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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37

参考文献39

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：MC模拟42

3.2 连续粒子模型：玻耳兹曼辐射传输方程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60

3.4 K-M模型69

3.5 加-倍法72

3.5.1 一般理论73

3.5.2 组织薄层的反射与透射75

参考文献75

第四章 生物医学光子学中的测量技术78

4.1 光源78

4.1.1 光源的分类79

4.1.2 生物医学检测、临床诊断和治疗中的激光器82

4.1.3 激光安全84

4.2 光电探测器85

4.2.1 光电探测器种类86

4.2.2 光电探测器的性能参数和光电探测器的选择89

4.3 微弱光信号的电探测技术92

4.3.1 探测器的噪声93

4.3.2 锁相放大技术95

4.3.3 取样积分器97

4.3.4 光子计数技术100

4.3.5 时间相关单光子计数104

4.3.6 频域技术107

4.4 生物组织光学参数的直接测量方法109

4.4.1 分光光度法110

4.4.2 积分球技术111

参考文献115

第五章 参数提取的定量数学方法116

5.1 常用的化学计量学方法117

5.1.1 MLR模型117

5.1.2 PCR模型118

5.1.3 PLS模型120

5.1.4 校正模型的验证121

5.2 X射线计算机层析成像技术基本原理123

5.3 扩散光学层析理论125

5.4 荧光扩散层析技术133

5.4.1 弱散射媒质中的荧光光谱技术134

5.4.2 组织体中荧光传输过程的定量描述135

5.4.3 随机媒质中的荧光光谱技术138

5.4.4 荧光扩散层析139

参考文献142

第六章 生物医学光子学在人体成分浓度检测方面的应用146

6.1 无创伤人体血糖浓度检测148

6.1.1 人体血糖浓度无创测量的意义148

6.1.2 人体血糖浓度无创测量的研究进展149

6.1.3 近红外光谱测量血糖浓度的理论基础153

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178

6.2.1 人体血氧饱和度及无创检测的意义178

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181

6.2.4 肌血氧和脑血氧饱和度检测184

6.3 结束语186

参考文献186

第七章 生物医学光子成像技术192

7.1 DOT193

7.1.1 图像信息的获取194

7.1.2 DOT的系统构造196

7.1.3 仿体模型的DOT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 OCT212

7.3.1 提取早期到达光的技术212

7.3.2 OCT的工作原理213

7.3.3 分辨率及穿透深度215

7.3.4 OCT的系统构造217

7.3.5 OCT的优点及应用220

7.4 光声层析成像基本原理221

7.4.1 基本物理参数221

7.4.2 一般光声波动方程222

7.4.3 光声波动方程的解223

7.4.4 PAT重建的一般方法223

参考文献224

第八章 生物医学光子学其他研究热点介绍229

8.1 激光扫描共聚焦显微技术229

8.1.1 共聚焦成像原理229

8.1.2 激光扫描共聚焦显微镜装置231

8.1.3 荧光共聚焦显微镜232

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234

8.2 光动力疗法234

8.2.1 光动力诊断和治疗原理235

8.2.2 光敏剂和激发光源236

8.2.3 光动力疗法的方法及优势238

8.3 光镊239

8.3.1 光辐射压力、光梯度力240

8.3.2 光学势阱241

8.3.3 光镊装置242

8.3.4 光镊的应用244

参考文献246

中英文名词对照表247