生物醫學光學：原理和成像

本書的內容分為兩個主要部分：（1）光子在生物組織中傳輸的基本原理；（2）光學成像。在第一部分，我們首先簡單介紹了生物醫學光學，然後介紹了單個散射體的理論、光子傳輸的蒙特卡羅模擬、卷積求寬光束響應、輻射傳輸方程和擴散理論、混合蒙特卡羅方法和擴散理論以及光學參數和光譜的測量。在第二部分，我們介紹了彈道光成像、光學相干層析成像、擴散光學層析成像、光聲層析成像、超聲調製光學層析成像。本書可供生物醫學光學相關專業作為教材使用，也可供相關研究人員參考使用。 ^[1] 

前言

第1章 概述

1.1 光學成像的動機

1.2 光在生物組織中的一般行為

1.3 光—物質相互作用的基本物理

1.4 吸收和它的生物學來源

1.5 散射及其生物學來源

1.6 偏振及其生物學來源

1.7 熒光及其生物學來源

1.8 圖像的表徵

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第2章 單個散射體的瑞利理論和米氏理論

2.1 引言

2.2 瑞利理論簡介

2.3 瑞利理論數值計算實例

2.4 米氏理論簡介

2.5 米氏理論數值計算實例

附錄2A 瑞利理論推導

附錄2B 米氏理論推導

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第3章 光子在生物組織中傳輸的蒙特卡羅模擬

3.1 引言

3.2 蒙特卡羅方法

3.3 問題的定義

3.4 光子的傳播

3.5 物理量

3.6 計算實例

附錄3A MCML簡介

附錄3B 概率密度函數

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第4章 卷積求寬光束的響應

4.1 引言

4.2 卷積的一般表達式

4.3 與高斯光束的卷積

4.4 與頂帽光束的卷積

4.5 卷積的數值求解

4.6 計算實例

4.7 CONV簡介

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第5章 輻射傳輸方程和擴散理論

5.1 引言

5.2 物理量的定義

5.3 輻射傳輸方程的推導

5.4 擴散理論

5.5 邊界條件

5.6 漫反射率

5.7 光子的傳播方式

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第6章 蒙特卡羅方法和擴散理論的混合模型

6.1 引言

6.2 問題的定義

6.3 擴散理論

6.4 混合模型

6.5 數值計算

6.6 計算實例

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第7章 光學參數的測量和光譜學

7.1 引言

7.2 準直透射法

7.3 分光光度法

7.4 斜入射反射測量法

7.5 白光光譜測量法

7.6 時間分辨測量法

7.7 熒光光譜測量法

7.8 熒光建模

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第8章 彈道光成像和顯微術

8.1 引言

8.2 彈道光的特性

8.3 時間門成像

8.4 空間頻率濾波成像

8.5 偏振差分成像

8.6 相干門全息成像

8.7 光外差成像

8.8 雷登變換和計算機斷層成像

8.9 共聚焦顯微術

8.10 雙光子顯微術

附錄8A 全息術

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第9章 光學相干層析成像

9.1 引言

9.2 邁克爾遜干涉儀

9.3 相干長度和相干時間

9.4 時域OCT(TD-OCT)

9.5 傅里葉域快速掃描光學延遲線

9.6 傅里葉域OCT(FD-OCT)

9.7 多普勒OCT

9.8 羣速度色散

9.9 OCT的蒙特卡羅模擬

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第10章 穆勒光學相干層析成像

10.1 引言

10.2 穆勒計算與瓊斯計算

10.3 偏振態

10.4 斯托克斯矢量

10.5 穆勒矩陣

10.6 旋光器、偏振器和相位延遲器的穆勒矩陣

10.7 穆勒矩陣的測量

10.8 瓊斯矢量

10.9 瓊斯矩陣

10.10 旋光器、偏振器和相位延遲器的瓊斯矩陣

10.11 瓊斯矩陣的本徵矢量和本徵值

10.12 瓊斯計算到穆勒計算的轉換

10.13 OCT中的偏振度

10.14 串行穆勒OCT

10.15 並行穆勒OCT

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第11章 擴散光學層析成像

11.1 引言

11.2 擴散光學層析成像的模式

11.3 時域系統

11.4 直流系統

11.5 頻域系統

11.6 頻域理論：基礎知識

11.7 頻域理論：線性圖像重建

11.8 頻域理論：一般圖像重建

附錄11 AART和SIRT

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第12章 光聲層析成像

12.1 引言

12.2 光聲層析成像的動機

12.3 初始光聲壓

12.4 一般光聲方程

12.5 一般正向解

12.6 δ脈衝激發平板

12.7 δ脈衝激發球體

12.8 有限時間脈衝激發薄平板

12.9 有限時間脈衝激發小球體

12.10 暗場共聚焦光聲顯微術

12.11 合成孔徑圖像重建

12.12 一般圖像重建

附錄12A 聲波方程的推導

附錄12B 格林函數法

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第13章 超聲調製光學層析成像

13.1 引言

13.2 相干光的超聲調製機制

13.3 時間分辨的掃頻UOT

13.4 並行散斑探測式掃頻UOT

13.5 超聲調製的虛擬光源

13.6 基於重建的UOT

13.7 法布里—珀羅干涉式UOT

習題

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附錄A 光學參數的定義

附錄B 書中用到的縮略詞 ^[1]