01 / 導讀
導讀
引用
Smith, N. B., & Webb, A. (2010). Introduction to Medical Imaging: Physics, Engineering and Clinical Applications. Cambridge University Press.
章節概要
本書是 Cambridge Texts in Biomedical Engineering 叢書中約300頁的緊湊教材，只有五章：一章講一般原理，其餘四章各講一大類臨床成像方法。出版社介紹，每個成像模態的章節都涵蓋基礎理論、儀器、當前技術和臨床應用，並配有帶解答的例題、臨床實例以及指向專著、綜述文章和期刊的參考文獻。全書有137道章末習題和217幅黑白插圖。Nadine Barrie Smith（賓夕法尼亞州立大學）研究超音波換能器和治療性超音波，Andrew Webb（萊頓大學醫學中心）研究高場磁共振成像。
第1章：影像的一般特性、資料採集與影像重建
約33頁。為全書提供共同框架：評價任何醫學影像所用的特性、成像資料如何採集，以及如何由資料重建影像。作為放在最前面的簡短章節，它給出各模態章節隨後要應用的概念。
第2章：X 射線平片攝影與電腦斷層成像
約55頁。從平片 X 射線攝影到電腦斷層成像（CT）的 X 射線成像；出版社強調的新進展之一是多層螺旋 CT。
第3章：核醫學：平面閃爍成像、SPECT 與 PET/CT
約56頁。利用放射性示蹤劑的成像：平面閃爍成像、單光子發射電腦斷層成像（SPECT）和正子發射斷層成像（PET），包括出版社列為本書前沿主題之一的 PET/CT 一體化系統。
第4章：超音波成像
約59頁。超音波成像，從基礎聲學和儀器到臨床應用；出版社把四維超音波列為書中涵蓋的較新技術之一。這是第一作者的研究領域。
第5章：磁共振成像（MRI）
約79頁，是最長的一章。講磁共振成像，即第二作者的研究領域，包括出版社介紹中特別提到的並行成像方法。
核心概念
第1章：原理
- 影像特性：評價任何醫學影像並比較不同模態所用的指標。
- 資料採集與重建：從測得的訊號到影像的步驟，所有模態都以不同形式共享這一過程。
第2–3章：電離輻射成像
- 平片攝影與斷層成像：投影影像與 CT 中由大量投影重建出的斷面圖像之間的對比。
- 發射成像：由體內示蹤劑發出的輻射形成的影像，如閃爍成像、SPECT 和 PET。
- 混合成像：把功能資訊與解剖資訊結合起來的 PET/CT 一體化系統。
第4–5章：非電離成像
- 超音波成像：由反射聲波形成的影像，在四維超音波中擴充套件為隨時間變化的三維影像。
- 磁共振成像：由核磁共振訊號形成的影像，用並行成像加快採集速度。
評析
優點
- 一門連貫而簡短的課程。 約300頁、五章、每個主要模態類別一章，為學生提供了易於掌握的概覽；出版社把它定位為適合一學期課程的教材。
- 以習題為中心。 137道章末習題以及帶數值解答的例題，支援以作業為主的教學。出版社引用的 K. Kirk Shung（南加州大學）稱其為大學部高年級或研究生一年級課程精心編寫的教材，並指出很少有書配有習題集；Richard Magin（伊利諾大學芝加哥分校）稱其對大學部學生和研究生都易於理解。
- 物理、工程與臨床應用並重。 正如副標題所示，每個模態章節都把理論和儀器與臨床實例連結起來，並為進一步學習指出專著和綜述文章。
- 作者是一線研究者。 兩位作者都是成像領域的研究者，分別專攻超音波和 MRI，而這正是篇幅最長的兩個模態章節。
局限
- 程度高於「入門」二字給人的印象。 出版社把讀者定為大學部高年級和研究生新生。學生需要熟悉物理和數學；它不是面向非專業讀者的概念性讀物。
- 部分內容已經陳舊。 本書於2010年底出版且未修訂，其「最新技術」是2010年前後的水平；探測器技術的進展、迭代重建和基於學習的重建，以及 PET/MRI 等較新的混合系統都沒有涉及。
- 廣度換來深度不足。 每個模態類別只有一章（55～80頁），與本課程中的大型參考書相比，細節必然有限；重建之外的影像分析也不是任何一章的主題。
- 黑白插圖。 217幅插圖均為黑白印刷，限制了多普勒超音波或 PET/CT 融合影像等臨床影像的呈現。
在課程中的定位
Smith 和 Webb 的書是本課程中緊湊的、按模態逐一講解的工程入門教材。Wolbarst、Capasso 和 Wyant 的 Medical Imaging: Essentials for Physicians 是為未來的影像使用者編寫的入門書，更偏概念、基本不用數學；數學基礎不足以讀 Smith 和 Webb 的學生或醫學生應從那本書開始。Suetens 的 Fundamentals of Medical Imaging 討論類似的模態，但更多涉及影像計算與分析；Prince 和 Links 的 Medical Imaging Signals and Systems 把所有模態建立在統一的訊號與系統框架之上。對於想更深入學習成像數學的工科學生，這兩本都是自然的配套讀物或下一本書。
Bushberg 等人的 The Essential Physics of Medical Imaging 是面向放射科住院醫師和醫學物理師的成像物理與輻射防護大型參考書，適合查閱細節。Barrett 和 Myers 的 Foundations of Image Science 在研究生層次討論成像和影像品質的數學與統計，適合繼續從事成像研究的學生。
如何使用本書
本書適合修讀一學期醫學成像課程的生物醫學工程、物理或電氣工程專業大學部高年級學生和研究生一年級學生。鑑於其設定的大學部高年級程度，開始之前學生應熟悉大學物理和數學。
實用的學習安排：
- 從第1章開始，並經常回顧：其中的影像特性和重建概念在後面每一章都會反覆出現。
- 然後按書中順序學習各模態（X 射線與 CT、核醫學、超音波、MRI）。第2章和第3章共享關於電離輻射和斷層成像的思想，最好放在一起讀；第5章最長，需要多花時間。
- 每一章都先做帶解答的例題，再做章末習題，然後用第1章的標準對各模態進行比較。
對感興趣的主題，利用各章末的參考文獻深入閱讀，並用近期綜述補充2010年以來的進展，例如 CT 重建的進步和 PET/MRI。若要深入了解輻射劑量與安全，可查閱 Bushberg 等人的大型參考書。