3.0 T脑肿瘤酰胺质子转移加权成像临床应用及检查技术规范专家共识解读.docxVIP

3.0T脑肿瘤酰胺质子转移加权成像临床应用及检查技术规范专家共识解读

摘要

酰胺质子转移加权（APTw）成像是通过检测距离水共振频率3.5ppm处的酰胺基中可移动质子与水之间的交换速率，来反映组织中酰胺基浓度的技术。基于此，APTw成像可以根据组织中的内源性移动蛋白和肽生成图像对比度，从而在肿瘤性疾病中得到应用。2022年，国际化学交换饱和转移成像工作组APTw成像小组首次发布了3.0T脑肿瘤APTw成像临床应用的专家共识，旨在推动APTw成像在脑肿瘤中的进一步普及规范应用。本文将结合现有文献，就APTw成像目前在脑肿瘤临床应用中的现状及所面临的问题进行综述，并对共识中推荐的检查技术规范进行解读。

酰胺质子转移加权（amideprotontransfer-weighted，APTw）成像是化学交换饱和转移（chemicalexchangesaturationtransfer，CEST）成像的一种，由Zhou等［1］于2003年首次提出，最初应用于缺血及脑肿瘤的检测中［1,2］。近年来，随着APTw成像序列、采集协议及后处理方法的不断改进，多项研究显示其在脑肿瘤的诊断、鉴别诊断，以及分级、治疗反应乃至预后评估中起到了巨大作用［3,4,5,6,7］。但同时，APTw信号来源较为复杂，除了病灶及序列本身的内在因素外，场强、仪器厂家、成像参数及序列设置等多方面因素均会影响结果的解释，从而影响其在不同中心间的临床实践应用。国际CEST成像工作组APTw成像小组于2022年发布了3.0T场强下进行脑肿瘤APTw成像的临床应用和检查技术规范的共识和建议，旨在为3.0T场强下的脑肿瘤APTw成像提供一个统一的应用框架［8］。本文总结了目前3.0T场强下脑肿瘤的APTw成像临床应用及进展，并对上述共识进行凝练和解读，以期推动APTw成像技术在3.0T脑肿瘤的临床实践中更规范地应用。

一、APTw成像理论及机制演变

共识建议首先对APTw成像的理论及机制演变进行了梳理，并对APTw成像常用的关键缩写和命名进行了总结及必要阐释。APTw技术的成像原理是通过特定的射频脉冲对蛋白质和多肽肽链上的酰胺质子库进行选择性饱和标记，饱和的酰胺质子通过化学交换转移到自由水上，从而导致自由水质子饱和，磁化强度降低，水的信号发生衰减，并与酰胺质子的局部浓度成正比，图像的对比由此产生［9］。在人体内，由于自由水的含量高而酰胺质子的浓度较低，只要具有足够长的饱和时间和足够快的酰胺质子-自由水质子交换速率，饱和交换的过程就会不断发生，使磁化转移的过程在自由水中不断累积，从而对酰胺质子的信号产生放大效应。基于这一理论，酰胺质子的CEST效应最初用酰胺质子转移率（amideprotontransferratio，APTR）来表示。组织中检测敏感的酰胺质子浓度为50~100mmol/L，经过APTR效应放大后，由此导致的自由水信号衰减可占自由水总信号的百分之几［10,11］，从而大大提高了对酰胺质子的检测灵敏度。然而，计算公式是基于具有连续波射频脉冲饱和的双池（酰胺质子池及自由水池）慢交换模型建立的，在实际应用中，由于酰胺质子的共振频率离水很近，因此受到直接水饱和（directwatersaturation，DS）效应的严重影响。而该公式并没有考虑到DS效应，且需要基于多种假设才能成立［12,13］。

为了更准确地反映酰胺质子的CEST效应，一些新的方法陆续被提出。组织中的大多数蛋白质和多肽以μmol/L级别的浓度存在，且具有多个包含酰胺基团的肽链。这些酰胺基团由于不同侧链以及周围不同溶质成分的影响，以不同的交换速率（一般为数十至数百Hz）在氢质子光谱8.3ppm处，也就是距离水共振频率+3.5ppm频偏（Δω）处形成复合共振。我们将水的共振频率设置为参考并定义为0，使用磁化转移率（magnetizationtransferratio，MTR）来表示特定Δω下所有饱和效应的总和，公式为：MTR(Δω)=1?Z(Δω)=1?Ssat(Δω)/S0其中Ssat和S0分别是经过射频饱和及没有经过射频饱和的自由水的信号强度，Δω是以水共振频率为参考0点的频偏（在APTw成像中，Δω为+3.5ppm），Z指的是Z谱，也就是水饱和光谱，Z(Δω)=Ssat(Δω)/S0，通过将水的饱和信号归一化来反映特定Δω下溶质在Z谱中的信号强度。由于Z谱上DS和常规磁化转移对比（magnetizationtransfercontrast，MTC）效应以水的共振频率为中心呈现出对称趋势，假定在-3.5ppm处不存在酰胺质子的化学交换，即可以通过不对称性磁化转移率（MTRasymmetry，MTR?asym）来尽可能减少DS和常规MTC效应的影响，并反