生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)

內(nèi)容概要

《生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)(第2版)》以作為生物體機(jī)能信息載體的光在研究生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)問(wèn)題中的流向，依次介紹基礎(chǔ)光子學(xué)系統(tǒng)(第一章)、人體中光與物質(zhì)相互作用的基本知識(shí)和數(shù)學(xué)描述(第二章、第三章)、人體機(jī)能信息的獲取所必需的共性理論和相關(guān)技術(shù)(第四章、第五章)；然后通過(guò)兩個(gè)具體的研究實(shí)例，即無(wú)創(chuàng)傷人體內(nèi)成分測(cè)量(第六章)和無(wú)創(chuàng)傷人體光學(xué)成像(第七章)，為讀者提供生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)研究方法和技術(shù)構(gòu)成的系統(tǒng)介紹和感性認(rèn)識(shí)；最后本書(shū)還介紹了生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)研究領(lǐng)域的幾個(gè)成功應(yīng)用和熱點(diǎn)研究?jī)?nèi)容(第八章)。
《生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)(第2版)》可供從事醫(yī)學(xué)、工學(xué)、理學(xué)等應(yīng)用研究的相關(guān)學(xué)者、工程技術(shù)人員、研究生和高年級(jí)本科生參考。本書(shū)由徐可欣、高峰、趙會(huì)娟編寫(xiě)。

書(shū)籍目錄

第二版說(shuō)明
序
前言
第一章  緒論
第二章  光與生物組織體的相互作用
  2.1  光與生物組織體相互作用的基本形式
  2.2  組織體對(duì)光的吸收效應(yīng)
    2.2.1  吸收效應(yīng)和吸收系數(shù)
    2.2.2  分子吸收種類
    2.2.3  生物組織中的吸收物質(zhì)
    2.2.4  朗伯一比爾定理
  2.3  組織體對(duì)光的散射效應(yīng)
    2.3.1  散射
    2.3.2  彈性散射
    2.3.3  非彈性散射
    2.3.4  組織體出射光子的分類和修正的朗伯-比爾定理
  2.4  組織體發(fā)光
    2.4.1  生物組織的熒光效應(yīng)
    2.4.2  熒光發(fā)光的表征
    2.4.3  生物組織的自體熒光與外熒光
  2.5  光熱效應(yīng)和光聲效應(yīng)
    2.5.1  熱的產(chǎn)生
    2.5.2  熱在組織體中的傳導(dǎo)
    2.5.3  熱對(duì)組織體的效應(yīng)及其應(yīng)用
    2.5.4  光聲效應(yīng)
  2.6  光化學(xué)效應(yīng)
  參考文獻(xiàn)
第三章  描述光在組織體中傳播的數(shù)學(xué)模型
  3.1  離散粒子統(tǒng)計(jì)模型：MC模擬
  3.2  連續(xù)粒子模型：玻耳茲曼輻射傳輸方程
  3.3  擴(kuò)散方程及其解
    3.3.1  邊界條件
    3.3.2  光源模型
    3.3.3  解析解
    3.3.4  數(shù)值解
  3.4  K-M模型
  3.5  加-倍法
    3.5.1  一般理論
    3.5.2  組織薄層的反射與透射
  參考文獻(xiàn)
第四章  生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)中的測(cè)量技術(shù)
  4.1  光源
    4.1.1  光源的分類
    4.1.2  生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)、臨床診斷和治療中的激光器
    4.1.3  激光安全
  4.2  光電探測(cè)器
    4.2.1  光電探測(cè)器種類
    4.2.2  光電探測(cè)器的性能參數(shù)和光電探測(cè)器的選擇
  4.3  微弱光信號(hào)的電探測(cè)技術(shù)
    4.3.1  探測(cè)器的噪聲
    4.3.2  鎖相放大技術(shù)
    4.3.3  取樣積分器
    4.3.4  光子計(jì)數(shù)技術(shù)
    4.3.5  時(shí)間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)
    4.3.6  頻域技術(shù)
  4.4  生物組織光學(xué)參數(shù)的直接測(cè)量方法
    4.4.1  分光光度法
    4.4.2  積分球技術(shù)
  參考文獻(xiàn)
第五章  參數(shù)提取的定量數(shù)學(xué)方法
  5.1  常用的化學(xué)計(jì)量學(xué)方法
    5.1.1  MLR模型
    5.1.2  PCR模型
    5.1.3  PLS模型
    5.1.4  校正模型的驗(yàn)證
  5.2  X射線計(jì)算機(jī)層析成像技術(shù)基本原理
  5.3  擴(kuò)散光學(xué)層析理論
  5.4  熒光擴(kuò)散層析技術(shù)
    5.4.1  弱散射媒質(zhì)中的熒光光譜技術(shù)
    5.4.2  組織體中熒光傳輸過(guò)程的定量描述
    5.4.3  隨機(jī)媒質(zhì)中的熒光光譜技術(shù)
    5.4.4  熒光擴(kuò)散層析
    參考文獻(xiàn)
第六章  生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)在人體成分濃度檢測(cè)方面的應(yīng)用
  6.1  無(wú)創(chuàng)傷人體血糖濃度檢測(cè)
    6.1.1  人體血糖濃度無(wú)創(chuàng)測(cè)量的意義
    6.1.2  人體血糖濃度無(wú)創(chuàng)測(cè)量的研究進(jìn)展
    6.1.3  近紅外光譜測(cè)量血糖濃度的理論基礎(chǔ)
    6.1.4  人體血糖濃度無(wú)創(chuàng)測(cè)量的初步臨床結(jié)果
  6.2  無(wú)創(chuàng)傷人體血氧檢測(cè)
    6.2.1  人體血氧飽和度及無(wú)創(chuàng)檢測(cè)的意義
    6.2.2  人體血氧飽和度無(wú)創(chuàng)檢測(cè)原理
    6.2.3  動(dòng)脈血氧飽和度測(cè)量原理
    6.2.4  肌血氧和腦血氧飽和度檢測(cè)
  6.3  結(jié)束語(yǔ)
    參考文獻(xiàn)
第七章  生物醫(yī)學(xué)光子成像技術(shù)
  7.1  DOT
    7.1.1  圖像信息的獲取
    7.1.2  DOT的系統(tǒng)構(gòu)造
    7.1.3  仿體模型的DOT舉例
    7.1.4  DOT的優(yōu)點(diǎn)
    7.1.5  DOT的應(yīng)用
  7.2  熒光分子層析
  7.3  OCT
    7.3.1  提取早期到達(dá)光的技術(shù)
    7.3.2  OCT的工作原理
    7.3.3  分辨率及穿透深度
    7.3.4  OCT的系統(tǒng)構(gòu)造
    7.3.5  OCT的優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用
  7.4  光聲層析成像基本原理
    7.4.1  基本物理參數(shù)
    7.4.2  一般光聲波動(dòng)方程
    7.4.3  光聲波動(dòng)方程的解
    7.4.4  PAT重建的一般方法
  參考文獻(xiàn)
第八章  生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)其他研究熱點(diǎn)介紹
  8.1  激光掃描共聚焦顯微技術(shù)
    8.1.1  共聚焦成像原理
    8.1.2  激光掃描共聚焦顯微鏡裝置
    8.1.3  熒光共聚焦顯微鏡
    8.1.4  激光掃描共聚焦顯微鏡的優(yōu)點(diǎn)及在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用
  8.2  光動(dòng)力療法
    8.2.1  光動(dòng)力診斷和治療原理
    8.2.2  光敏劑和激發(fā)光源
    8.2.3  光動(dòng)力療法的方法及優(yōu)勢(shì)
  8.3  光鑷
    8.3.1  光輻射壓力、光梯度力
    8.3.2  光學(xué)勢(shì)阱
    8.3.3  光鑷裝置
    8.3.4  光鑷的應(yīng)用
    參考文獻(xiàn)
中英文名詞對(duì)照表

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：插圖：在介紹了四個(gè)基本問(wèn)題后，第六章將通過(guò)介紹無(wú)創(chuàng)傷人體成分測(cè)量方法。通過(guò)該介紹，將展現(xiàn)給讀者對(duì)具體的生物體或者活體進(jìn)行應(yīng)用時(shí)所遇到的特有問(wèn)題，大家將會(huì)感到多學(xué)科知識(shí)的交叉和技術(shù)融合是非常重要的。首先將介紹血糖濃度的無(wú)創(chuàng)傷測(cè)量方法的研究。雖然血糖的無(wú)創(chuàng)傷檢測(cè)方法還未能滿足臨床應(yīng)用的精度要求，但它可以使讀者對(duì)利用光譜方法進(jìn)行活體成分檢測(cè)的這個(gè)過(guò)程和一些共性問(wèn)題有一個(gè)系統(tǒng)的了解。具體內(nèi)容包括：被測(cè)部位組織中的主要成分的光的吸收原理；為了實(shí)現(xiàn)糖的濃度的定量檢測(cè)，檢測(cè)系統(tǒng)可達(dá)到的精度和定量方法與可實(shí)現(xiàn)的檢測(cè)濃度極限的定量關(guān)系；被測(cè)人體在變化的背景下保證測(cè)量再現(xiàn)性的人機(jī)接口技術(shù)等。然后介紹人體血氧飽和度的無(wú)創(chuàng)傷測(cè)量技術(shù)。該方法已經(jīng)成功地應(yīng)用于臨床，特別要比較分析血糖測(cè)量和血氧測(cè)量的不同之處，進(jìn)而來(lái)體會(huì)無(wú)創(chuàng)傷人體成分測(cè)量方法的關(guān)鍵。第七章將通過(guò)介紹無(wú)創(chuàng)傷人體光學(xué)成像的方法，使讀者對(duì)利用光譜方法進(jìn)行活體結(jié)構(gòu)或功能的二維乃至三維成像方法有一個(gè)系統(tǒng)的了解。如第三章介紹的，光在人體組織內(nèi)被吸收和被散射是同時(shí)存在的。一般來(lái)講，被散射光的光將占有出射光的絕大部分，所以散射光的成像技術(shù)應(yīng)該是為人們所首選的。但是由于出射光包含了吸收和散射的共同影響，信號(hào)構(gòu)成更為復(fù)雜，且散射光在各個(gè)方向上均會(huì)產(chǎn)生，使得成像方法極其復(fù)雜而且降低了圖像的分辨率。當(dāng)然，人們也努力嘗試?yán)迷谌梭w內(nèi)近乎走直線的一部分光來(lái)進(jìn)行組織體的成像，為此也研究了應(yīng)用空間門(mén)或時(shí)間門(mén)來(lái)選擇這些光子的檢測(cè)方法和技術(shù)，人們采取這些方法的初衷在于，如果對(duì)這些走直線的光子檢測(cè)成功，則圖像重建的算法可以借用X射線成像的成熟技術(shù)，遺憾的是在高散射介質(zhì)或者非薄層被測(cè)介質(zhì)的場(chǎng)合，沿直線方向傳播的光線的概率近乎為零，所以即便應(yīng)用高性能的設(shè)備其應(yīng)用場(chǎng)合也十分有限，此時(shí)必須發(fā)展基于漫射光的成像技術(shù)。第七章主要介紹漫射光成像和彈道光成像的各種原理和技術(shù)，通過(guò)對(duì)各種技術(shù)進(jìn)行比較給出目前各種方法可以達(dá)到的水平，對(duì)于這些技術(shù)在諸如腦功能成像、乳腺癌的早期診斷等一些重要應(yīng)用研究也給予系統(tǒng)的介紹。

編輯推薦

《生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)(第2版)》由基礎(chǔ)篇和應(yīng)用篇組成，在基礎(chǔ)篇詳細(xì)地講述了生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)必需的理論和相關(guān)技術(shù)，包括基礎(chǔ)光子學(xué)系統(tǒng)、光與組織體相互作用的基本知識(shí)和數(shù)學(xué)描述：應(yīng)用篇以無(wú)創(chuàng)傷人體成分測(cè)量和無(wú)創(chuàng)傷人體光學(xué)成像為實(shí)例，向讀者描述了應(yīng)用于人體疾病診斷的光子學(xué)實(shí)現(xiàn)方法，最后扼要地介紹了該研究領(lǐng)域的其他熱點(diǎn)研究和應(yīng)用。

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