医用物理学PPT课件

片”,观察较厚样品的内部结构。将改变焦点 获得的一系列细胞不同平面上的图像叠加后, 可重构出样品的三维结构。
• 激光共聚焦扫描显微镜既可以用于观察细胞形 态,也可以用于细胞内生化成分的定量分析、 光密度统计以及细胞形态的测量。
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• LCSM 照片, • 绿色为微管 • 蓝色为细胞核,
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➢ 超声波刀, ➢ 激光刀 ➢ γ射线刀等。
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γ刀放射疗法:
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γ射线刀
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其它医学图象研究
1. 红外热像仪
(1)用于诊断乳腺癌、甲状腺及浅表肿瘤; (2)安装在眼底照相机上,研究眼底血液循环; (3)人体运动检测,运动员训练; (4)工业用途更广。
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红外图象
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• 最后,他们还有天赋的好运,其实与其说是一种好运, 倒不如说是一种高超的想像力。因为关于 DNA 的 x 射线衍射图片,只能提供一半的信息,另一半则来自于 研究者的想象力
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• 富兰克林1920年生于伦敦, 她早年毕业于剑桥大学,专 业是物理化学。
• 1945年,当获得博士学位之 后,她前往法国学习 X 射 线衍射技术。
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• 偏光显微镜 ( polarizing microscope)
用于检测具有 双折射性的物质, 如纤维丝、纺锤体、 胶原、染色体等;
光源前有偏振 片(起偏器),使进入 显微镜的光线为偏 振光,镜筒中有检 偏器 。
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• 胆固醇液晶偏光显微镜照片 • 230℃ • 25℃
• 类似油柱状组织结构
相机:伪彩色成像,诊断脏器 的机能
正电子CT(PET) 单光子CT(SPECT)
二 维成像 二 / 三维成像
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PET
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纳米技术──制作小机器人进入血管,治疗脑血 栓疾病等
由以上内容可见,没有物理学技术的发展,医 学研究的深入几乎是不可能的。
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四、怎样学习物理: 1、掌握概念、原理、定律及推理方法。 2、注意物理模型的应用。 3. 物理学是一门实验科学,必须重视物理实验技能
• 疟疾破坏的两个红细胞
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• X 光衍射技术 ── 生物大分子结构理论、DNA双 螺旋结构
• DNA 双螺旋结构的分子模型诞生 1953年4月25日,英国的《自然》杂志刊登了
美国的沃森和英国的克里克在英国剑桥大学合作 的研究成果:DNA 双螺旋结构的分子模型。
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医用物理学
绪论
医用物理学是物理学的重要分支学科,是现 代物理学与医学相结合所形成的交叉学科
一、物理学的研究对象 物理学是研究物质运动的普遍性质和基本规律的
科学,研究物质运动最基本形态以及他们之间相互转 化的一门基础科学。
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物理学的基本概念、基本规律和基本研究方法,以 及根据物理学原理设计制造的各种仪器设备,已经广 泛地应用于所有自然科学的各个学科之中,推动了各 学科领域和技术部门的飞速发展。
镜,只允许被标本反射和衍射的光线进入物镜,因而 视野的背景是黑的,物体的边缘是亮的。
利用这种显微镜能见到小至 4 ～ 200 nm 的微 粒子,分辨率可比普通显微镜高50倍。 • 应用:观察未经染色的活体或胶体粒子。
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• 荧光显微镜 细胞中有些物质,如叶绿素等,受紫外线照射后可
• 微管呈绿色、 • 细胞核呈蓝色、 • 微丝呈红色
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荧光显微镜的优点和用途 • 优点: • 检出能力高 • 对细胞的刺激小 • 能进行多重染色 • 用途: • 物体构造的观察 • 据荧光的有无、色调比较进行物质判别 • 发荧光量的测定对物质定性、定量分析
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• 荧光显微镜技术在生命科学研究中的应用 • 对细胞结构或组分的定性、定位、半定量研究。 • 作为生物大分子筛选与鉴定的标记物。
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• 微分干涉差显微镜(DIC显微 镜) 能显示细胞结构的三维 立体投影影像,立体感强,用 于研究活细胞中较大的细胞 器,与录像设备结合,可观察 活细胞中的颗粒及细胞器的 运动。
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DIC 显微镜下的硅藻
• 相差显微镜(PCM) • 1953年获得诺贝尔物理奖,把透过标本的可见光
红外图象
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静脉曲张患者的腿部远红外热像,血管明显 增温、增粗,箭头所指处尤为明显。
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超声
A型M型B型彩色多普勒血流成象(DFI)超声CT(UCT) 彩色多普勒组织成 象(DTI)
(1)新一代B超,配以数字图象处理(DIP),性能更佳。图象增强, 数字滤波,各种图象测量功能)
(2)多普勒血流频谱分析及血流声谱图显示。
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• 运载这些正电子核素的示踪药物是生命的基本物 质如葡萄糖、水、氨基酸;或是治疗疾病常用的药 物。
• 因此每项 PET 显像结果实质上是反映了某种特定 的代谢物(或药物)在人体内的动态变化,是在分子 水平上反映人体是否存在生理或病理变化。医学物理学源自医学物理学医学物理学
放射性同位素扫描仪
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• 富兰克林精于此道,她成功的拍摄了 DNA 晶体的 X 射线衍射照片。
• 这张照片是她拍摄的 DNA 晶体的 X 射 线衍射照片,
• 正是这张照片成为发 现 DNA 结构的关键。
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当1962年沃森、克里克和威尔金斯获得诺贝 尔生理学或医学奖的时候,富兰克林已经在 4 年 前因为卵巢癌而去世。
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三 物理在医学简史中的回顾
光学技术的发展推动了基础医学的发展:
1．1550年,光学显微镜的出现 : 使生命科学进入了
细胞水平,紧接一系列类型的显微镜涌现出来。
暗视野显微镜 偏光显微镜 干涉显微镜 相差显微镜 荧光显微镜 近红外光显微镜 紫外光显微镜
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• 暗视野显微镜(dark field microscope) 使用特殊的照明方法,使照明光线不直接进入物
她把 X-衍射技术用在拍摄 DNA 晶体的研究中。
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• X 射线是波长非常短的电磁波。医生通常用它来透 视,而物理学家用它来分析晶体的结构。
• 当 X 射线穿过晶体之后,形成衍射图样是一种特定 的明暗交替的图形。
• 不同晶体产生不同的衍射图样,仔细分析这种图形, 就知道组成晶体的原子是如何排列的。
的培养及科学实践活动。
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现今医学分为传统医学、基于“生 物-医学 模式” 近代发 展起来 的西医 ，20世 纪西医 又发展 到“社 会-心 理-生物 医学” 或综合 医学模 式，后 基因组 时代系 统生物 学的兴 起，形 成了系 统医学 在全球 的迅速 发展， 成为继 传统医 学、西 医学之 后中、 西医学 汇通的 未来医 学。当 代中国 医学类 专业比 较优秀 的学校 有北京 大学、 华中科 技医学 化验 医学定义（medicine），是处 理人健 康定义 中人的 生理处 于良好 状态相 关问题 的一种 科学， （高血 压心脏 病糖尿 病）以 治疗预 防生理 疾病和 提高人 体生理 机体健 康为目 的。狭 义的医 学只是 疾病的 治疗和 机体有 效功能 的极限 恢复， 广义的 医学还 包括中 国养生 学和由 此衍生 的西方 的营养 学。现 在世界 上医学 主要有 西方微 观西医 学和东 方宏观 中医学 两大系 统体系 。医学 的科学 性在与 应用基 础医学 的理论 不断完 善和实 践的验 证，例 如生化 、生理 、微生 物学、 解剖、 病理学 、（肺 炎青霉 素肝炎 ） 药理学、统计学、流行病学，中医学 及中医 技能等 ，来治 疗疾病 与促进 健康。 虽然东 西方由 于思维 方式的 不同导 致（高 血压心 脏病糖 尿病） 研究人 体健康 与外界 联系及 病理机 制的宏 观微观 顺序不 同，但 在不远 的将来 中西医 实践的 丰富经 验的积 累和理 论的形 成必将 诞生新 的医学- -------- 人类医 学。（ 肿瘤癌 症胃癌 肠癌肺 癌）
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1962年, Wilkins、 Watson和Crick共获诺贝尔奖。
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• 首先,他们是一对最佳搭档, • 沃森 ── 熟悉噬菌体方面的实验, • 而克里克 ── 则精通数学、物理学,这些被沃森
视之为有点难度的学科, • 他俩的合作是生物学与物理学互补的最佳典范;
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• 其次,他们善于模仿前人的成功经验。诺贝尔奖获得 者鲍林成功地用模型方法提出蛋白质的α螺旋理论, 而双螺旋模型的建立正是成功地借用了这一方法;
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• 人类染色体端粒 DNA 的荧光原位杂交照片
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• ２．1940年,电子显微镜问世,使医学研究水平推 进到亚细胞水平领域。
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线粒体 细胞核 蛋白质 细胞膜
• 激光共聚焦扫描显微镜
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• 激光共聚焦扫描显微镜(LSC显微镜) • 可改变观察的焦平面,因而能进行“光学切
• 电子监护系统
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• PET显像技术 • Positron Emission Computed Tomography的缩写,
中文全称叫正电子发射计算机断层显像。采用的是 正电子核素。 • 这些核素大多是构成人体基本元素的超短半衰期同 位素或性质极为相似的核素,如氧(0)、氮(N)、碳 (C)、氟(F,与氢相似)等。
(直射光和衍射光)的光程差变成振幅差,从而提高 了各种结构间的对比度,使各种结构变得清晰可见。 应用:观察未经染色的标本和活细胞。
• 在构造上,相差显微镜有两个特殊之处。 1. 环形光阑:位于光源与聚光器之间。相位板:物镜中加了涂
有氟化镁的相位板,可将直射光或衍射光的相位推迟1/4λ。
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