本文是 B 站中一个关于医学成像技术系列视频的笔记,因为是搞医学图像处理的,只挑选着看了一部分。视频的链接为:医学成像技术。
根据成像原理,医学成像技术可以分为没有辐射的超声波成像、MRI 和有辐射的 X-光成像(如 CT),核素成像等。
根据扫描方式的不同,有三种,轴状位(上下移动)、冠状位(前后移动)、矢状位(左右移动)
MRI 可以用对比剂钆来让血管更清楚;CT 中的对比剂是碘,通过注射完成;CT 进行消化道造影时的对比剂是钡,口服;PET 需要注射核素,一般来说 PET 的价格较贵。
图像质量:对比度、分辨率和噪声
DICOM 图像支持以上提到的所有医学成像技术,分为两部分,一部分是头文件,另一部分是图像本身。头文件包括病人信息、扫描设备信息、扫描信息等。DICOM 图像有个 GSDF(Grayscale Standard Display Function),即灰度标准显示函数,对其校准之后可以提高对比度。
CT 扫描得到的是一片片的 2D 图像,可以通过多个 2D 图像来重建为 3D 图像。
CT 值的单位是 Hounsfield,简称 Hu,用来表示人体组织对 X 射线的吸收率,设定水的吸收率为 0 Hu,其他组织的吸收率计算公式为:
$$
CT(x,y)=1000\times\frac{\mu(x,y)-\mu_{water}}{\mu_{water}}
$$
伪影的表现形式有条纹、阴影、环、扭曲等,其产生的原因有成像过程产生的、病人运动或体内金属产生的、扫描仪产生的,以及图像重建过程产生的。
MR 磁场的单位是特斯拉。
MRI 有三种权重,分别为 T1 权重、质子密度权重和 T2 权重,其图像中液体分别呈现黑灰白的特点。T1观察解剖结构较好。T2显示组织病变较好。在 T1 图像中 脂肪组织出现白色,水,液体成分、肿瘤呈现黑色,而在 T2 图像中 脂肪组织、水和液体成分、肿瘤都呈现白色。
在 MR 成像中有三种驰豫时间,分别是 T1、T2 和 $T2^*$。T1 弛豫的发生是因为旋转核与周围环境(即晶格,lattice)之间有能量交换,故 T1 也称为自旋-晶格弛豫时间。从高能态自动跳到低能态的时间就是 T1 驰豫时间,磁场越强 T1 驰豫时间越大,由于液体的 T1 驰豫时间最大,所以在 T1 图像中液体的灰度最暗,因为脂肪的 T1 驰豫时间较小,所以脂肪的灰度较亮。
T2 驰豫的发生是因为旋转核相互之间有能量交换,各个原子核旋转的相位变得随机,其磁化向量的净值(Mxy)逐渐衰减,故 T2 也称为自旋-自旋弛豫时间。T2 驰豫时间是横截方向的磁化量随着时间作指数衰减的时间,T1 时间较长,而 T2 时间较短,T2 时间与磁场强度关系不大。$T2^*$ 的时间最快。
TR = Time of Repeatation 重复时间,一般指两个连续的射频脉冲之间的时间间隔; TE = time of Echo, 回波时间,指射频脉冲与相应的回波之间的时间间隔
磁共振功能成像(functional magnetic resonance imaging, fMRI)检测病人/被试接受刺激(视觉、听觉、触觉等)后的脑部皮层信号变化,用于皮层中枢功能区的定位及其他脑功能的深入研究。
- 本文作者: 俎志昂
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