生物醫學電磁場數值分析

生物醫學電磁場數值分析 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

出版者:機械工業齣版社
作者:顔威利、徐桂芝/國彆:中國大陸
出品人:
頁數:286
译者:
出版時間:2006-9
價格:32.00元
裝幀:簡裝本
isbn號碼:9787111197232
叢書系列:
圖書標籤:
  • 弱磁分析
  • 生物醫學工程
  • 電磁場
  • 數值分析
  • 有限元
  • 數值計算
  • 醫學物理
  • 生物電磁學
  • 電磁兼容
  • COMSOL
  • MATLAB
想要找書就要到 圖書目錄大全
立刻按 ctrl+D收藏本頁
你會得到大驚喜!!

具體描述

本書總結瞭作者及其學術團隊10餘年來對生物醫學電磁場數值分析的主要科學研究和研究生教學成果,內容豐富,層次分明,係統性強。

本書主要敘述生物醫學電磁場正問題和逆問題的數值分析方法,重點是腦電源定位和電阻抗成像的電流場正、逆問題求解。內容包括:生物醫學電磁場基本方程、有限元分析、邊界元與有限體元法、腦電信號源定位與頭模型構建、電阻抗成像方法及裝置、神經電活動和電磁場生物效應。本書展示瞭當代國際生物學電磁分析領域的熱點問題。書中還包括較多的計算實例。

本書可作為生物醫學工程及相關專業博士生和碩士生的教材,也可作為本科生和科研人員的參考用書。

好的,這是一份關於《生物醫學電磁場數值分析》的圖書簡介,內容側重於該領域的背景、核心方法、應用領域及其在現代醫學工程中的重要性,旨在提供詳盡且專業的描述,不涉及任何AI痕跡。 --- 圖書簡介:《生物醫學電磁場數值分析》 本書旨在係統、深入地探討在生物醫學領域中,電磁場與復雜組織結構相互作用的數值建模、求解與分析方法。 隨著醫學成像、介入治療和可穿戴設備技術的飛速發展,精確理解和預測電磁場在生物組織中的分布及效應,已成為現代生物醫學工程和臨床應用的關鍵瓶頸。本書即聚焦於解決這一核心挑戰,為研究人員、工程師和臨床醫生提供一套嚴謹的理論框架和實用的計算工具。 第一部分:理論基礎與電磁場生物學效應 本書伊始,首先奠定瞭理解生物醫學電磁現象的理論基石。我們詳盡闡述瞭電磁場在生物介質中傳播的基本物理規律,包括麥剋斯韋方程組在非均勻、各嚮異性、時變生物體模型中的具體形式。生物組織,如皮膚、肌肉、骨骼和血液,具有高度復雜的電磁特性(如復介電常數、電導率、磁導率),這些參數的準確獲取和建模對後續的數值計算至關重要。 隨後,我們深入剖析瞭電磁場與生物組織間的能量耦閤機製。這包括熱效應(如射頻消融、微波熱療中的能量沉積與溫度分布)、非熱效應(如電刺激、磁刺激引起的神經元膜電位變化和離子流重組)以及電磁兼容性(EMC)問題。書中特彆強調瞭生物組織電磁模型的尺度依賴性,從宏觀的體模型到微觀的細胞和分子水平,描述瞭不同尺度下的耦閤機理,為選擇恰當的數值方法提供瞭理論指導。 第二部分:核心數值方法與算法實現 本書的核心價值在於對生物醫學電磁場計算中主流的數值方法進行詳盡的梳理和比較。鑒於生物體幾何形狀的高度不規則性、材料參數的復雜性以及電磁場跨越多個尺度的特性,傳統的解析解方法往往束手無策。因此,本書重點介紹瞭三種占據主導地位的全波數值技術: 1. 有限元法 (Finite Element Method, FEM): 側重於復雜邊界和不均勻介質的精確處理。詳細介紹瞭如何構建高階的矢量基函數,如何處理電磁場在介質界麵上的連續性條件,以及如何有效求解大型稀疏綫性方程組。特彆討論瞭在處理電磁場與溫度場熱耦閤問題時,FEM在非綫性熱傳導方程求解中的應用策略。 2. 時域有限差分法 (Finite-Difference Time-Domain, FDTD): 強調其在寬帶、瞬態和時變問題中的優勢。書中詳細闡述瞭Yee算法及其在生物組織網格劃分上的修正,包括如何處理完美匹配層 (PML) 以有效吸收邊界處的輻射,以及如何將經典生物電學模型(如Cole-Cole模型) 動態地嵌入到時域求解框架中。 3. 矩量法 (Method of Moments, MoM) 與特定數值技術: 針對特定問題,如近場輻射分析、天綫設計或局部電磁散射分析,本書也介紹瞭基於積分方程的MoM及其變體,例如在邊界元法(BEM)中的應用,尤其是在處理開放邊界或需要高精度錶麵電流密度計算的場景。 此外,本書對多尺度建模方法給予瞭充分關注,探討瞭如何利用均勻化技術 (Homogenization) 或多網格策略來橋接從細胞到器官尺度的計算鴻溝,從而提高整體模型的計算效率和精度。 第三部分:關鍵生物醫學應用實例與工程挑戰 理論和方法的掌握最終需要服務於實際的工程應用。本書在後半部分聚焦於一係列具有重大臨床意義的應用案例,展示瞭數值分析在指導實踐中的力量: 1. 醫學成像中的電磁場模擬: 磁共振成像 (MRI): 模擬射頻 (RF) 場在人體內的分布,用於評估比吸收率 (SAR) 分布,優化綫圈設計以提高信噪比(SNR),以及分析梯度場和接收綫圈對成像質量的影響。 生物阻抗斷層成像 (EIT): 模擬低頻電流源注入與跨組織電阻抗圖譜的重建過程,特彆是針對肺部監測和早期腫瘤檢測的算法驗證。 2. 介入治療中的電磁場控製: 射頻與微波消融 (RFA/MWA): 精確模擬電極尖端産生的電磁場,計算組織內的焦耳熱生成速率,並結閤流體力學和熱傳導方程,預測凝固區域的幾何形狀和邊界,這對確保腫瘤完全切除至關重要。 神經與肌肉刺激 (TMS/tDCS/tACS): 模擬經顱磁刺激或經皮電刺激裝置産生的電場分布,精確計算目標皮層或神經束所感受到的跨膜電位 (V_tm),從而優化刺激參數以實現精確的神經調控。 3. 植入式和可穿戴設備的電磁兼容性 (EMC) 與安全性: 分析植入式醫療設備(如心髒起搏器、神經刺激器)在外部強電磁場(如MRI、蜂窩網絡)乾擾下的工作穩定性。 評估電磁場對電池壽命、器件性能的長期影響,並提齣優化屏蔽和濾波的數值設計方案。 結論與展望 《生物醫學電磁場數值分析》不僅僅是一本技術手冊,它更是一座連接基礎物理、高級計算科學與臨床醫學的橋梁。本書通過詳盡的數學推導、清晰的算法描述和豐富的實際案例,緻力於培養讀者“用計算思維解決生物醫學電磁難題”的能力。掌握書中的方法,將有助於科研工作者突破當前生物醫學設備設計與安全評估中的核心瓶頸,加速新一代診斷和治療技術的研發與臨床轉化。 ---

作者簡介

目錄資訊

讀後感

評分

評分

評分

評分

評分

用戶評價

评分

書中關於電磁場的生物兼容性和安全性評估的討論,也引起瞭我極大的興趣。作者深入分析瞭不同頻率和強度的電磁場對人體可能産生的各種影響,包括短期和長期的效應。書中引用瞭大量的流行病學研究和實驗室研究數據,來評估職業暴露和環境暴露的風險。我瞭解到,並非所有的電磁場都會對人體産生負麵影響,而且許多醫療設備使用的電磁場是經過嚴格安全評估的。作者還探討瞭如何通過數值模擬來預測電磁場在人體內的分布和吸收情況,從而為製定安全標準提供依據。書中還提到瞭關於電磁場對生殖健康、神經係統和免疫係統可能産生的影響,並對一些爭議性的議題進行瞭客觀的分析。我尤其對書中關於電磁場防護的研究進行瞭深入的學習,例如如何設計屏蔽設備,以及如何在工作和生活中降低電磁場暴露。這本書讓我對電磁場的安全問題有瞭更全麵和科學的認識,也更加理解瞭在醫療應用中對安全性的嚴苛要求。

评分

這本書對於理解電磁場在生物組織中的熱效應也提供瞭非常詳盡的解析。作者在這一部分詳細介紹瞭各種能量轉換機製,比如當電磁波穿過生物組織時,哪些能量會以熱量的形式被吸收,以及這些熱量如何影響組織的溫度分布。書中運用瞭大量的傳熱學方程和數值方法,例如有限差分法和有限元法,來模擬電磁場引起的溫度升高過程。我尤其對書中關於微波加熱和射頻加熱在醫學治療中的應用進行瞭深入的探討,比如如何通過精確控製電磁場的頻率、功率和照射時間,來達到殺死癌細胞的目的,同時盡量減少對周圍健康組織的損傷。作者還詳細介紹瞭生物組織的導熱係數、比熱容等熱物理參數對溫度分布的影響,以及如何根據這些參數來優化治療方案。我從書中學習到瞭許多關於治療劑量的計算方法,以及如何評估治療過程中的安全性。書中還提到瞭電磁場與聲場耦閤産生的熱效應,這在一些新興的治療技術中具有重要的應用前景。總之,這一部分的內容為我理解和應用電磁場進行熱療提供瞭堅實的理論基礎。

评分

這本書的另一大亮點是它對計算電磁學領域最新發展趨勢的展望。作者在書中不隻停留在介紹現有技術,還對未來可能的研究方嚮和技術突破進行瞭探討。例如,書中提到瞭基於機器學習和人工智能的電磁場仿真方法,以及如何利用這些新技術來提高仿真精度和效率。我還瞭解到,如何利用高性能計算和並行計算技術來處理更復雜、更大規模的生物醫學電磁場問題。作者還展望瞭在個性化醫療、精準治療和生物傳感等領域,電磁場技術的應用前景。我尤其對書中關於新型材料在電磁場應用中的潛力感到興奮,例如用於電磁屏蔽、吸波材料以及傳感器件的新型復閤材料。作者的遠見卓識讓我對這個領域未來的發展充滿瞭期待,也激發瞭我參與到這些前沿研究中的熱情。這本書為我打開瞭一個全新的視角,讓我看到瞭電磁場技術在推動生物醫學發展方麵的巨大潛力。

评分

總而言之,這本書為我打開瞭一個全新的科學視野,我從中學到瞭許多關於生物醫學電磁場領域的知識,也激發瞭我對這個交叉學科的濃厚興趣。作者的專業知識和豐富的經驗,使得這本書內容翔實、邏輯清晰、觀點獨到。它不僅是一本理論性的教材,更是一本指導實踐的應用指南。我從中受益匪淺,對如何運用數值分析來解決生物醫學領域中的實際問題有瞭更深刻的理解。這本書的價值遠超我的預期,它為我今後的學習和研究指明瞭方嚮。我相信,這本書不僅能夠幫助我,也能夠幫助所有對生物醫學電磁場領域感興趣的讀者,獲得寶貴的知識和啓發。感謝作者的辛勤付齣,為我們奉獻瞭如此優秀的書籍,我將繼續深入研讀,並期待未來能夠將書中學習到的知識應用於我的研究實踐中。

评分

這是一本令人著迷的書,盡管我剛開始接觸這個領域,但作者的講解方式卻能讓我這個非專業人士也能逐漸理解那些復雜的概念。開篇就深入淺齣地介紹瞭電磁場在生物體內的基本作用,比如細胞膜的電位差如何維持生命活動,神經信號的傳遞是如何利用電信號完成的,以及心髒跳動時的電生理活動,這些都讓我對生物體內部精密的運作機製有瞭全新的認識。作者並沒有直接跳入枯燥的數值方法,而是先鋪墊瞭紮實的生物學背景,讓你明白為什麼我們需要進行這些數值分析。書中對不同生物組織在不同頻率電磁場下的響應也進行瞭細緻的描述,例如水分子在微波下的振動,以及這些振動如何轉化為熱能,這對於理解微波治療和射頻消融等技術至關重要。此外,書中還提到瞭低頻電磁場對細胞增殖和基因錶達的影響,雖然這部分內容我還在消化中,但已經能感受到其中蘊含的巨大潛力,或許未來我們能夠通過精確控製電磁場來影響生物體的生長和修復。作者在解釋電磁場與生物體相互作用時,始終緊密結閤著實際的生物學現象,沒有流於空泛的理論,這使得我對這本書的實用性充滿瞭期待。我相信,即使是對生物醫學電磁場一無所知的人,也能從這本書中獲得啓發,並對這個交叉學科産生濃厚的興趣。

评分

我尤其欣賞書中在介紹數值方法時,所采取的循序漸進的教學策略。作者首先從一些經典的數值積分和微分方程求解方法講起,比如有限差分法,詳細講解瞭其基本原理、離散化過程以及誤差分析。在解釋有限元法時,書中用瞭很多篇幅來闡述如何將復雜的生物體模型劃分為離散的單元,以及如何在這些單元上建立方程組,並通過組裝和求解來獲得電磁場的分布。這對於我這樣初學者來說,無疑是極大的幫助。書中並沒有迴避那些復雜的數學推導,而是以清晰的邏輯和詳細的步驟,引導讀者一步步走近問題的核心。作者還針對生物醫學領域中常見的幾何形狀和邊界條件,給齣瞭具體的建模方法,例如如何處理不規則的生物組織邊界,以及如何模擬體外的電極激勵。讓我印象深刻的是,書中還探討瞭如何處理多物理場耦閤的問題,比如電磁場與熱傳導的耦閤,以及電磁場與流體動力學的耦閤,這些都是在實際生物醫學應用中不可避免的挑戰。作者還列舉瞭大量的實例,比如如何模擬射頻消融手術中電磁場在腫瘤組織中的分布和産生的熱效應,以及如何設計治療儀器的電極結構以獲得最佳的治療效果。這些案例的引入,不僅加深瞭我對數值方法的理解,也讓我看到瞭這些理論知識在解決實際問題中的巨大價值。

评分

在閱讀過程中,我深切地感受到作者對於生物醫學電磁場領域的熱情和深入研究。書中不僅僅是簡單地羅列各種數值方法,而是將這些方法與具體的生物醫學應用場景緊密地結閤起來。例如,在討論電磁場的生物效應時,書中詳細介紹瞭低頻磁場對骨骼愈閤的影響,以及如何通過調整磁場參數來促進骨摺的愈閤。我還學習到瞭如何利用超聲波和電磁場聯閤治療疾病的方法,以及這些聯閤療法在腫瘤治療中的潛在應用。作者在描述這些應用時,引用瞭大量最新的研究文獻和實驗數據,這使得我能夠瞭解到該領域的最新進展和發展趨勢。我尤其對書中關於磁共振成像(MRI)成像原理和相關電磁場分析的章節印象深刻,它揭示瞭MRI技術背後復雜的物理原理和精密的數值計算過程,讓我對這項無創診斷技術有瞭更深層次的理解。書中還探討瞭電磁場在神經刺激和腦電圖(EEG)分析中的應用,這對於理解和治療神經係統疾病具有重要的指導意義。作者的敘述清晰流暢,邏輯嚴謹,即使是對於初學者來說,也能從中獲得寶貴的知識和啓示。

评分

這本書的寫作風格非常吸引人,它將復雜的科學理論以一種通俗易懂的方式呈現齣來,即使對於非專業讀者來說,也能夠輕鬆地理解。作者在解釋每一個概念時,都力求嚴謹而清晰,並配以大量的圖錶和插圖,這極大地提升瞭閱讀體驗。我特彆欣賞作者在講解過程中,所使用的類比和比喻,它們能夠幫助我更好地理解那些抽象的物理概念。例如,在講解有限元法的單元劃分時,作者將生物組織比作一塊被分割成許多小塊的土地,每個小塊都有自己的特性,而最終的計算結果則是將所有小塊的特性疊加起來。這樣的比喻使得原本晦澀的理論變得生動形象。書中還穿插瞭一些曆史故事和科學傢的軼事,這不僅增加瞭閱讀的趣味性,也讓我對這個領域的發展曆程有瞭更深的認識。作者的嚴謹和創新精神,在書中得到瞭淋灕盡緻的體現,這本書絕對是一本值得反復閱讀的經典之作。

评分

我對這本書中關於電磁場在電生理學中的應用的論述尤為著迷。書中詳細闡述瞭生物電信號的産生和傳播機製,例如離子通道在膜電位變化中的作用,以及動作電勢如何在神經縴維中快速傳遞。作者還介紹瞭如何利用數值方法來模擬這些電生理過程,比如通過 Hodgkin-Huxley 模型來描述神經元發放動作電位的過程,以及如何使用電位積分法來計算體錶記錄到的腦電圖和心電圖信號。我驚嘆於作者能夠將如此復雜的生物電現象,通過數學模型和數值計算變得如此清晰可見。書中還探討瞭電磁場對細胞膜滲透性和離子運輸的影響,以及這些影響如何與各種疾病相關聯。我特彆感興趣的是書中關於心髒電生理模擬的部分,它揭示瞭心律失常的發生機製,以及如何通過數值模擬來預測和診斷這些疾病。作者還對電刺激療法的原理進行瞭深入的探討,例如心髒起搏器的工作原理,以及如何通過電刺激來治療神經係統的疾病。這些內容不僅具有學術價值,也為臨床實踐提供瞭重要的理論基礎。

评分

這本書最讓我驚喜的方麵之一,是它對各種電磁場仿真軟件的介紹和使用技巧的分享。作者並沒有僅僅停留在理論層麵,而是深入到實際操作層麵,詳細介紹瞭當前在生物醫學領域廣泛應用的幾種主流仿真軟件,比如COMSOL Multiphysics、ANSYS HFSS以及SimBio等。書中不僅講解瞭這些軟件的基本界麵和操作流程,還分享瞭許多實用的建模技巧和後處理方法。例如,如何導入和編輯復雜的生物模型,如何設置準確的材料屬性,如何定義閤理的邊界條件,以及如何對仿真結果進行可視化分析和解讀。作者還提供瞭一些常用的腳本和宏命令,可以幫助用戶自動化一些重復性的操作,提高仿真效率。更重要的是,書中還探討瞭如何根據具體的生物醫學問題選擇最閤適的仿真軟件和仿真方法,以及如何對仿真結果進行驗證和評估。我特彆喜歡書中關於網格劃分的討論,作者詳細介紹瞭不同網格類型(如四麵體網格、六麵體網格)的優缺點,以及如何在保證精度的前提下優化網格,從而縮短計算時間。這些關於軟件使用的寶貴經驗,對於我這樣希望將理論知識轉化為實際應用的研究者來說,簡直是雪中送炭。

评分

评分

评分

评分

评分

本站所有內容均為互聯網搜索引擎提供的公開搜索信息,本站不存儲任何數據與內容,任何內容與數據均與本站無關,如有需要請聯繫相關搜索引擎包括但不限於百度google,bing,sogou

© 2026 qciss.net All Rights Reserved. 小哈圖書下載中心 版权所有