生物醫(yī)學光子學

內容概要

《生物醫(yī)學光子學(第2版)》以作為生物體機能信息載體的光在研究生物醫(yī)學光子學問題中的流向，依次介紹基礎光子學系統(tǒng)(第一章)、人體中光與物質相互作用的基本知識和數(shù)學描述(第二章、第三章)、人體機能信息的獲取所必需的共性理論和相關技術(第四章、第五章)；然后通過兩個具體的研究實例，即無創(chuàng)傷人體內成分測量(第六章)和無創(chuàng)傷人體光學成像(第七章)，為讀者提供生物醫(yī)學光子學研究方法和技術構成的系統(tǒng)介紹和感性認識；最后本書還介紹了生物醫(yī)學光子學研究領域的幾個成功應用和熱點研究內容(第八章)。
《生物醫(yī)學光子學(第2版)》可供從事醫(yī)學、工學、理學等應用研究的相關學者、工程技術人員、研究生和高年級本科生參考。本書由徐可欣、高峰、趙會娟編寫。

書籍目錄

第二版說明
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  組織體對光的吸收效應
    2.2.1  吸收效應和吸收系數(shù)
    2.2.2  分子吸收種類
    2.2.3  生物組織中的吸收物質
    2.2.4  朗伯一比爾定理
  2.3  組織體對光的散射效應
    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
    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  光熱效應和光聲效應
    2.5.1  熱的產生
    2.5.2  熱在組織體中的傳導
    2.5.3  熱對組織體的效應及其應用
    2.5.4  光聲效應
  2.6  光化學效應
  參考文獻
第三章  描述光在組織體中傳播的數(shù)學模型
  3.1  離散粒子統(tǒng)計模型：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
第四章  生物醫(yī)學光子學中的測量技術
  4.1  光源
    4.1.1  光源的分類
    4.1.2  生物醫(yī)學檢測、臨床診斷和治療中的激光器
    4.1.3  激光安全
  4.2  光電探測器
    4.2.1  光電探測器種類
    4.2.2  光電探測器的性能參數(shù)和光電探測器的選擇
  4.3  微弱光信號的電探測技術
    4.3.1  探測器的噪聲
    4.3.2  鎖相放大技術
    4.3.3  取樣積分器
    4.3.4  光子計數(shù)技術
    4.3.5  時間相關單光子計數(shù)
    4.3.6  頻域技術
  4.4  生物組織光學參數(shù)的直接測量方法
    4.4.1  分光光度法
    4.4.2  積分球技術
  參考文獻
第五章  參數(shù)提取的定量數(shù)學方法
  5.1  常用的化學計量學方法
    5.1.1  MLR模型
    5.1.2  PCR模型
    5.1.3  PLS模型
    5.1.4  校正模型的驗證
  5.2  X射線計算機層析成像技術基本原理
  5.3  擴散光學層析理論
  5.4  熒光擴散層析技術
    5.4.1  弱散射媒質中的熒光光譜技術
    5.4.2  組織體中熒光傳輸過程的定量描述
    5.4.3  隨機媒質中的熒光光譜技術
    5.4.4  熒光擴散層析
    參考文獻
第六章  生物醫(yī)學光子學在人體成分濃度檢測方面的應用
  6.1  無創(chuàng)傷人體血糖濃度檢測
    6.1.1  人體血糖濃度無創(chuàng)測量的意義
    6.1.2  人體血糖濃度無創(chuàng)測量的研究進展
    6.1.3  近紅外光譜測量血糖濃度的理論基礎
    6.1.4  人體血糖濃度無創(chuàng)測量的初步臨床結果
  6.2  無創(chuàng)傷人體血氧檢測
    6.2.1  人體血氧飽和度及無創(chuàng)檢測的意義
    6.2.2  人體血氧飽和度無創(chuàng)檢測原理
    6.2.3  動脈血氧飽和度測量原理
    6.2.4  肌血氧和腦血氧飽和度檢測
  6.3  結束語
    參考文獻
第七章  生物醫(yī)學光子成像技術
  7.1  DOT
    7.1.1  圖像信息的獲取
    7.1.2  DOT的系統(tǒng)構造
    7.1.3  仿體模型的DOT舉例
    7.1.4  DOT的優(yōu)點
    7.1.5  DOT的應用
  7.2  熒光分子層析
  7.3  OCT
    7.3.1  提取早期到達光的技術
    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)構造
    7.3.5  OCT的優(yōu)點及應用
  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  一般光聲波動方程
    7.4.3  光聲波動方程的解
    7.4.4  PAT重建的一般方法
  參考文獻
第八章  生物醫(yī)學光子學其他研究熱點介紹
  8.1  激光掃描共聚焦顯微技術
    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)點及在醫(yī)學領域中的應用
  8.2  光動力療法
    8.2.1  光動力診斷和治療原理
    8.2.2  光敏劑和激發(fā)光源
    8.2.3  光動力療法的方法及優(yōu)勢
  8.3  光鑷
    8.3.1  光輻射壓力、光梯度力
    8.3.2  光學勢阱
    8.3.3  光鑷裝置
    8.3.4  光鑷的應用
    參考文獻
中英文名詞對照表

章節(jié)摘錄

版權頁：插圖：在介紹了四個基本問題后，第六章將通過介紹無創(chuàng)傷人體成分測量方法。通過該介紹，將展現(xiàn)給讀者對具體的生物體或者活體進行應用時所遇到的特有問題，大家將會感到多學科知識的交叉和技術融合是非常重要的。首先將介紹血糖濃度的無創(chuàng)傷測量方法的研究。雖然血糖的無創(chuàng)傷檢測方法還未能滿足臨床應用的精度要求，但它可以使讀者對利用光譜方法進行活體成分檢測的這個過程和一些共性問題有一個系統(tǒng)的了解。具體內容包括：被測部位組織中的主要成分的光的吸收原理；為了實現(xiàn)糖的濃度的定量檢測，檢測系統(tǒng)可達到的精度和定量方法與可實現(xiàn)的檢測濃度極限的定量關系；被測人體在變化的背景下保證測量再現(xiàn)性的人機接口技術等。然后介紹人體血氧飽和度的無創(chuàng)傷測量技術。該方法已經成功地應用于臨床，特別要比較分析血糖測量和血氧測量的不同之處，進而來體會無創(chuàng)傷人體成分測量方法的關鍵。第七章將通過介紹無創(chuàng)傷人體光學成像的方法，使讀者對利用光譜方法進行活體結構或功能的二維乃至三維成像方法有一個系統(tǒng)的了解。如第三章介紹的，光在人體組織內被吸收和被散射是同時存在的。一般來講，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應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，信號構成更為復雜，且散射光在各個方向上均會產生，使得成像方法極其復雜而且降低了圖像的分辨率。當然，人們也努力嘗試利用在人體內近乎走直線的一部分光來進行組織體的成像，為此也研究了應用空間門或時間門來選擇這些光子的檢測方法和技術，人們采取這些方法的初衷在于，如果對這些走直線的光子檢測成功，則圖像重建的算法可以借用X射線成像的成熟技術，遺憾的是在高散射介質或者非薄層被測介質的場合，沿直線方向傳播的光線的概率近乎為零，所以即便應用高性能的設備其應用場合也十分有限，此時必須發(fā)展基于漫射光的成像技術。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，通過對各種技術進行比較給出目前各種方法可以達到的水平，對于這些技術在諸如腦功能成像、乳腺癌的早期診斷等一些重要應用研究也給予系統(tǒng)的介紹。

編輯推薦

《生物醫(yī)學光子學(第2版)》由基礎篇和應用篇組成，在基礎篇詳細地講述了生物醫(yī)學光子學必需的理論和相關技術，包括基礎光子學系統(tǒng)、光與組織體相互作用的基本知識和數(shù)學描述：應用篇以無創(chuàng)傷人體成分測量和無創(chuàng)傷人體光學成像為實例，向讀者描述了應用于人體疾病診斷的光子學實現(xiàn)方法，最后扼要地介紹了該研究領域的其他熱點研究和應用。

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