Radiation exposure and image quality in x-ray diagnostic radiology pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Horst Aichinger

出品人:

页数:212

译者:

出版时间:2004

价格:$ 179.67

装帧:精装

isbn号码:9783540442875

丛书系列:

图书标签:

• Ryan
• X-ray
• Radiology
• Radiation
• Image Quality
• Diagnostic Imaging
• Medical Physics
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• Optimization

现代医学影像技术：从基础原理到临床实践 本书旨在全面深入地探讨现代医学影像技术在临床诊断中的应用，覆盖了从基础物理学原理到复杂图像处理和质量控制的各个层面。本书特别关注了传统影像技术与新兴数字成像技术之间的桥梁构建，为放射科医师、医学物理学家、影像技术人员以及相关领域的研究人员提供了一部内容详实、技术前沿的参考指南。 --- 第一部分：医学影像的物理学基础与设备原理 本部分系统阐述了医学影像领域所依赖的核心物理学原理，并详细解析了各类主流影像设备的构造、工作机制及其性能指标。 第一章：电磁波谱与X射线生成 本章首先回顾了电磁波谱的结构，重点聚焦于X射线的产生机理。深入探讨了X射线管的结构、电子加速过程、Bremsstrahlung（轫致辐射）和特征X射线的产生比例及其能量分布。此外，还详细分析了影响X射线束质量（Kvp）和数量（mAs）的关键因素，以及如何通过这些参数来优化图像对比度和剂量效率。本章强调了滤波（Filtration）在塑造光子谱中的关键作用，并讨论了不同类型滤光片（如铝、铜）对患者剂量的影响。 第二章：光子与物质的相互作用 这是理解图像形成本质的关键章节。本章详细区分了光电效应、康普顿散射和相干散射这三种主要的X射线与物质相互作用机制。着重分析了光电效应在产生图像对比度中的主导地位，特别是在高原子序数组织（如骨骼和对比剂）中的表现。康普顿散射被视为造成图像噪声和伪影的主要来源，本章探讨了量化和减轻散射的技术，如使用格栅（Grid）的原理、设计和效率计算（如Gridding Ratio和Bucky Factor）。 第三章：图像采集与探测器技术 本章聚焦于如何将穿过患者的X射线信息有效地转化为数字信号。详细介绍了传统胶片/屏幕系统（Screen-Film System）的工作流程，包括增感屏的材料特性和耦合效率。随后，重点剖析了数字化成像技术，包括计算放射照相术（Computed Radiography, CR）和直接/间接数字放射照相术（Digital Radiography, DR）。CR系统中的光激励发光（Photostimulated Luminescence, PSL）机制、存储磷光体（PSP）的特性被深入剖析；而DR系统中的探测器技术，如非晶硅平板探测器、CMOS技术以及碘化铯（CsI）或钆氧硫（GOS）等闪烁体材料，及其对空间分辨率和量子效率的影响被详尽阐述。 第四章：磁共振成像（MRI）的物理学基础 本部分将视角拓展至非电离辐射成像领域。本章深入讲解了核磁共振现象的物理基础，包括拉莫尔频率、布洛赫方程、自旋-晶格（T1）和自旋-自旋（T2）弛豫时间的物理意义及其在不同组织中的差异。详细描述了梯度场的设计、射频脉冲的序列（如SE, GRE, EPI）以及如何通过调整回波时间（TE）和重复时间（TR）来获得特定对比度的图像。对傅里叶变换在图像重建中的核心作用进行了清晰的数学阐述。 第五章：超声波的产生与传播 本章系统介绍了超声成像的原理。从压电效应（Piezoelectric Effect）的逆过程开始，解释了超声换能器（Transducer）的结构和工作原理，包括频率选择和声束形成技术。深入探讨了声速、声阻抗、反射和折射的物理规律。特别关注了多普勒效应在血流动力学评估中的应用，包括彩色多普勒、能量多普勒的成像方式和局限性。 --- 第二部分：图像质量、剂量管理与图像处理 本部分侧重于如何量化和优化医学影像的质量，同时兼顾辐射防护和数字化图像的增强处理。 第六章：图像质量的量化与评估 图像质量是诊断准确性的基石。本章引入了系统描述图像质量的参数，包括空间分辨率（Spatial Resolution），通过点扩散函数（PSF）、线扩散函数（LSF）和调制传递函数（MTF）进行精确量化。对比度（Contrast）的分析，区分了可见度对比度与本质对比度。噪声（Noise）的统计特性，特别是散粒噪声（Quantum Noise）与设备噪声之间的关系，被详尽分析。本章还介绍了人眼在识别低对比度目标物时的生理限制，并探讨了信噪比（SNR）在优化诊断效能中的作用。 第七章：数字图像处理与显示 本章深入探讨了数字化图像数据的处理流程，从原始数据到最终可供诊断的图像。详细介绍了灰度映射（Look-up Tables, LUTs）、窗口和水平（Windowing/Leveling）技术在增强不同组织对比度中的实际应用。图像后处理技术，如空间域滤波（如高斯模糊、锐化）和频率域滤波（如逆滤波、Wiener滤波）对图像噪声和伪影的抑制效果被量化比较。此外，还讨论了DICOM（Digital Imaging and Communications in Medicine）标准在数据传输和归一化中的重要性。 第八章：辐射防护与剂量监测 本部分强调了医学成像中的辐射安全责任。详细阐述了电离辐射对生物体的影响，包括确定性效应和随机性效应。全面介绍了辐射防护的三大基本原则：时间、距离和屏蔽。针对X射线检查，本章提供了不同检查（如胸片、CT头部扫描）的参考剂量范围和有效剂量估算方法。特别强调了儿科患者的特殊剂量关注点，以及如何利用剂量优化工具（如自动曝光控制AEC）来维持图像质量的同时实现剂量合理化（ALARA原则）。 第九章：CT成像：重建算法与伪影控制 本章专注于计算机断层扫描（CT）技术的复杂性。从二维图像重建的数学基础——拉东变换（Radon Transform）开始，逐步过渡到滤波反投影（Filtered Back Projection, FBP）算法。重点介绍了迭代重建（Iterative Reconstruction, IR）技术的兴起，分析了其如何通过多次迭代来显著降低噪声并减少扫描剂量，并讨论了不同厂商IR算法的差异。本章还对CT图像中常见的伪影，如束硬化伪影、运动伪影和金属伪影的成因及高级校正技术进行了深入分析。 第十章：介入放射学与三维可视化 本章探讨了现代影像引导下介入治疗（Interventional Radiology）的特殊需求。详细介绍了DSA（数字减影血管造影）的工作流程和对比剂的药代动力学特性。讨论了三维重建技术，包括表面渲染（Surface Rendering, SR）、容积渲染（Volume Rendering, VR）和最大密度投影（MIP）在术前规划和术中导航中的应用。对血管内导丝、支架等介入器械在不同成像模式下的可见性提出了优化建议。 --- 第三部分：新兴技术与未来趋势 本部分展望了医学影像领域的最新发展方向，包括功能性成像和人工智能的应用。 第十一章：分子影像与PET/CT 本章介绍了正电子发射断层扫描（PET）的物理基础，包括放射性同位素的衰变过程、正电子湮灭和伽马光子的探测。PET/CT融合技术如何结合解剖信息和功能代谢信息，实现疾病的早期诊断和疗效评估。本章深入探讨了示踪剂（Tracer）的选择、剂量计算以及不同疾病（如肿瘤、神经退行性变）中FDG和非FDG示踪剂的应用。 第十二章：人工智能在影像中的角色 本章探讨了机器学习，特别是深度学习（Deep Learning）在医学影像领域的前沿应用。详细介绍了卷积神经网络（CNN）在图像分割、病灶检测和风险分级中的潜力。讨论了AI辅助诊断系统如何提高阅片效率和一致性，以及在自动化剂量优化和图像质量保证方面的实践案例。同时，也审视了数据偏倚、模型可解释性（Explainability）和监管合规性等方面带来的挑战。 第十三章：剂量优化与成像的未来方向 本章对当前剂量优化策略进行了总结，并探讨了未来技术对成像范式的潜在改变。内容包括：基于模型（Model-Based）的迭代重建在极限剂量下的表现；双能CT（Dual-Energy CT）如何通过材料分解（Material Decomposition）提供组织成分信息；以及对未来数字化X射线设备的能量分辨探测器（Photon-Counting Detectors）的展望，及其在提高信噪比和降低剂量方面的突破性潜力。 --- 本书的特色在于，它不仅仅是理论的汇编，更侧重于将复杂的物理学概念与日常的临床操作和质量控制紧密结合，为读者提供一个连贯且实用的知识体系，以应对现代医学影像技术快速迭代带来的挑战。

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从一个专注于医疗质量管理和法规遵循的角度来看，这本书提供了一个黄金标准。在当今医疗环境下，合规性检查越来越严格，而辐射安全更是重中之重。这本书在阐述技术细节的同时，巧妙地融入了国际辐射防护机构（如ICRP）的最新建议和国家层面的监管要求。它不仅仅是告诉我们“怎么做”，更重要的是解释了“为什么要这样做”，这种对基础逻辑的阐释，对于起草科室SOP（标准操作程序）和进行内部培训至关重要。我尤其欣赏它对“可接受的风险”这一概念的探讨。在许多场景中，达到零辐射是不可能的，这本书提供了一个框架，帮助管理者和医生群体就特定检查的风险-效益比达成共识，并将其记录在案，这对于应对潜在的医疗纠纷和进行定期的质量保证（QA）审计时，提供了无可辩驳的专业依据。它将辐射安全从一个被动的、应付检查的任务，转化成了一个主动的、持续改进的质量管理过程。

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这本关于医学影像质量与辐射剂量的专著，简直是为我们这些在临床一线摸爬滚打的放射科医生量身定做的宝典。我首先要称赞的是它那令人惊叹的理论深度与实践指导的完美结合。书中对于X射线成像的基本物理原理，如衰减、散射以及如何利用这些原理来优化图像对比度和信噪比，讲解得深入浅出，绝非市面上那些浮于表面的科普读物可比。特别是关于剂量优化策略的部分，它并没有停留在“尽量少”这样模糊的指导方针上，而是引入了大量的定量模型和决策树，指导我们如何在保障诊断效能的前提下，精确地权衡不同曝光参数组合带来的影响。我记得有一次为了排除一个很小的病灶，我们团队在参数设置上犹豫不决，引入了书中介绍的“剂量-图像质量指数”（DQI）评估体系后，我们能够迅速地在视觉质量和患者安全之间找到一个更具说服力的平衡点。这本书的价值在于，它把抽象的物理概念转化成了日常工作中可以立即应用的工具箱，让每一次曝光都建立在扎实的科学基础之上，而不是仅仅依靠经验的“感觉”。那些关于数字探测器响应函数和噪声特性的章节，更是为理解现代CT和CR系统的性能瓶颈提供了坚实的理论支撑，极大地提升了我对新设备评估和验收的专业度。

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说实话，刚拿到这本书时，我略微有些担心内容会过于侧重于理论物理而缺乏对实际工作流程的指导。毕竟，我们医院的设备更新迭代快，不同厂商的设备参数设置千差万别。然而，这本书出乎意料地展现了极强的通用性和适应性。它没有陷入特定设备型号的泥潭，而是聚焦于那些跨越代际和品牌的核心工程原则。例如，关于后处理算法对“有效剂量”的影响分析，作者并没有给出固定的参数集，而是教导读者如何根据既定的成像目标（是关注软组织分辨率还是骨骼边缘清晰度）来调整窗宽、窗位和滤波器的选择，从而在保证诊断信息的前提下最小化冗余信息带来的不必要的剂量暴露。这种“授人以渔”的教学方式，对于我们这些需要不断适应新技术、新协议的资深技术人员来说，是至关重要的。它帮助我们将设备操作从“按说明书来”提升到了“理解并驾驭设备”的层次，极大地增强了我们对诊断流程的掌控感和自信心。

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我是一位长期从事教学工作的教授，手里头拿着过往几十年的各种教材和参考书，但坦率地说，很少有一本书能像这本一样，在保持学术严谨性的同时，还能如此有效地激发学生的学习兴趣。它最大的亮点在于其清晰的逻辑架构和丰富的案例分析。作者似乎非常了解初学者在面对复杂的剂量学公式和成像链条时的困惑点，所以他们在构建章节时，总是将宏观概念（比如ALARA原则的哲学意义）与微观操作（比如焦平面选择对几何失真的影响）紧密地串联起来。举个例子，书中对于“剂量斑点”（Dose Spotting）现象的剖析，不仅解释了为什么会在图像上出现伪影，更重要的是，它提供了一套系统性的排除故障流程，这种前瞻性的指导价值是无价的。更值得一提的是，本书的图表设计极其精良，那些复杂的调制传递函数（MTF）曲线图和剂量分布热力图，不再是令人望而生畏的数学符号堆砌，而是成了直观展示成像系统缺陷和优化方向的“路线图”。阅读体验非常流畅，它不是那种需要逐字逐句啃读的艰涩文献，而更像是一场由顶尖专家带领的、步步深入的学术研讨会。

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这本书的阅读体验，说白了，就是一种智力上的“清爽感”。市面上很多专业书籍要么是内容陈旧、图表模糊不清的“考古品”，要么就是过度聚焦于最新软件界面的“速朽品”。而这本著作，在物理学的基本定律和前沿技术的应用之间找到了一个绝妙的平衡点。我发现它在处理“剂量与伪影”的相互作用时，展现了高超的叙事技巧。它没有简单地将高剂量等同于好图像，而是深入剖析了剂量过高时可能出现的非线性效应和饱和问题，这些都是新手容易忽略的陷阱。通过对高对比度分辨率与低对比度分辨率在不同剂量水平下的权衡分析，作者引导我们建立了一种更精细、更成熟的成像哲学——即图像质量是一个多维度的概念，而不仅仅是锐利度。每一次翻阅，都像是对自身知识体系进行了一次系统的梳理和升级，让我对X射线诊断的本质有了更深一层的敬畏和理解。

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