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目 录1

第1章绪论1

1.1医学影像处理与分析的意义1

1.2医学影像处理与分析的研究内容2

1.3医学影像处理与分析系统的应用7

第2章医学影像设备及其成像原理9

2.1计算机断层扫描成像（CT）技术9

2.1.1 CT成像的基本原理9

2.1.2 CT图像和CT值12

2.1.3 CT扫描方式12

2.1.4 CT设备的主要技术指标12

2.2螺旋CT13

2.2.1数据获取与处理13

2.2.2性能与特点15

2.2.3临床优势17

2.3磁共振成像（MRI）技术18

2.3.1简介18

2.3.2成像原理19

2.3.3临床应用32

2.4其他影像设备32

思考题33

本章参考文献34

第3章医学图像的分割35

3.1图像分割技术综述35

3.1.1基于区域的分割方法36

3.1.2基于边缘的分割方法40

3.1.3结合区域与边界信息的方法43

3.1.4图谱引导方法44

3.1.5基于模糊集理论的方法45

3.1.6基于神经网络的方法46

3.1.7基于数学形态学的方法47

3.2医学图像分割的研究特点48

3.2.1算法研究的特点48

3.2.2 CT和MR图像的常见分割任务49

3.3几种实用的分割方法50

3.3.1基于最大熵原则的阈值分割50

3.3.2基于高斯混合分布的医学图像分割54

3.3.3多尺度顺序边缘连接检测法58

3.3.4 live wire交互式分割62

3.3.5基于模糊连接的图像分割66

3.3.6基于形变模型的方法71

3.3.7基于活动轮廓模型的切片序列分割77

3.4医学图像分割的评价85

3.4.1评价的客观性86

3.4.2评价方法86

3.4.3 Ground Truth数据集87

思考题89

本章参考文献90

第4章医学图像的配准96

4.1概述96

4.1.1背景介绍96

4.1.2图像配准技术的发展历史96

4.1.3医学图像配准技术在临床中的应用97

4.2图像配准技术简介97

4.2.1图像配准的原理及概念97

4.2.2医学图像配准方法的分类98

4.2.3图像配准的三大特性100

4.3基于特征点的配准方法104

4.3.1控制点的选取104

4.3.2全局配准方法105

4.3.3局部配准方法105

4.3.4实用算法举例106

4.4基于表面的配准方法107

4.4.1基于刚体模型的方法108

4.4.2基于形变模型的方法109

4.5基于像素（体素）的配准方法110

4.5.1利用图像统计信息110

4.5.2直接利用图像中所有灰度信息110

4.6图像配准方法的评估113

本章参考文献114

思考题114

第5章医学图像的三维重建与可视化技术117

5.1概述117

5.2三维重建117

5.2.1简介117

5.2.2传统的Marching Cubes方法118

5.2.3一种改进的基于Surface Tracking的重建算法122

5.2.4基于分割的Marching Cubes方法126

5.2.5基于体绘制的三维数据场多表面显示方法130

5.3网格模型化简及层次细节模型134

5.3.1概述134

5.3.2静态化简方法136

5.3.3动态化简方法141

5.3.4基于改进PM的层次细节模型143

5.3.5基于视点细分的层次细节模型151

5.3.6其他方法156

5.3.7各种化简算法的比较157

5.3.8小结158

思考题159

本章参考文献160

第6章磁共振功能成像166

6.1概念与发展166

6.2 BOLD-fMRI167

6.2.1原理167

6.2.2实验研究170

6.2.3应用前景171

6.3弥散成像172

6.3.1原理172

6.3.2应用173

6.4磁共振弥散张量成像175

6.4.1原理175

6.4.2应用179

6.5灌注成像180

6.5.1原理180

6.5.2应用181

6.6磁共振波谱分析183

6.6.1原理183

6.6.2应用184

思考题185

本章参考文献186

第7章虚拟内窥镜191

7.1医用内窥镜技术和虚拟内窥镜的引入191

7.2虚拟内窥镜中体数据的可视化192

7.2.1数据的采集与建模193

7.2.2绘制技术194

7.2.3两种绘制技术在虚拟内窥镜应用中的比较197

7.3虚拟内窥镜体数据中漫游的实现198

7.3.1视野检测198

7.3.2路径跟踪技术201

7.4虚拟内窥镜系统举例203

7.4.1国外虚拟内窥镜系统203

7.4.2国内虚拟内窥镜系统204

本章参考文献206

第8章医学影像处理在外科手术及放疗中的应用208

8.1引言208

8.2医学影像导引下的外科手术209

8.2.1概述209

8.2.2影像导引下的外科手术方法212

8.3放疗治疗计划中的医学影像学217

8.3.1导言217

8.3.2 X射线断层适形调强放疗过程218

8.3.3 X射线断层适形调强放疗应用实例222

8.4医学影像技术在外科手术和放疗中的应用前景231

思考题232

本章参考文献232

第9章基于医学影像的计算机辅助诊断234

9.1 引言234

9.2基于医学影像的乳腺癌计算机辅助诊断236

9.2.1对乳腺影像的采集和数字化236

9.2.2乳腺影像的计算机分析238

9.2.3乳腺内部组织的分割238

9.2.4乳腺实性占位病灶的特征提取240

9.2.5乳腺簇形钙化点的特征提取247

9.2.6乳腺病灶的特征选择248

9.2.7乳腺病灶的分类分析250

9.2.8和其他医学影像数据的整合253

9.3用X射线CT影像数据进行肺部结节的自动探测258

9.4基于医学影像的骨强度计算机辅助分析技术259

思考题261

本章参考文献261

第10章DICOM标准270

10.1 DICOM标准的历史和由来270

10.1.1医疗数据通信问题的提出270

10.1.2医疗设备间通信的国际标准的产生及其演化过程271

10.2 DICOM通信协议标准解析273

10.2.1 DICOM通信协议的特点和内容概述273

10.1.3医疗数据通信在我国的现状273

10.2.2面向对象的DICOM信息结构模型277

10.2.3数据编码方式和DICOM文件结构279

10.2.4 DICOM通信过程分析283

10.3 DICOM通信的设计和实现288

10.3.1 DICOM通信设计的总体目标288

10.3.2 DICOM通信总体模块划分289

10.3.3 DICOM通信协商设计290

10.3.4数据编码设计297

思考题300

本章参考文献301

第11章PACS系统302

11.1 PACS的产生302

11.2 PACS的应用范围和组成303

11.3.1国外成熟的PACS系统介绍304

11.3 PACS的发展状况304

11.3.2国内厂商的有益尝试307

11.4一个实用的PACS系统309

11.4.1系统基本功能309

11.4.2系统组成310

11.5 PACS展望313

11.5.1美好前景313

11.5.2一条可行的道路314

思考题316

本章参考文献316

第12章3DMed医学图像处理系统317

12.1概述317

12.2系统功能简介317

12.2.1影像数据管理318

12.2.2二维处理功能319

12.2.3三维数据处理321

12.3三维显示323

12.3.1三维面显示323

12.3.2三维体显示323

12.3.3三维局部显示324

12.3.4三维动画显示324

12.3.5手术模拟324

12.4其他功能327

12.5系统配置327

第13章虚拟人体计划研究概述328

13.1概述328

13.2可视人计划328

13.2.1简介328

13.2.2第一阶段：数据采集329

13.2.3第二阶段：数据处理330

13.2.4第三阶段：数据集成——从数据到知识335

13.2.5应用与影响335

13.2.6最新进展338

13.3其他国家可视人的研究339

13.3.1欧洲339

13.3.2亚洲340

13.4其他相关项目340

13.4.1虚拟人计划340

13.4.2生理人计划341

13.4.3数字人计划343

本章参考文献343

14.1.1发展现状345

14.1概述345

第14章分子影像学中的图像处理与分析技术345

14.1.2研究领域和应用346

14.2基本原理与关键技术347

14.2.1基本原理347

14.2.2分子影像学的关键技术347

14.3医学图像处理在分子影像学中的应用350

14.3.1图像增强和图像复原351

14.3.2图像配准351

14.3.3图像分割352

14.3.4三维可视化353

14.4总结353

本章参考文献353

附录A随书赠送软件简介355

附录B名词术语缩略语列表356