生物医学光学

本书的内容分为两个主要部分：（1） 光子在生物组织中传输的基本原理；（2） 光学成像。在第一部分，我们首先简单介绍了生物医学光学，然后介绍了单个散射体的理论、光子传输的蒙特卡罗模拟、卷积求宽光束响应、辐射传输方程和扩散理论、混合蒙特卡罗方法和扩散理论以及光学参数和光谱的测量。在第二部分，我们介绍了弹道光成像、光学相干层析成像、扩散光学层析成像、光声层析成像、超声调制光学层析成像。本书可供生物医学光学相关专业作为教材使用，也可供相关研究人员参考使用。

汪立宏，男，美国莱斯大学博士，瑞典隆德大学荣誉博士，美国AIMBE、OSA、IEEE和SPIE会士。现任加州理工学院Bren特聘教授，《生物医学光学》主编，SPIE年度光子加超声波会议主席。编纂了光声断层成像的第一本专著；出版了450篇同行评审期刊文章，赫氏指数达107；发明了功能性光声断层成像和三维光声显微镜。曾获得美国国家卫生研究院的FtRST奖和先驱奖，美国国家科学基金会的CAREER奖，OSA的C.E.K.Mees奖章，IEEE的技术成就奖和生物医学工程奖，SPlE的Brittorl Chance生物医学光学奖，IPPA的资深奖，莱斯大学的杰出工程校友奖。本书荣获、Joseph W.Goodrnan书本写作奖。
吴新一，男，美国密苏里州立大学博士。曾任美国得克萨斯州立农工大学生物医学工程系教授，2009年退休。研究领域为×光小角散射理论、生态场论、2型糖尿病治疗控制等。
邓勇，女，华中科技大学博士，现任教于华中科技大学。从事扩散光学断层成像、荧光分子断层成像、低相干散射断层成像、多模式光学分子成像等方面的研究。
江旭，男，华中科技大学在读博士。
洪烨，男，目前在法国巴黎第11大学攻读硕士学位。
骆清铭，男，华中科技大学生物医学工程专业教授，美国AIMBE、OSA和SPIE会士，英国IET会士，国家自然科学基金“生物医学光子学”创新研究群体负责人。曾受聘教育部长江学者奖励计划特聘教授（首批），荣获国家杰出青年科学基金。

前言
第1章概述
1.1光学成像的动机
1.2光在生物组织中的一般行为
1.3光—物质相互作用的基本物理
1.4吸收和它的生物学来源
1.5散射及其生物学来源
1.6偏振及其生物学来源
1.7荧光及其生物学来源
1.8图像的表征
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第2章单个散射体的瑞利理论和米氏理论
2.1引言
2.2瑞利理论简介
2.3瑞利理论数值计算实例
2.4米氏理论简介
2.5米氏理论数值计算实例
附录2A瑞利理论推导
附录2B米氏理论推导
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第3章光子在生物组织中传输的蒙特卡罗模拟
3.1引言
3.2蒙特卡罗方法
3.3问题的定义
3.4光子的传播
3.5物理量
3.6计算实例
附录3AMCML简介
附录3B概率密度函数
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第4章卷积求宽光束的响应
4.1引言
4.2卷积的一般表达式
4.3与高斯光束的卷积
4.4与顶帽光束的卷积
4.5卷积的数值求解
4.6计算实例
4.7CONV简介
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第5章辐射传输方程和扩散理论
5.1引言
5.2物理量的定义
5.3辐射传输方程的推导
5.4扩散理论
5.5边界条件
5.6漫反射率
5.7光子的传播方式
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第6章蒙特卡罗方法和扩散理论的混合模型
6.1引言
6.2问题的定义
6.3扩散理论
6.4混合模型
6.5数值计算
6.6计算实例
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第7章光学参数的测量和光谱学
7.1引言
7.2准直透射法
7.3分光光度法
7.4斜入射反射测量法
7.5白光光谱测量法
7.6时间分辨测量法
7.7荧光光谱测量法
7.8荧光建模
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第8章弹道光成像和显微术
8.1引言
8.2弹道光的特性
8.3时间门成像
8.4空间频率滤波成像
8.5偏振差分成像
8.6相干门全息成像
8.7光外差成像
8.8雷登变换和计算机断层成像
8.9共聚焦显微术
8.10双光子显微术
附录8A全息术
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第9章光学相干层析成像
9.1引言
9.2迈克尔逊干涉仪
9.3相干长度和相干时间
9.4时域OCT(TD-OCT)
9.5傅里叶域快速扫描光学延迟线
9.6傅里叶域OCT(FD-OCT)
9.7多普勒OCT
9.8群速度色散
9.9OCT的蒙特卡罗模拟
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第10章穆勒光学相干层析成像
10.1引言
10.2穆勒计算与琼斯计算
10.3偏振态
10.4斯托克斯矢量
10.5穆勒矩阵
10.6旋光器、偏振器和相位延迟器的穆勒矩阵
10.7穆勒矩阵的测量
10.8琼斯矢量
10.9琼斯矩阵
10.10旋光器、偏振器和相位延迟器的琼斯矩阵
10.11琼斯矩阵的本征矢量和本征值
10.12琼斯计算到穆勒计算的转换
10.13OCT中的偏振度
10.14串行穆勒OCT
10.15并行穆勒OCT
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第11章扩散光学层析成像
11.1引言
11.2扩散光学层析成像的模式
11.3时域系统
11.4直流系统
11.5频域系统
11.6频域理论：基础知识
11.7频域理论：线性图像重建
11.8频域理论：一般图像重建
附录11AART和SIRT
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第12章光声层析成像
12.1引言
12.2光声层析成像的动机
12.3初始光声压
12.4一般光声方程
12.5一般正向解
12.6δ脉冲激发平板
12.7δ脉冲激发球体
12.8有限时间脉冲激发薄平板
12.9有限时间脉冲激发小球体
12.10暗场共聚焦光声显微术
12.11合成孔径图像重建
12.12一般图像重建
附录12A声波方程的推导
附录12B格林函数法
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第13章超声调制光学层析成像
13.1引言
13.2相干光的超声调制机制
13.3时间分辨的扫频UOT
13.4并行散斑探测式扫频UOT
13.5超声调制的虚拟光源
13.6基于重建的UOT
13.7法布里—珀罗干涉式UOT
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附录A光学参数的定义
附录B书中用到的缩略词