概述+生物力学
生物力学训练-概述说明以及解释
生物力学训练-概述说明以及解释1.引言1.1 概述生物力学训练是一种运用生物力学原理和技术的训练方法，旨在通过理解人体运动的力学特性和运动机制，提高身体的运动能力和功能。
生物力学训练不仅仅关注肌肉的力量和柔韧性，更注重身体各个部位之间的协同作用和动作的优化。
生物力学训练的本质是通过合理的运动规划和科学的训练方法，以改善力量、速度、敏捷性、柔韧性和协调性等身体素质，从而提高运动能力和运动表现。
它可以应用于各个领域，包括运动员的训练、康复治疗、运动损伤预防和健康促进等。
生物力学训练方法主要包括静态和动态的力量训练、平衡和稳定性训练、柔韧性训练以及运动技能的优化等。
通过针对具体的运动目标和个体特点进行定制化的训练计划，可以最大程度地发挥人体的潜能和优势。
生物力学训练的效果已经得到了广泛的验证和应用。
通过持续的训练，可以提高肌肉力量和耐力，增加关节的稳定性和灵活性，提高运动技能和表现水平。
同时，生物力学训练还能有效预防运动损伤，改善姿势和体态，提升身体的整体平衡和协调性。
总之，生物力学训练作为一种科学的训练方法，以其深入的原理和广泛的应用前景，正在逐渐被各个领域所接受和应用。
通过合理的训练规划和科学的方法选择，生物力学训练能够有效提高身体素质和运动能力，为个人的运动表现和健康水平带来显著的提升。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：文章结构是指文章整体的组织框架和各个部分之间的关系。
一个良好的文章结构能够让读者更好地理解文章的内容，清晰地了解作者的观点和逻辑。
本文主要包括引言、正文和结论三个部分。
引言部分主要包括概述、文章结构和目的。
首先，通过概述介绍生物力学训练的概念和重要性，引起读者的兴趣。
然后，简要介绍文章的整体结构，指出正文和结论各自的内容和重点。
最后，明确文章的目的，即探讨生物力学训练的基础知识、训练方法和效果。
正文部分主要包括生物力学基础、生物力学训练方法和生物力学训练的效果。
生命科学中的生物力学及应用
生命科学中的生物力学及应用随着科技的不断发展，生命科学在人类社会中扮演着越来越重要的角色。
其中，生物力学成为了生命科学中的一个重要分支，这个领域的研究结果和技术应用渗透到了我们生活的方方面面。
在本文中，我们将重点探讨生命科学中的生物力学及其应用。
I. 什么是生物力学生物力学是力学原理在生物结构和功能上的应用。
它是一门交叉学科，涉及生物学、解剖学、工程学、物理学和数学等多个学科。
生物力学主要研究生物体受力、运动和疲劳等方面的问题。
在生物力学的研究中，力学的概念和原理得到了广泛的应用。
运用适当的数学方法，可以描述物体的运动、形态和受力状态，从而解决生物学中的一些问题。
II. 生物力学的应用生物力学的应用非常广泛，以下是其在生命科学中常见的几个应用方向。
1. 健康监测作为人们日常生活的重要方面，健康监测已经成为生物力学研究的一个热门领域。
通过运动传感器、心电图、血压计等仪器，可以对人体的生理活动进行监测和分析，并给出指标和建议，帮助人们更好地了解自己的身体状态和健康状况。
2. 运动物理学生物力学的运用还可以帮助理解和优化人类运动方面的问题。
在现代运动科学中，生物力学是一个重要的学科，它研究肌肉力量、运动稳定性和技能运动等方面的问题。
运用生物力学的原理，还可以对运动损伤和康复方面提供重要的指导。
3. 生物医学工程生物医学工程是一个跨越医学、工程学和生物力学的领域。
它通过使用生物力学原理，分析人体组织和器官的结构和功能，以改善和维护人类健康。
例如，它可以为人工智能假肢、人工心脏和人工关节等医疗器械的设计和优化提供技术支持。
4. 生物材料生物材料是一种具有特定结构和性能的材料，用于模拟生物组织和器官，且具有较高的生物相容性。
在生物力学中，材料研究就是生物材料研究的一个分支。
生物力学的应用帮助生物材料领域创建了各种新型的人造器官和组织，例如肝脏、皮肤和骨骼等，广泛应用于医疗、药物研究和器官结构重建等方面。
III. 生命科学中的生物力学确实有重要的作用生命科学中的生物力学既有基础理论，又有实际应用。
生物力学的基本概念及应用举例
生物力学的基本概念及应用举例一、生物力学定义生物力学是研究生物体运动、器官和组织功能及相互作用的力学行为的科学。
它涉及到物理学、生物学、医学、工程学等多个学科领域，是生物医学工程、康复工程、仿生学、体育运动、航空航天等领域的重要基础。
二、生物力学在医学领域应用1.人体生物力学：人体生物力学主要研究人体运动过程中的力学特性，如骨骼、肌肉、关节等组织的力学行为。
它有助于医生理解人体运动机制，为医学诊断和治疗提供依据。
2.生物材料力学：生物材料力学研究生物组织材料的力学性质，如弹性、韧性、强度等。
它为医学领域中的组织工程和器官移植提供了重要指导。
三、生物力学在康复工程领域应用康复工程是利用工程学方法为残疾人设计和制造辅助器具，以改善其生活质量。
生物力学在康复工程中扮演着重要角色，例如在设计和制造假肢、矫形器、轮椅等辅助器具时，需要考虑人体肌肉和骨骼的力学特性，以确保使用效果和安全性。
四、生物力学在生物医学工程领域应用1.生物芯片：生物芯片是一种用于快速检测和分析生物分子的微小芯片。
在生物芯片的制作过程中，需要利用生物力学的知识对芯片的结构和材料进行优化设计，以提高检测的准确性和灵敏度。
2.组织工程：组织工程是利用生物材料、细胞和生长因子等构建人体组织和器官的新兴技术。
在这个过程中，需要深入研究和应用生物力学的知识，以了解和控制细胞生长和分化的力学环境。
五、生物力学在体育运动领域应用1.运动生物力学：运动生物力学主要研究人体运动过程中的力学特性，为运动员提供科学训练方法和运动装备设计提供理论支持。
例如，通过对篮球投篮动作的生物力学分析，可以指导运动员优化投篮技巧和提高命中率。
2.肌肉疲劳与恢复：肌肉疲劳是由于长时间运动导致肌肉功能下降的现象。
通过应用生物力学方法研究肌肉疲劳的机制和恢复过程，可以帮助运动员更好地理解和预防肌肉疲劳，提高运动表现。
六、生物力学在仿生学领域应用仿生学是研究和模仿自然界生物的原理和技术的新兴学科。
生物力学——精选推荐
1.什么是生物医学工程学？它有什么特点？学科范围有那些？生物医学工程（Biomedical Engineering, BME）是运用自然科学和工程技术的原理和方法，研究人的生理、病理过程，揭示人体的生命现象，并从工程角度解决防病治病问题的一门综合性高技术学科。
生物医学工程是理、工、医相结合的新兴边缘学科，是多种工程学科向生物学、医学渗透并相互作用的结果。
2.什么是生物力学？它的研究对象、目的和意义？“生物力学”是应用力学原理和方法对生物体中的力学问题进行定量研究的生物物理学分支。
生物力学的研究范围从生物整体到系统、器官(包括血液、体液、脏器、骨骼等)，从鸟飞、鱼游、鞭毛和纤毛运动到植物体液的输运等。
目的和意义：用力学方法和原理解决生物医学问题。
生物力学的研究，加深了对血液流变特性与疾病的关系，骨力学特性与骨折的愈合关系，血液流动规律与心血管疾病的关系等的理解。
应用生物力学的研究成果，指导人工关节、人工心脏瓣膜等人工器官的设计。
3.生物力学的研究方法（步骤）是什么？它与一般工程科学的研究方法有何异同？研究方法：进行生物力学的研究首先要了解生物材料的几何特点，进而测定组织或材料的力学性质，确定本构方程、导出主要微分方程和积分方程、确定边界条件并求解。
对于上述边界问题的解，需用生理实验去验证。
若有必要，还需另立数学模型求解，以期理论与实验相一致。
研究步骤：—：首先要考虑生物的形态、器官以及组织的解剖绪构和微结构，充分认识研究对象的几何特征，建立合理的物理模型；二：测定组织或材料的力学性质，即确定本构力程。
对活组织的测量，困难是很大的。
通常的做法是对所研究的材料通过分析先给出其本构关系的某种数学表达式，在此数学表达式中保留若干待定常数，这些常数可以通过在体或离体实验来确定；三：根据物理学中的基本原则(质量守恒、动员守恒、能量守恒和等等)和生物组织的本构方程，导出描述所研究对象的微分方程或积分方程。
四：根据器官的工作环境，得到有意义的边界条件；五：运用解析方法或数值计算求解问题：六：进行生理实验，以验证上述问题的解的合理性，必要时对原模型加以修正乃至重新建立方程或边界条件进行求解，以期使理论与实验一致；七：探讨理论与实验结果在实际中的应用。
生物医学工程学中的生物力学原理
生物医学工程学中的生物力学原理生物力学是一门研究生物体内外受到的力学性质与现象的学科，是生物医学工程学中一个重要的研究方向。
生物力学涉及多个学科领域，如生物机械学、生物流体力学、生物结构力学等，在医学、运动科学、物理学等方面有着广泛的应用。
本文将从生物力学的基本概念、力学性质、力的计算、力的应用等方面介绍生物医学工程学中的生物力学原理。
1.生物力学的基本概念生物力学研究的对象是动物、人类和植物等生物体，研究所涉及的力学性质有弹性、塑性、刚度、稳定性、疲劳寿命等。
生物力学在医学中的应用比较广泛，例如：研究骨、肌肉、关节等的力学性质，可用于分析关节损伤和疾病的治疗。
2.力学性质生物力学中的力学性质有很多，其中最重要的性质有弹性、刚度、稳定性、强度和疲劳等。
生物体内的力学系统是复杂的、动态的和非线性的。
通过研究这些特性可以深入了解生物体的结构和功能。
3.力的计算生物体内的力计算非常复杂，需要很多的实验数据和计算模型。
计算方法可以分为实验测量和模拟计算两种。
实验测量主要是通过一些传感器和测试仪器进行测量，例如压力测试、力测试和振动测试等。
模拟计算主要是通过计算模型进行，例如有限元分析、多体动力学等。
4.力的应用生物力学的应用非常广泛，有很多重要的应用领域。
其中医疗行业应用最广泛，如骨科、口腔科、眼科、神经科和心脏科等。
在这些领域中，使用生物力学模型来诊断和治疗疾病已经得到了广泛的应用，例如手术、矫形器、人工关节和假肢等。
此外，在运动科学、生物机器人学、康复治疗和工业等领域中也有重要的应用。
总之，生物力学是生物医学工程学中不可或缺的重要研究方向，研究内容广泛涉及生物体内外的动态和非线性力学系统。
生物力学的研究对医学和工业等行业的发展都有着重要的推动作用，未来将会有更多的前沿研究和应用领域涌现。
生物力学
2）生物力学基础：生物力学的基础是 能量守恒、动量定律、质量守恒三定 律并加上描写物性的本构方程。生物 力学研究的重点是与生理学、医学有 关的力学问题。依研究对象的不同可 分为生物流体力学、生物固体力学和 运动生物力学等。
二 生物力学名词解析
1）应力：为单位面积上所承受的附加 内力。公式记为
等张收缩力做功：
6）蠕变：固体材料在保持应 力不变的条件下，应变随时 间延长而增加的现象。它与 塑性变形不同，塑性变形通 常在应力超过弹性极限之后 才出现，而蠕变只要应力的 作用时间相当长，它在应力 小于弹性极限时也能出现。
7）等张运动：等张运动 （isotonic exercises):肌肉收缩 时肌纤维缩短，即肌肉长度改变 因而肢体活动。
等张运动示意图：
8）等长运动：（isometric exercises):肌肉收缩而肌纤维不 缩短，即可增加肌肉的张力而不 改变肌肉的长度。
等长收缩运动示意图：
9)等速运动：等速运动是只指 速度的大小不变但方向可能 随时发生变化的运动,如匀速 圆周运动，虽然叫“匀速” 但实际上是等速运动，它的 速度大小虽然不变，但速度 方向却时刻在变化。
其中，σ表示应力；ΔFj 表示在j 方向 的力；ΔAi 表示在i 方向的受力面积。 按照载荷（Load）作用的形式不同， 应力又可以分为拉伸压缩应力、弯曲 应力和扭转应力。
2）应变：用以描述一点处变形的 程度的力学量是该点的应变。为 此可在该点处找到一单元体，比 较变形前后单元体大小和形状的 变化。 即应变是由载荷、温度、
动载荷包括短时间快速作用的冲击载荷
（如空气锤）、随时间作周期性变化 的周期载荷（如空气压缩机曲轴）和 非周期变化的随机载荷（如汽车发动 机曲轴）。②根据载荷分布情况可分 为集中载荷和分布载荷，其中分布载 荷又可分为体载荷、面载荷和线载荷3 种。③ 根据载荷对杆件变形的作用可
生物力学的理解
生物力学的理解生物力学是研究生物体运动和力学特性的学科，它结合了生物学和力学的知识，探索了生物体运动和力学特性的原理和规律。
在生物力学领域，我们可以从不同的角度去理解和研究生物体的运动，从而为生物学、医学、工程学等领域提供有益的指导和应用。
生物力学的研究对象可以包括人体、动物、植物等各种生物体。
通过对生物体运动的观察和分析，我们可以揭示生物体的运动机制和力学特性。
生物力学可以帮助我们解答一些关于生物体运动的问题，比如为什么人类可以行走、奔跑，为什么动物能够通过肌肉的收缩产生力量等。
生物力学的研究方法主要包括实验研究和数值模拟。
实验研究是通过观察和测量生物体的运动来获取数据，然后根据这些数据进行分析和推断。
数值模拟则是利用计算机技术，通过建立数学模型和仿真算法来模拟生物体的运动过程。
这两种方法可以相互结合，互相验证，从而得到更加准确和可靠的研究结果。
生物力学的研究内容涉及很广泛，可以包括生物体的静态力学和动态力学。
静态力学主要研究生物体在静止状态下的力学特性，比如身体的平衡和稳定性。
动态力学则研究生物体在运动状态下的力学特性，比如运动的速度、加速度、力和能量等。
通过研究生物体的力学特性，我们可以更好地理解生物体的运动方式和运动机制。
生物力学的研究还可以应用于医学领域。
通过对生物体运动的研究，可以帮助医生诊断和治疗一些与运动有关的疾病和损伤，比如脊柱畸形、运动损伤等。
同时，生物力学还可以为设计和改进假肢、义肢等辅助装置提供指导，提高其适用性和舒适性。
生物力学的研究也可以应用于工程学领域。
比如，在机械设计中，可以借鉴生物体的运动原理和力学特性，设计出更加高效和优化的机械结构。
在材料科学中，可以通过研究生物体的力学特性，来开发出具有高强度和韧性的新材料。
在运动控制和机器人领域，可以借鉴生物体的运动方式和运动规律，设计出更加灵活和智能的机器人系统。
生物力学是一门综合性的学科，它将生物学和力学相结合，研究生物体的运动和力学特性。
生物力学的名词解释
生物力学的名词解释生物力学是研究生物体运动和力学特性的学科，结合生物学和力学的原理来探索人类和其他生物的运动机制。
生物力学的研究范围包括运动的力学分析、力的产生与传递、力的影响和适应等方面。
下面将对几个与生物力学相关的名词进行解释，以便更好地理解这一学科：1. 动力学：动力学是生物力学中的一个关键概念，指的是研究物体运动时的力和加速度之间的关系。
动力学与牛顿定律有关，通过分析物体受到的作用力和力的方向、大小以及物体的加速度，可以揭示运动的原理。
2. 力：力是物体之间相互作用的结果，产生运动或改变形态的原因。
在生物力学中，力是研究的重要要素，可以通过力的大小、方向和施加点来分析生物体的运动和力的效果。
3. 稳定性：稳定性是指生物体在运动过程中保持平衡和稳定的能力。
通过分析重心的位置、支撑基础的大小和形状以及运动轨迹等因素，可以研究生物体稳定性的影响因素。
4. 生物力学模型：生物力学模型是用来模拟生物体运动和力学特性的数学或物理模型。
通过建立适当的模型，可以研究生物体的运动规律、力的作用方式以及力的影响。
5. 骨骼系统：骨骼系统是人类和其他动物体内支撑和保护身体的重要结构。
它由骨骼、关节和肌肉组成，具有承载体重、提供稳定性和运动功能的作用。
生物力学研究中，骨骼系统对于运动和力的传递起着重要的作用。
6. 力矩：力矩是力绕给定点旋转的物理量。
在生物力学中，力矩用来表示力对物体产生转动效果的能力。
通过力矩的计算和分析，可以了解力对生物体运动和姿势的影响。
7. 步态分析：步态分析是研究人体行走和奔跑过程的运动学和动力学特性的分析方法。
通过记录和分析步态参数，可以揭示人体运动和力学特性的规律，有助于康复治疗和运动训练。
8. 生物力学应用：生物力学在医学、运动训练、康复治疗等领域有广泛的应用。
例如，在人工关节设计中，通过生物力学分析可以优化关节的结构和运动特性。
在体育科学中，生物力学可以帮助运动员提高技术水平和减少运动伤害。
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7/27/2019
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一般定义：“应用物理学和工程学的技术来解决生命 系统中的问题，突出强调人类疾病的诊断、治疗、预防和 保健”
综合运用现代自然科学和工程技术的原理、方法，从 工程学的角度，在多种层次上研究生物体，特别是人体的 结构、功能和其它生命现象，揭示和论证生命运动的规律， 深化对生命系统的认识，提供防病、治病、卫生保健、康 复、安全防护的新理论和新方法，设计和研制用于防病、 治病等的新材料、人工器官、装置与系统的交叉学科
基本任务：运用物理学、数学和工程技术手段，研
究和解决生物学与医学中的有关问题。
基本性质：以应用基础性研究为主，研究的对象
是人体(一个多层次的庞大系统)，所涉及的领域十 分广泛，并在不断的扩展之中。
7/27/2019
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生命的活动可分为若干层次
整体层次：人体与外界环境的热量、质量、 动量交换，有声、光、电、热、味、压的信息交 换，有环境对于人体的作用，人与生活环境及工 作环境的相互关系，有人对于环境的能动作用
7/27/2019
6
生物医学工程学科领域基础
生物 化学
物理学(生物医学物理学）
生物学
生物医学工 程
信息科学
医学
电子与现代工程技术
生物医学工程的目标
探索人类正常生理活动 表征组织与器官的病变机理 给出研究和技术开发的最佳手段 提供治疗、预防与保健的有效方法
7/27/2019
8
研究内容和基本任务
7/27/2019
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2 生物医学工程的发展
7/27/2019
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回顾
• 自发地应用于生物学和医学
– 1604年 Jansen－显微镜，Hook发现细胞 – 1895年 Roentgen－X射线，人体的内部结构 – 1898年 居里－镭，生物代谢示踪，肿瘤治疗 – 1906年 Einthoven－实用的心电图 – 1933年 Ruska－电子显微镜，亚细胞水平 – 1947年 无线电波传递心电、脑电 – 1948年 利用超声技术获得人体切面声象图
• 能动地研究生物学医学的问题
– 五十年代起，工程学科广泛渗入生物医学。 – 医学电子学和生物医学工程学组织， – 1958年国际医学电子学联合会(IFME)诞生 – 1963 年 国 际 医 学 电 子 学 和 生 物 医 学 工 程 联 合 会
(IFMEBE)成立 – 1965年世界性的国际生物医学工程联系会(IFMBE)
生物医学工程概论
Introduction to Biomedical Engineering (BME)
南方医科大学生物医学工程学院 周凌宏
7/27/2019
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主要内容
1、生物医学工程的定义 2、生物医学工程的发展 3、生物医学工程的经典研究领域
7/27/2019
2
1 生物医学工程的定义
What is Biomedical Engineering (BME)?
7/27/2019
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边缘交叉科学 (Interdisciplinary)
综 合： 生物学 医学 工程学 理论和方法 近几十年内建立与发展
7/27/2019
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三个有代表性的定义
1、“三合一学说” 生物学＋医学＋工程学＝生物医学工程学
2、“工程应用学说” 工程学在医学和生物学中应用
3、“结合学说” 生物医学工程学是生物学、医学和其它非生物学
7/27/2019
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3、是医学和生物学发展的重要动力
一方面生物医学工程为医学、生物学提供技 术与装备
另一方面又为医学和生物学的发展开辟新路 ——带来生物学与医学的变革
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4、是社会效益与经济效益的综合
医学重于社会效益，工程重于经济效益，生物 医学工程是医学与工程学的结合，是社会效益与经 济效益必然的结合
生物医学工程是在近几十年才从医学中分离而 形成一门独立学科。当代高新科技的飞速发展，为 它提供基础。
7/27/2019
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2、大跨度、多学科的综合性应用学科
医学、生物学、物理学、化学、力学、材料学、 制造学、电子学、计算机科学等学科的有机结合， 甚至涉及社会、伦理、道德、法律等
非生命科学到生命科学 自然科学到人文科学
学正式成立
• 七十年代 – 生物医学工程涉及到生物医学的各个方面，微 型机、网络技术和虚拟技术 – 形成巨大的产业 – 现代医学基本上是构筑在生物医学工程基础上
• 我国的生物医学工程学科 – 1978年国家科委组织BME科研发展规划 – 1980年成立了中国生物医学工程学会 – 近年来，丰富、多彩
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生物医学仪器对提高医学整体水平的巨大作用 生理功能分析、放射治疗、超声碎石、γ刀、 X刀、细胞刀、质子刀、中子刀、射波刀、 康复辅助系统、机器人外科手术系统……
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生物医学工程产业发展
近20年，生物医学工程制品飞速发展并形成规 模性产业，是我国战略性新兴产业
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器官和组织层次：生物力学、生物材料、生物信 号、医学图象、人工器官、控制、建模、康复、组 织工程等都发生在这一层次
微观层次：以分子、生物大分子、细胞等为对象 细胞生物力学、分子生物力学、组织工程等可划 入这一范畴
7/27/2019
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生物医学工程的特点
1、迅速发展的新兴学科
社会需求量大，产品技术含量和产品附加值高 美国目前已有1100万人体内植入有一个人工器 官，200万人体内有2个或2个以上人工器官
生物医学工程发展现状
当前，在医学的几乎所有领域生物医学工程 学已经发挥、将会发挥巨大的作用
生物力学在人体生理系统建模与仿真中发挥 着巨大的作用
细胞力学、运动力学、血流动力学、呼吸力学……
7织与器官修复(替代)中的巨 大作用
硬组织修复与替代、软组织修复与替代、血管 替代、人造皮肤、各类人工器官……
人工器官在人体生理功能恢复中的巨大作用 人工心脏、人工心脏瓣膜、人工肺、人工肾、
人工胰……
7/27/2019
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生物医学电子学在生物医学工程中的巨大作用 生物医学信号检测、处理与识别是是医学图 象处理的基础，与生物材料、生物力学、人 工器官、生物医学仪器等关系密切…… 生物医学图像技术在临床诊断中的巨大作用 X光片、CT图像、B型超声波图像、MRI图 像、PET、SPECT……