医学图像三维重建概述
- 1.医学图像三维重建的意义与价值
- 2.三维重建和可视化方法与其他领域的应用(important!)
- 3.一些医学成像技术
- 4.两类医学图像
- 4.1解剖图像
- 4.1.1.X射线成像
- 4.1.2.计算机断层成像（CT）
- 4.1.3.磁共振成像（MRI）
- 4.1.3 超声成像
- 4.2 功能图像
1.医学图像三维重建的意义与价值
目前,随着医学影像技术的飞速发展,医学图像在临床诊断中发挥着越来越重要的作用,也在一定程度上加速了临床医学的发展进程。二维医学图像对医生的诊断固然起着积极的作用,但是由于人体组织器官形态多样、结构复杂,医学图像中所蕴涵的信息还没有得到充分利用。
通过对二维图像进行三维重建和可视化,将复杂的三维器官结构直观地显示出来,必然有助于医生进行全面而准确的分析,从而提高医疗诊断水平。因此,医学图像三维重建和可视化技术具有重要的实用价值。
传统的医学影像技术能够直接获得的是二维投影图像(如x射线成像)或断层图像(如CT或MRI),医生通过观察不同成像角度获取的投影图像或者观察一组断层图像,对影像进行定性分析,来发现病变体或评估组织结构的畸形。
由于人体的解剖结构是三维的,医生需要具备较强的读片能力,才能从二维影像上作出正确诊断,所以诊断结果依赖于医生的读片经验。要精确地确定病变体或畸形的空间位置、大小、几何形状以及和周围组织结构的空间关系,仅仅依靠医生的主观分析判断是很困难的。
因此,目前的临床诊断应用迫切需要将医学数据直接以三维图像的形式直观地显示给医生,并且让医生能够对三维图像进行任意缩放、对比、旋转,从不同角度进行观察分析或进行相关测量。应用计算机实现三维数据重建和可视化,帮助医生从三维角度进行全面准确的观察分析,以设计精确的治疗方案,进而提高医疗诊治水平,这无疑可大大提高影像数据的医学利用价值。
2.三维重建和可视化方法与其他领域的应用(important!)
虽然针对医学图像介绍三维重建和可视化方法,但这些方法和技术还·可以用于其他诸如工业、地质勘探等领域的三维重建和可视化应用。医学图像三维重建和可视化的新方法不断被提出。
3.一些医学成像技术
对医学影像的观测分析是医学诊断中最基本的手段之一。自从1895年德国物理学家伦琴发现 射线以来,医学诊断方式发生了翻天覆地的变化。各种医学成像技术的临床应用飞速发展,使得影像技术已成为不可或缺的诊断工具。
近40年来,先后出现了超声、计算机断层成像(Computed Tomography, CT)、磁共振成像(MagneticResonance Imaging, MRI)、数字式 射线摄影(Digital Radiography, DR),以及各种功能成像技术,如放射性核素成像、磁共振功能成像等。尤其是CT, MRI等成像技术,为真正的三维医学诊断提供了数据源。同时,信息处理领域不少新技术获得突破,各种影像后处理系统和应用软件不断被开发并投入应用,使得医学影像分析和处理方式不断改进,有力地促进了医学诊断和治疗技术水平的发展。
4.两类医学图像
一般来说,医学图像按其成像方式和功,用可以分为解剖图像和功能图像两大类
4.1解剖图像
解剖图像显示人体组织器官的空间形态和组织密度信息,即解剖结构信息,常用的解剖图像成像方式有 射线成像、计算机断层成像、磁共振成像和超声成像等。
4.1.1.X射线成像
x射线也称为伦琴射线,伦琴本人也因为发现 射线这项伟大贡献获得第一届诺贝尔物理学奖。 射线是肉眼看不见的一种电磁波。X射线成像是应用X射线的穿透特性,把穿透人体后的 射线记录在胶片上成像。x射线管产生的射线是一束波长长短不一的混合射线,其中波长较短的穿透力强,波长长的容易被其他物质吸收。
由于组成人体不同组织器官的物质密度不同,所以对 射线的吸收存在差异,把穿透人体后强度不同的 射线记录在胶片上就可以反映人体内部的组织结构。由于x射线图像是x射线通路上人体对 射线吸收的累积效果,所以 射线成像会出现影像重叠。
也就是说,大小和密度相同的组织不论在人体内前、中或后部,其在X射线图像上呈现的结果是一样的,如图1-1所示。因此, 射线成像不能得到人体断层图像,一幅射线图像不能完全反映组织结构的三维空间信息。
4.1.2.计算机断层成像（CT）
4.1.3.磁共振成像（MRI）
4.1.3 超声成像
4.2 功能图像
