磁共振成像（magnetic resonance imaging,MRI）于40多年前发明并应用于人类，模温机目前已是诊断疾病，指导治疗和评估治疗效果的关键方式。MRI多参数成像、无电离辐射、高软组织分辨率等诸多优势，使其在临床疾病诊治、疗效评估、风险预测等方面发挥越来越大的作用。然而MRI到底是如何实现的呢？是不是每个人就诊时用到的MRI检查都是一样的呢？
其实不然。MRI就像一个大家庭，里面包含了很多既有相似性，又有各自不同特点的诸多兄弟姐妹，这些既有血缘联系，又有各自个性的兄弟姐妹，就是MRI的不同成像技术，也即MRI的多参数成像。今天我们就为大家介绍这个大家庭中的一位相对比较年轻却冲劲十足的小兄弟，他的名字叫酰胺质子转移加权（amide proton transfer-weighted, APTw）成像。
APTw是目前比较热门的一种新的MRI技术，最早由Zhou等人于2003年提出，可半定量检测组织中游离蛋白和多肽中的酰胺质子。原理是：射频脉冲可对酰胺质子进行饱和标记，其与未饱和水的氢质子多次交换后水的信号降低，通过水的信号降低程度间接得到酰胺质子的浓度或交换速率（图1）。
图1 APTw MRI原理示意图
APTw信号强度随着游离蛋白和多肽含量的增加而升高。APTw信号强度还与氨基质子的交换速率有关，如pH值的下降可使交换速率减低，从而导致信号强度降低。APTw MRI目前已在多种疾病的临床及临床研究中得到应用。
一
APTw MRI在肿瘤方面的临床应用研究
活跃的肿瘤细胞表达较高浓度的移动蛋白和多肽，代谢活跃的肿瘤也会产生大量的乳酸，导致肿瘤微环境pH值下降（图2）。
图2 多形性胶质母细胞瘤患者的 MR 图像
a)FLAIR图像示右额叶中异质信号占位。低信号区域可能代表出血。b)T1加权图像示肿瘤大多低信号，小区域高信号强度（红箭头）为出血。c)钆增强T1加权图像示肿瘤核心稍强化（红箭），具有充满慢性出血的不强化囊性腔（白箭）。d)APTw图像示，肿瘤核心（红箭）和囊性腔（白箭）具有较高的APTw信号，而出血灶（红箭头）为低APTw信号。APTw图像上心室附近的红点（细白箭）是伪影。H&E染色脑切片（×50）也证实肿瘤核心（红箭）中存在高密度多形式肿瘤细胞。（WenZ,etal.Neuroimage,2010）
研究发现APTw的信号强度随着胶质瘤级别的增加而增加，与胶质瘤细胞增殖指数 Ki-67、肿瘤微血管密度之间存在显著正相关性。APTw成像在胶质瘤基因型[比如H3K27M突变体的脑干胶质瘤（brainstem gliomas,BSG），该类型BSG广泛浸润、预后不良]诊断方面也具有潜在的应用价值。最重要的是APTw技术还可以区分胶质瘤进展和假性进展，有助于胶质瘤的疗效评估。
APTw MRI在头颈部、胸部、腹盆腔良恶性肿瘤鉴别中均具有潜在的临床应用价值，除此之外还能够预测晚期直肠癌患者术前新辅助化疗的效果，有助于为直肠癌患者提供个体化的治疗决策。
二
APTw MRI在非肿瘤方面的临床应用研究
由于APTw MRI 可以敏感提供有关蛋白质含量和pH相关信息，可用于同时发现中风早期缺血期间的 pH 变化和出血期间渗漏到组织中的血液。急性缺血性卒中患者中最终梗死组织和仍然存活组织的APTw值存在显著差异。APTw还可用于判断卒中的时间分期（超急性、急性、早期亚急性和晚期亚急性期）。APTw信号强度与临床卒中严重程度[如美国国立卫生院卒中量表（NIH Stroke Scale,NIHSS）评分]之间呈显著负相关。当临床症状逐渐改善，缺血病变中的APTw信号强度也逐渐增加（图3）。
图3为缺血性卒中患者（男性，52 岁）在发病后1天(A)、6天(B)和34天(C)的图像（或治疗前,治疗后5天/33天）的APTw、弥散加权成像（diffusion weighted imaging,DWI）、磁共振成像液体衰减反转序列（fluid attenuated inversion recovery,FLAIR）和T1-加权图像。APTw图示相应病变区域的信号强度值逐渐增加。发病后1/6/34天的NIHSS评分为6/3/2。（YuL,etal.Front Neurol,2019）
关于阿尔茨海默病（AD），APTw信号与严重程度相关，且APTw值与简易精神状态检查（Mini-mental State Examination,MMSE）评分呈显著负相关。帕金森病（Parkinson's Disease,PD）患者黑质APTw信号强度也与早晚分期相关。多发性硬化症（multiple sclerosis,MS）由于存在脱髓鞘使得的研究结果存在差异。在一些大脑和脊柱病变中APTw信号增加，但在脊柱白质病变中发现较低的信号强度。
创伤性脑损伤（traumatic brain injury,TBI）后的不同时间点表现出独特的APTw信号特征，与缺血（由于组织酸中毒引起pH降低，相对于对侧正常组织，显示低信号）、出血（内源性移动蛋白和肽浓度增加，显示高信号）或神经炎症（炎症细胞密度增加，显示高信号）有关。可用于评估抗炎和神经保护药物的疗效（如pinocembrin）。
由于椎间盘的较低pH值是导致疼痛的可能原因，APTw在慢性腰痛与无症状对照者，以及慢性腰痛组亚组间也存在差异。
APTw还可以在分子水平上提供有关新生儿及小儿大脑发育过程的宝贵信息。
虽然APTw成像目前仍存在许多挑战，包括硬件限制、主磁场不均匀伪影及脂质伪影等，但作为一种基于组织中的游离蛋白质和多肽，不需要外源性造影剂注射的新兴分子成像技术，已基于活检验证，初步用于包括脑肿瘤在内的上述许多疾病中，随着技术的发展和临床应用的不断验证，相信未来将更广泛的运用临床，助力医生疾病诊治，造福广大患者。
\ 专 家 名 片 /
王培军
医学影像科主任
主任医师 教授 博士生导师
同济大学附属同济医院医学影像科主任。现任中华医学会放射学分会副主任委员,中国医学影像AI产学研用创新联盟副理事长，中国研究型医院学会医学影像与人工智能专业委员会副主任委员,中国研究型医院学会放射学专业委员会副主任委员，中国医疗保健国际交流促进会放射学分会副主任委员，中国医疗保健国际交流促进会健康大数据和数字化医疗分会副主任委员，中国医学装备协会磁共振成像应用专业委员会副主任委员，上海市医学会放射学分会前任主任委员， Journal of Interventional Medicine杂志主编，中国医学影像技术杂志副主编，中华医学杂志等11个专业杂志编委。主攻研究方向：“神经系统影像学新技术的临床应用和基础研究”、“肿瘤的功能分子影像学临床应用和相关基础研究”，在肿瘤影像诊断和非血管介入治疗方面积累了丰富的经验，具有深厚的造诣。
\ 专 家 名 片 /
沈爱军
医学影像科副主任
副主任医师 副教授 博士生导师
医学影像科及教研室副主任，中华医学会放射学分会青年委员，中华医学会放射学分会大数据与科学研究工作组委员，中国医师协会放射医师分会基层工作组委员，中国研究型医院学会放射学专业委员会委员，上海市医学会放射学分会青年副主任委员、精神影像工作组副组长、腹部学组委员、人才建设工作组委员，上海市中医药学会瘿病分会常务委员。上海市医苑新星青年医学人才。长期致力于肿瘤特异性诊治纳米探针的研发及应用的基础研究及转化研究；全身肿瘤性病变的影像学诊断，重点关注CT与MRI新技术及其与分子成像技术联合应用在恶性肿瘤精准诊断方面的价值。
文 | 医学影像科 万清璇 许云
