医学ct图像可视化技术地研究和实现

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1、2医用CT成像原理及DICOM医学图像标准2.1CT发展概述及X-CT成像原理2.1.1CT技术发展概述近年来随着科学技术的发展和生活水平的提高人们的健康意识也在日益增强医学领域的一切发展和进步也正受到越来越普遍的关注CT作为一系列高科技医疗[6]设备的代名词在短短的几年间变得家喻户晓已融进现代生活日常词汇之中CT是ComputerTomography的英文缩写意思是计算机断层摄影它所代表的是一种图像重建技术工作过程概括如下首先通过对三维物体的某一截面进行扫描采集与物体截面结构相关的资料集合然后再对这些资料集合根据一定的数学原理进行逆运

2、算来单一地获取与物体截面结构一一对应的参数值最后经过显示技术从参数值来最终恢复物体的截面图像这个图像便是断层图像其中所需的大量运算则由计算机实现在把这种技术应用于医学领域时虽然在图像重建方面应用了相似的数学原理但由于构成图像重建的参数的来源和性质(即物理原理)不同CT也分为不同的[7]种类其中包括X-CTMRI-CTR-CTU-CT等正是由于物理原理的不同这些CT的功能及应用领域也有很大的差别目前应用最为普遍的是X-CT自1972年第一台X-CT扫描仪诞生至今它在医学影像诊断领域一直占有重要地位X-CT相对于常规X线体层摄影而言利用对人

3、体进行三维的截面扫描成像彻底解决了人体内部组织的影像重叠问题人们通过X-CT可观察到由不同器官不同密度的各类组织在吸收X射线上的差异而形成的图像从而对那些对比度低的软组织即过去不能诊断或难以诊断的血肿水肿梗塞萎缩等进行诊断就在X-CT诞生十年之后1982年又一种崭新的医学成像设备MRI-CT(MagneticResonanceImaging)也称NMR-CT(NuclearMagneticResonance)即磁共振CT首次正式投入临床使用自旋核子发生驰豫现象(原子核系统从不平衡状态向平衡状态恢复的过程)的同时产生微量电磁辐射来释放能量

4、这个微弱的电磁辐射便是极为重要的磁共振信号也正是MRI-CT构成图像重建的物理参数MRI-CT所重建的图像是成份图像(化学图像)它不仅具备X-CT的解剖类型特点即获得无重叠的质子密度体层图像而且因为能够精确的测出原子核驰豫时间T1和T2所以也能反映人体组织中的生物和化学结构当病变组织与周围正常组织对X线吸收系数相同时5X-CT无法提供有价值的信息而MRI-CT则有能力将同样密度的不同组织或同一组织的不同化学结构通过影像形式表征出来这使得MRI-CT在对各种神经性疾病组织坏死恶性疾患和退化性疾病的早期诊断方面具有极大的优越性它大大的丰富了

5、影像诊断学的内容,是一种极具发展前途的诊断手段还需说明的是MRI-CT还具有无损害性这一重要特征但它的成像速度不如X-CT功能检查不如R-CT且目前价格昂贵U-CT(UltrasoundComputerTomography)即超声计算机断层摄影按工作方式分为衰减常数分布显示型声速分布显示型及回声型其中衰减常数分布显示型和回声型U-CT工作的物理原理与X-CT极为相似声速分布显示型的图像重建是以超声在被检体内的传播时间为物理参数的U-CT的出现终于使利用实时超声扫描技术将人体内一些大的脏器完整地显示在一个画面上进行观察和测量的设想变为现实

6、弥补了实时窄视野超声影像的不足U-CT图像既能清晰地观察到脏器内部的细微结构又能详细地了解与毗邻的脏器的位置关系有助于精确地勾画病变及病变的解剖层次结构因而对软组织肿瘤和癌的诊断有着重要的意义和MRI-CT一样U-CT也具有无损伤的优良特性且检查操作更简单易行最后要谈到的是R-CT(RadionuclideComputerTomography)即放射性核素计算机断层摄影因为R-CT属于发射显影类所以又称为E-CT(EmissionComputerTomography)作为核医学成像设备中的一种,R-CT同样根据放射性同位素能自发地放射出

7、某种射线的特点,把它和其它药物一起制成标记化合物注入人体内,通过控测核素从人体内发射出的射线的强度来获得反映放射性核素标记化合物在脏器和组织中的浓度分布及其随时间变化的信息和其它核医学成像设备所不同的是R-CT利用CT图像重建技术最终获得的图像是立体的截面图像完全消除了邻近平面对图像的影响减少了核医学信息伴随的严重噪声从而大大提高了图像质量目前的R-CT分为两大类即PET(PositronEmissionTomography)正电子发射型CT,也称ACD(AnnihilationCoincidenceDetection)淹没符合控测CT

8、和SPECT(SinglePhotonEmissionComputedTomography)单光子发射型CTR-CT的成像不仅是反映了人体的解剖形态更重要的是它也反映了人体内生理和生化病理的过程因此R-CT