01 / 導讀
導讀
引用
Wolbarst, A. B., Capasso, P., & Wyant, A. R. (2013). Medical Imaging: Essentials for Physicians. Wiley-Blackwell.
章節概要
本書約430頁，由一位醫學物理學家、一位介入放射科醫生和一位未受過放射學專門訓練的急診科醫生合著。出版社稱本書有意寫得簡短、不過分深入細節，面向那些需要對影像有足夠掌握、以便與同事討論、向學生、護士和技師講解並向患者說明的臨床醫生。在一個引入性的病例研究之後，十三章從全部模態的概覽講到影像品質與劑量、新舊 X 射線成像、輻射風險、數字成像、CT、核醫學、超音波、MRI 和新興方法，最後附有推薦閱讀。
引言：Doe 醫生的頭痛：一個影像病例研究
透過一位患者的檢查過程展示臨床中使用的各種模態：CT、醫學影像存檔與通訊系統（PACS）、T1、T2 和 FLAIR 序列 MRI、作為「虛擬活檢」的磁共振波譜、功能 MRI、擴散張量成像、MR 引導下活檢、病理、是否需要 PET 的問題，以及治療與隨訪。
第1章：標準成像模態概述：在組織間形成可見對比度的不同方式
按各模態形成對比度的方式綜述所有主要模態：平片、透視和 CT 中的 X 射線衰減，核醫學、SPECT 和 PET 中放射性藥物攝取的差異，超音波中組織的彈性和密度，以及 MRI 中質子的自旋弛豫。一個關於選擇成像模態的附錄涉及胸痛、腹部與盆腔、頭頸部、肌肉骨骼和血管成像。
第2章：影像品質與劑量：什麼才是「好」的醫學影像？
介紹對比度、解析度、隨機噪聲和偽影這一「影像品質四重奏」，並始終把它們與患者劑量相權衡；還討論品質保證以及醫學獲益與輻射風險之間的平衡。
第3–4章：在原始 X 射線影像中形成受檢體對比度；20世紀的（模擬）放射攝影與透視
第3章解釋 X 射線束如何產生、光子如何與組織和影像接收器相互作用、受檢體對比度如何形成，以及射線束以劑量和風險的形式對人體造成什麼影響。第4章講屏—片放射攝影、影像品質的決定因素、乳腺攝影的特殊要求，以及影像增強器透視。
第5章：輻射劑量與輻射致癌風險
解釋人們受到的電離輻射為何增加，DNA 損傷如何導致癌症等隨機性效應、高劑量下的確定性效應以及對胎兒的影響，並介紹輻射安全的原則。
第6–7章：21世紀的（數字）成像；數字平面成像
第6章講數字計算機、影像的採集與表示、影像處理、PACS 和 RIS 網路、計算機輔助檢測、網路安全和顯示器。第7章介紹計算機放射攝影、平板探測器數字放射攝影、數字乳腺攝影、數字透視與數字減影血管造影，以及斷層合成。
第8章：電腦斷層成像：三維 X 射線衰減圖中的優異對比度
CT 影像重建、七代掃描器、技術與影像品質、偽影、劑量與品質保證，並附有關於濾波反投影數學原理的附錄。
第9章：核醫學：來自組織對放射性藥物攝取差異的對比度
放射性、放射性藥物、γ 攝影機、靜態與動態檢查、SPECT 與 PET，以及品質保證與輻射安全。
第10章：診斷超音波：來自介面兩側組織彈性或密度差異的對比度
超音波束的物理、壓電換能器、介面處的衰減與反射、最多可達四維的 A 型、M 型和 B 型成像、血流的多普勒成像、彈性成像以及安全性。
第11–12章：一維且無弛豫的 MRI；三維中的 T1 和 T2 弛豫成像
分兩步介紹 MRI。第11章被定位為對一個難題的平緩入門，從量子和經典兩種視角建立核磁共振的概念，然後講一維成像、自由感應衰減、自旋迴波和 MRI 裝置。第12章加入 T1 和 T2 弛豫、T2* 與梯度回波序列、二維和三維成像，以及流動和運動的成像。
第13章：發展中和實驗性的模態
簡要介紹光學與近紅外成像、分子成像與奈米技術、熱成像、太赫茲、微波和電子自旋共振成像、電生理與阻抗成像、光聲成像，以及計算技術的作用。
核心概念
引言與第1–2章：基礎
- 對比度機制：每種模態依靠不同的物理性質區分組織，這是全書的組織思路。
- 影像品質四重奏：對比度、解析度、噪聲和偽影，並始終與劑量相權衡。
- 選擇模態：讓影像檢查與臨床問題相匹配。
第3–8章：X 射線成像與輻射
- 衰減差異：不同組織對 X 射線的吸收程度不同，由此產生受檢體對比度。
- 隨機性效應與確定性效應：可能源於單個細胞突變的癌症等隨機效應，與高劑量下大量組織細胞死亡所致效應的對比。
- 數字成像與 PACS：固態影像接收器、影像處理以及聯網的儲存與顯示。
- CT 重建：由大量投影構建衰減的斷面圖。
第9–12章：其他模態
- 放射性藥物：把放射性標記連接到器官特異性藥物上以顯示功能。
- 聲阻抗與多普勒：組織介面處的反射形成超音波影像，頻率變化用於測量血流。
- T1 與 T2 弛豫：賦予 MRI 軟組織對比度的質子弛豫時間。
評析
優點
- 為影像使用者而寫。 醫生合著者和臨床化的框架，從開篇病例到模態選擇附錄，都把物理與臨床決策關聯在一起。出版社引用的哈佛醫學院 Melvin E. Clouse 稱其為面向包括非放射科醫生在內所有醫療從業者的優秀入門書。
- 數學很少。 Clouse 指出，本書除簡單代數外幾乎不用數學，卻能把複雜的概念講得通俗易懂；唯一的數學附錄（濾波反投影）單獨放在 CT 一章末尾。
- 劑量與安全貫穿始終。 影像品質始終與劑量對照，輻射風險獨立成章，CT、核醫學和超音波各章都以劑量或安全與品質保證的小節收尾。
- 通往 MRI 的平緩路徑。 用兩章分階段介紹 MRI：先在一維且不考慮弛豫的情況下講解，再加入 T1、T2 和三維成像。
局限
- 概念性而非定量性。 工程和物理專業的學生在書中找不到推導、訊號與系統分析或用於練習計算的習題集。
- 篇幅分配不均。 模擬膠片和影像增強器技術仍佔整整一章，而分子成像等較新的主題只在最後的綜述章中簡要帶過。
- 時效性。 本書出版於2013年，早於此後數字探測器、影像重建和混合成像的發展，尤其是「發展中的模態」一章應當作當時的概況來讀。
在課程中的定位
Wolbarst、Capasso 和 Wyant 的書是本課程中概念化、以臨床為框架的入門書。Smith 和 Webb 的 Introduction to Medical Imaging 以更緊湊的篇幅、在工程層面討論同樣的模態，並為大學部高年級和研究生新生提供帶解答的例題和習題；對於不滿足於描述、希望進行計算的學生，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 用數學方法討論成像過程，後者採用統一的訊號與系統框架。
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綜合參考書，Wolbarst 等人的書可以作為它通俗易讀的先導。Barrett 和 Myers 的 Foundations of Image Science 是討論影像品質數學與統計的研究生教材，遠超本書的程度。
如何使用本書
本書為醫生而寫，適合醫學生、放射科以外的住院醫師和臨床醫生、醫師助理專業的學生，以及希望在不涉及數學的情況下理解成像原理的生物醫學專業學生。中學物理和代數就足夠了。
實用的學習安排：
- 先讀引言和第1–2章。 它們提供全部模態的總覽以及全書通用的影像品質與劑量詞彙。
- X 射線部分： 對於需要開具平片和 CT 檢查的人來說，第3、5、6、8章是核心；第4章和第7章可略讀，了解膠片和數字接收器的技術，如與工作相關則細讀乳腺攝影部分。
- 其他模態： 根據專科方向閱讀第9章和第10章；第11章和第12章要按順序連讀，因為後者直接建立在前者之上。
- 第13章是關於新興技術的選讀背景。
在臨床輪轉時配合使用第1章的模態選擇附錄，與患者討論風險時重溫劑量與安全各節。日後需要定量理解的學生，應繼續閱讀 Smith 和 Webb 或 Bushberg 等人的書。