激光生物医学工程基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:国防工业

作者:李正佳

出品人:

页数:234

译者:

出版时间:2007-1

价格:28.00元

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isbn号码:9787118049169

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• R医药卫生
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《生物医学光学导论》 本书旨在为生物医学工程、光学工程、物理学、生命科学等相关领域的学生和研究人员提供一个全面而深入的生物医学光学入门。内容涵盖了生物组织的光学特性、光与生物组织相互作用的物理机制、各类生物医学光学成像技术及其应用，以及光在生物医学治疗中的作用。 第一章 生物组织的光学特性 本章首先介绍生物组织作为光学介质的基本属性，包括其成分、结构以及这些因素如何影响光的传播。我们将详细探讨生物组织的吸收、散射和透射等现象。 吸收： 重点分析生物组织中关键吸收物质，如血红蛋白、黑色素、水、脂肪和核酸等，在不同波长范围内的吸收谱。理解这些吸收特性对于设计光学成像和治疗方案至关重要，例如，特定波长的光可以被选择性地靶向某些组织成分。 散射： 深入阐述生物组织中的散射机理，包括瑞利散射、米氏散射和非弹性散射。我们将讨论细胞、细胞器、细胞核以及细胞外基质等微观结构对光散射的影响，以及宏观结构如血管网络和组织界面如何导致大角度散射。还将介绍光在生物组织中传播的扩散理论和蒙特卡洛模拟方法。 透射与反射： 分析光在穿过生物组织时的透射和反射行为，以及它们与组织厚度、散射和吸收系数的关系。 第二章 光与生物组织相互作用的物理机制 本章聚焦于光子与生物分子及细胞之间的基本相互作用。 光动力学效应： 详细介绍光敏剂在特定波长光照射下产生单线态氧等活性氧物种（ROS）的机制，以及ROS如何引起细胞凋亡或坏死。这将为理解光动力疗法（PDT）奠定基础。 光热效应： 阐述光能被生物组织吸收后转化为热能的过程，以及温度升高对生物组织的物理和化学影响，包括蛋白质变性、细胞膜损伤等。这将是理解光热疗法（PTT）的关键。 光声效应： 解释当光被组织吸收后，由于热膨胀和压电效应产生的声波。我们将讨论其产生机制、声波传播以及如何通过检测声波来获取生物组织的光吸收信息，为光声成像（PAI）提供理论依据。 光化学效应： 探讨光诱导的化学反应，如DNA的光损伤、光诱导的荧光共振能量转移（FRET）等，这些效应在光遗传学和分子探针的应用中具有重要意义。 第三章 生物医学光学成像技术 本章将详细介绍几种主流的生物医学光学成像技术，并分析其成像原理、优势、局限性以及在临床诊断中的应用。 光学相干断层成像（OCT）： 介绍OCT基于低相干光干涉原理，实现对生物组织微米级横向和深度分辨率的无损、实时成像。我们将涵盖时域OCT、频域OCT（傅里叶域OCT和扫频OCT）等技术，并讨论其在眼科、皮肤科、心血管疾病诊断等方面的应用。 荧光成像： 阐述荧光成像的基本原理，包括荧光分子（染料、荧光蛋白）的激发和发射过程，以及如何通过特定荧光标记物实现对细胞、分子或病变区域的可视化。我们将讨论共聚焦荧光显微镜、多光子显微镜等先进技术，以及荧光造影在肿瘤成像、药物递送示踪等方面的作用。 光声成像（PAI）： 结合了光学吸收的特异性和超声成像的高分辨率和深穿透性。详细介绍PAI的成像链，包括激光脉冲照射、光吸收、声压产生、声波传播和探测。我们将分析不同PAI模式，如脉冲PAI、连续波PAI，以及其在肿瘤检测、血氧监测、血管成像等方面的潜力。 拉曼光谱与成像： 介绍拉曼光谱技术如何利用分子振动产生特征性的拉曼散射光，从而实现对生物组织成分的无损、高特异性识别。我们将探讨表面增强拉曼光谱（SERS）和偏振拉曼光谱等技术，以及其在疾病诊断、药物分析等领域的应用。 漫反射光谱（DRS）： 讨论DRS如何测量组织深层吸收和散射信息，以及如何利用其估算组织氧饱和度、血红蛋白浓度等生理参数，广泛应用于缺血性疾病监测和生理参数测量。 第四章 光在生物医学治疗中的应用 本章将深入探讨光学技术在多种生物医学治疗模式中的关键作用。 光动力疗法（PDT）： 详细介绍PDT的治疗流程，包括光敏剂的选择、激活波长、光剂量和治疗效果。我们将讨论PDT在癌症治疗、皮肤病、眼科疾病等领域的临床应用和进展。 光热疗法（PTT）： 阐述PTT利用特定波长光或纳米颗粒吸收光能产热来破坏病变细胞的机制。我们将介绍金纳米粒子、碳纳米管等纳米材料在PTT中的应用，以及其在肿瘤治疗、再生医学等方面的潜力。 激光手术： 涵盖激光在眼科（如LASIK、YAG激光）、皮肤科（如色素痣去除、疤痕治疗）、外科（如止血、组织切割）等领域的应用。我们将讨论不同类型激光（如CO2激光、Nd:YAG激光、飞秒激光）的工作原理和治疗特点。 光遗传学： 介绍如何利用对光敏感的离子通道或泵（如光控离子通道）来精确控制神经元或其他细胞的活动。我们将讨论其在神经科学研究、疾病治疗（如帕金森病、视网膜病变）中的应用前景。 低强度激光治疗（LLLT）： 探讨LLLT（也称光生物调节）对细胞代谢、组织修复、炎症控制等方面的影响，以及其在伤口愈合、疼痛管理、骨骼修复等领域的应用。 第五章 展望与挑战 本章将对生物医学光学领域未来的发展趋势进行展望，并讨论当前面临的挑战。 多模态成像与治疗： 融合多种光学技术或光学与其他模态（如MRI、超声）的优势，实现更全面的诊断和更精准的治疗。 纳米技术与光学结合： 利用纳米材料在光学成像、药物递送和靶向治疗中的独特性能。 人工智能与大数据： 应用AI算法分析光学图像数据，提高诊断准确性和效率。 临床转化与监管： 讨论光学技术从实验室走向临床应用所面临的挑战，包括成本、标准化、监管审批等。 新兴应用领域： 探索生物医学光学在分子诊断、个体化医疗、再生医学等前沿领域的应用潜力。 本书力求理论与实践相结合，旨在帮助读者建立坚实的生物医学光学知识体系，为后续更深入的研究和开发打下坚实的基础。

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这本书给我的感觉就像一位经验丰富的导师，他不仅告诉你“是什么”，更重要的是告诉你“为什么”以及“如何做”。作者在讲解激光与生物组织相互作用时，不仅仅停留在现象的描述，而是深入剖析了能量传递、吸收、散射以及由此引发的物理、化学和生物学变化。比如，在讨论激光在肿瘤治疗中的应用时，书中细致地分析了不同激光波长、脉冲宽度、能量密度对肿瘤细胞凋亡、坏死的影响，以及对周围正常组织的保护机制。这一点让我印象深刻，因为它揭示了激光治疗并非简单的“一刀切”，而是需要根据病灶的特点和治疗目标进行精细化的参数调控。我特别喜欢书中关于“光动力疗法”的那部分内容。作者详细介绍了光敏剂的药代动力学、光动力反应的机理，以及如何在临床上配合激光进行治疗，并举例说明了其在治疗皮肤癌、食道癌等疾病中的成功案例。书中还穿插了一些重要的安全规范和伦理考量，这一点在医学领域尤为重要。理解这些潜在的风险和如何规避它们，对于确保患者安全至关重要。书中对每种应用都进行了详细的原理阐述和实际案例分析，使得理论知识与临床实践紧密结合，让我对激光在生物医学工程中的实际应用有了更深刻的理解和更具象化的认识。

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对于我来说，《激光生物医学工程基础》这本书最吸引我的地方在于其严谨的科学态度和对细节的关注。作者在阐述每一个概念时，都力求精确，并且提供了必要的理论依据和数学推导，这使得整个讲解过程充满了说服力。比如，在讲解激光安全时，书中不仅列举了不同类型的激光可能带来的伤害，还详细介绍了防护措施，包括防护眼镜的选择、防护区域的划分等等，这些都是非常实用的信息。我特别喜欢书中关于“生物组织的光学特性”的讨论。作者解释了不同组织（如皮肤、骨骼、血液）对不同波长激光的吸收、散射和透射特性，以及这些特性如何影响激光治疗的效果。这一点对于理解为何要选择特定波长的激光来治疗特定疾病至关重要。书中还对一些常见的激光治疗设备进行了介绍，并对其工作原理和适用范围进行了简要说明，这有助于我将理论知识与实际设备联系起来。可以说，这本书就像一把钥匙，为我打开了理解激光在生物医学领域复杂应用的大门。它所提供的知识，不仅仅是理论上的，更包含了许多实践性的指导，让我受益匪浅。

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坦白说，在阅读《激光生物医学工程基础》之前，我对于激光在医学中的应用，认知是相当模糊的。以为无非就是美容、打磨之类的，但这本书彻底颠覆了我的固有印象。它让我看到，激光技术早已渗透到生命科学的各个角落，从基础研究到临床诊断，再到治疗手段，都扮演着不可或缺的角色。书中关于“激光在生命科学研究中的应用”章节，让我大开眼界。例如，利用激光显微镜进行细胞成像，可以观察到细胞内部精细的结构和动态变化，这对于理解生命活动过程具有革命性的意义。书中还介绍了利用激光诱导基因表达、单分子检测等前沿技术，这些都是我之前从未接触过的。更令我兴奋的是，书中还探讨了激光在生物传感器、生物材料制造等领域的应用前景。例如，利用激光3D打印技术制造具有复杂结构的生物支架，为组织工程和再生医学提供了新的可能。它不仅仅是一本介绍激光技术的书，更是一本展示如何利用激光赋能生命科学发展的指南。这种宏观的视角让我看到了激光生物医学工程的广阔天地，也激发了我对这个领域进一步探索的兴趣。

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初次翻阅《激光生物医学工程基础》这本书，我最直观的感受是其内容编排的系统性。作者似乎深谙如何将一个庞大而复杂的学科领域，分解成易于理解的单元。从基础的光学原理讲起，逐步深入到激光器的工作机制，再到激光与生物组织的相互作用，最后落脚于具体的临床应用。这种由浅入深的逻辑链条，对于我这样初涉激光生物医学工程的读者来说，无疑是极大的福音。书中不仅阐述了理论知识，还融入了大量的实例分析，比如在眼科手术中，不同波长的激光如何被精确控制以达到治疗目的；在皮肤治疗领域，激光又是如何通过选择性光热解原理来去除病变组织的。我尤其欣赏书中对“基础”二字的强调，它并没有一味追求前沿技术的炫酷，而是花大量篇幅去解释那些看似枯燥但至关重要的物理和生物学概念。例如，关于激光的相干性、单色性和方向性，作者用了相当多的篇幅去解释这些性质如何决定了激光在生物医学领域应用的独特性。此外，书中对于激光与生物组织相互作用的机理，如光热效应、光化学效应、光动力效应等，也进行了详尽的阐述，并且区分了不同效应在不同应用场景下的作用。读完这些章节，我对激光为何能在各种医疗场景下发挥作用，有了更清晰的认识。总而言之，这本书为我构建了一个扎实的知识框架，为我进一步深入学习奠定了坚实的基础。

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阅读《激光生物医学工程基础》的过程，更像是一场智力上的探索之旅。作者以一种非常平实的语言，却又不失专业性地，将高深的科学原理娓娓道来。我尤其欣赏书中对于“激光器”的讲解，它并没有简单地罗列各种激光器的类型，而是从基本原理出发，解释了泵浦源、增益介质、谐振腔等关键组成部分如何协同工作，产生具有特殊性质的激光束。这种追根溯源的讲解方式，让我对激光器本身有了更深的理解。随后，书中将这种理解延伸到了激光与生物组织的相互作用。书中对“光声效应”的阐述，让我理解了如何利用激光产生的声波来探测生物组织内部的信息，这在医学影像领域具有重要的应用价值。此外，书中对“非线性光学效应”在生物医学中的应用也进行了探讨，这让我看到了激光技术在生物医学领域未来发展的无限可能。整本书的阅读体验，都充满了“原来如此”的顿悟感。它不仅解答了我曾经的疑问，更在我心中播下了更多求知的种子。这是一本值得反复阅读、细细品味的佳作。

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