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第1章 物质的结构与性质1

1.1 物质的原子结构1

1.1.1 原子与原子核1

1.1.2 电子2

1.1.3 原子核的自旋与磁矩3

1.1.4 核素7

1.2 能量与辐射8

1.2.1 能量、功率、强度8

1.2.2 辐射9

1.2.3 标识辐射和俄歇电子9

1.3 放射性物质10

1.3.1 衰变指数规律和描述参数11

1.3.2 典型衰变简介14

1.3.3 衰变纲图（decay schemes）16

1.3.4 连续衰变17

1.3.5 放射平衡18

第2章 X射线的产生与辐射剂量21

2.1 X射线管21

2.2 管电压的产生与控制25

2.2.1 高电压的产生25

2.2.2 控制电路26

2.3 X射线产生的物理机制28

2.3.1 X射线的能量谱28

2.3.2 X射线管的效率30

2.3.3 X射线的滤过31

2.4 X射线管的焦点与额定参数32

2.4.1 X射线管的焦点32

2.4.2 X射线管的额定参数34

2.5 X射线的剂量36

2.5.1 流量、通量与强度36

2.5.2 照射量与吸收剂量37

2.5.3 不同辐射源生物效应的比较38

2.6 X射线的物理特征42

第3章 X射线与物质的相互作用44

3.1 X射线与物质作用的机制44

3.1.1 作用参数44

3.1.2 光电效应48

3.1.3 康普顿散射49

3.1.4 电子对效应51

3.1.5 三种效应的总结52

3.2 X射线在介质中的吸收53

3.2.1 化合物与混合物的等效原子序数53

3.2.2 X射线在介质中的边缘吸收现象54

3.2.3 连续能谱X射线在介质中的衰减55

3.3 X射线与人体组织的交互57

第4章 X射线摄影与透视61

4.1 X射线摄影61

4.1.1 胶片61

4.1.2 增感屏63

4.1.3 散射与滤线器65

4.1.4 特殊X射线摄影66

4.2 X射线透视68

4.3 数字X射线成像71

4.3.1 概述71

4.3.2 胶片的数字化72

4.3.3 计算机X射线摄影术75

4.3.4 直接数字摄影术——DR78

4.3.5 线扫描直接数字摄影术——多丝正比法80

4.3.6 数字减影技术84

第5章 X射线计算机断层成像90

5.1 引言90

5.2 X-CT的扫描方式92

5.2.1 几个基本概念92

5.2.2 主要的扫描方式简介93

5.3 CT图像的重建算法99

5.3.1 解方程组法图像重建99

5.3.2 直接反投影法100

5.3.3 滤波反投影法102

5.4 CT图像的显示与后处理114

5.4.1 CT图像的灰度显示114

5.4.2 CT图像显示的窗口技术114

5.4.3 其他后处理技术简介116

5.5 CT扫描机的硬件组成119

5.5.1 X射线管120

5.5.2 准直器121

5.5.3 X射线探测器121

5.5.4 机架和滑环122

5.6 CT图像的质量评价122

5.6.1 对比度分辨率123

5.6.2 空间分辨率124

5.6.3 噪声126

5.6.4 CT值的准确度128

5.6.5 剂量128

5.6.6 图像质量及相关参数间的制约关系129

5.7 伪像及其产生的原因130

5.7.1 伪像的定义130

5.7.2 与系统设计相关的伪像131

5.7.3 与射线管相关的伪像136

5.7.4 与射线探测器相关的伪像137

5.7.5 受检人体引起的伪像140

5.8 CT技术的发展和应用144

5.8.1 基本趋势144

5.8.2 CT技术进展146

5.8.3 新技术的典型应用148

第6章 放射性核素成像基础152

6.1 概述152

6.1.1 放射性核素示踪技术152

6.1.2 核素成像的分类和技术特点154

6.2 医用放射性核素的生产154

6.2.1 回旋加速器法154

6.2.2 核反应堆法156

6.2.3 核素发生器法157

6.3 放射性药物163

6.3.1 放射性药物的标记163

6.3.2 放射性药物的体内选择性聚集机制164

6.3.3 典型显像剂简介167

6.4 核辐射探测器168

6.4.1 闪烁体169

6.4.2 光的收集和光导171

6.4.3 光电倍增管172

6.5 放射性测量中的统计特征174

6.5.1 放射性衰变与测量的统计涨落174

6.5.2 放射性测量的误差估计176

6.5.3 放射性测量的质量控制178

第7章 放射性核素成像装置180

7.1 γ照相机180

7.1.1 γ照相机的系统构成180

7.1.2 γ照相机的性能评价189

7.2 单光子发射计算机断层成像192

7.2.1 SPECT的成像原理193

7.2.2 SPECT图像的特点与质量控制197

7.3 正电子发射计算机断层成像199

7.3.1 引言199

7.3.2 PET成像的原理202

第8章 医学超声的物理基础214

8.1 超声波的性质214

8.1.1 超声波的分类和特征量214

8.1.2 声波在介质中的传播规律218

8.1.3 声波在介质中的衰减225

8.2 超声波的生物效应228

8.2.1 生物效应的发生机制228

8.2.2 超声医学成像的安全剂量230

第9章 超声成像系统232

9.1 超声波的发射与接收232

9.1.1 压电效应与压电材料232

9.1.2 超声换能器237

9.1.3 超声换能器的声场分布239

9.1.4 超声波声束的聚焦244

9.2 超声成像的基本技术247

9.2.1 脉冲回波检测技术247

9.2.2 回波检测技术涉及的参数讨论248

9.2.3 回波信号处理技术250

9.3 超声成像的主要方式251

9.3.1 A型超声诊断仪251

9.3.2 M型超声诊断仪253

9.3.3 B型超声诊断仪253

9.4 超声图像的质量评估260

9.4.1 典型技术指标260

9.4.2 伪像262

第10章 超声多普勒血流测量与成像265

10.1 多普勒效应265

10.2 多普勒血流测量中的信号处理267

10.2.1 血流方向信息的提取268

10.2.2 血流速度值的提取271

10.3 超声多普勒血流测量系统274

10.3.1 连续波超声多普勒血流测量仪274

10.3.2 脉冲波超声多普勒血流测量仪275

10.3.3 多普勒信息的表达277

10.4 超声多普勒血流成像278

10.4.1 连续波超声多普勒血流成像279

10.4.2 脉冲超声多普勒血流成像279

10.4.3 彩色超声多普勒血流成像280

第11章 磁共振成像基础288

11.1 静磁场中的磁性核288

11.1.1 拉莫尔进动288

11.1.2 塞曼效应与磁共振现象290

11.2 核磁共振的宏观描述294

11.2.1 磁化强度矢量294

11.2.2 弛豫和弛豫时间300

11.2.3 自由感应衰减信号308

11.3 脉冲序列与组织对比309

11.3.1 部分饱和序列与T1对比309

11.3.2 组织的T2对比与自旋回波技术314

第12章 磁共振图像的建立322

12.1 基于梯度场的断层选取322

12.1.1 MRI图像建立概述322

12.1.2 影响断层选取的因素326

12.2 平面内信号源的定位331

12.2.1 频率编码331

12.2.2 相位编码333

12.3 K空间与傅里叶变换图像重建337

12.3.1 数据空间及其数字化337

12.3.2 K空间340

12.4 MRI扫描仪346

12.4.1 磁体系统346

12.4.2 梯度场系统350

12.4.3 射频发射与接收系统353

第13章 功能成像与分子成像357

13.1 概述357

13.2 弥散加权与弥散张量成像358

13.2.1 弥散加权成像358

13.2.2 弥散张量成像363

13.2.3 弥散成像的应用365

13.3 基于BOLD的脑功能成像366

13.3.1 BOLD功能成像的基本原理367

13.3.2 BOLD功能成像的过程370

13.4 磁共振分子成像376

13.4.1 磁共振造影剂376

13.4.2 磁共振分子探针379

13.5 超声分子成像382

13.5.1 超声造影与造影剂382

13.5.2 超声分子成像造影剂386

参考文献388