临床质谱技术与应用

《临床质谱技术与应用》是一部全面覆盖临床质谱领域，兼具专业性、实用性与前沿性，构建从基础理论到临床应用完整知识体系的专业著作。全书共9章，逻辑层次清晰，开篇聚焦临床质谱仪器与诊断试剂，系统阐述了仪器分类、核心组件、安装与维护、诊断试剂的注册现状与标准化要求，同时详解检验流程与质量控制要点；随后专门介绍了样本制备的常用方法、配套仪器及自动化发展趋势，为后续检测环节奠定基础；核心应用部分聚焦激素检测、新生儿疾病筛查、营养代谢检测、药物检测、微生物鉴定及核酸检测等临床重点领域，深入解析质谱技术的应用场景、操作规范及结果解读；最后探讨了高分辨质谱、质谱成像、便携式质谱等新技术，展望临床质谱未来发展趋势。书中吸纳国内外最新研究进展，结合国内临床实践特点，兼顾原理阐释与实操难点对策。
本书既可作为临床检验诊断、质谱实验室检测等专业技术人员的实用工具书，为其提供全流程操作指导，也可为临床质谱领域的科研工作者、院校师生提供全面的参考资料，助力该领域人才培养与技术普及。

曹正，主任技师，教授，博士生导师，首都医科大学附属北京妇产医院临床质谱检验中心主任，检验科主任。博士毕业于美国马里兰大学帕克分校，于美国休斯敦卫理公会医院进行检验住院医师培训并取得美国临床化学医师执照。先后主持国家自然科学基金、北京市自然科学基金、首都临床特色项目研究、北京市医院管理中心“青苗”计划等课题多项，以第 一及通讯作者发表SCI论文30余篇。先后入选北京市“海聚工程”人才计划、北京市优秀青年人才、北京市朝阳区“凤凰计划”海外高层次人才和首都医科大学附属北京妇产医院“学术骨干”等人才项目。主要研究方向为基于质谱平台的临床检验项目开发与应用、质谱实验室质量规范化及生物标志物转化研究等。担任的学术社团主要任职有：中国医师协会检验医师分会-临床质谱检验医学专业委员会主任委员，首都医科大学临床检验诊断学系青年委员会副主任委员，北京市临床检验中心临床质谱规范化应用专家委员会副主任委员，北京内分泌代谢病学会检验医学专业委员会副主任委员等。
李水军，博士，生物医药高 级工程师，副主任药师，上海市徐汇区中心医院/复旦大学附属徐汇医院中心实验室主任，美国克利夫兰医学中心访问学者。担任中国物理学会质谱分会学术委员，上海市医学会检验医学专科分会第十一届委员会质谱学组顾问专家，上海市徐汇区医学会检验医学专委会委员。主要方向：临床质谱，药物毒物中毒检测，药物监测与药物代谢。主持及参加各类科研项目12项，发表论文108篇（SCI论文44篇，中文期刊64篇），主编专著《液相色谱-质谱联用技术临床应用》，参编专著3部，获得国家发明专利4项，获得上海市科学技术奖技术发明奖、上海市医学科技奖、上海市药学科技奖、上海市卫生系统第“银蛇奖”提名奖、美国临床化学协会(AACC)优秀论文奖、上海市优秀发明奖等荣誉。
孙志，博士，副主任医师，现任郑大一附院临床药理科副主任，河南省精准医学临床质谱工程研究中心常务副主任。同时担任科技部国家重点研发计划评审专家，国家自然科学基金评审专家，教育部学位论文评审专家，入选河南省高层次人才、中原英才计划-中原青年拔尖人才、河南省卫生健康中青年学科带头人。主要从事以质谱为核心技术的临床科研与转化应用及中药药效物质基础研究工作。主持国家重点研发计划课题、国家自然科学基金面上项目/青年项目等各级项目22项，在Trac-trend Anal Chem、Clin Transl Med 等期刊上发表文章 150 余篇，以第 一/第 二完成人获河南省科技进步奖，河南省医学科技奖等各级奖励7项。基于基础研究成果，作为项目负责人和骨干面向临床转化两项新技术，其中中毒药物和毒物筛查新技术于2023年新增为医疗收费项目。作为专家组成员参与多项质谱团体标准，指南和共识制定。

第1章 绪论 001
1.1 质谱分类及临床应用概述 002
1.1.1 气相色谱-质谱联用技术 002
1.1.2 液相色谱-质谱联用技术 002
1.1.3 高分辨质谱 003
1.1.4 电感耦合等离子体质谱 003
1.1.5 毛细管电泳质谱技术 004
1.1.6 其他质谱临床应用 004
1.2 临床质谱应用现状与挑战 005
1.2.1 仪器市场现状与挑战 005
1.2.2 检测试剂市场现状与挑战 006
1.2.3 临床质谱专业人才培养现状与方向 006
1.2.4 展望 006
参考文献 007

第2章 临床质谱仪器与诊断试剂 011
2.1 概述 012
2.1.1 质谱技术的应用概况 012
2.1.2 临床质谱仪器发展概况 013
2.2 实验室要求 013
2.2.1 实验室管理要求 013
2.2.2 实验室安全要求 013
2.2.3 实验室人员要求 014
2.2.4 实验室设施及环境要求 014
2.3 临床质谱仪器 014
2.3.1 临床质谱仪器类型 014
2.3.2 仪器的安装与维护 019
2.4 诊断试剂 021
2.4.1 诊断试剂组成及一般要求 022
2.4.2 诊断试剂注册现状 023
2.5 临床质谱标准化 026
2.5.1 检验医学参考测量系统 026
2.5.2 实验室室间质量评价 030
2.5.3 临床质谱相关标准、指南和共识 035
2.6 临床质谱操作流程 037
2.6.1 方法开发及性能验证 037
2.6.2 质量控制 043
2.6.3 结果审核与报告 046
参考文献 047

第3章 临床质谱样本制备 051
3.1 概述 052
3.1.1 样本制备的重要性 052
3.1.2 样本制备的影响因素 053
3.1.3 发展趋势 054
3.2 常用的样本制备方法 055
3.2.1 蛋白质沉淀法 055
3.2.2 液液萃取法 056
3.2.3 固相萃取法 058
3.2.4 固相微萃取法 059
3.2.5 磁珠固相萃取技术 060
3.2.6 超滤法 062
3.2.7 固液相萃取法 062
3.2.8 衍生化技术 063
3.2.9 小结 064
3.3 样本制备仪器与设备 065
3.3.1 手工样本前处理方法及其所用设备和仪器 065
3.3.2 样本制备仪器与设备的自动化发展 067
3.3.3 样本制备仪器与设备的信息化 071
3.3.4 样本制备仪器与设备的智能化发展 073
3.3.5 未来展望 074
参考文献 076

第4章 临床质谱在激素检测中的应用 083
4.1 概述 084
4.1.1 常见激素种类及临床意义 084
4.1.2 激素检测方法 085
4.1.3 展望 087
4.2 类固醇激素 088
4.2.1 类固醇激素简介 088
4.2.2 类固醇激素临床检测现状 090
4.2.3 类固醇激素液相色谱-串联质谱检测方法 092
4.3 儿茶酚胺类激素 096
4.3.1 儿茶酚胺类激素简介 096
4.3.2 临床检测现状 098
4.3.3 液相色谱-串联质谱检测方法 099
4.4 甲状腺激素 102
4.4.1 甲状腺激素简介 102
4.4.2 甲状腺功能检测概述 103
4.4.3 游离甲状腺激素检测的难点 104
4.4.4 游离激素的分离 105
4.4.5 透析液的配制和保存 106
4.4.6 透析过程 106
4.4.7 质谱法里标准品、质控品和内标的配制 107
4.4.8 色谱和质谱的方法 108
4.4.9 正常值的建立 109
4.4.10 反T3 109
4.4.11 小结 110
4.5 蛋白质及多肽类激素 110
4.5.1 质谱在蛋白质及多肽类激素检测中的应用概述 110
4.5.2 质谱与传统免疫学方法检测蛋白质及多肽类激素的比较 111
4.5.3 质谱检测蛋白质或多肽的方法 111
4.5.4 定量蛋白质或多肽的流程 113
4.5.5 质谱定量蛋白质或多肽的案例 116
参考文献 118

第5章 临床质谱在新生儿疾病筛查中的应用 125
5.1 概述 126
5.1.1 质谱技术筛查原理与检测方法 126
5.1.2 质谱技术在新生儿遗传代谢病筛查中的应用范围 127
5.1.3 新生儿遗传代谢病质谱筛查的常见影响因素 128
5.2 常规新生儿遗传代谢病筛查 129
5.2.1 新生儿筛查技术流程 129
5.2.2 新生儿氨基酸代谢异常 130
5.2.3 新生儿脂肪酸代谢异常 135
5.2.4 新生儿有机酸代谢异常 141
5.2.5 尿素循环障碍筛查 146
5.3 溶酶体贮积病筛查 153
5.3.1 溶酶体贮积病简介 153
5.3.2 溶酶体贮积病筛查进展 158
5.3.3 串联质谱法溶酶体贮积病筛查方法 159
5.3.4 新生儿溶酶体贮积病筛查实例 163
5.4 过氧化物酶体病筛查 164
5.4.1 过氧化物酶体功能简介 164
5.4.2 过氧化物酶体病概述 165
5.4.3 X连锁肾上腺脑白质营养不良 166
5.4.4 新生儿ALD筛查 169
5.4.5 非衍生化极长链酰基肉碱、溶血磷脂酰胆碱检测 173
5.5 串联质谱二级筛查 177
5.5.1 新生儿遗传代谢病二级筛查的意义 177
5.5.2 适于开展二级筛查项目的主要特点 177
5.5.3 开展二级筛查的一般策略 178
5.5.4 LC-MS/MS作为二级筛查技术平台的优势 178
5.5.5 基于LC-MS/MS分析平台的二级筛查项目介绍 179
5.6 尿有机酸检测 187
5.6.1 气相色谱-质谱联用检测尿有机酸简介 187
5.6.2 气相色谱-质谱联用的工作原理及系统组成 188
5.6.3 仪器操作过程及特点 189
5.6.4 气相色谱-质谱联用检测尿有机酸 190
5.6.5 应用进展 190
参考文献 191

第6章 临床质谱在营养代谢检测中的应用 197
6.1 概述 198
6.2 维生素 198
6.2.1 维生素简介 198
6.2.2 临床检测现状 201
6.3 氨基酸 204
6.3.1 氨基酸简介 204
6.3.2 临床检测现状 205
6.4 胆汁酸检测 208
6.4.1 胆汁酸简介 208
6.4.2 临床检测现状 209
6.4.3 胆汁酸谱检测的临床应用 211
6.5 微量元素 213
6.5.1 微量元素简介 213
6.5.2 微量元素临床检测现状 215
6.5.3 临床质谱检测微量元素实例 218
参考文献 220

第7章 临床质谱在药物检测中的应用 225
7.1 精神类药物 226
7.1.1 精神类药物的分类及主要成分、理化性质 226
7.1.2 精神类药物浓度监测的重要性 230
7.1.3 精神类药物血药浓度的检测方法学 231
7.1.4 液相色谱-串联质谱检测精神类药物方法建立的重点和难点 231
7.1.5 样本的前处理 232
7.1.6 仪器测试条件 232
7.1.7 评估指标 233
7.1.8 临床案例 234
7.2 抗生素药物 235
7.2.1 抗生素药物的分类及主要成分、理化性质 235
7.2.2 抗生素药物浓度监测的重要性 239
7.2.3 抗生素药物血药浓度的检测方法学 240
7.2.4 液相色谱-串联质谱检测抗生素药物方法建立的重点和难点 240
7.2.5 样本的前处理 241
7.2.6 仪器测试条件 241
7.2.7 评估指标 242
7.2.8 临床案例 242
7.3 免疫抑制剂 244
7.3.1 免疫抑制剂的分类及主要成分、理化性质 244
7.3.2 免疫抑制剂浓度监测的重要性 246
7.3.3 免疫抑制剂血药浓度的检测方法学 247
7.3.4 液相色谱-串联质谱检测免疫抑制剂药物方法建立的重点和难点 248
7.3.5 样本的前处理 249
7.3.6 仪器测试条件 249
7.3.7 评估指标 250
7.3.8 临床案例 250
7.4 抗肿瘤药物 251
7.4.1 抗肿瘤药物的分类及主要成分、理化性质 251
7.4.2 仪器测试条件 254
7.4.3 评估指标 254
7.4.4 临床案例 254
7.4.5 治疗药物监测的重要性与方法 256
7.5 单克隆抗体药物 256
7.5.1 分类及理化性质 256
7.5.2 样本处理 259
7.5.3 临床案例 260
7.5.4 TDM的重要性与方法 261
7.6 麻醉性药物 261
7.6.1 分类及主要成分、理化性质 261
7.6.2 样本处理 262
7.6.3 临床案例 263
7.6.4 治疗药物监测的重要性与方法 264
7.7 抗凝血类药物 264
7.7.1 分类及理化性质 264
7.7.2 样本处理（以华法林为例） 265
7.7.3 仪器测试 266
7.7.4 临床案例 266
7.8 药物及毒物检测 267
7.8.1 分类及理化性质 267
7.8.2 样本处理 268
7.8.3 仪器测试 269
7.8.4 临床案例 270
参考文献 274

第8章 基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱在微生物鉴定及核酸检测中的应用 277
8.1 基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱的原理与仪器 278
8.1.1 基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪器及病原微生物鉴定的原理 278
8.1.2 MALDI-TOF MS病原微生物鉴定的仪器 287
8.2 MALDI-TOF MS在菌种鉴定中的应用 293
8.2.1 细菌鉴定 293
8.2.2 真菌鉴定 302
8.3 MALDI-TOF MS在病原菌分型和耐药性检测方面的应用 307
8.3.1 MALDI-TOF MS在病原菌分型方面的应用 307
8.3.2 MALDI-TOF MS在病原菌耐药性方面的应用 309
8.3.3 前景与展望 312
8.4 MALDI-TOF MS在核酸检测中的应用 313
8.4.1 核酸质谱技术简介 313
8.4.2 核酸质谱技术检测流程 314
8.4.3 核酸质谱技术特点 315
8.4.4 核酸质谱技术应用方向 316
8.4.5 核酸质谱技术的优势与不足 319
参考文献 320

第9章 临床质谱中的新技术与新方法 327
9.1 高分辨质谱临床研究与应用 328
9.1.1 组学研究 328
9.1.2 外源性风险物质筛查 332
9.1.3 慢性病进程研究及机体状态评估 335
9.2 质谱成像技术临床研究与应用 339
9.2.1 概述 339
9.2.2 质谱成像技术及生物组织成像分析应用研究 341
9.2.3 基于质谱成像技术的空间分辨代谢组学及其进展 347
9.2.4 临床应用 352
9.2.5 挑战与展望 356
9.3 便携式质谱临床研究与应用 357
9.3.1 质谱技术在临床领域的不同应用层级 357
9.3.2 技术与发展历程 359
9.3.3 临床应用 365
9.3.4 总结与发展趋势 371
9.4 基质辅助激光解吸离子化飞行时间质谱技术研究及临床应用 373
9.4.1 基于MALDI-TOF MS平台的蛋白质/多肽指纹图谱技术及临床应用 373
9.4.2 基于微纳芯片及人工智能算法的高通量质谱平台构建及临床应用 384
参考文献 402