李晗，尹建忠*

缺血性腦梗死的發(fā)病率、致殘率及致死率均較高，給病人及家庭帶來沉重負(fù)擔(dān)[1]。腦梗死后發(fā)生不可逆性損傷的腦組織為梗死核心，此區(qū)域血流灌注減低最明顯；其周圍存在梗死風(fēng)險(xiǎn)的腦組織為缺血半暗帶，如腦梗死持續(xù)進(jìn)展，梗死核心可擴(kuò)大到缺血半暗帶區(qū)域[2-3]。此外，梗死病灶周圍也存在血流灌注減低卻沒有梗死風(fēng)險(xiǎn)的腦組織，為良性低灌注區(qū)[4]。因此，準(zhǔn)確識(shí)別腦梗死病灶的代謝狀態(tài)，有利于選擇合適的治療手段對(duì)腦梗死病人進(jìn)行精準(zhǔn)的個(gè)體化治療[5]。

酰胺質(zhì)子轉(zhuǎn)移加權(quán)（amide proton transfer weighted,APTw）成像是近年迅速發(fā)展的MRI 技術(shù)，能利用化學(xué)交換飽和轉(zhuǎn)移（chemical exchange saturation transfer，CEST）效應(yīng)評(píng)估腦組織細(xì)胞微環(huán)境的酸中毒情況。酰胺質(zhì)子與水的氫質(zhì)子之間化學(xué)交換速度隨組織內(nèi)pH 的減低而下降，表現(xiàn)為APTw信號(hào)的減低[6-7]。本文歸納APTw 成像的影響因素，并綜述其在缺血性腦梗死應(yīng)用中的進(jìn)展。

1 APTw 成像技術(shù)

1.1 成像影響因素 APTw 成像能夠觀察氫質(zhì)子和酰胺質(zhì)子兩池間的化學(xué)交換過程，此過程在體內(nèi)會(huì)受到多種混雜因素的影響，主要包括：（1）半固態(tài)大分子的磁化傳遞（magnetization transfer，MT）效應(yīng)，當(dāng)射頻脈沖發(fā)出后，半固態(tài)大分子的氫質(zhì)子與水質(zhì)子之間發(fā)生飽和傳遞，產(chǎn)生的信號(hào)頻譜較寬，橫跨于水峰的兩側(cè)[8]。（2）直接水飽和（direct water saturation，DS）效應(yīng)，指飽和脈沖對(duì)水質(zhì)子的直接飽和作用，偏移頻率與水飽和頻率越接近則DS效應(yīng)就會(huì)越明顯。（3）核奧氏（nuclear overhauser enhancement，NOE）效應(yīng)，本質(zhì)上也是一種磁化傳遞，其產(chǎn)生的干擾信號(hào)多來自于脂肪族化合物、烯烴或芳香族化合物所含質(zhì)子[9]。這些因素都會(huì)導(dǎo)致代謝物峰出現(xiàn)交叉重疊，腦梗死的APTw 成像尤其需要對(duì)測(cè)量指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化和校正，去除上述因素對(duì)結(jié)果的干擾。

1.2 定量參數(shù)的優(yōu)化 APTw 信號(hào)常用不對(duì)稱磁化轉(zhuǎn)移率（asymmetric magnetization transfer rate,MTRasym）進(jìn)行評(píng)估，通過計(jì)算水峰兩側(cè)（±3.5ppm，ppm 表示10-6）MTR 測(cè)量值之差，可很方便地校正DS效應(yīng)的影響，即MTRasym=MTR+3.5ppm-MTR-3.5ppm[10]。但是MT 效應(yīng)和NOE 效應(yīng)仍會(huì)在一定程度上降低MTRasym對(duì)pH 變化評(píng)估的準(zhǔn)確性[11]。

Guo 等[12]采用磁化轉(zhuǎn)移與弛豫標(biāo)準(zhǔn)化酰胺質(zhì)子轉(zhuǎn)移率（magnetization transfer and relaxation-normalized amide proton transfer rate,MRAPTR）進(jìn)行腦梗死的評(píng)估，由于MRAPTR 對(duì)腦組織pH 值變化評(píng)估的準(zhǔn)確性高于MTRasym，能更好地區(qū)分不同程度酸中毒的腦組織[13]，因而識(shí)別腦梗死的能力更強(qiáng)[14]。此外，Sun[15]近期提出類穩(wěn)態(tài)（quasi-steady-state，QUASS）酰胺質(zhì)子轉(zhuǎn)移率（amide proton transfer rate,APTR），將QUASS 算法擴(kuò)展用于改進(jìn)的快速多層CEST MRI 序列，從而提高APTw 成像對(duì)腦梗死的識(shí)別能力。

2 APTw 成像在缺血性腦梗死中的應(yīng)用

APTw 成像用于腦梗死的價(jià)值在于反映局部腦組織的酸中毒程度，準(zhǔn)確識(shí)別缺血半暗帶的范圍，并對(duì)梗死預(yù)后進(jìn)行評(píng)估。在梗死核心及缺血半暗帶區(qū)域，局部組織由于缺氧代謝障礙，導(dǎo)致組織轉(zhuǎn)向無氧糖酵解，繼而乳酸積累，細(xì)胞內(nèi)pH 值降低[16]。因此，可認(rèn)為組織酸中毒是組織處于危險(xiǎn)狀態(tài)的最早跡象。APTw 成像通過定量缺血性酸中毒所致的pH 值變化，判斷可挽救腦組織的范圍，這些也直接關(guān)系到病灶的預(yù)后與病人精準(zhǔn)治療方案的選擇。

2.1 評(píng)估急性腦梗死酸中毒 Zhou 等[17]首次在腦缺血?jiǎng)游锬Ｐ椭杏^察到pH 敏感的APTw 信號(hào)，與對(duì)側(cè)正常腦組織相比，缺血區(qū)域的APTw 信號(hào)減低，這與缺血性腦梗死的病理生理學(xué)演變一致。Zhao等[18]首次報(bào)道了APTw 成像在4 例急性腦梗死病人和4 例健康志愿者中應(yīng)用的臨床研究，結(jié)果顯示急性梗死病灶的APTw 信號(hào)減低，證明了在3.0 T MRI上對(duì)急性腦梗死病人進(jìn)行APTw 成像的可行性。Lee等[19]納入12 例急性腦梗死病人和19 例健康志愿者進(jìn)行多時(shí)間點(diǎn)的APTw 成像，顯示在不同臨床條件和解剖位置下大腦APTw 成像都具有良好的可重復(fù)性。這些研究表明，在3.0 T MRI 上對(duì)急性腦梗死病人進(jìn)行APTw 成像是可行的。

在不同類型的急性腦梗死中的應(yīng)用，Song 等[20]將92 例急性腦梗死病人分為腔隙性梗死、全前循環(huán)梗死、部分前循環(huán)梗死以及后循環(huán)梗死4 種亞型，同時(shí)對(duì)幕上及幕下數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果表明APTw MRI 能更好地反映幕上非腔隙性急性缺血性腦梗死。

2.2 準(zhǔn)確識(shí)別缺血半暗帶 目前臨床常通過“灌注加權(quán)成像（PWI）-擴(kuò)散加權(quán)成像（DWI）錯(cuò)配”來評(píng)估缺血半暗帶，該區(qū)域位于PWI 異常區(qū)域的內(nèi)側(cè)，在DWI 異常區(qū)域的外側(cè)。近期研究[12]表明經(jīng)典缺血半暗帶區(qū)域可能包含一部分良性低灌注區(qū)。APTw 成像有利于區(qū)分良性低灌注區(qū)和有梗死風(fēng)險(xiǎn)的缺血半暗帶，能更準(zhǔn)確地評(píng)估缺血半暗帶范圍。

Sun 等[21]分析21 只永久性大腦中動(dòng)脈閉塞大鼠模型以評(píng)估APTw 成像檢測(cè)缺血半暗帶的可能性，結(jié)果顯示所有pH 值減低的大鼠腦組織范圍始終≥擴(kuò)散異常的腦組織，≤灌注減低的腦組織。重要的是，腦組織pH 值的減低區(qū)與24 h 后DWI 顯示的梗死面積一致，表明APTw 成像具有準(zhǔn)確識(shí)別缺血半暗帶的能力，能夠區(qū)分有梗死風(fēng)險(xiǎn)的缺血半暗帶和良性低灌注區(qū)。Wang 等[22]對(duì)35 只永久性大腦中動(dòng)脈閉塞大鼠模型進(jìn)行分析，結(jié)果顯示擴(kuò)散異常區(qū)（梗死核心）、pH-擴(kuò)散錯(cuò)配區(qū)（缺血半暗帶）和灌注-pH 錯(cuò)配區(qū)（良性低灌注區(qū)）中的腦組織酸中毒程度依次減輕。Heo 等[23]的臨床研究表明APTw 成像可以將出血性腦梗死與缺血性腦梗死區(qū)分開來。Msayib 等[24]對(duì)12 例臨床腦梗死病人的6 種APTw定量參數(shù)進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，相較于不基于模型的定量參數(shù)，基于模型的定量參數(shù)能更好地區(qū)分缺血半暗帶的邊界。Wu 等[25]納入38 例急性腦梗死病人，分析病人首次影像及保守治療1 周后復(fù)查影像，1 周后進(jìn)展的區(qū)域與未進(jìn)展區(qū)域相比，前者的首診APTw值低于后者，提示APTw 成像可對(duì)PWI-DWI 錯(cuò)配區(qū)域進(jìn)行分層。綜上所述，APTw 成像能有效識(shí)別有梗死風(fēng)險(xiǎn)的缺血半暗帶組織，為病人的個(gè)體化精準(zhǔn)治療方案提供可靠依據(jù)，利于有效控制病情進(jìn)展，避免無效的治療。

2.3 評(píng)估腦梗死嚴(yán)重程度、療效和預(yù)后 Yu 等[26]對(duì)26 例腦梗死病人治療前后APTw 信號(hào)的演變進(jìn)行研究，觀察到病變的首診APTw 值與首診時(shí)的美國國立衛(wèi)生研究院卒中量表（National Institute of Health Stroke Scale,NIHSS）評(píng)分呈顯著負(fù)相關(guān)，治療后大部分病人（92.3%）缺血組織的APTw 信號(hào)增高，癥狀改善；少數(shù)病人（7.7%）缺血組織的APTw信號(hào)進(jìn)一步減低，伴有癥狀加重。這些表明APTw 信號(hào)可作為一種有效的生物學(xué)標(biāo)志物，量化缺血性腦梗死的嚴(yán)重程度及治療療效。Momosaka 等[27]研究29 例缺血性腦梗死病人APTw 改變與腦梗死預(yù)后的關(guān)系，根據(jù)90 d 改良Rankin 量表（mRS）評(píng)分將病人分為預(yù)后良好組（mRS 評(píng)分≥2）與預(yù)后不良組（mRS 評(píng)分<2），結(jié)果顯示預(yù)后不良組的APTw 值低于預(yù)后良好組；研究同時(shí)顯示，大面積梗死、表觀擴(kuò)散系數(shù)較低、發(fā)病后檢查時(shí)間較短、NIHSS 評(píng)分或mRS 評(píng)分較差的病人具有更低的APTw 信號(hào)。這些研究表明APTw 成像具備評(píng)估病人預(yù)后的潛力。

3 小結(jié)與展望

大量實(shí)驗(yàn)和臨床研究均證實(shí)了APTw 成像技術(shù)對(duì)缺血性腦梗死成像的巨大潛力，特別是可以區(qū)分有梗死風(fēng)險(xiǎn)的缺血半暗帶和良性低灌注區(qū)，有利于病人獲得更恰當(dāng)、準(zhǔn)確的個(gè)性化精準(zhǔn)治療。此外，APTw 技術(shù)的潛在應(yīng)用是區(qū)分動(dòng)脈粥樣硬化所致的血管閉塞和栓塞性疾病，前者更易導(dǎo)致慢性灌注不足（pH 值沒有變化），如果APTw 技術(shù)能應(yīng)用于臨床，動(dòng)脈粥樣硬化致血管閉塞的病人則有望避免非必要的機(jī)械血栓切除術(shù)[28]。

盡管APTw 成像能夠?yàn)槟X梗死的準(zhǔn)確評(píng)價(jià)提供有價(jià)值的信息，但其在臨床中應(yīng)用仍然存在一定的限度：（1）急性期的APTw 成像存在困難。急性腦梗死病人易躁動(dòng)且難以忍受長時(shí)間的MRI 掃描，許多研究報(bào)道嚴(yán)重的運(yùn)動(dòng)偽影使可用數(shù)據(jù)減少[26]；此外，病情尚不穩(wěn)定的年長病人參與科研性復(fù)查的意愿較低。因此，大樣本的臨床研究仍存在挑戰(zhàn)。（2）APTw成像采集方案、方法缺乏標(biāo)準(zhǔn)化。臨床研究現(xiàn)多采用單層影像進(jìn)行分析，結(jié)果可能存在偏差。少數(shù)研究對(duì)多層影像進(jìn)行分析，這種容積成像能對(duì)病人的缺血狀態(tài)做出更完善的評(píng)估，因此快速多層面或3D體積成像的APTw 技術(shù)亟待進(jìn)一步完善。綜上，APTw 目前仍需更大規(guī)模的臨床研究和技術(shù)優(yōu)化統(tǒng)一，從而為進(jìn)入臨床應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。