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第1章 概述1

1.1 医学成像的发展史和现状1

1.1.1 X射线摄影成像1

1.1.2 X射线计算机断层成像2

1.1.3 磁共振成像3

1.1.4 核医学成像4

1.1.5 医学超声成像5

1.2 医学影像在临床应用中的重要作用6

1.3 医学成像系统的一般性规律9

1.3.1 医学成像的一般过程9

1.3.2 多学科交叉促进医学影像的进步和原始创新10

1.4 医学成像系统的发展趋势10

1.4.1 医学成像系统向微创或无创发展11

1.4.2 多模态融合是影像设备发展的重要趋势11

1.4.3 分子影像技术在疾病的早期检测、机理研究和新药研发方面将发挥重要作用12

1.5 医学成像技术的学科和产业背景13

1.5.1 生物医学影像是生物医学工程学科的重要组成部分13

1.5.2 生物医学影像设备产业和市场状况14

习题14

第2章 X射线摄影成像15

2.1 X射线的发现和物理本质15

2.1.1 X射线的发现15

2.1.2 X射线的物理本质15

2.2 X射线的产生17

2.2.1 X射线产生的微观物理机制17

2.2.2 X射线产生的宏观设备器件19

2.3 X射线与物质的相互作用27

2.3.1 X射线的质和量27

2.3.2 X射线与物质相互作用的宏观效应30

2.3.3 X射线与物质相互作用的微观机制31

2.3.4 X射线束与物质的相互作用36

2.3.5 X射线与人体的相互作用37

2.4 X射线摄影成像39

2.4.1 屏片X射线摄影成像40

2.4.2 CR41

2.4.3 DR43

2.4.4 探测器性能评价50

2.4.5 DR的典型临床应用52

2.5 X射线透视和DSA58

2.5.1 X射线透视58

2.5.2 数字减影血管成像59

习题63

第3章 计算机断层成像64

3.1 CT的发展和概述64

3.2 CT投影和重建算法66

3.2.1 CT投影67

3.2.2 Radon空间与变换69

3.2.3 图像重建理论70

3.2.4 图像重建算法73

3.3 扇形束反投影重建算法82

3.3.1 等角度扇形束扫描的图像重建算法83

3.3.2 等距离扇形束扫描的图像重建算法86

3.4 迭代重建90

3.4.1 代数重建方法90

3.4.2 统计迭代重建94

3.5 螺旋CT98

3.5.1 螺旋CT的特点98

3.5.2 螺旋截距99

3.5.3 图像重建算法99

3.5.4 多层螺旋CT100

3.6 CT图像显示、质量和伪影102

3.6.1 CT图像显示102

3.6.2 CT图像质量103

3.6.3 伪影104

3.7 CT扫描设备的基本结构108

3.7.1 扫描机架系统108

3.7.2 X射线球管109

3.7.3 高压发生器111

3.7.4 探测器111

3.7.5 数据采集系统（DAS）112

3.7.6 准直器112

3.7.7 过滤器113

3.7.8 重建引擎113

3.8 特定用途CT114

3.8.1 心脏CT（cardiac CT）114

3.8.2 平板探测器CT115

3.8.3 多X射线球管CT（multiple X-ray tube CT）117

3.8.4 多焦点X射线球管CT118

3.8.5 双能CT119

3.9 CT辐射剂量和降低措施122

3.9.1 CT辐射剂量122

3.9.2 CT剂量降低技术和措施123

习题126

第4章 磁共振成像128

4.1 磁共振物理基础128

4.1.1 自旋和角动量128

4.1.2 磁矩129

4.1.3 进动130

4.1.4 塞曼能级分裂131

4.1.5 宏观磁化矢量132

4.1.6 核磁共振现象134

4.1.7 信号测量和加权141

4.1.8 NMR测量145

4.2 MR图像145

4.2.1 层面选择145

4.2.2 位置编码：k理论147

4.2.3 失相位现象150

4.2.4 基本成像脉冲序列152

4.3 图像品质171

4.3.1 对比度171

4.3.2 分辨率172

4.3.3 噪声173

4.3.4 伪影174

4.4 MRI成像系统构造176

4.4.1 磁体系统176

4.4.2 梯度系统181

4.4.3 射频系统184

4.5 生物效应和安全187

4.5.1 生物效应187

4.5.2 安全188

4.6 未来展望189

习题189

第5章 核医学成像193

5.1 核医学物理化学基础194

5.1.1 放射性核素194

5.1.2 放射性核素的产生195

5.1.3 放射性药物及其选择性聚集机制195

5.2 核医学探测器197

5.2.1 核医学探测器种类197

5.2.2 探测器材料的物理特性198

5.2.3 核医学探测器的基本性能199

5.3 核医学平面成像设备200

5.3.1 γ相机系统构成201

5.3.2 成像准直器201

5.3.3 γ相机闪烁晶体203

5.3.4 γ相机电子学系统203

5.4 单光子发射计算机断层成像206

5.4.1 SPECT探测器207

5.4.2 SPECT衰减校正208

5.4.3 SPECT图像重建210

5.5 正电子发射计算机断层成像210

5.5.1 PET成像物理原理210

5.5.2 PET探测器212

5.5.3 符合探测214

5.5.4 PET数据采集模式216

5.5.5 PET图像重建217

5.5.6 飞行时间PET技术219

5.6 PET/CT/MRI多模成像系统219

5.7 小动物PET222

习题224

第6章 医学超声成像226

6.1 医学超声的物理基础226

6.1.1 超声波的一般概念226

6.1.2 超声波的产生227

6.1.3 均匀介质中波的传播227

6.1.4 非均匀介质中波的转播230

6.1.5 多普勒效应232

6.2 A型、M型、B型超声成像原理233

6.2.1 A型超声诊断仪233

6.2.2 M型超声诊断仪233

6.2.3 B型超声的扫描方式234

6.3 多普勒成像原理237

6.3.1 连续多普勒超声诊断仪238

6.3.2 脉冲多普勒诊断仪238

6.3.3 彩色多普勒超声诊断仪240

6.3.4 能量多普勒成像242

6.4 超声成像系统的组成部分243

6.4.1 医学超声系统结构244

6.4.2 换能器245

6.4.3 前端部分246

6.4.4 中端部分249

6.4.5 后端部分251

6.5 超声成像的信号、信道、指标与相关算法252

6.5.1 超声发射信号的形式及其特性252

6.5.2 超声信号与系统的主要指标253

6.5.3 超声发射通道257

6.5.4 波束形成的基本理论259

6.5.5 数字超声接收处理通道263

6.6 超声弹性成像266

6.6.1 弹性成像基本原理267

6.6.2 超声弹性成像的分类267

6.6.3 一维位移／应变估计的基本算法268

6.6.4 二维位移／应变估计的基本算法270

6.7 超声成像新技术273

6.7.1 血管内超声成像273

6.7.2 超声造影成像275

6.7.3 光声成像276

习题278

第7章 医学影像后处理279

7.1 基本的医学影像处理技术280

7.1.1 图像再现280

7.1.2 图像增强286

7.1.3 图像分割291

7.1.4 特征检测293

7.1.5 图像配准及融合295

7.2 主要的医学影像处理应用298

7.2.1 X-ray影像处理应用298

7.2.2 CT影像处理应用300

7.2.3 MR影像后处理应用312

7.2.4 核医学影像后处理312

7.2.5 超声影像后处理应用312

7.3 医学影像处理的发展趋势315

7.3.1 从结构分析到功能分析316

7.3.2 多影像融合316

7.3.3 多信息综合辅助诊断317

习题317

参考文献318