电磁学在成像技术中的应用
1.电磁学在医疗设备中的应用？
磁共振断层扫描？
磁共振断层成像是一种多参数、多核成像技术。目前主要是氢核密度弛豫时间t(H)的成像。其基本原理是利用一定频率的电磁波在磁场中照射人体。在电磁波的作用下，人体内各种组织的氢核会发生核磁共振，吸收电磁波的能量，然后发出电磁波。这些氢原子核从人体发出的电磁波被MRI系统探测到后，通过计算机处理和图像重建得到人体的断层图像。由于氢原子核在吸收和发射电磁波时会受到周围化学环境的影响，所以从磁共振信号中得到的人体断层图像不仅仅是经过比较判断，就可以知道成像部位的人体组织是否正常。因此，MRI被认为是研究活组织和诊断早期病变的医学成像技术。磁共振成像(MRI)应用的一个新进展是，它不仅可以检测人体组织的病理变化，还可以检测人体的各种功能，称为功能磁共振成像。比如，当人脑受到各种外界刺激时，会引起血液成分、血液携带的氧气和血流速度的变化，而血液中的血红蛋白在氧合时是抗磁性的，在缺氧时是顺磁性的，这就使核磁共振所称的图像发生了变化。
2。心电图
心电图是用心电图机从体表记录心脏在每个心动周期产生的电活动变化的曲线图。当肌肉细胞处于静止状态时，排列在膜外的阳离子带正电，排列在膜内的阴离子带负电，维持平衡的极化状态，电位不变。当细胞一端的细胞膜受到刺激时，其通透性发生变化，使正负离子在细胞内外的分布发生逆转。受刺激部位的细胞膜去极化，使细胞膜外的正电荷消失，但之前的细胞膜仍带正电荷，从而形成一对电偶。电源(正电荷)在前面，电点(负电荷)在后面。电流从电深流入电点，并沿某一方向迅速扩大，直至完成整个心肌细胞的去极化。此时心肌细胞膜带正电，带负电，称为去极化状态。后来，由于细胞的新陈代谢，细胞膜逐渐恢复到极化状态，这就是所谓的复极过程。复极和去极化的顺序是一样的，但复极对是前面的电点，后面的电源，慢慢向前移动，直到整个细胞完全复极。？
3.脑磁图，心磁图
许多生命活动都涉及电子和离子的运动。这些带电粒子的运动形成电流，电流会产生磁场，这就是生物磁场。比如心跳会产生心脏磁场；脑神经活动会产生脑磁场；但是这些生物磁场非常微弱。以人类活动为例。人的心脏磁场只有地球磁场的百万分之一左右，人的大脑和眼睛磁场也只有地球磁场的十亿分之一左右，其强度也与人体健康和疾病有关。图为心磁图和心电图。特别是由于心脏磁场等人体磁场远低于地球磁场，需要有非常灵敏的磁力仪来测量微弱磁场，还要建造一个可以容纳人的大型磁屏蔽室。既然测量人体磁场比测量人体电场复杂和困难，为什么还要研究和应用人体磁图呢？大量实验表明，肌电比肌电信号有更多的优势。比如磁图可以测量人体的DC磁场和交变磁场，而电图只能测量人体的交变电场；磁图测量可以在没有人体的情况下测量三维空间，得到的人体信息比电图测量得到的更有把握，电图测量没有电极只能测量二维空间，没有使用电极带来的接触和湿度的干扰。许多实验还表明，磁图测量的分辨率高于电图测量的分辨率。因此，脑磁图和心磁图在医学诊断上更加准确有效，但由于技术和价格的原因，在临床诊断上还没有得到广泛应用。心磁图的认识较晚，在肺部疾病(如尘肺)的诊断上比X线更有效。目前，一些发达的科学家已将其作为肺部疾病诊断的重要手段。？
4.磁性X射线造影剂？
由于原有的X线造影剂(钡餐)效果不理想，人们开发了磁性X线造影剂，并已用于临床诊断。这是一种磁性流动液体，对X射线的吸收率很好。通过改变外部磁场，它几乎可以到达被研究身体的任何部位，并且不会在体内凝固。
5.电子显微镜？
电子显微镜在医学上的应用非常广泛，可以用来观察普通光学显微镜无法分辨的细微结构。如生物学中的病毒、蛋白质分子结构等。电子显微镜是根据电子束很好地照射物体形成图像的原理，利用电子束通过磁透镜聚焦(基于磁聚焦原理)，然后通过加速电压可以产生波长较短的电子波，其放大倍数是普通光学显微镜的几十倍甚至几十万倍。
二、电磁学在医疗上的应用？
1.磁疗？
在医学上，电磁学的原理可以改善人体内的微循环，达到治病保健的效果，如血液循环机、各种磁疗仪等。根据人体与电磁波的相互作用将电磁能量用于医学
热效应用于肿瘤的热疗和全身热疗。粒子加速器在医学上用于产生用于诊断或治疗的辐射，也可用于产生注入人体用于成像的放射性物质。它们是利用带电粒子在磁场中的运动规律制成的。？电磁对缓解疼痛相当有效，磁疗也成为很多人缓解疼痛的好方法。目前，磁疗止痛已被美国各大医院的门诊广泛采用，成为美国流行的特殊治疗方法。？专家声称，磁疗不仅能缓解疼痛，还能快速修复坏死的骨组织，对目前医学界公认的许多疑难杂症都有希望。
2.一块磁铁？
磁铁矿一般指天然磁铁矿。磁铁矿的主要化学成分是四氧化三铁，具有特殊的磁性，在很多情况下可以吸引强磁性物质，被称为永磁。正因为磁铁可以吸引附近的强磁性物质，就像慈母把孩子带到自己身边一样，所以这样的天然磁铁矿被称为磁石。？很多人很难理解磁铁可以作为药物来治疗疾病。在中国古代，有很多记载说磁铁是作为药物来治疗疾病的。在各个朝代的一些医书中，可以找到很多使用磁铁等药物治疗疾病的记载。著名药理学家李时珍在总结前人经验和亲身实践的基础上，对磁铁等强磁性物质在医学上的各种应用做了有意义的总结。李时珍的《本草纲目》画了一幅磁石入药的图。说到磁铁入药，书上说磁铁气味刺鼻，性寒无毒；磁铁主要用于治疗风湿、四肢疼痛、耳聋等疾病，还能保护肾脏、强健骨骼、疏通关节、消除浮肿；还可治疗咽喉痛、腰痛、视物模糊、筋骨无力、小儿误吞铁针、烦躁不安、五株七伤等。说到磁铁的附方，列举了两种治疗耳聋的方法。一种方法是在病耳中放入半块钱的磁铁，然后在病耳中放入铁砂粉，这样病耳的听力就可以恢复了。还有一种方法是把黄豆大小的磁铁和烧过的穿山甲磨成粉末，用新棉花包好送到病耳里，再把一块生铁含在嘴里，这样耳朵里就能听到风雨般的声音，说明耳聋已经治好了。磁铁作为一种药物或药物的成分，已经使用了2000多年，而且在一些重要的现代中药中也有使用。磁铁对人体的作用和治疗疾病的机理，和其他许多重要的东西一样，还需要进一步研究。？
三、电磁波在医学上的应用？
1.x光？
(1).x光诊断？X射线在医学诊断中的应用主要是基于X射线的穿透性、差分吸收性、光敏性和荧光性。由于X射线通过人体时会被不同程度的吸收，比如骨骼吸收的X射线量比肌肉吸收的多，所以X射线通过人体后的量是不一样的，它携带了人体各部位密度分布的信息，在荧光屏或摄影胶片上引起的荧光或感光的强度差别很大，所以在荧光屏或摄影胶片上(显影、定影后)会显示出不同密度的阴影。根据浓淡对比，结合临床表现、实验室检查结果和病理诊断，可以判断人体某一部位是否正常。因此，X射线诊断技术成为世界上最早的非刨削内脏检查技术。
(2).x射线疗法？X射线在治疗中的应用主要取决于其生物效应。当用不同能量的X射线照射人体病灶的细胞组织时，可以破坏或抑制被照射的细胞组织，从而达到治疗某些疾病，特别是肿瘤的目的。
(3).x射线防护？
在使用X射线的同时，人们发现了导致患者脱发、皮肤烧伤、工作人员视力受损、白血病和其他辐射损伤的问题。为了防止X射线对人体的伤害，必须采取相应的防护措施。？以上构成了X射线在医学上应用的三个环节——诊断、治疗和防护。？
2.紫外线？电磁光谱中介于紫光和x射线之间的电磁辐射。波长约为(4 ~ 39) × 106 cm，不会引起视觉(即在可见光范围之外)。能透射可见光的物质会强烈吸收某些波段的紫外线。在生物学和医学上，紫外线常被用来杀菌、诱发突变、治疗皮肤病和佝偻病。紫外线也有生理功能，在医疗保健上有很大用处。紫外线还可以穿透表皮，引起人体内部组织和细胞的化学变化。皮肤长期暴露在紫外线下会变色，血管扩张，血液中的钙和磷增加，红细胞和血红蛋白也会增加。此外，它特别适用于治疗佝偻病、小儿虚弱、肺外结核和一些感染性皮肤病。
3.红外线？红外线对人体皮肤和皮下组织有很强的穿透力。外部红外辐射对人体的首要作用是提高皮肤和皮下组织的温度，促进血液循环和新陈代谢，促进人体健康。红外线理疗对组织的热效应、抗炎作用和促进再生作用已被临床证实。通常，直接照射用于治疗患病部位。近红外微照射治疗对改善微循环，特别是改善微血流有显著效果。照射后毛细血管血流速度加快，红细胞聚集现象减少，下乳头静脉丛瘀血现象减轻或消失，对改善机体组织和重要器官的营养、代谢、修复和功能有积极作用。1 ~ 7微米的红外波可以透过皮肤到达细胞，被蛋白质分子吸收。吸收这一波长范围的红外线，可以导致蛋白质分子中酰胺键的量子振动，使生物能量顺利地从一个地方转移到另一个地方，使生命体处于正常状态，维持生命体的生长、发育和健康。维持生命系统正常运转的生物能量由ATP的水解提供。而一旦ATP分子或ATP酶(ATP水解需要酶的参与)或水不足，或蛋白质的结构和构象发生改变或扭曲，所提供的生物能量不足以引起酰胺键的正常振动或生物能量的正常传递。生物组织得不到足够的能量就无法正常生长，会诱发各种疾病。在这种情况下，如果上述波长的红外线能被蛋白质照射吸收，蛋白质分子就能恢复正常，正常传递生物能量，从而使生物组织从病理状态恢复到正常状态，疾病就能得到治疗。？电磁学对生物医学影响很大，中国正在经历技术革新。中国的新兴产业还有很多路要走，各种交叉学科需要紧密结合，不断创新。