教案 姓名邱建峰 学年第一学期时间 节次 课程名称 医学影像物理学授课专业及层次 应用物理 授课内容 综述、概论 学时数 教学目的 了解成像原理内容、学习方法、对专业方向的把握 重点 无 难点 无 自学内容 无 使用教具 多媒体 相关学科知识 信号与系统、数字信号处理 教学法 讲述式 讲授内容纲要、要求及时间分配 1、自我介绍 2、课程介绍 学科关系 专业区别 学习方法 学习重点 参老内容 第一章医学影像成像原理概论 医学影像成像是借助于某种介质(如X线、电磁场、超声波、放射性核素等)与人 体的相互作用,把人体内部组织、器官的结构、密度、功能,以影像的方式表现出来。 提供给诊断医生,使医生能根据自己的知识和经验针对医学影像中所提供的信息进行 判断,从而对病人的健康状况进行判断的一门科学技术。 包括X线摄影,又分为普通X线摄影((plainfilm radiography)与数字X线摄是 (digital radiography,DR)、X线计算机体层成像(computed tomography,CT、磁共振成 像(magnatic【esonance imaging,MR)、超声成像(ultrosound)、放射性核素成像以及可 见光成像、红外成像和微波成像等。 主要内容:医学母影像成像原理、医学影像处理技术和医学导影像临床应用技术。医 学影像成像原理是指图像形成过程的物理原理,主要任务是根据临床的需求或医学 究的需要,对成像原理、成像系统的分析研究,将人体内感兴趣的信息提取出来,以 图像的形式进行显示,并对各种医学图像的质量因素进行分析。 医学影像处理技术 医学影像临床应用技术 第一节医学成像技术分类 生物医学显微图像学biomedical,BMM 现代医学影像学(moder medical imaging,MM)
教 案 姓名_邱建峰 学年第一 学期 时间_ 节次_ 课程名称 医学影像物理学 授课专业及层次 应用物理 授课内容 综述、概论 学时数 教学目的 了解成像原理内容、学习方法、对专业方向的把握 重 点 无 难 点 无 自学内容 无 使用教具 多媒体 相关学科知识 信号与系统、数字信号处理 教 学 法 讲述式 讲授内容纲要、要求及时间分配 1、自我介绍 2、课程介绍 学科关系 专业区别 学习方法 学习重点 参考内容 第一章 医学影像成像原理概论 医学影像成像是借助于某种介质(如 X 线、电磁场、超声波、放射性核素等)与人 体的相互作用,把人体内部组织、器官的结构、密度、功能,以影像的方式表现出来, 提供给诊断医生,使医生能根据自己的知识和经验针对医学影像中所提供的信息进行 判断,从而对病人的健康状况进行判断的一门科学技术。 包括 X 线摄影,又分为普通 X 线摄影(plain film radiography)与数字 X 线摄影 (digital radiography,DR)、X 线计算机体层成像(computed tomography,CT)、磁共振成 像(magnatic resonance imaging,MRI)、超声成像(ultrosound)、放射性核素成像以及可 见光成像、红外成像和微波成像等。 主要内容:医学影像成像原理、医学影像处理技术和医学影像临床应用技术。医 学影像成像原理是指图像形成过程的物理原理,主要任务是根据临床的需求或医学研 究的需要,对成像原理、成像系统的分析研究,将人体内感兴趣的信息提取出来,以 图像的形式进行显示,并对各种医学图像的质量因素进行分析。 医学影像处理技术 医学影像临床应用技术 第一节 医学成像技术分类 生物医学显微图像学(biomedical microimaging,BMMI) 现代医学影像学(modern medical imaging,MMI)
讲授内容纲要、要求及时间分配(附页) 一、 X线成像:1。测量穿过人体组织、器官后的X线强度: 历史演习 特点 分类 优缺点 数字X线成像 特点 分类 发展 3.X.CT成像 特点 分类 发展 二、磁共振成像:测量人体组织中同类元素原子核的磁共振信号: 原理 分类 优缺点。 三、超声成像:测量人体组织、器官对超声的反射波或透射波: 特点 原理 优缺点 四、核素成像:测量放射性药物在体内放射出的Y射线: 特点 原理 优缺点 :直接利用光学及电视技术,观察人体器官的形态 大、微波成像:测量体表的红外信号和体内的微波缩射 第二节医学图像的识别 基础 方法与工具 第三节医学成像系统评价 三种评价工具
讲授内容纲要、要求及时间分配(附页) 一、X 线成像:1。测量穿过人体组织、器官后的 X 线强度; 历史演习 特点 分类 优缺点。 2.数字 X 线成像 特点 分类 发展 3.X-CT 成像 特点 分类 发展 二、磁共振成像:测量人体组织中同类元素原子核的磁共振信号; 原理 特点 分类 优缺点。 三、超声成像:测量人体组织、器官对超声的反射波或透射波; 特点 原理 优缺点 四、核素成像:测量放射性药物在体内放射出的γ射线; 特点 原理 优缺点 五、光学成像:直接利用光学及电视技术,观察人体器官的形态; 六、微波成像:测量体表的红外信号和体内的微波辐射信号。 第二节 医学图像的识别 基础 方法与工具 第三节 医学成像系统评价 三种评价工具
教案 姓名邱建峰 学年第二学期时间 节次 课程名称 医学影像物理学授课专业及层次 应用物理 授课内容 放射物理基础 学时数 教学目的 掌握X线特性、作用、产生 重点 X线穿透力和感光效应 难点 无 自学内容 大学物理电磁波特性 使用教具 多媒体 相关学科知识 大学物理 教学法 启发式 讲授内容纲要、要求及时间分配 第二章放射物理基础 第一节X线产生和性质 、X线发现 10 伦琴 阴极射线管 X线成像史 10 二、X线的本质和特点 电 玻粒二象性 特点:物理特性 化学效应 生物效应 30 X线的产生 产生条件 产生装置:球管结构 阴极 阳极 四、X线产生原理 电子与物质相互作用 能量分配
教 案 姓名_邱建峰 学年第一 学期 时间_ 节次 课程名称 医学影像物理学 授课专业及层次 应用物理 授课内容 放射物理基础 学时数 教学目的 掌握 X 线特性、作用、产生 重 点 X 线穿透力和感光效应 难 点 无 自学内容 大学物理电磁波特性 使用教具 多媒体 相关学科知识 大学物理 教 学 法 启发式 讲授内容纲要、要求及时间分配 第二章 放射物理基础 第一节 X 线产生和性质 一、X 线发现 伦琴 阴极射线管 X 线成像史 二、 X 线的本质和特点 电磁波 玻粒二象性 特点:物理特性 化学效应 生物效应 三、X 线的产生 产生条件 产生装置:球管结构 阴极 阳极 焦点 四、X 线产生原理 电子与物质相互作用 能量分配 10 10 30 10
讲授内容纲要、要求及时间分配(附页) X线产生原理:两种辐射 30 影响因素:管电压 管电流 靶物质 五、X线的量与质 线量 10 线质 数学表达 影响因素
讲授内容纲要、要求及时间分配(附页) X 线产生原理:两种辐射 特点 生成 X 线的区别 影响因素:管电压 管电流 靶物质 五、X 线的量与质 线量 线质 数学表达 影响因素 30 10
教案 姓名邱建峰 学年第二学期时间一节次 课程名称 医学影像物理学授课专业及层次 授课内容 放射物理基础 学时数 教学目的 掌握x线与物质的三种主要相互作用 重点 三种作用对图像质量的影响 难点 无 自学内容 无 使用教具 多媒体 相关学科知识 无 教学法 讲述启发式 讲授内容纲要、要求及时间分配 高能粒子与物质的相互作用形式多样 特点: 过程复杂 次级粒子多 相互作用多 次级粒子能量转移多 雪崩效应 种作用:光电作用、康普顿效应、电子对效应 一、 光电效应 1、光电效应原理 与原子的内层轨道电子相互作用,电子击脱、光子能量完全消失、生成俄数电子 20 2、产生的次级粒子 负离子、正离子、特征辐射 3、几率与特征辐射 20 类似x线产生、正比于原子序数四次方 反比于光子能量三次方
教 案 姓名_邱建峰 学年第二 学期 时间_ 节次 课程名称 医学影像物理学 授课专业及层次 授课内容 放射物理基础 学时数 教学目的 掌握 x 线与物质的三种主要相互作用 重 点 三种作用对图像质量的影响 难 点 无 自学内容 无 使用教具 多媒体 相关学科知识 无 教 学 法 讲述启发式 讲授内容纲要、要求及时间分配 高能粒子与物质的相互作用形式多样 特点: 过程复杂 次级粒子多 相互作用多 次级粒子能量转移多 雪崩效应 三种作用:光电作用、康普顿效应、电子对效应 一、 光电效应 1、 光电效应原理 与原子的内层轨道电子相互作用,电子击脱、光子能量完全消失、生成俄歇电子 2、 产生的次级粒子 负离子、正离子、特征辐射 3、 几率与特征辐射 类似 x 线产生、正比于原子序数四次方 反比于光子能量三次方 10 30 20 20
讲授内容纲要、要求及时间分配(附页) 具有典型的k系特征 10 4、对图像质量的影响 无散射线,灰雾少 与原子序数成正比,自然对比度好 5、角分布 二、康普顿效应 1、原理 与外层电子像作用,光子偏转、电子射出 2、分析 反冲电子角度 10 散射电子角度 3、几率 正比于x线光强 4、对图像质量影响 产生散射线,降低图像对比度 Kv越高,三射线越多
讲授内容纲要、要求及时间分配(附页) 具有典型的 k 系特征 4、对图像质量的影响 无散射线,灰雾少 与原子序数成正比,自然对比度好 5、角分布 二、 康普顿效应 1、原理 与外层电子像作用,光子偏转、电子射出 2、分析 反冲电子角度 散射电子角度 3、几率 正比于 x 线光强 4、对图像质量影响 产生散射线,降低图像对比度 Kv 越高,三射线越多 10 10
教案 姓名邱建峰 学年第学期时间_节次 课程名称 医学影像物理学授课专业及层次 授课内容 模拟X线成像 学时数 教学目的 X线成像过程、各环节影像特点 重点 对比度的形成和影响因素 难点 对比度的概念 自学内容 无 使用教具 多媒体 相关学科知识 无 教学法 讲述式 讲授内容纲要、要求及时间分配 照片率度的燕义 照片上的密度是观察X线照片影像的先决条件,照片上无密度则将是一张无任何 信息的透明胶片。既便是有密度,如果密度过小,人眼对其分辨也是很难的。当密度 过大时,也会造成对照片影像的观察受限而不能识别。只有构成照片影像的密度适当 才能被辨认,符合影像诊断的要求。 人眼对于0.25的密度值尚能分辨,低于0.25的密度值则很难辨认:高于2.0的 度,人眼几乎无法区别,但将此照片置于强光源下,人眼又增加了分辨能力。人 在正常的观片灯下能分辨的密度值的范围在0.25~2.0之间, 的密度范围在0.3~1.5之间,在这一范围内对于人眼有最佳反差的感觉。 X线对比度(Kx)X线到达被照体之前不具有任何医学信号,它是强度分布均 匀的一束射线。当X线透过被照体时,由于被照体对X线的吸收、散射而减弱,透射 35 线则形成了强度的不均匀分布,这种强度的差异称为射线对比度。此时即形成了X线 信息影像。射线对比度Kx记作 马 式中的工,工,代表诱过光强度。 在胶片特性曲线上,由于曝光量是用其常用对数值表示的,亦记作:1gRE-lgRE I =Ioe-wd,1 =Ioe-#:d: e↓-le4 41、2、d、d,分别表示被照体上两部分的X线吸收系数和厚度
教 案 姓名_邱建峰 学年第学期 时间_ 节次 课程名称 医学影像物理学 授课专业及层次 授课内容 模拟 X 线成像 学时数 教学目的 X 线成像过程、各环节影像特点 重 点 对比度的形成和影响因素 难 点 对比度的概念 自学内容 无 使用教具 多媒体 相关学科知识 无 教 学 法 讲述式 讲授内容纲要、要求及时间分配 照片密度的意义 照片上的密度是观察 X 线照片影像的先决条件,照片上无密度则将是一张无任何 信息的透明胶片。既便是有密度,如果密度过小,人眼对其分辨也是很难的。当密度 过大时,也会造成对照片影像的观察受限而不能识别。只有构成照片影像的密度适当 才能被辨认,符合影像诊断的要求。 人眼对于 0.25 的密度值尚能分辨,低于 0.25 的密度值则很难辨认;高于 2.0 的 密度值,人眼几乎无法区别,但将此照片置于强光源下,人眼又增加了分辨能力。人 眼在正常的观片灯下能分辨的密度值的范围在 0.25~2.0 之间,良好的 X 线诊断照片 的密度范围在 0.3~1.5 之间,在这一范围内对于人眼有最佳反差的感觉。 X 线对比度(Kx) X 线到达被照体之前不具有任何医学信号,它是强度分布均 匀的一束射线。当 X 线透过被照体时,由于被照体对 X 线的吸收、散射而减弱,透射 线则形成了强度的不均匀分布,这种强度的差异称为射线对比度。此时即形成了 X 线 信息影像。射线对比度 Kx 记作 Kx = 1 2 I I 式中的I1、 I2代表透过光强度。 在胶片特性曲线上,由于曝光量是用其常用对数值表示的,亦记作:lgRE2-lgRE1 11d 01 eII 22 d 02 eII 2211 11 22 dd d 0 d 0 1 2 X e eI eI I I K 1 、 、 、 分别表示被照体上两部分的 X 线吸收系数和厚度 2 1 d 2 d 15 35
讲授内容纲要、要求及时间分配(附页) 胶片对比度射线对比度所表示的X线信息影像不能为肉眼所识别,只有通过某种介质 的转换才能形成可见的影像,如X线照片影像。那么,X线胶片对射线对比度的放大能 力,即称为胶片对比度。它取决于胶片的最大斜率(y值)或平均斜率(G)。 X线照片对比度X线照片上相邻组织影像的密度差,称为照片对比度。照片对比度依存 于被照体不同组织吸收所产生的射线对比度,以及胶片对射线对比度的放大结果。 20 影响照片对比度的因素 X线照片影像构成的重要因素之一是照片对比度。它的形成远较普通摄影复杂,必 须从整个X线成像系统去考虑所涉及的影响因素, 1X线对比度照片对比度是X线对比度被胶片对比度放大的结果,X线对比度叉 是被照体组织结构对X线不同吸收的结果。在强度相同的X线照射下,X线对比度主要 取决于被照物体本身的因素。 (1)被照体本身的因素:X线诊断领域内,人体吸收X线的形式,主要是光电吸收 和康普顿吸收。使用低电压技术时,光电效应与物质的原子序数的三次方成正比,即原 子序数越高,光电吸收越多,X线减弱系数越大 X线对比度增高 X线的质与量:X线照片对比度形成的实质,是被照体对X线的吸收差异。 胶片对比度X线对比度是通过胶片对比度(或称胶片对比度系数)放大而显示的。 (1)胶片对比度系数 (2)屏-片组合:在X线摄影中,由于使用增感屏,可大量提高照片对比
讲授内容纲要、要求及时间分配(附页) 胶片对比度 射线对比度所表示的 X 线信息影像不能为肉眼所识别,只有通过某种介质 的转换才能形成可见的影像,如 X 线照片影像。那么,X 线胶片对射线对比度的放大能 力,即称为胶片对比度。它取决于胶片的最大斜率( 值)或平均斜率(G)。 X 线照片对比度 X 线照片上相邻组织影像的密度差,称为照片对比度。照片对比度依存 于被照体不同组织吸收所产生的射线对比度,以及胶片对射线对比度的放大结果。 影响照片对比度的因素 X 线照片影像构成的重要因素之一是照片对比度。它的形成远较普通摄影复杂,必 须从整个 X 线成像系统去考虑所涉及的影响因素。 1.X 线对比度 照片对比度是 X 线对比度被胶片对比度放大的结果,X 线对比度又 是被照体组织结构对 X 线不同吸收的结果。在强度相同的 X 线照射下,X 线对比度主要 取决于被照物体本身的因素。 (1)被照体本身的因素:X 线诊断领域内,人体吸收 X 线的形式,主要是光电吸收 和康普顿吸收。使用低电压技术时,光电效应与物质的原子序数的三次方成正比,即原 子序数越高,光电吸收越多,X 线减弱系数越大,X 线对比度增高。 X 线的质与量:X 线照片对比度形成的实质,是被照体对 X 线的吸收差异。 胶片对比度 X 线对比度是通过胶片对比度(或称胶片对比度系数)放大而显示的。 (1) 胶片对比度系数 (2) 屏-片组合:在 X 线摄影中,由于使用增感屏,可大量提高照片对比 度。 20 10
教 案 姓名邱建峰 学年第学期时间一节次】 课程名称 医学影像物理学授课专业及层次 授课内容 观测者操作特性曲线、调制传递函数学时数 教学目的 掌握基本的Oc二、五值计算方法、了解调制传递函数的分析方法 重点 二、五值计算方法 难点 二、五值计算方法 自学内容 统计学方法 使用教具 多媒体、录像演示 相关学科知识 统计学方法 教学法 讲述、演示 讲授内容纲要、要求及时间分配 一、信息理论 信息信息量的度量 信息理论-传递信息量 二、信号检测与ROC解析 “。可能存在混淆的两种条件或自然状态。” 2x2方式 2种刺激:s、n代表信号噪声一两种混淆状态一2种判断:是、不是信号 10 预先设定 不同判断结果比较 未预先设定 定量标准、判别界限 结果:真阳性、假阳性、真阴性、假阴性 4种判断4种概率 4种概率与最大信息量的对应 敏感性 特异性 作图 曲线比较
教 案 姓名_邱建峰 学年第学期 时间_ 节次_ 课程名称 医学影像物理学 授课专业及层次 授课内容 观测者操作特性曲线、调制传递函数 学时数 教学目的 掌握基本的 roc 二、五值计算方法、了解调制传递函数的分析方法 重 点 二、五值计算方法 难 点 二、五值计算方法 自学内容 统计学方法 使用教具 多媒体、录像演示 相关学科知识 统计学方法 教 学 法 讲述、演示 讲授内容纲要、要求及时间分配 一、信息理论 信息-信息量的度量 信息理论-传递信息量 二、信号检测与 ROC 解析 “。可能存在混淆的两种条件或自然状态。” 2x2 方式 2 种刺激:s、n 代表信号噪声—两种混淆状态—2 种判断:是、不是信号 预先设定 不同判断结果比较 未预先设定 定量标准、判别界限 结果:真阳性、假阳性、真阴性、假阴性 4 种判断—4 种概率 4 种概率与最大信息量的对应 敏感性 特异性 作图 曲线比较 10 10 30
讲授内容纲要、要求及时间分配(附页) 2x5方式 2种刺激:s、·代表信号噪声一两种混淆状态一5种判断:肯定是、好像是、不清楚 肯定不是、好像不是信号 预先设定 不同判断结果比较 未预先设定 定量标准、判别界限 结果:真阳性、假阳性、真阴性、假阴性 4种判断一4种概率 30 作图 二、 影像的频率响应特性 1、空间频率和调制度 光学传递函数一以空间频率为变量 测试方法一矩形波测试卡、正弦波测试卡 线对数与空间频率 2、调制度的概念 二、点扩散 PSF 10 数学表达式 物理意义 10 三、线扩散 LSF 数学表达式 物理意义 四、点扩散与线扩散的关系
讲授内容纲要、要求及时间分配(附页) 2x5 方式 2 种刺激:s、n 代表信号噪声—两种混淆状态—5 种判断:肯定是、好像是、不清楚、 肯定不是、好像不是信号 预先设定 不同判断结果比较 未预先设定 定量标准、判别界限 结果:真阳性、假阳性、真阴性、假阴性 4 种判断—4 种概率 作图 二、 影像的频率响应特性 1、 空间频率和调制度 光学传递函数—以空间频率为变量 测试方法—矩形波测试卡、正弦波测试卡 线对数与空间频率 2、调制度的概念 二、点扩散 PSF 数学表达式 物理意义 三、线扩散 LSF 数学表达式 物理意义 四、点扩散与线扩散的关系 30 10 10