生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)新技術(shù)及應(yīng)用

內(nèi)容概要

　　《生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)新技術(shù)及應(yīng)用》概述了生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的最新發(fā)展及應(yīng)用，包括心臟光學(xué)標(biāo)測(cè)技術(shù)、熒光共振能量轉(zhuǎn)移技術(shù)、光學(xué)納米探針、生物分析中的光捕獲技術(shù)、光動(dòng)力療法，以及基于激光技術(shù)的基因轉(zhuǎn)染和基因治療方法、微水刀激光、光波導(dǎo)光模光譜等的新發(fā)展；從分子水平上獲取位置、大小、層次和形態(tài)等功能信息的生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)中的光譜分析和成像技術(shù)，包括共聚焦熒光成像、雙光子熒光成像、熒光壽命成像、光漫射成像、近紅外光譜成像、光聲成像、聲光成像，近場(chǎng)光學(xué)顯微技術(shù)、二次諧波成像和光學(xué)層析成像等技術(shù)和方法。　　《生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)新技術(shù)及應(yīng)用》可作為生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)相關(guān)專業(yè)的高年級(jí)本科生和研究生教材，也可供從事相關(guān)領(lǐng)域研究的學(xué)者和專業(yè)技術(shù)人員參考。

作者簡介

張鎮(zhèn)西教授、博士、博士生導(dǎo)師，1990年博士研究生畢業(yè)于西安交通大學(xué)，獲生物醫(yī)學(xué)工程及儀器博士學(xué)位。1991-1993年在中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)進(jìn)行博士后研究。2000-2006年曾任西安交通大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院副院長?，F(xiàn)任生物醫(yī)學(xué)分析技術(shù)及儀器研究所所長、福建泰普-西安交通大學(xué)生物醫(yī)學(xué)分析儀器研究中心主任、生物醫(yī)學(xué)工程及生物物理學(xué)教授、博士生導(dǎo)師、教育部高等學(xué)校生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)委員(2006-2010年)、生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)教育部網(wǎng)上合作研究中心副主任及學(xué)術(shù)委員會(huì)委員、《激光生物學(xué)報(bào)》副主任編委、《中國激光》、《光電子·激光》、Optoelectronics Letters、《國際生物醫(yī)學(xué)工程雜志》（原《國外醫(yī)學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程分冊(cè)》）、《世界醫(yī)療器械》編委、中國光學(xué)學(xué)會(huì)生物醫(yī)學(xué)與激光醫(yī)學(xué)專業(yè)第五屆委員會(huì)委員、中華醫(yī)學(xué)學(xué)會(huì)陜西省分會(huì)激光醫(yī)學(xué)專業(yè)委員會(huì)副理事長、中華醫(yī)學(xué)學(xué)會(huì)激光醫(yī)學(xué)分會(huì)第四屆全國委員會(huì)專業(yè)學(xué)組基礎(chǔ)組副組長、陜西省電子學(xué)會(huì)生物電子學(xué)專業(yè)委員會(huì)副理事長、西安生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)會(huì)理事長、西安激光與紅外學(xué)會(huì)副理事長、西安市科協(xié)第七屆委員會(huì)委員。全國高協(xié)組織教材研究與編寫委員會(huì)委員、全國高協(xié)組織教材研究與編寫委員會(huì)生命科學(xué)與工程專業(yè)委員會(huì)主任委員?！笆Y大宗基金”管理委員會(huì)主任。美國SPIE會(huì)員、中國光學(xué)學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員、中國儀器儀表學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員。曾五次在德國斯圖加特大學(xué)、放射與環(huán)境保護(hù)研究所（幕尼黑）、洪堡大學(xué)醫(yī)學(xué)院腫瘤醫(yī)院（柏林）、威廉港應(yīng)用大學(xué)和呂倍克應(yīng)用大學(xué)從事科學(xué)研究。目前發(fā)表論文百余篇，譯著《激光與生物組織的相互作用——原理及應(yīng)用》(西安交通大學(xué)出版社1999年4月)、《醫(yī)學(xué)工作者的因特網(wǎng)》(西安交通大學(xué)出版社2000年6月)、《分子光子學(xué)》(科學(xué)出版社2004年4月)、《激光與生物組織的相互作用原理及應(yīng)用》（第3版）(2005年8月)四部，參與《翻譯納電子學(xué)與納米系統(tǒng)》(第4章 生物學(xué)衍生的思想、第11章 生物電子學(xué)與分子電子學(xué)）(西安交通大學(xué)出版社2006年7月)。獲部 級(jí)科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)二項(xiàng)、2006年度陜西省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)一項(xiàng)、2006年享受政府特殊津貼。 　　目前作為課題負(fù)責(zé)人承擔(dān)國家自然科學(xué)基金的研究項(xiàng)目有：基于ALA脂類衍生物的光動(dòng)力療法對(duì)白血病細(xì)胞的影響（60178034）、心臟電活動(dòng)高分辨光學(xué)標(biāo)測(cè)技術(shù)的研究（60378018）、基于激光技術(shù)的微粒輔助基因轉(zhuǎn)染新方法研究（60578026）；省部級(jí)的研究項(xiàng)目有：靜止懸浮激光衍射法自動(dòng)血細(xì)胞計(jì)數(shù)及分類儀器的研究（96C17）、用于骨損傷和缺陷的骨再生材料等（2000C17）。中德合作科研項(xiàng)目（PPP）“基因轉(zhuǎn)染新方法研究-激光照射金納米顆粒誘導(dǎo)細(xì)胞的選擇性吸收”中方負(fù)責(zé)人(留金出[2005]3096號(hào))。從事的研究方向?yàn)樯镝t(yī)學(xué)光子學(xué)及應(yīng)用、光生物物理學(xué)和醫(yī)用生物材料及技術(shù)等。

書籍目錄

序緒論參考文獻(xiàn)第1章　生物組織光學(xué)特性1.1　光學(xué)特性基本原理1.1.1　反射和折射1.1.2　散射1.1.3　吸收1.2　組織中的光傳輸1.2.1　蒙特卡羅模擬1.2.2　庫貝爾卡蒙克理論1.3　光與組織相互作用機(jī)理1.3.1　光化作用1.3.2　熱相互作用1.3.3　光蝕除作用1.3.4　等離子體誘導(dǎo)蝕除1.3.5　光致破裂1.3.6　總結(jié)參考文獻(xiàn)第2章　生物光譜分析技術(shù)2.1　物質(zhì)的吸收光譜2.1.1　光波的分類2.1.2　紫外可見吸光光度法2.1.3　紫外可見分光光度計(jì)2.1.4　吸收光譜在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用2.2　熒光光譜2.2.1　熒光光度法2.2.2　熒光物質(zhì)2.2.3　熒光光度計(jì)2.2.4　穩(wěn)態(tài)熒光光譜的應(yīng)用2.2.5　瞬態(tài)熒光光譜的應(yīng)用2.3　拉曼光譜2.3.1　拉曼光譜的發(fā)展2.3.2　拉曼光譜的基本原理2.3.3　拉曼光譜的特點(diǎn)2.3.4　拉曼光譜儀2.3.5　拉曼光譜的應(yīng)用2.4　紅外光譜2.4.1　紅外光譜的發(fā)展2.4.2　紅外光譜的基本原理2.4.3　紅外光譜的特點(diǎn)2.4.4　紅外光譜儀2.4.5　紅外光譜的應(yīng)用參考文獻(xiàn)第3章　光子探測(cè)與成像技術(shù)3.1　熒光成像技術(shù)3.1.1　共聚焦熒光成像3.1.2　雙光子熒光成像3.1.3　熒光壽命成像3.2　光漫射成像3.3　近紅外光譜成像及診斷3.3.1　近紅外光譜法血氧檢測(cè)儀3.3.2　近紅外光譜成像3.4　光聲/聲光成像3.4.1　光聲成像3.4.2　聲光效應(yīng)成像3.5　其他成像技術(shù)3.5.1　近場(chǎng)光學(xué)顯微技術(shù)3.5.2　二次諧波成像3.5.3　OCT技術(shù)參考文獻(xiàn)第4章　光子技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的新發(fā)展及應(yīng)用4.1　心臟光標(biāo)測(cè)技術(shù)4.1.1　基本原理4.1.2　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)4.1.3　實(shí)驗(yàn)方法4.1.4　心臟光學(xué)標(biāo)測(cè)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的應(yīng)用4.1.5　光學(xué)標(biāo)測(cè)技術(shù)的發(fā)展及其局限性4.2　光動(dòng)力療法4.2.1　光動(dòng)力反應(yīng)的基本機(jī)制4.2.2　影響光動(dòng)力效果的主要因素4.2.3　PDT對(duì)腫瘤細(xì)胞及實(shí)體腫瘤的作用效果4.2.4　PDT的臨床應(yīng)用4.2.5　PDT研究現(xiàn)狀4.3　熒光共振能量轉(zhuǎn)移技術(shù)在生命科學(xué)研究中的應(yīng)用4.3.1　熒光共振能量轉(zhuǎn)移的基本原理4.3.2　熒光共振能量轉(zhuǎn)移信號(hào)的數(shù)據(jù)分析4.3.3　光共振能量轉(zhuǎn)移中使用的儀器設(shè)備4.3.4　常使用的供體受體熒光分子對(duì)4.3.5　FRET在生物學(xué)研究中的應(yīng)用4.4　光學(xué)納米探針4.4.1　金納米微粒4.4.2　量子點(diǎn)探針4.5　生物分析中的光捕獲技術(shù)4.5.1　光阱力及其計(jì)算模型4.5.2　光鑷系統(tǒng)構(gòu)建基礎(chǔ)4.5.3　光鑷技術(shù)在生命科學(xué)中的應(yīng)用4.6　激光技術(shù)新發(fā)展4.6.1　激光在基因轉(zhuǎn)染和基因治療中的應(yīng)用4.6.2　弱激光療法4.6.3　微水刀激光4.6.4　光波導(dǎo)光模光譜技術(shù)參考文獻(xiàn)附錄圖版

章節(jié)摘錄

第1章 生物組織光學(xué)特性當(dāng)把激光應(yīng)用于生物組織時(shí)，其相互作用是多種多樣的。不同組織的特殊性質(zhì)，以及激光的多參數(shù)類型是這種多樣性的原因。在組織的光學(xué)特性中，最重要的是反射、吸收及散射系數(shù)，它們共同決定了某一波長的光在組織中的總傳輸。描述這些特性的傳輸理論直接論述了光子在吸收介質(zhì)和散射介質(zhì)的傳輸過程，它在處理激光與生物組織相互作用中已得到廣泛應(yīng)用。將激光系統(tǒng)應(yīng)用于各種靶組織可觀察到多種潛在的光與組織的相互作用，研究光在組織中的傳播過程，如熱傳導(dǎo)和熱容量等性質(zhì)。本章將討論物質(zhì)受到光作用時(shí)所出現(xiàn)的基本現(xiàn)象，并研究組織光學(xué)特性所需建立的光傳輸和數(shù)學(xué)模型，最后針對(duì)光與組織相互作用的主要類型進(jìn)行討論。1.1　光學(xué)特性基本原理本節(jié)討論光在傳播過程中碰到物質(zhì)會(huì)發(fā)生的幾種現(xiàn)象：反射、折射、散射、吸收。圖1—1為光束入射到薄片物質(zhì)上的一種典型情況。1.1.1　反射和折射光在一種給定折射率的物質(zhì)中傳播，當(dāng)傳輸?shù)搅硪环N不同折射率物質(zhì)的交界面時(shí)，光的傳播路徑將發(fā)生改變。與邊界或邊界曲率相比，如果波長足夠小，將會(huì)引起反射和折射現(xiàn)象，如圖1—2所示。光發(fā)生折射還是透射的概率取決于兩種介質(zhì)的折射率、入射角和輻射的偏振度。1.1.2 散射當(dāng)把彈性約束的帶電粒子置于電磁波中，料子就處由電場(chǎng)引起的運(yùn)動(dòng)中。

編輯推薦

《生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)新技術(shù)及應(yīng)用》從生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)的基本理論入手，重點(diǎn)介紹生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)的應(yīng)用，概要地總結(jié)了目前的一些研究熱點(diǎn)及其解決的思路和方法。書中囊括了編著者從事生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)近20年來的主要研究成果，既描述了生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)的基本原理，也介紹了激光、化學(xué)、生物及納米材料的相關(guān)技術(shù)及其應(yīng)用，體現(xiàn)了交叉學(xué)科的研究特點(diǎn)，展現(xiàn)了一個(gè)極具生命力的新領(lǐng)域。它可以用于信息科學(xué)、物理科學(xué)和生命科學(xué)技術(shù)等學(xué)科的教材，也可以成為科學(xué)技術(shù)人員的參考書。

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