醫學圖像處理概論醫學圖像處理概論醫學圖像處理概論第一章緒論1.1醫學影像處理和分析的重要性1.2醫學圖像處理的發展概況1.3醫學圖像的解讀基礎1.4醫學圖像處理的研究內容1.5學習和研究的可用資源第一章緒論1.1醫學影像處理和分析的重要性1.2醫學圖像處理的發展概況1.3醫學圖像的解讀基礎1.4醫學圖像處理的研究內容1.5學習和研究的可用資源生命科學研究醫學診斷臨床治療1.1醫學影像處理和分析的重要性X射線、CT、MRI的發現或發明者獲得諾貝爾獎，就是其重要價值的印證。倫琴因發現X射線獲得首屆諾貝爾物理學獎。Hounsfield和Cormack因發明CT獲得1979年諾貝爾醫學和生理學獎。Bloch和Purcell因發現NMR現象獲得1952年諾貝爾物理學獎。發明MRI中Fourier重建方法的Ernst獲得1991年諾貝爾化學獎。Lauterbur和Mansfield因發明MRI方法獲得2003年諾貝爾醫學和生理學獎。發達國家高度重視以美國為例，它是NSF，NIH的重要資助領域，近年美國還成立了NIBIB機構專門資助醫學成像和生物醫學工程領域的研究。1.1醫學影像處理和分析的重要性NIH，NationalInstitutesofHealth美國國立衛生研究院NSF，NationalSanitationFoundation美國國家衛生基金會NIBIB,NationalInstituteforBiomedicalImagingandBioengineering生物醫學影像和生物工程研究所醫學成像及圖像處理設備占醫院投資中的比例越來越高。僅GE公司下屬的北京航衛2003年生產的中低檔CT，銷售額就達30億元。1.1醫學影像處理和分析的重要性1.2醫學圖像處理的發展概況看不見的時代傳統看病：望、聞、問、切（以定性為主）1.2醫學圖像處理的發展概況19—20世紀：看到病變結構成像CTX-ray1.2醫學圖像處理的發展概況20世紀90年代：看到功能功能成像fMRI：功能核磁共振成像PET：正電子斷層成像SPECT：單光子發射斷層成像1.2醫學圖像處理的發展概況21世紀：看到細胞、分子的變化分子成像光學成像核磁共振成像核素成像矢平面冠平面軸平面橫斷面解剖學姿勢，方位術語1.3醫學圖像的解讀基礎冠平面1.3醫學圖像的解讀基礎垂直軸矢狀軸人體解剖學，第六版1.3醫學圖像的解讀基礎人體骨骼結構前面觀1.3醫學圖像的解讀基礎人體骨骼結構后面觀1.3醫學圖像的解讀基礎頭頸部螺旋CT掃描三維重建圖像，自足側向頭側觀，可見顱頸交界部的解剖結構1.3醫學圖像的解讀基礎顏面部螺旋CT掃描三維重建圖像，自前向后側觀，可見雙眶，鼻腔，上下頜骨的三維立體結構1.3醫學圖像的解讀基礎X-RayMRI

MRI[美]迪安（Dean.D)等著，楚憲襄等譯，人體斷面解剖學與醫學影像學圖譜，2002年腦軸向圖PET

超聲圖象

超聲圖象超聲圖象PhotocourtesyPhilipsResearch

Ultrasoundexaminationduringpregnancy

超聲圖象PhotocourtesyPhilipsResearch

3Dultrasoundimages

DSA紅外圖象紅外圖象醫學圖象醫學圖象RadiologistMRINeuroPhysiologistEMGPhysicianDiagnosisChemistNeurologistPathologistCardiologistEEGECGCTUSUVTLCHPLCISEFFMDiagnosingDiseaseImagingSystemEndUserProcessingDisplaySpectroscopyImagedObjectDetectionImageFormationRadiationorEnergyHumanNeckPlane: SagittalSequence: SpinEchoWristImageCoil: AsymSTSSequence: SpinEchoSlice: CoronalTR/TE: 2000/27msFOV: 8cmThk: 1.5mmMatrix: 256x256Nex: 1HydrocephalusMRICenter,UniversityofRochesterMedicalSchoolImageContrast(T2)SIGNALTEWhiteTumorMRAngiographyHeadS/IProjectionMRICenter,UniversityofRochesterMedicalSchoolProtonNMRSpectroscopyinMultipleSclerosisPMMatthews,Neurology41:1252(1991)CHO CholineCr CreatineNAA N-acetylaspartateLA LactateActivePlaqueNormal-AppearingWhiteMatterMultispectralTissueClassificationT1T23DHistogramSegmentedImageFletcher,Barsotti,Hornak,Magn.Reson.Med.29:623(1993)MorphologicalImageProcessingChen,Dougherty,Totterman,Hornak,Magn.Reson.Med.29:358(1993)NormalCysticScleroticOsteoporosisMotorActivation-RightIndexFingerMovement1Hz 2Hz 3Hz%100755025Schlaug,etal,1995,HarvardMedicalSchoolandBethIsraelHospitalAsymmetryofAuditoryRegionsinMusicianswithPerfectPitchSchlaug,etal,Science

267:699(1995)Mammography乳腺造影術Benignlesion-Fibroadenoma

ColonoscopywithspiralCTSpiralscanCT(byPicker)

3D圖象1.4醫學圖像處理的研究內容醫學影像數據的獲取數據預處理技術醫學圖像的配準醫學圖像的三維可視化技術虛擬內窺鏡DICOM標準PACS系統圖像引導手術DICOM標準定義內容（1）檢查信息和相關圖像信息定義患者信息檢查信息圖像格式（2）圖像交換方法和規范圖像傳輸方法(點對點方式、網絡方式、文件方式等)將醫學影像事務規范為不同層次的對象模型DICOM3.0標準內容概要第一部分：引言與概述，簡要介紹了DICOM的概念及其組成第二部分：兼容性，精確地定義了聲明DICOM要求制造商精確地描述其產品的DICOM兼容性第三部分：利用面向對象的方法，定義了兩類信息對象類：普通(規范）型、復合型

普通型的信息對象只包括現實中實體固有的屬性

復合型信息對象種類可以擴展固有的屬性P151DICOM對象影像屬性(attribute)像素資料(pixeldata)PatientName：張三PatientID：Dateofbirth：631012Sex：男Modality：CTStationname：

FDMS1.0StudyDate：第四部分：服務類，說明了許多服務類，服務類詳細論述了作用與信息對象上的命令及其產生的結果例：CT的計算機需要將圖像打印到膠片上計算機發一個消息到代表具有DICOM功能的激光打印機的地址，得到回應的消息后，再將圖像按DICOM格式發送到此地址，于是，作用在信息對象上的命令產生結果

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由激光打印機完成了打印服務第五部分：數據結構及語意，描述了怎樣對信息對象類和服務類進行構造和編碼

第六部分：數據字典，描述了所有信息對象是由數據元素組成的，數據元素是對屬性值的編碼。例：在數據字典中，00100010表示患者的

姓名，00100020表示病人ID等第七部分：消息交換，定義了進行消息交換通訊的醫學圖像應用實體所用到的服務和協議第八部分：消息交換的網絡通訊支持，說明了在網絡環境下的通訊服務和支持DICOM應用進行消息交換的必要的上層協議

DICOM框架主要參考文獻人體解剖學，第六版賣克明彩色人體解剖圖譜.chm

IEEETransactionsonMedicalImagingMedicalPhysicsPhysicsinMedicineandBiologyIEEETransactionsonCommunicationsIEEETransactionsonComputersIEEETransactionsonInformationTheoryIEEETransactionsonPatternAnalysisandMachineIntelligenceIEEETransactionsonSystem,ManandCyberneticsIEEETransactionsonAcoustics,SpeechandSignalProcessingPatternRecognitionComputerVision,Graphics,andImageProcessingTermsCT:computerizedtomographyMRI:magnetic