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作者:Tsui, Benjamin M. W./ Leach, Martin

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页数:0

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价格:1345

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isbn号码:9780750309318

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• 医学物理学
• 医疗器械
• 放射物理
• 剂量学
• 辐射防护
• 医学影像
• 核医学
• 治疗计划
• 质量保证
• 生物效应

临床医学与生物医学工程前沿进展 一本深入探索现代医学诊断、治疗技术以及生命科学交叉领域革新之作 本书汇集了来自全球顶尖研究机构和医疗实践一线的专家学者的最新研究成果与深刻见解，旨在为临床医生、生物医学工程师、物理学家、放射技师以及相关领域的研究人员提供一个全面、深入且极具前瞻性的知识平台。它不仅涵盖了传统医学工程领域的基石理论，更聚焦于当前正在颠覆性改变患者护理方式的前沿技术与应用。 本书结构严谨，内容翔实，共分为六大部分，每一部分都针对一个特定的、快速发展的研究方向进行深入剖析。 --- 第一部分：先进影像诊断技术与图像重建算法 本部分着眼于如何更清晰、更早期、更精确地获取人体内部信息。我们不再满足于传统的二维成像，而是深入探讨了如何利用更复杂的物理原理和计算方法，将信息转化为具有临床指导意义的三维乃至四维图像。 1.1 超高场磁共振成像（Ultra-High Field MRI）的生物物理学基础与临床挑战： 详细阐述了7T及以上超高场MRI在提高信噪比和空间分辨率上的潜力。重点分析了场强增加带来的射频（RF）能量沉积（SAR）问题、磁场均匀性校正技术，以及在脑功能连接组学（Connectomics）研究中，超高场如何揭示前所未有的神经回路细节。此外，还讨论了新一代并行成像技术（如压缩感知MRI、深度学习重建）如何克服高场数据采集速度慢的瓶颈。 1.2 分子影像与多模态融合：PET/MR的最新进展： 深入探讨了正电子发射断层扫描（PET）与磁共振成像（MR）融合系统的硬件设计优化、时间分辨PET（TR-PET）技术如何提高计数率并降低背景噪声。重点分析了如何利用MR提供的优异软组织对比度，结合PET的分子信息，实现肿瘤代谢、炎症区域的精准早期检测和治疗反应评估。内容包括新型放射性示踪剂的开发及其在阿尔茨海默病和特定癌症亚型诊断中的应用。 1.3 基于深度学习的图像分析与量化诊断： 本节超越了简单的图像去噪，聚焦于如何利用卷积神经网络（CNNs）和生成对抗网络（GANs）实现： 自动分割与目标识别： 在海量影像数据中，实现器官、病变区域的亚毫米级自动化勾画，为放疗计划和手术导航提供基础。 影像组学（Radiomics）的深度挖掘： 探讨如何从标准临床图像中提取高维特征（纹理、形状、密度信息），并通过机器学习模型预测基因表达谱、治疗敏感性乃至患者预后。 --- 第二部分：精准放射治疗与剂量优化 本部分的核心在于如何以极高的精度将辐射能量递送到靶区，同时最大限度地保护周围的正常组织。这要求物理学、生物学和工程学的深度融合。 2.1 粒子治疗（质子与重离子）的剂量沉积特性与临床应用： 详细比较了光子、质子和重离子在生物组织中的能量沉积差异，重点阐述了布拉格峰（Bragg Peak）的精确控制技术。讨论了自适应粒子治疗（Adaptive Particle Therapy）的实时重定位策略，以及如何应对肿瘤呼吸运动和器官形变带来的挑战。特别关注了在眼部肿瘤、脊柱肿瘤以及儿科肿瘤治疗中的独特优势。 2.2 实时引导放疗（IGRT）与自适应放疗（ART）： 重点介绍高精度在线图像引导技术，如锥形束CT（CBCT）、高分辨率X射线成像，以及实时超声引导在SBRT/SRS中的应用。深入分析了从计划到治疗过程中的“图像-剂量”模型迭代过程，以及如何利用患者日常影像数据，快速生成并验证修正后的治疗计划（Plan-of-the-day）。 2.3 剂量学前沿：生物学效应模型与FLASH放疗： 探索超越传统Gy为单位的剂量评估方法，如生物学等效剂量（BED）的计算模型。最前沿的内容是关于超高剂量率（FLASH）放疗的研究，讨论了这种技术在瞬间释放大剂量辐射时，如何可能实现“相对生物学效应”的降低，从而保护正常组织的研究进展和初步临床试验结果。 --- 第三部分：生物信号处理与生理监测技术 该部分关注如何从复杂的生理信号中提取有价值的诊断信息，以及开发新型的非侵入式或微创式监测设备。 3.1 心电图（ECG）与脑电图（EEG）的去噪与特征提取： 探讨了先进的信号处理技术，如独立成分分析（ICA）、小波变换以及时频分析在分离伪影（如肌电干扰、环境噪声）和增强微弱生理信号（如P波、QRS波群的细微变化）中的应用。重点介绍了利用机器学习方法，从长时间动态心电监护数据中预测心律失常事件的早期指标。 3.2 组织光学成像技术（OCT与Diffuse Optical Tomography, DOT）： 深入介绍光学相干断层扫描（OCT）在眼科和血管内成像中的应用，包括其超高轴向分辨率的原理。同时，讨论了扩散光学层析成像（DOT）如何通过测量近红外光在组织中的散射和吸收，来监测氧合水平和血红蛋白浓度的变化，尤其是在脑功能监测中的潜力。 3.3 生物传感器与可穿戴设备的数据可靠性： 评估了新一代基于柔性电子和微流控技术的生物传感器在连续血糖监测、乳酸水平监测以及汗液分析中的准确性和临床可行性。讨论了如何对海量可穿戴设备产生的数据进行质量控制和临床信息集成。 --- 第四部分：介入治疗与微创手术导航 本部分聚焦于利用先进的成像和机器人技术，实现对疾病更精准、损伤更小的干预。 4.1 机器人辅助手术系统（RAS）的反馈机制： 分析了达芬奇等手术机器人在提高操作精度和减少颤抖方面的优势。重点讨论了如何集成触觉反馈（Haptic Feedback）和术中超声/内窥镜成像，以增强外科医生对软组织弹性和解剖边界的感知能力。 4.2 磁导航与介入放射学（Interventional Radiology）： 详细介绍了如何利用强大的外部磁场，精确引导微型导丝或磁性微粒进行靶向药物递送，尤其是在栓塞治疗和介入肿瘤消融中的应用。探讨了磁共振引导下的聚焦超声（MRgFUS）在无创性消融肿瘤（如子宫肌瘤、部分脑部病变）中的技术要求和剂量控制。 4.3 术中实时成像与增强现实（AR）导航： 阐述了如何将术前规划的CT/MR数据与患者体位的实时跟踪系统（如光学跟踪系统或电磁跟踪系统）相结合，通过AR头戴设备，将关键解剖结构、肿瘤边界和重要神经血管投射到外科医生的视野中，实现“透视”式手术导航。 --- 第五部分：生物医学材料与组织工程 本部分关注用于修复、替代或增强人体功能的工程化材料及其与活体系统的交互作用。 5.1 智能植入物与生物活性表面修饰： 讨论了如何设计具有生物相容性、可降解性的聚合物和金属合金用于骨科或心血管支架。重点在于表面功能化技术，例如通过等离子体处理、基因负载或涂覆生长因子，以调控细胞粘附、增殖和分化，减少异物反应和生物膜形成。 5.2 3D生物打印（Bioprinting）的进展与挑战： 深入分析了光聚合、挤压、喷墨等不同生物打印技术在构建具有复杂血管化结构和细胞排列的组织模型中的适用性。讨论了打印材料（生物墨水）的流变学特性、打印后支架的机械成熟化过程，以及实现功能性器官打印的当前主要障碍。 5.3 药物递送系统（DDS）的靶向与控释： 涵盖了纳米技术在药物递送中的应用，包括脂质体、聚合物纳米粒和无机纳米载体。详细分析了如何通过表面修饰（如PEG化、靶向配体连接），实现药物对肿瘤微环境（低pH、高渗透压）或特定细胞表面受体的响应性释放，提高疗效并降低全身毒性。 --- 第六部分：医疗信息学、人工智能与安全标准 本部分探讨支撑现代医疗技术高效运作的基础设施、数据管理和法规遵循。 6.1 临床数据集成与互操作性标准（FHIR）： 探讨了如何利用现代信息标准（如HL7 FHIR）打破不同医疗信息系统（HIS, PACS, LIS）之间的数据孤岛。重点分析了医疗数据湖和云平台的构建策略，确保数据能在安全、合规的前提下被用于研究和临床决策支持。 6.2 医疗器械的系统安全与网络弹性： 随着联网医疗设备（IoMT）的普及，网络安全成为重中之重。本节详细分析了嵌入式系统固件的漏洞分析、设备身份认证机制，以及如何设计满足IEC 80001-1等标准的风险管理框架，以应对勒索软件攻击和数据泄露的威胁。 6.3 临床决策支持系统（CDSS）的验证与监管： 讨论了如何从算法的准确性（Accuracy）转向临床有效性（Effectiveness）和安全性（Safety）的评估。重点关注FDA和EMA等监管机构对“软件即医疗器械”（SaMD）的审批路径，以及如何建立透明、可解释的人工智能模型，以赢得临床医生的信任。 --- 本书旨在成为连接基础科学发现与临床转化应用的关键桥梁，为推动下一代医疗健康技术的创新提供坚实的理论基础和实践指导。

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这本书的编排逻辑简直是为自学者量身定做的，结构松紧得当，既有宏观的学科概览，也有微观的案例分析。我之前在自学放射防护和屏蔽设计时遇到了不少障碍，很多书籍要么过于理论化，要么就是纯粹的规范汇编。但《Handbook of Medical Physics》巧妙地将这些内容融入到一个连贯的叙事框架中。作者在介绍不同辐射源的防护要求时，会穿插实际的建筑结构案例，这使得原本枯燥的计算变得直观可感。举个例子，关于伽马刀和射波刀系统的剂量计算部分，它不仅提供了公式，还解释了剂量不均匀性对生物组织影响的生物物理学基础，这种跨学科的整合能力非常出色。我发现，这本书的字体排版和章节划分也经过了精心设计，即便是长时间阅读也不会产生强烈的视觉疲劳，这对于需要大量研读的专业人士来说，是一个非常重要的细节。它真正做到了将晦涩的物理学原理转化为可操作的临床实践指南。

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我必须承认，初次接触这本书时，我对它的期望值并不算太高，毕竟市场上医疗物理相关的书籍汗牛充栋。然而，事实证明，我低估了它的分量。这本书最令人印象深刻的地方在于其对“不确定性量化”的重视。在当前医疗领域对精确度和可追溯性要求日益提高的背景下，作者花了大量的篇幅讨论测量误差的来源、传播以及如何进行合理的误差报告。这部分内容远比我读过的任何一本教科书都要细致和系统化。例如，在谈到剂量计的绝对剂量校准时，它详细对比了不同国际标准组织（如AAPM、IAEA）推荐的流程差异，并给出了不同情境下的实用建议，而不是仅仅陈述一个固定的“标准答案”。这种批判性思维的引导，对于培养一个有独立判断能力的物理师至关重要。它不只是教你“接受现有规范”，而是教你“如何审视和验证这些规范的合理性”。

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作为一名资深的用户，我认为这本书的价值在于其广度与深度的完美平衡，尤其是在新兴技术领域的覆盖上表现突出。我曾经在寻找关于放射治疗中图像引导（IGRT）系统的准确性验证方法时感到力不从心，而这本书提供了一套非常详尽的验证协议和数学模型。它不仅仅停留在理论描述上，而是深入到了验证设备的选择标准和数据分析的统计学基础。更难能可贵的是，书中对生物效应的讨论并非简单地引用T-D曲线，而是结合了分子水平的损伤机制进行阐述，这使得我们能够更好地理解剂量传递与临床疗效之间的复杂联系。唯一让我略感遗憾的是，某些特定的软件操作指南更新迭代速度可能会快于书籍的再版速度，但这显然是任何印刷型参考书都难以避免的局限。即便如此，这本书所建立的坚实物理学基础，足以支撑我们应对未来技术迭代带来的挑战。它绝对是书架上不可或缺的、具有长期参考价值的典籍。

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这本关于医疗物理学的参考书简直是一本宝藏，内容组织得极其清晰，从基础理论到实际应用都有深入浅出的讲解。我特别欣赏作者在介绍复杂概念时所采用的类比和图示，它们极大地降低了理解门槛。例如，在谈及辐射剂量学和成像技术时，书中的插图不仅美观，而且功能性极强，能让你一眼就抓住核心原理。我用了很长时间才找到一本能够平衡理论深度和可读性的教材，而这本书恰好做到了这一点。尤其值得称赞的是，它涵盖了粒子加速器在临床治疗中的最新进展，这在很多同类书籍中是比较欠缺的。对于正在准备专业认证考试的学生或者需要快速回顾特定知识点的临床物理师来说，这本书的索引和术语表设计得非常人性化，查找效率极高。我甚至发现一些在大学课堂上被一带而过的内容，在这里得到了详尽的阐述，让我对整个学科的知识体系有了更扎实、更全面的认识。可以说，它不仅仅是一本工具书，更像是一位经验丰富的导师在身边随时为你答疑解惑。

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拿到《Handbook of Medical Physics》后，我第一时间翻阅了关于影像质量保证的部分，简直可以用“叹为观止”来形容其详尽程度。不同于那些只会列举标准和流程的平庸之作，这本书深入剖析了导致图像伪影的物理机制，并且提供了针对性的故障排除策略。我尤其关注了CT和MRI的质量控制章节，作者并没有停留在传统的检测模板上，而是结合了最新的数据重建算法来解释如何通过软件参数优化来提升诊断效能。这种前沿视角让人感到作者紧跟行业脉搏。阅读过程中，我常常停下来思考，因为书中的论述激发了我对现有工作流程进行优化的灵感。如果说有什么可以改进的地方，或许是某些高级数值模拟的部分，对于初学者来说可能需要额外的数学背景知识来完全消化，但从专业深度来看，这恰恰是它的价值所在——它面向的是真正想成为专家的人群。总而言之，这是一本能让你从“知道怎么做”提升到“理解为什么这么做”的进阶读物。

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