醫(yī)學圖像處理概論

1、汪家旺南京醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院2013年2月第一章第一章 緒論緒論1.1 醫(yī)學影像處理和分析的重要性1.2 醫(yī)學圖像處理的發(fā)展概況1.3 醫(yī)學圖像的解讀基礎1.4 醫(yī)學圖像處理的研究內容1.5 學習和研究的可用資源1.1 醫(yī)學影像處理和分析的重要性1.1 醫(yī)學影像處理和分析的重要性NIH，National Institutes of Health 美國國立衛(wèi)生研究院NSF，National Sanitation Foundation 美國國家衛(wèi)生基金會NIBIB , National Institute for Biomedical Imaging and Bioengineering 生物醫(yī)

2、學影像和生物工程研究所1.1 醫(yī)學影像處理和分析的重要性1.2 醫(yī)學圖像處理的發(fā)展概況看不見的時代傳統(tǒng)看病： 望、聞、問、切（以定性為主）1.2 醫(yī)學圖像處理的發(fā)展概況1920世紀 ：看到病變n 結構成像 CTX-ray1.2 醫(yī)學圖像處理的發(fā)展概況20世紀90年代 ：看到功能n 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(fā)射斷層成像1.2 醫(yī)學圖像處理的發(fā)展概況21世紀：看到細胞、分子的變化n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(yī)學圖像的解讀基礎冠平面1.3 醫(yī)學圖像的解讀基礎垂直軸矢狀軸人體解剖學，第六

3、版1.3 醫(yī)學圖像的解讀基礎人體骨骼結構前面觀1.3 醫(yī)學圖像的解讀基礎人體骨骼結構后面觀1.3 醫(yī)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(yī)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(yī)學圖像的解讀基礎美迪安（Dean.D)等著， 楚憲襄等譯，人體斷面解剖學與醫(yī)學影像學圖譜，2002年 腦軸向圖Photo courtesy Philips Research Photo courtesy Philips Research RadiologistMRINeuroPhysiolo

4、gistEMGDiagnosisChemistNeurologistPathologistCardiologistEEGECGCTUSUVTLCHPLCISEFFMDiagnosing DiseaseMRI Center, University of Rochester Medical SchoolHeadS/I ProjectionMRI Center, University of Rochester Medical SchoolPM Matthews, Neurology 41:1252 (1991)CHOCholineCrCreatineNAAN-acetyl aspartateLALa

5、ctateFletcher, Barsotti, Hornak, Magn. Reson. Med. 29:623 (1993)Chen, Dougherty, Totterman, Hornak, Magn. Reson. Med. 29:358 (1993)NormalCysticScleroticOsteoporosis1 Hz2 Hz3 Hz% 100755025Schlaug, et al, 1995, Harvard Medical School and Beth Israel HospitalSchlaug, et al, Science 267:699 (1995)Benign

6、 lesion - Fibroadenoma 1.4 醫(yī)學圖像處理的研究內容醫(yī)學影像數(shù)據(jù)的獲取數(shù)據(jù)預處理技術醫(yī)學圖像的配準醫(yī)學圖像的三維可視化技術虛擬內窺鏡DICOM標準PACS系統(tǒng)圖像引導手術（1）檢查信息和相關圖像信息定義）檢查信息和相關圖像信息定義患者信息患者信息檢查信息檢查信息圖像格式圖像格式（2）圖像交換方法和規(guī)范圖像交換方法和規(guī)范圖像傳輸方法圖像傳輸方法(點對點方式、網(wǎng)絡方式、文件點對點方式、網(wǎng)絡方式、文件方式等方式等)將醫(yī)學影像事務規(guī)范為不同層次的對象模型將醫(yī)學影像事務規(guī)范為不同層次的對象模型DICOM 3.0DICOM 3.0標準內容概要標準內容概要第一部分第一部分：引言與概述

7、，簡要介紹了DICOM的概念及其組成第二部分第二部分：兼容性，精確地定義了聲明DICOM要求制造商精確地描述其產(chǎn)品的DICOM兼容性第三部分第三部分：利用面向對象的方法，定義了兩類利用面向對象的方法，定義了兩類信息對象類：信息對象類：普通普通(規(guī)范）型、復合型規(guī)范）型、復合型 普通型普通型的信息對象只包括現(xiàn)實中實體固有的屬性的信息對象只包括現(xiàn)實中實體固有的屬性 復合型復合型信息對象種類可以擴展固有的屬性信息對象種類可以擴展固有的屬性P151P151影像影像屬屬性性(attribute)像素像素資資料料(pixel data)Patient Name：張三Patient ID：01001111D

8、ate of birth：631012Sex：男Modality：CTStation name： FDMS 1.0Study Date：19990226第四部分第四部分：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(chǎn)生的結果例例：CT的計算機需要將圖像打印到膠片上的計算機需要將圖像打印到膠片上 計算機發(fā)一個消息到代表具有計算機發(fā)一個消息到代表具有DICOM功能的激功能的激光打印機的地址，得到回應的消息后，再將圖像按光打印機的地址，得到回應的消息后，再將圖像按DICOM格式發(fā)送到此地址，于是，作用在格式發(fā)送到此地址，于是，作用在信息對信息對象象上的上的命令命令產(chǎn)生結果產(chǎn)生

9、結果 由激光打印機完成了打印服務由激光打印機完成了打印服務第五部分第五部分：數(shù)據(jù)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 第六部分第六部分：數(shù)據(jù)字典，描述了所有信息對象是由數(shù)：數(shù)據(jù)字典，描述了所有信息對象是由數(shù)據(jù)元素組成的，數(shù)據(jù)元素是對屬性值的編碼。據(jù)元素組成的，數(shù)據(jù)元素是對屬性值的編碼。 例：在數(shù)據(jù)字典中，0010 0010 表示患者的 姓名姓名，0010 0020 表示病人ID等第七部分第七部分：消息交換，：消息交換，定義了進行消息交換通定義了進行消息交換通訊的醫(yī)學圖像應用實體訊的醫(yī)學圖像應用實體所用到的所用到的服務和協(xié)議服務和協(xié)議第八部分第八部分：消息交換的：消息交換的網(wǎng)

10、絡通訊支持網(wǎng)絡通訊支持，說明了，說明了在網(wǎng)絡環(huán)境下的通訊服在網(wǎng)絡環(huán)境下的通訊服務和支持務和支持DICOM應用進應用進行消息交換的必要的行消息交換的必要的上上層協(xié)議層協(xié)議 第一部分:概述 第二部分:兼容性 第四部分: 服務類說明 第十一部分:介 質存儲應用概覽 第三部分: 信息對象 第五部分:數(shù)據(jù)結構和語義 第六部分:數(shù)據(jù)字典 第七部分:消息交換 （網(wǎng)絡操作） 第八部分: 網(wǎng)絡支持 TCP/IP&OSI 第 九 部分: 點對點 第十部分:介質存儲和文件格式 其余部分 特殊媒質格式 和 物理介質 DICOM框架框架人體解剖學，第六版賣克明彩色人體解剖圖譜.chm IEEE Transact

11、ions on Medical ImagingMedical PhysicsPhysics in Medicine and BiologyIEEE Transactions on CommunicationsIEEE Transactions on ComputersIEEE Transactions on Information TheoryIEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence IEEE Transactions on System, Man and Cybernetics IEEE Transactions on Acoustics, Speech and Signal Processing Pattern RecognitionComputer Vision, Graphics, and Image ProcessingTermsTermsCT:computerized tomographyMRI:magnetic resonance imaging PET:positron emission tomog