医学成像原理

前言
章引论 1
节医学成像技术的发展 1
第二节医学成像的种种形式 2
一、利用电磁能成像 2
二、利用声能成像 5
三、不同成像方法的互补性 6
习题 7
参考文献 7
第二章线性系统 9
节线性系统的定义 10
第二节冲击响应与空间移不变系统 10
一、二维δ函数 10
二、空间冲击响应及输出函数 11
三、线性空间移不变系统(linearshift invariant ystem，LSI） 11
第三节二维Fourier变换 12
一、空间频率的物理意义 13
二、调制传递函数 14
第四节二维采样 14
习题 16
参考文献 16
第三章 X射线投影成像 17
节 X射线成像的物理基础 17
一、X射线的性质和计量 17
二、X射线的产生 19
三、X射线束与物质的相互作用 22
第二节 X射线投影成像中影像的形成和检测 26
一、影像的形成 26
二、X射线影像转换器 27
第三节成像质量评估 37
一、图像对比度 37
二、噪声 38
三、空间分辨率(有时也称为模糊度或细节可见度） 38
四、时间分辨率 38
五、伪迹 38
六、畸变 38
第四节 X射线成像中影响图像分辨率的因素 39
一、源对成像质量的影响 39
二、物体运动对分辨率的影响 45
三、检测系统的分辨率分析 46
四、考虑源和检测器两者影响时成像系统的分辨率 51
第五节 X射线投影像中的对比度 53
一、原发对比度 53
二、散射对原发对比度的影响 55
三、图像对比度 59
第六节 X射线投影成像中的噪声、伪迹、畸变 61
一、噪声 61
二、伪迹和畸变 63
第七节不同检测系统临床使用比较 64
第八节特殊摄影 64
第九节临床应用 64
一、静态摄影 64
二、动态系列图像观察 65
第十节生物效应和安全性 66
习题 67
参考文献 67
第四章数字减影成像 69
节不同能量的减影 69
一、原理 69
二、应用 70
第二节不同时间的减影——DSA(digital substraction angiography）数字血管减影 73
一、DSA的减影方式 74
二、图像数据的处理 77
三、DSA设备 79
四、DSA图像质量 81
五、先进DSA的一些功能 84
习题 84
参考文献 84
第五章 X射线计算机断层成像——X-CT 86
节概述 86
一、X射线投影成像的不足之处 86
二、X-CT成像如何解决了上述问题 86
三、X-CT的发展简史 87
第二节 X-CT的扫描方式 88
第三节图像重建方法 90
一、Radon变换和求逆 90
二、Radon变换与Fourier变换——直接Fourier变换重建 91
三、Radon变换与反投影——滤波反投影重建 94
四、扇形束重建 97
五、直接离散法矩阵求逆——迭代法图像重建 98
六、三维重建(直接体积重建）103
第四节 X-CT机的系统构成及功能 105
一、系统的构成，主要部件性能 105
二、螺旋CT的结构和特殊参数 110
三、扫描方式 114
四、图像的显示和处理 115
第五节 CT图像质量 118
一、空间分辨率 119
二、噪声、低对比度(密度）分辨率 122
三、时间分辨率 124
四、伪像 124
第六节剂量的测量和评估 126
一、剂量的测量 127
二、剂量的估计 127
三、降低剂量优化CT系统 128
第七节 CT的新进展 128
一、64排螺旋CT的优异性能 128
二、几个发展倾向 129
三、一些研究动向 130
习题 131
参考文献 131
第六章核医学成像 134
节引言 134
第二节核放射源 136
一、放射性衰变 136
二、放射性核素的活度与剂量 137
三、核医学成像中的放射性核素 139
第三节核辐射探测器 140
一、闪烁探测器的组成 140
二、对闪烁探测器的要求 141
三、闪烁体 142
四、光电倍增管 144
五、探测器的基本电路 145
第四节成像方法 145
一、Γ闪烁照相机和SPECT 145
二、正电子发射CT 160
第五节图像重建 163
一、二维重建 163
二、三维重建 167
第六节图像质量 168
一、空间分辨率 168
二、噪声 169
三、对比度、*大计数率 170
四、伪像 170
第七节核医学的临床应用进展 171
一、核心脏病学 171
二、神经精神核医学 172
三、核肿瘤学 173
第八节核医学成像新系统 173
一、PET/CT图像融合系统 173
二、具有正电子成像功能的SPECT(SPECT/PET） 174
三、SPECT/PET+CT系统 175
四、小动物和分子成像专用系统 175
五、用半导体检测器的PET、SPECT系统 175
六、处于研究阶段的PET/MR系统 175
习题 176
参考文献 176
第七章超声成像 179
节引言 179
第二节超声波物理学 180
一、声波的连续性方程 180
二、声波的运动方程 181
三、声波的物态方程 181
四、波动方程 182
五、波动方程的解 183
第三节人体组织的超声特性 183
一、声波波动参量及相互关系 183
二、超声在人体中的反射、折射、衍射 185
三、超声衰减 186
第四节基本反射成像分析 188
一、A型成像原理 189
二、M型成像原理 190
三、B型成像原理 191
四、多普勒成像原理 195
第五节考虑衍射的超声回波成像 199
一、超声波衍射成像 199
二、超声波衍射成像的稳态近似分析 201
三、噪声分析 207
第六节使用换能器阵列的超声成像系统的分析 209
一、成像换能器阵列 209
二、相控阵列系统的分析 211
第七节超声图像质量的评价 216
一、图像质量评价 216
二、图像质量测试模型 217
三、现代B超改进图像质量的一些措施 221
第八节超声成像新技术 222
一、谐波成像技术 223
二、与组织定征有关的超声成像新技术 225
三、超声波三维成像技术 226
习题 229
参考文献 229
第八章磁共振成像 231
节引言 231
第二节磁共振的基本原理 235
一、粒子的自旋 235
二、进动(precession） 237
三、磁矩的能量 238
四、磁化矢量(magnetization） 239
五、旋转坐标系 240
六、射频场激励 241
七、磁矢的弛豫 243
八、Bloch方程 245
九、MRI信号 247
第三节磁共振成像原理 256
第四节 MRI信号获取 260
第五节 K空间 262
一、K空间和图像空间的关系 262
二、影响图像分辨率的内在因素 263
三、K空间的性质 264
四、K空间数据记录的轨迹 266
第六节 MRI系统 271
第七节安全性 274
第八节结语 276
习题 278
参考文献 279
参考网址 279
第九章医学影像存储与传输系统简介 281
节概述 281
一、医学影像存储与传输系统的兴起 281
二、PACS的主要功能 282
第二节医学影像的DICOM标准 283
一、概述 283
二、DICOM标准各部分内容 284
三、DICOM信息对象 284
四、DICOM服务 288
五、DICOM医学影像信息的传输 290
第三节 PACS系统的基本模块 292
一、成像设备和图像采集网关 292
二、图像工作站 293
三、DICOM/HL7网关 294
四、网络传输 294
五、PACS控制器 296
六、图像存储子系统 297
第四节 PACS系统的建设 299
一、PACS系统总体考虑 299
二、PACS系统的不同架构 299
三、医院PACS系统举例 302
习题 303
参考文献 303
附录2.1 δ函数的一些性质 306
一、δ函数的多种形式 306
二、δ函数的性质 306
附录2.2 二维Fourier变换 308
一、二维Fourier变换的一些性质 308
二、Hankel变换 308
三、成像技术中常用的二维Fourier变换表 309
附录3.1 有限尺寸源成像中源对成像质量影响的进一步推导 310
一、一般情况下成像的表达式 310
二、薄片目标的卷积关系 312
三、线性化近似 312
四、微扰法近似 313
五、一般情况 314
小结 314
附录5.1 CT重建算法的具体实现 315
一、正弦图 315
二、反投影算法 315
三、卷积核的选取 316
四、常用卷积滤波函数 319
五、卷积滤波反投影的实现过程 321
附录5.2 扇束重建的具体实现 324
一、重排法的具体化 324
二、扇束直接重建的推导 325
附录6.1 平行孔准直器平均点扩散函数的推导 328
附录6.2 发射CT中MLEM统计迭代算法 331