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第一篇 基础篇 1

第一章 分子影像学概述 1

第一节 分子影像学的概念和范畴 1

一、分子影像学的概念 1

二、分子影像学的范畴 2

第二节 分子影像学的产生和发展 2

一、分子影像学的产生背景 2

二、分子影像学的发展历程 3

三、分子影像学的发展现状 4

四、分子影像学的前景展望 4

第三节 分子影像学的成像原理 5

一、直接成像 5

二、间接成像 6

三、替代物成像 6

第四节 分子成像的条件 7

一、分子成像靶点的选择 7

二、分子探针 7

三、分子探针穿透生物屏障的常见机制 9

四、化学或生物的信号放大策略 9

五、分子探针与成像靶点结合的基础 11

六、分子成像的设备仪器及技术 12

第五节 分子成像常见类型 13

一、受体成像 13

二、免疫成像 15

三、其他蛋白分子成像 15

四、基因表达成像 15

第二章 分子影像学相关基础知识 17

第一节 分子生物学基础 17

一、基因及基因组 17

二、重组DNA技术 25

三、重组体的选择与鉴定 38

第二节 肿瘤细胞生物学的基础知识 46

一、肿瘤生长的细胞生物学 46

二、肿瘤的侵袭与转移 49

三、肿瘤的血管生成 51

四、肿瘤细胞物质代谢和酶学改变 54

五、细胞信号转导与肿瘤 57

六、细胞凋亡 60

第三章 光学分子成像 64

第一节 光学分子成像概述 64

一、光学的相关基础知识 64

二、光学分子成像原理 65

三、光学分子成像的应用范畴 66

四、光学分子成像的特点 66

第二节 生物发光成像 67

一、荧光素酶 67

二、荧光素酶催化底物产生荧光的原理 67

三、荧光素酶报告基因成像原理 68

四、生物发光成像设备 69

五、生物发光成像的过程 70

六、生物发光成像的应用概况 70

七、活体生物发光成像的主要影响因素 71

第三节 GFP光学分子成像 72

一、GFP光学分子成像原理 72

二、GFP在分子成像中的应用概况 79

三、GFP光学分子成像的优缺点 80

四、GFP光学分子成像的研究现状与展望 80

第四节 近红外线荧光成像 80

一、概述 80

二、近红外线荧光成像的基本原理 81

三、活体近红外荧光成像的方法和设备 82

四、近红外探针 88

五、近红外线活体荧光成像的特点 94

六、近红外线光学成像的应用概况 95

七、近红外荧光成像与GFP为代表的荧光成像的比较 99

第四章 磁共振分子成像 100

第一节 磁共振成像基础 100

一、定义及发展简史 100

二、磁共振成像基本原理和设备 102

三、磁共振成像参数 104

四、磁共振成像加权图像和常规扫描序列 105

第二节 磁共振分子成像的步骤和基本原理 108

一、MR分子成像的步骤 108

二、MR分子成像的基本原理 108

第三节 MR分子成像常用对比剂 108

一、顺磁性对比剂 109

二、超顺磁性对比剂 110

第四节 磁共振分子探针 111

一、MR分子成像探针的设计要求 111

二、MR特异性分子探针的一般结构 112

三、MR特异性分子探针的合成 112

四、MR探针克服生理屏障及信号放大机制 114

第五节 磁共振报告基因成像 116

一、酪氨酸激酶报告基因系统 116

二、β-半乳糖苷酶报告基因系统 116

三、转铁蛋白受体报告基因系统 117

第六节 MR分子成像的应用概况 119

一、基因分析及基因治疗 119

二、肿瘤的早期诊断 120

三、监测肿瘤血管生成 120

四、监测细胞凋亡 121

五、肿瘤治疗疗效评估 121

六、血栓直接成像 121

七、MR细胞示踪 121

第七节 微磁共振成像 122

一、微磁共振的优势 122

二、微磁共振的成像技术 122

三、微磁共振的应用 124

第八节 功能磁共振成像 125

一、弥散加权成像 126

二、弥散张量成像 130

三、灌注加权成像 134

四、血氧合水平依赖成像 137

五、磁共振波谱分析 147

第五章 超声分子成像 156

第一节 超声分子成像的概念和基本原理 156

一、超声造影的定义 157

二、超声造影检测技术 158

三、靶向性微泡超声造影剂 160

四、基于微泡超声靶向造影剂的超声分子成像研究 163

五、非微泡造影剂技术在分子成像方面的应用研究 164

第二节 超声分子探针及其作用原理 164

一、炎症靶向超声分子探针 164

二、血栓靶向超声分子探针 171

三、肿瘤和新生血管的靶向性超声分子探针 172

第三节 超声波与微泡和组织的相互作用 172

一、超声致造影剂微泡破裂的作用 176

二、超声造影剂提高细胞膜通透性的作用 177

三、超声造影剂提高微血管壁通透性的作用 180

第四节 超声分子成像的应用概况 184

一、血管栓塞性疾病的靶向诊断与治疗 184

二、微泡声学造影剂在炎症诊断与治疗中的应用 184

三、肿瘤的靶向诊断与药物治疗 184

四、超声分子成像在靶向基因治疗中的应用 184

第五节 超声分子成像的前景展望 185

第六章 核医学分子成像 187

第一节 PET的成像原理 187

一、放射性核素成像 187

二、PET及PET/CT的发展史 188

三、PET/CT的优势 189

四、PET设备的发展 189

五、PET成像的基本原理 190

六、正电子放射性示踪剂 196

第二节 PET及PET/CT分子成像原理 196

一、PET分子影像学基础 196

二、PET分子成像的基本原理 196

三、PET分子成像方法 197

第三节 PET及PET/CT分子成像应用概述 198

一、PET分子成像基础和临床前研究 199

二、PET及PET/CT分子成像的临床应用 205

第四节 PET及PET/CT分子成像的优势 207

第五节 微型PET的发展 208

第二篇 应用篇 212

第一章 分子成像在肿瘤研究中的应用 212

第一节 肿瘤的受体成像 212

一、PET肿瘤受体成像 213

二、MR肿瘤受体成像 216

三、光学分子成像应用于肿瘤受体成像 220

第二节 肿瘤酶成像 221

一、光学酶成像 222

二、磁共振酶成像 224

三、PET/CT酶成像 224

第三节 肿瘤的代谢成像 224

一、葡萄糖代谢及核苷酸代谢成像 225

二、氨基酸代谢成像 229

三、磷脂代谢成像 229

四、肿瘤的乏氧成像 230

第四节 肿瘤的免疫成像 231

一、放射免疫成像 231

二、磁共振免疫成像 231

第五节 肿瘤凋亡成像 232

一、半胱天冬酶为靶点的细胞凋亡成像 232

二、膜联蛋白V为靶点的细胞凋亡成像 233

第六节 肿瘤血管生成的成像 235

一、MR血管生成成像 236

二、核医学血管生成成像 236

三、光学血管生成成像 237

四、超声血管生成成像 239

第七节 肿瘤基因成像 241

一、多药耐药基因成像 241

二、癌基因成像 243

三、抑癌基因成像 243

第二章 分子成像在神经系统的应用 246

一、脑灌注成像 246

二、脑受体成像 246

三、脑代谢成像 248

第三章 分子成像在心血管系统中的应用 251

第一节 分子成像在心脏疾病研究中的应用 251

一、冠心病 251

二、心衰 252

三、心脏移植后的急性排斥反应 253

第二节 动脉粥样硬化的分子成像 254

一、炎症标志物靶向分子探针 254

二、蛋白酶靶向分子探针 254

三、纤维蛋白靶向分子探针 255

四、细胞凋亡成像 256

五、血管生成成像 256

第三节 血栓形成成像 256

一、超声分子成像 256

二、光学分子成像 258

三、MR分子成像 258

第四节 不同分子影像技术应用于心血管系统的优缺点 259

第四章 蛋白质-蛋白质相互作用成像 260

第一节 蛋白质相互作用研究的目的和意义 260

第二节 传统蛋白质相互作用的研究策略及方法 261

一、酵母双杂交系统 261

二、蛋白质片段互补 262

三、串联亲和纯化 262

四、质谱鉴定 262

五、蛋白质芯片 263

第三节 分子影像学在蛋白质相互作用研究中的应用 263

一、改良的双杂交系统 263

二、蛋白质互补方法介导的蛋白质间的相互作用成像 265

第五章 转基因动物成像 268

第一节 概述 268

一、转基因动物的定义 268

二、转基因动物在医学领域的应用 268

第二节 基因鼠表型成像 269

一、携带分子影像报告基因的转基因动物模型的建立 269

二、报告基因成像 270

三、小动物分子成像设备 271

四、转基因技术与分子影像学的结合 271

五、展望 272

第六章 细胞示踪技术的应用 273

第一节 细胞影像学标记 273

一、MR方法标记细胞 273

二、核医学方法标记细胞 276

三、光学方法标记细胞 277

第二节 细胞示踪技术在细胞移植治疗中的应用 277

一、细胞治疗概述 277

二、细胞示踪在神经系统细胞移植治疗中的应用举例 278

三、细胞示踪在细胞移植治疗心肌梗死研究中的应用举例 278

四、细胞示踪技术在细胞治疗中的应用与展望 278

第三节 细胞示踪技术在肿瘤研究中的应用 279

一、肿瘤细胞原位成像 279

二、肿瘤细胞转移成像 282

第七章 分子成像与基因治疗 286

第一节 基因治疗 286

一、概述 286

二、基因治疗的基本步骤 287

三、基因治疗的方法 289

四、基因治疗的策略 290

五、基因的导入方式 290

第二节 分子成像在肿瘤基因治疗中的应用 292

一、基因传递成像 292

二、监测治疗基因表达 297

三、监测内源性基因的活性 307

四、基因治疗靶点的特异性成像 307

第三节 分子成像在血管内基因治疗中的应用 308

一、概述 308

二、血管内治疗基因 308

三、分子成像在血管内基因治疗中的应用 309

四、血管内基因治疗的展望 322

第八章 分子成像在新药研究中的应用 323

第一节 概述 323

第二节 分子成像在新药研究过程中的应用 324

一、药物先导化合物的筛选 324

二、药物代谢动力学、毒理学、药效学的研究 324

三、临床试验研究 325

参考文献 327

英中文名词对照 333