01 / 导读
导读
引用
Hobbie, R. K., & Roth, B. J. (2015). Intermediate Physics for Medicine and Biology (5th ed.). Springer.
章节概要
第五版共十八章，约630页。据出版社介绍，前半部分主要是生物物理学，用物理学的思想去理解生物学与生理学；后半部分主要是医学物理学，讲述物理学在诊断（主要是成像）和治疗中的应用。章节标题也体现了这种划分：前十一章从力学和输运讲到神经与肌肉的电学、生物磁学、反馈以及数据分析，后七章则涉及图像、声、光、辐射和核医学。每章都附有内容丰富的参考文献。
第1–3章：Mechanics（力学）；Exponential Growth and Decay（指数增长与衰减）；Systems of Many Particles（多粒子系统）
开头三章（分别约30、20、30页）奠定物理和数学基础。第1章应用力学，第2章讨论指数增长与衰减，第3章转向多粒子系统。
第4–5章：Transport in an Infinite Medium（无限介质中的输运）；Transport Through Neutral Membranes（通过中性膜的输运）
两章关于输运。前者讨论无界介质中的输运；后者加入膜，使讨论进入生命系统中各隔室之间的边界。
第6–9章：Impulses in Nerve and Muscle Cells（神经与肌肉细胞中的冲动）；The Exterior Potential and the Electrocardiogram（外部电位与心电图）；Biomagnetism（生物磁学）；Electricity and Magnetism at the Cellular Level（细胞水平的电与磁）
全书的电学部分。第6章讲神经与肌肉的冲动（约40页），第7章讲体外电位与心电图，第8章讲生物磁学，第9章讲细胞水平的电与磁。
第10–11章：Feedback and Control（反馈与控制）；The Method of Least Squares and Signal Analysis（最小二乘法与信号分析）
第10章讲反馈与控制，第11章讲最小二乘法与信号分析。它们以调节建模以及数据拟合与分析的工具，为生物物理学的前半部分收尾。
第12–13章：Images（图像）；Sound and Ultrasound（声与超声）
医学物理学的后半部分以一章简短的“图像”（约20页）和一章“声与超声”（约15页）开篇。
第14–16章：Atoms and Light（原子与光）；Interaction of Photons and Charged Particles with Matter（光子和带电粒子与物质的相互作用）；Medical Uses of X-Rays（X射线的医学应用）
“原子与光”（约40页）引向“光子和带电粒子与物质的相互作用”（约35页），随后应用于“X射线的医学应用”一章（约40页）。
第17–18章：Nuclear Physics and Nuclear Medicine（核物理与核医学）；Magnetic Resonance Imaging（磁共振成像）
全书以核物理与核医学以及磁共振成像收尾（各约30页）。
核心概念
第1–5章：从力学到膜输运
- 指数增长与衰减：全书前部单独成章的一种数学形式。
- 多粒子系统：继单体力学之后的集体行为话题。
- 通过膜的输运：在讨论无限介质中的输运之后处理的、隔室之间的移动。
第6–11章：电学、磁学与分析主题
- 神经与肌肉冲动：可兴奋细胞的电信号。
- 心电图与生物磁学：在体外测得的信号，第7章为电学，第8章为磁学。
- 反馈与控制：生理系统中的调节。
- 最小二乘与信号分析：用数据拟合模型并分析信号。
第12–18章：医学物理
- 图像：在各成像方式之前的成像总论。
- 光子和带电粒子与物质的相互作用：X射线、核与辐射主题背后的物理。
- X射线、核成像与磁共振成像；超声：章节标题中点名的各种成像方式。
评析
优点
- 清晰的两部分设计。 出版社所说的生物物理与医学物理的划分与章节标题相符，课程可以只取其一，也可以两者兼用。
- 一本书涵盖广泛的物理。 力学、热物理与输运、电磁学、光学、声学、核物理和成像都出现在书中，并与生理学和医学相联系。
- 练习充足。 出版社称有850多道习题，用以检验理解并补充生物学例子，并为教师提供题解手册；每章都有内容丰富的参考文献。
- 历史悠久。 据出版社介绍，本书已在20多个国家使用；初版于1978年问世，源自Hobbie在1973年开设的课程，而他此前旁听了医学院的课程。
- 第五版的新增内容。 出版社列出了回旋加速器、光动力疗法、色觉、X射线晶体学、电子显微镜、人工耳蜗、脑深部电刺激和纳米医学等新增内容。
局限
- 先修要求。 书中假定读者已修过物理和微积分，因此不适合作为尚未接触这两门课程的学生的第一本书。
- 版本已被取代。 支持本书的博客报道，第六版（新增 Gene Surdutovich 为共同作者）于2026年9月处于校样阶段，新增了表面张力和辐射损伤两章，把反馈一章拆成两章，习题也超过1000道。选购时应确认课程使用的是哪一版。
- 是物理教材，而非工程概览。 其主题是应用于医学与生物学的物理；若想了解生物医学工程各分支的概况，会觉得它比一般的入门教材更窄。
在课程中的定位
在本课程的书目中，这本书提供生理学与成像背后的物理。Ann Saterbak、Ka-Yiu San 和 Larry McIntire 的 Bioengineering Fundamentals 是围绕守恒定律组织的第一门课；Mark Saltzman 的 Biomedical Engineering: Bridging Medicine and Technology 从生物学向外构建这一领域；Ritter 等人的 Biomedical Engineering Principles 是强调定量分析与设计的入门论述；Enderle 的 Introduction to Biomedical Engineering 是内容广泛的概览。Wittrup 等人的 Quantitative Fundamentals of Molecular and Cellular Bioengineering 则处理分子与细胞的速率过程。
宜在读过其中一本入门教材、掌握了基于微积分的物理之后再读 Hobbie 与 Roth，把它作为神经电学、生物磁学、输运和成像物理的更深入论述。它与 Wittrup 一书都讨论输运，但侧重不同：本书围绕物理组织，那本书则围绕分子与细胞模型。
如何使用本书
按出版社的说法，本书适合生物物理、生理学、医学物理、神经科学和生物医学工程方向的高年级本科生和研究生初期学生，也定位于自学以及作为研究人员的参考书。读者应已掌握微积分和入门物理。
实用的阅读计划：
- 偏生理学的课程核心： 依次阅读第1至11章，以第4–9章（输运与生物电）为中心板块。
- 医学物理或成像课程核心： 第12至18章；若多粒子的概念不熟悉，先读第1–3章；第14–15章（原子与光、辐射与物质的相互作用）引向第16–18章。
- 可选： 第8章（生物磁学）和第10章（反馈与控制）可以推后，不会破坏整体顺序。
每章都挑选一部分习题来做，因为额外的生物学例子就出现在习题中；超出章节范围的主题可顺着参考文献去读。购买前请确认版本：这里介绍的是第五版。