معرفی کتاب ؛ در مسیر یادگیری

فیزیک سیستم های تصویربرداری پزشکی (جلد 1و2) – The Essential Physics of Medical Imaging

• نویسنده: جرالد تی. بوشبرگ/ جی. آنتونی سیبرت / ادوین ام. لیدهلت جی آر/ جان ام. بون
• مترجم: علیرضا کمالی اصل
• ناشر: دانشگاه شهید بهشتی
• زبان: فارسی
• سال انتشار: ۱۳۹۸
• تعداد صفحات: ۵۵۶ صفحه
• حوزه: مهندسی هسته ای، فیزیک پزشکی و تصویربرداری پزشکی
• سطح: مقدماتی تا پیشرفته

 چرا این کتاب؟

وقتی با تصویربرداری پزشکی سر و کار داریم، خیلی زود با یک سؤال اساسی روبه رو می شویم:

چطور یک دستگاه می تواند از بدن انسان، اطلاعاتی قابل مشاهده و قابل تفسیر تولید کند؟

پاسخ این سؤال فقط در شناخت اجزای دستگاه خلاصه نمی شود. پشت هر تصویر، مجموعه ای از مفاهیم فیزیکی قرار دارد؛ از تولید و برهم کنش پرتوها گرفته تا آشکارسازی، تشکیل تصویر، کیفیت تصویر، نویز، پردازش اطلاعات و در نهایت دوز دریافتی بیمار. کتاب The Essential Physics of Medical Imaging  دقیقاً از همین نقطه شروع می کند. هدف آن فقط معرفی دستگاه های تصویربرداری نیست؛ بلکه تلاش می کند فیزیک پشت شکل گیری تصویر را توضیح دهد و ارتباط میان فناوری، کیفیت تصویر و ایمنی بیمار را نشان دهد. شاید یکی از جذاب ترین ویژگی های این کتاب همین باشد: وقتی یک تصویر پزشکی را می بینیم، کتاب ما را وادار می کند یک قدم عقب تر برویم و بپرسیم این تصویر چگونه به وجود آمده است؟

یک نکته از کتاب:

یکی از نکات مهمی که از ساختار کتاب می توان فهمید، این است که کیفیت تصویر یک مفهوم تک بعدی نیست.

برای مثال، فقط افزایش وضوح تصویر به معنای بهتر شدن همه چیز نیست. رزولوشن فضایی، کنتراست، نویز، نسبت سیگنال به نویز، نسبت کنتراست به نویز و عملکرد آشکارساز، همگی در کیفیت نهایی تصویر نقش دارند. از طرف دیگر، تصویربرداری پزشکی همیشه میان چند هدف مختلف تعادل برقرار می کند:

تصویر مناسب، اطلاعات کافی، فناوری مناسب و دوز قابل قبول

همین نگاه باعث می‌شود فیزیک تصویربرداری از مجموعه‌ای از فرمول ها و اجزای دستگاه فراتر برود و به ابزاری برای فهم عملکرد واقعی سیستم های تصویربرداری تبدیل شود.

سرفصل های کتاب و ساختار آن

کتاب از مفاهیم پایه شروع می‌کند و به تدریج وارد سیستم های مختلف تصویربرداری پزشکی می شود:

بخش اول: مفاهیم پایه

• مقدمه ای بر تصویربرداری پزشکی
  آشنایی با مدالیته های تصویربرداری و ویژگی های اصلی تصاویر پزشکی.
• تابش و اتم
  شناخت تابش، ساختار اتم و مفاهیم پایه مورد نیاز برای درک فیزیک پرتوها.
• برهم‌کنش تابش با ماده
  بررسی برهم کنش ذرات، پرتوهای ایکس و گاما با ماده و مفاهیمی مانند تضعیف و جذب انرژی.
• کیفیت تصویر
  بررسی رزولوشن فضایی، کنتراست، نویز، CNR، SNR، DQE و روش های ارزیابی عملکرد تصویری.
• انفورماتیک تصویربرداری پزشکی
  از نمایش دیجیتال داده‌ها و تصاویر پزشکی تا ذخیره‌سازی، شبکه ها، PACS، تله رادیولوژی و پردازش تصویر.

بخش دوم: رادیولوژی تشخیصی

• تولید پرتو ایکس، تیوب و ژنراتور
  شناخت نحوه تولید پرتو ایکس، ساختمان تیوب، ژنراتورها و عوامل مؤثر بر خروجی پرتو.
• رادیوگرافی
  بررسی اصول رادیوگرافی، آشکارسازها، عوامل تکنیکی، پراکندگی و دوز بیمار.
• فلوروسکوپی
  آشنایی با زنجیره تصویربرداری فلوروسکوپی، سیستم های آشکارساز، کنترل خودکار، کیفیت تصویر و دوز.
• سی تی اسکن
  از طراحی سیستم های CT و روش های برداشت داده تا بازسازی تصویر، کیفیت تصویر و آرتیفکت ها.
• دوزیمتری پرتو ایکس در تصویربرداری و CT
  بررسی کمیت های مرتبط با دوز، دوز اندام ها، دوز مؤثر، ریسک پرتویی و سطوح مرجع تشخیصی.
• مبانی MRI
  معرفی میدان مغناطیسی، ویژگی های مغناطیسی هسته ها، سیگنال MR، کنتراست بافتی و اصول تشکیل تصویر.
• تصویربرداری تشدید مغناطیسی پیشرفته
  پرداختن به روش های پیشرفته تصویربرداری، آرتیفکت ها، طیف‌سنجی، کنترل کیفیت و ایمنی MRI.
• اولتراسوند
  بررسی ماهیت صوت، برهم کنش اولتراسوند با ماده، ترانسدیوسرها، داپلر، کیفیت تصویر و ایمنی.

بخش سوم: پزشکی هسته ای

• پرتوزایی و تبدیل هسته ای
  آشنایی با واپاشی و تبدیل های هسته ای و روابط مربوط به آن ها.
• تولید رادیونوکلئید، رادیوداروها و دوزیمتری داخلی
  بررسی تولید رادیونوکلئیدها، رادیوداروها و اصول دوزیمتری داخلی.
• آشکارسازی و اندازه گیری پرتو
  معرفی آشکارسازهای گازی، سوسوزن، نیمه رسانا و اصول آمار شمارش.
• تصویربرداری هسته ای؛ دوربین سوسوزن
  بررسی اصول تصویربرداری پلانار و عملکرد دوربین گاماکمرا.
• تصویربرداری هسته ای؛ توموگرافی گسیلی
  آشنایی با SPECT، PET و سیستم های ترکیبی مانند SPECT/CT و PET/CT.

بخش چهارم: زیست شناسی و حفاظت پرتویی

• زیست شناسی پرتو
  بررسی برهم کنش تابش با بافت، پاسخ سلولی و مولکولی، اثرات بافتی، سرطان زایی و اثرات دوران بارداری.
• حفاظت در برابر پرتو
  از دزیمتری پرسنلی و کنترل پرتوگیری تا حفاظ سازی، حفاظت در تصویربرداری پزشکی و پزشکی هسته ای، مدیریت ایمنی و پیشگیری از خطا.

بخش پنجم: پیوست ها

پیوست های کتاب نیز موضوعاتی مانند اصول بنیادی فیزیک، رایانه های دیجیتال، ثابت های فیزیکی و داده های رادیولوژیک، ضرایب تضعیف جرمی، دوزهای مؤثر و اندامی، تبدیل فوریه و کانولوشن و مقایسه دوزهای پرتویی را پوشش می دهند.

از این کتاب چه چیزی یاد می‌گیریم؟

این کتاب کمک می کند تصویربرداری پزشکی را فقط به عنوان مجموعه ای از دستگاه ها نبینیم، بلکه آن را به صورت یک زنجیره فیزیکی و فناورانه درک کنیم:

پرتو یا سیگنال ← برهم کنش با بدن ← آشکارسازی ← تشکیل تصویر ← پردازش ← ارزیابی کیفیت ← دوز و ایمنی

به همین دلیل، خواننده با مفاهیمی مانند تولید پرتو ایکس، آشکارسازها، کیفیت تصویر، CT، MRI، اولتراسوند، پزشکی هسته ای، دوزیمتری و حفاظت پرتویی در یک چارچوب نسبتاً یکپارچه آشنا می شود.

درباره نویسنده

جرالد تی. بوشبرگ (Jerrold T. Bushberg) از چهره های شناخته شده در حوزه فیزیک پزشکی و تصویربرداری پزشکی است و در زمینه هایی مانند فیزیک پزشکی، حفاظت پرتویی، اثرات زیستی پرتوهای یون ساز و غیریون ساز و فناوری های تشخیص پرتو فعالیت داشته است.

اثر حاضر نیز حاصل همکاری چند نویسنده متخصص در حوزه فیزیک تصویربرداری پزشکی است و به همین دلیل، دامنه آن از یک مدالیته خاص فراتر می رود.

این کتاب برای چه کسانی مناسب است؟

این کتاب می تواند برای دانشجویان و متخصصان حوزه های مختلف، از جمله:

• مهندسی هسته ای
• فیزیک پزشکی
• مهندسی پزشکی
• رادیولوژی
• فناوری تصویربرداری پزشکی
• فیزیک
• و علاقه‌مندان جدی به فیزیک سیستم‌های تصویربرداری

مفید باشد.

به‌ویژه برای کسی که می خواهد از شناخت سطحی دستگاه ها عبور کند و بفهمد هر سیستم تصویربرداری دقیقاً بر چه اصول فیزیکی کار می کند، این کتاب می تواند نقطه شروع مناسبی برای مطالعه عمیق تر باشد.

نگاه مدرسه ایکس ری

در مدرسه ایکس ری، تصویربرداری پزشکی را نمی‌توان فقط از روی ظاهر دستگاه یا نتیجه نهایی تصویر یاد گرفت. برای فهم یک سیستم تصویربرداری، باید مسیر شکل گیری تصویر را بشناسیم؛ بدانیم پرتو چگونه تولید می شود، چگونه با ماده برهم کنش می‌کند، چگونه آشکار می شود، چه عواملی کیفیت تصویر را تعیین می کنند و در این میان دوز و حفاظت چه جایگاهی دارند.

ارزش چنین کتابی برای ما دقیقاً در همین نگاه است: وصل کردن مفاهیم فیزیک به چیزی که در نهایت روی مانیتور می بینیم.

یادگیری عمیق، از جایی شروع می‌شود که ساده به نظر می رسد.