01 / 导读
导读
引用
Wolbarst, A. B., Capasso, P., & Wyant, A. R. (2013). Medical Imaging: Essentials for Physicians. Wiley-Blackwell.
章节概要
本书约430页，由一位医学物理学家、一位介入放射科医生和一位未受过放射学专门训练的急诊科医生合著。出版社称本书有意写得简短、不过分深入细节，面向那些需要对影像有足够掌握、以便与同事讨论、向学生、护士和技师讲解并向患者说明的临床医生。在一个引入性的病例研究之后，十三章从全部模态的概览讲到图像质量与剂量、新旧 X 射线成像、辐射风险、数字成像、CT、核医学、超声、MRI 和新兴方法，最后附有推荐阅读。
引言：Doe 医生的头痛：一个影像病例研究
通过一位患者的检查过程展示临床中使用的各种模态：CT、医学影像存档与通信系统（PACS）、T1、T2 和 FLAIR 序列 MRI、作为“虚拟活检”的磁共振波谱、功能 MRI、弥散张量成像、MR 引导下活检、病理、是否需要 PET 的问题，以及治疗与随访。
第1章：标准成像模态概述：在组织间形成可见对比度的不同方式
按各模态形成对比度的方式综述所有主要模态：平片、透视和 CT 中的 X 射线衰减，核医学、SPECT 和 PET 中放射性药物摄取的差异，超声中组织的弹性和密度，以及 MRI 中质子的自旋弛豫。一个关于选择成像模态的附录涉及胸痛、腹部与盆腔、头颈部、肌肉骨骼和血管成像。
第2章：图像质量与剂量：什么才是“好”的医学图像？
介绍对比度、分辨率、随机噪声和伪影这一“图像质量四重奏”，并始终把它们与患者剂量相权衡；还讨论质量保证以及医学获益与辐射风险之间的平衡。
第3–4章：在原始 X 射线图像中形成受检体对比度；20世纪的（模拟）放射摄影与透视
第3章解释 X 射线束如何产生、光子如何与组织和影像接收器相互作用、受检体对比度如何形成，以及射线束以剂量和风险的形式对人体造成什么影响。第4章讲屏—片放射摄影、图像质量的决定因素、乳腺摄影的特殊要求，以及影像增强器透视。
第5章：辐射剂量与辐射致癌风险
解释人们受到的电离辐射为何增加，DNA 损伤如何导致癌症等随机性效应、高剂量下的确定性效应以及对胎儿的影响，并介绍辐射安全的原则。
第6–7章：21世纪的（数字）成像；数字平面成像
第6章讲数字计算机、图像的采集与表示、图像处理、PACS 和 RIS 网络、计算机辅助检测、网络安全和显示器。第7章介绍计算机放射摄影、平板探测器数字放射摄影、数字乳腺摄影、数字透视与数字减影血管造影，以及断层合成。
第8章：计算机断层成像：三维 X 射线衰减图中的优异对比度
CT 图像重建、七代扫描仪、技术与图像质量、伪影、剂量与质量保证，并附有关于滤波反投影数学原理的附录。
第9章：核医学：来自组织对放射性药物摄取差异的对比度
放射性、放射性药物、γ 照相机、静态与动态检查、SPECT 与 PET，以及质量保证与辐射安全。
第10章：诊断超声：来自界面两侧组织弹性或密度差异的对比度
超声束的物理、压电换能器、界面处的衰减与反射、最多可达四维的 A 型、M 型和 B 型成像、血流的多普勒成像、弹性成像以及安全性。
第11–12章：一维且无弛豫的 MRI；三维中的 T1 和 T2 弛豫成像
分两步介绍 MRI。第11章被定位为对一个难题的平缓入门，从量子和经典两种视角建立核磁共振的概念，然后讲一维成像、自由感应衰减、自旋回波和 MRI 设备。第12章加入 T1 和 T2 弛豫、T2* 与梯度回波序列、二维和三维成像，以及流动和运动的成像。
第13章：发展中和实验性的模态
简要介绍光学与近红外成像、分子成像与纳米技术、热成像、太赫兹、微波和电子自旋共振成像、电生理与阻抗成像、光声成像，以及计算技术的作用。
核心概念
引言与第1–2章：基础
- 对比度机制：每种模态依靠不同的物理性质区分组织，这是全书的组织思路。
- 图像质量四重奏：对比度、分辨率、噪声和伪影，并始终与剂量相权衡。
- 选择模态：让影像检查与临床问题相匹配。
第3–8章：X 射线成像与辐射
- 衰减差异：不同组织对 X 射线的吸收程度不同，由此产生受检体对比度。
- 随机性效应与确定性效应：可能源于单个细胞突变的癌症等随机效应，与高剂量下大量组织细胞死亡所致效应的对比。
- 数字成像与 PACS：固态影像接收器、图像处理以及联网的存储与显示。
- CT 重建：由大量投影构建衰减的断面图。
第9–12章：其他模态
- 放射性药物：把放射性标记连接到器官特异性药物上以显示功能。
- 声阻抗与多普勒：组织界面处的反射形成超声图像，频率变化用于测量血流。
- T1 与 T2 弛豫：赋予 MRI 软组织对比度的质子弛豫时间。
评析
优点
- 为图像使用者而写。 医生合著者和临床化的框架，从开篇病例到模态选择附录，都把物理与临床决策联系在一起。出版社引用的哈佛医学院 Melvin E. Clouse 称其为面向包括非放射科医生在内所有医疗从业者的优秀入门书。
- 数学很少。 Clouse 指出，本书除简单代数外几乎不用数学，却能把复杂的概念讲得通俗易懂；唯一的数学附录（滤波反投影）单独放在 CT 一章末尾。
- 剂量与安全贯穿始终。 图像质量始终与剂量对照，辐射风险独立成章，CT、核医学和超声各章都以剂量或安全与质量保证的小节收尾。
- 通往 MRI 的平缓路径。 用两章分阶段介绍 MRI：先在一维且不考虑弛豫的情况下讲解，再加入 T1、T2 和三维成像。
局限
- 概念性而非定量性。 工程和物理专业的学生在书中找不到推导、信号与系统分析或用于练习计算的习题集。
- 篇幅分配不均。 模拟胶片和影像增强器技术仍占整整一章，而分子成像等较新的主题只在最后的综述章中简要带过。
- 时效性。 本书出版于2013年，早于此后数字探测器、图像重建和混合成像的发展，尤其是“发展中的模态”一章应当作当时的概况来读。
在课程中的定位
Wolbarst、Capasso 和 Wyant 的书是本课程中概念化、以临床为框架的入门书。Smith 和 Webb 的 Introduction to Medical Imaging 以更紧凑的篇幅、在工程层面讨论同样的模态，并为本科高年级和研究生新生提供带解答的例题和习题；对于不满足于描述、希望进行计算的学生，它是自然的下一步。Suetens 的 Fundamentals of Medical Imaging 以及 Prince 和 Links 的 Medical Imaging Signals and Systems 用数学方法讨论成像过程，后者采用统一的信号与系统框架。
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综合参考书，Wolbarst 等人的书可以作为它通俗易读的先导。Barrett 和 Myers 的 Foundations of Image Science 是讨论图像质量数学与统计的研究生教材，远超本书的程度。
如何使用本书
本书为医生而写，适合医学生、放射科以外的住院医师和临床医生、医师助理专业的学生，以及希望在不涉及数学的情况下理解成像原理的生物医学专业学生。中学物理和代数就足够了。
实用的学习安排：
- 先读引言和第1–2章。 它们提供全部模态的总览以及全书通用的图像质量与剂量词汇。
- X 射线部分： 对于需要开具平片和 CT 检查的人来说，第3、5、6、8章是核心；第4章和第7章可略读，了解胶片和数字接收器的技术，如与工作相关则细读乳腺摄影部分。
- 其他模态： 根据专科方向阅读第9章和第10章；第11章和第12章要按顺序连读，因为后者直接建立在前者之上。
- 第13章是关于新兴技术的选读背景。
在临床轮转时配合使用第1章的模态选择附录，与患者讨论风险时重温剂量与安全各节。日后需要定量理解的学生，应继续阅读 Smith 和 Webb 或 Bushberg 等人的书。