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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CT 13

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-fMRI 167

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