生物醫(yī)學光子學新技術及應用

內容概要

　　《生物醫(yī)學光子學新技術及應用》概述了生物醫(yī)學光子學技術在生物醫(yī)學領域的最新發(fā)展及應用，包括心臟光學標測技術、熒光共振能量轉移技術、光學納米探針、生物分析中的光捕獲技術、光動力療法，以及基于激光技術的基因轉染和基因治療方法、微水刀激光、光波導光模光譜等的新發(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)學光子學中的光譜分析和成像技術，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，近場光學顯微技術、二次諧波成像和光學層析成像等技術和方法。　　《生物醫(yī)學光子學新技術及應用》可作為生物醫(yī)學光子學相關專業(yè)的高年級本科生和研究生教材，也可供從事相關領域研究的學者和專業(yè)技術人員參考。

作者簡介

張鎮(zhèn)西教授、博士、博士生導師，1990年博士研究生畢業(yè)于西安交通大學，獲生物醫(yī)學工程及儀器博士學位。1991-1993年在中國科學技術大學進行博士后研究。2000-2006年曾任西安交通大學生命科學與技術學院副院長。現任生物醫(yī)學分析技術及儀器研究所所長、福建泰普-西安交通大學生物醫(yī)學分析儀器研究中心主任、生物醫(yī)學工程及生物物理學教授、博士生導師、教育部高等學校生物醫(yī)學工程專業(yè)教學指導委員會委員(2006-2010年)、生物醫(yī)學光子學教育部網上合作研究中心副主任及學術委員會委員、《激光生物學報》副主任編委、《中國激光》、《光電子·激光》、Optoelectronics Letters、《國際生物醫(yī)學工程雜志》（原《國外醫(yī)學生物醫(yī)學工程分冊》）、《世界醫(yī)療器械》編委、中國光學學會生物醫(yī)學與激光醫(yī)學專業(yè)第五屆委員會委員、中華醫(yī)學學會陜西省分會激光醫(yī)學專業(yè)委員會副理事長、中華醫(yī)學學會激光醫(yī)學分會第四屆全國委員會專業(yè)學組基礎組副組長、陜西省電子學會生物電子學專業(yè)委員會副理事長、西安生命科學與技術學會理事長、西安激光與紅外學會副理事長、西安市科協第七屆委員會委員。全國高協組織教材研究與編寫委員會委員、全國高協組織教材研究與編寫委員會生命科學與工程專業(yè)委員會主任委員。“蔣大宗基金”管理委員會主任。美國SPIE會員、中國光學學會高級會員、中國儀器儀表學會高級會員。曾五次在德國斯圖加特大學、放射與環(huán)境保護研究所（幕尼黑）、洪堡大學醫(yī)學院腫瘤醫(yī)院（柏林）、威廉港應用大學和呂倍克應用大學從事科學研究。目前發(fā)表論文百余篇，譯著《激光與生物組織的相互作用——原理及應用》(西安交通大學出版社1999年4月)、《醫(yī)學工作者的因特網》(西安交通大學出版社2000年6月)、《分子光子學》(科學出版社2004年4月)、《激光與生物組織的相互作用原理及應用》（第3版）(2005年8月)四部，參與《翻譯納電子學與納米系統(tǒng)》(第4章 生物學衍生的思想、第11章 生物電子學與分子電子學）(西安交通大學出版社2006年7月)。獲部 級科技進步三等獎二項、2006年度陜西省科學技術獎二等獎一項、2006年享受政府特殊津貼。 　　目前作為課題負責人承擔國家自然科學基金的研究項目有：基于ALA脂類衍生物的光動力療法對白血病細胞的影響（60178034）、心臟電活動高分辨光學標測技術的研究（60378018）、基于激光技術的微粒輔助基因轉染新方法研究（60578026）；省部級的研究項目有：靜止懸浮激光衍射法自動血細胞計數及分類儀器的研究（96C17）、用于骨損傷和缺陷的骨再生材料等（2000C17）。中德合作科研項目（PPP）“基因轉染新方法研究-激光照射金納米顆粒誘導細胞的選擇性吸收”中方負責人(留金出[2005]3096號)。從事的研究方向為生物醫(yī)學光子學及應用、光生物物理學和醫(yī)用生物材料及技術等。

書籍目錄

序緒論參考文獻第1章　生物組織光學特性1.1　光學特性基本原理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　等離子體誘導蝕除1.3.5　光致破裂1.3.6　總結參考文獻第2章　生物光譜分析技術2.1　物質的吸收光譜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2.1.4　吸收光譜在生物醫(yī)學領域的應用2.2　熒光光譜2.2.1　熒光光度法2.2.2　熒光物質2.2.3　熒光光度計2.2.4　穩(wěn)態(tài)熒光光譜的應用2.2.5　瞬態(tài)熒光光譜的應用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2.3.4　拉曼光譜儀2.3.5　拉曼光譜的應用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2.4.4　紅外光譜儀2.4.5　紅外光譜的應用參考文獻第3章　光子探測與成像技術3.1　熒光成像技術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　聲光效應成像3.5　其他成像技術3.5.1　近場光學顯微技術3.5.2　二次諧波成像3.5.3　OCT技術參考文獻第4章　光子技術在生物醫(yī)學領域的新發(fā)展及應用4.1　心臟光標測技術4.1.1　基本原理4.1.2　系統(tǒng)結構4.1.3　實驗方法4.1.4　心臟光學標測實驗技術的應用4.1.5　光學標測技術的發(fā)展及其局限性4.2　光動力療法4.2.1　光動力反應的基本機制4.2.2　影響光動力效果的主要因素4.2.3　PDT對腫瘤細胞及實體腫瘤的作用效果4.2.4　PDT的臨床應用4.2.5　PDT研究現狀4.3　熒光共振能量轉移技術在生命科學研究中的應用4.3.1　熒光共振能量轉移的基本原理4.3.2　熒光共振能量轉移信號的數據分析4.3.3　光共振能量轉移中使用的儀器設備4.3.4　常使用的供體受體熒光分子對4.3.5　FRET在生物學研究中的應用4.4　光學納米探針4.4.1　金納米微粒4.4.2　量子點探針4.5　生物分析中的光捕獲技術4.5.1　光阱力及其計算模型4.5.2　光鑷系統(tǒng)構建基礎4.5.3　光鑷技術在生命科學中的應用4.6　激光技術新發(fā)展4.6.1　激光在基因轉染和基因治療中的應用4.6.2　弱激光療法4.6.3　微水刀激光4.6.4　光波導光模光譜技術參考文獻附錄圖版

章節(jié)摘錄

第1章 生物組織光學特性當把激光應用于生物組織時，其相互作用是多種多樣的。不同組織的特殊性質，以及激光的多參數類型是這種多樣性的原因。在組織的光學特性中，最重要的是反射、吸收及散射系數，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和散射介質的傳輸過程，它在處理激光與生物組織相互作用中已得到廣泛應用。將激光系統(tǒng)應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，如熱傳導和熱容量等性質。本章將討論物質受到光作用時所出現的基本現象，并研究組織光學特性所需建立的光傳輸和數學模型，最后針對光與組織相互作用的主要類型進行討論。1.1　光學特性基本原理本節(jié)討論光在傳播過程中碰到物質會發(fā)生的幾種現象：反射、折射、散射、吸收。圖1—1為光束入射到薄片物質上的一種典型情況。1.1.1　反射和折射光在一種給定折射率的物質中傳播，當傳輸到另一種不同折射率物質的交界面時，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，將會引起反射和折射現象，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的折射率、入射角和輻射的偏振度。1.1.2 散射當把彈性約束的帶電粒子置于電磁波中，料子就處由電場引起的運動中。

編輯推薦

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

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