具体描述
This is the first book dedicated to packaging and integration of MEMS and related Microsystems. While packaging was once considered secondary, it has now developed its own standards throughout the world. The book discusses the three key features for next generation application specific systems-on-a-chip (SOC): Mixed Signals, Mixed Environmental Domains, and Varying Scales of Devices and Packaging Components.
现代光学成像技术在生物医学领域的应用 内容提要： 本书系统梳理了近年来在生物医学领域取得突破性进展的各类光学成像技术。内容涵盖了从基础的原理、仪器设计到具体的生物学和临床应用。全书围绕“非侵入性、高灵敏度、高分辨率”这一核心目标，深入剖析了共聚焦显微镜、双光子显微镜、光学相干断层扫描（OCT）、光声成像（Photoacoustic Imaging, PAI）以及先进的荧光团和探针设计。尤其注重对这些技术如何实现活体、实时、分子水平的疾病诊断和基础生命科学研究的阐述。 第一章：光学成像技术在生物医学中的基础与挑战 本章首先界定了生物医学成像的独特需求，强调了组织散射、吸收和荧光淬灭等对成像深度的限制。详细阐述了光在生物组织中的传播模型，特别是瑞利散射和米氏散射对图像质量的影响。随后，介绍了评价成像系统性能的关键指标，如空间分辨率（轴向和横向）、信噪比（SNR）、对比度、穿透深度以及成像速度。本章末尾讨论了当前生物医学光学成像面临的主要技术瓶颈，为后续章节的技术革新奠定基础。 第二章：高分辨率光学显微技术 本章聚焦于超越传统衍射极限的高分辨率显微技术。详细介绍了受激发射损耗（STED）显微镜的工作原理，包括“甜甜圈”光束的形成与光子“淬灭”过程。对结构光照明显微镜（SMLM），包括PALM和STORM，进行了深入剖析，重点讲解了单分子定位的算法和如何实现纳米级分辨率。此外，还探讨了变分贝塞尔光束成像和光场显微镜在快速三维成像中的潜力。对于每种技术，均配有清晰的光路图和关键实验案例，展示其在细胞器结构解析、蛋白质聚集体观察等方面的应用。 第三章：光学相干断层扫描（OCT）及其血管成像 本章专门探讨了光学相干断层扫描（OCT），这是一种基于低相干干涉原理的非侵入性深度成像技术。详细解释了时域OCT和频域OCT（SD-OCT）的工作机制，并重点分析了傅里叶变换在数据处理中的核心作用。在应用方面，本章详述了血管OCT（OCTA），该技术通过分析组织中血流引起的相位或幅度波动，实现了对微血管网络的高分辨率三维重建，广泛应用于眼底疾病（如糖尿病视网膜病变）和皮肤癌的早期诊断。 第四章：光声成像（PAI）——耦合光学与声学的桥梁 光声成像（PAI）作为一种结合了光学高对比度和超声高穿透深度的混合模态技术，在本章得到全面阐述。详细解释了光热效应和光声效应的物理过程，以及如何通过皮尔逊微分方程描述光声信号的产生与传播。本章区分了热松弛时间（Thermal Confinement）和声学松弛时间（Acoustic Confinement）下的成像模式。着重介绍了PAI在检测氧饱和度（sO2）和血红蛋白浓度方面的优势，以及如何利用不同波长激光激发来区分组织中的吸收体，实现分子和功能成像。 第五章：活体功能性与分子成像策略 本章探讨了如何通过引入特异性探针和先进的信号处理方法，实现对活体生理过程的实时监测。讨论了新一代近红外（NIR）荧光染料的合成与生物相容性优化，特别是针对细胞内特定离子的比率成像探针。详细介绍了双光子激发荧光显微镜在深层组织成像中的优势，以及如何利用其高非线性特性实现光毒性的降低。此外，还涵盖了基于自发荧光（如NAD(P)H和FAD）的代谢成像技术，用于评估细胞代谢状态和肿瘤的边界识别。 第六章：新型探针与智能成像系统 本章前瞻性地介绍了前沿的成像工具和系统集成。重点介绍了上转换纳米粒子（UCNPs）作为新型生物探针，它们能够吸收低能量的近红外光并发出高能量的可见光，极大地提高了成像的信噪比和穿透深度。讨论了拉曼光谱成像在无标记组织分析中的应用，特别是表面增强拉曼散射（SERS）技术在单分子检测中的潜力。最后，展望了人工智能（AI）和机器学习在图像去噪、伪影校正以及从复杂光学数据中提取生物标志物方面的融合应用。 第七章：临床转化与案例分析 本章通过多个具体的临床案例，展示了上述光学成像技术在转化医学中的实际价值。包括：使用OCTA辅助指导的眼科手术导航；利用PAI监测化疗药物在实体瘤中的药代动力学；以及结合高分辨率显微镜技术对术中组织进行快速、准确的良恶性病理学评估。本章强调了从实验室原型到临床可行性设备所必须克服的工程、法规和成本挑战。 结论与展望： 全书在最后总结了当前生物医学光学成像领域的发展趋势，强调了多模态融合（如PET/MRI与光学成像的结合）、定制化光学探针的研发，以及微型化和便携式成像设备制造的重要性，预示着未来个性化医疗和精准诊断的光明前景。
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