课程简介

医学物理是近年发展出来的一门新兴学科，主要使用物理学的方法对人体进行检查和治疗。医学物理包含两大主干内容，医学影像技术和物理治疗。本课程旨在让学生了解现有临床影像诊断、治疗设备的底层物理原理，以及放射治疗、热疗、光疗过程中，射线、物质波和人体组织的相互作用过程。本课程对生物医学工程的学生了解诊断和治疗设备所要实现的物理过程有重要意义，是从底层上解释相应设备可以用以诊断和治疗的机理。课程采用物理原理介绍和临床实际应用分析相结合的方式，帮助学生从理论到应用进行全方位的知识学习。底层物理原理是开发相应诊断和治疗设备的基础，本课程在介绍基本的物理概念和与人体相关的生物学概念后，会重点介绍在设备实现中的物理过程和要点，并结合现有设备进行分析。本课程是生物医学工程领域专业核心课程，将为学生以后工作中对设备进行具有原理性的改造和创新奠定坚实的基础。通过本课程学习学生应掌握的主要知识点包括：

传统医学影像方法-磁共振成像、CT电子计算机断层扫描成像的底层物理原理及图像重建基本原理，成像对比度来源机制，相关物理量和图像质量，商用磁共振、CT影像系统发展历史及基本构成；
最新医学影像方法及前沿研究进展，包括功能磁共振fMRI中的血氧水平依赖-BOLD成像、弥散成像中的弥散加权成像-DWI和弥散张量成像-DTI，CT成像中的双源CT技术、迭代重建技术、稀疏角度重建技术等，涵盖上述最新影像方法的原理、设备和应用实例等；
医学光学成像背景知识，例如光的概念、光的传播及光-组织细胞相互作用，光与生物医学中组织、细胞、分子等各层次介质的吸收与散射两类基础相互作用，以及由此发展而来的光学显微技术、散射成像技术、偏振成像技术、流式细胞检测术基本原理、装置和典型生物医学应用；
传统医学物理治疗技术-肿瘤放射治疗学的基本物理原理，包括各种光子、重离子等与原子之间基本相互作用过程以及能量交换，剂量测量方法、射野计量学以及放疗过程中相关治疗计划的制定等；
医学光学治疗背景知识，相关的光与生物医学中组织、细胞、分子等各层次介质的吸收与散射两类基础相互作用，以及由此发展而来的光热治疗、光化学治疗的基本原理、装置和典型生物医学应用。

本课程主要为生物医学工程学科学生介绍射线、电磁波等和人体作用的基本规律，物理成像和治疗的生物学基础。通过本课程的学习，希望学生可以了解X射线、光学、核磁共振等医学成像的基本物理原理，了解射线和人体相互作用形成可诊断对比度的机制以及设备设计中的物理思想和关键技术，了解放疗、光疗、热疗等物理治疗原理和手段，治疗效果和评价指标，前沿问题及未来发展方向，了解基于影像引导的介入治疗、放疗、计算机虚拟辅助诊断中的医学影像学的基本问题。通过课程学习过程中物理原理介绍和临床实际应用分析相结合的方式，最终使得学生掌握基于以上原理开发和使用医学设备对人体进行诊断和治疗的基本技能。

《医学物理和物理治疗》课程作为生物医学工程专业硕士的核心课程，全面关注学生的专业能力水平提升与全面素养提高，致力于培养学生独立从事相关专业工作或研究的能力。课程在教授相关基础知识的同时，侧重于培养学生发现临床医学实践中的工程问题，并运用课程知识解决问题的能力。与此同时本课程还致力于培养研究生开展探究性学习的习惯，在课上讲授、讨论的引导下，结合课下调研、实践等形成主动学习的习惯。同时本课程还侧重培养研究生的团队协作能力，在学习过程中养成良好的团队沟通交流习惯，最终为培养具有扎实专业基础与独到行业见解的具有核心竞争力的生物医学工程领域复合型人才奠定基础。

本课程教学中主要采用课堂讲授为主的形式实现教学目标，同时将安排两次共计6学时的针对实际应用的实验课，分别为医学光学成像、BOLD成像数据处理两个教学实验。课程结合课后作业，文献调研以及答疑等方式，帮助学生从理论到应用进行全方位的知识学习。

本课程注重设备和治疗的底层物理原理。底层物理原理是开发相应诊断和治疗设备的基础。本课程的讲解深入浅出，在介绍基本的物理概念和与人体相关的生物学概念后，会重点介绍在设备实现中的物理过程和要点，并结合现有设备进行分析。为学生以后工作中对设备进行具有原理性的改造和创新奠定坚实的基础。

本课程在课堂教授之余，通过将学生按一定的专业背景进行分组，并以组为单位完成课程涉及的教学实验、讨论、文献调研等内容锻炼学生的团队沟通交流、创新合作能力。此外课程引入大量课堂演示实验加深学生对理论的理解。