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APT鉴别脑肿瘤复发和假性进展

编辑:INC|发布时间:2021-11-05 15:59

  APT鉴别脑肿瘤复发和假性进展,APT技术是一种基于化学交换饱和转移机制的成像方法,可用于检测组织中低浓度、内源性移动蛋白质和多肽中的酰胺质子(例如细胞溶质蛋白、内质网蛋白和分泌蛋白)。APT技术通过施加1~5s的选择性偏共振饱和脉冲,充分预饱和蛋白质和多肽中的酰胺质子,被饱和的酰胺质子可与周围环境中自由水质子进行化学交换,从而使自由水信号下降,通过测量自由水饱和前后信号强度的差异间接反映组织中酰胺质子的化学交换。

APT鉴别脑肿瘤复发和假性进展

  Zhou等研究发现,通过测量不同饱和脉冲频率时水的信号强度,可以获得一条非对称性曲线,即Z谱曲线,以水峰0ppm(ppm表示10-6)为中心,距离水峰+3.5ppm处为酰胺质子峰,在此施加偏共振饱和脉冲后,该处水信号下降,提示饱和后的酰胺质子与周围一部分自由水进行了化学交换,证实了APT效应存在。APT转化率可以利用水峰两侧±3.5ppm处的非对称性磁化转移率(magnetization transfer ratio,MTRasym)差值计算,即MTRasym(+3.5ppm)-MTRasym(-3.5ppm)。

  根据该理论,组织中的APT转化率主要取决于游离的酰胺质子含量和酰胺质子与自由水质子交换的速率,交换速率也受组织pH值及温度的影响,pH值及温度降低会导致APT交换速率下降。假性进展常发生在高级别胶质瘤放疗或同步放化疗后3个月内,神经肿瘤学反应评估标准(response assessment in neuro-oncology working group,RANO)中提出,除非在放射治疗区域以外脑组织出现新发T1WI强化病灶或者强化病灶已得到病理证实,否则在高级别胶质瘤放化疗后3个月内,此强化病灶不应诊断为肿瘤复发或进展。

  少数假性进展病人原有临床症状会进一步恶化,但大多数病人影像表现和临床症状之间并不匹配,即在常规T1WI增强影像上可表现为明显强化灶,而病人原有临床症状趋于稳定,甚至没有临床症状。假性进展常发生在MGMT基因启动子甲基化的高级别胶质瘤病人中,因为此类病人对烷基化化疗药物如替莫唑胺反应更为敏感。

  MGMT在DNA损伤的修复过程中起着关键作用,DNA修复机制受损会使细胞更容易受到放疗和化疗药物的毒性作用损害,继发性免疫反应会导致血脑屏障破坏,从而在影像学上表现为假性进展。虽然假性进展多发生在放疗或同步放化疗后3个月内,但也有一些病人发生时间较晚,甚至达数年之久,尤其是使用替莫唑胺和洛莫司汀进行同步放化疗的胶质瘤病人。

  蛋白质组学和MR波谱(MRS)研究表明,增生活跃的肿瘤组织蛋白质代谢增强,表达蛋白质种类更丰富、含量增加。不同的是,假性进展被认为是在治疗区域及其附近出现的治疗相关炎症反应,可表现为水肿、占位效应和血脑屏障通透性的短暂性增加,引起相应区域细胞破坏和细胞密度降低,细胞质中的游离蛋白质和多肽减少。因此,肿瘤复发时肿瘤细胞密度增高,细胞蛋白质合成增加,但此时pH值及温度变化很小,APT转化率与酰胺质子浓度呈正相关,较对侧正常脑白质呈高信号;而假性进展细胞密度降低,APT转化率也相对较低。

  这一观点在Park等关于胶质母细胞瘤治疗后反应评估中也得到进一步验证,肿瘤复发病人第90百分位APT(APT90)转化率为3.87%~4.01%,而假性进展病人APT90转化率仅为1.38%~1.41%,且差异具有统计学意义(P<0.05),APT鉴别两者的准确度为83.2%。Park等研究发现,肿瘤复发组APT90转化率为(2.8±1.4)%,假性进展组APT90转化率为(0.8±0.9)%,当APT90转化率临界值为1.9%时,鉴别两者的准确度为72%。

  Wang等利用大鼠动物模型证实,完全性放射性坏死区域的APT信号呈低信号或等信号,而在临床工作中常发现,假性进展病人的APT转化率相对于对侧正常脑白质呈等信号或稍高信号。病理活检证实其APT转化率取决于少量残留或复发的高级别胶质瘤细胞与炎性反应物的混合物,细胞密度低和增殖分化不活跃对诊断假性进展有提示作用。尽管高级别胶质瘤放疗或同步放化疗后组织成分复杂,影响APT转化率的因素较多,但多项研究证实胶质瘤复发的平均APT(APTmean)及最大APT(APTmax)转化率仍高于假性进展病人。

  Ma等对32例高级别胶质瘤术后行标准放化疗3个月的病人进行APT随访,在脑内异常强化区域分别测定APTmean和APTmax转化率,结果发现肿瘤复发组的APTmean和APTmax转化率分别为(2.75±0.42)%和(3.29±0.61)%,而假性进展组则分别为(1.56±0.42)%和(1.95±0.44)%,差异具有统计学意义(P<0.001)。进一步经受试者操作特征(ROC)曲线分析发现,利用APTmean鉴别两者的最佳临界值为2.42%,此时敏感度和特异度分别为85%、100%,APTmax鉴别两者的最佳临界值为2.54%,敏感度和特异度分别为95%、91.7%。而且,利用APTmean转化率作为影像标志鉴别两者的诊断效能高于APTmax转化率。

  目前临床上行APT检查的病人大多在3T MR扫描设备上进行,APT信号强度很弱,为水信号强度的2%~4%。再者,肿瘤与正常脑实质交界处的APT信号强度差异也较小,导致APT影像的空间分辨力相对较低,随着高场多通道相控阵线圈或7T扫描设备的普及,有助于提高影像信噪比,增加其空间分辨力。

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