酰胺質子轉移MRI在鼻咽腫瘤診斷中的初步應用

楊倩，鄒麗艷，劉周，李麗，肖嘉輝，王鳴宇，王思遠，羅德紅，2*

作者單位：1.國家癌癥中心 國家腫瘤臨床醫學研究中心 中國醫學科學院北京協和醫學院腫瘤醫院深圳醫院放射診斷科，深圳518116；2.國家癌癥中心 國家腫瘤臨床醫學研究中心 中國醫學科學院北京協和醫學院腫瘤醫院影像診斷科，北京 100021

頭頸部組織結構復雜，不同類型的組織可以出現不同類型的良性和惡性腫瘤，如何對頭頸部腫瘤進行早期檢出、精確地臨床分期、有效地評估療效和預測預后對于頭頸部腫瘤的臨床管理至關重要[1]。由于極佳的軟組織對比和無輻射，磁共振檢查不僅有各種結構成像可以對頭頸部病灶形態、范圍等進行清晰地顯示，更是有多種磁共振功能影像，包括磁共振擴散加權成像(diffusion weighted imaging，DWI)、動態對比增強(dynamic contrast enhanced，DCE)以及磁共振波譜(magnetic resonance spectroscopy，MRS)技術等可供選擇，從不同功能角度對頭頸部腫瘤的定性診斷均具有很高的價值[2-6]。

酰胺質子轉移(amide proton transfer，APT)成像技術是一種通過探測病灶的酰胺質子進行疾病診斷的磁共振分子影像新技術，其可以對內源性低濃度的蛋白質或多肽中的酰胺質子進行探測，反映其濃度和微環境的變化[7]。該技術通過間接定量測定含有酰胺質子的蛋白質和游離多肽，可以從代謝角度間接地反映不同組織和病灶細胞增殖和蛋白質代謝情況，有望在腫瘤領域得到廣泛應用。并且，該技術已經在顱腦[8-9]、乳腺[10]、子宮[11-12]等部位疾病的診斷和預后評價各方面進行了充分的研究。但由于頭頸部組織結構復雜，包括骨頭、氣體、空腔、軟組織等易造成磁敏感偽影，且易出現呼吸、吞咽等生理運動偽影，在技術上對于磁共振成像一直存在巨大挑戰，更不用說在頭頸部進行APT成像。因此，目前鮮有頭頸部APT成像的研究報道[1,13-18]。

本研究使用臨床應用的3.0 T磁共振掃描儀對鼻咽癌患者進行APT掃描，初步探索其在鼻咽部應用的可行性，包括探索鼻咽部APT圖像的穩定性，對鼻咽癌病灶的顯示表現以及不同類型組織的APT信號特點。

1 材料與方法

1.1 一般資料

回顧性研究2020年6月至2021年2月在中國醫學科學院腫瘤醫院深圳醫院進行鼻咽磁共振檢查的患者。納入標準：(1)在進行磁共振檢查前均未進行相關治療；(2)MRI檢查后經手術病理或穿刺活檢證實為鼻咽癌患者；(3)掃描序列包括常規平掃、增強以及APT序列；(4)病灶尺寸大于1cm。排除標準：(1)有嚴重的金屬偽影，圖像質量不佳的患者；(2)有頭頸部其他疾病的患者。本次研究通過了中國醫學科學院腫瘤醫院深圳醫院倫理審查委員會的審批(審批號：2020-29)，免除受試者知情同意。

1.2 儀器與方法

采用GE Discovery 750 3.0 T MR磁共振成像系統和頭頸聯合線圈進行圖像采集。APT序列掃描技術為FSE(single-slice fast spin echo)，采集過程需要對掃描層面施加勻場避免由于磁場不均勻引起的信號缺失，掃描層面為病灶顯示最大層面。掃描參數為：TR 6500 ms，TE最小，層厚4 mm，層數：1，FOV 22 cm×22 cm，矩陣128×128，掃描頻率為0、±0.5、±1.0、±1.5、±2.0、±2.5、±3.0、±3.5、±4.5、±5.0、±5.5、±6.0、±6.5、±7.0，B1場強度2.0μT，飽和時間2 s，掃描時間為4 min 40 s。

1.3 APT圖像分析

APT圖像對于病灶顯示效果評價：由1名具有16年頭頸部腫瘤診斷經驗的主治醫師和1名具有5年頭頸部腫瘤診斷經驗的住院醫師獨立對APT圖像進行質量評價；評價標準：按照與T2WI結構像進行對比分為三種等級：等級1，沒有解剖像無法識別腫瘤病灶；等級2，沒有解剖像可以識別腫瘤病灶但病灶邊緣不清晰；等級3，沒有解剖像，也可以識別腫瘤病灶且邊緣清晰[1]。

APT值計算：采用GE磁共振儀自帶軟件自動重建B0校正APT圖像。由1名具有超過5年頭頸部診斷經驗的影像醫生在參考了T1WI、T2WI以及增強圖像基礎上，在未施加飽和脈沖S0圖像上勾畫鼻咽癌病灶、腺體(左右側腮腺)、肌肉(左右側顳肌)、腦組織(左右側小腦)以及鼻甲(左右側鼻甲)等結構，避開常規序列可見的囊變壞死以及磁敏感偽影區。在3.5 ppm偏置下計算磁化傳遞率非對稱性分析即為APT值，Z頻譜是根據不同的頻率帶寬，以掃描頻率偏移為橫坐標，歸一化磁化矢量為縱坐標繪制的[13]。

1.4 統計學分析

采用SPSS 26.0統計分析軟件進行分析，Kendall'Tb被用來對兩名影像診斷醫生的圖像質量評價結果進行一致性分析，相關系數r＜0.3表示不相關，0.3≤r＜0.5表示低度相關，0.5≤r＜0.8表示中度相關，r≥0.8表示高度相關。采用配對樣本t檢驗比較同層左右側顳肌、腮腺、小腦和鼻甲間APT值的差異以及同層鼻咽癌病灶與正常鼻咽組織，左右側顳肌、腮腺、小腦、鼻甲APT值的差異。根據病理診斷結果將所納入的鼻咽癌患者分為分化型和未分化型兩種，獨立樣本t檢驗比較不同類型鼻咽癌的APT值差異。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 患者的一般資料

共有50例患者納入研究，年齡(42.66±12.38)歲，包括男性患者33例，年齡(42.73±13.47)歲，女性患者17例，年齡(42.53±10.33)歲。50例患者鼻咽癌均為非角化型，其中13例分化型，37例未分化型。

2.2 APT圖像對于病灶顯示效果評價

按照與T2WI結構像序列的對比，APT圖像對于病灶顯示的結果為：評分者1評價等級1、2、3的病例數分別為7、8、35，評分者2評價等級1、2、3的病例數分別為5、11、34，二者的評分一致性為0.844，具體見表1。

表1 2名評分者對酰胺質子轉移(APT)圖像對于病灶顯示效果評價結果Tab.1 Evaluation results of two raters on the display effect of APT images on lesions

2.3 左右側顳肌、腮腺、小腦和鼻甲間APT值的差異

50例鼻咽癌患者中，46例患者病灶掃描層面包括左右側顳肌，24例患者病灶掃描層面包括左右側腮腺，42例患者病灶掃描層面包括左右側小腦，38例患者病灶掃描層面包括左右側鼻甲。左右側顳肌、腮腺、小腦和鼻甲間APT均值的差異沒有統計學意義(P＞0.05)，具體見表2。

表2 頭頸部不同組織的酰胺質子轉移(APT)值Tab.2 APT values of different tissues of the head and neck

2.4 鼻咽癌病灶和周圍正常組織的APT值差異

50例鼻咽癌患者中，從T2WI和增強掃描等序列觀察，有10例患者病灶存在正常鼻咽部分，正常鼻咽的APT值 為2.23%±0.80%，鼻 咽 病 灶 的APT值 為1.95%±0.83%，二者的均值差異沒有統計學意義(P=0.338)(圖1)。具體見表3。

圖1 男，36歲，鼻咽癌患者。A～D分別為正常鼻咽的酰胺質子轉移(APT)成像勾畫圖、APT圖、Z譜圖和直方圖；E～H分別為鼻咽病灶的APT勾畫圖、APT圖、Z譜圖和直方圖 圖2 A～D為68歲男性分化型鼻咽癌患者的酰胺質子轉移(APT)成像勾畫圖、APT圖、Z譜圖和直方圖；E～H為40歲男性未分化型鼻咽癌患者的APT勾畫圖、APT圖、Z譜圖和直方圖Fig.1 A 36-year-old man with NPC patient.A—D are amide proton transfer(APT)sketch map,APT image,Z-spectrum and histogram of normal nasopharyngeal.E—H are APT sketch map,APT image,Z-spectrum and histogram of nasopharyngeal lesion.Fig.2 A—D are amide proton transfer(APT)sketch map,APT image,Z-spectrum and histogram of a 68-year-old man patient with differentiated nasopharyngeal carcinoma.E—H are APT sketch map,APT image,Z-spectrum and histogram of a 40-year-old man patient with undifferentiated nasopharyngeal carcinoma.

表3 鼻咽癌病灶與正常鼻咽組織的酰胺質子轉移(APT)值比較Tab.3 Comparison of APT values between nasopharyngeal carcinoma lesions and normal nasopharyngeal tissues

鼻咽癌病灶與其同層面不同類型正常組織的配對t檢驗結果顯示鼻咽癌病灶的APT值明顯高于左右側顳肌和左右側小腦，低于左右側鼻甲，但鼻咽癌病灶與左右側腮腺的APT值差異不具有統計學意義。具體見表4。

分化型鼻咽癌的APT值為1.97%±0.89%，未分化型鼻咽癌的APT值為1.95%±0.82%，二者的均值差異無統計學意義(P=0.944)(圖2)。

3 討論

頭頸部組織結構復雜，不同類型的良性和惡性腫瘤多發，疾病的定性診斷困難，而APT作為一種新的分子影像成像技術可以通過探測組織酰胺質子從分子角度對疾病進行診斷，能夠間接反映腫瘤細胞中游離的蛋白質和多肽。因此本研究對APT技術在鼻咽部的臨床應用進行了相關研究，探索了該技術在鼻咽部組織中的應用價值。

3.1 APT圖像對于病灶顯示

本研究結果顯示2名評分者對于APT圖像對病灶顯示的一致性較高，顯示結果滿意，近70%的圖像在沒有解剖結構的參考下可以清晰地顯示病灶的邊緣，10%～14%的圖像沒有結構相的參考無法顯示病灶，可能與一些病灶較小，還有一些病灶本身與周圍組織結構關系緊密有關。APT圖像對病灶具有好的顯示效果為其在臨床的廣泛應用奠定了基礎。有研究指出[18]，APT圖像上的高信號區域有時大于T1WI增強區域，但小于T2WI，T1WI和FALIR圖像上被認為是腫瘤的異常區域。標準MRI序列沒有足夠的特異性，并且存在一定局限。比如，在診斷惡性神經膠質瘤時，T2WI高信號可能為浸潤性腫瘤或腫瘤周圍血管性水腫，T1WI增強顯示惡性神經膠質瘤的血腦屏障被破壞的病灶區域。但并沒有顯示出具有腫瘤細胞高增殖能力的所有腫瘤浸潤區域，可能會造成誤診[19-22]。

3.2 左右側顳肌、腮腺、小腦和鼻甲間APT值的差異

本研究結果顯示左右側顳肌、腮腺、小腦以及鼻甲的APT值差異沒有統計學意義。Yuan等[23]對6名健康志愿者和4例頭頸部腫瘤患者進行了APT掃描，分析了6名健康志愿者的肌肉、腮腺、下頜下腺和甲狀腺的APT值以及4名頭頸部腫瘤患者的病灶和周圍正常組織的APT值，結果顯示腮腺表現出最明顯的APT效應，而腫瘤病灶的APT值要高于周圍正常組織。與其結果相符的是，本研究結果亦表明腮腺的APT值高于肌肉，但由于掃描層面選擇的原因，下頜下腺和甲狀腺的數據無法得到，因此無法對其APT值進行對比。但本研究對鼻甲和小腦的APT值進行了統計分析，結果表明對于肌肉、腮腺、小腦和鼻甲而言，鼻甲的APT值更高，其次為腮腺，可能與鼻腔分泌黏液性或黏膿性分泌物和腮腺唾液中含有氨基酸、丙酮酸、乳酸等血液成分有關[24]。

3.3 鼻咽癌病灶的APT值

本研究的結果顯示鼻咽癌病灶的APT值明顯高于同層的肌肉組織和小腦組織，但低于鼻甲，且與腮腺的差異不大。此外，分化型和未分化型鼻咽癌APT值沒有明顯差異。葉裕豐等[13]對APT技術在預測鼻咽癌放化療療效方面進行了相關研究，結果顯示APT的中位數和第90%位數可以很好地預測鼻咽癌放化療療效，但是APT的均值沒有發現有很好的預測價值。此外Law等[1]對包括鼻咽癌、鱗狀細胞癌、非霍奇金淋巴瘤以及唾液腺腫瘤117例頭頸部腫瘤的研究結果顯示APT均值在區分頭頸部正常組織、良性腫瘤和惡性腫瘤中有良好的鑒別診斷價值，惡性腫瘤的APT均值明顯高于正常組織和良性腫瘤，但是APT均值對于區分不同類型的惡性腫瘤沒有明顯的價值。

本研究存在以下局限性：本研究僅納入了鼻咽癌患者，APT對于其他頭頸部組織腫瘤的應用價值未進行分析，后續可嘗試對不同類型的頭頸部腫瘤進行分析，探索其應用價值。

3.4 結論

本研究的研究結果表明APT成像對于鼻咽部的病灶顯示效果滿意，并證實了該成像方式在鼻咽部具有技術可行性，能夠對于該區域不同組織類型的APT效應進行精確定量，為APT成像應用于鼻咽部提供了一定的實踐經驗。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。

致謝：感謝GE公司磁共振科研團隊錢龍博士提供的技術支持。