具体描述
医用物理学，ISBN：9787563520893，作者：李旭光主编
现代临床诊断技术与设备原理 书籍简介 本书系统阐述了现代临床医学诊断领域的核心技术、关键设备及其背后的物理学、工程学原理。在当今医疗技术飞速发展的时代，精准的诊断是有效治疗的前提。本书旨在为医学生、住院医师、影像技术人员以及相关领域的研究人员提供一个全面、深入且具有实践指导意义的参考资料，帮助读者理解复杂医疗设备的运作机制，从而更好地应用这些工具进行疾病的早期发现、精确分型与疗效评估。 第一部分：基础物理与信号采集 本书首先从基础物理学原理切入，为理解后续复杂的成像和传感技术打下坚实的基础。 第一章：生物物理信号的产生与特性 本章详细探讨了生物体内存在的各种可测量物理信号，包括电信号（如心电、脑电）、声波信号（如组织反射和散射）、以及电磁波在生物介质中的相互作用。重点分析了这些信号在生物体内的衰减、散射、吸收和折射规律，为数据采集的准确性提供理论支撑。讨论了噪声在生物信号采集中的影响及初步的信号增强技术。 第二章：医学成像的几何光学与成像系统 本章侧重于可见光和红外光在诊断中的应用，如内窥镜技术。深入解析了光学系统的设计原则，包括物镜、目镜的像差校正、景深控制以及照明系统的优化，确保在微创手术和内镜检查中获得清晰、真实的图像。 第三部分：电磁波在医学成像中的应用 本部分是全书的核心，集中探讨了利用不同波段电磁波进行体内成像的技术。 第三章：X射线成像与计算机断层扫描（CT） 本章全面梳理了X射线的产生机制、与物质的相互作用（光电效应、康普顿散射）以及在生物组织中的线性衰减系数。重点讲解了数字X线成像（DR）系统的组成，包括球管、探测器阵列和图像重建算法。 CT成像原理部分，详述了二维投影到三维重建的数学基础，包括 Radon 变换和傅里叶变换在滤波反投影中的应用。对多层螺旋CT（MSCT）的空间分辨率、时间分辨率和剂量控制策略进行了深入分析，并探讨了能谱CT（Spectral CT）如何通过材料分离技术提高诊断的特异性。 第四章：磁共振成像（MRI） 本章详细阐述了核磁共振的基本物理学，包括拉莫尔进动、自旋能级、弛豫时间（T1和T2）在不同组织中的差异性。系统介绍了梯度磁场的产生与编码原理，如何实现空间定位。对自旋回波、梯度回波序列进行了详尽的对比分析。 在高级应用方面，本书深入探讨了功能性磁共振成像（fMRI）中的BOLD效应（Blood-Oxygen-Level Dependent）及其在神经科学中的应用，以及弥散张量成像（DTI）对白质纤维束的追踪技术。同时，对射频（RF）线圈的设计、磁场均匀度的校正，以及扫描伪影的成因与消除进行了详尽的论述。 第五章：核医学成像——PET与SPECT 本章聚焦于放射性示踪剂在体内的分布成像。详细解释了正电子发射断层扫描（PET）中的湮灭辐射探测原理、时间飞行（TOF）技术对图像质量的提升。对于单光子发射计算机断层成像（SPECT），则重点分析了准直器的作用及其对空间分辨率的影响。 特别强调了放射性药物的药代动力学与显像剂的选择，以及图像的定量分析方法，例如SUV（标准摄取值）的计算及其在肿瘤代谢评估中的临床意义。 第三部分：声学与机械波在诊断中的应用 第六章：医学超声成像原理 本章系统介绍了超声波的产生（压电效应）、传播特性（声阻抗、反射与折射）。重点讲解了多普勒效应在血流速度和方向测量中的应用，以及彩色多普勒的成像机制。 对超声探头的结构（线阵、相控阵、凸阵）及其对成像模式（B型、M型）的影响进行了详细对比。高级章节探讨了组织谐波成像（THI）对改善图像质量和减少伪影的作用，以及三维和四维超声的应用。 第七章：冲击波与弹性成像技术 本章超越了传统的诊断范畴，介绍了体外冲击波碎石（ESWL）的能量聚焦技术。同时，详细阐述了基于机械波的先进技术——组织弹性成像（Strain Elastography和Shear Wave Elastography），阐明了如何通过测量组织硬度变化，辅助肝纤维化、甲状腺结节的良恶性鉴别。 第四部分：生理参数监测与生物电信号分析 第八章：生物电信号的采集与处理 本章关注非成像类的诊断技术。深入探讨了心电图（ECG）、脑电图（EEG）的生物物理来源，以及如何通过高精度放大器和滤波器技术采集微弱的生物电信号。对傅里叶分析在频谱分析中的应用，以及如何从EEG信号中提取特征波段（如Alpha, Beta波）进行了详尽的阐述。 第九章：生物传感器与体外诊断设备 本章介绍了血液生化分析仪、电解质分析仪的工作原理。重点分析了电化学传感器（如离子选择性电极）和光学传感器在快速、定量检测血液成分中的关键技术，如酶反应动力学与光度法分析。 第五部分：辐射防护与质量保证 第十章：医学成像中的剂量学与质量控制 鉴于辐射暴露的风险，本书将剂量学放在重要位置。详细介绍了辐射防护的基本原则（时间、距离、屏蔽），并量化了CT和核医学检查中的有效剂量和组织等效剂量。 此外，本章阐述了医学影像设备的质量保证（QA）和质量控制（QC）流程，包括对CT的均匀性、噪声、空间分辨率的定期检测标准，以及对MRI系统的磁场漂移监测，确保了设备输出结果的稳定性和临床可靠性。 结论 本书综合了物理学、电子工程学和临床医学的需求，为读者提供了一个从微观原理到宏观应用的完整知识体系。掌握这些诊断设备背后的科学原理，是实现精准医疗和推动未来医学影像技术创新的基石。
作者简介
目录信息
绪 论
第1篇 力 学
第1章 力学基本定律
1．1 参考系 坐标系 物理模型
1．2 运动的描述
1．3 牛顿运动规律
1．4 功和能 机械能守恒定律
1．5 动量 冲量 动量守恒定律
1．6 刚体的定轴转动
阅读材料A 生物组织的力学性质
习题1
第2章 流体的运动
2．1 理想流体 稳定流动
2．2 连续性方程 伯努利方程
2．3 伯努利方程的应用
2．4 粘性流体的流动
阅读材料B 血液的流动
习题2
第3章 振动、波动和声
3．1 简谐振动
3．2 简谐振动的合成
3．3 阻尼振动 受迫振动 共振
3．4 机械波的产生和传播
3．5 波动方程
3．6 波的能量
3．7 波的叠加原理 波的干涉
3．8 声波
3．9 多普勒效应
阅读材料C 超声波的生物效应
习题3
第2篇 光 学
第4章 波动光学
4．1 光和光的相干性
4．2 分波面干涉实验
4．3 分振幅干涉
4．4 迈克耳孙干涉仪
4．5 光的衍射
4．6 单缝夫琅禾费衍射
4．7 圆孔夫琅禾费衍射
4．8 光栅衍射
4．9 光的偏振
4．10 双折射现象
4．11 旋光现象
阅读材料D 液晶
习题4
第5章 几何光学
5．1 球面折射
5．2 透 镜
5．3 常用光学仪器
阅读材料E 眼的光学系统
习题5
第3篇 热 学
第6章 统计物理学基础
6．1 物质的微观结构
6．2 理想气体分子动理论
6．3 麦克斯韦分子速率分布律
6．4 液体的表面现象
阅读材料F 表面活性物质在肺呼吸过程中的作用
习题6
第7章 热力学基础
7．1 热力学的一些基本概念
7．2 热力学第一定律
7．3 循环过程 卡诺循环
7．4 热力学第二定律
7．5 熵 熵增加原理
阅读材料G 生命与熵 信息熵与遗传
习题7
第4篇 电磁学
第8章 静电场
8．1 电场 电场强度
8．2 静电场中的高斯定理
8．3 静电场中的环路定理 电势
8．4 静电场中的导体和电介质
8．5 静电场的能量
阅读材料H 心电知识
习题8
第9章 稳恒磁场
9．1 磁场 磁感应强度
9．2 毕奥萨伐尔定律
9．3 磁场中的高斯定理和安培环路定理
9．4 磁场对运动电荷的作用力
9．5 磁场对电流的作用
9．6 磁介质
阅读材料I 磁场的生物效应
习题9
第10章 电磁感应与电磁波
10．1 电磁感应定律
10．2 动生电动势和感生电动势
10．3 自感和互感
10．4 磁场的能量
10．5 麦克斯韦电磁场理论
10．6 电磁波
阅读材料J 生物电阻抗
习题10
第5篇 近代物理学
第11章 狭义相对论
11．1 狭义相对论的基本原理
11．2 洛伦兹变换
11．3 狭义相对论的时空观
11．4 狭义相对论动力学基础
阅读材料K 广义相对论简介
习题11
第12章 量子力学基础
12．1 黑体辐射
12．2 光电效应 光的波粒二象性
12．3 康普顿效应
12．4 氢原子的玻尔理论
12．5 德布罗意波 实物粒子的波粒二象性
12．6 不确定关系
12．7 薛定谔方程
12．8 类氢原子的量子理论
阅读材料L 扫描隧道显微镜
习题12
第6篇 医学拓展应用
第13章 X射线和原子核放射性
13．1 X射线的发生
13．2 X射线的基本性质
13．3 X射线谱
13．4 物质对X射线的吸收规律
13．5 原子核的基本性质
13．6 原子核的放射性衰变
13．7 放射性的医学应用
13．8 放射性剂量与防护
习题13
第14章 激光及其医学应用
14．1 光的自发辐射 受激辐射 光放大
14．2 激光器的原理
14．3 激光的特性与医学应用
习题14
第15章 医学影像的物理学原理
15．1 超声成像
15．2 X射线计算机断层成像(XCT)
15．3 磁共振成像
习题15
附录A 习题答案
附录B 常用物理常数
参考文献
· · · · · · (收起)
第1篇 力 学
第1章 力学基本定律
1．1 参考系 坐标系 物理模型
1．2 运动的描述
1．3 牛顿运动规律
1．4 功和能 机械能守恒定律
1．5 动量 冲量 动量守恒定律
1．6 刚体的定轴转动
阅读材料A 生物组织的力学性质
习题1
第2章 流体的运动
2．1 理想流体 稳定流动
2．2 连续性方程 伯努利方程
2．3 伯努利方程的应用
2．4 粘性流体的流动
阅读材料B 血液的流动
习题2
第3章 振动、波动和声
3．1 简谐振动
3．2 简谐振动的合成
3．3 阻尼振动 受迫振动 共振
3．4 机械波的产生和传播
3．5 波动方程
3．6 波的能量
3．7 波的叠加原理 波的干涉
3．8 声波
3．9 多普勒效应
阅读材料C 超声波的生物效应
习题3
第2篇 光 学
第4章 波动光学
4．1 光和光的相干性
4．2 分波面干涉实验
4．3 分振幅干涉
4．4 迈克耳孙干涉仪
4．5 光的衍射
4．6 单缝夫琅禾费衍射
4．7 圆孔夫琅禾费衍射
4．8 光栅衍射
4．9 光的偏振
4．10 双折射现象
4．11 旋光现象
阅读材料D 液晶
习题4
第5章 几何光学
5．1 球面折射
5．2 透 镜
5．3 常用光学仪器
阅读材料E 眼的光学系统
习题5
第3篇 热 学
第6章 统计物理学基础
6．1 物质的微观结构
6．2 理想气体分子动理论
6．3 麦克斯韦分子速率分布律
6．4 液体的表面现象
阅读材料F 表面活性物质在肺呼吸过程中的作用
习题6
第7章 热力学基础
7．1 热力学的一些基本概念
7．2 热力学第一定律
7．3 循环过程 卡诺循环
7．4 热力学第二定律
7．5 熵 熵增加原理
阅读材料G 生命与熵 信息熵与遗传
习题7
第4篇 电磁学
第8章 静电场
8．1 电场 电场强度
8．2 静电场中的高斯定理
8．3 静电场中的环路定理 电势
8．4 静电场中的导体和电介质
8．5 静电场的能量
阅读材料H 心电知识
习题8
第9章 稳恒磁场
9．1 磁场 磁感应强度
9．2 毕奥萨伐尔定律
9．3 磁场中的高斯定理和安培环路定理
9．4 磁场对运动电荷的作用力
9．5 磁场对电流的作用
9．6 磁介质
阅读材料I 磁场的生物效应
习题9
第10章 电磁感应与电磁波
10．1 电磁感应定律
10．2 动生电动势和感生电动势
10．3 自感和互感
10．4 磁场的能量
10．5 麦克斯韦电磁场理论
10．6 电磁波
阅读材料J 生物电阻抗
习题10
第5篇 近代物理学
第11章 狭义相对论
11．1 狭义相对论的基本原理
11．2 洛伦兹变换
11．3 狭义相对论的时空观
11．4 狭义相对论动力学基础
阅读材料K 广义相对论简介
习题11
第12章 量子力学基础
12．1 黑体辐射
12．2 光电效应 光的波粒二象性
12．3 康普顿效应
12．4 氢原子的玻尔理论
12．5 德布罗意波 实物粒子的波粒二象性
12．6 不确定关系
12．7 薛定谔方程
12．8 类氢原子的量子理论
阅读材料L 扫描隧道显微镜
习题12
第6篇 医学拓展应用
第13章 X射线和原子核放射性
13．1 X射线的发生
13．2 X射线的基本性质
13．3 X射线谱
13．4 物质对X射线的吸收规律
13．5 原子核的基本性质
13．6 原子核的放射性衰变
13．7 放射性的医学应用
13．8 放射性剂量与防护
习题13
第14章 激光及其医学应用
14．1 光的自发辐射 受激辐射 光放大
14．2 激光器的原理
14．3 激光的特性与医学应用
习题14
第15章 医学影像的物理学原理
15．1 超声成像
15．2 X射线计算机断层成像(XCT)
15．3 磁共振成像
习题15
附录A 习题答案
附录B 常用物理常数
参考文献
· · · · · · (收起)
读后感
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