本着这一指导思想,在《医学物理学》第5版教材的修订中,我们除注重物理学的基础理论、基本知识的讲述和对学生基本技能的培养之外,还刻意强化了物理学与医学实践相结合的内容,同时也兼顾了不同学科之间的相互联系和衔接。与第4版教材相比,我们对原有内容作了认真地修改、完善和调整。在此基础上,适当充实了一些新的内容,诸如听力曲线的介绍、血液的流动、血压的测量、磁诊断技术、准分子激光治疗屈光不正、纳米显微技术、SPECT、PET的原理等。为了便于学生更牢固地掌握相关的物理知识,我们还编写了一本配套的《医学物理学学习指导与习题集》。但愿通过我们的努力,能使这本教材具有一定的医学教育“特色”,体现出教材的思想性、先进性、科学性、启发性、适用性,并希望收到良好的使用效果。
《医学物理学》第4版教材自2003年12月出版以来,在全国医学高等专科学校物理学的教学中发挥了一定的积极作用。2006年经申报,该教材被评选为国家“十一五”规划教材;2007年又荣获辽宁省精品教材。按全国高职高专临床医学专业教材评审委员会的审议精神,本次修订后的《医学物理学》第5版教材将作为全国高职高专临床医学专业(三年制)“医学物理学”的教学用书。
“医学物理学”在临床医学教育中是一门基础课,顾名思义,基础课就是给专业课学习打基础的。这个基础打得是否牢固,能否真正地为专业课的学习起到奠基的作用,在基础课和专业课之间架起一座沟通的桥梁,这就要看所使用的教材及安排的教学内容是否合适。就临床医学专业而言,用物理学的理论解释生命活动的规律,讲授物理学的技术在临床诊断和治疗中的应用,即突出物理学和医学的联系与融合,是顺理成章的选择。
本着这一指导思想,在《医学物理学》第5版教材的修订中,我们除注重物理学的基础理论、基本知识的讲述和对学生基本技能的培养之外,还刻意强化了物理学与医学实践相结合的内容,同时也兼顾了不同学科之间的相互联系和衔接。与第4版教材相比,我们对原有内容作了认真地修改、完善和调整。在此基础上,适当充实了一些新的内容,诸如听力曲线的介绍、血液的流动、血压的测量、磁诊断技术、准分子激光治疗屈光不正、纳米显微技术、SPECT、PET的原理等。为了便于学生更牢固地掌握相关的物理知识,我们还编写了一本配套的《医学物理学学习指导与习题集》。但愿通过我们的努力,能使这本教材具有一定的医学教育“特色”,体现出教材的思想性、先进性、科学性、启发性、适用性,并希望收到良好的使用效果。
本书使用的物理量的单位、名称、符号均符合《中华人民共和国国家标准——量和单位》(GB 3100~3102—93)。另外,书后附有参考文献、基本物理常量和专业名词中英文对照。
本书在编写出版过程中得到了大连医科大学、山西医科大学和山东医学高等专科学校以及人民卫生出版社的全力支持,在此深表谢意。虽然全体编委的工作兢兢业业,认真负责,但仍难免有错误和不妥之处,希望使用本书的读者批评指正,并不吝赐教。
绪论
一、“医学物理学”的概念
二、“医学物理学”的研究对象和方法
三、“医学物理学”与物理学及医学的关系
第一章 人体力学
第一节 肌肉和骨骼的力学性质
一、肌肉的力学性质
二、骨骼的力学性质
第二节 人体静力学
一、物体平衡条件
二、杠杆作用
三、作用在髋关节和脊柱上的力
第三节 人体动力学
一、人体的动力学特征
二、人体的运动
第四节 临床力学器械
第二章 波动与声波
第一节 波的产生与传播
一、波的产生
二、波的传播
三、波动方程
四、惠更斯原理
第二节 声波
一、声速
二、声压、声阻抗和声强
三、听觉区域声强级和响度级
第三节 超声波
一、超声波的产生与传播
二、超声波的性质
三、超声波的生物效应
第四节 多普勒效应
一、多普勒效应的表达式
二、超声多普勒血流仪
第三章 液体的流动
第一节 理想液体的稳定流动
一、理想液体
二、稳定流动
三、连续性方程
第二节 伯努利方程及其应用
一、伯努利方程
二、伯努利方程的应用
第三节 实际液体的流动
一、牛顿黏滞定律
二、实际液体的伯努利方程
三、泊肃叶定律
四、湍流、雷诺数
第四节 血液的流动
一、循环系统中的血液流动
二、血压的测量
三、心脏做功
第五节 血液的流变
一、血液的非牛顿性与表观黏度
二、影响血液黏度的因素
三、血液流变学的应用与进展
第四章 液体的表面现象
第一节 表面张力和表面能
第二节 弯曲液面的附加压强
第三节 血管与心脏的跨壁压
第四节 毛细现象和气体栓塞
一、润湿现象
二、毛细现象
三、气体栓塞
第五节 肺的表面活性物质
一、液体的表面活性物质
二、肺泡的附加压强与表面活性物质
第五章 人体的生物电场和磁场
第一节 电偶极子及电偶层的电场
一、电偶极子的电势
二、电偶层的电势
第二节 膜电位和神经传导
一、能斯特方程式
二、静息电位
三、动作电位
四、神经传导
第三节 心电的向量原理
一、心肌细胞的除极与复极
二、空间心电向量环及平面心电向量环
第四节 心电图的描记原理
一、心电导联
二、心电图的形成原理及描记
第五节 人体的生物磁场
一、磁场、磁感应强度
二、人体中的生物磁信号
三、生物磁场的测量
四、磁诊断技术和磁场疗法
第六章 直流电
第一节 基尔霍夫定律
一、基尔霍夫第一定律
二、基尔霍夫第二定律
第二节 电容器的充电和放电过程
一、电容器的充电过程
二、电容器的放电过程
第三节 直流电在医学中的应用
一、直流电对机体的作用
二、电泳
三、电疗
第四节 超导体
一、超导体的电学性质
二、超导体的磁学性质
三、超导体在医学上的应用
第七章 光的波动性
第一节 光的干涉
一、相干光源
二、杨氏双缝干涉
第二节 光的衍射
一、单缝衍射
二、圆孔衍射
三、光栅衍射
第三节 光的偏振
一、自然光和偏振光
二、马吕斯定律
第四节 旋光性
第五节 光的吸收
一、朗伯一比尔定律
二、光电比色计原理
第六节 光的生物效应
一、紫外线
二、红外线
第八章 几何光学
第一节 球面折射与透镜
一、单球面折射
二、透镜
三、薄透镜组
四、柱面透镜
第二节 眼屈光
一、眼的光学结构
二、眼的屈光系统
三、眼的屈光不正及其矫正
第三节 光学显微镜与电子显微镜
一、放大镜
二、光学显微镜
三、电子显微镜
第四节 纳米显微技术
一、扫描隧道显微镜
二、原子力显微镜
第五节 玻璃纤维内镜
一、全反射
二、光纤
三、医用内镜
第九章 激光
第十章 X射线
第十一章 原子核与放射性
第十二章 医学影像的物理学基础
学习要点
1.掌握B型超声诊断仪、XCT成像、磁共振成像的物理学原理。
2.熟悉单光子发射型计算机断层成像、正电子发射型计算机断层成像的原理。
3.了解A型超声诊断仪的原理和应用。
医学影像成像是借助于某种物质(如超声波、X射线、电磁场等)与人体的相互作用,把人体内部组织、器官的形态结构、密度等,以影像的形式表现出来,供医生根据影像中所提供的信息进行分析判断,从而对患者的健康状况进行诊断的一门科学技术。所以,医学影像学是临床诊断、治疗和影像研究的一个重要领域。包括超声波成像、X射线成像、核素成像、磁共振成像等。医学影像学可分为三大部分:医学影像成像原理、医学影像处理技术和医学影像临床应用技术。本章我们主要介绍医学影像成像的物理学基础。
第一节超声诊断
超声技术应用于医学只有几十年历史,具有独特的优越性,已在医学诊断、治疗及医学研究方面获得广泛应用。尤其是超声诊断技术,是继X射线诊断技术之后发展最迅速、推广应用和普及最快的一门技术。超声成像在医院中仅次于X射线成像。超声诊断利用超声波探测人体内部情况,与X射线诊断相比较,具有无损伤和灵敏度高两大优点。X射线对人体有伤害作用,过量的X射线照射会造成严重后果。而超声诊断使用的超声波的强度小,对患者无痛苦与伤害,比较安全。X射线对人体软组织的辨别能力较差,组织密度相差10%以上才能显示区别,而超声波则适于对人体软组织的探查,有较高的灵敏度,并且适于人体器官的动态观察与研究。超声诊断的不足是对含气组织及骨骼系统的探查困难。利用超声波成像获得人体的内部信息,与其他诊断信息相互补充才能确诊。超声波、X射线及核素扫描,是现代医学并用的三大影像诊断系统。