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绪论 1

一、医学影像物理学的主要内容 1

二、医学影像物理学在医学影像学中的作用 2

三、医学影像物理学阐述医学成像的技术手段和科学方法 4

四、医学影像物理学的发展 4

第一章　X射线物理 5

第一节　X射线的产生 5

一、X射线管 5

二、X射线的产生机制 7

第二节　X射线辐射场的空间分布 10

一、X射线强度 10

二、X射线强度的空间分布 11

第三节　X射线与物质的相互作用 13

一、X射线与物质相互作用系数 13

二、光电效应 15

三、康普顿效应 16

四、电子对效应 18

五、X射线与物质的其他相互作用过程 18

六、各种相互作用的相对重要性 19

七、X射线的基本特性 19

第四节　X射线在物质中的衰减 20

一、单能X射线在物质中的衰减规律 20

二、连续X射线在物质中的衰减规律 21

三、X射线的滤过 22

第五节　X射线在人体内的衰减 23

一、人体的物质组成 23

二、混合物和化合物的质量衰减系数 23

三、化合物的有效原子序数 24

四、X射线在人体内的衰减 24

习题一 25

第二章　X射线影像 27

第一节　模拟X射线影像 27

一、普通X射线摄影 27

二、特殊X射线摄影 30

三、X射线摄影图像质量评价 31

第二节　数字X射线影像 34

一、数字图像基础 34

二、数字减影血管造影 41

三、数字X射线摄影 45

四、数字X射线影像的主要技术优势 48

第三节　X射线计算机断层成像 50

一、X-CT的基础知识 50

二、传统X-CT的扫描方式 59

三、电子束扫描方式 61

四、螺旋CT 62

五、X-CT图像的质量控制 65

习题二 70

第三章　磁共振物理 73

第一节　原子核的磁性 73

一、原子核的自旋 73

二、原子核的磁矩 74

三、物质的磁性 74

四、用于磁共振成像的磁性核 75

第二节　静磁场中的磁性核 75

一、微观描述 76

二、宏观描述 77

第三节　磁共振 78

一、磁共振的基本原理 78

二、磁共振的宏观表现 79

三、稳态磁共振 80

第四节　弛豫过程 81

一、弛豫及其规律 81

二、弛豫的机制 81

第五节　自由感应衰减信号 83

第六节　化学位移和磁共振谱 84

一、化学位移 84

二、MRS分析 85

三、自由水、结合水及其MRS 86

习题三 86

第四章　磁共振成像 89

第一节　磁共振信号与加权图像 89

一、自由感应衰减信号与加权图像 89

二、自旋回波信号与加权图像 89

三、反转恢复信号与加权图像 92

第二节　磁共振图像重建 93

一、梯度和梯度磁场 93

二、层面选择 94

三、相位编码和频率编码 94

四、二维傅立叶变换图像重建 95

五、k空间与磁共振图像重建 96

六、三维傅立叶变换成像 98

第三节　快速成像序列 98

一、快速自旋回波序列 98

二、梯度回波序列 99

三、回波平面成像序列 101

四、快速成像序列应用 102

第四节　磁共振血管成像 105

一、流动现象 106

二、流动现象的补偿 107

三、时间飞越法血管成像 107

四、相位对比法血管成像 108

五、图像重建 108

习题四 108

第五章　核医学物理 111

第一节　原子核的基本性质 111

一、原子核的组成和质量 111

二、核素及分类 111

三、原子核的稳定性 112

第二节　原子核衰变的类型 113

一、α衰变 113

二、β衰变 113

三、γ衰变 115

四、衰变纲图 115

第三节　原子核衰变的宏观规律 115

一、放射性指数衰变规律 115

二、核衰变有关的物理量 116

三、递次衰变 118

四、放射平衡 119

五、放射性计数的统计规律 121

第四节　原子核反应 122

一、核反应的一般概念 122

二、中子及分类 123

三、中子核反应 123

第五节　医用放射性核素的来源 123

一、反应堆生产放射性核素 123

二、回旋加速器生产医用放射性核素 124

三、放射性核素发生器生产医用放射性核素 124

习题五 125

第六章　核医学影像 127

第一节　概述 127

一、核素示踪 127

二、放射性制剂 128

三、核医学影像及其技术特点 128

第二节　γ射线探测 128

一、γ射线能谱 129

二、闪烁计数器 129

三、脉冲幅度分析器 130

第三节　准直器 131

一、准直器的作用 131

二、准直器的技术参数 132

第四节　γ照相机和单光子发射型计算机断层 134

一、γ照相机原理 134

二、γ照相机的性能指标及质量控制 136

三、单光子发射型计算机断层原理 137

四、单光子发射型计算机断层的技术优势 138

第五节　PET及其融合技术 138

一、PET原理 138

二、PET技术优势 139

三、PET融合技术 140

习题六 141

第七章　超声波物理 143

第一节　超声波的基本性质 143

一、超声波的分类 143

二、超声波的产生机制 144

三、声速、声压、声强与声阻抗 144

第二节　超声场 147

一、圆形单晶片声源的超声场 147

二、声束的聚焦 150

第三节　超声波在介质中的传播特性 151

一、反射与透射 151

二、衍射与散射 153

三、声波在介质中的衰减规律 154

四、声波的波型转换和声学谐波 156

五、声束通过介质薄层的特征 158

第四节　多普勒效应 159

一、声波的多普勒效应 159

二、多普勒频移的数学表示 159

三、频移信号的采集 160

习题七 162

第八章　超声成像 163

第一节　超声回波所携带的信息 163

一、反射和散射回波 163

二、超声成像的三个物理假定 164

第二节　A型超声成像与M型超声成像 165

一、A型超声成像 165

二、M型超声成像 165

第三节　B型超声成像 166

一、辉度调制式断面图像的形成 167

二、B型超声成像中的电子扫描 167

三、B型超声成像中的图像处理 169

四、B超图像及质量评价 170

第四节　频谱多普勒 174

一、脉冲多普勒 174

二、连续多普勒 175

三、频谱分析与显示 176

四、伪像 177

第五节　彩色多普勒血流成像 178

一、多道距离选通测量 178

二、自相关技术 179

三、信号输出的显示方式 180

四、彩色多普勒血流成像的特点 181

五、彩色多普勒血流成像的局限 181

六、伪像 182

第六节　三维超声成像 182

一、三维超声成像的基本原理 182

二、静态、动态和实时三维成像 184

第七节　其他超声成像技术 184

一、超声造影成像 184

二、谐波成像 185

三、彩色多普勒能量成像 186

四、多普勒组织成像 187

习题八 188

第九章　红外线物理 191

第一节　红外线的产生 191

一、红外线光谱 191

二、红外线辐射源 192

第二节　红外线辐射的基本规律 192

一、基本辐射量 192

二、光谱辐射量与光子辐射量 194

三、热辐射的基本规律 196

第三节　红外线与物质的相互作用 198

一、红外线的基本特性 198

二、红外线的生物效应 198

习题九 199

第十章　红外线成像 201

第一节　红外探测器 201

一、热探测器 201

二、光子探测器 201

三、成像探测器 202

第二节　红外热像仪 202

一、医用红外热像仪的原理 202

二、医用红外热像仪的性能与参数 204

三、医用红外热像仪的特点与临床应用 204

第三节　热断层成像 205

一、热断层成像技术产生的技术背景 205

二、热断层技术的物理学原理 205

三、热断层成像系统结构及组成 207

四、热断层成像系统应用特点及前景 207

习题十 208

第十一章　电离辐射的生物效应与损伤 211

第一节　辐射量及其测量 211

一、电离辐射的常用辐射量及其单位 211

二、辐射防护用辐射量和单位 212

三、电离辐射的测量方法 214

第二节　电离辐射的生物学效应 215

一、电离辐射损伤的表现特性 215

二、确定性效应和随机性效应 215

三、小剂量电离辐射的生物效应 216

四、影响辐射生物效应的因素 216

第三节　电离辐射损伤机制 217

一、辐射与自由基 217

二、直接作用与间接作用 217

三、原初过程和时间进程 217

四、靶学说和生物靶的调节作用 218

习题十一 219

第十二章　电离辐射的防护 221

第一节　电离辐射防护的法规与标准 221

一、电离辐射防护目的 221

二、电离辐射防护的基本原则 221

三、电离辐射防护的基本标准 222

四、医疗照射剂量的约束 223

第二节　电离辐射防护的基本方法 225

一、内照射防护与外照射防护 225

二、屏蔽材料的选择 226

三、视屏装置的辐射防护 226

第三节　医用放射线的防护 227

一、医用诊断射线的防护 227

二、医用治疗射线的防护 228

三、介入放射学的安全与防护 228

四、医学影像放射防护的监测与管理 230

习题十二 230

参考文献 233

中英文名词索引 235

英中文名词索引 239