医学成像技术第六章核医学成像
医学图像处理与分析作业指导书
医学图像处理与分析作业指导书第一章绪论 (2)1.1 医学图像处理与分析概述 (2)1.2 医学图像处理与分析的应用领域 (2)2.1 医学图像获取技术 (3)2.2 医学图像预处理方法 (4)2.3 医学图像增强与复原 (4)第三章医学图像分割技术 (4)3.1 阈值分割法 (4)3.1.1 全局阈值分割 (5)3.1.2 局部阈值分割 (5)3.2 区域生长法 (5)3.2.1 种子点选择 (5)3.2.2 相似性准则 (5)3.3 水平集方法 (5)3.3.1 曲线演化法 (6)3.3.2 区域嵌入法 (6)3.3.3 基于能量函数的方法 (6)第四章医学图像特征提取 (6)4.1 形态学特征提取 (6)4.2 纹理特征提取 (6)4.3 频域特征提取 (7)第五章医学图像分类与识别 (7)5.1 统计学习方法 (7)5.2 深度学习方法 (8)5.3 融合多特征的方法 (8)第六章医学图像配准技术 (8)6.1 医学图像配准原理 (8)6.2 医学图像配准算法 (9)6.3 医学图像配准应用 (9)第七章医学图像三维重建 (10)7.1 三维重建原理 (10)7.2 三维重建算法 (10)7.3 三维重建应用 (11)第八章医学图像可视化 (11)8.1 医学图像可视化方法 (11)8.2 医学图像可视化工具 (12)8.3 医学图像可视化应用 (12)第九章医学图像处理与分析软件 (13)9.1 常用医学图像处理软件介绍 (13)9.2 医学图像处理与分析软件操作 (13)9.3 医学图像处理与分析软件应用实例 (14)第十章医学图像处理与分析的发展趋势与展望 (14)10.1 医学图像处理与分析技术发展趋势 (14)10.2 医学图像处理与分析在临床应用中的挑战 (14)10.3 未来医学图像处理与分析的研究方向 (15)第一章绪论1.1 医学图像处理与分析概述医学图像处理与分析是医学影像学、计算机科学、数学和工程学等多个学科交叉融合的领域。
核医学分子影像的特点
核医学分子影像的特点
核医学分子影像是一种先进的医学成像技术，通过注射放射性药物并利用放射性核素的特性来观察人体内器官和组织的代谢状态，从而提供准确的诊断信息。
与传统的医学成像技术相比，核医学分子影像具有以下几个特点：
1. 非侵入性：核医学分子影像不需要切开皮肤或进行手术，只需通过注射放射性药物就能获得准确的诊断结果，从而避免了传统医学成像技术对患者的伤害和痛苦。
2. 生物学信息丰富：核医学分子影像不仅提供了组织和器官的形态信息，还能反映其生物学代谢活动状态，如代谢率、蛋白质合成和细胞增殖等，这对于诊断某些疾病如癌症等非常有帮助。
3. 灵敏度高：核医学分子影像的灵敏度很高，可以探测到非常微小的代谢变化，从而提供更加准确的诊断结果。
4. 可重复性好：由于核医学分子影像的技术流程标准化和自动化程度高，因此可以得到高度重复性的成像结果，避免了由不同操作者或设备带来的误差或变异。
5. 安全性高：核医学分子影像使用的放射性药物在注射后很快被人体代谢排出，因此对患者的辐射剂量非常小，并不会对患者的身体造成任何损害。
总之，核医学分子影像是一种颇具潜力的医学成像技术，具有非侵入性、生物学信息丰富、灵敏度高、可重复性好和安全性高等特点，能够为临床医学的诊断和治疗提供重要的帮助。
《医学影像技术》ppt课件(2024)
X线图像特点及评价
01
02
03
04
图像特点
X线图像具有整体观、层次感 和立体感，能够显示人体组织
的密度和厚度差异。
图像质量评价
评价X线图像的主要指标包括 清晰度、对比度、锐利度、颗
粒度等。
影响因素
影响X线图像质量的因素包括 设备性能、摄影技术、患者因
素等。
图像后处理
通过图像调技术
在细胞和分子水平上对生物过程进行可视化研究，为精准医疗提供 有力支持。
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医学影像技术在临床应用中的挑战与机遇
挑战
医学影像技术的快速发展对医生的专业素养提出了更高的要求，同时医学影像数据的快速增长也给数 据存储和处理带来了巨大压力。
机遇
医学影像技术的发展为疾病的早期诊断和治疗提供了有力支持，同时也为医学研究和教育提供了新的 手段和方法。通过不断的技术创新和应用拓展，医学影像技术将在未来医疗领域发挥更加重要的作用 。
2024/1/30
无创检查
大部分医学影像技术都是 无创或微创的，减少了患 者的痛苦和损伤。
科研与教学
医学影像技术为医学研究 和教学提供了重要的手段 和工具。
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医学影像技术分类及应用领域
X射线成像
包括普通X射线、CR、DR等， 广泛应用于骨骼系统、呼吸系 统、消化系统等领域的检查。
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X线检查方法与技巧
检查前准备
了解患者病情、明确检 查目的和部位，选择合 适的摄影体位和条件。
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摄影体位
根据检查部位和目的， 选择适当的体位，如前 后位、侧位、斜位等。
摄影条件
选择适当的曝光条件， 包括管电压、管电流、 曝光时间等，以获得清
核医学(放射性核素的医学应用)课件
靶向治疗
利用放射性核素对肿瘤等病灶进行照 射，达到杀灭肿瘤细胞的目的，同时 减少对正常组织的损伤，提高治疗效 果。
核医学与其他医学影像技术的融合
要点一
核磁共振（MRI）融 合
将核医学成像与MRI技术融合，实现 功能成像与解剖成像的结合，提高诊 断准确性。
要点二
CT融合
将核医学成像与CT技术融合，实现多 层面、多角度的成像，提高病灶检出 率。
06
核医学的未来发展
新兴核医学技术
正电子发射计算机断 层显像（PET）
利用正电子发射体标记的示踪剂，反 映病变分子代谢情况的技术，具有灵 敏度高、特异性高等优点，可用于早 期诊断肿瘤、神经性疾病等。
分子核医学成像
利用放射性核素标记的分子探针，对 特定分子或生物大分子进行成像的技 术，可反映细胞生理和病理过程，为 研究疾病的发生、发展提供新手段。
正电子发射计算机断层成像（PET）是一种核医学成像技术， 利用正电子放射性核素标记生物分子进行成像。
PET成像技术能够提供分子水平的病理生理信息，常用于肿瘤 、心血管和神经系统等疾病的研究和诊断。
其他成像技术
其他核医学成像技术包括X射线计算机断层成像（CT）、 磁共振成像（MRI）等。
这些技术可以与核医学成像技术结合使用，提高诊断的准 确性和精度。
ICRP是国际上最具权威的放射防护委员会，其推荐的防护标准和原则已被世界各国广泛采用。
国家标准与规范
各国政府制定了一系列放射性防护标准和规范，如《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》（GB18871-2002 ）、《放射性核素摄入量规范》（GB11713-2015）等。
放射性废物的处理与处置
放射性废物分类
核医学的应用范围
医学影像技术分类
医学影像技术分类
1. X 射线成像：X 射线成像技术是最早的医学成像技术之一，包括普通 X 射线摄影、计算机 X 射线摄影（CR）和数字化 X 射线摄影（DR）等。
X 射线成像可以用于检测骨折、肺部疾病、胃肠道疾病等。
2. CT 成像：CT 成像技术是利用 X 射线束对人体进行扫描，并通过计算机处理生成三维图像的技术。
CT 成像可以用于检测肿瘤、骨折、肺部疾病、头部疾病等。
3. MRI 成像：MRI 成像技术是利用磁场和无线电波对人体进行成像的技术。
MRI 成像可以用于检测肿瘤、神经系统疾病、肌肉骨骼疾病等。
4. 超声成像：超声成像技术是利用超声波对人体进行成像的技术。
超声成像可以用于检测肝脏、胆囊、肾脏、乳腺等器官的疾病。
5. 核医学成像：核医学成像技术是利用放射性同位素对人体进行成像的技术。
核医学成像可以用于检测肿瘤、心脏疾病、神经系统疾病等。
6. 介入放射学：介入放射学是一种微创性治疗技术，通过在 X 射线或超声引导下，将器械插入人体内部进行治疗。
以上是一些常见的医学影像技术分类，每种技术都有其独特的优势和适用范围，医生会根据患者的具体情况选择合适的影像技术进行诊断和治疗。
99mtc成像原理 -回复
99mtc成像原理-回复99mTc成像原理99mTc成像是一种常用的核医学成像技术，采用放射性同位素99mTechnetium（99mTc）作为标记，通过测量其放射性衰变来获取人体内部特定区域的信息。
本文将逐步介绍99mTc成像的原理及其应用。
第一步：介绍99mTc的基本特性和制备方式99mTc是一种放射性同位素，其放射性衰变半衰期为6小时，可以发射单能γ射线。
由于其半衰期适中，不易引起较大放射性污染，成为临床核医学成像中常用的同位素标记剂。
99mTc的制备主要通过在核反应中利用99Mo同位素衰变产生。
具体而言，通过在核反应堆中将99Mo目标放射源进行辐照，使其与中子反应产生99mTc。
而后，将产生的99mTc进行化学提取和纯化，制备成注射剂以用于医学成像。
第二步：介绍99mTc成像设备和技术99mTc成像所使用的设备通常是γ相机，它由探测器、放大器、数据采集系统和图像重建系统等组成。
γ相机的主要功能是探测体内放射性同位素的γ射线，通过对射线的检测和数据分析，生成医学影像。
99mTc成像采用的技术主要是单光子发射计算机体层摄影（SPECT）和正电子发射计算机体层摄影（PET）。
SPECT是通过旋转γ相机采集多个角度的图像数据，然后利用计算机进行图像重建，生成三维图像。
PET则是利用正电子发射物质与电子湮灭产生的两个能量相对的γ射线进行成像，可以提供更高的空间分辨率。
第三步：介绍99mTc成像的原理99mTc成像的原理基于放射性同位素的衰变。
99mTc的衰变过程是放射性核衰变的一种，即核子发生转变，放出能量和粒子。
99mTc发出的γ射线能够穿透人体组织并被γ相机探测器所接受。
在进行99mTc成像前，需要将99mTc标记到特定的生物分子上。
这些生物分子通常是示踪剂，例如可以被肿瘤细胞摄取或结合的药物。
通过将99mTc标记到这些示踪剂上，可以追踪它们在人体内的分布和代谢情况。
第四步：介绍99mTc成像的应用领域99mTc成像广泛应用于医学诊断中，尤其在肿瘤、心血管疾病、骨科和神经科学领域具有重要作用。
《医学影像成像理论》教学大纲
医学影像成像理论教学大纲（供医学影像学专业用）山东万杰医学院2010年12月1日《医学影像成像理论》课程教学大纲课程名称：医学影像成像理论课程类型：专业基础课总学时：108 讲课学时：86 实验学时：22 其他学时：0学分：6适用专业：医学影像学先修课程：高等数学、医学物理学、模拟电子、数字电子一、课程性质、目的与任务本门课程是综合理、工学的理论和技术，并将其应用于医学影像成像领域的一门综合性、边缘性学科，是医学影像学专业的主要专业基础课程之一。
本课程的目的是研究医学影像领域的各种医学成像设备的理论基础、成像过程、影像处理技术和影像的质量评价的理论和方法，要求学生了解和熟悉医学影像成像的手段和方法，并熟练掌握模拟X线成像、数字X线成像、CT成像、MR成像、US成像、核医学成像的原理和理论，熟悉获得质量高的影像照片的成像条件和方法，掌握医学影像质量评价的参数、理论与方法。
二、教学内容及要求通过本课程的学习，使学生能正确认识和掌握医学影像设备成像的基本理论、成像过程、影像处理和影像质量评价的知识和体系，正确把握医学影像领域的主要设备的应用和临床实践的密切关系，使医学影像学专业的学生能较全面、完整和系统的获得有关医学影像设备的成像知识，为以后学习其它专业课打下必需的基础。
三、教学方法在教学中以学生为主体，从学生的实际出发，根据教学内容的特点，采取灵活多样的教学方法，尤其注意将计算机多媒体技术与传统教学手段相结合，充分利用计算机网络教学资源，增加图片与视频，加强学生的感性认识，调动学生学习的积极性和主动性。
在传授知识的同时，还应注重对学生学习方法的指导，努力提高学生的自学能力。
重视实验教学，积极培养学生动手操作能力和理论联系实际，分析问题、解决问题的能力，全面提高学生素质。
四、正文第一章概论[目的要求]1、熟悉医学成像技术的分类；2、掌握医学影像成像的基本条件和医学成像系统的评价；3、了解医学影像技术发展的前景。
核技术与医学应用
核技术与医学应用核技术是一项十分重要的科学技术，它在医学领域有着广泛的应用。
本文将详细介绍核技术在医学中的应用，并对其步骤进行分点列出。
一、核技术在医学中的应用1. 诊断和分析疾病：核技术可以通过实验室方法和成像方法来帮助医生更准确地诊断和分析疾病。
例如，核医学成像技术可以用来检测是否存在肿瘤、病变以及器官功能的异常。
2. 放射治疗：核技术也可用于放射治疗，帮助患者对抗癌症和其他疾病。
核技术可以通过控制放射性源和剂量来杀死癌细胞或控制疾病的发展。
3. 生物医学研究：核技术在生物医学研究中起着重要作用。
科学家们可以利用核技术研究基因和染色体结构，以及研究细胞的功能和疾病的机制。
二、核技术在医学中的步骤1. 核医学成像的步骤：a. 患者需要注射一种放射性药物，该药物会向某个特定的器官或病变区域聚集。
b. 放射性药物会通过发射出γ射线等辐射来进行成像。
c. 设备将测量γ射线的能量和强度，并将其转换为图像。
d. 医生可以通过分析图像来诊断和分析疾病。
2. 核技术在放射治疗中的步骤：a. 确定治疗的目标和剂量。
b. 使用放射性源将辐射传递到患部，以杀死癌细胞或控制疾病的发展。
c. 控制辐射源的剂量和时间，以减少对健康组织的伤害。
d. 进行定期的监测和评估，以确保治疗的效果和安全性。
3. 核技术在生物医学研究中的步骤：a. 设计实验，选择适当的核技术方法。
b. 实验室中的科学家需要处理和标记样本，以便将放射性同位素引入样本中。
c. 使用核技术设备来测量和分析样本的辐射信号。
d. 通过收集和分析数据，研究人员可以获得对细胞和疾病机制的更深入了解。
三、总结核技术在医学应用中发挥着重要作用，它可以帮助医生更准确地诊断和治疗疾病，也促进了生物医学研究的发展。
通过核技术在医学中的应用，我们可以更好地理解疾病的机制，提高治疗效果，并改善患者的生活质量。
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Nuclear Medical Instrument
人 体 骨 骼 的 全 身
γ
成
伽玛照相机
像
概述
• 介绍 – 核医学仪器的分类
• 放射性核素及其衰变规律 – 三种基本的放射性衰变，以及放射性指数衰变 规律。
• 射线探测系统 – 介绍射线测量的探测器以及电路基本原理
• 核医学成像系统介绍 – 同位素扫描仪 – 伽玛照相机 – 发射型计算机断层扫描仪ECT(SPECT和PET)
核医学仪器分类
• 用于放射性药物的活度测量的活度计
– 活度计又称强度计、同位素刻度计、居里计
• 用于个人剂量监测和防护监测的仪器
– 个人剂量计、热释光剂量计、表面沾染仪、环境监测 仪等
• 用于体外样品分析的样品测量装置
– 放射免疫测计数器、液体闪烁计数器
• 用于脏器功能测定的仪器
– 甲状腺功能仪、肾功能仪、心功能仪、肺密度仪、骨 密度仪等
伽玛照相机电路结构
伽 玛 照 相 机 的 探 头 结 构
显示：如果该伽玛射线的能量属于需要 纪录的伽玛射线，则根据计算出的位置 值(x,y)，在示波器的相应点上显示， 经过一定时间后，就会形成一幅闪烁图 像。
定位电路：与PMT配合计算出伽玛射线 的出射位置(x,y)，以及该伽玛射线的能 量值。
光电倍增管(PMT)：将可见光转化为 电信号，PMT以六角蜂窝状排列，以 配合定位电路计算伽玛射线的出射位 置。 NaI(Tl)晶体：使伽玛射线转化为可见光。
由此可以判断脏器的形态变 化以及生理、生化参数的变化。
扫描仪实例
扫描图：甲状腺癌的转移
例如胶体金（198Au）注射到人体以后，主要被肝网状内皮细胞所含噬（肝脏解 毒），所以示踪药物198Au将会积聚在肝脏内，但对于肝占位性病变处组织积聚示踪 核素的能力与正常组织有很大差别，肝于该部位的放射性活度呈现局部反常（如原 发性肝细胞肝癌患者的网状内皮细胞或多角细胞破坏时），在扫描图上出现放射性 减低或缺损区。这种放射性的减低或缺损，就是判断脏器内有无占位性病变存在以
一的
探头
前
置
探测器 放 大 器
核电
脉
记
主 放 大
或甄 单别 道器
冲
录
计
显
数
示
器
器
系
统
稳定的直流高压电源
稳定的直流低压电源
使用甄别器可以测量射线的强度、活度以及射线的剂量大小等等。 使用单道可以测量某一核素释放的射线能量、半衰期、强度等等。
射线探测器
• 气体探测器
– 工作原理
气体
射线
+
HV
前置放大 C 电路
素脉 甄
产冲 别
将 微 弱 的 电 信 号 预 放 大
号将 放前 大放 到输 几出 伏的 左电 右信
生信 器 的号 让 电通 由 脉过 于 冲， 射 信而 线 号单 作 通道 用 过只 而 。让 产
某生
电将 脉通 冲过 信甄 号别 进器 行或 计单 数道
的
据将 记计 录数 并器 显所 示计 出的 来数
• α衰变
–226 88
Ra
28262Rn
24He
4.88
MeV
• β衰变
–32 15
P
1362
S
1.71MeV
• γ衰变
–
99mTc99Tc
13 7
N
163C
1.19 MeV
核衰变规律
• 核衰变规律公式
N N0et
其中： N为t时刻衰变核的剩余数目 N0为t=0时刻的衰变核数目 λ 为衰变常数
伽玛射线
发光点的总强度： P=P1+P2+P3 即Z信号的值
P1 P2 P3
• 半衰期T1/2：放射性原子核衰变到一半所需要的时间
N
N0 2
N eT1/ 2 0
半衰期T1/2的含义
ln 2 0.693
T1/2
半衰期T1/2与 λ 的关系
例如： Ra的半衰期为1590年， 磷-32的半衰期为14.3天， 铯-135的半衰期为2.8×10-10S。
射线探测系统
将 射 线 能 量 转 化 为 电 能
R
电离电流
射线探测器
• 半导体探测器
– 工作原理
N区 PN结 P区
射线
前置放大电路 C
R
HV
电离电流
射线探测器
• 闪烁探测器
– 工作原理 900V 0V 300V 600V R
γ射线
前置放大器 C
闪烁晶体 NaI (Tl )
荧光光子
150V 450V 750V
光电倍增管
核医学成像设备原理简介之一
同位素扫描仪(Radionuclide Scanner)
工作原理
根据人体脏器对放射性药物 也即示踪核素的选择吸收能力， 利用扫描仪的闪烁探头对准脏器 缓慢地作“弓”字形匀速平面扫 描运动，并逐点探测记录放射性 核素在脏器内的分布情况，将各 点的放射性活度以相应的打点密 度或颜色等方式描绘成脏器中放 射性核素浓度（或放射性活度） 的二维分布图像，即为扫描图。
• 但由于扫描机是通过“顺序定点”的扫描方式来获得人 体器官的静态图像，故成像时间较长（一般要花十几到 几十分钟），不能使用太短半衰期的放射性核素，易形 成运动伪像，不能做动态显像。
• 后逐渐被γ照相机所取代。
核医学成像系统原理简介之二
伽玛照相机
探头支架
数 据 处 理 装 置
及
操 作 控 制 台
探头 病床
及存在的部位和大小的依据。
闪烁扫描机特点
• 扫描机早在50年代国外已普遍使用，我国自60年代以来 也逐渐普及。
• 由于扫描机的设备比较简单、价格低廉、使用方便、检 查费用低以及扫描图具有功能成像的特点，所以被临床 应用价值所肯定。
• 扫描机的空间分辨率约为10mm左右，在其静态显像上 并不亚于后来发展起来的γ照相机，且成像的大小与脏 器实物相等（即成像比为1:1）。
• 用于脏器显像的装置
– 闪烁扫描仪、伽玛照相机、SPECT、PET
一些仪器介绍
功 能 仪 活度计
免疫计数器
一些仪器介绍
闪烁扫描仪
CT
伽玛照相机
PET
全身骨成像
放射性核素及其衰变规律
• 核衰变
– 某些核素能自发地发生结构变化及能量状态 的改变，放出射线并转变为另一种核素的过 程叫核衰变。
准直器：防止散射线进入探测器，即防 止临近组织产生的伽玛射线散射进入测 量部位组织。
PMT的排列方式
每一个边排列3个，总共19个 每一个边排列4个，总共37个 每一个边排列5个，总共61个 每一个边排列6个，总共91个 每一个边排列7个，总共127个
位置计算电路
NaI (Tl)
P1,P2,P3为 PMT的输出信 号值，反映了进 入PMT的光强 X1,X2,X3为 PMT的位置值