现代医学影像物理学进展

第1章 分子影像学的生物学基础 　1.1 引言 　　1.1.1 分子影像学 　　1.1.2 人体内的物质分类 　　1.1.3 人体分子的分类 　1.2 重要的人体分子简介 　　1.2.1 糖类分子 　　1.2.2 脂类分子 　　1.2.3 蛋白质分子 　　1.2.4 抗体 　　1.2.5 激素 　　1.2.6 神经递质 　　1.2.7 人类的遗传物质分子——核酸 　　1.2.8 人体分子生化检测及其在诊疗中的应用 　1.3 人类基因还在进化吗？如何进化的？

第1章 分子影像学的生物学基础 　1.1 引言 　　1.1.1 分子影像学 　　1.1.2 人体内的物质分类 　　1.1.3 人体分子的分类 　1.2 重要的人体分子简介 　　1.2.1 糖类分子 　　1.2.2 脂类分子 　　1.2.3 蛋白质分子 　　1.2.4 抗体 　　1.2.5 激素 　　1.2.6 神经递质 　　1.2.7 人类的遗传物质分子——核酸 　　1.2.8 人体分子生化检测及其在诊疗中的应用 　1.3 人类基因还在进化吗？如何进化的？ 　　参考文献 第2章 分子探针 　2.1 引言 　　2.1.1 什么是分子成像中的探针 　　2.1.2 分子探针药物在分子成像中的意义 　　2.1.3 探针分子设计遵循的技术路线 　　2.1.4 多模态分子探针 　2.2 伽玛相机使用的主要探针分子 　　2.2.1 伽玛相机使用的放射性同位素 　　2.2.2 用于PET成像的探针分子 　　2.2.3 MRI使用的分子探针药物 　2.3 医学成像中使用的其他探针分子和示踪技术 　　参考文献 第3章 药物代谢动力学 　3.1 引言 　 3.1.1 什么是药物代谢动力学 　　3.1.2 药物在人体内的生化过程 　　3.1.3 药动学的发展历史和现状 　3.2 药物代谢动力学模型及其在不同成像模态中的应用简介 　　3.2.1 药物代谢动力学模型简介 　　3.2.2 核医学成像方法的药动学模型简介 　3.3 FDG三腔室模型 　　3.3.1 参数估计方法 　　3.3.2 聚类分析 　　3.3.3 数据验证 　3.4 磁共振造影剂GdDTPA的体内动力学过程 　　参考文献 第4章 单模态医学成像及其装置简介 　4.1 引言 　4.2 X射线断层成像 (CT) 　　4.2.1 CT的发展简史 　　4.2.2 锥束CT（CBCT） 　　4.2.3 工业CT 　　4.2.4 CT图像重建算法 　　4.2.5 CT图像的FDK重建算法 　　4.2.6 FDK算法的CUDA实现 　4.3 单光子发射计算机断层成像 (SPECT) 　　4.3.1 SPECT的发展简史 　　4.3.2 SPECT的优势 　　4.3.3 SPECT的基本原理 　　4.3.4 SPECT的基本结构 　　4.3.5 事件定位算法 　　4.3.6 SPECT图像重建迭代算法 　　4.3.7 针孔SPECT成像概述 　4.4 正电子发射断层扫描(PET) 　　4.4.1 PET的发展历史 　　4.4.2 PET的优点及局限性 　　4.4.3 PET的分辨率极限 　　4.4.4 PET常用放射性核素及药物 　　4.4.5 PET的图像重建 　4.5 磁共振成像 (MRI) 　　4.5.1 磁共振成像简史 　　4.5.2 磁共振基本原理 　　4.5.3 磁共振扩散加权成像 　　4.5.4 磁共振扩散张量成像 　　4.5.5 磁共振波谱成像 　　参考文献 第5章 PET/CT 　5.1 引言 　5.2 PET/CT的优势 　5.3 PET/CT的组成及工程流程 　5.4 PET/CT的性能指标 　5.5 PET/CT的质量控制 　　5.5.1 测量目的和对测量系统的相应规定 　　5.5.2 空间分辨率测量 　　5.5.3 PET系统对体模内散射事件的测试 　　5.5.4 灵敏度测试 　　5.5.5 计数丢失和随机测试 　　5.5.6 均匀性测试 　　5.5.7 散射校正精度测量 　　5.5.8 计数率精度校正测量 　　5.5.9 衰减校正测量 　5.6 呼吸运动对PET/CT结果的影响 　　5.6.1 PET/CT检查过程中的呼吸运动 　　5.6.2 四维CT 　　5.6.3 呼吸门控 　　5.6.4 呼吸运动伪影校正算法 　5.7 PET/CT进展 　　5.7.1 PET/CT中的TOF技术 　　5.7.2 PET/CT的受体显像 　　5.7.3 PET/CT的基因显像 　　5.7.4 高分辨率PET 　5.8 影响PET/CT图像质量的因素 　　5.8.1 信号采集时间、示踪剂剂量的影响 　　5.8.2 生理摄取的影响 　　5.8.3 金属植入物的影响 　　5.8.4 CT对比剂的影响 　　5.8.5 截断伪影的影响 　　5.8.6 PET示踪剂及血糖水平的影响 　5.9 PET/CT系统的辐射防护 　　参考文献 第6章 PET/MRI 　6.1 引言 　6.2 PET/MRI技术路线的基本思路及其应用优势 　6.3 PET/MRI的主要技术问题 　　6.3.1 PET探头与MRI的兼容问题 　　6.3.2 PET对MRI射频场的影响 　　6.3.3 涡流的影响 　　6.3.4 其他因素的影响 　6.4 PET/MRI系统中新的MRI成像方法 　　6.4.1 全身MRI扫描技术 　　6.4.2 全身MRI扩散加权成像与PET的比较 　　6.4.3 MRI氧深度测量方法 　6.5 PET 图像的衰减校正 　　6.5.1 PET/MRI衰减校正研究进展 　　6.5.2 衰减校正中常用的MRI成像方法 　6.6 PET/MRI系统结构设计 　　6.6.1 分体式PET/MRI 　　6.6.2 一体化PET/MRI 　　6.6.3 一体化整合式PET/MRI的图像校正 　6.7 TOF PET/MRI 　　6.7.1 TOF PET/MRI的优势与应用前景 　　6.7.2 TOF PET/MRI系统设计 　6.8 PET/MRI研制现状 　6.9 PET/MRI的主要问题 　　参考文献 第7章 SPECT/CT与SPECT/MRI 　7.1 引言 　7.2 SPECT/CT与PET/CT设备的差异 　7.3 SPECT/CT设备简介 　　7.3.1 不同机架整合的SPECT/CT 　　7.3.2 同一机架整合的SPECT/CT 　7.4 SPECT探头扫描路径的优化设计 　7.5 SPECT/CT设备的进展 　　7.5.1 SPECT探头的技术改进 　　7.5.2 SPECT/CT系统中CT的技术改进 　　7.5.3 SPECT/CT系统中影响CT辐射剂量的因素 　　7.5.4 降低CT辐射剂量的方法 　　7.5.5 影响SPECT/CT图像质量的硬件因素 　7.6 SPECT与CT的影像配准和融合 　　7.6.1 SPECT和锥束CT融合的社会需要及其特点 　　7.6.2 SPECT和锥束CT图像的配准和融合方法简介 　　7.6.3 算法实现及其结果评价 　7.7 SPECT分子成像概述 　　7.7.1 SPECT与PET的比较 　　7.7.2 小动物SPECT 　7.8 多针孔SPECT成像原理 　　7.8.1 临床SPECT成像 　　7.8.2 多针孔SPECT成像 　　7.8.3 多针孔准直器优化设计新方法 　7.9 小动物SPECT/CT系统 　　7.9.1 简介 　　7.9.2 针孔SPECT的系统校准 　　7.9.3 小动物SPECT系统软件及其应用 　 7.9.4 小动物SPECT的发展现状 　7.10 SPECT/MRI 　　参考文献 第8章 分子和多模态医学影像时代的图像处理与分析 　8.1 引言 　8.2 医学影像的分割 　　8.2.1 基于主动轮廓法的分割技术 　　8.2.2 几何主动轮廓法 　　8.2.3 几何主动轮廓法的改进 　　8.2.4 几何主动轮廓法的水平集快速算法 　8.3 医学图像的配准 　　8.3.1 医学图像配准的应用背景 　　8.3.2 医学图像配准方法概述 　　8.3.3 图像配准理论 　　8.3.4 基于金字塔分解的图像配准方法 　　8.3.5 基于轮廓特征的SVDICP配准方法 　8.4 医学影像的融合 　　8.4.1 图像融合技术的发展状况 　　8.4.2 DOLP金字塔与ROLP金字塔方法 　　8.4.3 基于小波金字塔的图像融合 　8.5 医学影像的三维重建 　　8.5.1 常用三维重建算法 　　8.5.2 MC重建算法 　　8.5.3 三维交互技术 　8.6 CS及CUDA在医学图像处理中的应用举例 　　8.6.1 基于CUDA加速TV最小化锥束CT图像重建 　　8.6.2 基于CUDA的快速行处理求解DTI超定线性方程组方法 参考文献

《现代医学影像物理学进展》是介绍医学影像物理学近十多年来最新技术进展的专业著作，本书部分图片为彩色印刷。　　书中重点介绍分子成像和多模态成像两个方面的内容，着重介绍分子成像的各种模态和多模态联合成像的方法，以及用这些原理和方法实现的成像装置及它们的主要应用。将被检测人员的信息进行采集、融合和及时处理，并把处理结果传递给医生，从而使得医生掌握尽可能全面的被测人员信息是医院面临的挑战之一，也是减少误诊的必要条件。如果考虑到任何成像装置都存在各种噪声，重建算法都有误差，以及各种装置不完善等原因造成的伪影，医生，即使非常有经验的医生，也难免会有误诊和误判、"以偏概全"的情况发生。本书试图通过向读者介绍各种概念、成像方法和应用方面的最新进展，帮助改善这种情况。　　本书可作为高等学校医学物理和生物医学工程专业学生的教材，也可以作为物理类、医学类专业的研究生，以及相关教学科研人员，甚至医疗仪器和产品研发的工程师们的参考书。

医学影像的真正目标是如实反映真实物体的情况，由于大量噪声的存在，它还不是真实物体的镜像。到目前为止的所有成像设备只能采集人体的部分信息。目前医院对病人采集的信息还需要进一步整合并及时完成在解剖学基础上的配准，生理学基础上的功能信息和解剖信息的集成，以及生化参数的定量化等工作，构成了现代医学影像物理学最近10年来发展的主要内容。　　本书主要介绍分子成像、多模态成像的方法、装置设计原理及其主要应用。　　分子成像目前的重点是测量基因突变后新产生的遗传物质，并通过建模和计算尽可能理解它们与疾病发生和发展的关系；在基因序列的控制下，各种新蛋白质分子的结构和功能在活体内的行为的测量；通过临床分子成像获得对人类疾病发生发展本质原因的理解。　　多模态成像的概念、方法和成像装置是应临床疾病诊疗对信息的综合需要而得以快速发展，也从21世纪开始，诸如PET/CT, SPECT/CT,PET/MRI, SPECT/MRI,其中有些已经在临床广泛使用，有些还在研发阶段，即使处于研发阶段的成像装置，已经显示了它们在临床应用的优势和巨大潜力。