文译 / 李卓
审校 / 张静 设计 / 张宇
酰胺质子转移（Amide Proton Transfer , APT）加权成像是一种新兴的MRI方法，其图像对比度与传统MRI图像对比度不同。APT加权成像是一种化学交换饱和转移（Chemical Exchange Saturation Transfer ,CEST）MRI方法，其信号产生基于内源性蛋白和多肽的浓度，这两种化学物质通常出现于高级别恶性脑肿瘤中。因此，APT加权成像无需任何对比剂注射。
菲尼克斯儿童医院(Phoenix Children's Hospital , PCH)的医生通过在临床实践中研究APT的应用，探讨了APT加权成像在儿童脑肿瘤的诊断及治疗后疗效评价的应用价值。研究结果表明：在确定脑肿瘤分级和术后肿瘤残余程度方面，APT加权成像可提供更高的可信度。许多治疗方案的实施都依赖精确判定肿瘤的侵袭性及分级，以便尽可能为患者提供最合理的治疗方案。
MRI广泛用于肿瘤患者原发性脑肿瘤和继发性病变的成像。MRI具有良好的软组织对比度和功能成像方法，能为放射科医师提供病变的位置、大小、形态、成分和生理学信息，有助于诊断和分期。尽管如此，放射科医师仍然希望MRI有更多潜力以帮助他们诊断疾病。例如，鉴别高级别和低级别脑肿瘤方面能更精准，以及最终在不使用对比剂的情况下可对脑肿瘤切除术后的儿童患者行大量的MRI随访复查。仅在美国，预计2017年将诊断出近80000例新发原发性脑肿瘤，包括26000多例原发性恶性脑肿瘤。胶质瘤占所有恶性肿瘤的75%，其中55%为胶质母细胞瘤，预计2017年有12930例。
鉴于发病率高、以及对准确诊断和合适治疗方法的影响，肿瘤学家和放射学家期待创新的技术支持目前的诊疗手段和策略。技术创新之一就是在MRI检查中增加APT加权成像。APT图像对比与细胞增殖相关的蛋白质和多肽的存在有关（也就是说，APT图像与蛋白质和多肽的存在有关，而蛋白质和多肽的存在与细胞增殖相关），细胞增殖是肿瘤的特征，APT伪彩图可有效用于诊断和肿瘤组织定量信息的提取。
菲尼克斯儿童医院
相比常规MRI, APT加权成像和其他CEST成像机制有所不同。CEST技术是基于氢质子的化学交换。蛋白质中肽键连接的酰胺质子信号很低，在常规MRI中无法检测。蛋白质酰胺质子与周围水中的氢质子可进行化学交换，这样就允许采用特殊的方法来探测这类蛋白成分。
在APT成像技术中，按照酰胺质子进动频率采用一个窄带宽的RF预脉冲（饱和脉冲）使其信号衰减。由于酰胺质子与周围水中氢质子不断地进行化学交换，被饱和的氢质子数目不断累积，使得水的信号减低。水信号的变化为检测氨基酸的存在提供了一种间接的方法。APT图像一般用彩色图表示，它通过非对称计算使得APT表现为阳性的伪彩信号。
研究表明，APT信号与和细胞增殖相关的蛋白质浓度相关。这种蛋白质的浓度，以及APT信号强度与恶性肿瘤的分级有关。APT图的对比可以清楚显示其他方式无法观察到的肿瘤信息。
“某些高级别脑内肿瘤钆对比剂注射后显示没有强化，而某些低级别肿瘤则偶尔会增强'
治疗方法的选择通常取决于肿瘤分级。高级别肿瘤常规治疗方案包括肿瘤切除后随后的额外治疗，如放疗或化疗。这些病例中，迅速果断的治疗行动十分必要，因为对于高度恶性肿瘤如胶质母细胞瘤，尽管有更高的生存率报告，其平均生存时间在12.6至14.6个月之间。
鉴于低级别肿瘤生长速度较慢，这些病例可采用一系列潜在的治疗方案。最适宜的治疗方法选择需要基于有效治疗与副作用间的平衡来考虑。有时，监测成像变化在确定最终治疗方案的过程中发挥一定的作用。
放射学家和临床医生常基于MRI显像评估脑肿瘤的分级，但有时仍存在不确定性。即使对于高年资放射科医师来说，鉴别肿瘤级别高低也并非易事。钆增强并非对肿瘤分级具有绝对特异性，因为一些高级别肿瘤在钆增强扫描中并未显著强化，而一些低级别肿瘤却强化明显（例如，结缔组织增生性神经上皮肿瘤）。钆对比剂增强有强化的情况也出现在血脑屏障破坏的一些区域，如治疗相关的损伤。
胶质瘤分级的金标准是活检后病理组织学，MRI常用于脑胶质瘤患者病变监测，APT可作为常规MRI检查的重要补充。
已经观察到肿瘤级别和APT信号通常正相关：高级别肿瘤倾向于显示高APT对比度。与增强后图像相比APT图能更加直观的显示肿瘤，使扫描结果更容易被解释。研究显示在成人脑胶质瘤中对比肿瘤分级与APT信号强度的显示，APT帮助肿瘤分级大有裨益，即使在传统MRI无法确定的情况下，APT能有效用于高级别和低级别肿瘤的鉴别。
1岁儿童髓母细胞瘤病变评估。这种侵袭性肿瘤类型呈明显的实性和均质。病灶表现为高的APT信号与其增强后显示的病灶相对应。
PCH儿科放射科医生Jeffrey Miller博士在他所做的研究中也注意到了APT信号高低和肿瘤分级之间的关系。“一些病例中，我们在高级别肿瘤中见到高APT信号，在中低级别肿瘤中见到中度增高的APT信号，这些肿瘤在T2W和FLAIR上呈高信号且无显著增强的特征。”
他指出这一观察结果潜在的临床价值。“当面对诊断有些不确定的患者时，我们常常要做出决策并重视这一临床决策，虽然这可能只是随诊肿瘤或病变，但却存在着因我们误诊、浪费时间而导致肿瘤恶变的风险。”
“有一个像APT加权成像这样的序列是非常有影响和有价值的，它帮助我们制定决策更有把握。这对每位患者都具有意义，也消除一些我们诊疗实践中的不明确性。”
“然而，为了达到这个目标就需要更多的调查研究，能在大规模人群中使用该序列，同时了解APT具有的最大价值便于推广。”
“这样的例子促使我去探索APT成像使其更大规模的应用”
“像APT这样的序列是很有影响力的，它可以帮助我们做出更有把握的判断”
MRI可在肿瘤切除后进行，以帮助确定残余肿瘤或肿瘤复发。同样，APT成像也有助于该类诊断的确定。Miller博士记得这样一个特殊的病例。
“完成一例很成功的手术之后，我们发现增强扫描后T1WI和T2WI有少许异常，看上去像是有一些术后液体信号。然而，有趣的是，我们在APT图像上看到一个局部高信号，正好是在异常区域的中心。正如我们通常所做的，当有些许不确定时，我们会对患者进行随访，不幸的是，发现在那个区域肿瘤重新生长。”Miller博士说，“像这样的病例激励着我以及其他关心此类病患人群的研究者们，调查如何在此人群中大规模使用APT技术，以帮助我们提供更有价值的诊断信息。”
医生们也发现了一个APT具有阴性预测价值的病例。切除了高度恶性肿瘤后，他们发现该患者图像上一些与前述病例相似的小的变化，然而，该病例APT信号相当低。这位患者近期的复查中，未见肿瘤复发。
5岁低级别胶质瘤患儿伴有I型神经纤维瘤病。这种低级别肿瘤病灶在增强扫描时未见明显强化，但在APT图像上显示为中等信号。通过随诊，病变比较稳定，证实其的确是低级别肿瘤。
随诊图像
“在许多脑肿瘤病例中，我们看到T1WI增强表现为阳性的病灶APT也表现为阳性”
放射科医生John Curran博士，是菲尼克斯儿童医院研究APT加权成像的主要成员。他说：“目前，APT已被应用到大约70例儿童脑肿瘤的MRI研究中，我们看到了一些令人鼓舞的早期结果；我们需要对更多的患儿进行更大规模的研究，以确保这种相关性结论的准确。但是，它不需要100%的相关性才能用于脑肿瘤的随访扫描，因为我们也会查看FLAIR和其他图像。我们的目标是在肿瘤范围增大之前捕捉一些信息，如果需要新的手术或治疗，并且如果我们看到一些可疑信息——不是确定的复发——通常无需立即采取行动，而是随诊。
参与试验的PCH医生总体上表达了谨慎的乐观态度，认为APT加权成像未来可能会大大减少儿童患者对对比剂注射的需求。如果我们能够提出APT可作为合适的替代手段，特别是在我们随访的脑肿瘤病例中，这将是非常有益的，”Curran博士说，“在我们的一般神经放射成像中，对比剂的使用受到严格控制，只有在真正需要的时候才给予注射。因此，我们的研究重点是确定我们今后是否可以使用APT来减少对比剂的使用。”
“ APT成像被用于约70例儿童脑肿瘤的MRI检查中，我们看到了一些令人鼓舞的早期结果。”
Curran博士已经比较了APT加权成像与增强扫描MRI在儿童脑肿瘤史病患中的应用。“在许多病例中我们看到，当增强扫描的T1W成像是阳性时，APT也是阳性的。因此，我们一直在试图评估这种关系是否能支持使用APT取代给予儿童对比剂注射的增强扫描。”这项研究工作采用了飞利浦公司研发的APT研究软件。
“脑肿瘤MRI通常包括增强扫描。 因此，在年轻的患者群体中，我们关注的是需要在脑肿瘤切除术后对儿童进行后续随访扫描过程中使用钆对比剂的情况。我的同事Miller博士发表的一项研究显示，如果一位患儿的肿瘤被切除了，那么当这位患儿处于刚成年几年间，脑中依然会沉积相当数量的钆【16】，而APT不需要任何对比剂。因此，如果我们能够提出APT作为合理的替代手段，特别是在我们随访的脑肿瘤病例中应用，那将是非常有益的。”
该10岁患者于7年前接受了尤因肉瘤肿切除术，现发脑内有一较大转移性病变，APT信号显著增高。
肿瘤切除术后立即进行常规 MRI、APT检查。T2WI和T1W增强图像对于鉴别残余肿瘤组织与术后改变有很大的增强图像对于鉴别残余肿瘤组织与术后改变有很大的 不确定性。APT图像上可见部分高信号仍存在，提示肿瘤组织残留。
在随诊过程中T1WI增强扫描示肿瘤复发。由此也说明，研究APT在一个大的患者组中的预测值将是有意义的。
“我们在临床应用APT方面有非常好的使用经验”
期待更进一步研究APT成像的潜力
据Dr. Curran说，迄今为止，APT在PCH的研究热点是其对脑肿瘤的显像能力以及其能够减少对比剂使用的潜力。“我们希望在不久的将来，APT可帮助我们更深入了解肿瘤特征，同时，也需要做更多的研究，探索其可用范围及有效性。通过研究APT阳性的肿瘤特征，我们希望APT信号与更精确的组织学或肿瘤标志物有更高的相关关系。”期待更进一步研究APT成像的潜力“
我们期待着将来有一项检查能指导我们的治疗决策，如化疗药物的选择，增加或减少放疗等等。”也许APT会在某种程度上能帮助我们。“它有无限可能。”
Dr. Miller总结道：“我们在临床使用APT方面有一些非常好的经验。在这个过程中，我们学到了很多，并且看到了这种方法在未来应用的巨大潜力。”
参考文献
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