醫(yī)學(xué)圖像處理概論

1、汪家旺南京醫(yī)科大學(xué)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(xué)影像處理和分析的重要性1.2 醫(yī)學(xué)圖像處理的發(fā)展概況1.3 醫(yī)學(xué)圖像的解讀基礎(chǔ)1.4 醫(yī)學(xué)圖像處理的研究?jī)?nèi)容1.5 學(xué)習(xí)和研究的可用資源1.1 醫(yī)學(xué)影像處理和分析的重要性1.1 醫(yī)學(xué)影像處理和分析的重要性NIH，National Institutes of Health 美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院NSF，National Sanitation Foundation 美國(guó)國(guó)家衛(wèi)生基金會(huì)NIBIB , National Institute for Biomedical Imaging and Bioengineering 生物醫(yī)

2、學(xué)影像和生物工程研究所1.1 醫(yī)學(xué)影像處理和分析的重要性1.2 醫(yī)學(xué)圖像處理的發(fā)展概況看不見(jiàn)的時(shí)代傳統(tǒng)看病： 望、聞、問(wèn)、切（以定性為主）1.2 醫(yī)學(xué)圖像處理的發(fā)展概況1920世紀(jì) ：看到病變n 結(jié)構(gòu)成像 CTX-ray1.2 醫(yī)學(xué)圖像處理的發(fā)展概況20世紀(jì)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：?jiǎn)喂庾影l(fā)射斷層成像1.2 醫(yī)學(xué)圖像處理的發(fā)展概況21世紀(jì)：看到細(xì)胞、分子的變化n分子成像光學(xué)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(xué)姿勢(shì)，方位術(shù)語(yǔ)1.3 醫(yī)學(xué)圖像的解讀基礎(chǔ)冠平面1.3 醫(yī)學(xué)圖像的解讀基礎(chǔ)垂直軸矢狀軸人體解剖學(xué)，第六

3、版1.3 醫(yī)學(xué)圖像的解讀基礎(chǔ)人體骨骼結(jié)構(gòu)前面觀1.3 醫(yī)學(xué)圖像的解讀基礎(chǔ)人體骨骼結(jié)構(gòu)后面觀1.3 醫(yī)學(xué)圖像的解讀基礎(chǔ)頭頸部螺旋CT掃描三維重建圖像，自足側(cè)向頭側(cè)觀，可見(jiàn)顱頸交界部的解剖結(jié)構(gòu)1.3 醫(yī)學(xué)圖像的解讀基礎(chǔ)顏面部螺旋CT掃描三維重建圖像，自前向后側(cè)觀，可見(jiàn)雙眶，鼻腔，上下頜骨的三維立體結(jié)構(gòu)1.3 醫(yī)學(xué)圖像的解讀基礎(chǔ)美迪安（Dean.D)等著， 楚憲襄等譯，人體斷面解剖學(xué)與醫(yī)學(xué)影像學(xué)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(xué)圖像處理的研究?jī)?nèi)容醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)的獲取數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)醫(yī)學(xué)圖像的配準(zhǔn)醫(yī)學(xué)圖像的三維可視化技術(shù)虛擬內(nèi)窺鏡DICOM標(biāo)準(zhǔn)PACS系統(tǒng)圖像引導(dǎo)手術(shù)（1）檢查信息和相關(guān)圖像信息定義）檢查信息和相關(guān)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(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式、網(wǎng)絡(luò)方式、文件點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式、網(wǎng)絡(luò)方式、文件方式等方式等)將醫(yī)學(xué)影像事務(wù)規(guī)范為不同層次的對(duì)象模型將醫(yī)學(xué)影像事務(wù)規(guī)范為不同層次的對(duì)象模型DICOM 3.0DICOM 3.0標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容概要標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容概要第一部分第一部分：引言與概述

7、，簡(jiǎn)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?qū)ο蟮姆椒?，定義了兩類(lèi)利用面向?qū)ο蟮姆椒?，定義了兩類(lèi)信息對(duì)象類(lèi)：信息對(duì)象類(lèi)：普通普通(規(guī)范）型、復(fù)合型規(guī)范）型、復(fù)合型 普通型普通型的信息對(duì)象只包括現(xiàn)實(shí)中實(shí)體固有的屬性的信息對(duì)象只包括現(xiàn)實(shí)中實(shí)體固有的屬性 復(fù)合型復(fù)合型信息對(duì)象種類(lèi)可以擴(kuò)展固有的屬性信息對(duì)象種類(lèi)可以擴(kuò)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(wù)類(lèi)，說(shuō)明了許多服務(wù)類(lèi)，服務(wù)類(lèi)詳細(xì)論述了作用與信息對(duì)象上的命令及其產(chǎn)生的結(jié)果例例：CT的計(jì)算機(jī)需要將圖像打印到膠片上的計(jì)算機(jī)需要將圖像打印到膠片上 計(jì)算機(jī)發(fā)一個(gè)消息到代表具有計(jì)算機(jī)發(fā)一個(gè)消息到代表具有DICOM功能的激功能的激光打印機(jī)的地址，得到回應(yīng)的消息后，再將圖像按光打印機(jī)的地址，得到回應(yīng)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(duì)信息對(duì)象象上的上的命令命令產(chǎn)生結(jié)果產(chǎn)生

9、結(jié)果 由激光打印機(jī)完成了打印服務(wù)由激光打印機(jī)完成了打印服務(wù)第五部分第五部分：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及語(yǔ)意，描述了怎樣對(duì)信息對(duì)象類(lèi)和服務(wù)類(lèi)進(jìn)行構(gòu)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(duì)象是由數(shù)：數(shù)據(jù)字典，描述了所有信息對(duì)象是由數(shù)據(jù)元素組成的，數(shù)據(jù)元素是對(duì)屬性值的編碼。據(jù)元素組成的，數(shù)據(jù)元素是對(duì)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(jìn)行消息交換通定義了進(jìn)行消息交換通訊的醫(yī)學(xué)圖像應(yīng)用實(shí)體訊的醫(yī)學(xué)圖像應(yīng)用實(shí)體所用到的所用到的服務(wù)和協(xié)議服務(wù)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(luò)通訊支持網(wǎng)絡(luò)通訊支持，說(shuō)明了，說(shuō)明了在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的通訊服在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的通訊服務(wù)和支持務(wù)和支持DICOM應(yīng)用進(jìn)應(yīng)用進(jìn)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(wù)類(lèi)說(shuō)明 第十一部分:介 質(zhì)存儲(chǔ)應(yīng)用概覽 第三部分: 信息對(duì)象 第五部分:數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和語(yǔ)義 第六部分:數(shù)據(jù)字典 第七部分:消息交換 （網(wǎng)絡(luò)操作） 第八部分: 網(wǎng)絡(luò)支持 TCP/IP&OSI 第 九 部分: 點(diǎn)對(duì)點(diǎn) 第十部分:介質(zhì)存儲(chǔ)和文件格式 其余部分 特殊媒質(zhì)格式 和 物理介質(zhì) DICOM框架框架人體解剖學(xué)，第六版賣(mài)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