(医学课件)医学影像后处理
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准的高级应用
1
医学影像后处理功能 医学影像后处理应用 医学影像后处理的其它应用和发展
2
医学影像后处理功能 医学影像后处理应用 医学影像后处理的其它应用和发展
3
辅助观察
通过向医生提供更多的观察方式，给医生更多的参考， 有利于医生更加快速做出正确的诊断。
辅助诊断
提供给医生一些诊断的建议，包括测量得到的数据、分 割和检测的结果，以及融合配准后新图像的信息。
最小密度投影图像(肺气管)
用途：肺部气管直观、立体的显示；肺气 肿、间质性肺炎等弥漫性肺疾病诊断；屏 蔽肺血管和肺裂等高密度结构；在术前为 外科医生提供有价值的指导信息。
10
VR是沿着虚拟操作者视线方向，将容积数据的所有体素的 颜色和透明度的进行融合后，投射到屏幕上，实现三维显示。
容积重现(脊柱侧弯)
血管直径测量
乳腺ROI区域测量
14
根据目标物体特征，把图像划分为若干个互不相交的区域， 使得这些特征在同一区域内，表现为一致性或相似性，在不 同区域表现明显不同。
依据：灰度、空间纹理、几何形状等特征。 应用：各种细胞、组织与器官。 难点：受分割物体的复杂度，成像方式和成像质量的影响。
15
• 基于区域的分割 • 基于统计学的分割 • 基于结构的分割 • 基于轮廓模型的分割 • 基于Level Set的分割 • 基于变换、模型的分割 • 基于模式识别的分割
医学图像后处理是通过综合运用计算机图像处理技术，医学 知识，将由各种数字化成像技术所获得的人体信息按照一定 的需要在计算机上表现出来，使之满足医疗需要的一系列技 术的总称。
弥补影像设备成像不足 提供解剖学信息和病理生理学信息 打破传统的医学获取和观察方式 提供包括三维可视化、图像分割、病变检测和图像融合配
优点：帮助医生在短时间内观 察和研究血管组织。 缺点：重建路径的偏差对较小 病灶容易遗漏或造成假性狭窄。
7
SSD是提取组织结构边缘的体素信息，把容积数据转换为一 系列多边形表面片拟合的等值面，然后根据光照、明暗模型 进行消隐和渲染。
用途：胸腹大血管、肺门及肺 内血管、肠系膜血管、肾血管 及骨与关节的三维显示。
方法：特征分析法、双能量减影法和时间减影法。 应用：乳腺、胸部。
18
乳腺：可提供乳腺癌诊断的敏感
度，降低致密型乳腺内病变、直
径小的钙化灶、导管内癌及浸润
性导管癌的漏诊率。
钙化簇
团块肿块
心脏血管疾病检测
肺 结 节 检 测
胸部：胸片的心脏和肺野的 自动分析，肺结节、气胸的 检测，肿块和钙化的分类、 鉴别。
优势：最大限度的保留了原始数据的细 节，能够显示具有高质量的三维立体空 间关系组织，而且操作简便。
用途：用于血管、骨骼、关节、尿路、 支气管树、肌束的三维显示。
11
VE是利用医学影像作为原始数据，融合图像处理、计算机图 形学、科学计算可视化、虚拟现实技术，模拟传统光学内窥 镜的一种技术。
优势：克服传统光学内窥镜需要插入 体内的缺点，是一种完全无接触的检 查方法。
13
图像测量是指对图像中目标或区域的特征进行测量，包括图 像的灰度特征、纹理特征和几何特征。
• 定量分析腔体、肿瘤的体积，血管的直径，三 维区域的平均密度；
• 二维基础上的距离、面积、角度和统计分布等 测量；
• 三维基础上的空间距离、曲线长度、表面积和 体积等测量；
• 鉴别有无病变、病灶的大小和空间方位，提供 定性诊断及预测的参考依据。
4
• 多平面重建(Multi-Planar Reformation, MPR) • 曲面重建(Curved Planar Reformation, CPR) • 表面遮盖(Surface Shaded Display, SSD) • 最大密度投影(Maximum Intensity Projection, MIP) • 最小密度投影(Minimum Intensity Projection, MinIP) • 容积重现(Volume Rendering, VR) • 虚拟内窥镜(Virtual Endoscopy, VE)
结肠虚拟内窥镜360度全景展开
用途：应用于辅助诊断、手术规划、 实现手术的精确定位和医务人员的培 训等；可用于具有空腔结构的器官检 查。
12
在医学图像后处理中计算机辅助诊断(Computer Aided Diagnosis, CAD)是很重要的一种应用，主要包括：
• 测量 • 分割 • 检测 • 配准融合
血管分割 左右肺分割
结肠分割
16
• 可辅助医生进行诊断和制定对病人的治疗方案； • 用于医学图像的分析，如三维重建； • 用于计算机引导于术，如外科手术的制定，病理的研究； • 有利于数据的压缩和传输，提高在PACS和远程传输的应用。
17
计算机辅助检测是利用先进的计算机软硬件来分析和处理医 学图像，以发现并检出病变，从而辅助医生临床诊断，提高 工作效率。
颈动脉CTA的SSD图像
缺点：容易造成虚假显示或显 示面上产生空洞，且无法显示 数据体内部的细节信息。
8
MIP是沿着虚拟的操作者视线方向，将相对密度最高的体素 值投射到屏幕上，而形成的新的投影平面。
优势：较真实的反映组织的密度差异， 主要用于显示具有相对较高密度的组织 结构。
最大密度投影图像(冠脉)
5
MPR是把横断面的像素叠加起来回到三维容积排列上，根据 需要组成的不同方位，重新组合新的断层图像。
横断面
Hale Waihona Puke Baidu矢状面
冠状面
较好地显示组织器官内复杂解剖关系，弥补横断图像观察的不足，有利 于病变的准确定位。
6
CPR与MPR类似，不同点是叠加成三维容积排列后，重新选 取截面时按曲线走行。
延展CPR与拉直CPR(心血管)
19
配准：是指对于一幅医学图像采用一种(或一系列)空间变换， 使它与另一幅医学图像上的对应点达到空间上的一致。
用途：观察血管的狭窄、扩张、充盈和 缺损，可发现血管钙化，显示骨折情况， 反映骨密度变化，清晰显示对内固定装 置。
9
MinIP与MIP相似，是将每一条沿视线方向所遇到的体素最小 值投影到二维平面上，从而形成MinIP重建图像。
优势：主要用于显示密度差异较大的低密 度结构组织，典型应用于肺疾病检测。
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医学影像后处理功能 医学影像后处理应用 医学影像后处理的其它应用和发展
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医学影像后处理功能 医学影像后处理应用 医学影像后处理的其它应用和发展
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辅助观察
通过向医生提供更多的观察方式，给医生更多的参考， 有利于医生更加快速做出正确的诊断。
辅助诊断
提供给医生一些诊断的建议，包括测量得到的数据、分 割和检测的结果，以及融合配准后新图像的信息。
最小密度投影图像(肺气管)
用途：肺部气管直观、立体的显示；肺气 肿、间质性肺炎等弥漫性肺疾病诊断；屏 蔽肺血管和肺裂等高密度结构；在术前为 外科医生提供有价值的指导信息。
10
VR是沿着虚拟操作者视线方向，将容积数据的所有体素的 颜色和透明度的进行融合后，投射到屏幕上，实现三维显示。
容积重现(脊柱侧弯)
血管直径测量
乳腺ROI区域测量
14
根据目标物体特征，把图像划分为若干个互不相交的区域， 使得这些特征在同一区域内，表现为一致性或相似性，在不 同区域表现明显不同。
依据：灰度、空间纹理、几何形状等特征。 应用：各种细胞、组织与器官。 难点：受分割物体的复杂度，成像方式和成像质量的影响。
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• 基于区域的分割 • 基于统计学的分割 • 基于结构的分割 • 基于轮廓模型的分割 • 基于Level Set的分割 • 基于变换、模型的分割 • 基于模式识别的分割
医学图像后处理是通过综合运用计算机图像处理技术，医学 知识，将由各种数字化成像技术所获得的人体信息按照一定 的需要在计算机上表现出来，使之满足医疗需要的一系列技 术的总称。
弥补影像设备成像不足 提供解剖学信息和病理生理学信息 打破传统的医学获取和观察方式 提供包括三维可视化、图像分割、病变检测和图像融合配
优点：帮助医生在短时间内观 察和研究血管组织。 缺点：重建路径的偏差对较小 病灶容易遗漏或造成假性狭窄。
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SSD是提取组织结构边缘的体素信息，把容积数据转换为一 系列多边形表面片拟合的等值面，然后根据光照、明暗模型 进行消隐和渲染。
用途：胸腹大血管、肺门及肺 内血管、肠系膜血管、肾血管 及骨与关节的三维显示。
方法：特征分析法、双能量减影法和时间减影法。 应用：乳腺、胸部。
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乳腺：可提供乳腺癌诊断的敏感
度，降低致密型乳腺内病变、直
径小的钙化灶、导管内癌及浸润
性导管癌的漏诊率。
钙化簇
团块肿块
心脏血管疾病检测
肺 结 节 检 测
胸部：胸片的心脏和肺野的 自动分析，肺结节、气胸的 检测，肿块和钙化的分类、 鉴别。
优势：最大限度的保留了原始数据的细 节，能够显示具有高质量的三维立体空 间关系组织，而且操作简便。
用途：用于血管、骨骼、关节、尿路、 支气管树、肌束的三维显示。
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VE是利用医学影像作为原始数据，融合图像处理、计算机图 形学、科学计算可视化、虚拟现实技术，模拟传统光学内窥 镜的一种技术。
优势：克服传统光学内窥镜需要插入 体内的缺点，是一种完全无接触的检 查方法。
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图像测量是指对图像中目标或区域的特征进行测量，包括图 像的灰度特征、纹理特征和几何特征。
• 定量分析腔体、肿瘤的体积，血管的直径，三 维区域的平均密度；
• 二维基础上的距离、面积、角度和统计分布等 测量；
• 三维基础上的空间距离、曲线长度、表面积和 体积等测量；
• 鉴别有无病变、病灶的大小和空间方位，提供 定性诊断及预测的参考依据。
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• 多平面重建(Multi-Planar Reformation, MPR) • 曲面重建(Curved Planar Reformation, CPR) • 表面遮盖(Surface Shaded Display, SSD) • 最大密度投影(Maximum Intensity Projection, MIP) • 最小密度投影(Minimum Intensity Projection, MinIP) • 容积重现(Volume Rendering, VR) • 虚拟内窥镜(Virtual Endoscopy, VE)
结肠虚拟内窥镜360度全景展开
用途：应用于辅助诊断、手术规划、 实现手术的精确定位和医务人员的培 训等；可用于具有空腔结构的器官检 查。
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在医学图像后处理中计算机辅助诊断(Computer Aided Diagnosis, CAD)是很重要的一种应用，主要包括：
• 测量 • 分割 • 检测 • 配准融合
血管分割 左右肺分割
结肠分割
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• 可辅助医生进行诊断和制定对病人的治疗方案； • 用于医学图像的分析，如三维重建； • 用于计算机引导于术，如外科手术的制定，病理的研究； • 有利于数据的压缩和传输，提高在PACS和远程传输的应用。
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计算机辅助检测是利用先进的计算机软硬件来分析和处理医 学图像，以发现并检出病变，从而辅助医生临床诊断，提高 工作效率。
颈动脉CTA的SSD图像
缺点：容易造成虚假显示或显 示面上产生空洞，且无法显示 数据体内部的细节信息。
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MIP是沿着虚拟的操作者视线方向，将相对密度最高的体素 值投射到屏幕上，而形成的新的投影平面。
优势：较真实的反映组织的密度差异， 主要用于显示具有相对较高密度的组织 结构。
最大密度投影图像(冠脉)
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MPR是把横断面的像素叠加起来回到三维容积排列上，根据 需要组成的不同方位，重新组合新的断层图像。
横断面
Hale Waihona Puke Baidu矢状面
冠状面
较好地显示组织器官内复杂解剖关系，弥补横断图像观察的不足，有利 于病变的准确定位。
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CPR与MPR类似，不同点是叠加成三维容积排列后，重新选 取截面时按曲线走行。
延展CPR与拉直CPR(心血管)
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配准：是指对于一幅医学图像采用一种(或一系列)空间变换， 使它与另一幅医学图像上的对应点达到空间上的一致。
用途：观察血管的狭窄、扩张、充盈和 缺损，可发现血管钙化，显示骨折情况， 反映骨密度变化，清晰显示对内固定装 置。
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MinIP与MIP相似，是将每一条沿视线方向所遇到的体素最小 值投影到二维平面上，从而形成MinIP重建图像。
优势：主要用于显示密度差异较大的低密 度结构组织，典型应用于肺疾病检测。