醫(yī)學(xué)影像成像理論

內(nèi)容概要

本書是醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，其授課學(xué)時(shí)和編寫內(nèi)容比第1版有了較大調(diào)整：增加了第九章“核醫(yī)學(xué)成像”；強(qiáng)化了各成像系統(tǒng)的圖像質(zhì)量相關(guān)內(nèi)容，增加了醫(yī)學(xué)影像成像的基本條件等；同時(shí)吸收了近幾年出現(xiàn)的醫(yī)學(xué)影像新概念、新技術(shù)，并簡(jiǎn)化去除了部分陳舊的知識(shí)內(nèi)容，如模擬X線成像中有關(guān)X線膠片等內(nèi)容。本教材計(jì)劃授課126學(xué)時(shí)，共分九章：第一章概論，介紹各種醫(yī)學(xué)成像的基本原理、方法和技術(shù)；第二章至第九章，分別介紹放射物理基礎(chǔ)、模擬X線成像、數(shù)字X線成像、X線成像理論、CT成像、磁共振成像、超聲成像、核醫(yī)學(xué)成像等內(nèi)容。本書編寫力爭(zhēng)全面、系統(tǒng)，既有傳統(tǒng)X線成像理論，又有近年來(lái)出現(xiàn)的CR、DR、DSA、CT、MRI、US、RNI成像原理、圖像重建與圖像處理及圖像質(zhì)量因素分析，并且簡(jiǎn)介新發(fā)展的醫(yī)學(xué)影像成像技術(shù)。在內(nèi)容編排、文字組織、圖表應(yīng)用等方面，努力做到概念清楚、條理分明、語(yǔ)言通暢、直觀性強(qiáng)，深入淺出，做到好懂、好讀、好用，適宜于學(xué)生學(xué)習(xí)且有益于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)性思維和分析、解決問(wèn)題的能力。

書籍目錄

第一章  概論  第一節(jié)  醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的分類    一、X線成像    二、X線計(jì)算機(jī)體層成像    三、磁共振成像    四、超聲成像    五、放射性核素成像    六、其他成像  第二節(jié)  醫(yī)學(xué)影像成像的基本條件    一、信息影像的傳遞與形成    二、信息源    三、信息載體    四、信息檢測(cè)    五、影像視讀  第三節(jié)  醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的評(píng)價(jià)    一、電磁波透射成像    二、超聲成像與X線成像    三、MR成像與CT成像    四、形態(tài)學(xué)成像與功能成像    五、對(duì)人體的安全性  第四節(jié)  醫(yī)學(xué)影像展望    一、醫(yī)學(xué)影像學(xué)發(fā)展歷程    二、提高影像設(shè)備的性能    三、分子影像    四、醫(yī)學(xué)影像存儲(chǔ)與通信系統(tǒng)    五、計(jì)算機(jī)輔助診斷第二章  放射物理基礎(chǔ)  第一節(jié)  X線的產(chǎn)生和性質(zhì)    一、X線發(fā)現(xiàn)    二、X線的本質(zhì)和特性    三、X線的產(chǎn)生    四、X線產(chǎn)生原理    五、X線的量與質(zhì)    六、影響X線量與質(zhì)的因素    七、X線產(chǎn)生效率    八、X線強(qiáng)度空間分布  第二節(jié)  X線與物質(zhì)的相互作用    一、光電效應(yīng)    二、康普頓效應(yīng)    三、電子對(duì)效應(yīng)    四、其他作用    五、在診斷放射學(xué)中各種作用發(fā)生的概率  第三節(jié)  X線的衰減規(guī)律    一、距離引起的衰減    二、物質(zhì)引起的衰減規(guī)律    三、X線通過(guò)人體的衰減規(guī)律    四、影響X線衰減的因素第三章  模擬X線成像  第一節(jié)  X線影像的形成    一、X線影像信息的形成    二、X線影像信息的采集、傳遞與轉(zhuǎn)換    三、X線影像的形成與顯示  第二節(jié)  X線照片    一、醫(yī)用X線膠片    二、增感屏    三、屏一片組合    四、數(shù)字成像膠片  第三節(jié)  X線照片影像的基本要素    一、密度    二、對(duì)比度  第四節(jié)  X線影像清晰度    一、X線管焦點(diǎn)的成像性能    二、模糊度    三、影像噪聲    四、影像失真    五、散射線第四章  數(shù)字X線成像  第一節(jié)  數(shù)字圖像基礎(chǔ)知識(shí)    一、數(shù)字圖像    二、數(shù)字成像基本概念    三、數(shù)字圖像的形成    四、數(shù)字圖像的基本處理  第二節(jié)  計(jì)算機(jī)X線攝影    一、成像板    二、CR成像基本原理    四、CR技術(shù)新進(jìn)展  第三節(jié)  數(shù)字X線攝影    一、直接型平板探測(cè)器    二、間接型平板探測(cè)器    三、多絲正比電離室型    四、DR特殊成像技術(shù)  第四節(jié)  數(shù)字減影血管造影    一、DSA原理與方法    二、DSA工作方式    三、DSA圖像后處理    四、DSA技術(shù)新進(jìn)展  第五節(jié)  數(shù)字X線圖像質(zhì)量    一、影響數(shù)字成像質(zhì)量的因素    二、數(shù)字圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)第五章  X線成像理論  第一節(jié)  信號(hào)理論    一、信號(hào)的描述    二、信號(hào)系統(tǒng)的描述    三、信息理論  第二節(jié)  信號(hào)檢測(cè)與受試者操作特性解析    一、受試者操作特性解析的應(yīng)用意義    二、ROC解析的基本原理    三、ROC曲線的制作方法    四、ROC曲線的種類    五、ROC解析的特征參數(shù)    六、ROC曲線評(píng)價(jià)指標(biāo)與臨床應(yīng)用  第三節(jié)  影像的頻率響應(yīng)特性    一、空間頻率和調(diào)制度    二、點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)    三、線擴(kuò)散函數(shù)    四、卷積計(jì)算成像    五、光學(xué)傳遞函數(shù)    六、單脈沖函數(shù)傅氏變換的物理意義    七、X線成像系統(tǒng)的非線性及其線性變換    八、成像系統(tǒng)的調(diào)制傳遞函數(shù)    九、調(diào)制傳遞函數(shù)的測(cè)試與應(yīng)用  第四節(jié)  噪聲特性    一、噪聲的概念    二、影響噪聲的因素    三、噪聲特性  第五節(jié)  噪聲的等價(jià)量子數(shù)和量子探測(cè)效率    一、用NEQ和DQE評(píng)價(jià)成像性能的原因    二、NEQ和DQE在放射成像系統(tǒng)中的物理意義    三、數(shù)字X線成像系統(tǒng)DQE的檢測(cè)方法第六章  CT成像  第一節(jié)  成像原理    一、概述    二、成像原理    三、CT值與灰度  第二節(jié)  掃描方式與數(shù)據(jù)采集    一、掃描方式    二、數(shù)據(jù)采集原則    三、數(shù)據(jù)采集方法  第三節(jié)  CT圖像重建    一、數(shù)理基礎(chǔ)    二、圖像重建方法  第四節(jié)  CT圖像后處理    一、顯示功能處理    二、測(cè)量興趣區(qū)域    三、二維重組    四、三維重建    五、表面陰影顯示    六、最大密度投影及最小密度投影    七、容積再現(xiàn)    八、仿真內(nèi)鏡  第五節(jié)  CT成像新技術(shù)    一、CT灌注成像    二、CT能譜成像  第六節(jié)  CT圖像質(zhì)量    一、CT成像系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)    二、CT圖像質(zhì)量參數(shù)    三、CT放射劑量第七章  磁共振成像  第一節(jié)  磁共振物理基礎(chǔ)    一、原子核的自旋與磁矩    二、靜磁場(chǎng)中的自旋核    三、磁共振現(xiàn)象和磁共振條件    四、磁共振的宏觀描述    五、飽和現(xiàn)象  第二節(jié)  弛豫和共振信號(hào)的檢測(cè)    一、弛豫    二、磁化強(qiáng)度矢量M的弛豫過(guò)程    三、弛豫的生物學(xué)意義    四、自由感應(yīng)衰減信號(hào)檢測(cè)  第三節(jié)  磁共振成像    一、梯度場(chǎng)    二、磁共振成像的空間定位    三、磁共振圖像重建  第四節(jié)  磁共振成像序列    一、脈沖序列的基本概念    二、自旋回波序列    三、快速自旋回波序列    四、反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列    五、梯度回波序列    六、梯度自旋回波序列    七、平面回波成像序列  第五節(jié)  磁共振血管成像    一、時(shí)間飛越法MRA    二、相位對(duì)比法MRA    三、對(duì)比增強(qiáng)MRA    四、非對(duì)比劑增強(qiáng)血管成像技術(shù)  第六節(jié)  磁共振其他成像技術(shù)    一、磁共振波譜成像    二、磁共振功能成像    三、磁共振灌注成像    四、彌散成像    五、磁敏感加權(quán)成像  第七節(jié)  磁共振成像的圖像質(zhì)量    一、MR圖像質(zhì)量參數(shù)    二、MRI參數(shù)優(yōu)化    三、提高圖像質(zhì)量的特殊技術(shù)第八章  超聲成像  第一節(jié)  超聲的傳播    一、超聲在介質(zhì)中的傳播    二、超聲多普勒效應(yīng)    三、超聲的衰減  第二節(jié)  超聲探測(cè)的物理基礎(chǔ)    一、超聲的發(fā)射與接收    二、超聲脈沖回波成像原理  第三節(jié)  超聲成像系統(tǒng)工作原理    一、A型超聲診斷儀    二、B型超聲診斷儀    三、M型超聲診斷儀    四、超聲多普勒成像系統(tǒng)    五、其他超聲成像  第四節(jié)  超聲醫(yī)學(xué)圖像質(zhì)量    一、圖像質(zhì)鼉參數(shù)    二、質(zhì)量控制    三、臨床診斷的強(qiáng)度與安全劑量第九章  核醫(yī)學(xué)成像  第一節(jié)  核醫(yī)學(xué)成像物理基礎(chǔ)    一、放射性核素    二、放射性核素衰變規(guī)律  第二節(jié)  放射性核素的產(chǎn)生    一、核反應(yīng)堆和原子核裂變    二、醫(yī)用回旋加速器    三、放射性核素發(fā)生器  第三節(jié)  放射性藥物    一、放射性藥物分類    二、放射性藥物標(biāo)記方法    三、臨床常用體內(nèi)診斷放射性藥物    四、放射性藥物質(zhì)量控制  第四節(jié)  核醫(yī)學(xué)顯像原理    一、核醫(yī)學(xué)顯像基本原理    二、放射性藥物體內(nèi)定位機(jī)制    三、核醫(yī)學(xué)顯像特點(diǎn)和顯像類型  第五節(jié)  γ照相機(jī)    一、γ照相機(jī)的成像原理    二、γ照相機(jī)成像中的定位方法    三、γ照相機(jī)的圖像采集  第六節(jié)  單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層成像    一、單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)體層成像原理    二、單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層圖像采集    三、單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層圖像重建    四、單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層特點(diǎn)  第七節(jié)  正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層成像    一、正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層成像原理    二、正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層圖像采集    三、正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層圖像重建  第八節(jié)  正電子發(fā)射斷層與計(jì)算機(jī)斷層成像    一、PET／CT圖像采集    二、PET／CT的圖像融合及圖像配準(zhǔn)參考文獻(xiàn)附錄實(shí)驗(yàn)中英文名詞索引英中文名詞索引

章節(jié)摘錄

數(shù)字圖像處理是一門獨(dú)立的學(xué)科，具有完整的知識(shí)體系。這里我們僅介紹醫(yī)學(xué)中常用的數(shù)字圖像處理技術(shù)。常用的醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像處理技術(shù)有：圖像增強(qiáng)、圖像運(yùn)算、圖像變換、圖像分割及圖像重建等。1.圖像增強(qiáng)圖像增強(qiáng)是增強(qiáng)圖像中某些有用信息，削弱或去除無(wú)用信息。如：增強(qiáng)圖像對(duì)比度、提高信噪比、強(qiáng)調(diào)組織邊緣等。（1）增強(qiáng)圖像對(duì)比度：可以通過(guò)使用灰階變換曲線修改圖像原始灰階，放大或壓縮原有對(duì)比度。常用的方法包括線性轉(zhuǎn)換、非線性轉(zhuǎn)換、窗口技術(shù)、7矯正、灰度反轉(zhuǎn)等。這些方法基于圖像矩陣，直接按照數(shù)學(xué)方法處理像素的灰度值，因此也稱之為空間域處理方法。常用的空間域處理方法還有直方圖調(diào)整和直方圖均衡化。（2）提高信噪比：可以增強(qiáng)影像信息，降低噪聲對(duì)診斷的干擾。圖像平滑技術(shù)是常用的降噪方法，可以針對(duì)噪聲灰度突變，通過(guò)鄰域平均、低通濾波或平滑模板，平滑噪聲區(qū)域的像素灰度值。鄰域平均法是空間域方法，將噪聲點(diǎn)灰度值用周圍像素點(diǎn)灰度的平均值代替。低通濾波法屬于頻率域處理方法，需要將圖像進(jìn)行傅立葉變換，在頻率域內(nèi)進(jìn)行濾波處理，由于圖像噪聲屬于高頻信息，所以對(duì)圖像進(jìn)行低通濾波后，變換回空間域，就會(huì)有效濾除部分噪聲信息，提高SNR。平滑模板則是設(shè)計(jì)一個(gè)小的蒙片圖像（如3×3的模板），將模板與原始圖像進(jìn)行卷積運(yùn)算，得到的卷積值進(jìn)行閾值篩選，符合要求則替代原始像素值。需要注意的是，圖像中的組織邊緣也存在灰度突變，同時(shí)在頻率域中也屬于高頻信息，因此無(wú)論在空間域或頻率域降噪均會(huì)降低圖像邊緣的銳利度。實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)兼顧考慮。（3）銳化：強(qiáng)調(diào)組織邊緣技術(shù)即銳化（sharpening）技術(shù)，能增強(qiáng)組織器官的圖像輪廓，使圖像中組織邊緣清晰銳利。銳化的基本處理方式及所得圖像效果與平滑正好相反。常用方法有：高通濾波、帶通濾波、偽彩色顯示等。2.圖像運(yùn)算  圖像運(yùn)算分為代數(shù)運(yùn)算和幾何運(yùn)算。圖像代數(shù)運(yùn)算是指對(duì)兩幅或兩幅以上的圖像進(jìn)行加、減、乘、除運(yùn)算，處理的基本單位是像素，通過(guò)運(yùn)算改變像素灰度值，但不改變像素之間的相對(duì)位置關(guān)系。圖像相加常用于多幅圖像相加后平均降噪；圖像相減則可以減去某些組織的影像而突出一些組織的影像，如DSA中減去了骨、肌肉的影像而獲得充盈對(duì)比劑后的血管圖像；圖像相減還可用于運(yùn)動(dòng)物體的檢測(cè)。醫(yī)學(xué)圖像運(yùn)算常針對(duì)一幅圖像進(jìn)行圖像興趣區(qū)域（region of interest，ROI）的像素值代數(shù)計(jì)算，即ROI的數(shù)字值計(jì)算與統(tǒng)計(jì)。如對(duì)cT圖像中的某一個(gè)ROI進(jìn)行cT值測(cè)量，得到對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)或區(qū)域的CT值、CT平均值、最大（最?。┲?、平均值或方差。圖像幾何運(yùn)算是指對(duì)圖像進(jìn)行縮放、平移、旋轉(zhuǎn)、錯(cuò)切、鏡像等改變像素相對(duì)位置的處理。醫(yī)學(xué)圖像的幾何運(yùn)算也常應(yīng)用于。ROI，如：對(duì)ROI進(jìn)行放大顯示、鏡像觀察進(jìn)行組織對(duì)比等。3.圖像變換圖像變換是指將圖像轉(zhuǎn)換到頻率域或其他非空間域的變換域中進(jìn)行處理。在這些變換域中往往能體現(xiàn)出圖像在空間域中表現(xiàn)不出來(lái)的信息，對(duì)這些信息進(jìn)行處理可以獲得更好的圖像效果。在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，圖像變換常用于醫(yī)學(xué)圖像重建、圖像信息壓縮或圖像編碼。

編輯推薦

《醫(yī)學(xué)影像成像理論(第2版)(供醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)與生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)用)(附光盤)》是衛(wèi)生部“十一五”規(guī)劃教材·全國(guó)高等學(xué)校教材。

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