作者：孟醒，刘爱连，大连医科大学附属第一医院放射科

MRI是诊断疾病、指导治疗和评估治疗效果的重要影像学方法，广泛应用于全身各系统检查。常规MRI主要通过探测水质子浓度、运动特性等实现成像。酰胺质子转移（amide proton transfer，APT）成像是一种基于化学交换饱和转移的MRI技术，主要基于组织内源性的蛋白和肽中的酰胺质子产生图像对比度，从细胞分子水平反映组织内蛋白质的特性，为疾病诊疗提供重要信息。

Zhou等于2003年首次提出APT成像，并用于动物实验；2006年，APT成像技术首次应用于人脑肿瘤，可有效区分肿瘤组织和瘤周水肿。目前APT成像已应用于头颈部、乳腺、子宫、前列腺、直肠等部位相关疾病中。本文拟对APT序列的基本原理及其对子宫相关疾病的诊断价值进行综述。

1. APT 成像技术的基本原理

化学交换饱和转移是一种MRI分子成像技术，由磁化传递技术发展而来，其原理是利用特定的偏共振的预饱和脉冲，选择性激发外源性或内源性的特定物质，在合适的温度和酸碱度下，饱和的特定物质将磁化状态传递给自由水质子，进而影响水质子的信号强度。

通过磁化传递转移率分析出自由水的信号变化，间接获得物质的含量及组织环境信息。APT成像利用化学交换饱和转移物质为内源性游离蛋白质和多肽的酰胺质子。通过对不同偏共振饱和脉冲频率下的水信号进行采集，获得Z谱曲线，以水峰（0 ppm）为中心，酰胺质子峰则位于+3.5 ppm处，对该处施加饱和脉冲后，该处水信号发生明显变化，提示酰胺质子与水进行了交换。因此通过检测水信号的变化，即可以间接获得蛋白质信息。

2.影响APT 成像的因素

Zhou等研究发现，细胞内游离蛋白质浓度、pH值及温度均会影响酰胺质子和水质子的交换速度，影响APT成像。临床研究证实，酰胺质子交换在碱性条件下进行，pH值每改变0.5，酰胺质子和水质子的交换速率变化50%~70%。临床工作中通常将肿瘤APT信号改变归因于细胞快速增殖导致胞质蛋白浓度改变，而忽略pH值的因素，其主要原因为APT偏重于测量细胞内，肿瘤细胞内pH值的变化比细胞外pH值的变化小。

有学者为研究肿瘤中蛋白质浓度和pH值变化对APT信号的影响，通过在体内APT和体外蛋白浓度两种模式进行测量发现，大约66%的APT信号变化可以用蛋白浓度增加解释，剩余的34%是肿瘤细胞内pH值变化的结果。阐明pH值对肿瘤中APT信号改变的影响有助于提高临床对APT测量的理解，并可能在临床环境中推断个体患者肿瘤的pH值。

3. APT 成像在子宫MRI 检查中的应用

3.1 APT成像在正常子宫中的应用

Zhang等分析20名18~35岁健康育龄期女性在月经周期不同阶段APT的变化，发现分泌期子宫内膜、子宫肌层和结合带的APT值最高，其次为增殖期，月经期最低，并且结合带的APT值低于子宫肌层和内膜，其原因为子宫内膜含有丰富的细胞外游离蛋白和多肽，这些蛋白在增殖期和分泌期表达，且在分泌期表达的蛋白水平明显高于增殖期，因此分泌期子宫内膜的APT值升高。此外，增殖期和分泌期子宫肌层发生水肿，而水肿可伴有较高的APT值。

子宫结合带是调节非妊娠子宫收缩的主要结构，其细胞结构密度高于其他部位，细胞收缩等因素导致结合带的APT值低于其他结构。因此在临床实践中应该考虑月经周期的影响，因APT值在分泌期趋于升高，当鉴别子宫良、恶性病变时最好避免在分泌期获得APT值，以减少月经周期相关变化对APT值的影响。

分泌中期是子宫内膜容受性最高的时期，即最佳受精窗口，许多高表达蛋白可能与该子宫内膜容受性和胚胎着床有关。分泌期是评估子宫功能最关键的阶段，而不孕或功能性流产可能与分泌期蛋白浓度较低有关，因此评估子宫功能时建议在分泌期进行测量。

3.2 APT成像在宫颈癌中的应用

宫颈癌是女性最常见的恶性肿瘤之一，居全世界女性最常见癌症死亡原因第4位。宫颈癌患者的年龄、病理分化程度及组织学分型等对临床诊疗及预后有很大影响。He等研究证实3D APT在大样本量宫颈检查中的可行性，并且认为即使是最大直径<2 cm的宫颈小病变，在图像质量评估和APT值测量方面也具有一致性。

正常情况下，适当充盈的膀胱是盆腔MRI的最佳选择。但由于扫描时间较长，膀胱逐渐充盈会明显改变宫颈位置，引起患者不适。此外，在膀胱充盈时观察到APT值的显著变化，可能是化学位移造成的假象。该研究显示宫颈癌与正常宫颈间质的APT值有显著差异，由于肿瘤血管内血液中蛋白质和多肽含量高，是APT上高信号的潜在来源，因此APT可以用于鉴别诊断宫颈癌和正常宫颈。

Li 等利用APT 成像研究宫颈鳞状细胞癌（cervical squamous carcinoma，CSC），发现CSC高分化组的APT值低于低分化组。该研究结果与Meng等、Li等和Hou等的结论一致。CSC分化程度与细胞密度、核异型性、微血管密度和镜下坏死程度均有关。细胞密度是影响肿瘤组织APT值的重要因素之一，肿瘤组织恶性程度越高，细胞密度越大，蛋白多肽分泌越多，APT值越高。核异型性可引起疏水细胞膜与大分子物质之间的相互作用，促进蛋白质和多肽的释放。

同时，微血管密度和镜下坏死增多可增加组织中移动蛋白和多肽含量。在宫颈癌的组织学分型中，CSC与腺癌（cervical adenocarcinoma，CA）较常见。CA的5年生存率比CSC低约10%~20%，因此准确判断宫颈癌的病理类型非常重要。Meng等比较CSC和CA的APT值发现，CA的APT值大于CSC，该课题组另一项研究再次证实了这一结论，其可能原因是细胞分泌蛋白质能力的差异。

CA起源于子宫颈内膜细胞，具有丰富的腺结构和分泌黏蛋白的能力。CSC起源于宫颈上皮细胞，分泌黏蛋白的能力比CA差。CA的组织结构疏松，有利于血管生长，肿瘤血管内的血液蛋白质和多肽含量高，这也是CA的APT值大于CSC的原因之一。

综上所述，利用APT成像技术对宫颈癌进行深入研究，对临床选择治疗方式和评估预后等具有极高的参考作用，并对制订宫颈癌个性化诊疗方案具有一定指导意义。

3.3 APT成像在子宫内膜癌中的应用

子宫内膜癌（endometrial carcinoma，EC）是女性生殖系统常见恶性肿瘤，其发病率和死亡率均较高，临床类型、组织学分级、亚型和Ki-67指数对EC的治疗和预后均有重要影响，目前APT成像技术在EC相关研究中已得到初步应用。Takayama等于2018年首次将APT成像应用于子宫疾病，结果发现APT与子宫内膜腺癌（endometrioid endometrial adenocarcinoma，EEA）的组织学分级呈正相关，即低分化（3级）EEA的APT值大于高分化（1级）EEA。

EEA的组织学分级基于结构和核特征，低分化EEC肿瘤内部呈实性片状排列或有明显核异型性，富有细胞游离蛋白和多肽的腺体肿瘤细胞导致低分化EEA中APT值高。此外，核异型性会引起与疏水细胞膜和大分子的相互作用，也会引起低分化EEA中APT值增加。

Takayama等认为低分化EEA的坏死也可能是APT增加的一个因素。马长军等开展了类似研究，将ⅠA期EEA设为低风险组，其余为高风险组，并将APT成像与T2 mapping技术联合，结果表明高风险组的APT值大于低风险组、T2值小于低风险组，两种技术联合后诊断效能得到提高，与Meng等的结论基本一致。在子宫内膜恶性病变、良性病变和正常组织的APT值比较方面，本课题组比较EC和子宫内膜息肉的APT值显示，在EC中APT值大于子宫内膜息肉。

Li等研究显示EEA的APT值明显大于子宫平滑肌瘤、子宫腺肌病和正常子宫肌层，且病灶大小为20.4 mm2的图像质量良好。田士峰等将APT技术在子宫肿瘤的应用范畴拓展到评估免疫组化指标方面，即利用APT定量参数评估EC人表皮生长因子受体-2（human epidermal growth factor receptor-2，Her-2）基因表达，结果表明Her-2表达阳性组的APT值大于Her-2表达阴性组，因为Her-2基因表达阳性时EC细胞生长更活跃、生成的蛋白质多，且可以激活血管内皮生长因子蛋白，因此APT值大。Li等进一步研究证实APT与Ki-67指数呈中度正相关。

Meng等对APT在EC中的应用进行研究，从临床分型（I型、II型）、组织学分级（高、低级）、组织类型（EEA和非EEA）和Ki-67指数等进行探讨，结果显示APT与组织学分级和Ki-67指数分别呈中、轻度正相关，Ki-67指数是增殖期细胞中的核非组蛋白，表达水平越高，EC细胞密度越大，分化程度越低，侵袭性越强，推测在Ki-67指数高的病变中，APT值增加与高细胞密度和核异型性等特征有关。其余研究结果与Takayama等、马长军等的结果一致。

综上所述，将APT成像技术应用于EC研究中，可以从分子水平评估EC的病理分化程度、组织学分型等，为临床医师提供一种简便、无创的预测方法，具有很好的应用前景。

4.总结与展望

APT是一种基于组织内游离的内源性蛋白质和多肽的新兴分子成像技术，APT值主要与细胞密度、核异型性、坏死、微血管密度等因素有关，不需要注射外源性对比剂，具有安全、无创和可以定量分析的优点，在宫颈癌、子宫内膜癌等子宫相关疾病的MRI检查中，该技术已经得到初步应用。目前APT成像研究尚处于初步阶段，通过不断的优化改进，利用APT成像技术从肿瘤微环境中蛋白浓度变化方面获取细胞增殖、代谢等信息，对子宫相关疾病的鉴别诊断、分级、分型等特征进行全面研究，将会给临床和科研提供更多有价值的信息。

来源：孟醒,刘爱连.酰胺质子转移成像在子宫MRI检查中的应用进展[J].中国医学影像学杂志,2023,31(04):413-417.