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医学成像模式和三维可视化

2021/1/28 12:05:16   来源:

基础知识—医学成像模式和三维可视化

医学成像模式

一般来讲,医学图像按成像方式和功能可以分为解剖图像和功能图像两大类。

​🚡​ 解剖图像

解剖图像可以显示人体组织器官的空间形态和组织密度信息。

主要成像方式有X射线、计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI),超声成像等。

1. X射线

该技术是根据X射线的穿透特性,把穿透人体的X射线记录在胶片上成像。具体就是发射线管产生一束波长长短不一的射线,波长比较短的穿透力就强,波长长的穿透力弱,然而人体组织不同组织器官的密度硬度不同,对X的吸收存在差异,把穿透人体后强度不同的X射线就可以反应人体内部的组织结构。但是有于人体组织对X射线吸收的累积效果,X射线会出现影像重叠的问题,也就是说X射线是无法完全反映组织结构的三维空间信息的,因为大小、密度相同的组织,不管在那个方向成像,最终反应到图像上的结果是一样的。

2. CT

CT 也就是常说的计算机断层成像,该技术成功解决了X射线的影像重叠,其实质就是解决数学问题(如下图所示)
在这里插入图片描述
透过人体的射线让探测器接收后进行适当的光电模/数抓换,讲模拟幸好转成数字型号后送到计算机进行数据处理,然后由探测器接收到的强度值即投影数据推算出图像数据对应的密度值,从而实现对人体断层成像。

3. 超声成像
超声波具有束射性,也就是波可以集中一个方向传播。
超声波进入人体后,如果遇到声特性由差异的界面,且界面直径大于超声波波长,则会发生反射形成反射回波。同时,对于直径远小于超声波波长的为u提,大部分超声波会继续传播,而少部分超声波能量会发生散射,形成散射回波。反射波主要携带的是组织器官的位置信息。
B型超声:B模式超声的回波信号会对应图像上的一个个光电,光点的亮度由回波幅度线性控制。B超采用的是多束超声连续扫描,所以图像表现为二维图像,而且可以实现实时的动态观察。

​🚡 ​功能图像

功能图像反应人体组织器官的功能和代谢情况,主要成像模式有放射性核素成像、磁共振功能成像

放射性和素成像是使用核素失踪技术,通过体外对注入人体内含有放射性核素的示踪药物的测量(示踪剂在人体器官中,核素会发生衰变,产生 γ \gamma γ射线),估计核素在人体内的分布,实现对人体器官或组织的结构和功能成像。常用技术 γ \gamma γ射线、单光子发射计算机断层成像(SPECT)和正电子发射断层成像(PET)。

医学三维可视化

传统的医学影像技术可以直接获取二维投影图像或断层图像,但是由于人体是三维的,医生需要较强的读片能力,才能从二维影像上做出正确判断,但是要精确的确定病变体或畸形的空间位置、大小、几何形状记忆周围的组织结构的空间关系是很难的。而三维重建和可视化的目标就是把这些科学计算的或者仪器获取的数据转换成人的视觉可以直接感官道德三维图像,让人们能够直接观察数据的全局分布和三维数据间的关联和层次关系。

医学图像的三维重建一般分为三大部分,数据采集、二维图像处理和三维重建显示部分。

数据采集
数据预处理
三维重建显示

数据预处理主要包含:

  1. 数据规范化处理,如灰度拉伸、归一化等。
  2. 滤波处理,主要是为了去噪。
  3. 坐标转换。
  4. 轮廓分割或特征提取。

三维重建主要分为三大类,体积重建、表面重建和多角度投影数据重建。

注:内容来自于 张俊华《医学图像三维重建和可视化--VC++实现实例》