生物医学光子学

《Biomedical Optics ― Principles and Imaging》（生物医学光学― 原理和成像）简介一、出版情况《生物医学光学― 原理和成像》（Biomedical Optics ― Principles and Imaging）一书由John Wiley & Sons出版集团出版，全书362页，南开大学图书馆馆藏版本为2007年第一版。

在两位作者中，Lihong V. Wang教授任职于圣路易斯华盛顿大学生物医学工程系，而Hsin-I Wu教授任职于得克萨斯农机大学生物医学工程系。

二、内容简介《生物医学光学― 原理和成像》是生物医学光子学领域内为数不多的教科书中的一种，是作者在使用了近十年的研究生讲义的基础上改编而成的。

其主要特点是在介绍基本概念的同时，给出了严格理论数学推导和数值计算方法，并有针对性地提供了大量课后习题。

其另一个特点是把介绍基本原理和讲解实际的科学研究有机结合起来，每章后面都提供了丰富的与相应研究有关的参考文献。

由于作者之一Wang Lihong教授为生物医学光子学领域内资深学者，现任国际生物医学光学学会的主席，并在本书涵盖的多个研究领域均有建树，所以本书一经出版就引起了广泛的关注。

本书内容可分为两个大部分。

第一部分包括第1到第7章，系统介绍了光与生物组织的相互作用以及光在生物组织内的传输机理，重点为第3章的描述光在生物组织内传输过程的蒙特卡罗模拟。

第二部分包括第8章到第13章，分别描述了当前各种流行的生物医学成像方法。

由于本书触及到了生物医学光子学的大部分研究方向，是比较理想的研究生入门教材，由于理论性较强，需要学生具有一定的物理和数学基础。

除作为教材之外，由于本书内容详实文献全面，也可作为研究工作者了解相关领域、掌握最新发展动态的参考读物。

三、目录前言1. 简介2. 适用于单个散射体的瑞利理论和米理论3. 光子在生物组织中的蒙特卡罗模拟4. 宽光束的卷积5. 辐射传输方程和漫散射理论6. 基于蒙特卡罗方法和漫散射理论联合模型7. 光学特性的探测以及光谱技术8. 弹道成像和显微技术9. 光学相干层析术10. 穆勒光学相干层析术11. 漫散射光学层析术12. 光声层析术13. 超声调控的光学层析术附录A: 光学特性的定义附录B: 缩写列表名词索引（译介者：方晖，南开大学信息技术科学学院教授、博士后）。

生物医学光子学研究The Research on Biomedical Photonics本文作者徐正红女士，西安交通大学生命科学与技术学院生物医学工程研究所博士生；张镇西先生，西安交通大学生命科学与技术学院副院长、博士、教授、博士生导师。

关键词：光子学激光生物医学一、引言生命科学是当今世界科技进展的热点之一。

而光子学是随着近代科学技术进展而日益蓬勃进展的学科。

近年来一个以光子学与生命科学相互融合和促进的学科新分支――生物医学光子学（Biomedical Photonics）也随着激光技术、光谱技术、显微技术以及光纤技术的进展而飞速进展起来，它将开拓生命科学的新领域，成为本世纪的研究热点。

生物医学光子学能够分为生物光子学和医学光子学两个部分，分属生物学和医学领域，但二者存在相互交叠的范畴，并无严格的分界。

也能够依照顾用目的的不同，将生物医学光子学划分位光子诊断医学技术和光子治疗医学技术两个领域。

前者以光子作位信息的载体，后者是以光子作为能量的载体。

由于激光具有单色性好、高亮度，高密度、辐射方向性强的特点，不管光诊断依旧光治疗技术，多以激光为光源。

随着激光器的不断进展，光子技术在生物医学领域的应用也层出不穷。

二、光子诊断医学技术1．概念生物光子学确实是以研究生物体辐射的光子特性来研究生物体自身的功能和特性的学科。

在光子学产生初期，充满活力的生命科学就和光子学相互交叉渗透，促进了这一学科的进展。

它以生物系统的超柔弱光子辐射（BPE）的发觉和研究为基础的。

从1923年前苏联科学家Burwitch等人首次发觉BPE现象到70年代后的研究说明，BPE现象是自然界普遍存在的一种现象，是生物体的一种固有功能。

除了少数原生生物和藻类等低级生物外，绝大多数动植物都能产生BPE。

BPE的光谱专门宽，从紫外、可见光到红外波段。

奇异的是，BPE的值和生物进化程度成正比，进化程度越高，其BPE值越大，辐射的波长越向红外扩展。

⽣物医学⼯程 本专业是我校重点发展的具有多学科交叉特⾊的专业，特⾊鲜明，发展前景⼴阔，现为江苏省特⾊本科专业建设点。

专业⽅向有现代⽣物医学仪器、⽣物医学光⼦学、⽣物医学信息学。

本专业注重培养学⽣具有扎实的⽣物医学、信息处理、计算机的理论基础，具备⼀定的医疗仪器开发能⼒、⽣物医学信息处理技术、电⼦计算机应⽤技术等⽅⾯的能⼒。

毕业⽣可以在科研院所、企事业单位以及各级医院从事与⽣物医学⼯程、医疗仪器相关的科学研究、教学、技术开发和管理等⼯作。

该专业毕业⽣近三年升学率保持在30%以上，就业率均在99%以上。

近年来主要就业单位有中国科学院电⼦学研究所、华北⽯油管理局、中电集团公司第⼆研究所、中国民航飞⾏学院、浪潮乐⾦数字移动通信有限公司、⼤连松下电⼦信息有限公司、信瑞电⼦（深圳）有限公司等。

知名教授简介 钱志余，教授，博⼠⽣导师。

⽬前主要从事PD病⼈近红外⼿术导航系统的设计和有关脑组织光学图像重建的研究（国家863项⽬）。

担任江苏省⽣物医学⼯程学会⽣物医学光⼦学分会主任委员。

应届优秀毕业⽣简介 刘碧芸 毕业中学：安徽省合肥市第⼀中学 所获荣誉：国家奖学⾦、校优秀学⽣⼀等奖学⾦ 毕业去向：东南⼤学⽣物医学⼯程系（攻读硕⼠） 毕业感⾔：四年前我⾛⼊南航，不过是个懵懂的孩⼦。

但和周围⼈⼀样，我也怀揣着梦想，美好却也模糊。

渐渐地融⼊她，让我感觉到⼒量。

凝坐在课堂，不仅被她⼴博的知识所俘虏，更为她严谨的治学精神触动。

穿⾏在校园，感受到的不仅是学⼦匆忙的步伐，还有青春的活⼒、⼈⽂的⽓息。

她是这样⼀所以⼯科闻名的学府，给我更多的机会、更多的条件动⼿实践、参与创新；同时她⼜是这样⼀个⽂理并重、内外兼修的学园，让我磨练出成熟的⼼智，给我展⽰青春的舞台。

四年来，历数那些风⾬阳光，不禁对她⼼⽣感激，感激她⽤有⼒的笔触、斑斓的⾊彩陪我描绘了这梦想。

当我就要离开，忽然发现⾃⼰已不再懵懂，她已教会我⽤怎样的步伐去⾛我的⼈⽣。

光电信息科学与工程在生物医学工程中的应用在当今科技飞速发展的时代，光电信息科学与工程与生物医学工程的融合日益紧密，为医疗领域带来了诸多创新和突破。

光电信息科学与工程作为一门涉及光学、电子学、信息科学等多学科交叉的领域，其在生物医学工程中的应用范围广泛且意义重大。

首先，光电检测技术在生物医学工程中发挥着关键作用。

通过光电传感器，可以对生物体内的各种生理参数进行高精度、实时的检测。

例如，利用光电脉搏传感器可以测量脉搏频率和血氧饱和度。

这种传感器基于光的吸收特性，通过向皮肤发射特定波长的光，并检测反射或透射光的强度变化，从而计算出血氧含量和脉搏情况。

这对于监测心血管健康、呼吸系统疾病以及睡眠障碍等具有重要意义。

在医学成像方面，光电信息科学与工程的应用更是不可或缺。

光学相干断层扫描（OCT）技术就是其中的杰出代表。

OCT 利用近红外光的干涉原理，能够实现对生物组织的高分辨率、非侵入式成像。

它可以清晰地显示视网膜、冠状动脉等细微结构，对于早期疾病诊断，如黄斑变性、冠状动脉粥样硬化等，提供了极其有价值的信息。

相比传统的医学成像方法，如 X 射线、磁共振成像（MRI）等，OCT 具有更高的分辨率和更快的成像速度，能够在微观层面上揭示组织的形态和结构变化。

激光技术在生物医学工程中的应用也十分广泛。

激光手术已经成为一种常见的治疗手段，如近视眼激光矫正手术、激光美容祛斑等。

激光具有能量高度集中、方向性好等特点，能够精确地作用于病变组织，实现切割、凝固和消融等操作，同时最大限度地减少对周围正常组织的损伤。

此外，激光还可以用于光动力疗法，治疗肿瘤等疾病。

在光动力疗法中，特定的光敏药物被注入体内，然后用特定波长的激光照射肿瘤部位，激活光敏药物产生细胞毒性物质，从而杀死肿瘤细胞。

生物医学光子学是光电信息科学与工程与生物医学交叉的一个重要研究方向。

它致力于研究光与生物组织的相互作用机制，以及开发基于光子学原理的生物医学检测和治疗技术。

面向临床应用的光声成像技术林日强，冷吉，陈敬钦，刘成波，龚小竞，宋亮中国科学院深圳先进技术研究院 生物医学光学与分子影像研究室，广东 深圳 518060[摘 要] 光声成像是一种基于光学方法激发样品产生超声信号的新型成像方式，兼备光学高对比度和超声大穿透深度与高分辨率优势，同时具有光谱信息获取能力，可对血红蛋白、脂质成分、血氧代谢等分子和功能信息进行高特异性获取，实现结构与功能性成像，敏锐捕捉相关生理特征变化；同时，得益于其跨尺度成像能力，光声成像可以灵活实现多种成像模式。

光声成像技术的这些特点，使其在恶性肿瘤、动脉粥样硬化、微循环异常等重大疾病相关的临床诊断和病理研究中，具有广泛应用潜力，正得到生物医学领域越来越多的关注。

本文将主要介绍中国科学院深圳先进技术研究院团队在光声成像技术临床转化方面的主要研究工作，包括微血管成像、血管介入成像、消化道内窥成像、前哨淋巴结成像等方面的最新研究进展。

[关键词] 光声成像；临床应用；光学分辨率；血管内成像；消化道内窥成像；前哨淋巴结成像Photoacoustic Imaging Technology for Clinical ApplicationsLIN Riqiang, LENG Ji, CHEN Jingqin, LIU Chengbo, GONG Xiaojing, SONG LiangResearch Laboratory for Biomedical Optics and Molecular Imaging, Shenzhen Institutes of Advanced Technology, Chinese Academyof Sciences, Shenzhen Guangdong 518055, China Abstract: Photoacoustic imaging is a novel imaging modality that utilizes pulsed laser to illuminate samples and ultrasonic transducers for detection of the laser absorption generated ultrasonic/photoacoustic waves. Benefited from its high optical contrast and acoustic resolution at depth, as well as the capability of acquiring optical spectral information, photoacoustic imaging allows for structural and functional imaging of the biological relevant information such as hemoglobin concentration, blood oxygen metabolism, and lipid with high specificity, and is able to capture the corresponding physiological feature dynamics with high sensitivity. In terms of the imaging system, photoacoustic imaging manifests a variety of embodiments catering the multi-scale biomedical imaging needs. The above mentioned features and capabilities enable extensive biomedical application potentials of this imaging modality in both clinical diagnosis and pathological analysis, such as malignant tumor detection, atherosclerotic plaque assessment, and microcirculation abnormality diagnosis. Therefore, it is attracting more and more attention and interests in a wide range of专论——生物医学光学成像技术编者按：光与生物体的作用包含着丰富的信息，从组织对光的吸收、散射、偏振、到光的发射，在此基础上发展起来的生物医学光子学成像技术以高灵敏、非侵入性的特点，在基础医学研究与临床诊断方向发挥着重要作用。

光电子理论与技术的五个前沿领域介绍摘要：人们都达成这样一个共识，即21世界时生物时代与光的时代。

光电子理论的研究已经有了很多的成果，来自不同领域的科学家都在各自的领域里对光电子的理论有一定的贡献，不断丰富着光电子理论的内容，而且在技术上已经有很大的应用。

光电子学在21世纪必定引导着技术革命的先潮。

现在以及未来交叉学科的研究必然会使得光电子学更进一步的发展。

本文主要就光电子理论与技术的五个前沿领域介绍：生物医学光子学，光纤通信技，集成光学，等离子体光学，微纳光学。

这五个方面的理论研究很成熟，而且实际应用的技术也非常之多。

其技术应用在生活，医疗的方面为我们所熟悉，此文特点在于对理论进行一些简单介绍，而注重的是这五个方面在实际中的应用举例，以开阔视野为主要目的。

关键字：光电子理论生物医学光子学光纤通信技集成光学等离子体光学微纳光学Abstract: People have reached a consensus that the 21st century when the era of biological age and light. Optoelectronics research has had a lot of theoretical results, the scientists from different fields in their respective fields on the photoelectron contribution to the theory of a certain, and constantly enrich the content of photoelectron theory, but also has great application of technology . Optoelectronics in the 21st century will lead the first wave of technological revolution. Current and future cross-disciplinary research is bound to make further development of optoelectronics. This review focuses on theory and technology of optoelectronic five fronts: Biomedical photonics, optical fiber communication technology, integrated optics, plasma optics, micro-nano optics. Theoretical Study of these five areas are mature and practical application of the technology is also very much. The technology used in life, the medical aspects familiar to us, the article is characterized by a brief introduction on some of the theory, and focus on five aspects is in the practical application example, the primary purpose to broaden our horizons.Keywords: Biomedical Photonics, Optoelectronics theory technology integrated optical fiber communication optical micro-nano optical plasma一．生物医学光子学生物医学光子学(Biomedical Photonics)作为光子学与生命科学交叉形成的新的学科分支，将研究对象直指高等生命活体，特别是人类生活中所面临的一些重大问题。