试验十一医学超声图像降噪方法试验Word格式文档下载.docx
- 文档编号:15795983
- 上传时间:2022-11-16
- 格式:DOCX
- 页数:28
- 大小:612.14KB
试验十一医学超声图像降噪方法试验Word格式文档下载.docx
《试验十一医学超声图像降噪方法试验Word格式文档下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《试验十一医学超声图像降噪方法试验Word格式文档下载.docx(28页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
实验内容与要求:
步骤1:
使用MATLAB内建radon函数计算点源图像
的投影,得到图像P,观察得到的图像。
步骤2:
使用iradon函数对图像P进行直接反投影,滤波反投影,分别得到图像
,
,观察
、
图像之间的区别。
步骤3:
使用Shepp-Logan模型,分别对该模型进行正投影,直接反投影,滤波反投影,观察得到得到图像之间的区别。
步骤4:
修改radon函数中投影角度,观察投影调度的取值对结果的影响,并解释其原因。
实验二GATE实验-探测器几何构建
了解伽马光子探测器的结构与工作原理,并掌握使用GATE软件代码仿真伽马光子探测器的方法。
伽马光子探测器模组一般由闪烁晶体与光电探测器耦合而成,结构如下图如所示。
其中闪烁晶体为一种可以有效吸收高能射线(X-射线,γ-射线)并发出紫外或可见光的功能材料。
该模组所用光电探测器是一类具有极高增益,低噪声的光电转换器件,目前常用的有PMT(photomultipliertube,光电倍增管),SiPMT(Siliconphotomultiplier,硅光电倍增管)等。
探测器模组结构
编写宏文件,使用GATA仿真一个伽马光子探测器模组
将步骤一中新建的探测器模组,排列成一个六边形环状结构和一个平板形结构,具体排列如下图所示。
实验三GATE实验-射源仿真
了解PET,SPECT成像常用药物FDG与Tc-99m的衰变模型,并掌握使用GATE软件模拟相应粒子衰变模型的方法。
PET成像中最常见的的药物为FDG(2-氟-2-脱氧-D-葡萄糖),该药物的放射性核素为F-18,F-18衰变会释放出一个正电子,正电子遇到体内的负电子产生湮灭反应,放出一对能量为511KeV,方向相反的伽马光子。
SPECT成像中最常见的放射性核素为Tc-99m,该核素衰变会放出一个144KeV的伽马光子。
实验内容:
使用GATE模拟Tc-99m核素衰变过程
使用GATE模拟F18衰变过程
使用GATE模拟一个直径为5cm,高为3cm的圆柱形射源,射源核素为F18,活度为1MBq。
实验四GATE实验-假体仿真
了解伽马光子在人体传输过程中发生的主要物理过程,并掌握使用GATE软件仿真该过程的方法。
PET、SPECT使用射源为伽马源,根据药物的不同衰变放射的光子能量不同,PET常用的F-18衰变产生的光子能量为511KeV,SPECT使用的核素锝放射产生能量为144KeV的光子,这些高能光子在体内的传播过程中主要会发生康普顿散射与光电效应。
康普顿散射:
X射线或伽马光子跟物质相互作用,因失去一部分能量而导致波长变长,方向改变的现象。
光电效应:
是指光子照射在物质表面会使其发射出电子的物理效应。
使用GATE软件仿真一个圆柱形的水柱,并观察能量为511KeV的伽马光子在其中的传播过程。
使用GATE软件仿真一个铅制容器,容器尺寸如下图,将一个活度为1KBq的伽马源放在容器中,观察光子的输运过程。
实验五ROOT实验-数据处理
了解ROOT数据格式,并掌握使用C语言编写简单的ROOT数据处理程序。
ROOT软件是基于C++的开源软件,主要用于粒子物理实验的数据处理、科学计算和作图,可用于Windows,Linux和McOS系统。
GATE仿真软件的仿真结果多以ROOT格式存储,可以方便的通过ROOT软件浏览器查看及处理。
参照用户手册,了解ROOT数据结构,以及结构中每个条目的实际物理意义。
使用ROOT软件浏览器观察生成的ROOT数据文件,通过观察sourcePosX,sourcePosY,sourcePosZ推算出射源形状。
编写ROOT数据处理代码,输出探测器的计数图谱,以及成像仿真时间。
实验六PET系统设计实验-空间分辨率测试
了解PET系统结构,成像方法以及空间分辨率的测量方法,并掌握使用GATE与ROOT软件进行PET成像过程仿真的一般过程。
PET探测器仿真:
环形PET在GATE软件中探测器几何构建分为5层,分别为rsector,module,block,crystal,layer,根据实际PET探测器几何结构,层层嵌套完成探测器几何的定义,具体方法参照《GATE用户手册》中第二章Definingageometry。
在完成探测器几何定义后,需要定义探测器的性能参数,如空间分辨率,时间分辨率,能量分辨率等。
空间分辨率计算:
空间分辨率表征PET系统分辨图像重建后的2个相邻点源的能力。
常用的测量方法为计算PET系统对点源或线源成像所得重建图像的半高全宽(FWHM)与十分之一高宽(FWTM)大小。
参照PET探测器的构建规则以及所给宏文件,了解探测器各项系统参数,并可视化探测器几何。
使用GATE仿真一个直径为1mm,活度为37MBq的球形射源,并将其放入步骤一定义的探测器FOV中心,仿真10s。
获得生成的仿真结果,使用ROOT软件获得成像的正弦图,并使用实验一中完成的重建算法重建,测试得到点源图像的半高宽与十分之一高宽。
实验七PET系统设计实验-灵敏度测试
进一步了解现行PET的系统结构,以及PET灵敏度的测试方法,掌握使用GATE软件对给定系统参数PET的仿真方法,使用ROOT软件对仿真结果的简单分析。
系统灵敏度表示PET系统探测光子的效率,一般通过单位活度下的计数率来表示。
同一PET系统不同位置的灵敏度也不一样,通常PET系统灵敏度的测试会在探测环的轴向相隔相同距离的不同点分别测试多次,最后得到PET系统在轴向的灵敏度分布图谱。
参照Inveon(西门子的小动物PET)的探测器系统参数,编写相应的GATE宏文件,完成探测器几何与性能参数的定义。
分别在探测器FOV中心点,以及沿轴向距中心点1cm,2cm的五个点上使用点源仿真一定时间,保证每个点获得的计数不少于10000个。
使用ROOT软件分析仿真后的结果,计算出每个点的灵敏度大小并绘制系统灵敏度图谱。
实验八SPECT系统设计实验-准直器设计
了解SPECT系统结构与成像过程,并掌握使用GATE软件仿真SPECT与使用ROOT软件分析仿真结果的一般过程。
GATE软件中SPECT探测器构建主要分为晶体排列设计与准直器设计,其中晶体部分设计分为两层,分别为crystal和pixel,材料与功能与PET仿真中的基本相同。
准直器是SPECT与PET在探测器结构上的最大区别,主要由高密度金属制成,如铅。
SPECT准直器结构种类多样,主要有平行孔准直器,针孔准直器等,如下图所示。
由于SPECT使用的单光子核素与PET使用的正电子核素不同,为了确定光子的飞行方向,SPECT成像必须使用准直器。
使用GATE仿真一个有效探测面积(UsefulFieldOfView,UFOV)为20*20cm的SPECT探测器。
分别设计一个六变形平行孔准直器,一个针孔准直器。
在距离准直器8cm处放置一个直径为1mm,活度为37MBq的球状点源,仿真10s。
编写ROOT数据处理程序,分别输出使用两种不同准直器的探测器计数分布图像,并解释为什么。
实验九SPECT系统设计实验-重建空间分辨率测试
了解SPECT系统成像过程与方法,并掌握SPECT系统空间分辨率的意义与测量方法。
SPECT探测器的采集方式分为静态采集与旋转扫描,根据图像重建的原理可知,为了获得断层图像,必须使用旋转扫描的方式。
一般SPECT由两块平行的平板探测器组成,如下图所示,探测器每次旋转一定角度,每次采集需要旋转一周,如此就可以得到一个比较完备的正弦图,而后通过发射断层重建算法既可以完成图像的三维重建。
实验内容与方法:
构建SPECT的探测器,探测器的晶体排列与实验八中相同,准直器选择平行孔准直器。
在距离SPECT探测器表面8cm处放置一个直径为1mm,活度为37MBq的点状射源,将SPECT探头围绕射源模型进行360度旋转扫描,扫描的半径为8cm,扫描的步进角度为3度,每个角度扫描足够多时间,以保证每个角度的投影图像至少有100,000个计数被收集。
使用给定ROOT数据程序获得SPECT探测器扫描得到的正弦图,并使用实验一中的图像重建算法重建。
计算重建图像的FWHM与FWTM,并与PET图像的空间分辨率作比较,简述两者之间不同的原因。
实验十医学图像配准方法实验
了解目前比较流行的医学图像配准方法,通过实验掌握每种方法的优点和缺陷,分析每种方法中关键参数对降噪结果的影响,为临床上选择合理的配准方法奠定基础。
针对仿真MR图像,利用MATLAB编写的图像配准方法,对MR图像进行配准处理,采用主观和客观评价方法对不同配准技术的性能进行评估。
选择待测试MR图像。
选择MR图像降噪方法,设定配准参数,从主观和客观角度评价不同参数下的配准结果。
根据评价结果,调整配准参数,分析不同参数对配准结果的影响。
实验十一医学超声图像降噪方法实验
了解目前比较流行的医学超声图像降噪方法,通过实验掌握每种方法的优点和缺陷,分析每种方法中关键参数对降噪结果的影响,为临床上选择合理的超声图像降噪方法奠定基础。
针对超声仿真和临床图像,利用MATLAB编写的图像降噪方法,对两类图像进行降噪处理,采用主观和客观评价方法对不同降噪技术的性能进行评估。
选择待测试超声图像。
选择超声图像滤波方法,设定滤波参数,从主观和客观角度评价不同参数下的滤波结果。
根据评价结果,调整滤波参数,分析不同参数对降噪结果的影响。
实验十二、心电图测量原理与仪器使用
一、实验目的
1.学习心电信号检测原理;
2.学习心电信号的测量方法;
3.学习心电图机技术指标的测量。
二、实验设备
1.心电工作站;
2.多参数监护仪;
三、实验原理
1.心脏在机械性收缩之前,首先产生电激动,产生生物电流,并经组织合体液的传导至体表,于身体不同部位产生不同的电位变化,形成体表电位差。
2.把这种变化着的电位差记录下来,形成动态曲线,即为心电图(ECG)。
3.心电图的形态
●导联系统:
将两个电极安放在人体表面任何两点,分别同心电图机的正负极端相连,可用来描记这两点电位差的变化,这种放置电极的方法及其与心电图机的连接方式称为导联。
由多对导联构成的信号连接构成导联系统
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 试验 十一 医学 超声 图像 方法