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推进酰胺质子转移加权成像临床应用助力精准诊疗

【摘要】酰胺质子转移加权(APTw)成像是一种能够检测组织中可移动蛋白质

和多肽中酰胺质子的分子成像技术，广泛应用于医学领域的研究中。近年来，随

着新的APTw成像数据采集方案、后处理方法等的提出及深度学习的应用，APTw

成像技术走向临床成为可能。文中对APTw成像技术的发展及其临床应用进行

总结，探讨成像技术在当今医疗背景下的机遇和挑战，以促进APTw成像的临

床应用，助力疾病精准诊疗。

【关键词】磁共振成像；化学交换饱和转移；酰胺质子转移

MR分子成像技术通过高分辨率和非侵入性方式可视化和分析生物体内分子

水平信息，在生物医学研究和临床应用中具有重要意义［1］。酰胺质子转移加

权(amideprotontransfer-weighted,APTw)成像由化学交换饱和转移(ch

emicalexchangesaturationtransfer,EST)成像发展而来，是一种利用内

源性水信号探测可交换的酰胺质子的分子成像技术，广泛应用于医学领域临床前

和临床研究中［2-3］o这一技术可利用酰胺质子显示组织中的游离蛋白质及多

肽分子含量和pH值变化，间接反映组织内部代谢改变，有助于可视化疾病发生

发展的生物学过程，为疾病的诊疗和监测提供了更多的分子水平信息［3-4］。

推进APTw成像的临床应用，可指导相关疾病的精准诊疗，帮助应对不断增长的

医疗需求带来的新挑战。

一、APTw成像技术发展

EST成像作为一种分子成像技术，通过特定频率的饱和脉冲标记组织中待

检测溶质分子，间接实现对低浓度溶质分子的检测，是常规MRI序列的补充［5］。

APTw成像是一种特殊的内源性EST成像技术，能够检测组织中可移动蛋白质和

多肽中的酰胺质子，通过距离水共振频率3.5ppni处可移动质子与水之间的交换

速率反映相应组织中酰胺基浓度［3］。近年来，随着新的EST数据采集方案、

新的量化方法等的提出及有效的B0场不均匀性校正方法的完善，APTw成像技术

也取得了诸多进展。多种二维(two-dimensional,2D)序列应用于APTw成像

的图像采集，包括2D快速自旋回波(fastspin-echo,FSE)、2D梯度回波序

列等［6］,然而2D序列通常只能评估单个切面。近年来基于三维(three-di

mensionaL3D)体积数据采集的APTw成像序列，如基于3DFSE和3D梯度自旋

回波等，不断被应用于临床研究［7-9］,实现了扫描时间的缩短和成像准确性

的提升。APTw成像通过水信号的减少来间接实现对酰胺基的检测，由于活体组

织的复杂性，除酰胺基外水信号的改变还受多种因素影响。因此，如何减弱其他

效应对APT效应的干扰、进而实现对酰胺质子的精确量化成为研究热点。既往多

使用无模型的量化技术如磁化转移不对称性(magnetizationtransferratio

basedonasymmetry,MTRasym)［3］、Z谱倒数法［10］等，近年来有模型

的量化技术［11-12］如多池洛伦兹拟合等也不断被应用于临床研究。不同的数

据采集方案与量化方法具有其适用范围，应根据实际需求做出选择。

二、APTw成像临床应用

1.APT成像辅助肿瘤精准诊疗：APT在肿瘤中的成像原理是识别细胞质中蛋

白质和多肽浓度的改变，肿瘤组织内细胞增殖异常、代谢活跃，蛋白质含量增加,

使APTw图像上肿瘤病灶相对于正常组织呈高信号［13］o脑肿瘤的APTw成像是

技术最早开始使用、研究最为深入、临床应用最为广泛的领域之一。区别于常

规T2WI和T2液体衰减反转恢复序列，在APTw成像上肿瘤的坏死和水肿区呈低

信号，可为病变范围的确定提供更精准的参考信息。对于无法使用札对比剂的患

者，APTw成像可为手术和放射治疗提供更准确的靶点，进而辅助制定治疗计划

［14］o病理学仍然是肿瘤诊断的金标准，APTw成像作为分子影像技术，在一

定程度上反映肿瘤的病理学信息。胶质瘤是发病率较高的颅内肿瘤，APTw成像

技术被应用于术前成人弥漫性胶质瘤检查，为病理学分级、基因型诊断等提供基

于影像信息的预测，以辅助患者个体化的精准治疗方案的确立［15-16］oAPT

w成像技术也被应用于其他体部肿瘤的临床研究中，如直肠癌［17］、前列