的
GE公司PROSPEED I螺旋CT (SCT)对于19 例骨关节结核进行CT三维及多平面重建 多平面重建（MPR）、三维立体成像 （SSD）技术在骨关节结核诊断方面提供 的信息更详尽
显示骨关 息
立体、多方位地显示骨关节结核患者导致 的骨质破坏范围以及引起的畸形和病理性 脱位
上胸段多发结核三维成像
上胸段多发结核二维成像
足部结核
足部结核三维成像
.胸椎结核破坏畸形多处窦道平片及 造影
MPR及SSD成像显示椎体内部及周 围多窦道腔形成椎管受累
结论
多平面重建（MPR）、三维立体成像 （SSD）技术实现是通过调整CT域值而实 现，在调整域值时显示CT值差别较大的组 织之间的解剖关系
美国GE PROSPEED I 螺旋CT，仰卧前后 位，扫描范围依临床体征及X平片显示的部 位决定 层厚2～5mm,重建间隔1～2mm,螺距1～ 1.5连续断层螺旋扫描 多平面重建（MPR）以及三维立体成像 （SSD） 在骨窗和软组织窗观察
结果
螺旋CT(SCT) 扫描后多平面重建（MPR） 三维立体成像（SSD）重建
选择手术入路、术中病变清除范围、是否 以及如何合理使用内固定以及手术中避免 副损伤提供了更加直观的科学依据
提高了诊断准确率以及手术质量与疗效
谢谢谢谢！ ！
病例资料
19例患者中男8例，女11例，平均年龄35.6 岁 CT 扫描三维重建及多平面重建28例次 19例次进行了脊柱扫描（颈椎1例、胸椎5 例、胸腰段5例、腰椎8例） 骶髂关节结核2例，髋关节结核2例，膝关 节结核1例，足踝结核2例，肩关节结核1例， 肘关节结核1例 其中5例患者为多部位患病
CT层片图像的三维重构技术研究进展
CT层片图像的三维重构技术研究进展摘要:随着时代发展，3D打印技术凭借其优势逐渐在各个领域广泛应用，医学上借助该技术创建的实体模型应用广泛，而CT层片图像通过三维重构技术转化为LOM原型被认为是3D打印的基础。
本文主要就作用于转化CT层片图像的三维重构技术，实物模型的制作及其应用做一综述。
关键词：三维重构技术;三维模型;3D打印模型;CT层片图像;教学目前，随着医学影像技术的飞速发展，医学影像在临床诊断中发挥着越来越重要的作用，也在一定程度上加快了临床医学的发展进程。
通过三维重建和二维图像可视化，可以直观地显示复杂的三维器官结构，这将有助于医生进行全面、准确的分析，提高医学诊断水平。
因此，三维医学图像重建与可视化技术具有重要的实用价值。
1三维图像和医学图像重建技术三维医学图像重建技术是指利用可视化技术将从医学成像设备获取的二维图像数据转换为三维数据，显示人体组织和器官的三维形态，并进行定性和定量分析[1]。
目前，CT、MRI等影像技术广泛应用于临床诊断和治疗。
二维断层图像展示断层的解剖信息，不能以横向和三维方式显示病变的位置。
影像科室的技术人员只能将重建好的三维图像依照他们的想法选择几个部位、角度拷贝成二维图像提交到临床医生手中。
在普通计算机中，使用Mimics软件重建的三维模型可以动态旋转观察，任意切割和显示内部解剖结构，也可以编辑和修改[1-3]。
可更深入细致地定位、定性和定量分析损伤，以提高手外科手术成功的概率。
同时在Mimics软件中包括RP Slice模块、STL+模块、Simulation模块、MedCAD模块、FEA模块。
RP模块能通过Slice格式在Mimics与多数RP机器之间建立接口，自动生成快速原型系统模型所需的支撑结构，并将数据模型转换为实体模型。
Medical mimics图像处理软件是比利时materialist公司的一个用于交互式医学图像控制的3D数字系统。
它是一个高度集成的软件集，简单易用的3D图像生成、编辑和处理[4]。
医学CT三维重建
30
首都师范大学学报 (自然科学版)
2004 年
原始数据做“预处理”“, 图像重建”和“图像后续处 理”就可得到反映人体某断面几何结构的灰度图像. 例如 X 射线 CT ,此灰度图像反映了人体组织对 X 射 线的不同吸收系数 ,同一吸收系数具有相同的灰度 显示. 因为人体内不同组织的元素种类和密度不同 , 对 X 射线的吸收系数不同. 如果某一组织 (正常情 况下应具有相同的灰度) 的局部发生了病变 ,医生可 明显观察到此组织局部图像灰度的变化的直观显 示 ,从而帮助医生做出诊断.
下面分别对这几个过程中所涉及的关键技术进 行分析 :
1 获取断层图像信息
要进行三维重建 ,必须先得到清晰的二维断层 图像. 医学领域中 ,利用 X 射线 CT ,放射性核素 CT , 超声 CT 和核磁共振 CT 等技术获得人体断层图象. CT 图像向我们展示了人体内部有关病变的信息 ,把
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
体素的获得有两种方法[4] : (1) 控制 CT 机使其 断层间隔减小 ,直至等于断层内的分辨率. 然而这将 增加检查成本 ,而且一般的 CT 机无法达到如此高 的分辨率. (2) 用计算机图像处理的方法 ,对现有的 断层图像进行插值运算 ,以获得立方体素表示的三 维物体. 插值后 ,断层图像数目增加 ,相当于层厚减 薄 ,这是国际上普遍采用的方法. 值得注意的是 ,插 值只是改变了断层间空间分辨率 ,使三维数据的处 理 、分析和显示更加方便 ,并没有产生新信息.
其次将医生感兴趣的组织从断层图像中分割开来再次在相邻两断层图像间进行内因为断层扫描间距一般比二维图像数据的象素尺寸要大以产生空间三个方向具有相同或相差不最后将重建后的三维图像数据在计算机屏幕上进行立体感显示要对它进行各种几何变换的运算实现多种投影显式方式及几何尺寸的测量等完成任意方位断层的重构任意方位立体视图手术摸拟和医学教学等
三维ct成像原理
三维CT成像的原理可以概括为基于断层解剖学、计算机图像处理和重建技术。
以下是具体的原理细节：
首先，CT检查是X线电离辐射，穿透人体组织后，被探测器接收后形成数字信号，通过计算机系统处理成相应的影像。
在CT图像中，可以看到人体密度和组织结构的信息，这些信息是通过CT值来呈现的。
不同的组织结构具有不同的CT值，从而能够将不同的组织结构区分开来。
其次，三维CT成像能够显示人体的三维立体结构，这是通过计算机图像处理和重建技术来实现的。
通过连续扫描多个断层图像，可以重建得到三维立体结构。
在三维CT成像中，还可以进行多角度、多方位的观察，这对于临床诊断和治疗方案的制定具有重要意义。
在医学上，三维CT成像被广泛应用于各种疾病的诊断和治疗中。
例如，在骨折诊断中，可以通过三维CT成像技术清晰地看到骨折线的走向和骨折碎片的情况，这对于制定治疗方案具有重要的指导意义。
此外，三维CT成像还可以用于肿瘤的术前评估，通过重建技术可以看到肿瘤与周围组织的关系，从而避免手术风险。
总之，三维CT成像的原理是基于断层解剖学、计算机图像处理和重建技术来实现的。
通过连续扫描多个断层图像，可以重建得到三维立体结构，并可以通过计算机软件进行多角度、多方位的观察。
在医学上，三维CT成像被广泛应用于各种疾病的诊断和治疗中，为临床医生提供了更为全面、准确的诊断信息，具有重要的应用价值。
希望以上信息对您有所帮助。
如果需要了解更多关于三维CT成像的内容，建议阅读相关书籍或请教专业人士。
医学成像技术之三维重建技术讲义
概述
任务 二维
三维
发展
早期探索阶段（1970s - 1980s）
主要针对心脏、肝脏、胚胎、神经 等器官的三维重建；表面重建的算法： 轮廓线提取算法、轮廓线对应算法、三 角片镶嵌算法、曲面拟合算法等等；
基础算法研究阶段（1990s）
基于体元的表面绘制算法：Cuberille， Marching Cubes，Dividing Cubes；直 接体绘制算法：Raycasting，Splatting， V-Buffer；及各种加速算法；
n越小，表面越毛糙（散射现象严重）
简单光照明模型-Phong光照明模型
简单光照明模型模拟物体表面对光的反 射作用,光源为点光源
反射作用分为
物体间作用用环境光(Ambient Light) 漫反射(Diffuse Reflection) 镜面反射(Specular Reflection)
简单光照明模型-Phong光照明模型
体绘制方法
体光照模型提供了体数据中各数据点光照强度的 计算方法，体绘制方法提供的是二维结果图象的生 成方法。
首先根据数据点值对每一数据点赋以透明度t和 颜色值（R,G,B），再根据各数据点所在点的梯度 及光照模型计算出各数据点的光照强度，然后将投 射到图象。
平面中同一象素点的各数据点的透明度和颜色值 综合在一起，形成最终的结果图象。
一般取Ia= (0.02~0.2)Id
例子
简单光照明模型-漫反射
缺点：对于许多物体，使用上式计算其反 射光是可行的，但对于大多数的物体， 如擦亮的金属、光滑的塑料等是不适用 的，原因是这些物体还会产生镜面发射。
简单光照明模型-镜面反射
镜面反射
光滑物体（如金属或塑料）表面对光的反射
核磁共振成像原理及图像重建方法
核磁共振成像原理及图像重建方法核磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是一种利用磁场和无害的无线电波产生高分辨率、高对比度、三维解剖图像的医学影像技术。
它通过探测人体内的核磁共振信号，生成具有空间分辨能力的图像，为医生提供可视化的解剖结构和生理功能信息。
本篇文章将介绍MRI的原理及图像重建方法，以帮助读者深入了解MRI技术的基本原理和应用。
MRI的原理基于原子核的磁共振现象。
原子核具有自旋运动和相应的磁矩，在外加静磁场的作用下，原子核的磁矩会沿着静磁场方向取向。
当施加一弱的高斯磁场同时加上垂直于静磁场的无线电频率脉冲，原子核的磁矩会被扰动，其取向会发生变化。
一旦取消无线电频率脉冲，原子核的磁矩将重新恢复到原来的取向。
这种恢复会产生电磁感应信号，被称为自发发射信号。
这个信号随时间演化，可以记录下来并用于重建图像。
MRI图像的重建是通过对磁共振信号的采集、处理和分析来实现的。
首先，需要提供一个均匀的静态磁场，通常使用超导磁体来产生高强度的匀强磁场。
其次，在静磁场中放置患者，使其体内的原子核磁矩取向与静磁场一致。
然后，通过使用线圈发射脉冲磁场，使原子核的磁矩发生扰动，并记录自发发射信号。
图像重建的第一步是对采集的原始数据进行采样。
MRI使用一组线圈阵列来接收磁共振信号，这些信号代表了人体各个位置的原子核磁矩的状态。
采样过程中需要考虑空间分辨率和信噪比的平衡。
较高的空间分辨率可以提供详细的解剖信息，但信噪比可能较低；而较高的信噪比可以提高图像质量，但空间分辨率可能降低。
在数据采样后，需要对采集到的信号进行图像重建。
图像重建的关键是解决逆问题，即从有限的采样点恢复出连续的图像。
常见的图像重建方法包括快速傅里叶变换、滤波和插值技术。
其中，快速傅里叶变换是一种将信号从时域转换到频域的方法，可以在频域上对信号进行分析和处理。
滤波技术可以通过去除高频噪声和增强图像细节来提高图像质量。
医学图像处理三维重建 ppt课件
医学图像处理三维重建
医学图像处理三维重建
医学图像处理三维重建
医学图像处理三维重建
医学图像处理三维重建
医学图像处理三维重建
医学图像处理三维重建
医学图像处理三维重建
医学图像处理三维重建
医学图像处理三维重建
医学图像处理三维重建
医学图像处理三维重建
医学图像处理三维重建
医学图像处理三维重建
医学图像处理三维重建
• 正确读取DICOM图像后，通过选择合适的
窗宽、窗位，将窗宽范围内的值通过线性 或非线性变换转换为小于256的值，将CT图 像转换为256色BMP图像。
医学图像处理三维重建
• 图像增强就是根据某种应用的需要，人为
地突出输入图像中的某些信息，从而抑制 或消除另一些信息的处理过程。使输入图 像具有更好的图像质量，有利于分析及识 别。
• 在提取边界时，首先采用逐行扫描图片的办法，
通过比较相邻点的像素值，找到图片边界上的一 个点，作为切片边界的起点。然后从边界起点开 始，逐点判断与之相邻的八个点，如果某点为图 片的边界点则记录下，并开始下一步判断，直到 获得所有的边界点。
医学图像处理三维重建
• 重建数据的采集 • 边界轮廓曲线表面绘制 • 设置图像的颜色及阴影效果 • 设置图像光照效果 • 设置图像的显示效果
缘检测的要求比较高；
• 而体重建直接基于体数据进行显示，避免了
重建过程中所造成的伪像痕迹，但运算量较 大。
医学图像处理三维重建
医学图像处理三维重建
• 为了有利于从图像中准确地提取出有用的
信息，需要对原始图像进行预处理，以突 出有效的图像信息，消除或减少噪声的干 扰。
• 图像格式的转换与读写 • 图像增强
《CT三维重建》PPT课件
2021/6/10
15
MPR or CPR
让三维体元数据分别绕X、Y、Z轴旋转任意角度，再 用任意平面截取，或划一曲面线，以曲面线所确定的柱 面来截取新层面，构成多平面重组或曲面重组。
优点：①能以任何方位、角度、层厚、层数自由重 组新的断面图像；②重组图像可反映X线衰减值的差异， 当血管显示不清尤其有价值；③操作方便。
8、MRA ( TOF) 和( PC) 两种技术、二维(2D) 和三维(3D) 图像重建，3D - TOF 的图像分辨率较高，对血管的搏 动敏感性较差，对供血动脉较粗、血流速度快。而复 杂血管，例如动静脉畸形的检查较为理想；3D - PC 技 术，特别在血管畸形有明显出血的时候为最佳检查方 法。但是3D - PC 因需反复预测最佳血液流速，成像时 间长，临床应用较少。
小血管易产生狭窄、梗阻假象，轻-中度狭窄不易鉴别。
2021/6/10
21
SSD
2021/6/10
22
VR
给不同CT值指定不同的颜色和透明度， 则三维体元阵列视为半透明的，假想投射光 线以任意给定的角度穿过它，受到经过的体 元作用，通过观察平面得到图像。
优点：丢失信息最少，立体感强。 缺点：①操作选择适宜的CT值分类重要， 需要人机交互动态进行；②运算量大，需要 大容量计算机。
血管畸形：静脉型（海面状血管畸形、静脉畸形）
淋巴管型（淋巴管瘤、囊性水肿）
毛细血管型
动静脉型（动静脉畸形、动静脉瘘）
混合型
3、不足：海面状血管畸形及静脉畸形形态学及生物学不同
没有动脉型血管畸形一类
淋巴管型畸形不见于CNS
2021/6/10
3
Russell分类
1、病理解剖为基础，20年沿用 2、分类：动静脉畸形
医学影像三维重建方法研究
摘要医学图像三维重建是目前医学图像处理领域的研究热点，属于多学科交叉的研究课题，涉及到计算机图形学、图像处理、生物医学工程等多种技术，在诊断医学、手术规划及模拟仿真等方面有广泛应用。
本文主要研究了医学影像三维重建中的算法和应用，综述了医学三维重建技术的发展现状，详细讨论了表面三维重建方法和体绘制方法。
为获得更精确的重建结果，提出了一种改进的交互式医学图像分割算法；针对临床应用的需求，提出了一种基于大规模数据集的快速分组算法，可以用于器官（组织）选择、剥离等手术模拟；基于提出的漫游路径自动生成算法，介绍了一种基于物理模型的虚拟内窥镜实现技术。
仿真实验结果表明，本文提出的图像分割算法、数据集快速分组算法及漫游路径自动生成算法具有较高的鲁棒性和实用性。
此外，在理论算法研究的基础上丌发了一个三维图像处理软件包。
关键词：医学图像处理、三维表面重建、体绘制、虚拟内窥镜、Ｌｉｖｅｗｉｒｅ分割算法、多边形分组ＡＢＳＴＲＡＣＴ３Ｄｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｆｏｒｍｅｄｉｃａｌｉｍａｇｅｓｉｓａｈｏｔｓｕｂｊｅｃｔｏｆｍｅｄｉｃａｌｉｍａｇｅｓｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｂｅｌｏｎｇｉｎｇｔｏｍｕｌｔｉ－ｄｉｓｃｉｐｌｉｎａｒｙｓｕｂｊｅｃｔ，ｉｎｖｏｌｖｅｄｉｎｃｏｍｐｕｔｅｒｇｒａｐｈｉｃｓａｎｄｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｉｎｂｉｏｍｅｄｉｃｉｎｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｍｅｄｉｃａｌｉｍａｇｅｓ３Ｄｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｒｅｍａｉｎｌｙｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄｏｆ３Ｄｓｕｒｆａｃｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄｖｏｌｕｍｅｒｅｎｄｅｒｉｎｇ．Ｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｍｏｒｅａｃｃｕｒａｔｅｒｅｓｕｌｔｓ，ａｎｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅｉｍａｇｅｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｖｉｄｅｓａｆａｓｔｍａｓｓｄａｔａ—ｇｒｏｕｐｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｔｏｍｅｅｔｔｈｅｃｌｉｎｉｃａｌｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ｓｕｃｈａｓｓｕｒｇｅｒｙｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｏｒｇａｎｓｅｌｅｃｔｉｎｇａｎｄｓｅｐａｒａｔｉｎｇ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆｆｌｙ－·ｐａｔｈｇｅｎｅｒａｔｉｏｎａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ，ｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌｍｏｄｅｌ··ｂａｓｅｄｖｉｒｔｕａｌｅｎｄｏｓｃｏｐｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｏｆｉｍａｇｅｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ，ｍａｓｓｄａｔａｇｒｏｕｐｉｎｇａｎｄｆｌｙ—ｐａｔｈｇｅｎｅｒａｔｉｏｎａｌｅｍｏｒｅｒｏｂｕｓｔａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎａｌ，ａｓｏｆｔｗａｒｅｔｏｏｌｋｉｔｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｆｏｒ３Ｄｍｅｄｉｃａｌｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｅｄｉｃａｌｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，３Ｄｓｕｒｆａｃｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｖｏｌｕｍｅｒｅｎｄｅｒｉｎｇ，ｖｉｒｔｕａｌｅｎｄｏｓｃｏｐｙ，ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ａｎｄｍａｓｓｄａｔａｇｒｏｕｐｉｎｇ独创性（或创新性）声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
《医学影像技术》ppt课件
超声检查方法与技巧
检查前准备
了解患者病情，选择合适的探头和检查模式，调节仪器参 数等。
检查方法
患者取合适体位，充分暴露检查部位，涂耦合剂，轻放探 头，避免过度加压或滑动。
检查技巧
掌握不同部位和病变的扫查方法和技巧，如纵切、横切、 斜切等；注意探头方向和角度的调整；观察病变的形态、 大小、边界、内部回声等特征。
多模态融合
将不同模态的医学影像数据进行融合，提高诊断的准确性和效率 。
智能化辅助诊断
利用人工智能技术对医学影像数据进行自动分析和诊断，提高诊 断的准确性和效率。
医学影像技术前沿动态
光声成像技术
结合光学成像和超声成像的优点，实现高分辨率、深层组织成像 。
超高分辨率显微成像技术
利用超高分辨率显微成像技术对细胞和组织进行精细观察和分析。
科研与教学
医学影像技术为医学研究 和教学提供了重要的手段 和工具。
医学影像技术分类及应用领域
X射线成像
包括普通X射线、CR、DR等， 广泛应用于骨骼系统、呼吸系 统、消化系统等领域的检查。
超声成像
包括B超、彩超、三维超声等， 主要应用于腹部、妇产、心血 管等领域的检查。
核磁共振成像
包括MRI、fMRI等，对软组织 分辨率高，广泛应用于神经系 统、肌肉骨骼系统等领域的检 查。
MRI检查方法与技巧
1 2
检查前准备
核对患者信息，询问病史及过敏史，去除金属物 品，向患者解释检查过程及注意事项。
检查方法
根据检查部位选择合适的线圈和扫描序列，设置 相关参数，进行预扫描和正式扫描。
3
扫描技巧
针对不同部位和病变选择合适的扫描体位和角度 ，优化扫描序列和参数，提高图像质量和诊断准 确性。
超声三维成像PPT课件
显示设备
显示设备是用来展示超声三维成像结 果的终端设备。
高分辨率和高对比度的显示器能够更 好地展示超声三维成像的细节和层次 感，提高诊断的准确性和可靠性。
常见的显示设备包括医用显示器、投 影仪和显示器等。
04 超声三维成像技术的优势 与局限性
超声三维成像技术的优势
实时动态成像
超声检查可以实时动态地观察人体内部结 构和功能状态，有助于及时发现病变。
06 总结与展望
总结
超声三维成像技术是医学影像领域的重 要进展，它能够提供更全面、准确、立 体的医学影像信息，为医生提供更准确
的诊断依据。
超声三维成像技术具有无创、无痛、无 辐射等优点，对孕妇和胎儿的安全性较 高，因此在产前诊断和胎儿发育监测等
领域具有广泛的应用前景。
超声三维成像技术还能够应用于其他领 域，如心血管疾病、肿瘤等疾病的诊断 和治疗，为医学影像技术的发展带来了
肿瘤诊断与治疗
通过超声三维成像技术，医生可以 观察肿瘤的位置、大小和形态，为 肿瘤的诊断和治疗提供帮助。
无损检测领域应用案例
机械零件检测
在工业生产中，超声三维成像技 术用于检测机械零件的内部结构， 发现裂纹、气孔等缺陷，确保产
品的质量和安全。
建筑材料检测
在建筑领域，超声三维成像技术 用于检测混凝土、岩石等材料的 内部结构，评估其强度和稳定性。
超声探头是超声三维成像技术的核心 部件，它能够将超声波转换为电信号， 并将电信号传输到信号处理电路。
高频探头能够获取更清晰的图像，适 用于浅层组织成像；低频探头则适用 于深层组织成像。
探头的频率和阵列类型是影响图像质 量和分辨率的关键因素。
阵列探头采用多个压电晶体排列而成， 能够实现电子聚焦和扫描，提高成像 质量和效率。
医学影像中的影像重建技术
医学影像中的影像重建技术医学影像在临床工作中扮演着重要的角色，通过医学影像的技术，医生可以很清晰地看到病人身体部位的结构和病变情况。
而影像重建技术则是医学影像技术中的一个重要分支，它可以将多个二维影像拼接成一个三维的立体模型。
影像重建技术的基本原理是将多个相互平行的二维图像通过计算机算法技术转化为空间中的一个立体模型。
影像重建技术可以应用于多种医学影像领域，例如CT、MRI和X光等。
影像重建技术的应用范围非常广泛，可以用于肿瘤的检测、计算机辅助手术、复杂骨折等理疗方案的设计，还可以帮助医生更准确地对病人的病情做出诊断。
下面我们来了解一下医学影像中的常见影像重建技术。
1. 螺旋扫描技术螺旋扫描技术又称为螺旋CT技术，是一种目前非常流行的医学影像重建技术。
通过螺旋扫描技术，医生可以获得大量的医学影像数据，从而可以生成非常准确的三维模型。
螺旋扫描技术的优点是速度非常快，可以在短时间内获取足够的医学影像数据。
并且，螺旋扫描技术可以扫描任何身体部位，不会造成病人过大的辐射剂量。
但是，螺旋扫描技术的缺点是成本较高，对设备的要求也很高。
2. 平板数字化技术平板数字化技术广泛应用于牙科和正畸方面。
该技术可以通过高分辨率的平板数字化器将多个二维X光图像拼接成一张三维模型。
平板数字化技术的优点是可以获得非常清晰的医学影像数据。
同时，平板数字化技术也非常安全，不会对病人造成过多的辐射。
3. 磁共振成像技术磁共振成像技术又称为MRI技术，在医学影像领域也是非常流行的一种影像重建技术。
通过磁共振成像技术，医生可以获得非常详细的三维图像，并且可以在图像中查看每一个身体部位的细节。
磁共振成像技术的优点是对大多数病人都比较安全。
同时，磁共振成像技术也可以对不同类型的组织进行区分，并可以查看组织与器官的生理和代谢情况。
然而，缺点是磁共振成像技术比较慢，每次扫描需要的时间相对较长。
总的来说，医学影像中的影像重建技术是非常重要的。
它可以帮助医生更准确地对病情做出诊断，提高医疗效率，同时也可以对病人提供更好的治疗方案。
三维波束成形技术
三维波束成形技术三维波束成形技术是一种基于超声波的医学成像技术，它利用超声波在人体组织中传播和反射的特性，通过对超声波的发射和接收进行控制和处理，实现对人体内部结构的显示和分析。
本文将介绍三维波束成形技术的原理、应用和发展前景。
一、原理三维波束成形技术是基于超声波成像原理的一种新型成像技术。
超声波是一种高频声波，它在人体组织中的传播速度和反射特性与组织的密度、声阻抗等因素有关。
通过控制超声波的发射和接收，可以获取人体组织的超声波信号，并利用计算机对这些信号进行处理和重建，从而得到人体内部结构的图像。
二、应用三维波束成形技术在医学领域有着广泛的应用。
首先，它可以用于诊断和监测各种疾病。
例如，在肿瘤检测中，三维波束成形技术可以提供更准确、详细的肿瘤图像，帮助医生判断肿瘤的位置、大小和形状，从而指导治疗方案的制定。
此外，三维波束成形技术还可以用于心脏病、血管病、妇科疾病等的诊断和治疗。
三、发展前景随着科技的不断进步，三维波束成形技术也在不断发展。
首先，随着计算机处理能力的提高，三维波束成形技术可以更快速、准确地对超声波信号进行处理和重建，从而提高图像的质量和分辨率。
其次，随着传感器技术的进步，三维波束成形技术可以获取更多细节的超声波信号，使得图像更加清晰、真实。
此外，随着人工智能技术的发展，三维波束成形技术可以利用机器学习和深度学习算法，实现自动诊断和分析，减轻医生的工作负担。
总结起来，三维波束成形技术是一种基于超声波的医学成像技术，通过对超声波的发射和接收进行控制和处理，实现对人体内部结构的显示和分析。
它在医学诊断和治疗中有着广泛的应用，可以提供更准确、详细的图像信息。
随着科技的发展，三维波束成形技术有着广阔的发展前景，将为医学领域的诊断和治疗带来更多的便利和进步。
医学图像的处理及三维重建 PPT课件
伦琴发现X射线
医学图像的分类
根据成像设备是对组织结构成像还是对组 织功能成像，将医学图像分成两类，即医 学结构图像和医学功能图像。 医学结构图像：X线图像、CT图像、MRI 图像、B超图像等 医学功能图像：PET图像，SPECT图像、 功能磁共振图像（fMRI）等
CT成像设备
CT图像
MRI成像设备
PET图像
医学图像处理的研究内容
医学图像处理的主要研究内容有：图像 增强、图像复原、图像分割、图像重建、 图像的配准与融合等。
三维重建（3D reconstruction）
三维重建的定义 ●三维重建的研究意义 ●三维重建的方法 ●颅脑的三维重建
三维重建的定义
医学图像三维重建是研究由各种医学成像 设备获取的二维图像断层序列构建组织或 器官的三维几何模型，并在计算机屏幕上
表面曲面表示法经典的算法： 立方块法(Cuberille)， 移动立方体法(Marching Cubes)， 剖分立方体法(Dividing Cubes)等
面绘制示例
面绘制步骤
重建数据的采集 边界轮廓曲线表面绘制 设置图像的颜色及阴影效果 设置图像光照效果 设置图像的显示效果
面绘制显示
医学图像的处理及 三维重建
Processing of medical images and 3D reconstruction
பைடு நூலகம்
医学图像处理
（Processing of medical images ）
医学影像技术的发展
● 医学图像处理的目的
● 医学图像处理的研究内 容
精品资料
• 你怎么称呼老师？
面绘制的方法
边界轮廓线表示法：首先通过分割对二维断 层图像提取轮廓线，然后把各层对应的轮廓 线拼接在一起表示感兴趣物体的表面边界。
mpr重建原理
mpr重建原理
MPR重建原理
多平面重建（MPR）是一种三维医学成像技术，通过将二维图像沿着任意方向进行切割并重新排列，生成新的三维图像。
这种技术在医学影像学中得到了广泛应用，特别是在CT和MRI等成像领域。
MPR重建需要以下步骤：
1. 数据采集：首先需要对患者进行CT或MRI扫描，获取二维图像数据。
2. 数据处理：将二维图像数据转换为三维数据，并对其进行预处理。
这包括对数据进行滤波、去噪和增强等操作。
3. 切割：根据用户设定的切割方向和角度，将三维数据沿着该方向进行切割。
这个过程可以使用插值算法来保证图像质量。
4. 重组：将切割后的二维图像重新排列，生成新的三维图像。
这个过程可以使用线性或立方体插值算法来提高图像质量。
5. 显示：将生成的三维图像显示给用户，供其观察和分析。
MPR重建原理基于计算机视觉技术和数学原理。
它利用计算机对大量二维图像数据进行处理，并通过数学算法将其转换为三维图像。
这种
技术可以帮助医生更好地理解患者的病情，从而做出更准确的诊断和
治疗方案。
MPR重建技术的优点是可以提供更全面、更详细的三维图像，帮助医生更好地理解患者的病情。
同时，它还可以减少扫描时间和辐射剂量，提高成像效率和安全性。
总之，MPR重建是一种非常有用的三维成像技术，可以为医学影像学提供更多的信息和帮助。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
光照模型
当光照射到物体表面时，光线可能被吸 收、反射和透射。被物体吸收的部分转化为 热，反射、透射的光进入人的视觉系统，使 我们能看见物体。
为模拟这一现象，建立一些数学模型来 替代复杂的物理模型，这些模型就称为明暗 效应模型或者光照明模型。三维形体的图形 经过消隐后，再进行明暗效应的处理，可以 进一步提高图形的真实感。
皮肤
HU=500
阻光度=0.8
阻光度=0.6
表面 重建
透明显示Biblioteka 皮肤HU=500骨骼 HU=1150
阻光度=0.4
阻光度=0.25
7.3 体绘制
在自然环境和计算模型中，许多对象和现象只 能用三维数据场来表示。与传统的计算机图形学相 比，对象体不再用几何曲面或曲线表示的三维实体， 而是用体素（Voxel）作为基本造型单元。对于每一 体素，不仅其表面而且其内部都包含了对象信息， 这是仅用曲线和曲面等几何造型方法所无法表示的。 体绘制的目的就在于提供一种基于体素的绘制技术， 它有别于传统的基于面的绘制，能显示出对象体的
环境光反射系数Ka：在分布均匀的环境光照射
下，不同物体表面所呈现的亮度未必相同，因为它们 的环境光反射系数不同。
源-衰减模型（Source attenuation） 变密度发射模型（Varying density emitters） 材料分类及组合模型（Classification and mixture）
源-衰减模型最早由Jaffery提出。该模型为体数 据场中的每一体素分配一个源强度和一个衰减系数， 每一个体素作为一个质点光源，发出的光线在数据 场中沿距离衰减后被投影到视平面上，形成结果图 象。
整形与假肢手术规划
可视化技术在整形外科中的应用 是假肢设计（造型）。例如，在做髋 骨更换手术前，需要根据病人的个体 特征正确地设计所需髋骨假肢的外形， 才能减少因假肢形状差异造成手术失 败的概率。首先根据CT或MR图象重构 假肢的精确三维模型，交工厂制作， 然后进行手术更换。
放射治疗计划
利用放射性射线杀死或抑制恶性肿 瘤需要事先做出仔细规划，包括剂量计 算和照射点定位。如果辐射定位不准或 剂量不当，轻则造成治疗效果不佳，重 则危及周围正常组织。根据医学图象重 建病人病灶区的解剖结构，并作出精确 定位和剂量计算已是实际可行的。
光的传播
反射定律：入射角等于反射角，而且反射光 线、入射光线与法向量在同一平面上
光源 入射光
法向量 反射光 视线
折射定律
折射定律：折射线在入射线与法线构成的平 面上，折射角与入射角满足 1 sin
2 sin
入射光
1 2
折射光
能量关系
在光的反射和折射现象中的能量分布：
Ii Id Is It Iv
脑结构图及其功能研究
由于脑的复杂性，纯粹采用神经生物 学家所常采用的简化方法无法对之作出 进一步了解。可视化技术在通过组织切 片 、 医 学 成 象 仪 器 （ 如 超 声 波 、 CT、 MR、PET 等 ） 、 药 物 吸 收 和 神 经 生 理 实验等手段获取脑的数字图象，并进行 特征提取和脑图分析，重构三维脑的结 构图和功能图，以适当的三维显示方式 显示出来。
丰富的内部细节。
体光照模型
体光照模型是研究直接体绘制的基础。从物理意 义上讲，当光线穿过体素与光线遇到一曲面时，会发 生不同的光学现象。前者如光线穿过云层会发生吸收、 散射等现象；后者如光线射到桌面上，有漫射、反射、 透射等现象。不同的物理背景决定了体光照强度的计 算与面光照强度的计算有不同的模型和方法。体光照 模型就是研究光线穿过体素时的变化，将光线穿过体 素时的物理现象用数学模型来描述。在目前的体绘制 中，采用得较多的有：
下标为i,d,s,t,v的能量项分别表示为入射光 强，漫反射光强，镜面反射光强，透射光强， 吸收光强
能量是守恒的
简单光照明模型
模拟物体表面的光照明物理现象的数 学模型－光照明模型
简单光照明模型亦称局部光照明模型， 其假定物体是不透明的，只考虑光源 的直接照射，而将光在物体之间的传 播效果笼统地模拟为环境光。
三维重建技术
概述
任务 二维
三维
发展
早期探索阶段（1970s - 1980s）
主要针对心脏、肝脏、胚胎、神经 等器官的三维重建；表面重建的算法： 轮廓线提取算法、轮廓线对应算法、三 角片镶嵌算法、曲面拟合算法等等；
基础算法研究阶段（1990s）
基于体元的表面绘制算法：Cuberille， Marching Cubes，Dividing Cubes；直 接体绘制算法：Raycasting，Splatting， V-Buffer；及各种加速算法；
计算某一点的光强度的模型。
影响观察者看到的表面颜色的因素
①物体的几何形状
②光源 位置、距离、颜色、数量、强度、种类
③环境 遮挡关系、光的反射与折射、阴影
④视点位置
⑤物性
材料、颜色、透明度 折射性
⑥表面光洁度
①几何性质
点光源 线光源 面光源
光源
②光谱组成
白色光等能量的各种波长可见光的组合 彩色光 单色光
实用系统研究阶段(90年代末)
外科手术模拟系统、放射治疗 模拟、虚拟内窥镜、整形外科、解 剖模拟。
应用领域
诊断医学：
在临床核医学研究中，CT图象、磁共 振图象和超声图象的广泛应用是诊断的有 力的手段。应用先进的可视化技术对这些 图象进行处理、构造三维实体模型以及对 其进行剖切显示，有助于了解复杂解剖特 征的空间定位和随着时间所发生的变化。
7.2 主要内容
预处理 分割 模型构建 模型网格简化 绘制
预处理
分割
二维分割 三维分割
重建
绘制
面绘制 体绘制
7.3 表面绘制
Marching Cube 算法
表面 重建
皮肤
灰度 阈值
HU=500
表面 重建
皮肤
HU=500
骨头
HU=1150
表面 重建
透明显示
可以处理物体之间光照的相互作用的 模型称为整体光照明模型
简单光照明模型
光照射到物体表面，主要发生： 反射 透射（对透明物体） 部分被吸收成热能
反射光，透射光决定了物体所呈现的颜色
简单光照明模型-环境光
假定物体是不透明的（即无透射光）
环境光：在空间中近似均匀分布，即在任何位置、 任何方向上强度一样,记为Ia