matlab基础
第二章 MATLAB基础
3 ）向量是一个数学量，一般高级语言中也未引入， 它可视为矩阵的特例。从MATLAB的工作区可以查 看到：一个 n 维的行向量是一个 1 × n 阶的矩阵，而 一个n维的列向量则当成n×1阶的矩阵。 如A＝[1 2 3 4]就是一个4维的行向量。也可看成是 一个一维数组，还要看成是一个1×4阶的矩阵。
3
数据类型转换函 数 uint8 uint16 uint32 uint64 int8 int16 int32 int64
说 明 无符号8位整数 无符号16位整数 无符号32位整数 无符号64位整数 有符号8位整数 有符号16位整数 有符号32位整数 有符号64位整数
字节数 1 2 4 8 1 2 4 8
22
【例 2.8】变量赋值 >> a=3.14 a= 3.1400 >> class(a) %函数class用来是判断变量数据类 型的 ans = double %变量a是双精度的浮点型数据
23
>> a='hello!' hello! >> class(a) ans = char
%变量a重新赋值
13
>> whos Name Size a 1x1 x 1x1 y 1x1 z 1x1
Bytes Class Attributes 16 double complex 4 int32 4 int32 8 int32 complex
14
2.2MATLAB的常量及变量
2.2.1常量 常量是程序语句中取不变值的那些量。如表达式 y=0.314*x，其中就包含一个0.314这样的数值常数，它 便是一个数值常量。而在另一表达式s='Hello'中，单引 号内的英文字符串“Hello”则是一个字符串常量。
MATLAB初学者语言基础
▪ 在命令窗口使用help组合命令。当用户知道函数名称想了解其具体用法时，可 以在命令窗口使用help命令，调用方法是help 函数名，例如：
>> help inv
❖ lookfor命令
▪ 在命令窗口使用lookfor组合命令。注意，help 命令要求函数名的精确匹配，而 lookfor只要求与每个函数中的总结信息有匹配。所以当用户不知道函数的确切 名称时可以使用lookfor命令 ，例如找矩阵求逆函数可以输入：
>> 3.14*3^2
ans =
28.2600
▪ 当遇到较为复杂的问题时，可以采用给变量赋值的方法，例如：可以用变量r来表示圆的
半径，用变量S来表示圆的面积，百分号“%”是MATLAB中的注释符
>> r=3
%圆的半径r=3
r=
3
>> S=3.14*r^2 %求圆的面积S
S=
28.2600
▪ 在命令窗口输入r=3并按下Enter键后，MATLAB会在命令窗口直接显示这条命令的计算 结果，若要禁止显示计算的中间结果，则可以通过分号“;”来实现，例如：
❖ 产生与发展
▪ 雏形——基于特征计算的程序库EISPACK和线性代数程序库LINPACK ▪ 免费软件->MathWorks公司 ▪ 演变成为一种具有广泛应用前景的全新的计算机高级编程语言
❖ 优势
▪ 强大易用的科学计算语言 ▪ 全面的图形功能 ▪ 独立开放的平台 ▪ 实用的程序接口
命令窗口 当前目录窗口
❖ 编辑搜索路径的常用命令
>> path
%显示所有搜索路径
>> addpath
%增加目录到MATLAB搜索路径。
matlab基础
MATLAB基础主讲：范哲意138****8095，*************.cn，逸夫楼502/4-3101.什么是MATLAB一种用于科学工程计算的高级语言名称由来：Matrix Laboratory特点：⏹高效方便的矩阵、数组运算⏹语言简单、编程效率高（演算纸的科学算法语言）⏹可视化功能强大⏹丰富的工具箱⏹扩充能力强版本：R+年份+代码2.MATLAB系统环境MATLAB桌面工作环境⏹选项卡（菜单、工具栏）⏹命令窗口（Command Window）MATLAB的主要交互窗口，输入各种命令/显示执行结果MATLAB语句以分号“;”作为语句的结束（如果没有以分号结束？） clc命令⏹工作空间（Workspace）显示MATLAB工作内存中所有变量的名称、类型、数据结构、大小等信息 管理和查看工作空间中变量的命令：clear命令、save命令、load命令、who命令、whos命令、⏹历史记录窗口（Command History）“↑”和“↓”⏹当前目录窗口（Current Directory）工作目录path命令、pathtool命令MATLAB帮助系统⏹help命令⏹帮助窗口3.MATLAB的变量与数据类型变量⏹命名规则：✓变量名区分大小写，例如A和a表示两个不同的变量。
✓变量名最多不超过63个字符（根据MATLAB版本的不同，这个数字会有所变化）。
✓变量名开头必须是英文字母，后面可以接英文字母、下划线、数字，但不能使用空格和标点符号。
✓不能使用系统函数名和系统保留字。
不需要对变量进行声明和定义变量类型赋值语句特殊变量MATLAB特殊变量表变量名 基本意义ans 默认变量名，MATLAB将没有指定输出变量的计算结果保存到ans变量中 eps 浮点数的相对误差，如果某个量的绝对值小于eps，可以认为这个量是0 Inf或inf 无穷大，负无穷可以表示为-Infi或j 虚数单位，即1pi 圆周率NaN或nan 非数值（Not a Numbeu），例如由0/0、inf/inf运算所得出的结果realmax/realm最大/最小正实数in函数输入/输出变量数目nargin/nargoutcomputer 计算机类型version MATLAB版本字符串数据类型⏹数值类型：整数型(有符号整数型和无符号整数型)浮点型(单精度浮点型和双精度浮点型)默认数据类型是双精度浮点型⏹字符类型：用来表示字符和字符串，每个字符都有对应的ASCII数值，用一个16位数据表示⏹逻辑类型：用0和1表示逻辑假和逻辑真。
Matlab基础知识点
MATLAB讲义第一章 MATLAB系统概述1.1 MATLAB系统概述MATLAB（MATrix LABoratory）矩阵实验室的缩写，全部用C语言编写。
特点：（1）以复数矩阵作为基本编程单元，矩阵运算如同其它高级语言中的语言变量操作一样方便，而且矩阵无需定义即可采用。
（2）语句书写简单。
（3）语句功能强大。
（4）有丰富的图形功能。
如plot,plot3语句等。
（5）提供了许多面向应用问题求解的工具箱函数。
目前，有20多个工具箱函数，如信号处理、图像处理、控制系统、系统识别、最优化、神经网络的模糊系统等。
（6）易扩充。
1.2 MATLAB系统组成（1）MATLAB语言MATLAB语言是高级的矩阵、矢量语言，具有控制流向语句、函数、数据结构、输入输出等功能。
同时MATLAB又具有面向对象编程特色。
MATLAB语言包括运算符和特殊字符、编程语言结构、字符串、文件输入/输出、时间和日期、数据类型和结构等部分。
（2）开发环境MATLAB开发环境有一系列的工具和功能体，其中大部分具有图形用户界面，包括MATLAB桌面、命令窗口、命令历史窗口、帮助游览器、工作空间、文件和搜索路径等。
（3）图形处理图形处理包括二维、三维数据可视化，图像处理、模拟、图形表示等图形命令。
还包括低级的图形命令，供用户自由制作、控制图形特性之用。
（4）数学函数库有求和、正弦、余弦等基本函数到矩阵求逆、求矩阵特征值和特征矢量等。
MATLAB数学函数库可分为基本矩阵和操作、基本数学函数、特殊化数学函数、线性矩阵函数、数学分析和付里叶变换、多项式和二重函数等。
（5）MATLAB应用程序接口（API）MATLAB程序可以和C/C++语言及FORTRAN程序结合起来，可将以前编写的C/C++、FORTRAN语言程序移植到MATLAB中。
1.3 MATLAB的应用范围包括：MATLAB的典型应用包括：●数学计算●算法开发●建模、仿真和演算●数据分析和可视化●科学与工程绘图●应用开发（包括建立图形用户界面）以矩阵为基本对象第二章 Matlab基础2.1 MATLAB快速入门（1）搜索路径搜索路径也被看作是MATLAB的路径，其包含的文件被认为在路径上。
Matlab基础知识点
MATLAB讲义第一章 MATLAB系统概述1.1 MATLAB系统概述MATLAB（MATrix LABoratory）矩阵实验室的缩写，全部用C语言编写。
特点：（1）以复数矩阵作为基本编程单元，矩阵运算如同其它高级语言中的语言变量操作一样方便，而且矩阵无需定义即可采用。
（2）语句书写简单。
（3）语句功能强大。
（4）有丰富的图形功能。
如plot,plot3语句等。
（5）提供了许多面向应用问题求解的工具箱函数。
目前，有20多个工具箱函数，如信号处理、图像处理、控制系统、系统识别、最优化、神经网络的模糊系统等。
（6）易扩充。
1.2 MATLAB系统组成（1）MATLAB语言MATLAB语言是高级的矩阵、矢量语言，具有控制流向语句、函数、数据结构、输入输出等功能。
同时MATLAB又具有面向对象编程特色。
MATLAB语言包括运算符和特殊字符、编程语言结构、字符串、文件输入/输出、时间和日期、数据类型和结构等部分。
（2）开发环境MATLAB开发环境有一系列的工具和功能体，其中大部分具有图形用户界面，包括MATLAB桌面、命令窗口、命令历史窗口、帮助游览器、工作空间、文件和搜索路径等。
（3）图形处理图形处理包括二维、三维数据可视化，图像处理、模拟、图形表示等图形命令。
还包括低级的图形命令，供用户自由制作、控制图形特性之用。
（4）数学函数库有求和、正弦、余弦等基本函数到矩阵求逆、求矩阵特征值和特征矢量等。
MATLAB数学函数库可分为基本矩阵和操作、基本数学函数、特殊化数学函数、线性矩阵函数、数学分析和付里叶变换、多项式和二重函数等。
（5）MATLAB应用程序接口（API）MATLAB程序可以和C/C++语言及FORTRAN程序结合起来，可将以前编写的C/C++、FORTRAN语言程序移植到MATLAB中。
1.3 MATLAB的应用范围包括：MATLAB的典型应用包括：●数学计算●算法开发●建模、仿真和演算●数据分析和可视化●科学与工程绘图●应用开发（包括建立图形用户界面）以矩阵为基本对象第二章 Matlab基础2.1 MATLAB快速入门（1）搜索路径搜索路径也被看作是MATLAB的路径，其包含的文件被认为在路径上。
MATLAB基础知识及常用功能介绍
MATLAB基础知识及常用功能介绍第一章：MATLAB简介及安装MATLAB是一种强大且广泛应用的数值计算软件，它提供了许多用于科学计算和工程设计的功能。
MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的缩写，其主要特点是在操作矩阵和各种数学函数上非常高效。
要安装MATLAB，只需下载安装程序然后按照提示进行安装即可。
第二章：MATLAB基本操作在MATLAB中，可以使用各种命令来进行基本的数学运算，例如加减乘除、幂运算等。
此外，还可以定义变量、矩阵和向量，并进行复杂的数学运算。
提示：使用分号可以取消输出结果。
第三章：MATLAB脚本和函数脚本是一系列MATLAB命令的集合，可以保存并重复执行。
函数是一段具有输入和输出的可执行代码块，可以通过函数名和输入参数来调用。
编写脚本和函数有助于提高代码的可读性和可重复性。
第四章：MATLAB图形化界面MATLAB提供了图形化界面（GUI）工具箱，用于创建交互式应用程序和图形用户界面。
利用GUI工具箱，可以通过拖拽和放置的方式创建界面，并通过设置属性和回调函数实现交互功能。
第五章：MATLAB数据可视化MATLAB拥有丰富的数据可视化功能，可以将数据以各种图表形式呈现出来，如散点图、柱状图、曲线图等。
此外，还可以对图表进行自定义设置，如添加图例、调整轴范围、添加标题等。
第六章：MATLAB图像处理MATLAB提供了强大的图像处理工具箱，可以用于图像的滤波、锐化、模糊、边缘检测等操作。
此外，还可以进行图像的变换和特征提取，用于图像识别和分析。
第七章：MATLAB信号处理MATLAB信号处理工具箱提供了一系列用于处理、分析和合成信号的函数和工具。
可以进行信号滤波、频谱分析、时域分析等操作。
此外，还可以进行数字滤波器设计和滤波器实现。
第八章：MATLAB数学建模MATLAB是数学建模的重要工具，可以用于建立各种数学模型并进行仿真和优化。
可以利用MATLAB解方程、求解微分方程、进行符号计算等，用于解决各种实际问题。
matlab基础知识
第2章基础知识本章着重介绍MATLAB的一些基础知识，包括数据类型、基本矩阵操作、运算符和字符串处理函数。
本章是MATLAB编程的基础。
2.1 数据类型MATLAB中定义了很多种数据类型，包括字符、数值、单元、结构、java类、函数句柄等类型，用户还可以自己定义数据类型。
在MATLAB中有15种基本数据类型，每种基本数据类型均以数组/矩阵的形式出现，该矩阵可以是最小的0*0矩阵到任意大小的n维矩阵。
1．数值类型数值类型包含整数、浮点数和复数3种类型。
另外MATLAB还定义了Inf和NaN两个特殊数值。
（1）整数类型MATLAB支持1、2、4和8字节的有符号整数和无符号整数。
这8种数据类型的名称、表示范围、转换函数如表2-1所示，其中转换函数可以把其它数据类型的数值强制转换为对应的整数类型。
尽可能使用字节少的数据类型，这样可以节约存储空间和提高运算速度。
表2-1 整数类型名称范围转换函数名称范围转换函数有符号1字节整数int8() 无符号1字节整数uint8()有符号2字节整数int16() 无符号2字节整数uint16() 有符号4字节整数int32() 无符号4字节整数uint32() 有符号8字节整数int64() 无符号8字节整数uint64()（2）浮点数类型MATLAB有单精度和双精度两种浮点数，其中双精度浮点数为MATLAB默认的数据类型。
这2种数据类型的名称、存储空间、表示范围和转换函数如表2-2所示。
表2-2 浮点数类型名称存储空间表示范围转换函数单精度浮点数4字节single()双精度浮点数8字节double() （3）复数类型复数包含实部和虚部。
在MATLAB中可以用i或j来表示虚部。
例如：在命令窗口中用赋值语句产生复数5+10i，代码如下：A=5+10i例如：在命令窗口用函数complex()产生复数5+10i，具体代码如下：X=5;Y=10;z=complex(x,y)（4）Inf和NaN在MATLAB中用Inf和-Inf分别表示正无穷大和负无穷大。
第一章MATLAB基础知识
第一章MATLAB基础知识1.1 MATLAB开发环境1.MATLAB操作桌面MATLAB4.0以上版本都是在Windows以上环境支持下操作与运行的，因此，这里必须假定读者对Windows有一定的了解和掌握。
本书以Windows98环境，MATLAB6.5版本为例介绍。
书中绝大多数例子在MA TLAB5.3版本中亦能使用.要想进入MATLAB系统，方法有二：（1）在Windows98的桌面上双击MATLAB快捷图标。
（2）单击Windows98的“开始”按钮，再依次单击：程序/MA TLAB/MA TLAB6.5；图1-1MATLAB6.5除保留了传统的命令窗口外，还增加了启动平台窗口、工作空间窗口、命令历史窗口、当前路径窗口等窗口，与新的M文件编辑器和新的在线帮助浏览器等共同构成了MA TLAB6.5的开发环境。
MATLAB的开发环境是MATLAB语言的基础和核心部分，MATLAB语言的全部功能都是在MA TLAB的开发环境中实现的，MA TLAB的仿真工具Simulink、MATLAB的工具箱等其他附加功能的实现也必须使用MATLAB开发环境，因此，掌握MATLAB 的开发环境是掌握MATLAB语言的关键。
启动MA TLAB后，将显示包括命令窗口、启动平台窗口、工作空间窗口、命令历史窗口和当前路径窗口等5个窗口和主菜单组成的操作桌面（图1-1）。
本节对操作桌面的各个窗口作简要介绍，部分窗口的功能和使用将在以后的章节中详细介绍。
操作桌面缺省状态下显示3个窗口，当前路径和工作空间窗口在同一位置显示，可以通过该窗口下方的箭头或窗口标签来切换，命令历史窗口和当前目录窗口在同一位置显示，可以通过该窗口下方窗口标签来切换。
每个窗可以脱离操作桌面独立出来。
也可以通过菜单View来选择显示哪些窗口。
MATLAB还设定了几种特定的窗口布局方式，在View菜单的Desktop Layout选项中，给定了6种布局方式：Default（缺省方式）Command Window Only（只显示命命令窗口方式）Simple（简单方式，只有命令历史窗口和命令窗口）Short History（低命令历史窗口方式）Tall History（高命令历史窗口方式）Five Panel（5个窗口平铺方式）2.MATLAB的通用参数设置MATLAB的通用参数和各功能窗口的参数可以通过主菜单中的file/Preferences项设置，这里先介绍通用参数的设置。
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3-5节
3-5节 3-5节 3-5节 3-5节
课程号：54210358 上课班级：122017 上课地点 右安门校区 第一教学 楼(522) 右安门校区 第一教学 楼(522) 右安门校区 第一教学 楼(522) 右安门校区 第二教学 楼(五机房（410）) 右安门校区 第二教学 楼(五机房（410）) 右安门校区 第二教学 楼(五机房（410）) 右安门校区 第二教学 楼(五机房（410）) 右安门校区 第一教学 楼(522) 右安门校区 第一教学 楼(522)
医学图像通常分类
X线图像
传统胶片 CR (计算机X线摄影，Computer Radiography ） DR (直接数字X线成像, Digital Radiography ） CT (计算机断层扫描技术, Computer Tomography） DSA (数字减影血管造影, Digital Subtraction Angiography）
授课内容 医学图像编码（二） 医学图像投影重建，可视化 医学图像配准 综合、设计型实验（一）
综合、设计型实验（二）
综合、设计型实验（三） 综合、设计型实验（四） 课程设计答辩 课程设计答辩，课程总结
课程考试要求及成绩结构
考试成绩构成 闭卷笔试（70分）
选择 填空 计算（根据所学知识，求解问题） 应用（应用学过的知识，分析解决问题） 简答（阅读英文段落，中文回答问题）
Medical Image Processing
概述
1.1 伦琴开创了人体图像的先河
1.2 CT成像与三维医学图像 1.3 磁共振成像 1.4 超声成像 1.5 核医学成像
1.6 分子成像技术
1.7 医学图像后处理概念 1.8 视觉知识
医学图像及其重要性
影像学是医学科学的一个重要方面，用于人体解 剖结构、功能或代谢信息的可视化。 人体结构与功能成像对于理解人体的解剖、生理 过程、器官的功能，以及器官整体或一部分在异 常生理条件或疾病的影响下的行为具有 十分重要 作用。
混合型
MRI, fMRI Optical Fluorescence Electrical Impedance
医学成像模式(Medical Imaging Modalities )
解剖成像模式 （反映人体组织解剖信息） 缩写 X CT MRI US MRA 术语 光照相术 计算机断层扫描术 磁共振成像 超声成像 磁共振血管造影术 缩写 SPECT PET fMRI EEG MEG 功能成像模式 （反映人体组织或器官 的功能或代谢情况） 术语 单光子发射断层扫描像 正电子发射断层扫描像 功能磁共振成像 脑电图 脑磁图 功能成像示例 解剖成像示例
课程设计（25分） 平时成绩（5分）
出勤率
2015/3/9
课程考试要求及成绩结构
课程设计
自由分组 选择指定命题或自命题 步骤
选题 算法讨论与设计 程序设计与调试 文档撰写与提交 答辩
提交打包文件，包括编写的程序、处理的图像、课程 设计说明、答辩PPT等文件
2015/3/9
医学图像处理
Medical Image Processing
张楠 Email: zhangnan@ 生物医学工程学院 计算机教研室
概述
课程安排 课程内容 课程要求
课程安排
•
授课安排
理论课（42学时） 实验课（12学时） 理论与实践相结合
•
上课地点、时间
理论课（42学时）
30
CTA（CT血管造影）
静脉注射CT造影剂
在合适的时间采集薄层CT 图像 将原始图像进行3D后处理 获得CTA图像 优势（与DSA比较）：
胸片 Chest Radiograph
此后，X光片应用日益广泛，今天，已经成 为几乎所有医院不可或缺的常规医学检验手段。
X射线成像原理
X射线成像是基于待成像物体各组成部分 的密度不同，因而对X射线的吸收不同，从而 透射X射线强度差异，在乳胶片上成像的（左 图）。X光图片是X射线通路上物体对射线吸收 的积分效果。
单位：Hu，Hounsfield Unit
不同的CT扫描方式
Source Rotation Path Source
Ring of Detector s
X-rays
Object
3-D 数据结构
y x
z
X-Y Slices
y
x
(x,y; z) 15
z
Iin(x; y,z) 11 12
22 42
MR磁共振图像 US超声图像 核医学图像 SPECT PET
1.1 伦琴开创了人体图像的先河
德国物理学家伦琴
伦琴夫人手的X光片
1895年德国物理学家伦琴（Wilhelm Conrad Röntgen）发现一种 未知的射线，称做“X”射线，并用“X”射线给他夫人的手拍照。 这就是人类史上第一次科学技术医学成像。为了纪念他，人们将 “X”射线又叫做伦琴射线。伦琴本人也因为这一重大贡献获得第 一个诺贝尔物理基本知识
提高医学图像分析、解决实际临床问题的能力
培养创新思维和科研能力
与多学科相结合，致力于我国医学工程的发展和
应用
联系与答疑方式
zhangnan@
阶平楼484室
期末答疑
教学进度表及班级联系方式
2015/3/9
第1部分 绪论与视觉知识
首都医科大学本专科生课程教学进度表 课程号：54210358 上课班级：122017 节次 上课地点
授课内容
3-5节
3-5节 3-5节 3-5节 3-5节
第一教学楼(522)
第一教学楼(522) 第二教学楼(五机房) 第一教学楼(522) 右安门校区 第一教学 楼(522) 右安门校区 第一教学 楼(522) 右安门校区 第一教学 楼(522) 右安门校区 第一教学 楼(522) 右安门校区 第一教学 楼(522)
绪论，视觉知识
医学图像处理基础 MATLAB图像处理程序设计 医学图像变换 医学图像增强（一）
3-5节
3-5节 3-5节 3-5节
医学图像增强（二）
医学图像分割（一） 医学图像分割（二） 医学图像编码（一）
首都医科大学本专科生课程教学进度表
课程名称：医学图像处理 2014-2015学年第二学期 周次 星期 星期一 第12周 (2015-05-18) 星期一 第13周 (2015-05-25) 星期一 第14周 (2015-06-01) 星期一 第15周 (2015-06-08) 星期一 第16周 (2015-06-15) 星期一 第18周 (2015-06-29) 星期四 第18周 (2015-07-02) 星期一 第19周 (2015-07-06) 星期四 第19周 (2015-07-09)
编程语言(MATLAB)
参考科技文献
IEEE Transactions on Image Processing IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence IEEE Transactions on Information Theory IEEE Transactions on Medical Imaging IEEE Transactions on Acoustics, Speech, and Signal Processing Computer Vision, Graphics, and Image Processing Computer Vision and Image Understanding Artificial Intelligence Pattern Recognition Pattern Recognition Letters
正常组织的CT值
组织类别 水 脑脊液 血液 出血 脾脏 肝脏 钙化 肺组织 骨皮质 脂肪 38 1332 6484 5065 5070 80300 -600-800 > 400 -2080 CT值 (Hu) 0
CT值
m w 1000 w
w : 水的吸收系数； m：该物质吸收系数；
2015/3/9
课程名称：医学图像处理 2014-2015学年第二学期 周次 星期 星期一 第2周 (2015-03-09) 星期一 第3周 (2015-03-16) 星期一 第4周 (2015-03-23) 星期一 第5周 (2015-03-30) 星期一 第7周 (2015-04-13) 星期一 第8周 (2015-04-20) 星期一 第9周 (2015-04-27) 星期一 第10周 (2015-05-04) 星期一 第11周 (2015-05-11)
X射线成像缺点
一个大小和密度相同的肿瘤或病灶，无 论在体内前、中或后部，它在X光片上表现 的图像是一样的（右图）。也就是说，X光 图片不能反映组织或病灶的三维空间位置。
1.2 CT成像与三维医学图像
如果我们设想将人体水平方向 上的剖面划分为许多正方形或长方 形的小单元（称做像素），然后在 人体周围沿园弧方向不断改变 X 光 源及接收探测器的位置。这样，每 次 X 射线通路上都有不同的像素组 合，探测器会记录响应的强度值。 采用一定的数学方法，可以很容易 从这些记录的探测器强度值倒推出 各个像素的密度。这就是反投影图 像重建技术。
52 62
72 82 92
Iout(x; y,z)
Hounsfield 和Cormack因发明CT获得 1979年诺贝尔医学和生理学奖