第一篇 太赫兹硬件技术的发展 2
第一章 太赫兹源和探测器 2
第一节 太赫兹源 3
一、飞秒激光器 3
二、生物医学研究的常用太赫兹源 3
三、其他太赫兹源 8
第二节 太赫兹探测器 10
一、太赫兹光谱探测 10
二、太赫兹直接探测 12
第二章 太赫兹系统 15
第一节 透／反射式时域光谱成像系统 15
第二节 单频太赫兹源成像系统 17
第三节 超分辨成像系统 18
第三章 太赫兹光谱检测原理与前沿技术 22
第一节 太赫兹光谱检测原理 22
一、太赫兹时域光谱技术 22
二、傅里叶变换红外光谱测量技术原理 28
第二节 太赫兹光谱检测前沿技术之光谱灵敏探测 30
一、基于长程气体池的超灵敏探测 30
二、基于表面等离子体共振的超灵敏探测 33
第四章 太赫兹成像分析原理与前沿技术 38
第一节 太赫兹成像原理 38
一、光学成像原理简介 38
二、太赫兹2D成像 40
三、太赫兹3D成像 44
第二节 太赫兹成像前沿技术之超衍射分辨太赫兹光谱成像技术 49
一、基于孔径光阑的太赫兹近场扫描显微成像技术 49
二、波导、动态孔径光阑和准孔径光阑 51
三、无孔径太赫兹近场扫描显微成像技术 52
第二篇 太赫兹光谱技术在生物医学中的应用 62
第一章 太赫兹光谱技术在核酸检测中的应用 62
第一节 生物分子太赫兹吸收谱模拟方法 62
第二节 核酸分子基本单元的太赫兹光谱定性研究 65
一、碱基及其核苷的太赫兹时域光谱 65
二、碱基衍生物、核苷衍生物的太赫兹时域光谱 68
三、核糖、脱氧核糖的太赫兹时域光谱 71
四、腺嘌呤富马酸共晶体的太赫兹时域光谱 72
第三节 核酸分子基本单元的太赫兹光谱定量研究 75
一、次黄嘌呤及其核苷的定量分析 75
二、胞嘧啶和异胞嘧啶的定量分析 78
三、核苷和脱氧核苷的定量分析 81
第四节 DNA水溶液的太赫兹介电性质研究 83
一、水的太赫兹介电性质 84
二、DNA水溶液的太赫兹介电性质 87
第五节 核酸分子的太赫兹光谱研究 90
一、核酸的结合态检测 90
二、核酸的序列分析 91
三、核酸的定量分析 94
四、基因点突变检测 96
五、与药物相互作用的监测 98
第二章 太赫兹光谱技术在氨基酸和多肽检测中的应用 102
第一节 氨基酸与多肽的简介 102
一、氨基酸的分类及其临床意义 102
二、多肽的分类及其临床意义 103
第二节 现有光谱技术与太赫兹光谱技术 105
一、紫外-可见分光光度法 105
二、红外光谱法 105
三、分子荧光光度法 106
四、原子吸收法 106
五、原子发射光谱分析法 106
六、原子荧光光谱分析 107
七、拉曼光谱 107
八、太赫兹光谱的优势 107
第三节 太赫兹光谱检测技术 108
一、氨基酸的太赫兹光谱检测 108
二、多肽的太赫兹光谱检测 112
第四节 太赫兹技术展望 114
第三章 太赫兹光谱技术在蛋白质检测中的应用 116
第一节 太赫兹光谱技术应用于蛋白质检测的相关生物知识 116
第二节 蛋白质的检测方法 117
一、磁共振 118
二、拉曼光谱 118
三、荧光光谱法 119
四、X射线衍射 120
五、圆二色谱法 120
六、中子散射 120
七、分子模拟 121
八、定量检测方法 122
第三节 太赫兹在蛋白质检测方面的应用 123
一、研究现状概述 123
二、太赫兹技术在蛋白质检测的理论基础 125
三、分子构象方面的应用 126
四、分子间相互作用方面的应用 132
五、蛋白质定量检测方面的应用 137
六、展望 138
第四章 太赫兹光谱技术在碳水化合物中的应用 143
第一节 太赫兹光谱技术在碳水化合物中的应用原理 144
一、碳水化合物简介 144
二、太赫兹光谱技术检测碳水化合物的理论基础 145
第二节 太赫兹光谱技术在几种常见碳水化合物检测中的应用 146
一、太赫兹光谱技术在戊醛糖和己糖异构体鉴别中的应用 146
二、太赫兹光谱技术在葡萄糖鉴别中的应用 149
三、太赫兹光谱技术在其他碳水化合物检测中的应用 150
第五章 太赫兹光谱技术在细胞检测中的应用 152
第一节 太赫兹光谱用于细胞检测的优势及挑战 152
第二节 血细胞的太赫兹光谱分析 154
第三节 太赫兹光谱用于肿瘤细胞的检测 158
一、太赫兹光谱技术检测肿瘤细胞 159
二、太赫兹光谱技术评估肿瘤细胞的水化状态 163
第四节 太赫兹光谱用于细菌的检测 165
一、水敏感性对细菌检测的影响 166
二、细菌成分的太赫兹光谱表征 167
三、细菌芽胞的太赫兹光谱鉴定 169
四、细菌细胞的太赫兹光谱检测 172
第三篇 太赫兹成像的生物医学应用 181
第一章 太赫兹成像在乳腺肿瘤中的应用 181
第一节 乳腺癌太赫兹成像的生物学基础 181
第二节 乳腺癌的临床诊疗 183
一、乳腺癌的影像学检查 183
二、乳腺癌病理分子分型 185
三、乳腺癌外科治疗 185
第三节 乳腺癌太赫兹成像的研究现状 186
一、乳腺组织的太赫兹信号 186
二、太赫兹成像参数的优化 189
三、太赫兹成像模型的建立 192
四、乳腺癌的太赫兹成像 194
第四节 太赫兹成像离体组织处理方式 198
一、石蜡包埋技术 198
二、快速冰冻切片技术 199
三、甲醛固定技术 200
四、离体新鲜组织 201
第二章 太赫兹成像在皮肤肿瘤中的应用 207
第一节 皮肤肿瘤太赫兹成像生物学基础 207
一、皮肤肿瘤的流行病学 207
二、皮肤肿瘤的临床病理学特征 208
第二节 皮肤肿瘤临床诊疗现状 209
一、皮肤肿瘤现有的影像学诊断技术 209
二、皮肤肿瘤的治疗 212
第三节 皮肤肿瘤太赫兹成像研究现状 213
一、皮肤肿瘤太赫兹成像的理论基础 213
二、皮肤肿瘤的太赫兹成像 215
第四节 皮肤肿瘤太赫兹成像的发展方向 221
一、图像对比度增强的太赫兹成像 221
二、融合光学的多模式太赫兹成像 222
第三章 太赫兹成像在胃肠道肿瘤的应用 230
第一节 胃肠道肿瘤太赫兹成像的生物学基础 230
一、胃癌 230
二、结肠癌 231
第二节 胃肠道肿瘤临床诊疗现状 231
一、胃肠道肿瘤的影像学检查 232
二、内镜与超声内镜在胃肠道肿瘤的应用 233
三、病理学检查 234
第三节 胃肠道肿瘤太赫兹成像研究现状 234
一、小鼠胃肠道模型太赫兹光谱成像 234
二、太赫兹成像技术识别早期胃癌 238
三、太赫兹成像技术在结直肠癌中的应用 241
四、太赫兹内镜成像技术 246
第四章 太赫兹成像技术在其他肿瘤中的应用 253
第一节 太赫兹成像技术在脑胶质瘤中的应用 253
一、胶质瘤的流行病学 253
二、传统诊断和治疗技术 254
三、太赫兹成像技术诊断脑胶质瘤 255
第二节 太赫兹成像技术在口腔肿瘤中的应用 258
一、口腔肿瘤的流行病学 258
二、传统诊断和治疗技术 259
三、太赫兹成像技术诊断口腔癌 259
第三节 太赫兹成像技术在肝癌中的应用 264
一、肝癌的流行病学 264
二、传统诊疗技术的不足 265
三、太赫兹成像技术诊断肝细胞癌 265
第四节 太赫兹成像技术在宫颈癌中的应用 271
一、宫颈癌的淋巴结转移 271
二、传统诊断和治疗技术 272
三、太赫兹成像技术诊断淋巴转移性宫颈癌 273
第五章 太赫兹成像的其他临床应用 280
第一节 烧伤太赫兹成像生物学基础 280
一、皮肤的正常结构与功能概述 280
二、烧伤的分度及各度形态变化 281
三、烧伤的病理变化 283
四、烧伤的其他成像技术 285
五、烧伤的太赫兹成像 286
第二节 角膜太赫兹成像生物学基础 289
一、角膜及其基本结构 289
二、角膜的其他成像技术 290
三、角膜的太赫兹成像 291
第三节 皮肤药物吸收太赫兹成像生物学基础 295
一、经皮给药 295
二、皮肤药物吸收的评估方法 295
三、皮肤药物的太赫兹成像 296
第四篇 太赫兹辐射的生物学效应 303
第一章 太赫兹辐射生物学效应的机制和影响因素 303
第一节 太赫兹辐射生物学效应的机制 303
一、太赫兹辐射产生热效应的机制 303
二、太赫兹辐射产生非热效应的机制 304
第二节 太赫兹辐射生物学效应的影响因素 304
一、生物物质的性质和组成 304
二、太赫兹辐射暴露参数 305
三、太赫兹辐射研究设备 305
第二章 太赫兹辐射在个体层次的生物学效应 308
第一节 太赫兹辐射对个体的影响 308
一、太赫兹辐射对人体的影响 308
二、太赫兹辐射对鼠的影响 309
三、太赫兹辐射对果蝇的影响 311
第二节 太赫兹辐射在个体层次生物学效应的潜在应用 312
第三章 太赫兹辐射在组织层次的生物学效应 315
第一节 太赫兹辐射对组织层次的影响 315
一、太赫兹辐射对皮肤组织的生物效应 316
二、太赫兹辐射对血液组织的生物效应 317
三、人造组织在太赫兹生物效应研究中的应用 317
第二节 计算机模拟技术在太赫兹辐射的组织损伤阈值研究中的应用 318
一、阿伦尼斯方程建模 318
二、基尔霍夫热辐射方程建模 319
三、有限元分析法建模 320
第四章 太赫兹辐射在细胞与微生物层次的生物学效应 322
第一节 太赫兹辐射对细胞生命活动的影响 322
一、太赫兹辐射对表皮细胞生命活动的影响 323
二、太赫兹辐射对血细胞和神经细胞生命活动的影响 329
第二节 太赫兹辐射对微生物生命活动的影响 330
一、太赫兹辐射对大肠埃希菌生命活动的影响 330
二、太赫兹辐射对酿酒酵母菌生命活动的影响 331
三、太赫兹辐射对微生物胞内过程的影响 332
第五章 太赫兹辐射在生物分子层次的生物学效应 336
第一节 太赫兹辐射对遗传物质的影响 336
一、太赫兹辐射对DNA结构的影响 337
二、太赫兹辐射对DNA复制的影响 337
三、太赫兹辐射对基因表达的影响 338
四、太赫兹辐射对DNA损伤修复的影响 342
五、太赫兹辐射对染色体的影响 345
第二节 太赫兹辐射对蛋白质的影响 347
一、太赫兹辐射对血红蛋白功能的影响 347
二、太赫兹辐射对白蛋白功能的影响 348
三、太赫兹辐射对酶活性的影响 349
四、太赫兹辐射对抗体的影响 351
第三节 太赫兹辐射对脂质的影响 352
一、太赫兹辐射对细胞质膜的影响 352
二、太赫兹辐射对人工脂质体的影响 353