作者：方宏坤，侯唯姝，李小虎，余永强，安徽医科大学第一附属医院影像科

前列腺病变是困扰中老年男性的常见疾病之一，主要包括良性前列腺增生（benign prostatic hyperplasia，BPH）、前列腺炎和前列腺癌（prostatic cancer，PCa）。PCa 是全球男性最常见的恶性肿瘤，发病率居全球男性恶性肿瘤的第2 位，也是美国男性最常见的癌症。

随着我国人口老年化趋势的加剧，PCa 呈快速增长和发病年龄大龄化趋势，对PCa的早期诊断与治疗有助于改善病人生存期、延长病人生活质量。酰胺质子转移（amide proton transfer，APT）成像是化学交换饱和转移（chemical exchange saturation transfer，CEST）技术的一个分支，是一种检测酰胺质子对特定化学物质交换饱和的成像技术，通过探测游离蛋白质及多肽链上的胺质子与水中氢质子的交换速率，来评估细胞内蛋白质和酸碱度的变化。

由于对运动伪影的抗干扰能力较弱，目前APT 成像主要集中于中枢神经系统的研究，如星形细胞瘤的分级、胶质瘤放疗后“假性进展”评估、缺血缺氧性脑病的诊断和预后评估等。基于肿瘤细胞具有高增殖活性和高蛋白合成的特征，近年来APT成像技术在PCa 诊断、危险分层等方面的应用前景也日渐广泛。本文对APT 成像技术在PCa中的应用进展进行综述。

1.前列腺MRI 技术的成像原理

1.1 APT 成像

APT 成像技术是通过特定频率的预饱和射频脉冲，选择性地激发蛋白质多肽链上的酰胺氢质子，被激发的酰胺氢质子将饱和状态传递给自由水中的氢质子，当这种饱和传递次数足够多时，自由水信号会明显降低，APT 技术通过探测自由水中氢质子饱和前后的信号变化来间接获得信号值，在相对稳定的环境下，APT 信号值越高，说明酰胺质子与水中氢质子的交换速率越快。

在临床应用中，APT 的信号强度通常由水共振频率两侧+/-3.5ppm（ppm表示10-6）处的非对称磁化转移率（magnetizationtransfer ratio asymmetry，MTRasym）的差求得，其公式为△MTRasym（3.5ppm）=MTRasym（＋3.5ppm）-MTRasym（－3.5ppm）=[Ss（at －3.5ppm）-Ss（at ＋3.5ppm）]/S0，其中Ssat为施加饱和脉冲后的信号强度，S0为施加饱和脉冲前的信号强度，△MTRasym（3.5ppm）数值的大小可反映APT 信号强度的高低，从而作为APT 信号强度的量化指标。

同时，酰胺质子与水中氢质子的交换速率会受到蛋白质浓度和局部酸碱度的影响，在一定的条件下，蛋白质浓度越高，APT 信号越高；组织内pH 越低，APT 信号越低。对脑转移瘤裸鼠模型的研究显示，肿瘤中约66%的APT 信号变化是由蛋白质浓度升高引起，其余34%与肿瘤细胞内pH 值变化有关。

组织细胞中蛋白质及多肽含量的增加通常伴有异常疾病状态的出现，如肿瘤通常伴有异常蛋白质和多肽浓度的升高，APT 成像能根据肿瘤与非肿瘤组织之间多肽含量的差异显示不同的信号强度，因此可以通过早期监测蛋白质浓度变化来间接反映细胞内的代谢及病理生理信息，进而对肿瘤的恶性程度及侵袭性进行评估。

APT 成像主要有2D 及3D 采集方式，目前研究中多以2D 采集方式为主。2D-APT 以2D 方式采集层面内信息，一次扫描能获得数层影像，扫描时间较短，饱和频率设计灵活，可提高APT 信号拟合的准确性及成像效果，但影像信噪比较低。3D-APT 采用3D 容积扫描，影像信噪比较高，并能够测量整个肿瘤体积，适合于定量评估，但扫描时间较长，影像质量易受运动伪影干扰。

1.2 T2 mapping 成像

T2 mapping 是一种定量成像技术，通过在不同的回波时间采集多个T2WI 影像拟合出MR 信号的指数衰减模型，生成定量T2 值，能够提供组织动态定量参数，减少T2WI 影像解释的主观性，具有较好的可重复性。目前，临床T2 mapping 成像技术的首选方法是多回波自旋回波序列，即在一个重复时间内采集2 个及2 个以上的回波时间，其信噪比较高，是临床T2 mapping 成像的首选序列。由于前列腺解剖位置相对固定，受到腹部呼吸及伪影的干扰较少，因此相对于其他体部脏器，T2 mapping 在前列腺中的研究较多。

1.3 扩散成像

扩散加权成像（DWI）是最经典的扩散成像技术，其定量参数表观扩散系数（ADC）提供了与细胞密度相关的重要生物物理学信息，较高的细胞密度是PCa 的组织病理学标志，由于组织内水分子扩散受限，故肿瘤的ADC 值较低，DWI 序列是诊断PCa的主要依据之一。然而，经典DWI 技术存在灌注和扩散效应无法完全分离的局限性。

体素内不相干运动（intravoxel incoherent motion，IVIM）成像是基于DWI 发展的无创评价活体组织内分子扩散运动及灌注的MRI 技术，可使用多个b 值和双指数模型拟合来同时评估水分子的扩散运动和毛细血管中的血液微循环，从而获得所需信息。但影响IVIM成像参数的因素较多，b值的选取范围、模型和算法选择、噪声等均可对参数测量结果产生影响。

1.4 脂肪和R2*定量成像

mDIXON-Quant（multiechotwo-point DIXON-Quant）技术在脂肪评估和铁定量方面具有优势，且扫描时间较短，其基于水、脂分离的脂肪定量技术，采用6 个回波、7 个脂肪峰模型和T2*校正，可获得定量脂肪分数值和表观弛豫（R2*）值。其中，R2*值反映了组织的氧合水平，因此可以定量评估组织中脂肪含量和顺磁性物质的含量。由于PCa 中含有蛋白质、脂质及相关代谢产物，该技术在PCa的诊断中也发挥了重要作用。

2. APT 在PCa 中的应用

2.1 PCa的诊断及鉴别诊断

2.1.1 APT 成像

MRI 是目前公认的前列腺疾病诊断及鉴别诊断的最佳影像检查手段，尤其适用于PCa的诊断。Jia等首次评价了APT 成像检测PCa的可行性和能力，研究中发现PCa 的感兴趣区（ROI）中APT 信号强度（5.8%±3.2%）显著高于外周良性区域（0.3%±3.2%），其原因可能与PCa 的细胞代谢活跃，可分泌更多与细胞增殖、侵袭相关的物质，且微血管密度高于外周良性区域的组织。

Guo等分析了APT 成像在前列腺移行区不同病变间的鉴别能力，结果显示移行区PCa 与基质型BPH、腺体型BPH 之间的APT 信号强度有明显差异（分别为3.48%±0.83%、2.76%±0.49%、2.72%±0.45%），而基质型BPH 与腺体型BPH 之间的APT 信号强度无明显差异，提示不同类型的BPH 间APT 信号强度无本质差异。

殷慧佳等进一步进行了低、中、高危组PCa间APT 信号强度的分析，结果发现低、中、高危组APT 信号强度逐渐增高，其受试者操作特征（ROC）曲线的曲线下面积（AUC）分别为0.657、0.814、0.890，诊断阈值分别约4.125%、3.835%、4.305%，且不同组别间的APT 信号强度差异有统计学意义，推测APT 信号强度能够反映肿瘤细胞的增殖速率，从而评估PCa 的恶性程度。上述研究表明，APT 成像诊断PCa 方面具有较高的价值，而且能够评估肿瘤的恶性程度和侵袭性。

2.1.2 APT 联合其他MRI 新技术

2.1.2.1 APT 联合T2 mapping

从T2 mapping 中获得的定量信息有助于区分PCa 和正常前列腺组织，并确定其侵袭性。T2 mapping 技术对于前列腺外周区良恶性病变的鉴别诊断具有较高的诊断效能，但在移行区良恶性病变间T2值之间有较大的重叠，研究的结果各异。

胡文君等联合应用APT 和T2mapping 技术对PCa诊断发现，T2 mapping 虽能有效鉴别两者，但诊断效能（AUC 为0.89，敏感度为71.9%，特异度为96.6%）低于APT 与T2 mapping 联合诊断效能（AUC 为0.92，敏感度为96.9%，特异度为72.4%），且高于单独使用APT（AUC 为0.81，敏感度为84.4%，特异度为72.4%）的诊断效能，提示APT 联合T2 mapping 技术可提高诊断效能，且APT值与T2 mapping值存在负相关性（r＝-0.35，P＜0.05）。

2.1.2.2 APT 联合DWI

Yang 等研究显示，与单独使用DWI 相比，APT 与DWI 联合诊断PCa 具有较高的诊断价值（AUC：0.880） 和较高的敏感度（86.540%）。既往研究显示，ADC 值较低表明肿瘤组织中细胞密度较高，其对应APT 信号强度较高。Guo 等研究显示APT 信号强度和ADC 是移行区PCa 的独立预测因子，研究还发现2 个定量参数结合提高了移行区PCa 诊断的敏感度（在基质型BPH 与腺体型BPH 中，其AUC 分别为0.893 和0.863）。

Kido 等研究发现，在血液前列腺特异性抗原（prostate-specific antigen，PSA）水平升高的病人中，使用ADC 区分良恶性组织和APT 成像评估肿瘤侵袭性可能更佳，ADC 联合APT 进一步提高对PCa 的诊断价值。但Hu 等研究认为APT 信号强度和ADC 值不存在相关性，可能与APT 成像受磁场不均匀性、运动和脂肪伪影的影响有关。

2.1.2.3 APT 联合mDIXON-Quant

任雪等应用mDIXON-Quant 联合APT 成像鉴别PCa 与BPH，研究显示PCa 的FF 值及R2* 值均明显高于BPH，且APT 成像和mDIXON-Quant 序列联合的诊断效能（AUC 为0.913，敏感度为80.6%，特异度为91.7%）高于单独的APT 成像（AUC 为0.805，敏感度为82.4%，特异度为76.3%）和mDIXON-Quant 序列（AUC 为0.824，敏感度为90.3%，特异度为61.1%），可能是由于PCa 的发展过程中，局部组织的蛋白质、脂质及相关代谢产物增多，组织内缺氧程度增加，使得APT 值与FF 值、FF 值与R2* 值之间存在低度正相关，增加了联合诊断价值。

2.1.3 APT联合PSA

PSA水平检测是筛查PCa的重要方法之一。PSA检测包括总PSA（total PSA，tPSA）、游离PSA（free PSA，FPSA）、PSA 密度（PSA density，PSAD）等。标准PSA 检测缺乏特异性，前列腺炎等良性病变也会表现为血清中PSA 含量增高，而部分低分化PCa的PSA 含量无明显变化。

为提高术前PCa 诊断的准确性，Yang 等将APT 结合血清PSA相关指标对前列腺良恶性病变进行鉴别诊断，研究显示APT 联合tPSA、FPSA、FPSA/tPSA、PSAD 等血清学检测指标时具有较高的鉴别诊断效能，其中最大APT、平均APT、平均ADC 和PSAD 联合使用的AUC 值最高（AUC 为0.88，敏感度为86.54%，特异度为78.26%），表明APT 成像技术在临床应用中具有较大的潜力。

2.2 在Gleason 评分中的应用

Gleason 分级分组（Gleason Grade Group，GGG） 系统是以预后区别为基础评价PCa 恶性程度的分级系统，是目前最广泛应用于临床的PCa标准病理分级系统。GGG 根据组织活检病理结果将PCa 分为GGG1-GGG5 共5 组，总评分为主要评分与次要评分之和，主要评分指>50%肿瘤细胞所处的GGG 组别，次要评分指＜50%肿瘤细胞所处的GGG 组别。

Gleason 评分越高则GGG 组别越高，提示肿瘤的分化程度越低，恶性程度越高。目前大部分研究认为APT 信号强度与PCa 的Gleason 评分存在一定相关性。Yin 等将PCa 的APT 信号强度与Gleason 评分进行了相关性分析，结果显示两者呈中等程度正相关（r=0.640）。

Kido 等研究也显示APT 信号强度与肿瘤Gleason评分呈显著正相关，且GGG≥3 的肿瘤APT 信号强度明显高于GGG≤2 的肿瘤（分别为3.37±1.30、1.78±0.67），考虑可能与GGG≥3 的肿瘤组织中的蛋白质、多肽水平迅速增加，导致可用于交换的氨基质子也相应增加有关，且该研究认为APT 信号强度增加提示肿瘤预后不良。

然而，与上述研究结果相反，Takayama 等将66 例经过活检证实的PCa病人按GGG 评分分成不同组别并与APT 信号强度进行对比研究，结果发现APT 信号强度与PCa 病人的Gleason 评分无直接相关性，但Gleason 评分为7的PCa病人的平均APT 信号强度（5.17%±2.89%）高于其他组别PCa（GS-6：2.48%±2.74%、GS-8：2.56%±2.76%、GS-9：1.96%±2.42%）和BPH（2.83%±2.98%），该结果可能与PCa 组织中细胞密度和腺体结构的异质性有关。

尽管大部分研究认为APT 信号强度与Gleason 评分存在相关性，但APT 信号强度可能会受到肿瘤异质性的影响，因此目前两者相关性的研究仍存在争议，APT 在PCa 的Gleason 评分中的应用价值尚需进一步研究。

2.3 预测PCa 骨转移

PCa 起病隐匿，很多病人确诊时已经是中晚期，而且常常伴有骨转移，而发生骨转移的病人5年生存率不到30%。因此，准确判断PCa 是否伴有骨转移对于治疗方案的制定和改善病人预后具有重要的临床意义。APT 成像在PCa骨转移方面的研究较少。

张鹏运等首次采用3D-APT 成像技术对伴骨转移组和不伴骨转移组病人PCa 的APT 信号强度进行对比研究，结果显示APT 信号强度诊断PCa 伴有骨转移的AUC 为0.766，当APT 阈值＞2.50%时，具有较高的特异度和敏感度，其原因可能与伴骨转移的PCa病人病灶中癌细胞增殖速度更快、细胞密度更大，进而合成更多的游离蛋白质有关。

Hu 等应用3DAPT加权技术进行研究，也显示伴骨转移组PCa 的APT 信号强度[2.65%（2.57%，2.92%）]明显高于不伴骨转移组[2.48%（2.05%，2.87%）]，但该研究选择的伴骨转移组所有PCa 均为Gleason 评分≥8 的病人，其较高的APT 信号强度可能与高肿瘤细胞密度使蛋白质和多肽总量分泌增加有关，推测该研究结果可能存在偏倚。

综上，APT 成像技术可作为预测PCa骨转移的影像学工具，有利于临床治疗方案的制定，改善中晚期骨转移PCa病人的预后。

Hu 等对伴有骨转移的PCa 病人研究发现，IVIM 成像可预测PCa 病人发生骨转移的风险，且APT 与IVIM 2 种技术联合应用的诊断效能（AUC为0.919，敏感度为88.89%，特异度为92.59%）显著增高，能更准确地反映PCa 的侵袭性，克服了单一MRI 检测方法的局限性。

李茜玮等分析了APT 联合mDIXON-Quant 技术评估PCa 骨转移的价值，结果显示APT 值（AUC 为0.887，敏感度为84.21%，特异度为81.48%）和R2* 值（AUC 为0.768，敏感度为55.89%，特异度为92.59%）两参数均能很好地评估PCa 骨转移，且两参数联合的诊断效能显著提高（AUC 为0.902，敏感度为68.42%，特异度为96.30%），具有很好的临床应用前景。

综上所述，APT 技术在PCa 的诊断及骨转移预测方面具有较高的应用价值，但在PCa 危险度分层的研究结果中存在差异，相较于单独使用APT，其联合T2 mapping、DWI、mDIXON-Quant 及PSA 可提高PCa的诊断效能。

3.小结与展望

APT 技术作为新型MR 成像技术，可以从分子水平评价肿瘤细胞生理状态的变化，且无需注射对比剂，具有较好的应用潜能；同时，APT 及技术仍存在受磁场不均匀性影响、空间分辨力较低、MTRasym值不稳定等局限性。目前，APT 技术在前列腺方面的研究相对较少，已有的研究表明其在诊断PCa 等方面存在广泛的应用前景，相信随着研究的不断深入，APT 成像技术将为PCa 的早期诊断、治疗方案制定及预后评估等带来更多的可能。

来源：方宏坤,侯唯姝,李小虎等.酰胺质子转移成像在前列腺癌中的应用进展[J].国际医学放射学杂志,2024,47(01):92-96.

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