01 / 导读
导读
引用
Smith, N. B., & Webb, A. (2010). Introduction to Medical Imaging: Physics, Engineering and Clinical Applications. Cambridge University Press.
章节概要
本书是 Cambridge Texts in Biomedical Engineering 丛书中约300页的紧凑教材，只有五章：一章讲一般原理，其余四章各讲一大类临床成像方法。出版社介绍，每个成像模态的章节都涵盖基础理论、仪器、当前技术和临床应用，并配有带解答的例题、临床实例以及指向专著、综述文章和期刊的参考文献。全书有137道章末习题和217幅黑白插图。Nadine Barrie Smith（宾夕法尼亚州立大学）研究超声换能器和治疗性超声，Andrew Webb（莱顿大学医学中心）研究高场磁共振成像。
第1章：图像的一般特性、数据采集与图像重建
约33页。为全书提供共同框架：评价任何医学图像所用的特性、成像数据如何采集，以及如何由数据重建图像。作为放在最前面的简短章节，它给出各模态章节随后要应用的概念。
第2章：X 射线平片摄影与计算机断层成像
约55页。从平片 X 射线摄影到计算机断层成像（CT）的 X 射线成像；出版社强调的新进展之一是多层螺旋 CT。
第3章：核医学：平面闪烁成像、SPECT 与 PET/CT
约56页。利用放射性示踪剂的成像：平面闪烁成像、单光子发射计算机断层成像（SPECT）和正电子发射断层成像（PET），包括出版社列为本书前沿主题之一的 PET/CT 一体化系统。
第4章：超声成像
约59页。超声成像，从基础声学和仪器到临床应用；出版社把四维超声列为书中涵盖的较新技术之一。这是第一作者的研究领域。
第5章：磁共振成像（MRI）
约79页，是最长的一章。讲磁共振成像，即第二作者的研究领域，包括出版社介绍中特别提到的并行成像方法。
核心概念
第1章：原理
- 图像特性：评价任何医学图像并比较不同模态所用的指标。
- 数据采集与重建：从测得的信号到图像的步骤，所有模态都以不同形式共享这一过程。
第2–3章：电离辐射成像
- 平片摄影与断层成像：投影图像与 CT 中由大量投影重建出的断面图像之间的对比。
- 发射成像：由体内示踪剂发出的辐射形成的图像，如闪烁成像、SPECT 和 PET。
- 混合成像：把功能信息与解剖信息结合起来的 PET/CT 一体化系统。
第4–5章：非电离成像
- 超声成像：由反射声波形成的图像，在四维超声中扩展为随时间变化的三维图像。
- 磁共振成像：由核磁共振信号形成的图像，用并行成像加快采集速度。
评析
优点
- 一门连贯而简短的课程。 约300页、五章、每个主要模态类别一章，为学生提供了易于掌握的概览；出版社把它定位为适合一学期课程的教材。
- 以习题为中心。 137道章末习题以及带数值解答的例题，支持以作业为主的教学。出版社引用的 K. Kirk Shung（南加州大学）称其为本科高年级或研究生一年级课程精心编写的教材，并指出很少有书配有习题集；Richard Magin（伊利诺伊大学芝加哥分校）称其对本科生和研究生都易于理解。
- 物理、工程与临床应用并重。 正如副标题所示，每个模态章节都把理论和仪器与临床实例联系起来，并为进一步学习指出专著和综述文章。
- 作者是一线研究者。 两位作者都是成像领域的研究者，分别专攻超声和 MRI，而这正是篇幅最长的两个模态章节。
局限
- 程度高于“入门”二字给人的印象。 出版社把读者定为本科高年级和研究生新生。学生需要熟悉物理和数学；它不是面向非专业读者的概念性读物。
- 部分内容已经陈旧。 本书于2010年底出版且未修订，其“最新技术”是2010年前后的水平；探测器技术的进展、迭代重建和基于学习的重建，以及 PET/MRI 等较新的混合系统都没有涉及。
- 广度换来深度不足。 每个模态类别只有一章（55～80页），与本课程中的大型参考书相比，细节必然有限；重建之外的图像分析也不是任何一章的主题。
- 黑白插图。 217幅插图均为黑白印刷，限制了多普勒超声或 PET/CT 融合图像等临床图像的呈现。
在课程中的定位
Smith 和 Webb 的书是本课程中紧凑的、按模态逐一讲解的工程入门教材。Wolbarst、Capasso 和 Wyant 的 Medical Imaging: Essentials for Physicians 是为未来的图像使用者编写的入门书，更偏概念、基本不用数学；数学基础不足以读 Smith 和 Webb 的学生或医学生应从那本书开始。Suetens 的 Fundamentals of Medical Imaging 讨论类似的模态，但更多涉及图像计算与分析；Prince 和 Links 的 Medical Imaging Signals and Systems 把所有模态建立在统一的信号与系统框架之上。对于想更深入学习成像数学的工科学生，这两本都是自然的配套读物或下一本书。
Bushberg 等人的 The Essential Physics of Medical Imaging 是面向放射科住院医师和医学物理师的成像物理与辐射防护大型参考书，适合查阅细节。Barrett 和 Myers 的 Foundations of Image Science 在研究生层次讨论成像和图像质量的数学与统计，适合继续从事成像研究的学生。
如何使用本书
本书适合修读一学期医学成像课程的生物医学工程、物理或电气工程专业本科高年级学生和研究生一年级学生。鉴于其设定的本科高年级程度，开始之前学生应熟悉大学物理和数学。
实用的学习安排：
- 从第1章开始，并经常回顾：其中的图像特性和重建概念在后面每一章都会反复出现。
- 然后按书中顺序学习各模态（X 射线与 CT、核医学、超声、MRI）。第2章和第3章共享关于电离辐射和断层成像的思想，最好放在一起读；第5章最长，需要多花时间。
- 每一章都先做带解答的例题，再做章末习题，然后用第1章的标准对各模态进行比较。
对感兴趣的主题，利用各章末的参考文献深入阅读，并用近期综述补充2010年以来的进展，例如 CT 重建的进步和 PET/MRI。若要深入了解辐射剂量与安全，可查阅 Bushberg 等人的大型参考书。