Biomedical Applications of Vibration and Acoustics in Imaging and Characterizations

作者:Fatimi, Mostafa (EDT)/ Al-jumaily, Ahmed (EDT)

页数:320

出版时间:2008-1

价格:$ 161.59

isbn号码:9780791802731

具体描述

This collection of 13 articles describes methods that use acoustic radiation force of acoustic waves, describing their dynamics and use in numerical modeling for the assessment and design of ultrasound vibroacoustography systems, strain induced by dual acoustic radiation force and its ultrasonic measurement, computational inverse problem techniques, and fundamental concepts and image formation in acoustic radiation force impulse imaging. Applications include cardiovascular elasticity imaging, harmonic motion imaging in high intensity focused ultrasound (as used in breast cancer detection, and characterization of skeletal muscle elasticity using magnetic resonance elastography. Articles also cover the vibration and acoustics of tissue characterization, including acoustic response of the human arteries, a non-invasive methods for measuring local viscoelasticity of arterial vessels, tissue harmonic motion estimation for tissue characteristics using ultrasound and the Kalman filter, characterization of tissue viscoelasticity from shear wave speed dispersion, and bone characterization. Includes appendices on bioeffects, safety standards, and guidelines for practice.

用户评价

这本书的结构安排极具匠心，它没有采用那种按时间顺序或学科分类的传统叙事方式，而是采取了一种围绕“信息获取与处理”的主线展开的逻辑。我花了很长时间才完全消化了关于弹性成像（Elastography）的那几个章节。作者将机械波的传播速度与组织的硬度挂钩，这个过程的数学推导异常严谨，涉及到偏微分方程的求解和边界条件的设定。最让我印象深刻的是，它详细对比了相干波与非相干波在捕捉微小形变信息上的差异，并给出了丰富的模拟结果和临床前数据的佐证。对于一个在生物力学领域摸索了多年的研究者来说，这本书提供了一套全新的视角来审视组织病理学变化。它不仅仅是关于如何“看”到病变，更是关于如何“感觉”到病变的物理特性。那种通过振动特性来分辨良性结节和恶性肿瘤的思路，简直是颠覆性的，它让我想起了早期声学在地球物理勘探中的应用，只不过现在我们将探测器植入了人体内部。

我最近接触到一本关于物理学在医学影像领域应用的专著，书名是《Biomedical Applications of Vibration and Acoustics in Imaging and Characterizations》。坦率地说，这本书的深度和广度远远超出了我最初的预期。作者在开篇就搭建了一个非常坚实的理论框架，详细阐述了声波在生物组织中传播的复杂机制，包括散射、衰减和非线性效应。我特别欣赏它在基础物理与实际应用之间的平衡把握。例如，书中对超声波换能器的工作原理进行了极其细致的剖析，从材料科学到电声耦合效率的提升，都给出了深入的见解。对于那些想在超声诊断领域进行算法优化或硬件设计的人来说，这部分内容简直是宝藏。它不仅仅停留在“A方法可以用于B诊断”的层面，而是深入到为什么“A方法”在特定组织介质下性能会下降，以及如何通过调整激发频率或脉冲整形来补偿这些物理限制。这种对底层物理的透彻理解，是很多应用型书籍所缺乏的。它强迫读者跳出“黑箱”思维，去真正理解图像是如何被‘构建’出来的，而不是仅仅‘观察’到的。

如果要用一个词来形容这本书给我的整体感受，那就是“技术密集型”的盛宴。它毫不避讳地使用了大量高等数学工具，傅里叶变换、小波分析乃至张量分析，都被用来描述声场在复杂介质中的行为。我尤其赞赏作者在引入先进技术，比如相控阵列和时间反转技术时所展现的清晰度。书中对如何利用这些技术来克服声衰减和提高聚焦精度的讨论，提供了非常实用的工程蓝图。它不是那种只需要本科生就能泛泛阅读的科普读物，而是要求读者必须具备扎实的信号处理和场论基础。我记得有一章专门讨论了如何利用声学辐射力（Acoustic Radiation Force）来精确操纵微小粒子，这在细胞级别的研究中具有巨大的潜力。这本书的价值在于，它将最前沿的物理理论与最迫切的临床需求紧密地编织在一起，使得每一个理论推导似乎都有着清晰可见的终端目标。

总而言之，这本书给我留下的印象是：它不是为了快速入门而写的，而是为了深耕而存在的。它的语言风格严谨、论证逻辑严密，更像是一份给专业领域工程师和理论物理学家的技术手册，而非面向广大医务工作者的普及读物。书中对波的传播和相互作用的探讨，提供了一种深刻的、跨学科的思考框架。我发现，自己不仅对声学在医学中的应用有了更深的理解，连带着对其他基于波的成像技术（比如光学相干断层扫描）也产生了新的联想。这本书的阅读过程，更像是一次智力上的长跑训练，需要持续的专注和回顾。它对那些希望在生物医学工程的前沿进行原创性突破的人来说，是不可或缺的工具箱，能帮你搭建起从基础物理定律到复杂临床应用的完整桥梁。

这本书在组织表征（Characterization）方面的内容，无疑是其高光时刻。它超越了传统的B型超声成像，将重点放在了获取组织的功能性参数上。例如，关于声学散射体密度和尺寸分布的分析，这对于鉴别脂肪肝和纤维化肝脏至关重要。作者详尽地解释了瑞利散射和米氏散射的适用范围，并给出了从原始回波信号中反演这些参数的统计方法。我曾尝试用一些现有的商业软件做类似的反演，效果往往不尽如人意，但这本书提供的理论基础，让我明白了问题的症结可能在于对散射模型假设的偏差。更进一步，书中对组织黏弹性的测量技术进行了深入比较，从瞬态弹性成像到剪切波成像，每一项技术背后的物理假设、优势与局限性都被剖析得淋漓尽致。对于致力于开发下一代无创诊断工具的研究人员而言，这本书无疑是奠定方法论基础的基石。