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 MRI 207
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MRI 213
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/CT 282
二、SPECT与SPECT/CT 286
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 CT 316
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/CT 337
二、Micro FMT/CT 339
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