Laser-tissue Interaction XII pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:SPIE-International Society for Optical Engine

作者:Donald D. Duncan

出品人:

页数:498

译者:

出版时间:2001-07-09

价格:USD 120.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780819439352

丛书系列:

图书标签:

• Laser-tissue interaction
• Biomedical optics
• Laser surgery
• Photothermal therapy
• Photodynamic therapy
• Laser ablation
• Wound healing
• Tissue engineering
• Medical lasers
• Spectroscopy

好的，这是一份关于《非线性光学在生物医学成像中的应用进展》的图书简介，旨在详细介绍该领域的前沿动态，且不涉及您提到的特定书籍内容。 --- 图书简介：《非线性光学在生物医学成像中的应用进展》 导言：跨越衍射极限的生物医学成像新纪元 生物医学成像技术是现代生命科学研究和临床诊断的基石。近年来，随着超快激光技术和先进光学系统的飞速发展，非线性光学（Nonlinear Optics, NLO）在活体组织深层、高分辨率和低光毒性成像方面展现出革命性的潜力。本书《非线性光学在生物医学成像中的应用进展》汇集了该领域顶尖学者的最新研究成果，系统性地梳理了当前主流的非线性光学成像模式、关键技术挑战及其在神经科学、肿瘤学和组织工程中的突破性应用。 本书不仅关注基础物理原理的深入探讨，更侧重于技术转化与实际案例分析，旨在为光学工程师、生物物理学家、材料科学家以及临床医学研究人员提供一个全面、深入且具有前瞻性的参考指南。 --- 第一部分：非线性光学成像的基础物理与技术原理 本部分为理解非线性光学成像奠定坚实的理论基础，重点阐述了不同非线性过程的物理机制及其在生物介质中相互作用的特性。 第一章：超快激光源的最新进展与生物应用适配 成像质量在很大程度上依赖于激发光源。本章深入探讨了飞秒和皮秒激光器的最新发展，特别是工作在近红外（NIR）波段的锁模激光器（如掺钛蓝宝石振荡器、光纤激光器和半导体激光器）在能量、脉冲宽度、重复频率和光束质量上的优化。重点分析了如何通过色散管理和脉冲整形技术，实现对激光脉冲在复杂生物组织中传播特性的精确控制，以最大化信号采集效率并最小化光损伤。 第二章：二次谐波产生（Second Harmonic Generation, SHG）成像：结构与各向异性分析 SHG是一种对非中心对称结构高度敏感的二阶非线性过程。本章详细介绍了SHG成像的理论基础，包括其对胶原纤维、肌球蛋白等有序分子结构的特异性响应。内容涵盖了偏振敏感SHG（Polarization-Sensitive SHG）技术在量化组织结构各向异性（如纤维排列角度和密度）方面的应用，并讨论了如何通过优化采集方案，实现对微小病理结构（如早期纤维化或肿瘤边缘）的实时、高对比度三维成像。 第三章：三次谐波产生（Third Harmonic Generation, THG）与多光子激发荧光（Multiphoton Excitation Fluorescence, MPEF） THG作为一种三阶非线性过程，具有无背景信号、高空间分辨率和无需染料标记的优势。本章分析了THG对界面和折射率不均匀性的敏感性，并将其应用于血管网络重建和髓鞘结构的无损表征。 MPEF部分则着重于双光子激发荧光（Two-Photon Excitation Fluorescence, T2PF）和三光子激发荧光（Three-Photon Excitation Fluorescence, T3PF）。详细讨论了T2PF在深层组织成像中，如何利用长波长激发光有效抑制散射和减少光漂白，并结合钙成像探针，实现对活体动物脑功能区域的动态监测。同时，也探讨了T3PF在实现更高层析成像深度方面的潜力。 第四章：拉曼散射与非线性光热效应成像 本章拓展了非线性信号采集的范围。拉曼成像（Raman Imaging），特别是受激拉曼散射（Stimulated Raman Scattering, SRS）和共振拉曼散射（Resonance Raman Scattering, RRS），因其能提供分子指纹信息的能力，正成为代谢成像的新宠。本节详细介绍了SRS显微镜的技术实现、信噪比优化以及在活体组织中实时监测脂质、蛋白质等关键生物分子分布的应用。此外，还讨论了基于非线性吸收的光热效应在肿瘤消融和功能性热成像中的应用。 --- 第二部分：先进技术平台与深度成像策略 为克服生物组织对光的散射和吸收，本部分聚焦于开发能够实现更深层、更高分辨率成像的新型非线性光学平台。 第五章：自适应光学（Adaptive Optics, AO）与非线性成像的融合 光在穿过湍流或具有高像差的生物介质时，波前会发生畸变，严重限制了成像深度和分辨率。本章专门讨论了如何将基于波前传感器或引导波的自适应光学系统集成到非线性显微镜中。内容包括：波前畸变的实时测量、基于局部或全局反馈的相位校正算法，以及AO辅助的深层多光子成像在视网膜和皮层成像中的显著性能提升。 第六章：光声成像（Photoacoustic Imaging, PAI）与非线性耦合 光声成像结合了光学的高对比度和超声的高穿透力。本章探讨了超快激光脉冲激发下产生的热膨胀效应，并进一步深入到非线性光声现象，如光声散射、光声相位图（Phase-Resolved Photoacoustics）以及基于高阶非线性信号的组织弹性成像技术。重点分析了如何利用非线性光吸收特性来区分不同类型的生物组织或染料。 第七章：新型显微镜设计：扫描与并行采集 传统的逐点扫描（Point-Scanning）技术在高速成像方面存在瓶颈。本章对比了基于空间光调制器（SLM）的并行成像技术，如全场激发（Wide-Field Excitation）和共聚焦采集的结合。重点讨论了基于多焦点或多通道的快速扫描技术（如振镜扫描优化和Lattice Light Sheet Microscopy的非线性扩展），以实现实时、低光漂白的三维动态过程捕捉。 --- 第三部分：关键生物医学应用的前沿研究 本部分展示了非线性光学技术在解决具体生物医学难题中的实战能力。 第八章：神经科学：动态连接组与细胞活动追踪 非线性成像技术，尤其是集成钙指示剂的T2PF，极大地推动了神经科学的发展。本章详细介绍了利用多光子显微镜对小鼠、斑马鱼等模型动物的大脑皮层、海马体等区域进行长期、活体、大规模神经元活动记录的最新方法。内容涵盖了电压敏感染料（VSD）成像、光遗传学与多光子成像的同步操作，以及利用SHG和THG对神经元细胞外基质和髓鞘结构的精细分析。 第九章：肿瘤学与病理诊断：分子标记物与肿瘤微环境 在肿瘤研究中，非线性成像提供了无创或微创分子病理分析的可能。本章阐述了如何利用内源性信号（如胶原的SHG和脂质的T2PF）来评估肿瘤的浸润边缘、纤维化程度和代谢状态。特别关注了靶向性荧光探针在非线性显微镜下的应用，以及如何结合光谱分析，实现对肿瘤异质性、药物递送效率和治疗反应的实时监测。 第十十章：再生医学与组织工程的无标记监测 组织工程和再生医学对细胞外基质（ECM）的精准构建和成熟度评估提出了极高要求。本章探讨了如何利用SHG和SRS来量化支架材料中胶原和弹性蛋白的成熟度、纤维取向和密度，这些都是影响组织功能的重要参数。通过无标记检测，研究人员可以实时评估细胞在三维培养环境中的行为，无需引入潜在毒性的外源性标记物。 --- 结论与展望 本书最后对非线性光学成像技术的发展趋势进行了总结和展望，讨论了量子成像、深度学习在图像重建和数据分析中的集成应用，以及未来实现全光谱、高通量、临床转化的挑战与机遇。 目标读者： 生物医学工程、光学、物理学、神经科学、肿瘤学和材料科学领域的研究生、博士后、资深研究人员及相关行业的工程师。

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我以一个临床医学研究者的角度来评价这本书，希望能为那些在生物医学应用端的朋友提供一些参考。这本书的价值在于它清晰地描绘了“光能”是如何“转化为”可控的“生物学效应”的路径。它没有过多地纠缠于基础物理的繁复细节，而是将重点放在了如何通过调控激光参数（如波长、脉冲宽度、重复频率）来精细控制细胞凋亡、DNA损伤或组织加热的程度。其中关于低剂量光动力疗法（PDT）中光敏剂激活效率与氧气张力之间相互作用的章节，提供了大量精妙的实验设计思路。我发现书中对生物组织光学特性的非线性响应的描述特别到位，这直接关系到我们设计新型光纤导光束时的剂量分布准确性。虽然书中涉及的光谱学内容略显专业，但其结论和图谱对于指导临床设备的选择和优化是极其宝贵的。这本书的作者群体似乎是跨学科的精英组合，使得内容既有物理学家的严谨，又不失生物学家的洞察力。强烈推荐给所有从事光疗、光诊断和生物组织工程的研究人员。

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这本书简直是为那些痴迷于光与生物组织相互作用的领域的研究人员量身定做的。我从头到尾都被其中涵盖的深度和广度所震撼。它不仅仅是罗列了各种实验数据和理论模型，更重要的是，它深入剖析了当前技术面临的瓶颈，并对未来的发展方向给出了极富洞察力的预测。特别是关于超快激光在生物医学成像方面应用的章节，作者的论述极其细腻，从理论推导到实际应用中的信号处理，每一步都清晰可见。读完后，我感觉自己对光在复杂介质中传播的物理机制有了更深一层的理解，那些过去模糊的概念似乎都变得清晰锐利起来。书中对新型光纤设计和微纳光学器件在生物组织内导航的讨论，更是让我茅塞顿开，对于我正在进行的一个微创手术器械开发项目，提供了直接的理论支撑和启发。唯一的遗憾是，某些高级数学模型的推导过程略显跳跃，对于基础稍弱的读者来说，可能需要额外的参考资料来辅助理解。但总的来说，这是一部极具前瞻性和实用价值的专业著作，绝对值得在书架上占据显眼的位置。

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这本书的结构安排堪称典范，它像一条精心铺设的知识高速公路，引导读者从宏观概念平稳过渡到微观机理，最后到达工程应用的前沿阵地。我特别欣赏它对“生物组织光学特性测量方法”的系统性回顾，尤其对新型光谱偏振成像技术在早期病灶检测中的潜力进行了深入的案例分析。作者们对于如何在复杂环境光干扰下提取有效信号的讨论，提供了实用的解决方案，这对于野外或床旁诊断设备的开发具有直接指导意义。书中对能量沉积均匀性的建模，展示了作者在数值模拟方面的深厚功力，他们不仅给出了结果，更重要的是解释了结果背后的物理直觉。对于那些希望将实验室成果快速转化为可行产品的工程师来说，这本书的“从原理到实践”的章节安排是无价之宝。它不仅是知识的载体，更像是一份凝聚了数十年经验的“最佳实践指南”。阅读体验流畅，论证有力，是近年来该领域内难得一见的精品。

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老实说，我原本对这种高度专业化的汇编感到一丝抗拒，总觉得会充斥着大量晦涩难懂的术语和过时的信息。然而，当我翻开这本书的目录时，立刻被其前沿性和时效性所吸引。它巧妙地平衡了基础物理原理与最新的工程实践。举个例子，书中详细介绍了新型皮秒激光器在消融和凝固软组织时的能量耦合效率优化策略，这部分内容结合了热力学、流体力学和光学传输理论，逻辑严密得令人称奇。我尤其欣赏作者在讨论组织损伤阈值时所采用的多尺度分析方法，这远比教科书上那些简化的二维模型要来得真实和可靠。这本书的排版和图表设计也值得称赞，复杂的概念图往往能够一目了然地展示出深层的物理图像，极大地加快了我的学习速度。如果你正在寻找一本能将纯粹的理论物理与实际的生物医学工程应用无缝衔接的参考书，那么这本书无疑是近十年来最出色的成果之一。它已经成为我实验室日常工作中不可或缺的案头宝典。

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坦率地说，当我拿到这本大部头时，内心是存疑的，期待值并不高，毕竟“激光与组织相互作用”这个主题已经被讨论了数十年。然而，这本书在处理“异质性介质中的光散射问题”这一经典难题时，展现出了令人耳目一新的处理方式。它没有沿用传统的Monte Carlo模拟的惯用框架，而是引入了一种基于波前整形和自适应光学技术的新型逆向散射补偿算法，这种思路的转变极大地提高了深度成像的对比度和分辨率。书中对高功率密度下的等离子体产生及其对周边组织的非热效应的分析，尤其精彩，它提供了用以预测烧蚀边界的精确热扩散模型，这对于高精度切割应用至关重要。阅读过程中，我多次停下来，反复揣摩作者对“光学窗口”下吸收系数随温度变化的反馈机制的描述。这本书的学术深度毋庸置疑，它推动了该领域向前迈进了一大步，迫使我们重新审视一些看似已定论的物理现象。对于资深学者而言，这是一部挑战现有认知、激发新研究方向的杰作。

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