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第一章 绪论 1

第二章 光与生物组织体的相互作用 8

2.1 光与生物组织体相互作用的基本形式 8

2.2 组织体对光的吸收效应 10

2.2.1 吸收效应和吸收系数 10

2.2.2 分子吸收种类 11

2.2.3 生物组织中的吸收物质 14

2.2.4 朗伯-比尔定理 16

2.3 组织体对光的散射效应 18

2.3.1 散射 18

2.3.2 弹性散射 19

2.3.3 非弹性散射 24

2.3.4 组织体出射光子的分类和修正的朗伯-比尔定理 26

2.4 组织体发光 28

2.4.1 生物组织的荧光效应 28

2.4.2 荧光发光的表征 31

2.4.3 生物组织的自体荧光与外荧光 32

2.5 光热效应和光声效应 34

2.5.1 热的产生 34

2.5.2 热在组织体中的传导 35

2.5.3 热对组织体的效应及其应用 36

2.5.4 光声效应 37

2.6 光化学效应 38

参考文献 40

第三章 描述光在组织体中传播的数学模型 41

3.1 离散粒子统计模型：Monte-Carlo模拟 42

3.2 连续粒子模型：Boltzmann辐射传输方程 49

3.3 扩散方程及其解 51

3.3.1 边界条件 53

3.3.2 光源模型 54

3.3.3 解析解 55

3.3.4 数值解 59

3.4 Kubelka-Munk理论 68

3.5 加-倍法 71

3.5.1 一般理论 72

3.5.2 组织薄层的反射与透射 74

参考文献 74

第四章 生物医学光子学中的测量技术 77

4.1 光源 77

4.1.1 光源的分类 78

4.1.2 生物医学检测、临床诊断和治疗中的激光器 81

4.1.3 激光安全 83

4.2 光电探测器 84

4.2.1 光电检测器种类 85

4.2.2 光电检测器的性能参数和光电探测器的选择 88

4.3 微弱光信号的电检测技术 91

4.3.1 检测器的噪声 92

4.3.2 锁相放大技术 94

4.3.3 取样积分器 96

4.3.4 光子计数技术 99

4.3.5 时间相关的单光子计数 103

4.3.6 频域技术 106

4.4 生物组织光学参数的直接测量方法 108

4.4.1 分光光度计法 109

4.4.2 积分球技术 110

参考文献 114

第五章 参数提取的定量数学方法 115

5.1 常用的化学计量学方法 116

5.1.1 多元线性回归模型 116

5.1.2 主成分回归模型 117

5.1.3 偏最小二乘回归模型 119

5.1.4 校正模型的验证 120

5.2 X射线计算机层析基本原理 122

5.3 扩散光学层析理论 124

5.4 荧光扩散层析技术 132

5.4.1 弱散射媒质中的荧光光谱技术 133

5.4.2 组织体中荧光传输过程的定量描述 134

5.4.3 随机媒质中的荧光光谱技术 137

5.4.4 荧光扩散层析 138

参考文献 141

第六章 生物医学光子学在人体成分浓度检测方面的应用 145

6.1 无创伤人体血糖浓度检测 147

6.1.1 人体血糖浓度无创测量的意义 147

6.1.2 人体血糖浓度无创测量的研究进展 148

6.1.3 近红外光谱测量血糖浓度的理论基础 152

6.1.4 人体血糖浓度无创测量的初步临床结果 173

6.2 无创伤人体血氧检测 177

6.2.1 人体血氧饱和度及无创检测的意义 177

6.2.2 人体血氧饱和度无创检测原理 179

6.2.3 动脉血氧饱和度测量原理 180

6.2.4 肌血氧和脑血氧饱和度检测 183

6.3 结束语 185

参考文献 185

第七章 生物医学光子成像技术 192

7.1 扩散光学层析成像 193

7.1.1 图像信息的获取 194

7.1.2 DOT测量系统 196

7.1.3 仿体模型的DOT成像举例 200

7.1.4 DOT的优点 200

7.1.5 DOT的应用 202

7.2 荧光分子层析 208

7.3 相干层析成像技术 212

7.3.1 提取早期到达光的技术 212

7.3.2 相干层析成像的工作原理 213

7.3.3 分辨率及穿透深度 215

7.3.4 相干层析成像实验装置 217

7.3.5 相干层析成像的优点及应用 220

参考文献 221

第八章 生物医学光子学其他研究热点介绍 226

8.1 激光扫描共聚焦显微技术 226

8.1.1 共聚焦成像原理 226

8.1.2 激光扫描共聚焦显微镜装置 228

8.1.3 荧光共聚焦显微镜 229

8.1.4 激光扫描共聚焦显微镜的优点及在医学领域中的应用 231

8.2 光动力疗法 231

8.2.1 光动力学诊断和治疗原理 232

8.2.2 光敏剂和激发光源 233

8.2.3 PDT治疗方法及优势 235

8.3 光镊 236

8.3.1 光辐射压力、光梯度力 237

8.3.2 光学势阱 238

8.3.3 光镊装置 239

8.3.4 光镊的应用 241

参考文献 243

中英文名词对照表 244