《現(xiàn)代醫(yī)學影像物理學進展》是介紹醫(yī)學影像物理學近十多年來最新技術進展的專業(yè)著作，本書部分圖片為彩色印刷。
書中重點介紹分子成像和多模態(tài)成像兩個方面的內(nèi)容，著重介紹分子成像的各種模態(tài)和多模態(tài)聯(lián)合成像的方法，以及用這些原理和方法實現(xiàn)的成像裝置及它們的主要應用。將被檢測人員的信息進行采集、融合和及時處理，并把處理結(jié)果傳遞給醫(yī)生，從而使得醫(yī)生掌握盡可能全面的被測人員信息是醫(yī)院面臨的挑戰(zhàn)之一，也是減少誤診的必要條件。如果考慮到任何成像裝置都存在各種噪聲，重建算法都有誤差，以及各種裝置不完善等原因造成的偽影，醫(yī)生，即使非常有經(jīng)驗的醫(yī)生，也難免會有誤診和誤判、"以偏概全"的情況發(fā)生。本書試圖通過向讀者介紹各種概念、成像方法和應用方面的最新進展，幫助改善這種情況。
《現(xiàn)代醫(yī)學影像物理學進展》可作為高等學校醫(yī)學物理和生物醫(yī)學工程專業(yè)學生的教材，也可以作為物理類、醫(yī)學類專業(yè)的研究生，以及相關教學科研人員，甚至醫(yī)療儀器和產(chǎn)品研發(fā)的工程師們的參考書。
醫(yī)學影像的真正目標是如實反映真實物體的情況，由于大量噪聲的存在，它還不是真實物體的鏡像。到目前為止的所有成像設備只能采集人體的部分信息。目前醫(yī)院對病人采集的信息還需要進一步整合并及時完成在解剖學基礎上的配準，生理學基礎上的功能信息和解剖信息的集成，以及生化參數(shù)的定量化等工作，構(gòu)成了現(xiàn)代醫(yī)學影像物理學最近10年來發(fā)展的主要內(nèi)容。
《現(xiàn)代醫(yī)學影像物理學進展》主要介紹分子成像、多模態(tài)成像的方法、裝置設計原理及其主要應用。
分子成像目前的重點是測量基因突變后新產(chǎn)生的遺傳物質(zhì)，并通過建模和計算盡可能理解它們與疾病發(fā)生和發(fā)展的關系；在基因序列的控制下，各種新蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)和功能在活體內(nèi)的行為的測量；通過臨床分子成像獲得對人類疾病發(fā)生發(fā)展本質(zhì)原因的理解。
多模態(tài)成像的概念、方法和成像裝置是應臨床疾病診療對信息的綜合需要而得以快速發(fā)展，也從21世紀開始，諸如PET/CT， SPECT/CT，PET/MRI， SPECT/MRI，其中有些已經(jīng)在臨床廣泛使用，有些還在研發(fā)階段，即使處于研發(fā)階段的成像裝置，已經(jīng)顯示了它們在臨床應用的優(yōu)勢和巨大潛力。
包尚聯(lián)，原籍江蘇省海門市，1945年出生。北京大學教授，曾任北京大學重離子物理研究所常務副所長，兼任技術物理系副系主任。1994年創(chuàng)建北京大學醫(yī)學物理學科。1997年和北京大學醫(yī)院合作創(chuàng)建跨學科的北京大學腫瘤物理診療技術研究中心，2001年創(chuàng)建北京大學醫(yī)學物理北京市重點實驗室。先后完成多項國家自然科學基金項目、科技攻關項目、科技支撐項目和973項目等。高嵩 原籍河北滄州，1970年出生。理學博士，北京大學教授、博士生導師。現(xiàn)任北京大學醫(yī)學部醫(yī)用理學系教授、北京大學腫瘤物理診療技術研究中心副主任、北京大學醫(yī)學物理與工程北京市重點實驗室研究員，主持完成國家自然科學基金、國家科技部科技支撐計劃、北京市自然科學基金、IEEE民生計劃等多項各級科研課題。
第1章 分子影像學的生物學基礎
1.1 引言
1.1.1 分子影像學
1.1.2 人體內(nèi)的物質(zhì)分類
1.1.3 人體分子的分類
1.2 重要的人體分子簡介
1.2.1 糖類分子
1.2.2 脂類分子
1.2.3 蛋白質(zhì)分子
1.2.4 抗體
1.2.5 激素
1.2.6 神經(jīng)遞質(zhì)
1.2.7 人類的遺傳物質(zhì)分子——核酸
1.2.8 人體分子生化檢測及其在診療中的應用
1.3 人類基因還在進化嗎？如何進化的？
參考文獻
第2章 分子探針
2.1 引言
2.1.1 什么是分子成像中的探針
2.1.2 分子探針藥物在分子成像中的意義
2.1.3 探針分子設計遵循的技術路線
2.1.4 多模態(tài)分子探針
2.2 伽瑪相機使用的主要探針分子
2.2.1 伽瑪相機使用的放射性同位素
2.2.2 用于PET成像的探針分子
2.2.3 MRI使用的分子探針藥物
2.3 醫(yī)學成像中使用的其他探針分子和示蹤技術
參考文獻
第3章 藥物代謝動力學
3.1 引言
3.1.1 什么是藥物代謝動力學
3.1.2 藥物在人體內(nèi)的生化過程
3.1.3 藥動學的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀
3.2 藥物代謝動力學模型及其在不同成像模態(tài)中的應用簡介
3.2.1 藥物代謝動力學模型簡介
3.2.2 核醫(yī)學成像方法的藥動學模型簡介
3.3 FDG三腔室模型
3.3.1 參數(shù)估計方法
3.3.2 聚類分析
3.3.3 數(shù)據(jù)驗證
3.4 磁共振造影劑GdDTPA的體內(nèi)動力學過程
參考文獻
第4章 單模態(tài)醫(yī)學成像及其裝置簡介
4.1 引言
4.2 X射線斷層成像 (CT)
4.2.1 CT的發(fā)展簡史
4.2.2 錐束CT（CBCT）
4.2.3 工業(yè)CT
4.2.4 CT圖像重建算法
4.2.5 CT圖像的FDK重建算法
4.2.6 FDK算法的CUDA實現(xiàn)
4.3 單光子發(fā)射計算機斷層成像 (SPECT)
4.3.1 SPECT的發(fā)展簡史
4.3.2 SPECT的優(yōu)勢
4.3.3 SPECT的基本原理
4.3.4 SPECT的基本結(jié)構(gòu)
4.3.5 事件定位算法
4.3.6 SPECT圖像重建迭代算法
4.3.7 針孔SPECT成像概述
4.4 正電子發(fā)射斷層掃描(PET)
4.4.1 PET的發(fā)展歷史
4.4.2 PET的優(yōu)點及局限性
4.4.3 PET的分辨率極限
4.4.4 PET常用放射性核素及藥物
4.4.5 PET的圖像重建
4.5 磁共振成像 (MRI)
4.5.1 磁共振成像簡史
4.5.2 磁共振基本原理
4.5.3 磁共振擴散加權成像
4.5.4 磁共振擴散張量成像
4.5.5 磁共振波譜成像
參考文獻
第5章 PET/CT
5.1 引言
5.2 PET/CT的優(yōu)勢
5.3 PET/CT的組成及工程流程
5.4 PET/CT的性能指標
5.5 PET/CT的質(zhì)量控制
5.5.1 測量目的和對測量系統(tǒng)的相應規(guī)定
5.5.2 空間分辨率測量
5.5.3 PET系統(tǒng)對體模內(nèi)散射事件的測試
5.5.4 靈敏度測試
5.5.5 計數(shù)丟失和隨機測試
5.5.6 均勻性測試
5.5.7 散射校正精度測量
5.5.8 計數(shù)率精度校正測量
5.5.9 衰減校正測量
5.6 呼吸運動對PET/CT結(jié)果的影響
5.6.1 PET/CT檢查過程中的呼吸運動
5.6.2 四維CT
5.6.3 呼吸門控
5.6.4 呼吸運動偽影校正算法
5.7 PET/CT進展
5.7.1 PET/CT中的TOF技術
5.7.2 PET/CT的受體顯像
5.7.3 PET/CT的基因顯像
5.7.4 高分辨率PET
5.8 影響PET/CT圖像質(zhì)量的因素
5.8.1 信號采集時間、示蹤劑劑量的影響
5.8.2 生理攝取的影響
5.8.3 金屬植入物的影響
5.8.4 CT對比劑的影響
5.8.5 截斷偽影的影響
5.8.6 PET示蹤劑及血糖水平的影響
5.9 PET/CT系統(tǒng)的輻射防護
參考文獻
第6章 PET/MRI
6.1 引言
6.2 PET/MRI技術路線的基本思路及其應用優(yōu)勢
6.3 PET/MRI的主要技術問題
6.3.1 PET探頭與MRI的兼容問題
6.3.2 PET對MRI射頻場的影響
6.3.3 渦流的影響
6.3.4 其他因素的影響
6.4 PET/MRI系統(tǒng)中新的MRI成像方法
6.4.1 全身MRI掃描技術
6.4.2 全身MRI擴散加權成像與PET的比較
6.4.3 MRI氧深度測量方法
6.5 PET 圖像的衰減校正
6.5.1 PET/MRI衰減校正研究進展
6.5.2 衰減校正中常用的MRI成像方法
6.6 PET/MRI系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計
6.6.1 分體式PET/MRI
6.6.2 一體化PET/MRI
6.6.3 一體化整合式PET/MRI的圖像校正
6.7 TOF PET/MRI
6.7.1 TOF PET/MRI的優(yōu)勢與應用前景
6.7.2 TOF PET/MRI系統(tǒng)設計
6.8 PET/MRI研制現(xiàn)狀
6.9 PET/MRI的主要問題
參考文獻
第7章 SPECT/CT與SPECT/MRI
7.1 引言
7.2 SPECT/CT與PET/CT設備的差異
7.3 SPECT/CT設備簡介
7.3.1 不同機架整合的SPECT/CT
7.3.2 同一機架整合的SPECT/CT
7.4 SPECT探頭掃描路徑的優(yōu)化設計
7.5 SPECT/CT設備的進展
7.5.1 SPECT探頭的技術改進
7.5.2 SPECT/CT系統(tǒng)中CT的技術改進
7.5.3 SPECT/CT系統(tǒng)中影響CT輻射劑量的因素
7.5.4 降低CT輻射劑量的方法
7.5.5 影響SPECT/CT圖像質(zhì)量的硬件因素
7.6 SPECT與CT的影像配準和融合
7.6.1 SPECT和錐束CT融合的社會需要及其特點
7.6.2 SPECT和錐束CT圖像的配準和融合方法簡介
7.6.3 算法實現(xiàn)及其結(jié)果評價
7.7 SPECT分子成像概述
7.7.1 SPECT與PET的比較
7.7.2 小動物SPECT
7.8 多針孔SPECT成像原理
7.8.1 臨床SPECT成像
7.8.2 多針孔SPECT成像
7.8.3 多針孔準直器優(yōu)化設計新方法
7.9 小動物SPECT/CT系統(tǒng)
7.9.1 簡介
7.9.2 針孔SPECT的系統(tǒng)校準
7.9.3 小動物SPECT系統(tǒng)軟件及其應用
7.9.4 小動物SPECT的發(fā)展現(xiàn)狀
7.10 SPECT/MRI
參考文獻
第8章 分子和多模態(tài)醫(yī)學影像時代的圖像處理與分析
8.1 引言
8.2 醫(yī)學影像的分割
8.2.1 基于主動輪廓法的分割技術
8.2.2 幾何主動輪廓法
8.2.3 幾何主動輪廓法的改進
8.2.4 幾何主動輪廓法的水平集快速算法
8.3 醫(yī)學圖像的配準
8.3.1 醫(yī)學圖像配準的應用背景
8.3.2 醫(yī)學圖像配準方法概述
8.3.3 圖像配準理論
8.3.4 基于金字塔分解的圖像配準方法
8.3.5 基于輪廓特征的SVDICP配準方法
8.4 醫(yī)學影像的融合
8.4.1 圖像融合技術的發(fā)展狀況
8.4.2 DOLP金字塔與ROLP金字塔方法
8.4.3 基于小波金字塔的圖像融合
8.5 醫(yī)學影像的三維重建
8.5.1 常用三維重建算法
8.5.2 MC重建算法
8.5.3 三維交互技術
8.6 CS及CUDA在醫(yī)學圖像處理中的應用舉例
8.6.1 基于CUDA加速TV最小化錐束CT圖像重建
8.6.2 基于CUDA的快速行處理求解DTI超定線性方程組方法
參考文獻
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