核技术专业导论-绪论培训

1、核技术专业导论-绪论绪论核技术专业培养计划 一、培养目标 本专业培养适应我国国民经济和国防核科技工业发展需要的，能在核技术及相关专业领域从事研究、设计、生产、应用和管理等的专门人才。本专业培养的人才应具有良好的数理基础、扎实的专业知识和熟练的专业技能，能够适应核技术各个方向发展的基本需要；同时应具有较好的人文社会科学和管理知识，较高的道德素质和文化素质，身心健康，全面发展。 能力要求： 具有较强的获取知识、更新知识和应用知识的能力，良好的表达能力、社交能力和计算机及信息技术应用能力。在核技术及相关的科研、应用和开发领域，能够综合应用所学知识，发现和分析解决实际问题，具有通过创造性思维进行创新实

2、验和科技研究开发的能力。具有良好的分析归纳，整理总结和撰写论文的能力。 具有较好的人文和社会科学基础知识；掌握核技术专业的基本科学知识包括高等数学、基础物理、核物理、量子物理、电磁场理论、实验方法、数据处理等方面的基本理论、知识和实验技能；掌握与此相关的工程技术知识包括工程制图、机械、电工、电子学、计算机等方面的知识； 专业基础知识，根据课程体系和专业方向的要求，有重点地掌握辐射探测、核电子学、辐射剂量与防护、加速器物理、核数据获取与处理、核技术应用、核资源勘查技术、核分析方法、辐射成像、核医学仪器与方法等专业基础知识和相关实验技能，同时根据专业方向的不同，加强本方向部分专业知识的学习，了解本

3、方向的理论前沿、研究动态、应用前景以及相关产业的发展状况。 核技术专业学生的就业面宽，可以在核科学技术领域内的众多不同专业方向工作和进一步学习，专业知识涉及面宽，课程体系的建设要以能力教育、素质教育、创新教育的观念为指导，坚持知识、能力、素质协调发展为原则，以适应现代核科技发展、国家工业和国防建设对核技术专业人才的需要。课程类别课程体系参考学分学分参考比例(约)人文社科基础“两课”类：思想、哲学、马列、毛泽东思想、邓小平理论等；人文社科类：历史文化、文学艺术、经济管理、法律、国防、科学概论等；外语类： 英语体育类： 体育35-4020自然科学基础数学类：高等数学、线性代数、概率统计、数理方程方

4、法等物理类：大学物理、原子物理学、物理实验等；其它： 大学化学及实验等；30-3518工程技术基础机械设计类： 机械原理、工程制图等；计算机类： 计算机文化基础、微机原理、计算机程序设计等；电工电子学类：电工基础、模拟电路、数字电路、电子技术实验等；20-2512专业基础物理类： 原子核物理、电磁场理论、量子物理；专业类： 辐射探测、核电子学、核数据获取与处理、辐射防护、信号与系统、加速器原理、核技术应用；专业实验类： 辐射探测实验、核电子学实验、核数据获取与处理实验、核技术应用实验等35-4020专业课程选修辐射测量与仪器、辐射剂量与防护、核分析方法、辐射成像、核医学仪器与方法、射频技术、核

5、工程与核工业概论、核辐射效应、计算物理、核资源勘查技术等其它课程、反应堆原理、肿瘤放射治疗学、医学影像物理学15-2010实践环节专业概论与认识实习专题实验与生产实习课程设计与毕业论文35-4020一. 医学物理学的发展过程医学物理学的起源：源于1856年，并以1890年伦琴发现X射线并用于进行生物医学成像为标志最初在德国确定医学物理学(Madizinsch Physik)的称谓真正形成一门较完善的学科在20世纪，是20世纪最杰出的科学成就之一第一张X射线图摄自伦琴夫人手掌一. 医学物理学的发展过程医学物理学在20世纪初期的发展主要在“传统医学物理领域”上发展：放射治疗物理学-医学影像核医学一

6、. 医学物理学的发展过程从20世纪末到进入21世纪，医学物理得到快速发展，根据国际医学物理学与美国等国家医学物理学会的定义，现代医学物理学为一应用于医学特别是用于对人类疾病的治疗与诊断的应用物理学（The field of medical physics, may be defined broadly as “applied physics in medicine”, particularly in the diagnosis and treatment of human disease. ），包括：传统医学物理学:放射治疗物理、诊断影像物理和医学核物理Traditional fields o

7、f medical physics include radiation therapy physics , diagnostic imaging physics , and nuclear medicine physics .一. 医学物理学的发展过程2. 医学物理学新领域: MRI物理；医学卫生物理；脑、心电图；超声诊疗；生物磁学；红外成像；激光医学与热疗。New, non-traditional fields of medical physics include MRI physics, medical health physics, electroencephalography and

8、electrocardiography, magnetic source scanning, medical uses of ultrasound and infrared irradiation, lasers for surgery ，and hyperthermia physics. 二. 医学物理学与相近学科的分野医学物理学的相近学科：生物物理学（Biophysics)生物医学工程学（Biomedical Engineering)辐射防护物理学（Health Physics)二. 医学物理学与相近学科的分野生物物理学重点在将物理学应用于对生物学的有关基本机制研究生物医学工程学重点在对诊

9、疗仪器与康复设备的研发。辐射防护物理学-重点在对与环境污染尤其是电离辐射污染有关的物理量监测biophysics concerns the use of physics in the study of basic biological mechanisms biomedical engineering concerns the development of new diagnostic instrumentation and prosthetic devices health physics concerns the measurement of physical quantities tha

10、t are related to environmental contaminants, especially ionizing radiation Medical physics concerns with the application of physics to medicine, particularly in the diagnosis and treatment of human disease. . 二. 医学物理学与相近学科的分野医学物理学作为一将物理应用于医学的专门学科，目前国际医学物理学界主要研究范围包括：the study of basic mechanisms by w

11、hich radiation transfers energy to biological materialsthe development of new techniques for generating and detecting the various radiations used in medical sciencethe application of radioactive tracers in diagnostic medicine and in the study of metabolismthe optimization of physical parameters for

12、particular tasks in diagnostic medical imaging (radiography, computed tomography, radionuclide imaging, magnetic resonance imaging, thermography, and ultrasonography) 二. 医学物理学与相近学科的分野dosimetry in radiation therapy, the measurement of pressures, flow, and oxygenation in cardiology, the recording and

13、interpretation of bio-electric potentials in neurology, and the analysis of diagnostic techniques in terms of information theory and communications theory. infra-red and ultraviolet light, heat, microwave and lasers in diagnosis and therapy the study of radiation hazards and radiation protection 三.

14、医学物理学工作者的主要工作范围临床诊疗（clinical service and consultation ）辐射防护（Radiation safety ）研发（Research and Development ）教学（Teaching )三. 医学物理学工作者的主要工作范围2. 辐射防护工作主要包括：X射线、射线、电子及各种放射性核素的安全使用，以及进行辐射监测所需仪器设备的购置、安装、检验、质量控制和操作。The safe use of x rays, gamma rays, electron and other charged particle beams of neutrons or

15、radionuclides and of radiation from sealed radionuclide sources for both diagnostic and therapeutic purposes, except with regard to the application of radiation to patients for diagnostic or therapeutic purposes The instrumentation required to perform appropriate radiation surveys 三. 医学物理学工作者的主要工作范围

16、3. 研发工作主要包括：对放射治疗设备的设计和设置，热与激光等因子肿瘤治疗的研究、辐射吸收理论及剂量计算研究；对人体结构与功能成像技术的研发。以及前述各有关研究领域问题的研究。Radiotherapy physicists play a central role in such areas as the design and construction of radiotherapy treatment equipment, the use of heat and lasers in cancer treatment, the theory of radiation absorption and

17、 dose calculation and in radiobiology. Imaging physicists are continually developing and improving methods to image body structure and function. 三. 医学物理学工作者的主要工作范围4. 教学工作主要包括：进行医学物理的本科与研究生教学，并进行对放射、放射肿瘤科的住院医师、医学生、放疗、各种辐射疗法与核医学的技术人员的教学与培训。Medical physicists teach in graduate and undergraduate medical

18、 physics and physics programs. They also teach radiology and radiation oncology residents, medical students, and radiology, radiotherapy, and nuclear medicine technologists. 三. 医学物理学工作者的主要工作范围发达国家各类医学物理从业人员的比例： 美国 加拿大 医院（包括大学附属医院） 79% 75% 放疗 60% 医学影像 15% 核医学 4%研发、教学（纯教学）、管理 21% 25% 我国以上从业人员的比例据估计大致相

19、同美国目前共约4000个医学物理学工作者，33%工作经验少于十年，表明大部分从业人员是在现代医学物理学发展起来引起的需求浪潮后进入本行业的。一直以来，医学物理人才均供不应求，尤其近十年来需求量更大，美加两国上述从业人员目前每年递增人数约为7-10%。四. 医学物理学科的重要性对科学的发展和突破起重要促进作用1. 医学物理的各种辐射疗法开拓出许多治疗新技术，使外科手术观念完全更新，发生革命性变化 放疗刀、X刀、准分子激光等，使手术达到亚毫米以至亚微米级精雕细刻的水平 超声、激光、多道射束技术等，导致非开腔、介入或透入微损以至无损手术成为可能。 各种透热疗法、间质热疗法、激光动力学疗法等新疗法，使

20、对病灶的去除实现靶向性、非切除性.四. 医学物理学科的重要性对科学的发展和突破起重要促进作用2. 医学影像等诊断测量技术的发展，使医学诊断可视化、直观化、定量化，结构与功能同时测定，并进入到细胞、分子水平 透射成像CT、MRI、PET、临床用共焦荧光显微技术，使成像进入细胞、分子水平 B超、 MRI、阻抗成像等技术，使基本无扰、实时的监测诊断成为可能 计算机断层扫描技术、三维重构与分析处理技术，使影像的立体化、全息显示观察和定量分析成为可能 各种核素示踪技术，使体内各器官的结构（形状、体积、表面积等）与功能（代谢、分泌、过滤）参数实现在体测定。 四. 医学物理学科的重要性对科学的发展和突破起重

21、要促进作用3. 关于各种物理因子生物医学效应的研究导致一系列诊疗新技术的发展与应用，以及有关防护标准的制订。电疗、磁疗、激光疗法、放疗、超声疗法等的发展应用CT、MRI、PET、膜片钳、A超与B超、红外成像、激光多普勒、心电、脑电、心磁、脑磁等电离与非电离辐射防护标准、激光防护标准等四. 医学物理学科的重要性对科学的发展和突破起重要促进作用4. 一系列物理学原理与技术的应用，直接导致现代医学有关学科的形成和发展，以及有关生理、病理作用机制和规律的建立显微镜技术细菌学、病理学、微生物学、组织胚胎学赖以建立的技术流体力学与电流的有关理论哈维生理学的基础显微镜、电流计、听诊器、X射线技术心血管循环机

22、制与原理四. 医学物理学科的重要性对科学的发展和突破起重要促进作用5. 对有关医学现象的物理过程和机制的研究，反过来促进了物理等学科的发展对牙周、心血管等血液循环的物理学研究泊肃叶定律等粘滞流体动力学的建立与发展神经网络研究神经网络计算机技术人眼结构与成像原理研究照相机及有关成像技术的发展四. 医学物理学科的重要性对临床诊疗的准确性和安全性起保证作用各种医学物理的诊疗技术大量进入医院各科室，每天都在广泛使用，有关医学物理学的研究与医学物理专业人员对此起了重要的保证作用，直接关系到亿万人的健康。有关辐射治疗计划（包括合适辐射剂量的计算、照射方式的设计等）的研究与制订有关辐射的品质控制与操控医学影

23、像等医学信息的正确、完整提取与处理分析各种辐射与有关物理因子的安全防护四. 医学物理学科的重要性创造重大的经济与社会效益各种医学物理诊疗技术与设备系统的研发生产与应用，创造了巨大的经济与社会效益，对国民经济与社会的发展起着越来越重要的作用。医学物理仪器设备（如CT、MRI、PET、刀、X刀等）已成为现今医院最大型、最昂贵也是最重要的标志性仪器设备。医学物理仪器设备作为医疗器械高端支柱，在全球每年约2000亿美元的医疗器械产业市场占据重要份额。医学物理诊疗技术与设备的投入在许多国家占国民生产总值10%-14%医疗保健支出中占大头。上述多种医学物理的技术与方法已成为许多疾病决定性的诊断与治疗手段。

24、五. 医学物理学科在世界学术界的地位鉴于医学物理学学科的重要性世界各国均十分重视和大力发展医学物理学，尤其在近十年有快速的发展（标志：新办一系列医学物理学系、医学物理学研究领域与医学物理学师需求与专业范围不断增长和扩展、更多医学物理学家被邀进入政府专业顾问和管理部门、更多医学物理产业开设）国际上医学物理学为独立于生物医学工程的一级学科，近十年来的发展势头和影响力比生物医学工程更盛发达国家均在医院设立医学物理学师制度，以经过专门医学物理学培训并合资格人员从事前述医学物理的诊疗工作。以确保有关诊疗的准确安全。五. 医学物理学科在世界学术界的地位在我国从教育部及国务院学位委员会颁布的各种专业学位与学

25、科门类中仍未有医学物理学科的位置。仅是生物医学工程下的某个研究方向如前面指出，两者研究重点与内容不相同，逻辑上如此安排不通医学物理学会仅是生物医学工程下的二级学会，限制了有关学术交流和学科的发展在医院没有医学物理学师制度，各种医学物理的诊疗工作大多由医生等没有经过专门医学物理学培训并合资格的人员进行，有关诊疗的准确性、安全性和人民的健康不能保证。大学仍没有医学物理学系。五. 医学物理学科在世界学术界的地位结论：我国也应与国际接轨加大投入与发展医学物理学科使医学物理成为一级学科在医院设立医学物理学师制度，以经过专门医学物理学培训并合资格人员从事医学物理的诊疗工作。在大学设立医学物理学系，培养医学

26、物理学各层次专业人员六. 医学物理从业人员的资格要求国际上对医学物理从业人员的资格要求在医院从事医学物理诊疗工作人员须起码具有医学物理学硕士学位以上；从事医学物理教学与研究等工作人员须起码具有医学物理博士学位。上述有关人员还须通过由国家医学物理学会的专业委员会或学院举办的职业考试获得从业执照，成为主院医学物理学师，再经一定年限的工作经验与考试才能成为正式从业人员。六.医学物理从业人员的资格要求 国际上对医学物理从业人员工作经验的要求六.医学物理从业人员的资格要求 国际上对普通医学物理从业人员职业考试的科目此外，还分别对放疗、影像（一般辐射影像与MRI)和辐射防护从业人员有专门的考试科目。考试通

27、过笔试外还要经过口试六.医学物理从业人员的资格要求此外，还分别对放疗、影像（一般辐射影像与MRI)和辐射防护从业人员有专门的要求美国医学物理学会对合资格医学物理学师的定义：A Qualified Medical Physicist is an individual who is competent to practice independently one or more of the subfields of medical physics. 六.医学物理从业人员的资格要求美国医学物理学会对放疗医学物理学师的资格要求：This particular field pertains to: 1、

28、the therapeutic applications of x-rays, gamma rays, electron and charged particle beams, neutrons and radiations from sealed radionuclide sources 2、the equipment associated with their production, use, measurement and evaluation 3. the quality of images resulting from their production and use 4. medi

29、cal health physics associated with this subfield 六.医学物理从业人员的资格要求美国医学物理学会对放射诊断医学物理学师的资格要求：This particular field pertains to:1。the diagnostic applications of x rays, gamma rays from sealed sources, ultrasonic radiation, radio frequency radiation and magnetic fields 2。 the equipment associated with the

30、ir production, use, measurement and evaluation 3。 the quality of images resulting from their production and use。4。medical health physics associated with this subfield 六.医学物理从业人员的资格要求美国医学物理学会对合资格核医学医学物理学师的资格要求：This particular field pertains to:the therapeutic and diagnostic applications of radionucli

31、des (except those used in sealed sources for therapeutic purposes) the equipment associated with their production, use, measurement and evaluation the quality of images resulting form their production and use medical health physics associated with this subfield 六.医学物理从业人员的资格要求美国医学物理学会对医学辐射防护医学物理学师的资

32、格要求：This particular field pertains to:1。the safe use of x rays, gamma rays, electron and other charged particle beams of neutrons or radionuclides and of radiation from sealed radionuclide sources for both diagnostic and therapeutic purposes, except with regard to the application of radiation to pat

33、ients for diagnostic or therapeutic purposes 2。the instrumentation required to perform appropriate radiation surveys 六.医学物理从业人员的资格要求 可见，目前我国有关从业人员与这些要求还有相当距离医生出身的从业人员，由于我国医学教育对于数、理知识的轻视，医生们都没有足够的物理学基础达到对有关医学物理原理与技术有足够的理解和掌握。物理出身的从业人员则缺少有关医学知识的再培训，也难以达到有关要求 所以，针对我国特殊情况，必须提供医学物理学的教育，专门培养医学物理学师七.医学物理学的

34、教育欧美等国医学物理学的教育包括物理与医学基础课程物理学；数学；解剖；生理；遗传学；生化；细胞与分子生物学；计算机与微机系统。专业基础放射物理学（检测与剂量）；电离辐射检测器；辐射生物学与防护；剂量学；统计与概率。专业课I电子与医疗仪器；医学物理安全防护；信号分析；成像与显示；核磁共振波谱与成像；血流动力学；生物电学；临床神经生理；超声理论；肌、骨功能.专业课IIX射线与放射诊断；胸透物理学与QA；X线CT；核医学；放疗学；治疗计划；计算机医学应用；MTF与ROC分析；脑功能。专业课III超声仪器与实践；听力学与听力计；热生物医学；激光医学；紫外线辐射七.医学物理学的教育要完成这些课程的教学，

35、在我国现有的学科体系下非常困难。必须考虑专门的安排。在现有条件下，为了尽快实现医学物理专业人员的培养教育，拟作如下暂时安排：7年制医学物理临床医学研究生班学制：七年（本、硕连读）课程安排：1-3年，物理与医学基础课与专业基础； 4-5年，专业课与见习； 6-7年，专业选修、学位论文与实习。授课语言：全英文授课采用教材：英文原著与自编大型参考书七.医学物理学的教育办七年制医学物理临床医学研究生班优点可在现有体系下较容易实现操作，不涉及开办新专业的各种审批问题；学生有足够的学习时间完成各种医学物理课程；学生毕业获得硕士学位，达到国际医学物理从业人员最低学位标准，并在医院中有较好的地位；使用全英文教

36、学可与国际要求接轨，使学生面向世界。待国家批准设立医学物理学科后容易转轨八.医学物理主要课程基础医学 一、生物组织的力学特性1.1.1 应力和应变 1.1.2 弹性模量 1.1.3 物质的粘弹性 1.1.4 生物组织的力学性质二、作用在人体上的力1.2.1 平衡原理 1.2.2 人体动力学 1.2.3行走与跑步时的力学模型 三、 生物力学的测量方法和技术 1.3.1 静态测量方法 1.3.2 动力学测量 四、 细胞生物力学 1.4.1 细胞的力学结构及其组成材料和亚结构的力学特性 1.4.2 与细胞有关的力及细胞与环境的相互作用 1.4.3 关于细胞形态结构与受力作用的关系及其本构方程 1.4

37、.4 细胞生物力学研究的实验方法 八.医学物理学教材五、 血液的流变学性质1.5.1 牛顿粘滞性定律和泊肃叶公式1.5.2 血液的粘度1.5.3 血浆粘度1.5.4 Casson方程1.5.5 血液的触变性和滞后现象六、 影响血液粘度的因素1.6.1 血细胞比积对血液粘度的影响1.6.2 血细胞的聚集性与变形性的影响1.6.3 FahraeusLindqvist效应1.6.4 毛细管的逆转现象与临界半径1.6.5 温度效应八.医学物理学教材七、 血细胞的流变性1.7.1红细胞的结构1.7.2 RBC的变形性及外环境的一些影响因素1.7.3红细胞的聚集性1.7.4白细胞的流变性1.7.5凝血、纤

38、溶与血栓形成八、 血液的流动1.8.1 RBC变形性对血流的影响1.8.2血液在各种血管中的流动九、 血液流变学参数测定和医学应用1.9.1 血液粘度的测定1.9.2红细胞变形性测定1.9.3红细胞聚集性测定1.9.4医学应用八.医学物理学教材 十、触觉的物理学 3.1.1 触觉 3.1.2 热感应器 3.1.3 痛感应器 十一、 耳和听觉的物理学 3.2.1 人耳的结构与听觉的物理过程 3.2.2 耳的听觉灵敏度与听觉的基本规律 3.2.3 听力测试与助听 十二、 眼和视觉的物理学 3.3.1 眼球的光学结构 3.3.2 视觉的物理特性 3.3.3. 眼的屈光不正及其纠正 十三、 客观刺激和

39、主观感觉的关系与心理物理学 3.4.1 感觉的量度 3.4.2 Weber 与 Fechner 定律 3.4.3 幂定律八.医学物理学教材十三、人体代谢 十四、生命现象研究的几个重要热力学函数 4.2.1 焓4.2.2 吉布斯自由能4.2.3 生物生长过程中的熵十五、体温与体温的控制 4.3.1 体温 4.3.2 温度梯度 4.3.3 热盈和热亏4.3.4 人体的热性质 4.3.5 人体的加热率 4.3.6 体温的调节十六、热和冷的生物效应及医学应用 4.4.1 高温热效应 4.4.2 低温冷效应4.4.3 人对热和冷的耐受性 4.4.4 热和冷冻的医疗作用八.医学物理学教材十七、分子迁移现象

40、与跨膜输运 4.5.1 粘滞现象4.5.2 热传导 4.5.3 扩散 4.5.4 跨膜迁移过程 十八、各种热学参数的测量与控制4.6.1 温度的测量与控制 4.6.2 热量的测量 4.6.3 物性热参数的测量-热分析术 八.医学物理学教材十九、心电原理5.1.1 心肌细胞膜和心肌细胞的极化5.1.2 一块心肌的极化5.1.3 缺血向量和损伤向量5.1.4 空间心电向量环5.1.5 心电导联5.1.6 心电图的形成原理二十、细胞生命电现象5.2.1 神经细胞膜的电学特性5.2.2 电缆学说5.2.3 动作电位的离子学说5.2.4 Hodgkin-Huxley理论八.医学物理学教材二十一、脑电原理

41、5.3.1 脑电描记5.3.2脑电波形5.3.3肌电原理二十二、生物磁学5.4.1 生物磁信号5.4.2 生物磁场的测量5.4.3 生物磁场及其应用二十三、生物信号的拾取5.5.1 电极5.5.2 生物医学传感器八.医学物理学教材成像与治疗物理一、 声学基础6.1.2 振动与声波6.1.2 声波的基本方程6.1.3 平面波的基本性质6.1 4声波的反射与折射6.1.5 声波的干涉6.1.6 声波的辐射6.1.7 声波的散射现象6.1.8 声波的吸收6.1.9 多卜勒效应二、超声与超声诊断6.2.1 超声的特性6.2.2超声的产生和检测6.2.3超声诊断原理及诊断基础三、超声治疗6.3.1 概述

42、6.3.2 超声治疗基础6.3.3 超声热疗6.3.4 高强度聚焦超声6.3.5 超声外科手术仪八.医学物理学教材 四、光与激光的特性 7.1.1光的基本特性 7.1.2 激光的产生与特性 五、激光器的种类和激光的特性参数与测量7.2.1 激光器的分类7.2.2 激光的参数与测量六、光与生物组织的相互作用7.3.1 光与生物组织和材料的相互作用方式7.3.2 光对组织的生物作用机制七、生物组织的光学特性7.4.1 皮肤的光学特性7.4.2 眼的光学特性7.4.3 其它生物组织的光学特性八.医学物理学教材 八、常用的激光技术及其生物医学应用 7.5.1 激光调制技术7.5.2 生物医学检测分析和诊断用的激光和光电子技九、激光疗法与激光整型美容7.6.1光热疗法7.6.2 激光光化疗法7.6.3