酰胺质子转移成像在脑病中的应用

　　脑肿瘤

　　根据2016年世卫组织脑肿瘤分类，组织病理学是肿瘤诊断的黄金标准，分子和遗传信息在肿瘤分类中发挥着越来越重要的作用。区分高低级胶质瘤在临床实践中具有重要意义，不同级别的胶质瘤在治疗和预后上存在很大差异。高低级胶质瘤有时具有相同的影像学表现。常规磁共振检查有时无法明确区分，给临床诊断和治疗方案的选择带来麻烦。目前，磁共振光谱常用于临床实践的辅助诊断。

　　收集20例经组织病理学证实的弥漫性胶质瘤患者，发现高级胶质瘤的不对称磁化传递率(MTRasym)(4.5%±2.3%)明显高于低级胶质瘤(2.9±1.1%)，MTRasym与Ki-67值呈正相关。Su等人利用42例高低级胶质瘤患者对APT信号与Ki-67指数、磁共振波谱测得的胆碱代谢物和N-乙酰天冬氨酸代谢物进行统计分析，发现3.5ppm处MTR值(3.61%±0.155)明显高于低级胶质瘤(2.64%±0.185)

　　在2016年WHO脑肿瘤的分类中，胶质瘤的分类是根据肿瘤的分子组织学特征和基因特征进行的。其中，异柠檬酸脱氢酶是区分II级和III级胶质瘤、判断胶质母细胞瘤预后的良好指标。Joob等研究表明，APT信号强度也可用于评估高级胶质瘤异柠檬酸脱氢酶的突变状态。此外，还对APT信号和胶质母细胞瘤患者O6-甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶蛋白(MGMT)启动子甲基化状态进行了相关分析，认为APT的信号特征可以在术前非侵入性评估胶质瘤中MGMT的表达状态。除了手术切除外，脑肿瘤的治疗还可以进行放疗和化疗。放疗和化疗后的前三个月容易发生反应。

　　在MRI常规图像中，有时治疗后反应的图像表现与肿瘤的进展相似，不能合适区分两者。对肿瘤治疗后的反应和肿瘤的进展进行准确和无创的识别对治疗策略的选择重要。APT通过检测细胞中游离蛋白代谢水平获得的图像，治疗后反应与肿瘤复发病变区域的游离蛋白浓度存在差异，APT图像可以合适识别两者之间的差异。

　　研究表明，APT成像对高级别胶质瘤和原发性中枢神经系统淋巴瘤的鉴别作用明显低于高级别胶质瘤(3.38±1.06%，4.36±1.30%)。这可能是因为PCNSL的细胞核-细胞质比率高，细胞质蛋白数量减少。与高级别胶质瘤(0.76±0.42%vs.2.55±1.20%)相比，PCNSLS的峰值与较小峰值(APTWmax-min)有差异(P-0.01)，表现出较低的异质性。脑膜瘤多为良性肿瘤(WHOI级)，手术效果良好，但仍有10%为非典型脑膜瘤(WHOI级)或恶性脑膜瘤(WHOII级)。术前鉴定良性脑膜瘤和非典型脑膜瘤可以合适指导临床治疗方案的选择。

　　脑卒中。

　　中风可分为出血性中风和缺血性中风两种类型。APTwMRI的内在性质是对pH敏感，并提供关于蛋白质含量的信息。因此，这种比较可以用来评估出血性中风出血血液流入组织的情况和缺血性中风缺血早期pH值的变化。出血性中风分为超急性期、急性期、亚急性早期、亚急性晚期和慢性期。每个时期都有不同的MRI表现。JeongHa-Kyu扫描并统计分析了23例脑出血患者，结果为急性出血。亚急性出血和正常脑白的MTRasym值分别为3.68%、1.6%和0.38%。这是因为它显示了血肿中丰富的内源性游离蛋白和肽。超急性血肿中丰富的血红蛋白、白蛋白蛋白、血小板凝块和富含蛋白质的血清蛋白质含量较高亚急性血肿期，由于进行性红细胞裂解和球蛋白水解，血肿区蛋白质含量降低。

　　缺血性中风溶栓治疗的关键是快速准确地判断缺血性半暗带的范围。目前，缺血性半暗带范围的确定主要是指灌注加权成像（PWI）和扩散加权成像（DWI）的不匹配区域，但一些研究人员认为存在一些缺陷。组织的厌氧代谢和酸化被认为是脑组织处于危险状态的初始迹象。因此，基于pH成像的APT技术可以将DWI-PWI错配区域细分为低血流灌注和酸中毒区域，更好地显示脑梗死区域的缺血性半暗带。

　　等研究了19例不同时期的缺血性中风，发现不同时期患者的APT信号降低，超急性期信号强度较低，与超急性期缺血区酸中毒较严重一致。随着时间的推移，酸中毒程度降低，APTw信号强度可以反映不同阶段和时间点缺血组织的pH加权特性。出血性中风超急性期在APT上表现为高信号，缺血性中风在APT上表现为低信号。APT成像可以同时显示两种病变，形成鲜明对比，有助于缺血性和出血性中风的鉴别。

　　神经退行性疾病

　　帕金森病(PD)是一种以多巴胺能神经元不可逆性死亡和多巴胺水平降低为特征的神经退行性疾病。目前还缺乏PD的特异性诊断方法。Li等研究表明，黑红核区PD患者的APT信号强度明显低于正常对照组，早晚黑质区MTRasym逐渐降低。对于单侧症状患者，患侧黑质的MTR值也低于正常对照组。PD患者在苍白球区、壳核区和尾核区的MTRasym值高于正常对照组，可能归因于多巴胺能神经元的丢失和异常细胞质蛋白的沉积。阿尔茨海默病(AD)的特点是细胞外淀粉样蛋白沉积和细胞内神经元纤维缠结。

　　研究表明，AD患者双侧海马的MTRasym(3.5ppm)明显高于正常脑白质，与简单精神状态检查分数明显负相关。王睿等人的研究也证实了海马地区MTRasym(3.5ppm)的正常对照组、遗忘型轻度认知功能障碍和AD患者的值逐渐增加。

　　儿童脑发育

　　人脑发育是一个复杂而长期的过程，伴随着神经元突触的形成和灰白质的生长。MRI对正常和异常的大脑发育具有重要价值。一些文献使用APT和MT技术来讨论儿童的正常大脑成熟。在收集的82例正常大脑发育儿童中，测量的茧体、额叶、枕叶白质和半卵圆中心的APT信号强度随着年龄的增长呈指数曲线下降，而MTR信号强度随着年龄的增长呈指数级增长。结合MT成像和APT成像，可以为儿童脑髓鞘的形成提供重要信息。

　　虽然APT成像自出现以来已经应用于许多方面，但它的缺点仍然不容忽视。由于APT成像是基于体内游离蛋白和多肽的酰胺质子与自由水的交换，当扫描区域出血和囊变时，会对图像采集和后续处理产生不同程度的影响。使用APT成像评估脑肿瘤时，一般默认颅内温度和pH值保持恒定，但两者的差异可能会影响测量结果。此外，由于扫描时间长，图像质量更容易受到头部运动伪影的干扰。但作为一个无创的扫描序列，APT成像可以反映扫描区域的蛋白质代谢和pH变化，有助于分子水平上脑疾病的诊断、治疗和预后。