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酰胺质子转移成像成像原理

栏目:神外前沿|编辑:INC|发布时间:2021-12-22 16:39 |

  酰胺质子转移成像成像原理。MRI以其高分辨率显示组织解剖及功能特征,在临床上得到广泛应用。通过多种功能的MRI技术,amideprotontransfer(amideprotontransfer),APT)作为化学交换饱和转移(数量转换器),CEST)技术的一个分支,得到了广泛的关注和认可。APT技术通过检测游离蛋白和多肽链上酰胺质子与水中氢离子的交换速度,来评价细胞内蛋白、酸碱度的变化,从而早期诊断疾病,预测疗效,实现个体化诊断、精准治疗。该文就APT技术的原理及在成人脑疾病中的临床应用价值进行综述。

  1.APT成像基础。

  利用磁转移技术(magnetizationtransfer,MT)衍生的CEST成像作为一项新兴的分子成像技术,为MR无创成像技术开辟了一条新途径。它是一种标记了游离蛋白或大分子结合的水中氢质子,并与周围的自由水进行化学交换。在结合水中,氢能被转化为自由水,达到饱和,通过改变水与自由水氢质子化学交换产生的水成像信号,从而间接地进行了水信号测量;获取组织中与其结合的蛋白质或大分子的信息。基于这种成像方法,许多研究人员致力于发展设计适合于更精细成像的对比剂,如pH成像、组织代谢检测、蛋白质或氨基酸成像等。

  近年来,人们越来越关注与酸碱度和酰胺质子浓度有关的APT成像作为CEST的研究热点。APT是一种成像技术,用于检测酰胺质子间交换饱和度,是一种新型的分子MRI功能成像方法,在合适的温度和酸碱度条件下,通过给予特定频率脉冲饱和蛋白或多肽酰胺质子,一个饱水的质子和周围存在的水进行化学交换,把一部分饱和质子的能量传递给水质子,利用变化的水质子波信号来反映APT效应的强弱,结合所得到的水质子信号,结合脉冲频率,根据信号变化参数与浓度的关系式,得出组织中的蛋白浓度和pH值;直接反应蛋白含量和酸碱度的变化情况。

  2.APT蛋白显像。

  在细胞内pH值发生细微变化时,由于很难测量而被忽略,在此期间,在宏观上可测的细胞内蛋白或酰胺质子浓度的变化,也就是APT蛋白质成像,在疾病检出中起决定性作用。依据APT成像原理,标记的游离蛋白浓度由自由水质子信号的改变,即相应的化学交换率转换得到。由于蛋白质维持细胞内环境的稳定状态和功能,其浓度水平可反映细胞活力与增殖状况,因此,APT蛋白质成像在脑肿瘤中的应用具有重要意义,可以及早发现并监测脑肿瘤细胞蛋白的异常增殖。

  3.APT酸碱成像。

  从APT成像原理出发,研究APT成像信号是通过改变化学交换速率来获得APT成像信号的。对于脑梗死这种缺血缺氧性脑损伤患者,在疾病初期,只有一些微小的变化可以忽略不计,因此,化学交换速率的变化决定于pH值的变化,这就决定了其信号。实验结果表明,pH值每改变0.5单位,交换率变化50%~70%,因此可以认为观察到的APT低信号可看作是PH值下降的结果。同样,在脑部肿瘤这样难以检测到微小pH值变化的疾病中,APT信号的高低与细胞内蛋白质含量的多少有关系。APT蛋白成像与酸碱成像相互关联,相互影响,共同判断细胞内环境的变化,从而评价细胞的活性和状态,从而确定疾病的分期和阶段,更好地指导治疗,预测预后。

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