01 / 読書ガイド
読書ガイド
引用
Smith, N. B., & Webb, A. (2010). Introduction to Medical Imaging: Physics, Engineering and Clinical Applications. Cambridge University Press.
章の要約
本書は Cambridge Texts in Biomedical Engineering シリーズの約300ページのコンパクトな一冊で、章はわずか5つである。一般原理の章が1つと、臨床画像診断の主要な4つの系統にそれぞれ1章ずつが充てられている。出版社によれば、各モダリティの章は基礎理論、装置、最新の技術、臨床応用を扱い、解答付きの例題、臨床例、そして専門書・総説・学術誌への参考文献で支えられている。章末演習は137問、図版は217点（白黒）である。Nadine Barrie Smith（ペンシルベニア州立大学）は超音波トランスデューサと治療用超音波を研究し、Andrew Webb（ライデン大学医療センター）は高磁場の磁気共鳴画像法を研究している。
第1章：画像の一般的特性、データ収集、画像再構成
約33ページ。本書の残りの部分に共通する枠組みである。あらゆる医用画像を評価するための特性、画像データの収集方法、そしてデータから画像を再構成する方法を扱う。最初に置かれた短い章であり、各モダリティの章がそのあとで応用する概念を示す。
第2章：X線単純撮影とコンピュータ断層撮影
約55ページ。単純X線撮影からコンピュータ断層撮影（CT）までのX線画像を扱う。出版社が強調する最近の発展の1つに、マルチスライスCTがある。
第3章：核医学：プラナーシンチグラフィ、SPECT、PET/CT
約56ページ。放射性トレーサーを用いた画像化、すなわちプラナーシンチグラフィ、単一光子放射断層撮影（SPECT）、陽電子放射断層撮影（PET）を扱い、出版社が本書の最新の話題として挙げる PET/CT 複合装置を含む。
第4章：超音波画像
約59ページ。基礎となる音響学と装置から臨床での利用までの超音波画像を扱う。出版社は、取り上げる新しい技術の1つとして4次元超音波を挙げている。これは第一著者の研究分野である。
第5章：磁気共鳴画像法（MRI）
約79ページで、最も長い章である。第二著者の研究分野である磁気共鳴画像法を扱い、出版社の説明で特に挙げられているパラレルイメージングの手法も含む。
主要概念
第1章：原理
- 画像の特性：あらゆる医用画像を評価し、モダリティどうしを比較するための尺度。
- データ収集と再構成：測定された信号から画像に至る手順で、形は違ってもすべてのモダリティに共通する。
第2–3章：電離放射線による画像
- 単純撮影と断層撮影：投影像と、CT で多数の投影から再構成される断面像との比較。
- 放射型の画像化：体内のトレーサーから放出される放射線によってつくられる画像で、シンチグラフィ、SPECT、PET がこれにあたる。
- ハイブリッドイメージング：機能的な情報と解剖学的な情報を結びつける PET/CT 複合装置。
第4–5章：非電離の画像
- 超音波画像：反射した音波からつくられる画像で、4次元超音波では時間とともに変化する3次元像へと拡張される。
- 磁気共鳴画像法：核磁気共鳴の信号からつくられる画像で、撮像を速めるためにパラレルイメージングが用いられる。
批判的分析
長所
- まとまりのある短い授業。 約300ページに5章、主要なモダリティの系統ごとに1章という構成は、学生にとって扱いやすい概観を与える。出版社は本書を1学期の授業に適したものとしている。
- 問題を軸にした構成。 137問の章末演習と、数値解付きの例題により、宿題を中心とした授業を支える。出版社が引用する K. Kirk Shung（南カリフォルニア大学）は、学部4年生や大学院1年生向けの授業のためによく準備された教科書であり、問題集を備えた本は少ないと評し、Richard Magin（イリノイ大学シカゴ校）は学部生にも大学院生にも取り組みやすいと述べている。
- 物理、工学、臨床利用を一緒に扱う。 副題が示すとおり、各モダリティの章は理論と装置を臨床例に結びつけ、さらに学ぶための専門書や総説を示している。
- 現場の研究者による執筆。 2人の著者はどちらも画像研究者で、それぞれ超音波と MRI を専門とし、それが2つの最も長いモダリティの章になっている。
短所
- 「入門」から想像されるより高い水準。 出版社は学部上級生と大学院の初学者を対象としている。学生には物理と数学に慣れていることが求められ、専門外の読者向けの概念的な本ではない。
- 部分的に古い。 2010年末に刊行され改訂されていないため、その「最新技術」は2010年ごろのものである。検出器技術の発展、逐次近似再構成や学習に基づく再構成、PET/MRI のような新しいハイブリッド装置は扱われていない。
- 幅広さと引き換えの浅さ。 各モダリティの系統には55～80ページの章が1つずつしかなく、このコースの大部の参考書に比べて詳しさには限界がある。また、再構成以外の画像解析は章のテーマになっていない。
- 白黒の図版。 217点の図はすべて白黒で印刷されており、ドップラー超音波や PET/CT の融合画像のような臨床画像の提示には限界がある。
コースにおける位置づけ
Smith と Webb の本は、このコースにおけるコンパクトな、モダリティごとの工学的入門書である。Wolbarst、Capasso、Wyant の Medical Imaging: Essentials for Physicians は、画像を使う側になる読者のために書かれた、より概念的で数式をほとんど使わない入門書である。Smith と Webb に必要な数学の素養がない学生や医学生は、そちらから始めるとよい。Suetens の Fundamentals of Medical Imaging は同様のモダリティを扱いながら画像計算と画像解析に多くを割き、Prince と Links の Medical Imaging Signals and Systems はすべてのモダリティを共通の信号とシステムの枠組みの上に組み立てる。画像形成の数学をさらに深く学びたい工学系の学生にとって、どちらも併読書や次の一冊として自然である。
Bushberg らの The Essential Physics of Medical Imaging は、放射線科の研修医や医学物理士を対象とした、画像物理と放射線防護についての大部の参考書で、詳細を調べるのに役立つ。Barrett と Myers の Foundations of Image Science は、画像化と画質の数学・統計を大学院レベルで扱う本で、画像研究へ進む学生向けである。
本書の使い方
本書は、1学期の医用画像の授業を受ける生体医工学、物理学、電気工学の学部上級生や大学院1年生に向いている。学部上級生向けという想定水準から、始める前に大学レベルの物理と数学に慣れておく必要がある。
実践的な進め方：
- 第1章から始め、何度も立ち返ること。そこで示される画像の特性と再構成の概念は、以後のすべての章に繰り返し登場する。
- 次にモダリティを本の順に（X線と CT、核医学、超音波、MRI）。第2章と第3章は電離放射線と断層撮影についての考え方を共有しているので、一緒に読むのがよい。第5章は最も長いので、時間を多めに取ること。
- 各章では、章末演習に取り組む前に解答付きの例題を解き、そのうえで第1章の基準を使ってモダリティどうしを比較する。
関心のあるテーマについては各章末の参考文献を使い、CT 再構成の進歩や PET/MRI など、2010年以降の発展については最近の総説で補うこと。放射線量と安全性を深く学ぶには、Bushberg らのような大部の参考書を参照するとよい。