医用物理学绪论-优质课件
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绪论医用物理学
what
什么是物理学？ “物”：即物质（包括实物和场） “理”：物质运动所遵循的基本的普遍的规律，包括机械
运动、分子热运动、电磁场运动、原子及原子核 运动等. 物理学的研究对象 物理学所研究的是自然界中物质运动的最基本的、最普遍的运动 形式和规律，包括机械运动、分子热运动、电磁场运动、原子及原 子核运动等. 从空间尺度上包括：小到微不足道的亚核粒子,大到浩瀚的宇宙. 时间尺度上，早至宇宙的起源，晚至遥远的将来.
迈尔 物理学家+医学博士 受静脉血的颜色启发 研究能量守恒和转换定律
亥姆霍兹 物理学教授+解剖学教授+生理学教授 在军医中写出论述“能量守恒定律”；揭示眼的聚 焦原理；发明眼底镜；研究听觉机理并发明亥姆霍 兹共振仪；第一个测定神经脉冲的传播速度30m•s-1； 证明肌肉收缩释放的热量是动物热的重要来源。
解：应力 F mg 9.98107 Nm2
A r 2
L0
应变 L 0.06 1.00103
L0 60
L0
杨氏模量
应力 应变
9.98
1010
Nm 2
36
力，其单位面积的内力可反映出内力产生的强度， 定义为应力。
应力= 力/面积 （单位：1N/m2 =1Pa） 对应以上三种应变，其应力分别为：
a) 张应力 (=F/S)
b) 压应力 p(=F/S)
c) 切应力 (=F/S)
28
说明：
1、三种应变是无量纲无单位的纯数，表程度，与物
体原有的状态(L0,V0等)无关
一.物质世界的空间尺度——宇宙的42个台阶 宇宙学、粒子物理的奇妙衔接
哈勃半径： 星系团： 银河系： 地球轨道半径： 太阳半径： 地球半径： 月球半径： 大分子： 小分子： 原子： 原子核： 基本粒子：
最新医学物理医学物理学绪论讲学课件
医学物理医学物理学绪论
一、 什么是物理学
是研究自然界中物质的基本结构及其基本运动规 律的科学 地位：物理学是自然科学的基础,是带头科学。
中国科学院院士冯端教授说：“物理学作为严格 的、定量的自然科学的带头科学，一直在科学技 术发展中发挥极其重要的作用，过去是如此，现 在是如此，展望将来还将是如此。”
观察 、 实验 、 假设 、 理论 观察----对现象的考察和研究
1. 1581年伽利略在 教堂作礼拜，司事 灌注油灯后，观察 灯摆动的等时性，
哈勃望远镜
2. 丹麦科学家第谷布拉赫观察天上的星星达二十 年之久，为开普勒发现行星三大定律奠定了基础。
目前哈勃望远镜也是为了观察宇宙星系的变化
实验：把自然界的现象经过人
——R. P. 费曼
“我从不迷信权威，但命运捉弄了我——我自己 变成了权威”
——A. 爱因斯坦
QCC
Quality Control Circle
24.01.2021
品管部:钟海东
3
心变则态度亦变 态度变则习惯跟着变 习惯变则人格随之变 人格一变则人生也就变。
安冈正笃/日本汉学大师
24.01.2021
为简化(乃至建立模型）在实验 室重现，或进行计算机模拟 等， 然后进行反复研究
例如：电磁感应定律是 法拉第经过实验室中10 年反复研究得到的。
1974年11月16日丁肇 中发现 J粒子也是在实 验室发现。
观察和实验是我们获得第 一手材料的主要途径。
S
N
荣获诺贝尔奖 的第三位华裔 学者
假说：在事实较少和有限的情况下，提出的一种理论。 但假说不等于瞎说。
仙 女 座 大 星 云
2.时间尺度(相差1045) ① 1018s （150亿年）(宇宙年龄) ② 10-27s(硬 射线周期) 3.速率范围 0(静止) - 3х108 m/s(光速)
一、 什么是物理学
是研究自然界中物质的基本结构及其基本运动规 律的科学 地位：物理学是自然科学的基础,是带头科学。
中国科学院院士冯端教授说：“物理学作为严格 的、定量的自然科学的带头科学，一直在科学技 术发展中发挥极其重要的作用，过去是如此，现 在是如此，展望将来还将是如此。”
观察 、 实验 、 假设 、 理论 观察----对现象的考察和研究
1. 1581年伽利略在 教堂作礼拜，司事 灌注油灯后，观察 灯摆动的等时性，
哈勃望远镜
2. 丹麦科学家第谷布拉赫观察天上的星星达二十 年之久，为开普勒发现行星三大定律奠定了基础。
目前哈勃望远镜也是为了观察宇宙星系的变化
实验：把自然界的现象经过人
——R. P. 费曼
“我从不迷信权威，但命运捉弄了我——我自己 变成了权威”
——A. 爱因斯坦
QCC
Quality Control Circle
24.01.2021
品管部:钟海东
3
心变则态度亦变 态度变则习惯跟着变 习惯变则人格随之变 人格一变则人生也就变。
安冈正笃/日本汉学大师
24.01.2021
为简化(乃至建立模型）在实验 室重现，或进行计算机模拟 等， 然后进行反复研究
例如：电磁感应定律是 法拉第经过实验室中10 年反复研究得到的。
1974年11月16日丁肇 中发现 J粒子也是在实 验室发现。
观察和实验是我们获得第 一手材料的主要途径。
S
N
荣获诺贝尔奖 的第三位华裔 学者
假说：在事实较少和有限的情况下，提出的一种理论。 但假说不等于瞎说。
仙 女 座 大 星 云
2.时间尺度(相差1045) ① 1018s （150亿年）(宇宙年龄) ② 10-27s(硬 射线周期) 3.速率范围 0(静止) - 3х108 m/s(光速)
医用物理学绪论
课程考核方式：平时30%、期末 70%
1、平时成绩30%=10%（出勤率，作业、课 堂练习、讨论、问答等）+20%物理活动 2、物理活动：介绍一名物理学家；学会一 种物理方法；解释一个物理现象；了解一个 著名实验；查找一个应用案例；提出一个创 新设想等。 3、要求：作业提交不少于5次，物理活动不 少于2次，课堂点名不少于3次。
◆关于物质存在的基本形式
场和粒子——是两种？抑或统一？
量子场论：
某种粒子的场处于基态
每种粒子对应一种场； ——无粒子
场有不同能量状态
某种场处于激发态
（量子化）
出现相应的粒子
场与粒子是统一体 的两种表现形式！
◆关于基本相互作用
已认识：四种：电磁 强 弱 引力
探讨：相互作用的统一： 电弱及强作用的统一； 引力作用的统一——大统一？ 第五种力？
之谜 ——弱相互作用的宇称不守恒…
20世纪的“乌云”：夸克的禁闭 对称性的自发破缺
0.4 物理学与高素质人才
一.物理教育是培养高素质人才的重要环节
爱因斯坦：“科学对于人类事务的影响有两种方式：
第一方式是大家都熟悉的：科学直接地、并在更 大程度上间接地生产出完全改变了人类生活的工
具；第二种方式是教育的性质——它作用
计算机发展的新途径？！新的课题！
0.3 物理学与科学思维
一. 物理学的研究方法 以实验为基础，理论 和实践高度结合。
◆从方法论看：
观察、实验 模型、假设
演绎法
——定律 推理 推导
归纳法
——综合 类比
推测、推理 实验检验
猜想 假设 模型
修改理论
应用
物理学还有许多有特色的方法， 如：定性和半定量分析
1、平时成绩30%=10%（出勤率，作业、课 堂练习、讨论、问答等）+20%物理活动 2、物理活动：介绍一名物理学家；学会一 种物理方法；解释一个物理现象；了解一个 著名实验；查找一个应用案例；提出一个创 新设想等。 3、要求：作业提交不少于5次，物理活动不 少于2次，课堂点名不少于3次。
◆关于物质存在的基本形式
场和粒子——是两种？抑或统一？
量子场论：
某种粒子的场处于基态
每种粒子对应一种场； ——无粒子
场有不同能量状态
某种场处于激发态
（量子化）
出现相应的粒子
场与粒子是统一体 的两种表现形式！
◆关于基本相互作用
已认识：四种：电磁 强 弱 引力
探讨：相互作用的统一： 电弱及强作用的统一； 引力作用的统一——大统一？ 第五种力？
之谜 ——弱相互作用的宇称不守恒…
20世纪的“乌云”：夸克的禁闭 对称性的自发破缺
0.4 物理学与高素质人才
一.物理教育是培养高素质人才的重要环节
爱因斯坦：“科学对于人类事务的影响有两种方式：
第一方式是大家都熟悉的：科学直接地、并在更 大程度上间接地生产出完全改变了人类生活的工
具；第二种方式是教育的性质——它作用
计算机发展的新途径？！新的课题！
0.3 物理学与科学思维
一. 物理学的研究方法 以实验为基础，理论 和实践高度结合。
◆从方法论看：
观察、实验 模型、假设
演绎法
——定律 推理 推导
归纳法
——综合 类比
推测、推理 实验检验
猜想 假设 模型
修改理论
应用
物理学还有许多有特色的方法， 如：定性和半定量分析
医用物理学绪论-医用物理学精品PPT教学课件
医用物理学
绪
论
“探索未知”
《医用物理学》绪论
(一)什么是物理学 (二)物理学与医学的关系 (三)怎样学习物理学
绪论
一、 什么是物理学
物理学是研究自然界中物质的基本结构、基本运 动形式以及相互作用规律的科学 地位：物理学是自然科学的基础,是带头科学。
中国科学院院士冯端教授说：“物理学作为严格 的、定量的自然科学的带头科学，一直在科学技 术发展中发挥极其重要的作用，过去是如此，现 在是如此，展望将来还将是如此。”
物理学的分类及其层次结构
• 按分支学科分类： 力学、热学、电磁学、光学、原子物理学、核物理学
• 按物质形态分类： 实物粒子、场物质 微观客体（电子、质子、光子等） 具有波粒二象性
• 按物质形体大小分类： 粒子物理、核物理、原子物理、分子物理 原子簇物理、凝聚态物理、天体物理、宇宙学物理
• 按物理常数c、h分类
2.各类物理因子的生物效应
激光、超声、红外线、紫外线、微波、X 射线、 γ射线、磁场等物理因子对人体都会产生生物作 用，用于临床上的治疗和保健。
3.物理学所提供的技术和方法将基础医学研究、临 床诊断和治疗水平推向新的高度
超声技术、激光技术、纳米材料技术、电磁波技 术、磁共振技术、同位素技术、光源和射线探测 器技术
c2.9971908ms1 h6.6261170634Js
v<<c
v≈c
h→0 经典理论 相对论
h≠0 量子论
相对论性量子论
物理学与科学技术
物理学既是伴随着人类的生存、生产活动发展起来 的，同时也是科学技术和社会发展的巨大推动力。 物理学的发展与生产力的提高总是相辅相成的。如 当今世界公认的六大高新技术（信息技术、新材料 技术、新能源技术、生物技术、空间技术、海洋技 术）均是以物理学为基础的，反过来，高新技术的 迅猛发展促进了物理学研究的进一步深入。
绪
论
“探索未知”
《医用物理学》绪论
(一)什么是物理学 (二)物理学与医学的关系 (三)怎样学习物理学
绪论
一、 什么是物理学
物理学是研究自然界中物质的基本结构、基本运 动形式以及相互作用规律的科学 地位：物理学是自然科学的基础,是带头科学。
中国科学院院士冯端教授说：“物理学作为严格 的、定量的自然科学的带头科学，一直在科学技 术发展中发挥极其重要的作用，过去是如此，现 在是如此，展望将来还将是如此。”
物理学的分类及其层次结构
• 按分支学科分类： 力学、热学、电磁学、光学、原子物理学、核物理学
• 按物质形态分类： 实物粒子、场物质 微观客体（电子、质子、光子等） 具有波粒二象性
• 按物质形体大小分类： 粒子物理、核物理、原子物理、分子物理 原子簇物理、凝聚态物理、天体物理、宇宙学物理
• 按物理常数c、h分类
2.各类物理因子的生物效应
激光、超声、红外线、紫外线、微波、X 射线、 γ射线、磁场等物理因子对人体都会产生生物作 用，用于临床上的治疗和保健。
3.物理学所提供的技术和方法将基础医学研究、临 床诊断和治疗水平推向新的高度
超声技术、激光技术、纳米材料技术、电磁波技 术、磁共振技术、同位素技术、光源和射线探测 器技术
c2.9971908ms1 h6.6261170634Js
v<<c
v≈c
h→0 经典理论 相对论
h≠0 量子论
相对论性量子论
物理学与科学技术
物理学既是伴随着人类的生存、生产活动发展起来 的，同时也是科学技术和社会发展的巨大推动力。 物理学的发展与生产力的提高总是相辅相成的。如 当今世界公认的六大高新技术（信息技术、新材料 技术、新能源技术、生物技术、空间技术、海洋技 术）均是以物理学为基础的，反过来，高新技术的 迅猛发展促进了物理学研究的进一步深入。
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。
医学物理学
• LCSM 照片, • 绿色为微管 • 蓝色为细胞核,
医学物理学
➢ 超声波刀, ➢ 激光刀 ➢ γ射线刀等。
医学物理学
γ刀放射疗法:
医学物理学
γ射线刀
医学物理学
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。
医学物理学
红外图象
医学物理学
• 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
医学物理学
• 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。
医学物理学
• 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 。
医学物理学
• 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
• 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。
医学物理学
• LCSM 照片, • 绿色为微管 • 蓝色为细胞核,
医学物理学
➢ 超声波刀, ➢ 激光刀 ➢ γ射线刀等。
医学物理学
γ刀放射疗法:
医学物理学
γ射线刀
医学物理学
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。
医学物理学
红外图象
医学物理学
• 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
医学物理学
• 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。
医学物理学
• 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 。
医学物理学
• 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
《医用物理学》绪论 ppt课件
器官内壁
*激光：眼科手术（例如：准分子激光治疗 近视）、溶栓术、美容等；
*X射线：X光摄影、X光透视、X-CT、 X光子刀治疗肿瘤等； *物理断层技术：B超、X-CT、ECT、核磁共振等；
注意几个问题：
1.学习中自学能力的培养； 2.重视实验; 3.作好习题, 老师随时抽查; 4.期评成绩：平时测验和实验占20%, 期考占80%； 5.下列情况者可在期评成绩中加1--5分： 能写出较好的科普文章；
第一章
流体的运动
Chapter 1. The Motion of Fluid
教学内容： • 第一节 理想流体 连续性方程 • 第二节 伯努利方程 • 第三节 粘性流体的运动 • 第四节 泊肃叶定律 • 第五节 血流动力学与流变学基础 * 流体（fluid）： 气体和液体都具有流动性，统称为流体。 * 流体静力学(hydrostatics)： 研究静止流体规律. * 流 体 动 力 学 ( fluid dynamics) ： 研究流体运动. *人体中的流体运动现象：血液流动，呼吸气体运动
物理学的研究对象
* 物理学：是研究物质世界的普遍性质和基本规律的科学。 * 物理学的研究对象： 机械运动、分子热运动、电磁运动、光学、 原子与原子核及其内部运动等。 *医学物理学：学习医学所必需的物理学基础知识。
二.
物理学与医学的关系
物理学是生命科学的基础： *生理过程：肌肉收缩、神经电传导、视觉调节、血 液循环、能量代谢、心电和脑电、细胞膜通道的物 质输运、蛋白质的合成等。 *生存环境：大气电离层、电磁污染、放射线污染等。 *物理学与生命科学的交叉科学：生物物理学、生物 医学工程学、血液流动力学、超声医学、放射医学、 激光医学、医学影像物理学等。
若流速分布不随时间 变化，即为定常流动：
《医学物理学》课件
不同影像技术在医学诊断中应用比较
X射线成像技术
适用于骨骼系统和胸部疾病的诊断，如骨折、肺炎等。具 有成像速度快、成本低等优点，但辐射剂量较高。
核磁共振成像技术
适用于神经系统、腹部和盆腔等软组织的诊断，如脑梗死 、肿瘤等。具有无辐射、软组织分辨率高等优点，但成像 时间较长且成本较高。
超声成像技术
适用于腹部、盆腔和浅表器官等疾病的诊断，如肝囊肿、 甲状腺结节等。具有实时动态观察、无辐射等优点，但对 操作者技术要求较高且受气体干扰较大。
《医学物理学》课件
目录
• 课程介绍与教学目标 • 物理学基础知识回顾 • 人体生物力学原理及应用 • 人体热生理与热环境适应性研究 • 医学影像学物理原理探讨 • 放射治疗技术及其物理基础
01
课程介绍与教学目标
Chapter
医学物理学概述
01
医学物理学定义
医学物理学是物理学与医学相结合的一门交叉学科，旨在应用物理学的
教学目标与要求
知识目标
掌握医学物理学的基本概念和基本原理，了解其在医 学领域中的应用。
能力目标
能够运用医学物理学的理论和方法分析、解决医学领 域中的实际问题。
素质目标
培养学生的创新思维和实践能力，提高学生的综合素 质。
课程安排与考核方式
课程安排
本课程共分为绪论、生物医学信号的检测与处理、 医学影像技术、放射医学、激光医学、生物医学光 子学等六个部分，每个部分包含若干章节。
03
人体生物力学原理及应用
Chapter
骨骼、肌肉生物力学特性
骨骼的生物力学特性
骨骼具有承受和传递载荷、保护内部 器官、造血和储存矿物质等功能。其 生物力学特性包括弹性、塑性和粘滞 性。
医科大学《物理学-绪论》课件
英国·曼斯菲尔德(Mansfield) 进一步开拓了磁场梯度的应用，更 精确地显示出共振中的差异
3、物理学的研究方法有利于培养科学思维
物理学作为一门最古老的自然科学以及研究最基 本、最普遍的运动，其研究问题的方法最具普遍性、 科学性。物理学研究问题的方法：
观察----抽象-----假说----实践-----理论
热烈欢迎你们---------各位新同学
惜日天之娇子，明天中华良医。 学习、学习、再学习！ 努力、努力、再努力！
绪论
医学生为什么学习要物理学? 怎样才能学好物理学？
一、医学生为什么学习要物理学? 1. 物理学是学习一些医学基础课程的基础
世界是物质的, 物质是运动的, 而物质的运动形式是多种多样的.
介绍自然科学研究方法的教程---《自然辩证法》 中的典型案例大都是物理学中研究问题的事例。
因而，学习物理学，在学习物理学知识的同时，还 可以培养科学思维能力。
二、怎样才能学好物理学？ 1、课前预习、课后复习 2、打破中学的一些习惯思维
静-----动 直------曲 3、熟悉基本内容外，适当做些练习
可以这样说， 没有物理学的进步和发展，就不会 有今天的医学。
纵观医学发展史，医学是伴随物理学发展而发展的。
微生物、寄生虫、 组织胚胎学
解剖学
细胞学
亚细胞学分ຫໍສະໝຸດ 学光学显微镜 电子显微镜波谱技术
从诺贝尔生理或医学奖看物理学在生物医学中的作用
1903年 丹麦·芬森(Finsen) 利用光辐射治疗狼疮及他皮肤病
循环系统病理变化的研究
1961年 美籍匈牙利·贝凯西(Bekesy) 发现耳蜗感音的物理机制
1962年 英国·克里克(Crick) 、 美国·沃森(Watson) 、英籍新西 兰·威尔金斯(Wilkins) 分析了DNA的X射线照片推测出它的双 螺旋结构， Crick揭示了其对生物遗传信息传递的意义 1977年 美国·耶洛(Yalow) 创造放射免疫分析法
3、物理学的研究方法有利于培养科学思维
物理学作为一门最古老的自然科学以及研究最基 本、最普遍的运动，其研究问题的方法最具普遍性、 科学性。物理学研究问题的方法：
观察----抽象-----假说----实践-----理论
热烈欢迎你们---------各位新同学
惜日天之娇子，明天中华良医。 学习、学习、再学习！ 努力、努力、再努力！
绪论
医学生为什么学习要物理学? 怎样才能学好物理学？
一、医学生为什么学习要物理学? 1. 物理学是学习一些医学基础课程的基础
世界是物质的, 物质是运动的, 而物质的运动形式是多种多样的.
介绍自然科学研究方法的教程---《自然辩证法》 中的典型案例大都是物理学中研究问题的事例。
因而，学习物理学，在学习物理学知识的同时，还 可以培养科学思维能力。
二、怎样才能学好物理学？ 1、课前预习、课后复习 2、打破中学的一些习惯思维
静-----动 直------曲 3、熟悉基本内容外，适当做些练习
可以这样说， 没有物理学的进步和发展，就不会 有今天的医学。
纵观医学发展史，医学是伴随物理学发展而发展的。
微生物、寄生虫、 组织胚胎学
解剖学
细胞学
亚细胞学分ຫໍສະໝຸດ 学光学显微镜 电子显微镜波谱技术
从诺贝尔生理或医学奖看物理学在生物医学中的作用
1903年 丹麦·芬森(Finsen) 利用光辐射治疗狼疮及他皮肤病
循环系统病理变化的研究
1961年 美籍匈牙利·贝凯西(Bekesy) 发现耳蜗感音的物理机制
1962年 英国·克里克(Crick) 、 美国·沃森(Watson) 、英籍新西 兰·威尔金斯(Wilkins) 分析了DNA的X射线照片推测出它的双 螺旋结构， Crick揭示了其对生物遗传信息传递的意义 1977年 美国·耶洛(Yalow) 创造放射免疫分析法
医用物理学课件：01绪论
将癌症设想为细胞内一种古老程序的执行，这 些程序事先加载在各种细胞基因组。这就像 windows系统遭受到某种损害后默认成‘安 全模式’
癌症是一种激进的机体“安全模式”？
当生命的形式发生了重大变化，从单细胞生物 进化成多细胞生物时，地球上的低氧水平使得 癌细胞恢复到最古老的代谢形式，即无氧呼吸。 无氧呼吸可消耗很少的氧气产生很大的能量， 但需要大量的能源物质糖类。
A. M. Cormack
1924-1998
X 射线电子计算机断层成像
1972 年 英 国 工 程 师亨斯菲尔德研制 成 第 一 台 头 部 XCT ， 在 临 床 上 使 用并获得清晰的诊 断影像
G.N.Hounsfield 1919~2004
Marconi生产的MX8000多层螺旋CT扫描系统
CT 扫描图像
X光日历
X光艺术
2.X 射线用于肿瘤的放射治疗
1896年1月发现X射线后仅几周，芝加哥电气技 师Emil Grubbe（1875-1960）即利用X射线对一 名55岁患乳腺癌的妇女进行了放射治疗
癌症是一种激进的机体“安全模式”？
传统观点认为，癌症是由一 系列偶然发生的突变导致的， 并且是在有机体上重新产生 出来的 。新观点则认为癌 症实际是机体应对某种压力 或物理挑战的系统性、组织 性的响应。
原子力显微镜：化学键首次肉眼可见
含
有
碳
C26H14
原
子
的
环
状
分
子
C26H14 C26H14
原子力显微镜：分子间氢键首次肉眼可见
铜晶体表面8-羟基喹啉分子的qPlus原子力 显微镜图像（颜色渲染） 中国国家纳米科学中心：自制核心部件qPlus 型力传感器
癌症是一种激进的机体“安全模式”？
当生命的形式发生了重大变化，从单细胞生物 进化成多细胞生物时，地球上的低氧水平使得 癌细胞恢复到最古老的代谢形式，即无氧呼吸。 无氧呼吸可消耗很少的氧气产生很大的能量， 但需要大量的能源物质糖类。
A. M. Cormack
1924-1998
X 射线电子计算机断层成像
1972 年 英 国 工 程 师亨斯菲尔德研制 成 第 一 台 头 部 XCT ， 在 临 床 上 使 用并获得清晰的诊 断影像
G.N.Hounsfield 1919~2004
Marconi生产的MX8000多层螺旋CT扫描系统
CT 扫描图像
X光日历
X光艺术
2.X 射线用于肿瘤的放射治疗
1896年1月发现X射线后仅几周，芝加哥电气技 师Emil Grubbe（1875-1960）即利用X射线对一 名55岁患乳腺癌的妇女进行了放射治疗
癌症是一种激进的机体“安全模式”？
传统观点认为，癌症是由一 系列偶然发生的突变导致的， 并且是在有机体上重新产生 出来的 。新观点则认为癌 症实际是机体应对某种压力 或物理挑战的系统性、组织 性的响应。
原子力显微镜：化学键首次肉眼可见
含
有
碳
C26H14
原
子
的
环
状
分
子
C26H14 C26H14
原子力显微镜：分子间氢键首次肉眼可见
铜晶体表面8-羟基喹啉分子的qPlus原子力 显微镜图像（颜色渲染） 中国国家纳米科学中心：自制核心部件qPlus 型力传感器
医用物理学课件：01绪论
2003年诺贝尔生理学及医学奖获得者
保罗·劳特伯尔(Paul C. Lauterbur)
彼得·曼斯菲尔(Peter
Mansfield) 1962年获伦敦大学物理学博士 学位
第一台3T MRI系统 第三代超高场MRI系统
3T MRI 图像
功能性磁共振成像(fMRI)
Kassam KS, Markey AR, Cherkassky VL, Loewenstein G, Just MA. Identifying Emotions on the Basis of Neural Activation. PLoS ONE, June 19, 2013; doi:10.1371/journal.pone.0066032
不出数分钟即以 475万美元成交
拍卖所得一部分将 捐给母校芝加哥大 学和曾任职的剑桥 大学克莱尔学院
P2Y12R的三维结构是新一代抗血栓病 药物研发的关键
2014年4月30日，中国科学 院上海药物研究所赵强研究 员研究组在嘌呤能受体 P2Y12R结构生物学领域取得 重大突破性进展。P2Y12R与 拮抗剂以及激动剂的三维结 构将作为两篇独立文章于5 月1日同期发表在Nature上 。这是国内研究组极为罕见 地在顶级杂志上背靠背同期 发表科研论文。
1953 沃 森 和 克里克在碱 基互补配对 原则的基础 上，构建了 DNA 分 子 双 螺旋结构模 型
1953 年 4 月 25 日 《nature》
克里克
英国伦敦的弗朗西斯克里克研究院将在 2015年正式运行，耗资11亿美元
将会有1250名工作人员，其中1/5属于物 理、化学、数学和工程师，使用各自的 研究方法和技术，转行从事生物医学研
M. Wilkins R. Franklin
医学物理学实验绪论-PPT幻灯片
即：测量总是存在一定的误差。 怎么办？
误差
• 通常将相同条件下，进行多次重复测量的 算术平均值 称为 测量的最佳值或近真值。
二、误差及分类
真值 Z ： 反映物质自身各种各样特性的物理
量所具有的客观真实数据。
误差 ：测量值 N 与真值 Z 之间总存在一定
差异，这种差异称为测量误差，表示为： 绝对误差
相对误差公式：
(2)式及(3)式偏导数之值均为以
代入计算。 (2)、
(3)和(4)式为以后实验中常用的求间接测量值的最佳值、平
均绝对误差和相对误差公式。
(3)式是考虑各项误差同时出现最不利情况时，取 绝对值相加而得到的。实际这种几率不大，因而这样 估计误差有些偏大。更为精确的方法是将各误差平方 后相加再开方。
1206cm 2.0000mm 0.000125cm 0.001206mm
四位
五位
三位
四位
3、参与计算的常数，如 4，π，e等，其有效数字的位数可以认 为是无限的。在运算时可根据需要取适当的位数。
4、如遇到测量结果是用科学记数法表示时，指数部分不计入有 效数字的位数。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
例如：电子的电荷
库仑，四位有效数字
引 子：
测量：就是借助一定的仪器、量具将待测量与选定的 标准量进行比较的过程。
测量结果：包括数值和单位两部分， 单位：选定的标准量， 数值：被测量与标准量的比值（倍数）。
1.11cm？
0.5 1.0 1.5
引 子：
• 测量的目的：力图得到待测量的真值。
• 真值：反映物质自身各种各样特性的物理量所具有 的客观、真实的数值。
1.11cm？
0.5 1.0 1.5
测量要 依据一定的理论或方法， 使用一定的仪器， 在一定的环境中， 由具体的人进行。
误差
• 通常将相同条件下，进行多次重复测量的 算术平均值 称为 测量的最佳值或近真值。
二、误差及分类
真值 Z ： 反映物质自身各种各样特性的物理
量所具有的客观真实数据。
误差 ：测量值 N 与真值 Z 之间总存在一定
差异，这种差异称为测量误差，表示为： 绝对误差
相对误差公式：
(2)式及(3)式偏导数之值均为以
代入计算。 (2)、
(3)和(4)式为以后实验中常用的求间接测量值的最佳值、平
均绝对误差和相对误差公式。
(3)式是考虑各项误差同时出现最不利情况时，取 绝对值相加而得到的。实际这种几率不大，因而这样 估计误差有些偏大。更为精确的方法是将各误差平方 后相加再开方。
1206cm 2.0000mm 0.000125cm 0.001206mm
四位
五位
三位
四位
3、参与计算的常数，如 4，π，e等，其有效数字的位数可以认 为是无限的。在运算时可根据需要取适当的位数。
4、如遇到测量结果是用科学记数法表示时，指数部分不计入有 效数字的位数。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
例如：电子的电荷
库仑，四位有效数字
引 子：
测量：就是借助一定的仪器、量具将待测量与选定的 标准量进行比较的过程。
测量结果：包括数值和单位两部分， 单位：选定的标准量， 数值：被测量与标准量的比值（倍数）。
1.11cm？
0.5 1.0 1.5
引 子：
• 测量的目的：力图得到待测量的真值。
• 真值：反映物质自身各种各样特性的物理量所具有 的客观、真实的数值。
1.11cm？
0.5 1.0 1.5
测量要 依据一定的理论或方法， 使用一定的仪器， 在一定的环境中， 由具体的人进行。
医学物理学绪论
第四十一页，共44页。
三、怎么学？
物理学的研究方法
大学物理学习方法
第四十二页，共44页。
怎么学？
转变观念，适应大学课程 弄清物理概念和物理量的准确含义
积极和主动学习
第四十三页，共44页。
物理学照亮世界
Physics Enlightens the World ！
第四十四页，共44页。
•中间玻色子寿命：10－24秒
宇宙大爆炸
第八页，共44页。
1 物理学和物质世界：微观
物理学和物质世界：微观
粒子碰撞 （探索原子的内部结构）
第九页，共44页。
物理学和物质世界：微观
1945年7月16日美国在沙漠爆炸的实验性原子弹（裂变反应） 相当于21000吨TNT的爆炸力，汽化了支撑原子弹的钢支架
❖ 第二代显微镜：电子显微镜。TEM的点分 辨率为0.2-0.5nm， 。
❖ 第三代显微镜：扫描探针显微镜。它的分 辨率达到0.01nm。
第三十一页，共44页。
❖ 2 扫描探针显微镜
第三十二页，共44页。
❖2 扫描探针显微镜
Phyllomelittin（抗生素）治疗后的红血球表面血细 胞
第三十三页，共44页。
课程安排
第一单元
上半学期
第二单元
课程安排
绪论 质点运动学 牛顿定律 流体力学
分子物理学基础
热力学基础
第三单元 静电场 恒定电流与电路
第一页，共44页。
课程安排
第四单元
恒定磁场
电磁感应
课程安排
下半学 期
振动和波动
第五单元
光学的应用
第六单元
量子力学基础 现代医学技术仪器原理
第二页，共44页。
三、怎么学？
物理学的研究方法
大学物理学习方法
第四十二页，共44页。
怎么学？
转变观念，适应大学课程 弄清物理概念和物理量的准确含义
积极和主动学习
第四十三页，共44页。
物理学照亮世界
Physics Enlightens the World ！
第四十四页，共44页。
•中间玻色子寿命：10－24秒
宇宙大爆炸
第八页，共44页。
1 物理学和物质世界：微观
物理学和物质世界：微观
粒子碰撞 （探索原子的内部结构）
第九页，共44页。
物理学和物质世界：微观
1945年7月16日美国在沙漠爆炸的实验性原子弹（裂变反应） 相当于21000吨TNT的爆炸力，汽化了支撑原子弹的钢支架
❖ 第二代显微镜：电子显微镜。TEM的点分 辨率为0.2-0.5nm， 。
❖ 第三代显微镜：扫描探针显微镜。它的分 辨率达到0.01nm。
第三十一页，共44页。
❖ 2 扫描探针显微镜
第三十二页，共44页。
❖2 扫描探针显微镜
Phyllomelittin（抗生素）治疗后的红血球表面血细 胞
第三十三页，共44页。
课程安排
第一单元
上半学期
第二单元
课程安排
绪论 质点运动学 牛顿定律 流体力学
分子物理学基础
热力学基础
第三单元 静电场 恒定电流与电路
第一页，共44页。
课程安排
第四单元
恒定磁场
电磁感应
课程安排
下半学 期
振动和波动
第五单元
光学的应用
第六单元
量子力学基础 现代医学技术仪器原理
第二页，共44页。
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3.波莱尔(1608-1679)运用物理学的力学知识，计算了人 体肌肉力的传导，并研究了心脏的收缩、动脉的血流及 周边阻力，计算过心脏的动力，对血管的生理和病理作 出了贡献，同时利用相应物理学知识解释了呼吸的物理 现象。
4. 马尔皮基(1628-1694)用显微镜发现毛细血管的存在， 对现代医学的微循环理论作出了贡献。
《医学物理学》绪论
物理学的研究对象和研究方法 为什么要学习医用物理学 怎样学好医用物理学 参考书目
一、物理学的研究对象（十分广泛）
★ 空间尺度 (相差1041 ——1042) 1026 m(约150亿光年)(宇宙)——10－15 m(夸克)
★ 时间尺度 (相差1045)
1018s (150亿年) (宇宙年龄) ——10-27s ( 硬 射线周期 )
★ 速率范围 0 (静止) —— 3 ╳ 108 m/s (光速 )
不同尺度和速度范围的对象要用不同的物理学研究
* 物理学：是研究物质世界的普遍性质和基本规律的科学。 * 物理学研究的运动：
机械运动、分子热运动、电磁运动、光学、 原子与原子核及其内部运动等。
*医学物理学：学习医学所必需的物理学基础知识。
*光学纤维内镜： 器官内壁组织形态等；
A single-celled bacteria of the type: E. coli
A human red blood cell
器官内壁
*激光：眼科手术（例如：准分子激光治疗 近视）、美容等；
*X射线：X光摄影、X光透视、X-CT、 X光子刀治疗肿瘤等；
二、 物理学的研究方法 理论和实验高度结合
从方法论上讲，物理学的研究方法可分为： ★演绎法： 基本定律 →推理、演算 →新理论
★归纳法：实验、观测事实 →假设、模型 →新理论
三、 物理学与医学的关系
物理学是生命科学的基础：
*生理过程：肌肉收缩、神经电传导、视觉调节、血 液循环、能量代谢、心电和脑电、细胞膜通道的物 质输运、蛋白质的合成等。
多普勒效应的发现、激光技术的发展、光纤技术的 发展、计算机技术的发展等为疾病的快速、准确诊断了 提供了强有力的手段。
7.泊肃叶(1778—1869)内科医生。在他学习医学专业时 创造了用水银压力计测量狗主动脉血压的方法；而且在 医学院刚毕业不久，研究了血液在管中的流动规律，从 而建立了粘滞液体流动的泊肃叶定律。 8.伦琴（1835－1923)发现了X射线，三个月后就被用于 临床。现在已经和计算机技术发展为X－CT。利用X射 线做成的电子显微镜可以大大提高分辨率等。
3、甘平，李乐霞等编写， 《医学物理实验》，科学出版社。
医学和物理学相联系的发展史
1. 伽利略(1564—1642)是著名的物理学家，但他曾经是 医学专业的学生。他在大量实验的基础上，揭示了摆的 周期不变性，推导出了周期和摆长的关系。
2. 桑托留斯(1561-1636)利用单摆原理，制成了脉搏计； 他利用热力学知识，研制出了温度计，使干百年来医学 上对“发烧”的模糊认识有了定量的描述。
*物理断层技术：B超、X-CT、ECT、核磁共振等；
四、学习与考核
1.学习中自学能力的培养； 2.重视实验; 3.做好习题, 按时上课（随时抽查点名，缺一次扣5分）; 4.做好笔记 5.期评成绩：平时10%, 实验占20%, 期考占70%；
参考资料：
1、《新世纪大学物理》，华东师范大学出版，陈颖聪，田杨萌 主编，陈熙谋主审。 推荐理由：贴近我们的教学体系，“物理原理与现代技术”。 2、《医学物理学学习指导》，人民卫生出版社，胡新民主编。 推荐理由：习题指导。
5. 伽法尼(1737-1798)解剖学家，6.托马斯.杨(1773—1829)不仅是成功完成杨氏双缝干涉 的物理学家。他用弹性理论研究动脉血流中的脉动，用 衍射方法测定出细胞和纤维的直径，用光学知识研究了 人眼的调节作用和散光，并和霍尔兹共同创立了色觉的 “三色”理论。
*生存环境：大气电离层、电磁污染、放射线污染等。
*物理学与生命科学的交叉科学：生物物理学、生物 医学工程学、血液流动力学、超声医学、放射医学、 激光医学、医学影像物理学等。
物理学为医学和医疗提供新的方法和技术：
*显微镜： 光学显微镜------微生物组织、细胞形态等； 电子显微镜------细胞内结构、生物大分子等；
4. 马尔皮基(1628-1694)用显微镜发现毛细血管的存在， 对现代医学的微循环理论作出了贡献。
《医学物理学》绪论
物理学的研究对象和研究方法 为什么要学习医用物理学 怎样学好医用物理学 参考书目
一、物理学的研究对象（十分广泛）
★ 空间尺度 (相差1041 ——1042) 1026 m(约150亿光年)(宇宙)——10－15 m(夸克)
★ 时间尺度 (相差1045)
1018s (150亿年) (宇宙年龄) ——10-27s ( 硬 射线周期 )
★ 速率范围 0 (静止) —— 3 ╳ 108 m/s (光速 )
不同尺度和速度范围的对象要用不同的物理学研究
* 物理学：是研究物质世界的普遍性质和基本规律的科学。 * 物理学研究的运动：
机械运动、分子热运动、电磁运动、光学、 原子与原子核及其内部运动等。
*医学物理学：学习医学所必需的物理学基础知识。
*光学纤维内镜： 器官内壁组织形态等；
A single-celled bacteria of the type: E. coli
A human red blood cell
器官内壁
*激光：眼科手术（例如：准分子激光治疗 近视）、美容等；
*X射线：X光摄影、X光透视、X-CT、 X光子刀治疗肿瘤等；
二、 物理学的研究方法 理论和实验高度结合
从方法论上讲，物理学的研究方法可分为： ★演绎法： 基本定律 →推理、演算 →新理论
★归纳法：实验、观测事实 →假设、模型 →新理论
三、 物理学与医学的关系
物理学是生命科学的基础：
*生理过程：肌肉收缩、神经电传导、视觉调节、血 液循环、能量代谢、心电和脑电、细胞膜通道的物 质输运、蛋白质的合成等。
多普勒效应的发现、激光技术的发展、光纤技术的 发展、计算机技术的发展等为疾病的快速、准确诊断了 提供了强有力的手段。
7.泊肃叶(1778—1869)内科医生。在他学习医学专业时 创造了用水银压力计测量狗主动脉血压的方法；而且在 医学院刚毕业不久，研究了血液在管中的流动规律，从 而建立了粘滞液体流动的泊肃叶定律。 8.伦琴（1835－1923)发现了X射线，三个月后就被用于 临床。现在已经和计算机技术发展为X－CT。利用X射 线做成的电子显微镜可以大大提高分辨率等。
3、甘平，李乐霞等编写， 《医学物理实验》，科学出版社。
医学和物理学相联系的发展史
1. 伽利略(1564—1642)是著名的物理学家，但他曾经是 医学专业的学生。他在大量实验的基础上，揭示了摆的 周期不变性，推导出了周期和摆长的关系。
2. 桑托留斯(1561-1636)利用单摆原理，制成了脉搏计； 他利用热力学知识，研制出了温度计，使干百年来医学 上对“发烧”的模糊认识有了定量的描述。
*物理断层技术：B超、X-CT、ECT、核磁共振等；
四、学习与考核
1.学习中自学能力的培养； 2.重视实验; 3.做好习题, 按时上课（随时抽查点名，缺一次扣5分）; 4.做好笔记 5.期评成绩：平时10%, 实验占20%, 期考占70%；
参考资料：
1、《新世纪大学物理》，华东师范大学出版，陈颖聪，田杨萌 主编，陈熙谋主审。 推荐理由：贴近我们的教学体系，“物理原理与现代技术”。 2、《医学物理学学习指导》，人民卫生出版社，胡新民主编。 推荐理由：习题指导。
5. 伽法尼(1737-1798)解剖学家，6.托马斯.杨(1773—1829)不仅是成功完成杨氏双缝干涉 的物理学家。他用弹性理论研究动脉血流中的脉动，用 衍射方法测定出细胞和纤维的直径，用光学知识研究了 人眼的调节作用和散光，并和霍尔兹共同创立了色觉的 “三色”理论。
*生存环境：大气电离层、电磁污染、放射线污染等。
*物理学与生命科学的交叉科学：生物物理学、生物 医学工程学、血液流动力学、超声医学、放射医学、 激光医学、医学影像物理学等。
物理学为医学和医疗提供新的方法和技术：
*显微镜： 光学显微镜------微生物组织、细胞形态等； 电子显微镜------细胞内结构、生物大分子等；