PAGEPAGE12《醫(yī)學影像物理學》課程實驗教學大綱課程編號：（可暫缺）課程名稱：《醫(yī)學影像物理學》英文名稱：medicalimagingphysics課程類型:專業(yè)基礎課必修總學時：60學分：3.5理論課學時：44實驗學時：16適用對象:醫(yī)學影像技術專業(yè)本科學生一、課程性質和地位醫(yī)學影像物理學是醫(yī)學影像專業(yè)本科學生的入門課程，它是專業(yè)基礎課中的必修課，也是醫(yī)學影像臨床課的基礎，在培養(yǎng)影像學生的過程中奠定有關醫(yī)學影像原理的物理基礎，為影像診斷提供物理學依據(jù)。所以，影像學生對本門課程的掌握程度直接影響到后續(xù)課程的學習。醫(yī)學影像物理學與其它影像學科有著密切的聯(lián)系。本課程的先修課為高等數(shù)學、工程數(shù)學、電子學基礎及醫(yī)學物理學，它們將為醫(yī)學影像學中的數(shù)學方法、物理基本概念、規(guī)律及基本技能與方法打下堅實的知識基礎。后續(xù)課程有影像設備學、X射線攝影學、影像診斷學、超聲診斷學、核醫(yī)學影像學、介入放射學、放射防護學、放射治療學、醫(yī)學圖象處理等專業(yè)學科。而上述學科又是影像專業(yè)的重要基礎課程，因此，醫(yī)學影像物理學為深刻理解成像過程，評價圖像質量以及讀釋圖像，挖掘圖像蘊藏的生物信息奠定理論基礎。醫(yī)學影像物理學是生命科學與理工科的理論、技術相互滲透而形成的新興邊緣學科。醫(yī)學影像物理學重點闡述現(xiàn)代醫(yī)學影像技術中X射線成像、磁共振成像、核醫(yī)學影像及超聲波成像的基本物理原理、成像方法。學習本學科的目的是讓影像專業(yè)的學生掌握各種成像技術的原理，為學習其它專業(yè)課程和臨床實踐打下堅實的理論基礎。二、教學環(huán)節(jié)及教學方法和手段醫(yī)學影像物理學的教學環(huán)節(jié)包括課堂講授、實驗、考試等。其中課堂講授是通過教師對指定教材部分章節(jié)的講解，結合多媒體課件對板書和儀器結構給予圖示以及啟發(fā)式、案例式、雙語式教學方法的應用，加強對學生抽象與邏輯思維能力的培養(yǎng)，強調理論與實踐相結合的講授，培養(yǎng)學生用理論解決實際問題的能力。實驗是教師在實驗室里指導學生通過對物理現(xiàn)象的觀察、對物理量的測量和對實驗結果的分析，培養(yǎng)學生的動手能力，使學生加深對醫(yī)學物理學基本理論和定律的理解與掌握，逐步提高觀察、分析實驗現(xiàn)象和總結實驗規(guī)律的能力?？荚囀菣z驗教學效果的有效手段，分理論考試和實驗考試兩種。理論考試是指學期末本學科的結業(yè)考試，是對醫(yī)學生學完醫(yī)學影像物理學的總體測試；實驗考試是檢驗學生運用理論知識采取合理的實驗方法和手段完成物理實驗要求的能力，這也是本學科重視實驗教學的具體表現(xiàn)之一。三、實驗教學內(nèi)容及要求[實驗名稱一]CT計算機模擬實驗——圖像重建[項目性質]模擬性實驗[實驗目的]1．通過實驗熟悉重建CT像的過程。2．體會像素大小對圖像質量的影響。[實驗原理]CT圖像重建是運用一定的物理技術，獲取生物體某斷層上的生物信息，采用一定的數(shù)學方法，求得該斷層上的CT值分布，再應用計算機技術把此二維分布矩陣轉變?yōu)榛叶确植肌呙枋菫楂@取投影（Projection）而采用的物理技術，是用近于單能窄束的X射線束以不同的方式、沿不同的方向、按一定的順序對受檢體體層進行投照。掃描的方式有平移掃描、旋轉掃描、平移加旋轉掃描等。對生物體掃描后，獲取足夠的投影數(shù)據(jù)，然后采用一種數(shù)學算法，求得二維μ值分布μ（χ，y），再將μ值分布轉換成對應像素的CT值分布CT（x，y）。此后，通過電子計算機技術再把圖像畫面上的CT值分布轉換為灰度圖像。本實驗中用三維動畫的方式模擬了對頭部的平移掃描和旋轉掃描，學生可以形象地感受這兩種掃描的掃描方式及掃描過程。求解投影數(shù)據(jù)、像素矩陣分布、不同像素矩陣方式顯示以及逐點成像等都是應用MicrosoftVisualBasic6.0軟件編寫完成。[實驗時數(shù)]2學時[實驗要求]1.打開計算機，安裝VisualBasic6.0。2.打開ctsy\CT實驗課件,運行應用程序。3.在CT實驗動畫片頭中，點擊“開始”進入目錄頁，再點擊“進入實驗”按鈕進入實驗環(huán)境。4.在Text框中輸入物體名（a、b、c、d等，參見幫助），點擊“旋轉掃描”或“平移掃描”，觀察掃描方式。5.掃描結束，點擊“關閉掃描”按鈕，然后點擊“對掃描數(shù)據(jù)進行運算”按鈕，進入主窗體。6.點擊“顯示原物及重建圖像”按鈕。7.點擊“運行像素值求解程序求解像素”按鈕，開始運算。8.運算完畢再次點擊“顯示原物及重建圖像”按鈕，四幅圖像分別顯示在四個Picture框中。觀察像素大小不同對應的圖像質量的差別。思考題1．CT像的重建過程有哪幾個步驟？2．掃描的目的是什么？掃描方式有哪幾種？3.采用各種數(shù)學算法的目的是什么？4.圖像矩陣大小對CT像有何影響？[實驗名稱二]CT計算機模擬實驗——窗口技術[項目性質]驗證性實驗[實驗目的]1．通過實驗加深對窗口技術的理解。2．體會不同的窗位、窗寬對圖像的影響。[實驗原理]經(jīng)掃描獲取的像素CT值數(shù)字矩陣直接轉換成的圖像，往往不能直接被臨床利用，必須對圖像加工處理之后，才能轉變?yōu)榭衫玫膱D像?！按翱诩夹g”便是圖像處理技術中最典型的一種。所謂窗口技術是指放大某段范圍內(nèi)灰度的技術，即把生物體中與被觀察組織的CT值范圍相對應的灰度范圍定為放大的灰度范圍，把放大灰度范圍的上限增強為全白，把放大灰度范圍的下限壓縮為全黑，這樣就放大或增強了局部灰度范圍內(nèi)不同灰度之間黑白對比的程度。被放大或增強的灰度范圍叫做窗口（Window），放大的灰度范圍上下限之差叫窗寬，放大的灰度范圍的平均值，即所放大灰度范圍的灰度中心CT值叫窗位。如果用CT值表示，則：窗寬=CTmax-CTmin窗位=（CTmax+CTmin）/2要觀察的病變組織不同，應選擇的窗位、窗寬也不同，需根據(jù)理論，結合經(jīng)驗選擇合適的窗位、窗寬。[實驗時數(shù)]2學時[實驗要求]1．打開計算機。2．打開ctsy\CT實驗課件,運行“課件”應用程序。3．在CT實驗動畫片頭中，點擊“開始”進入目錄頁，再點擊“進入實驗”按鈕進入實驗環(huán)境。4．在“原圖像名”Text框中輸入原始數(shù)字圖像名（a、b、c……i、j；aa、bb、cc……；cka、ckb等，參見幫助），窗口1、窗口2的窗位、窗寬Text框中分別輸入數(shù)值，點擊“運行窗口程序”開始運行。5.運算完畢點擊“圖像顯示”按鈕，在窗口1、窗口2Picture框中將顯示運行結果。6.點擊“清空窗口圖像”按鈕，清空窗口。7.重復第4步，輸入不同的原始圖像名，選擇不同的窗位、窗寬，運行窗口程序，觀察運行結果，為每個原圖找出你認為最理想的窗位、窗寬填入表中。8.點按“返回目錄頁”按鈕，退到目錄窗口，再按“結束”按鈕結束實驗。思考題1．怎樣理解窗位、窗寬？2．窗位高、低對圖像灰度有何影響？3.窗寬寬、窄對CT像有何影響？四、各教學環(huán)節(jié)學時及進度分配表課程內(nèi)容理論課時實驗課時（一）緒論1（二）X射線物理94（三）X射線影像6（四）磁共振物理44（五）磁共振成像42（六）核醫(yī)學物理4（七）核醫(yī)學影像22（八）超聲波物理104（九）超聲成像4合計4416五、推薦教材和教學參考書書目參考教材：《醫(yī)學影像物理學》，第3版，主編：吉強人民衛(wèi)生版社，2011年3月出版主要參考書：《現(xiàn)代醫(yī)學影像物理學》，主編：包尚聯(lián)北京大學醫(yī)學出版社，2004年4月出版《醫(yī)學影像成像原理》，主編：黃泉榮高等教