Functional Imaging and Modeling of the Heart pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Sachse, Frank B. (EDT)/ Seemann, Gunnar (EDT)

出品人:

页数:486

译者:

出版时间:

价格:695.00 元

装帧:

isbn号码:9783540729068

丛书系列:

图书标签:

• 心脏成像
• 心脏建模
• 功能性成像
• 医学影像
• 生物医学工程
• 心脏生理学
• 计算建模
• 图像处理
• 心血管疾病
• 核医学

先进图像处理与计算仿真在生物医学工程中的应用 本书深入探讨了利用先进的图像处理技术和高保真计算仿真模型，解决生物医学工程领域中的关键挑战。全书结构严谨，内容全面，旨在为研究人员、工程师和临床医生提供一套系统的理论框架和实用的技术指南。 第一部分：生物医学图像获取与增强 本部分聚焦于生物医学成像的基础原理、数据采集的最新进展以及图像质量的优化技术。我们首先回顾了常用的成像模态，如光学显微镜、电子显微镜、X射线断层扫描（CT）、磁共振成像（MRI）以及超声波成像，并详细分析了每种技术在组织和细胞水平分辨率上的优缺点。 章节一：高分辨率显微成像技术 本章详细阐述了超分辨显微成像（Super-Resolution Microscopy）的原理及其在细胞和亚细胞结构解析中的应用。重点讨论了STED（受激发射损耗）显微镜、PALM/STORM（光激活定位显微技术）等关键技术，如何突破传统衍射极限，实现对分子运动和蛋白质相互作用的实时追踪。此外，还涵盖了活体成像中的光毒性控制和荧光探针设计策略。 章节二：医学断层扫描图像的噪声抑制与重建 本章关注CT和MRI数据处理的核心问题——图像质量的提升。在CT领域，我们深入分析了低剂量扫描带来的散粒噪声（Poisson噪声）特性，并介绍了基于深度学习的降噪算法（如CNNs、GANs）与传统迭代重建算法（如SART、MBIR）的融合策略。对于MRI，本章探讨了K空间数据欠采样重建（如压缩感知CS）的方法论，以及如何通过运动伪影校正技术（如利用外部传感器数据进行实时相位误差补偿）来提高诊断准确性。 章节三：多模态图像配准与信息融合 精确的图像配准是多源数据整合的基础。本章系统介绍了刚性配准（Rigid Registration）、仿射配准（Affine Registration）和非线性配准（Deformable Registration）的数学模型。重点讨论了基于特征点的配准方法、基于能量函数的迭代优化方法（如互信息、相关系数度量），以及如何将不同时间点或不同模态的图像精确对齐，以实现更全面的病理诊断和治疗规划。 第二部分：先进的图像分析与定量计算 本部分将理论与实践紧密结合，探讨如何从复杂的生物医学图像中提取定量、可重复的生物学信息。核心内容集中在形态学分析、组织特征量化和病灶自动识别方面。 章节四：细胞与组织结构分割算法 准确的组织结构分割是后续定量分析的前提。本章详细比较了传统的阈值分割、区域生长法与现代基于机器学习的分割技术。特别强调了深度卷积网络（如U-Net、DeepLabV3+）在处理边界模糊、结构复杂（如神经元网络、血管分支）图像时的优势。我们提供了一套标准化的工作流程，用于评估和验证分割结果的鲁棒性和准确性。 章节五：纹理分析与组织病理学特征量化 本章专注于从医学图像中提取高阶特征，以区分健康组织与病变组织，尤其在肿瘤学研究中具有重要意义。内容涵盖了灰度共生矩阵（GLCM）、灰度游程矩阵（GLRLM）等经典纹理描述符的计算方法，以及分形维数在评估组织异质性方面的应用。此外，还介绍了如何利用深度特征（Deep Features）代替传统手工特征进行分类和预后预测。 章节六：三维重建与体积测量 本部分介绍了如何将二维切片图像重建为高精度的三维模型。详细阐述了表面渲染（Surface Rendering）、体绘制（Volume Rendering）和最小密度投影（MIP）技术的原理。重点讲解了在三维空间中对器官、肿瘤或血管树进行精确体积测量和形态学分析的方法，这对指导微创手术和评估治疗效果至关重要。 第三部分：计算生物力学与系统建模 本部分转向计算仿真领域，旨在利用物理定律和数学模型来模拟和预测生物系统的动态行为。这部分内容跨越了从细胞尺度到器官系统的多尺度建模。 章节七：有限元法（FEM）在软组织力学中的应用 本章深入探讨了使用有限元方法（FEM）对生物力学问题进行数值求解的理论基础。内容包括材料本构模型的选择（如超弹性模型、粘弹性模型），网格划分策略，以及边界条件的施加。应用实例包括骨骼的应力分析、关节的接触力预测以及支架材料的生物力学评估。 章节八：流体力学仿真：从血管到心腔 本章聚焦于生物流体的计算流体力学（CFD）模拟。详细介绍了Navier-Stokes方程在生物系统中的离散化方法。重点分析了复杂几何结构（如动脉瘤、分叉血管）中的血流动力学，包括剪切应力分析、湍流建模以及血栓形成的风险预测。此外，还探讨了利用流体-结构相互作用（FSI）模型来评估瓣膜或血管壁的动态响应。 章节九：多尺度生理系统建模与参数辨识 本章介绍了如何构建描述生理过程的微分方程模型，例如药物代谢动力学（PK/PD）模型或离子通道模型。重点讨论了模型简化（降阶）技术，以及如何利用临床数据进行模型参数辨识和不确定性量化。这为个性化治疗方案的制定提供了计算基础。 全书特色： 本书的撰写风格侧重于工程学的严谨性和计算方法的实用性。每一章的理论介绍后都附有清晰的数学推导和算法描述，并辅以实际案例展示其在转化医学研究中的潜力。书中强调了从图像数据到可操作的计算模型的完整流程，是构建下一代精准医学工具的必备参考书。

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