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上海交通大学生物医学工程学院硕士课程内容介绍《高级医学成像原理》

上海交通大学 免费考研网/2012-12-29


《高级医学成像原理》

课程代码X082019学分/学时3.0/48开课时间
课程名称高级医学成像原理
开课学院生物医学工程学院
任课教师黄秋
面向专业生物医学工程
预修课程物理学, 高等数学,信号处理
课程讨论时数0 (小时)课程实验数0 (小时)
课程内容简介

本课程偏重医学影像的成像原理,但同时是物理学、数学、信息科学和医学的交叉融合。主要内容有X射线物理,X射线成像原理,CT成像原理,核磁共振现象,MRI成像物理,核医学成像物理,SPECT和PET成像原理,以及各种成像模式在医学研究和临床中的应用。

课程内容简介(英文)

(无)

教学大纲

(无)

课程进度计划

绪论 (2学时)1.1医学成像目标和任务1.2医学成像系统构成1.3医学成像发展简史第2章 物质的结构与性质(2学时)2.1物质的原子结构2.1.1 原子与原子核2.1.2 电子2.1.3 原子核的自旋与磁矩2.2 能量与辐射2.2.1 能量、功率、强度2.2.2 辐射2.2.2 标识辐射和俄歇电子第3章 X射线的产生与辐射剂量(2学时)3.1 X射线管3.2 管电压的产生与控制3.2.1 高电压的产生3.2.2 控制电路3.3 X射线产生的物理机制3.3.1 X射线的能量谱3.3.2 X射线管的效率3.3.3 X射线的滤过3.4 X射线管的焦点与额定参数3.4.1 X射线管的焦点3.4.2 X射线管的额定参数3.5 X射线的剂量3.5.1 流量、通量与强度3.5.2 照射量与吸收剂量3.5.3 不同辐射源生物效应的比较3.6 X射线的物理特征第4章 X射线与物质的基本作用(2学时)4.1 X射线与物质作用的机制4.1.1 作用参数4.1.2 光电效应4.1.3 康普顿散射4.1.4 电子对效应4.1.5 三种效应的总结4.2 X射线在介质中的吸收4.2.1 化合物与混合物的等效原子序数4.2.2 X射线在介质中的边缘吸收现象4.2.3 连续能谱X射线在介质中的衰减4.3 X射线与人体组织的交互第5章 X射线摄影与透视(2学时)5.1 X射线摄影5.1.1 胶片5.1.2 增感屏5.1.3 散射与滤线器5.1.4 特殊X射线摄影5.2 X射线透视5.3 数字X射线成像5.3.1 概述5.3.2 胶片的数字化5.3.3 计算机X射线摄影术5.3.4 直接数字摄影术--DR5.3.5 线扫描直接数字摄影术--多丝正比法5.3.6 数字减影技术第6章 CT成像(10学时)6.1 引言6.2 X-CT的扫描方式6.2.1 几个基本概念6.2.2 主要的扫描方式简介6.3 CT图像的重建算法6.3.1 解方程组法图像重建6.3.2 直接反投影法6.3.3 滤波反投影法6.3.4 迭代算法6.4 CT图像的显示与后处理6.4.1 CT图像的灰度显示6.4.2 CT图像显示的窗口技术6.4.3 其他后处理技术简介6.5 CT扫描机的硬件组成6.5.1 X射线管6.5.2 准直器6.5.3 X射线探测器6.5.4 机架和滑环6.6 CT图像的质量评价6.6.1 对比度分辨率6.6.2 空间分辨率6.6.3 噪声6.6.4 CT值的准确度6.6.5 剂量6.6.6 图像质量及相关参数间的制约关系6.7 伪像及其产生的原因6.7.1 伪像的定义6.7.2 与系统设计相关的参数6.7.3 与射线管相关的伪像6.7.4 与射线探测器相关的伪像6.7.5 受检人体引起的伪像第7章 X射线成像与CT技术新进展(2学时)7.1 同步辐射成像7.2 Micro-CT7.3 CT技术的发展和应用7.3.1 基本趋势7.3.2 CT技术进展7.3.3 新技术的典型应用第8章 MRI基础(3学时)8.1 静磁场中的磁性核8.1.1 拉莫尔进动8.1.2 塞曼效应与磁共振现象8.2 核磁共振的宏观描述8.2.1 磁化强度矢量8.2.2 弛豫和弛豫时间8.2.3 自由感应衰减信号8.3 脉冲序列与组织对比8.3.1 部分饱和序列与T1对比8.3.2 组织的T2对比与自旋回波技术第9章 MRI图像重建(5学时)9.1 基于梯度场的断层选取9.1.1 MRI图像建立概述9.1.2 影响断层选取的因素9.2 平面内信号源的定位9.2.1 频率编码9.2.2 相位编码9.3 K空间与傅里叶变换图像重建9.3.1 数据空间及其数字化9.3.2 K空间 9.4 MRI扫描仪9.4.1 磁体系统 9.4.2 梯度场系统 9.4.3 射频发射与接收系统 第10章 MRI功能成像(4学时)10.1 概述 10.2 弥散加权与弥散张量成像 10.2.1 弥散加权成像 10.2.2 弥散张量成像10.2.3 弥散成像的应用 10.3 基于BOLD的脑功能成像 10.3.1 BOLD功能成像的基本原理10.3.2 BOLD功能成像的过程第11章 MRI技术新进展(2学时)11.1 Micro-MRI11.2 MRI技术的发展和应用11.2.1 基本趋势11.2.2 MRI技术进展11.2.3 新技术的典型应用第12章 核医学成像的物理基础(3学时)12.1 放射性物质及其衰变12.2 放射性核素的生产和放射性药物12.3 放射性核素的检测12.3.1 气体探测器12.3.2 闪烁晶体探测器12.3.3 半导体探测器第13章 单光子发射断层成像SPECT(6学时)13.1 历史、系统组成与系统性能指标13.2 数据采集13.2.1 准直器13.2.2 采集模式13.3 图像重建13.3.1 解析重建13.3.2 迭代重建13.4 单光子发射断层成像系统的应用13.4.1 临床应用13.4.2 小动物单光子发射断层成像系统第14章 正电子发射断层成像PET(6学时)14.1 正电子发射断层成像的概念、历史和应用14.2 正电子发射断层成像的组成14.2.1 符合电路14.2.2 成像原理14.3 正电子发射断层成像的数据采集14.3.1 二维采集与三维采集14.3.2 静态采集与动态采集14.3.3 表模式与帧模式14.4 正电子发射断层成像的数据重建第15章 核医学动态成像与核医学分子影像(3学时)15.1 定量分析15.2 动态建模15.3 核医学在分子影像中的应用第16章 其他医学成像技术概述(2学时)

课程考核要求

平时成绩、课堂讨论与期末考试

参 考 文 献
  • [1] 黄力宇,医学成像的基本原理,北京:电子工业出版社,2009。[2] W. A. Kalender, Computed Tomography - Fundamentals, System Technology, Image Quality, Applications, 2nd revised edition, Publicis Corporate Publishing, 2005.[3] Jiang Hsieh原著,张朝宗等译,计算机断层成像技术-原理、设计、伪像和进展,北京:科学出版社,2006。[4] T. M. Buzug, Computed Tomography - From Photon Statistics to Modern Cone-Beam CT, Springer-Verlag, 2008.[5] 曾更生,医学图像重建,北京:高等教育出版社,2010。[6] D. W. McRobbie et. al., MRI - From Picture to Proton, 2nd edition, Cambridge University Press, 2006.[7] R. H. Hashemi等原著,尹建忠译,MRI基础,天津:天津科技翻译出版公司,2004。[8] 赵喜平,磁共振成像,北京:科学出版社,2004。[9] 包尚联,脑功能成像物理学,北京:北京大学医学出版社,2006。[10] 包尚联,现代医学影像物理学,北京:北京大学医学出版社,2004。[11] Natterer, F. and Wubbeling, F.: Mathematical Methods in Image Reconstruction. SIAM 2001.[12] A. C. Kak and Malcolm Slaney, Principles of Computerized Tomographic Imaging, Society of Industrial and Applied Mathematics, 2001.
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