可视化医学是融合传统医学影像学、分子影像学以及医学人工智能、医学大数据分析、手术机器人、智能医用材料等新兴技术而衍生的跨专业、跨领域交叉学科。本书及时总结与系统归纳了可视化医学的基本概念、学科内涵、主要范畴与临床应用，循着学科发展历程及医学应用类别这一主线，构建了可视化医学的理论知识体系，并对其未来发展趋势做出了前瞻性的展望与分析。
本书在编写中力求做到逻辑清晰、层次分明，除详细总结传统医学影像学、分子影像学的发展历程与主要内容外，在可视化医学部分，紧紧围绕可视化治疗与检测、影像导航手术、人工智能影像诊断、生物体系可视化、脑机接口等要点，系统阐述了可视化医学领域的若干最新进展与应用，既着眼于基本理论的铺垫、最新技术的进展，也着眼于学科发展前沿的介绍，以加深读者对于这一领域的微观知识的把握与宏观业态发展的认知。同时，在章节的结尾设计了“可视书角”这一专栏，将十多个与可视化医学临床应用相关的主题以文字及视频的形式整理出来，以期读者对可视化医学的最新发展与业界动态有个全方位的把握。
本书可供与生物医学影像相关的在校学生、从业人员及科技研发人员，特别是涉及医学人工智能、生物医学工程、智能医学材料、先进医疗设备等领域的专业人员参考使用。

第一章从医学影像到可视化医学的演进001
一、概述与发展里程碑003
二、传统医学影像003
（一）X射线和计算机断层扫描003
（二）磁共振成像005
（三）核医学成像005
（四）超声成像006
三、分子影像006
（一）光学分子影像006
（二）放射性核素分子影像008
（三）磁共振分子影像008
（四）多模态分子影像008
四、可视化医学010
（一）VR/AR辅助技术011
（二）人工智能个性化诊断012
（三）影像引导机器人精准手术012
（四）智能中医013
五、未来展望014
参考文献015

第二章传统医学影像与成像对比剂023
一、磁共振成像027
（一）磁共振成像的基本原理027
（二）磁共振成像对比剂028
二、X射线和计算机断层扫描（CT）030
（一）X射线和CT成像的基本原理030
（二）CT成像对比剂032
三、放射性核素成像034
（一）正电子发射断层扫描035
（二）单光子发射计算机断层扫描037
四、超声成像039
（一）超声成像的基本原理039
（二）超声成像对比剂041
五、光学成像043
（一）光学成像的基本原理043
（二）光学成像对比剂045
参考文献046

第三章分子影像与分子影像探针061
一、单模态分子影像063
（一）磁共振分子影像063
（二）超声分子影像067
（三）光学分子影像069
（四）核医学分子影像074
（五）X射线及CT分子影像075
二、双模态与多模态分子影像075
（一）光声成像077
（二）热声成像079
（三）其他多模态分子影像080
三、分子影像探针082
（一）分子影像探针的设计082
（二）分子影像探针的合成083
（三）分子影像探针的修饰085
（四）分子影像探针的生物医学应用088
四、新一代分子影像探针097
（一）可视化诊疗多功能分子探针097
（二）影像导航手术分子探针101
（三）细菌检测的纳米影像探针103
参考文献106

第四章影像引导精准治疗125
一、化学治疗127
二、放射治疗128
（一）3D适形放射治疗129
（二）调强放疗129
（三）影像引导放射治疗129
三、热疗130
（一）光热治疗130
（二）磁热治疗131
（三）热消融133
四、动力学治疗135
（一）光动力治疗137
（二）声动力治疗137
（三）化学动力治疗139
（四）其他动力治疗142
五、气体治疗145
（一）一氧化氮治疗146
（二）氢气治疗147
（三）硫化氢治疗148
（四）一氧化碳治疗150
参考文献151

第五章影像导航手术161
一、内镜163
（一）内镜的发展历程164
（二）内镜的临床应用172
二、手术机器人174
（一）国外手术机器人的发展177
（二）国内手术机器人的最新进展179
（三）手术机器人的临床应用与未来展望183
三、纳米机器人185
（一）靶向给药与精准治疗187
（二）微手术188
（三）纳米机器人的未来发展189
参考文献190

第六章人工智能影像诊断与疾病预测201
一、人工智能的定义和发展历程203
（一）人工智能的定义203
（二）人工智能的发展历程203
二、医疗人工智能产业体系205
（一）可视化医学人工智能技术体系205
（二）医疗健康产业生态中的人工智能206
（三）人工智能医疗健康产业格局208
三、人工智能在医学中的应用209
（一）神经系统疾病210
（二）心脏疾病211
（三）肺部疾病212
（四）眼科疾病214
（五）肿瘤216
四、人工智能的局限性和未来前景218
参考文献219

第七章可视化医学传感与检测225
一、酶联免疫吸附测定227
（一）酶联免疫吸附测定的技术背景与定义227
（二）酶联免疫吸附测定的基本原理228
（三）酶联免疫吸附测定的生物医学应用231
二、荧光检测235
（一）荧光检测概述235
（二）荧光检测的基本原理236
（三）荧光检测的生物医学应用239
三、电化学发光检测243
（一）电化学发光机理244
（二）电化学发光体246
（三）电化学发光的生物医学应用246
四、即时检测251
（一）酶联免疫即时检测251
（二）荧光即时检测254
（三）电化学发光即时检测256
（四）可穿戴即时检测261
参考文献264

第八章器官芯片与生物体系可视化275
一、器官芯片概述277
二、器官芯片的底层技术281
（一）微流控技术281
（二）细胞三维培养技术282
（三）生物标志物检测技术284
三、器官芯片的种类286
（一）单器官芯片286
（二）多器官芯片291
（三）器官芯片与类器官293
四、器官芯片的应用与挑战294
（一）器官芯片的应用294
（二）器官芯片研究中存在的问题296
参考文献297

第九章可视化脑机接口307
一、脑机接口概述309
二、脑机接口系统的构成309
（一）神经信号采集309
（二）信号处理310
（三）设备输出311
（四）用户反馈311
三、用于脑机接口的脑信号312
（一）不同神经信号特征的概述312
（二）用于脑机接口的电生理信号313
（三）用于脑机接口的磁信号316
（四）用于脑机接口的代谢信号317
四、用于运动康复的脑机接口技术319
（一）第一代BrainGate系统实现二维运动控制319
（二）第二代BrainGate系统实现三维运动控制320
（三）神经肌肉电刺激套320
（四）“神工”系列神经康复机器人用于运动康复321
（五）植入式脑机接口系统实现三维运动控制322
五、用于交流的脑机接口研究322
（一）用于打字言语交流的完全植入式脑机接口322
（二）非侵入式脑机接口系统通过打字实现言语交流323
（三）通过大脑皮质神经信息合成语音用于直接英文交流324
（四）面向汉语言语交流的声调语言解码研究325
六、脑机接口神经活动模式的可视化及其应用326
（一）用于可视化大脑活动的模式概述326
（二）可视化脑机接口通过游戏促进神经康复329
（三）可视化脑机接口多场景下的人机交互330
参考文献331

第十章可视化医学的未来337
一、药械结合的可视化339
（一）药械结合的定义339
（二）药械结合的发展339
（三）药械结合的医学应用351
二、外科手术的可视化规划352
（一）脊柱手术规划的重要性与可视化需求352
（二）脊柱手术规划的相关技术352
（三）脊柱手术规划可视化应用355
三、中医可视化359
（一）中医的基本概念与主要难点问题359
（二）可视化技术在中医学研究中的应用361
（三）可视化技术在中医临床中的应用365
参考文献367

附录缩略词中英对照表376