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第一篇 基础篇2

第一章 分子影像学概述2

第一节 概念和应用范围3

一、概念3

二、应用范围3

第二节 发展简史7

一、产生背景7

二、发展历程8

三、发展现状9

四、前景展望11

第三节 基本成像原理12

一、直接成像12

二、间接成像12

三、替代物成像13

第四节 基本成像技术13

一、放射性核素成像技术14

二、磁共振成像技术14

三、光学成像技术14

四、超声成像技术15

五、CT成像技术15

六、多模式成像技术15

第五节 常见成像类型16

一、受体成像17

二、免疫成像18

三、其他蛋白质分子成像18

四、基因表达成像18

第二章 分子成像靶点22

第一节 靶点的选择23

一、成像靶点需具备的条件23

二、信号转导、基因表达与靶点选择23

三、靶点的分子结构域28

第二节 细胞外靶点30

一、神经递质30

二、激素31

三、活性多肽33

四、核苷和核苷酸33

五、细胞调节因子34

六、糖类34

第三节 细胞膜靶点35

一、受体35

二、酶和蛋白质36

三、离子通道39

四、糖缀化合物40

第四节 细胞内靶点41

一、核酸41

二、酶和蛋白质42

三、受体47

四、第二信使47

第五节 靶点的筛选技术49

一、cDNA文库的构建49

二、差异基因的表达50

三、转基因和基因打靶技术53

四、反义技术54

五、RNA干扰技术55

六、Micro RNA技术56

七、系统生物学58

第三章 分子成像探针61

第一节 概述61

一、概念62

二、常见类型62

三、基本结构63

四、一般设计要求63

五、分子探针穿透生物屏障的常见机制64

第二节 分子探针与成像靶点结合的基础64

一、受体与配体的分子识别65

二、抗原－抗体特异性分子识别65

三、酶与底物的分子识别65

四、特异蛋白之间的分子识别65

五、核苷酸链之间的分子识别65

六、蛋白质与核酸分子的分子识别65

第三节 亲和组件的高通量筛选65

一、高通量筛选技术66

二、噬菌体展示技术67

三、SELEX技术70

第四节 常见的分子成像探针72

一、放射性核素分子成像探针72

二、光学分子成像探针80

三、磁共振分子成像探针85

第四章 化学和生物信号放大89

第一节 放射性核素分子成像的信号放大策略90

一、基因转移成像90

二、蛋白质－蛋白质相互作用成像93

三、反义基因成像100

第二节 光学分子成像的信号放大策略101

一、大分子蛋白酶敏感型探针102

二、小分子蛋白酶敏感型探针102

三、寡核苷酸敏感性探针104

四、基于纳米技术的探针104

五、其他信号放大策略105

第三节 MR分子成像的信号放大策略105

一、环境依赖型可激活探针106

二、酶敏感性探针110

三、生物素／链霉亲和素－生物素放大系统111

第五章 光学分子成像117

第一节 概述117

第二节 基本原理和设备118

一、基本原理118

二、基本设备119

三、应用概况120

四、成像特点121

第三节 光学分子成像探针122

一、概述122

二、内源性探针122

三、外源性探针123

第四节 荧光分子成像140

一、绿色荧光蛋白成像140

二、近红外线荧光成像146

第五节 生物发光成像158

一、荧光素酶158

二、荧光素酶催化底物产生荧光的原理159

三、荧光素酶报告基因成像原理159

四、生物发光成像设备159

五、生物发光成像过程160

六、生物发光成像的应用概况160

七、活体生物发光成像的主要影响因素162

第六章 磁共振分子成像168

第一节 概述168

一、MRI的定义及发展简史169

二、MR分子成像的发展简史170

第二节 MRI基本原理、设备和技术171

一、基本原理171

二、成像设备175

三、成像技术178

第三节 MR分子成像探针182

一、概述182

二、MR对比剂的弛豫机制183

三、临床常用的MR对比剂185

四、常用的MR分子成像探针187

第四节 MR报告基因成像194

一、酪氨酸激酶报告基因系统194

二、β－半乳糖苷酶报告基因系统196

三、转铁蛋白受体报告基因系统197

四、肌酸激酶报告基因系统200

五、铁蛋白报告基因系统200

第五节 MR分子成像的应用概况202

一、基因分析及基因治疗203

二、肿瘤的早期诊断203

三、监测新生血管生成203

四、监测细胞凋亡204

五、肿瘤治疗疗效评估204

六、血栓靶向性成像204

七、MR细胞示踪204

第六节 Micro MRI207

一、Micro MRI的优势207

二、Micro MRI的成像技术208

三、Micro MRI的应用208

第七节 功能MRI213

一、弥散加权成像213

二、弥散张量成像218

三、灌注加权成像221

四、血氧合水平依赖成像224

五、MR波谱分析231

六、DWI评价肿瘤对放化疗的反应性237

第七章 超声分子成像252

第一节 概述253

一、概念253

二、发展简史254

第二节 基本原理、设备和技术255

一、基本原理255

二、成像设备257

三、基本技术259

第三节 超声分子成像探针264

一、概述264

二、微泡造影剂的分类264

三、定量超声分子成像272

第四节 超声分子成像的应用概况274

一、血管栓塞性疾病的靶向诊断与治疗274

二、炎症诊断与治疗274

三、肿瘤的靶向诊断与药物治疗274

四、靶向性基因治疗275

第五节 前景展望275

第八章 放射性核素的分子成像279

第一节 概述279

一、PET及PET/CT的发展简史280

二、SPECT及SPECT/CT的发展简史281

第二节 基本原理282

一、PET与PET/CT282

二、SPECT与SPECT/CT286

第三节 基本技术和设备291

一、PET的设备和技术291

二、SPECT的设备和技术295

第四节 放射性核素的分子成像探针300

一、PET分子成像探针300

二、SPECT分子成像探针301

第五节 应用概况302

一、概述302

二、PET分子成像的应用303

三、PET/CT分子成像的应用308

四、SPECT及SPECT/CT分子成像的应用310

第九章 Micro CT316

第一节 概述316

一、CT设备的分类及特点317

二、Micro CT成像的基本条件317

第二节 基本原理、设备和技术318

一、基本原理318

二、成像设备320

三、基本技术321

第三节 X线造影剂325

一、X线造影剂的基本原理325

二、常用的X线造影剂325

三、X线造影剂的特异性327

四、X线造影剂的分子影像学应用现状327

五、X线造影剂的发展方向327

第四节 Micro CT的应用概况328

一、活体成像328

二、离体成像331

第五节 Micro CT与其他设备的融合337

一、Micro PET/CT337

二、Micro FMT/CT339

第十章 相关分子生物学基础知识344

第一节 基因及基因组344

一、基因344

二、基因组345

三、染色体的结构349

第二节 重组DNA技术350

一、分子生物学“中心法则”与DNA重组理论基础350

二、重组DNA技术的定义及步骤352

第三节 重组体的选择与鉴定359

一、遗传检测法360

二、物理检测法361

三、菌落或噬菌斑杂交筛选法362

四、免疫化学检测法363

五、DNA－蛋白质筛选法363

六、转译筛选法363

七、目的基因及其产物的检测364

第二篇 应用篇368

第一章 肿瘤368

第一节 肿瘤生物学基础368

一、肿瘤的发生369

二、肿瘤实质与肿瘤间质的相互作用374

三、肿瘤的侵袭和转移376

四、肿瘤细胞物质代谢和酶学改变381

五、细胞信号转导与肿瘤383

六、细胞凋亡386

第二节 肿瘤间质的分子成像388

一、细胞外基质和细胞之间的相互作用成像388

二、蛋白酶活性成像388

三、细胞外基质重塑成像389

四、肿瘤相关淋巴管的分子成像390

第三节 肿瘤血管生成393

一、肿瘤血管生成的基本概念和过程394

二、肿瘤血管生成的分子机制396

三、肿瘤血管生成成像403

第四节 肿瘤细胞凋亡成像422

一、半胱天冬酶为靶点的细胞凋亡成像422

二、磷脂酰丝氨酸为靶点的细胞凋亡成像423

第五节 肿瘤乏氧成像424

一、乏氧的概念424

二、肿瘤乏氧的类型425

三、检测组织氧分压的常规方法425

四、肿瘤乏氧分子成像的新进展425

五、肿瘤乏氧成像的意义425

第六节 肿瘤受体成像428

一、放射性核素肿瘤受体成像428

二、磁共振肿瘤受体成像434

三、光学肿瘤受体成像438

第七节 肿瘤代谢成像440

一、18F-FDG PET代谢成像在肿瘤诊治各方面的应用441

二、18F-FDG PET代谢成像在其他不同肿瘤诊治中的应用情况442

三、18F-FDG PET成像的不足及其他示踪剂的开发应用444

四、PET/CT的发展及其在肿瘤代谢成像中的应用前景446

第八节 肿瘤基因成像447

一、多药耐药基因成像448

二、癌基因成像449

三、抑癌基因成像449

四、报告基因成像450

第九节 肿瘤术中成像450

一、术中磁共振成像451

二、术中3D-CT和3D超声导航成像453

三、术中光学导航成像系统453

四、术中荧光成像454

五、光学相干断层成像458

第十节 肿瘤治疗规划461

一、传统肿瘤治疗及存在问题461

二、分子成像在临床实践中的应用优势462

三、联合分子成像技术开发肿瘤治疗的新策略465

第十一节 肿瘤治疗疗效监测467

一、目前用于监测治疗疗效的方法467

二、分子成像监测肿瘤治疗疗效471

第二章 神经系统503

第一节 脑灌注成像504

一、PET和PET/CT脑血流灌注成像504

二、MR灌注加权成像507

三、CT灌注成像509

第二节 脑受体成像509

一、脑受体成像的应用研究510

二、前景及展望512

第三节 脑代谢成像512

一、脑代谢成像的分类512

二、正常所见与参考值513

三、临床应用513

第四节 神经退行性变的分子影像学研究514

一、阿尔茨海默病514

二、帕金森病517

三、亨廷顿病519

四、Lewy小体型痴呆520

第五节 炎症520

一、炎症分子成像的原理520

二、炎症分子成像的应用概况521

第三章 心血管系统疾病525

第一节 心脏疾病525

一、冠心病525

二、心衰527

三、心脏移植后的急性排斥反应527

第二节 动脉粥样硬化528

一、炎症标志物靶向分子成像528

二、蛋白酶靶向分子成像528

三、纤维蛋白靶向分子成像529

四、巨噬细胞靶向分子成像529

五、细胞凋亡成像530

六、血管生成成像530

第三节 血栓530

一、超声分子成像530

二、光学分子成像532

三、MR分子成像533

第四节 心脏受体成像533

一、概述533

二、心脏神经受体活体定量的方法学研究535

三、心脏神经受体成像的临床应用538

四、前景与展望539

第四章 基因治疗与转基因成像542

第一节 基因治疗监测543

一、概述543

二、基因治疗的基本步骤544

三、基因治疗的方法547

四、基因治疗的策略547

五、基因的导入方式548

六、治疗基因表达的监测549

第二节 分子成像在不同系统疾病基因治疗中的应用557

一、肿瘤的基因治疗与分子成像557

二、心血管系统疾病的基因治疗与分子成像559

三、神经系统疾病的基因治疗与分子成像568

四、前景展望573

第三节 转基因动物及其基因表型成像574

一、转基因动物的概念574

二、转基因技术574

三、转基因动物在医学领域中的应用575

四、转基因动物基因表型成像576

第五章 细胞示踪技术582

第一节 细胞的影像学标记与示踪583

一、磁性标记与示踪583

二、放射性核素标记与示踪586

三、光学标记与示踪589

第二节 细胞示踪技术在细胞移植治疗中的应用594

一、细胞移植治疗的概述594

二、神经系统细胞移植治疗596

三、心肌梗死细胞移植治疗598

四、内皮祖细胞移植治疗动脉粥样硬化599

五、前景展望601

第六章 分子成像在新药研发中的应用607

第一节 概述607

第二节 新药研发的不同过程与分子成像608

一、靶点表达物的确认609

二、药物先导化合物的筛选610

三、临床前实验611

四、临床实验613

第三节 放射性核素分子成像与新药研发614

一、基本原理614

二、常用技术615

三、应用概况617

第四节 光学分子成像与新药研发619

一、基本原理619

二、应用概况620

第五节 MR分子成像与新药研发621

一、概述621

二、基本原理621

三、大分子的MRS筛检法621

四、小分子的MRS筛检法623

五、新药研发对磁共振硬件的需求及改进628

六、前景展望628

第七章 分子成像从临床前研究向临床应用的转化631

第一节 规范化与标准化策略631

一、探针的规范化和标准化631

二、分子成像检查方法及参数的规范和标准化634

第二节 分子影像学的临床应用概况634

一、分子成像技术的临床前研究现状634

二、临床前研究需要解决的问题640

三、临床前研究与临床应用641