医用物理学PPT课件
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《医学物理学》课件
超声治疗技术
利用低频超声波产生的热效应和非热效应，促进血液循环、缓 解疼痛、促进组织修复等。
医学仿真技术
医学模拟教学
利用模拟病人、虚拟现实等技术，为医学生提供逼真的临床实践 环境，提高其临床技能和诊断能力。
手术仿真训练
利用虚拟现实技术模拟手术过程，让医生在模拟环境中进行手术 训练，提高手术技能和操作水平。
波函数与概率密度
描述了微观粒子的状态和概率分布 。
量子态与测量
描述了量子态的测量和塌缩，以及 与经典物理学的区别。
波动与振动
波动的基本性质
如波形、波长、频率等。
简谐振动
描述了振动的周期性和振幅等特征。
波动方程与传播速度
声波与超声波
描述了波动方程的建立和波的传播速度。
探讨了声波的传播、反射、折射等特性，以 及超声波的应用。
色散与干涉
描述了光的干涉和衍射现象，以及 与波动理论的联系。
激光与全息技术
介绍了激光的产生和应用，以及全 息技术的原理和应用。
声学
声波的基本性质
如声压、声强、声阻抗等。
声音的传播
描述了声音在不同介质中传播的特性，如速度、反射、折射等。
声源与声辐射
探讨了声源的特性和声波的辐射和散射。
03
医学物理学的基本理论
MRI（核磁共振成像）技术
利用磁场和射频脉冲，使人体内的氢原子发生 共振，根据共振信号形成图像，对神经系统、 肌肉等软组织的病变进行诊断。
医学检测技术
生物电检测技术
01
利用电极采集人体表面电信号，评估心脏功能、肌肉活动等生
理状态。
生理参数检测技术
02
监测血压、心率、血氧饱和度等生理指标，为医生提供病人病
利用低频超声波产生的热效应和非热效应，促进血液循环、缓 解疼痛、促进组织修复等。
医学仿真技术
医学模拟教学
利用模拟病人、虚拟现实等技术，为医学生提供逼真的临床实践 环境，提高其临床技能和诊断能力。
手术仿真训练
利用虚拟现实技术模拟手术过程，让医生在模拟环境中进行手术 训练，提高手术技能和操作水平。
波函数与概率密度
描述了微观粒子的状态和概率分布 。
量子态与测量
描述了量子态的测量和塌缩，以及 与经典物理学的区别。
波动与振动
波动的基本性质
如波形、波长、频率等。
简谐振动
描述了振动的周期性和振幅等特征。
波动方程与传播速度
声波与超声波
描述了波动方程的建立和波的传播速度。
探讨了声波的传播、反射、折射等特性，以 及超声波的应用。
色散与干涉
描述了光的干涉和衍射现象，以及 与波动理论的联系。
激光与全息技术
介绍了激光的产生和应用，以及全 息技术的原理和应用。
声学
声波的基本性质
如声压、声强、声阻抗等。
声音的传播
描述了声音在不同介质中传播的特性，如速度、反射、折射等。
声源与声辐射
探讨了声源的特性和声波的辐射和散射。
03
医学物理学的基本理论
MRI（核磁共振成像）技术
利用磁场和射频脉冲，使人体内的氢原子发生 共振，根据共振信号形成图像，对神经系统、 肌肉等软组织的病变进行诊断。
医学检测技术
生物电检测技术
01
利用电极采集人体表面电信号，评估心脏功能、肌肉活动等生
理状态。
生理参数检测技术
02
监测血压、心率、血氧饱和度等生理指标，为医生提供病人病
第九章医用物理PPT课件
H d l I
L
L内
各向同性的磁介质中高斯定理
SB d S 0
.
30
二、磁介质的分类
分子磁矩：整个分子或原子所包含的所有电子轨道磁矩 和自旋磁矩的矢量和。
1. 顺磁质
B B0 , r 1
2. 抗磁质
B B0 , r 1
3. 铁磁质
的r 数量级可达102~105
.
31
三、超导体及其磁学特性
dB
d B 0 I d l sin 0 I d l
4 r 2
4 r 2
由于对称性，圆电流在P点产生的磁感应强度B，即
B
dB//
dB sin
0I 4r 2
sin
dl
L
.
7
sin
R, r
Ldl
2R,
B
0 IR 2
2r 3
2
0 IR 2
R2 a2
3/2
在圆心处，a=0，磁感应强度为
b
c
d
a
Bdl
L
Bdl
a
Bdl
b
c
Bdl
d B d l 0
I
因为bc和da部分，回路方向与B垂直，故
c
a
b B d l d B d l 0
又因为管外B＝0，所以
d
c B d l 0
b
Bdl
L
a B d l 0
I
Blab 0nlab I
B 0nI
.
13
过导线（虚线所示）给这段电阻线各部分提供稳恒电
流I＝1.0A，AB段长LAB＝1.0m，CD段长为LCD＝0.57m，
《医学物理学》课件
《医学物理学》课件xx年xx月xx日CATALOGUE目录•引言•力学•波动和振动•电磁学•光学CATALOGUE 目录•量子力学基础•医学影像物理学•医学放射治疗•医学物理学的未来发展01引言课程背景介绍医学物理学的起源和发展，以及在医学领域中的应用。
课程内容简要说明医学物理学的主要内容和知识点，以及在医学专业课程中的重要性。
知识目标明确学生在学习医学物理学后应掌握的基本概念、原理和方法。
能力目标强调医学物理学对于学生未来从事医学实践和科研的重要性，以及培养学生在解决实际问题时的能力。
理论学习介绍学习医学物理学的基本思路和方法，包括系统学习和自主学习等。
实践应用强调将理论知识应用于实践中，通过实验和临床实践等方式加深理解和应用。
学习方法02力学总结词基础、经典、普遍。
详细描述牛顿运动定律是经典力学的基础，是物理学中最基础、最经典、最普遍的三个定律。
它阐述了物体的运动规律，包括加速度、速度、位移等物理量之间的关系。
牛顿运动定律总结词直观、简洁、实用。
详细描述动量定理是关于物体动量变化的定理，它直观地表达了物体动量与作用力之间的关系。
在医学物理学中，动量定理可以应用于放射性衰变、粒子加速等领域。
动量定理总结词核心、普适、抽象。
详细描述能量守恒定律是物理学中的一个核心定律，它表明能量不能从无中生出，也不能消失，只能从一种形式转化为另一种形式。
在医学物理学中，能量守恒定律可以应用于放射性治疗计划、粒子加速器设计等领域。
能量守恒定律03波动和振动1波的基本性质23波的传播速度与其介质有关，在均匀介质中，波的传播速度由介质本身的性质决定。
波的传播波的周期和频率是描述波传播速度的物理量。
波的周期性和频率波的振幅和相位是描述波振动状态的物理量。
波的振幅和相位等幅振动、周期振动、往复振动。
振动的基本性质简谐振动振幅逐渐减小的振动。
阻尼振动在外界周期性力的作用下，物体所发生的振动。
受迫振动声波和音频声波是由物体的振动产生的，可以在各种物质中传播。
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》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：
医用物理学ppt
第八章
静电场----相对于观察者静止的电荷产生的电场 两个物理量：电场场强、电势； 一个实验规律：库仑定律； 两个定理： 高斯定理、环路定理
8-1 电场
一、电荷的性质
电场强度
电荷的种类：正电荷、负电荷
电荷的性质：同号相斥、异号相吸 电量：带电体所带电荷的多少 单位：库仑 符号：C
电荷的量子化效应： q=ne
S E•
dS
S
E•
ndS
S
S
vv
e
E • dS
S
EdS cos
s
均匀电场 S与电场强度方向垂直
均匀电场，S 法线方向与
电场强度方向成角
S
E
e ES
S
n
E
e ES cos E • S
S为任意闭合曲面
e
1、高斯定理的引出
(1)场源电荷为点电荷且在闭合曲面内
dS E
e
E dS
S
S
4
q
0r
2
r0
dS
q
s 4 0r 2 ds
q
4 0r 2
dS
S
q + r
q
4 0r 2
4r 2
q
0
与球面半径无关，即以点电荷q为中心的任一球面， 不论半径大小如何，通过球面的电通量都相等。
转向
E 的方向，以达到稳定状态
例3 求一均匀带电圆环轴线上任一点 x处的电场。
已知： q 、a 、 x。
dq dl
q dl
静电场----相对于观察者静止的电荷产生的电场 两个物理量：电场场强、电势； 一个实验规律：库仑定律； 两个定理： 高斯定理、环路定理
8-1 电场
一、电荷的性质
电场强度
电荷的种类：正电荷、负电荷
电荷的性质：同号相斥、异号相吸 电量：带电体所带电荷的多少 单位：库仑 符号：C
电荷的量子化效应： q=ne
S E•
dS
S
E•
ndS
S
S
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e
E • dS
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s
均匀电场 S与电场强度方向垂直
均匀电场，S 法线方向与
电场强度方向成角
S
E
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S
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E
e ES cos E • S
S为任意闭合曲面
e
1、高斯定理的引出
(1)场源电荷为点电荷且在闭合曲面内
dS E
e
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S
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4
q
0r
2
r0
dS
q
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q
4 0r 2
dS
S
q + r
q
4 0r 2
4r 2
q
0
与球面半径无关，即以点电荷q为中心的任一球面， 不论半径大小如何，通过球面的电通量都相等。
转向
E 的方向，以达到稳定状态
例3 求一均匀带电圆环轴线上任一点 x处的电场。
已知： q 、a 、 x。
dq dl
q dl
《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。
医用物理学课件X射线及其医学应用(2024)
2024/1/30
20
放射治疗方案制定过程
初步评估
通过影像学检查和病理分析，确定肿瘤类型、分期和患者身体状 况。
方案制定
根据评估结果，制定个性化的放射治疗方案，包括照射方式、剂 量和频率等。
方案调整
在治疗过程中，根据患者病情变化和副作用情况，及时调整治疗 方案。
2024/1/30
21
疗效评估及副作用管理
01
1895年，德国物理学家伦琴 在研究阴极射线时首次发现X
射线。
2024/1/30
02
03
X射线的发现对医学诊断产生 了革命性的影响，开启了医
学影像技术的新篇章。
早期X射线设备简单，辐射剂 量大，随着技术进步，设备 逐渐完善，安全性得到提高
。
4
X射线产生原理与设备
X射线产生原理
高速电子撞击靶物质时，部分动能转化 为X射线辐射出来。
2024/1/30
31
面临挑战及解决策略
技术创新与成本效益平衡
在追求技术创新的同时，要考虑成本效益，让 更多的患者受益。
跨学科合作与人才培养
加强医学、物理学、工程学等多学科的交叉融 合，培养具备跨学科背景的人才。
2024/1/30
法规政策与伦理问题应对
关注新技术应用带来的法规政策和伦理问题，制定相应的应对策略和措施。
2024/1/30
定义
电子对产生是指X射线光子在物质原子的核库仑场作用下， 转化为一个正电子和一个负电子的过程。
发生条件
电子对产生的发生几率与物质原子序数的二次方成正比， 与光子能量的平方根成正比。因此，在高能X射线或高原子 序数物质中，电子对产生相对较多。
应用
电子对产生在医学物理和放射治疗中有一定应用，如正电 子发射断层扫描（PET）等。
《医学物理学》课件
2023《医学物理学》课件CATALOGUE目录•《医学物理学》概述•《医学物理学》的基本概念•《医学物理学》在医学中的应用•《医学物理学》的前沿技术与发展趋势•《医学物理学》的学习方法和难点01《医学物理学》概述《医学物理学》定义与特点医学物理学是物理学和医学的交叉学科主要研究物理学的理论、技术和方法在医学中的应用具有系统性、精确性、预测性和可控性的特点《医学物理学》的发展历程古代至19世纪末：医学与物理学的独立发展20世纪初至二战：医学物理学全面发展期19世纪末至20世纪初：医学物理学初创期二战后至今：医学物理学跨越式发展期《医学物理学》的应用领域医学仪器与设备的质量控制和安全性评估药物研发与制备临床医学与康复工程诊断与治疗设备医学图像和信号处理02《医学物理学》的基本概念总结词基础、重要详细描述医学物理学中的力学主要研究人体运动和器官的力学性质，包括静力学、动力学、弹性力学、流体力学等。
力学在医学中的应用非常广泛，如人体脊柱的生物力学、骨折的治疗、牙齿的修复等。
医学物理学中的力学总结词基础、实用详细描述医学物理学中的电磁学主要研究电磁现象在医学领域中的应用，包括电磁辐射、电磁感应、电磁波的生物效应等。
电磁学在医学中的应用非常广泛，如医学影像、心电图、磁性药物等。
医学物理学中的电磁学总结词基础、重要详细描述医学物理学中的光学主要研究光的性质、传播和相互作用，包括光的折射、全反射、干涉、衍射等。
光学在医学中的应用非常广泛，如内窥镜、激光治疗、光谱分析等。
医学物理学中的光学总结词深入、特殊详细描述医学物理学中的核物理学主要研究原子核和放射性衰变等核现象，包括放射性衰变、射线检测、放射性同位素等。
核物理学在医学中的应用包括放射性治疗、放射性诊断、核磁共振等。
医学物理学中的核物理学总结词基础、实用详细描述医学物理学中的热力学主要研究热现象和热力学定律在医学领域中的应用，包括温度、热量、熵、热力学定律等。
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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
医学物理学
PET
医学物理学
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。
医学物理学
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
医学物理学
• 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。
医学物理学
医学物理学
医学物理学
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。
医学物理学
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。
医学物理学
医学物理学
• 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
医学物理学
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
医学物理学
医学物理学
• 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。
医学物理学
• 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。
医学物理学
医学物理学
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
医学物理学
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。
医学物理学
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。
医学物理学
• 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
医学物理学
• 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。
医学物理学
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。
医学物理学
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
医学物理学
• 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。
医学物理学
• 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。
医学物理学
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）
医学物理学
1962年, Wilkins、 Watson和Crick共获诺贝尔奖。
医学物理学
• 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;
医学物理学
• 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;
医学物理学
• 人类染色体端粒 DNA 的荧光原位杂交照片
医学物理学
• 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。
医学物理学
线粒体 细胞核 蛋白质 细胞膜
• 激光共聚焦扫描显微镜
医学物理学
• 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
医学物理学
• 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。
医学物理学
医学物理学
医学物理学
• 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
医学物理学
PET
医学物理学
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。
医学物理学
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
医学物理学
• 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。
医学物理学
医学物理学
医学物理学
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。
医学物理学
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。
医学物理学
医学物理学
• 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
医学物理学
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
医学物理学
医学物理学
• 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。
医学物理学
• 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。
医学物理学
医学物理学
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
医学物理学
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。
医学物理学
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。
医学物理学
• 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
医学物理学
• 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。
医学物理学
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。
医学物理学
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
医学物理学
• 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。
医学物理学
• 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。
医学物理学
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）
医学物理学
1962年, Wilkins、 Watson和Crick共获诺贝尔奖。
医学物理学
• 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;
医学物理学
• 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;
医学物理学
• 人类染色体端粒 DNA 的荧光原位杂交照片
医学物理学
• 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。
医学物理学
线粒体 细胞核 蛋白质 细胞膜
• 激光共聚焦扫描显微镜
医学物理学
• 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
医学物理学
• 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。
医学物理学
医学物理学
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