《醫(yī)學圖像處理》教學大綱課程名稱：醫(yī)學圖像處理英文名稱：MedicalImageProcessing課程編號：F088122271學分：2總學時/課內(nèi)實踐學時：36/12課程性質(zhì)：必修課程開課單位：臨床醫(yī)學院影像教研室適應對象：醫(yī)學影像技術(shù)專業(yè)（四年制本科）一、課程簡介《醫(yī)學圖像處理》課程是生物醫(yī)學工程專業(yè)和影像專業(yè)本科生的一門重要的專業(yè)基礎必修課。作為一門綜合性課程，通過對先進的信息處理基礎理論、醫(yī)學成像原理及圖像分析方法的介紹，使學生初步掌握常用醫(yī)學影像系統(tǒng)的成像原理、成像質(zhì)量的影響因素、提高圖像質(zhì)量的方法和原理以及醫(yī)學圖像的常用分析方法，以培養(yǎng)學生通過計算機等電子設備掌握圖像處理基本理論方法，使學生具有解決一般醫(yī)學圖像處理問題的能力，以達到與社會需求相適應的人才，提高綜合能力。由于該課程的內(nèi)容涉及醫(yī)學、計算機、數(shù)學和信號處理等多個學科領域的專業(yè)知識，對學生數(shù)學、信號處理等的理論基礎要求高，預修課程包括《線性代數(shù)》、《概率論與數(shù)理統(tǒng)計》、《信號與系統(tǒng)》、《數(shù)字信號處理》等，同時又要求學生有很好的編程能力，能夠?qū)碗s的算法快速實現(xiàn)并得到處理結(jié)果，學習難度大；加上很多學校不具備相應的臨床影像設備，難以獲得有針對性效果的醫(yī)學圖像。因此，《醫(yī)學圖像處理》是一門教師和學生普遍認為難教難學的課程。本課程共36學時，理論24學時，實驗課12學時，以教學大綱內(nèi)容為基礎，結(jié)合影像圖片、幻燈和多媒體教材，鞏固和擴展理論課內(nèi)容，并注重培養(yǎng)學生讀片和影像診斷能力。在按計劃授課的同時，鼓勵學生參與教學活動，使用啟發(fā)、提問、討論、小測驗等方式與學生進行交流，引導學生進行思考，及時發(fā)現(xiàn)并解決問題；及時對學生的行為進行評價和引導，逐步改變學生的行為習慣，慢慢培養(yǎng)社會主義核心價值觀的養(yǎng)成。二、課程目標通過本課程的理論教學和課堂討論訓練，使學生具備下列能力：1、思政目標：科學精神2、能夠運用數(shù)學、物理、醫(yī)學及電子學等的基礎理論知識對醫(yī)學圖像進行表述、建模和求解。2、能夠應用數(shù)學、物理、醫(yī)學及電子學等的基本原理，對醫(yī)學圖像處理的各種方法進行綜合分析，對醫(yī)學圖像處理的結(jié)果進行評價。3、能夠依據(jù)醫(yī)學圖像的特點，綜合考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素，針對特定方案發(fā)現(xiàn)問題、提出問題并就改進的可能性進行初步分析。4、能設計并實施與醫(yī)學圖像處理相關(guān)的實驗，分析實驗結(jié)果，驗證或優(yōu)化模型參數(shù)，獲取有效結(jié)論。5、能應用專業(yè)軟件進行醫(yī)學圖像處理，了解模擬計算的局限性。6、能夠在團隊中承擔個體、成員或負責人的角色，并能與其他成員協(xié)同合作。7、強化科學倫理教育，培養(yǎng)科學思維方法訓練和科學精神，提高學生分析問題和解決問題的的能力，激發(fā)學生科技報國的家國情懷和使命擔當。三、課程目標與畢業(yè)要求對應關(guān)系本課程的課程目標對影像技術(shù)專業(yè)畢業(yè)要求指標點的支撐情況如表1所示：表1：課程目標與畢業(yè)要求對應關(guān)系畢業(yè)要求指標點（對應培養(yǎng)方案中的畢業(yè)要求）課程教學目標（對應本大綱中第二項內(nèi)容）1、工程知識能夠?qū)?shù)學、物理、醫(yī)學、電子學等基礎理論知識用于分析和解決影像技術(shù)中的復雜工程問題；1-1能夠運用數(shù)學、自然科學和工程基礎的基本概念表述現(xiàn)代醫(yī)學儀器的設計與醫(yī)學信息處理等方面的問題。教學目標1教學目標31-4能從數(shù)學與自然科學的角度對現(xiàn)代醫(yī)學儀器設計和醫(yī)學信息處理方面問題的解決方案進行分析，并試圖改進。2、問題分析能夠?qū)D像處理相關(guān)的基礎理論知識用于現(xiàn)代醫(yī)學儀器的分析、檢測和評價，并通過文獻研究分析影像技術(shù)中的復雜問題，以獲得有效結(jié)論；2-1能夠運用數(shù)學、自然科學和工程科學的基本原理識別現(xiàn)代醫(yī)學儀器設計和醫(yī)學信息處理的工程問題。教學目標2教學目標32-2能夠?qū)?shù)學、自然科學和工程科學的基本原理用于現(xiàn)代醫(yī)學儀器設計和醫(yī)學信息處理及技術(shù)經(jīng)濟評價的表述之中。2-3掌握文獻檢索方法，并能夠用于分析現(xiàn)代醫(yī)學儀器設計和醫(yī)學信息處理等方面的工程問題。3、設計/開發(fā)解決方案能夠應用現(xiàn)代醫(yī)學儀器設計的基本原理和醫(yī)學信息處理的分析方法設計、開發(fā)相關(guān)儀器的合理方案；并能夠在設計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素；掌握現(xiàn)代醫(yī)學儀器設計和醫(yī)學信息處理的基本原理和方法。教學目標3四、課程教學安排課程共有12項教學內(nèi)容，具體安排如下。表2：課程教學安排表序號教學內(nèi)容思政元素課堂教學學時實驗/實踐教學學時學時小計1緒論職業(yè)教育2242圖像的視覺基礎職業(yè)教育223醫(yī)學圖像處理基礎科學精神培養(yǎng)224醫(yī)學圖像的運算科學精神培養(yǎng)225醫(yī)學圖像變換科學精神培養(yǎng)226醫(yī)學圖像增強科學精神培養(yǎng)227醫(yī)學圖像分割科學精神培養(yǎng)228醫(yī)學圖像重建與可視化科學精神培養(yǎng)2249醫(yī)學圖像配準與融合科學精神培養(yǎng)22410醫(yī)學圖像計算器輔助檢測與診斷科學精神培養(yǎng)22411功能磁共振成像原理及圖像處理科學精神培養(yǎng)22412醫(yī)學圖像存儲與傳輸系統(tǒng)科學精神培養(yǎng)224合計241236教學安排1、緒論教學要求：使學生了解醫(yī)學圖像處理技術(shù)的發(fā)展概況、常用的醫(yī)學圖像處理方法和醫(yī)學圖像處理的發(fā)展趨勢。教學內(nèi)容：（1）課程概況（2）醫(yī)學影像技術(shù)的發(fā)展（3）醫(yī)學圖像處理技術(shù)及其應用重點難點：X線、超聲、CT、MRI、核醫(yī)學成像技術(shù)及特點圖像的視覺基礎教學要求：使學生了解人眼的視覺過程，圖像的色彩教學內(nèi)容：（1）人眼亮度視覺（2）圖像的色彩3、醫(yī)學圖像處理基礎教學要求：使學生掌握醫(yī)學圖像處理涉及到的一些常用概念，掌握常用圖像的格式，掌握不同圖像格式之間的轉(zhuǎn)換，熟悉常用的圖像壓縮方法。教學內(nèi)容：（1）圖像的數(shù)字化與數(shù)值描述（2）數(shù)字圖像的類型與格式（3）數(shù)字圖像的灰度直方圖（4）圖像像素間的基本關(guān)系重點難點：圖像的獲取和格式及轉(zhuǎn)換4、醫(yī)學圖像的運算教學要求：使學生掌握圖像灰度直方圖的概念，掌握圖像的點運算及代數(shù)運算，掌握圖像插值的概念及常用的插值方法，熟悉常用的圖像幾何運算（旋轉(zhuǎn)、平移、放大、縮?。＝虒W內(nèi)容：（1）醫(yī)學圖像的灰度變換（2）醫(yī)學圖像的幾何運算（3）其他醫(yī)學圖像運算重點難點：圖像的四種運算方式5、醫(yī)學圖像變換教學要求：使學生掌握圖像的傅立葉變換，熟悉圖像的小波變換，了解圖像的其他正交變換。教學內(nèi)容：（1）傅立葉變換（2）離散余弦變換（3）小波變換重點難點：傅里葉變換6、醫(yī)學圖像增強教學要求：使學生掌握常用的空間域與頻率域增強方法，熟悉幾種常用的圖像非線性濾波技術(shù)。教學內(nèi)容：（1）直方圖增強（2）圖像的空間濾波增強（3）圖像的頻域濾波增強重點難點：空間域與頻率域增強方法7、醫(yī)學圖像分割教學要求：使學生掌握圖像分割的概念和常用的幾種閾值分割方法，掌握區(qū)域生長的分割方法，熟悉基于聚類的分割方法，了解基于神經(jīng)網(wǎng)絡及支持向量機的分割方法。教學內(nèi)容：（1）基于閾值的圖像分割方法（2）基于邊緣檢測的圖像分割方法（3）基于區(qū)域的圖像分割方法（4）二值圖像的數(shù)學形態(tài)學運算重點難點：閾值分割方法8、醫(yī)學圖像重建與可視化教學要求：使學生掌握圖像重建與可視化的一些基本概念，掌握濾波反投影重建算法，了解面繪制和體繪制的主要方法。教學內(nèi)容：（1）醫(yī)學圖像重建算法（2）圖像三維可視化重點難點：圖像重建的數(shù)學原理及算法9、醫(yī)學圖像的配準與融合教學要求：使學生掌握圖像配準與融合的概念，掌握常用剛體配準的方法，了解非剛體配準的幾種方法。教學內(nèi)容：（1）醫(yī)學圖像配準的理論基礎、主要方法（2）醫(yī)學圖像配準的評估（3）常用的醫(yī)學圖像融合技術(shù)重點難點：配準與融合類型和方法10、醫(yī)學圖像的計算機輔助檢測/診斷技術(shù)教學要求：了解計算機輔助診斷的產(chǎn)生的背景及發(fā)展前沿，掌握計算機輔助診斷的概念、步驟、評價指標及應用。教學內(nèi)容（1）CAD技術(shù)的發(fā)展CAD在醫(yī)學影像后處理中的應用CAD在臨床中的應用（4）CAD在醫(yī)院信息化管理中的應用重點難點：CAD的應用11、功能磁共振成像原理及圖像處理教學要求：了解磁共振腦功能成像、血管成像原理及圖像處理方法教學內(nèi)容（1）磁共振腦功能成像原理血管成像原理腦功能磁共振圖像處理磁共振血管成像重點難點：功能磁共振成像原理醫(yī)學圖像存儲與傳輸系統(tǒng)教學要求：了解醫(yī)學圖像存儲與傳輸系統(tǒng)的發(fā)展情況，熟悉PACS的應用及系統(tǒng)機構(gòu)教學內(nèi)容（1）醫(yī)學圖像存儲與傳輸系統(tǒng)的發(fā)展情況及應用（2）PACS的系統(tǒng)機構(gòu)（3）DICOM標準（4）PACS的關(guān)鍵技術(shù)及標準五、課內(nèi)實踐教學內(nèi)容及要求表3：課內(nèi)實踐教學內(nèi)容及要求序號教學類型教學內(nèi)容教學要求1臨床實踐X線、超聲、CT、MRI、核醫(yī)學成像技術(shù)及特點了解醫(yī)學圖像處理技術(shù)的發(fā)展概況2臨床實踐醫(yī)學圖像重建與可視化熟悉醫(yī)學圖像的三維重建應用3臨床實踐醫(yī)學圖像配準與融合掌握圖像配準與融合的概念與方法，了解配準與融合的臨床應用4臨床實踐醫(yī)學圖像計算器輔助檢測與診斷了解計算機輔助診斷的產(chǎn)生的背景及發(fā)展前沿，掌握計算機輔助診斷的概念、步驟、評價指標及臨床應用。5臨床實踐功能磁共振成像原理及圖像處理了解磁共振腦功能成像、血管成像原理及圖像處理方法及應用6臨床實踐醫(yī)學圖像存儲與傳輸系統(tǒng)了解醫(yī)學圖像存儲與傳輸系統(tǒng)的發(fā)展情況，熟悉PACS的應用及系統(tǒng)機構(gòu)六、課程考核與評價表4：成績評定方式表考核環(huán)節(jié)分值考核/評價細則課堂表現(xiàn)10根據(jù)學生的出勤、課堂表現(xiàn)按10%計入總成績隨堂作業(yè)測驗30根據(jù)全部作業(yè)的得分再按3