APT在膠質(zhì)瘤假性進展與復(fù)發(fā)鑒別中的應(yīng)用

楊粵龍 黃飚*

高級別膠質(zhì)瘤約占所有原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤的25%，其中膠質(zhì)母細胞瘤是最常見的原發(fā)性腦腫瘤[1]。目前，高級別膠質(zhì)瘤標(biāo)準(zhǔn)治療方案為最大范圍安全地手術(shù)切除病灶，再輔以放療或同步放化療[2]。在隨訪追蹤時，部分膠質(zhì)瘤病人在T1WI增強影像上可出現(xiàn)腫瘤樣強化改變，類似腫瘤復(fù)發(fā)或進展，但這些改變在治療結(jié)束后會逐漸消失或保持穩(wěn)定，因此被稱為“假性進展”[3]。利用常規(guī)MR成像序列評估腫瘤復(fù)發(fā)和假性進展價值有限，兩者均可表現(xiàn)為T1低信號、T2高信號，增強掃描呈不均勻囊實性強化病灶。酰胺質(zhì)子轉(zhuǎn)移 （amide proton transfer，APT）技術(shù)作為一種無創(chuàng)性檢查方法可以定量測定內(nèi)源性蛋白質(zhì)及多肽的含量，反映腫瘤代謝情況，能較準(zhǔn)確區(qū)分腫瘤復(fù)發(fā)和假性進展，本文就APT技術(shù)鑒別假性進展與腫瘤復(fù)發(fā)的研究進展進行綜述，以指導(dǎo)臨床治療，改善病人預(yù)后。

1 假性進展的病理基礎(chǔ)及臨床表現(xiàn)

假性進展是膠質(zhì)瘤治療后放射性腦損傷主要的表現(xiàn)形式，其損傷程度取決于輻射總劑量和腫瘤分化程度，放療后腦組織中腫瘤壞死因子-α（TNF-α）表達增加，繼發(fā)性引起其他細胞因子如血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）上調(diào)[4]，VEGF增加小血管通透性并引起腦水腫，導(dǎo)致慢性炎癥反應(yīng)、慢性氧化應(yīng)激和神經(jīng)元結(jié)構(gòu)破壞?；熕幬镆嗫芍苯訐p害神經(jīng)組織或增強放療輻射效應(yīng)而間接引起神經(jīng)組織損害。約91%的O6-甲基鳥嘌呤-DNA甲基轉(zhuǎn)移酶（MGMT）基因啟動子甲基化的膠質(zhì)瘤病人會出現(xiàn)假性進展[5]。

假性進展病人通常無臨床癥狀而僅在MRI上表現(xiàn)為強化病灶，但少數(shù)病人會因為一過性腦白質(zhì)炎性脫髓鞘改變而出現(xiàn)一些并發(fā)癥，包括認知能力下降、亞急性腦干腦炎或嗜睡綜合征等。偶爾也會出現(xiàn)內(nèi)分泌功能障礙如性腺或甲狀腺功能減退[6]。而腫瘤復(fù)發(fā)表現(xiàn)為顱內(nèi)壓升高、惡病質(zhì)等癥狀。假性進展只需對癥處理，預(yù)后較好；腫瘤復(fù)發(fā)需要再次手術(shù)或者更改治療方案。若將腫瘤復(fù)發(fā)誤診為假性進展，很可能會耽誤病人最佳治療時機而導(dǎo)致無效治療。因此，正確區(qū)分腫瘤復(fù)發(fā)和假性進展對于臨床治療方案的選擇至關(guān)重要。

2 APT鑒別腫瘤復(fù)發(fā)和假性進展

APT技術(shù)是一種基于化學(xué)交換飽和轉(zhuǎn)移機制的成像方法，可用于檢測組織中低濃度、內(nèi)源性移動蛋白質(zhì)和多肽中的酰胺質(zhì)子 （例如細胞溶質(zhì)蛋白、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白和分泌蛋白）[7]。APT技術(shù)通過施加1～5 s的選擇性偏共振飽和脈沖，充分預(yù)飽和蛋白質(zhì)和多肽中的酰胺質(zhì)子，被飽和的酰胺質(zhì)子可與周圍環(huán)境中自由水質(zhì)子進行化學(xué)交換，從而使自由水信號下降，通過測量自由水飽和前后信號強度的差異間接反映組織中酰胺質(zhì)子的化學(xué)交換[8]。Zhou等[9]研究發(fā)現(xiàn)，通過測量不同飽和脈沖頻率時水的信號強度，可以獲得一條非對稱性曲線，即Z譜曲線，以水峰0ppm（ppm表示10-6）為中心，距離水峰＋3.5ppm處為酰胺質(zhì)子峰，在此施加偏共振飽和脈沖后，該處水信號下降，提示飽和后的酰胺質(zhì)子與周圍一部分自由水進行了化學(xué)交換，證實了APT效應(yīng)存在。APT轉(zhuǎn)化率可以利用水峰兩側(cè)±3.5ppm處的非對稱性磁化轉(zhuǎn)移率（magnetization transfer ratio，MTRasym）差值計算，即 MTRasym（＋3.5ppm）-MTRasym（-3.5ppm）。根據(jù)該理論，組織中的APT轉(zhuǎn)化率主要取決于游離的酰胺質(zhì)子含量和酰胺質(zhì)子與自由水質(zhì)子交換的速率，交換速率也受組織pH值及溫度的影響，pH值及溫度降低會導(dǎo)致APT交換速率下降。

假性進展常發(fā)生在高級別膠質(zhì)瘤放療或同步放化療后3個月內(nèi)，神經(jīng)腫瘤學(xué)反應(yīng)評估標(biāo)準(zhǔn)（response assessment in neuro-oncology working group，RANO）[10]中提出，除非在放射治療區(qū)域以外腦組織出現(xiàn)新發(fā)T1WI強化病灶或者強化病灶已得到病理證實，否則在高級別膠質(zhì)瘤放化療后3個月內(nèi)，此強化病灶不應(yīng)診斷為腫瘤復(fù)發(fā)或進展。少數(shù)假性進展病人原有臨床癥狀會進一步惡化，但大多數(shù)病人影像表現(xiàn)和臨床癥狀之間并不匹配，即在常規(guī)T1WI增強影像上可表現(xiàn)為明顯強化灶，而病人原有臨床癥狀趨于穩(wěn)定，甚至沒有臨床癥狀[11]。假性進展常發(fā)生在MGMT基因啟動子甲基化的高級別膠質(zhì)瘤病人中，因為此類病人對烷基化化療藥物如替莫唑胺反應(yīng)更為敏感[10]。MGMT在DNA損傷的修復(fù)過程中起著關(guān)鍵作用，DNA修復(fù)機制受損會使細胞更容易受到放療和化療藥物的毒性作用損害，繼發(fā)性免疫反應(yīng)會導(dǎo)致血腦屏障破壞，從而在影像學(xué)上表現(xiàn)為假性進展。雖然假性進展多發(fā)生在放療或同步放化療后3個月內(nèi)，但也有一些病人發(fā)生時間較晚，甚至達數(shù)年之久，尤其是使用替莫唑胺和洛莫司汀進行同步放化療的膠質(zhì)瘤病人[12]。

蛋白質(zhì)組學(xué)和MR波譜（MRS）研究表明[13-14]，增生活躍的腫瘤組織蛋白質(zhì)代謝增強，表達蛋白質(zhì)種類更豐富、含量增加。不同的是，假性進展被認為是在治療區(qū)域及其附近出現(xiàn)的治療相關(guān)炎癥反應(yīng)，可表現(xiàn)為水腫、占位效應(yīng)和血腦屏障通透性的短暫性增加[10]，引起相應(yīng)區(qū)域細胞破壞和細胞密度降低，細胞質(zhì)中的游離蛋白質(zhì)和多肽減少[4]。因此，腫瘤復(fù)發(fā)時腫瘤細胞密度增高，細胞蛋白質(zhì)合成增加，但此時pH值及溫度變化很小，APT轉(zhuǎn)化率與酰胺質(zhì)子濃度呈正相關(guān)，較對側(cè)正常腦白質(zhì)呈高信號；而假性進展細胞密度降低，APT轉(zhuǎn)化率也相對較低。這一觀點在Park等[15]關(guān)于膠質(zhì)母細胞瘤治療后反應(yīng)評估中也得到進一步驗證，腫瘤復(fù)發(fā)病人第90百分位 APT（APT90）轉(zhuǎn)化率為 3.87%～4.01%，而假性進展病人APT90轉(zhuǎn)化率僅為1.38%～1.41%，且差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），APT鑒別兩者的準(zhǔn)確度為83.2%。Park等[16]研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤復(fù)發(fā)組APT90轉(zhuǎn)化率為 （2.8±1.4）%，假性進展組 APT90轉(zhuǎn)化率為（0.8±0.9）%，當(dāng) APT90轉(zhuǎn)化率臨界值為 1.9%時，鑒別兩者的準(zhǔn)確度為72%。

Wang等[17]利用大鼠動物模型證實，完全性放射性壞死區(qū)域的APT信號呈低信號或等信號，而在臨床工作中常發(fā)現(xiàn)，假性進展病人的APT轉(zhuǎn)化率相對于對側(cè)正常腦白質(zhì)呈等信號或稍高信號。病理活檢證實其APT轉(zhuǎn)化率取決于少量殘留或復(fù)發(fā)的高級別膠質(zhì)瘤細胞與炎性反應(yīng)物的混合物，細胞密度低和增殖分化不活躍對診斷假性進展有提示作用。盡管高級別膠質(zhì)瘤放療或同步放化療后組織成分復(fù)雜，影響APT轉(zhuǎn)化率的因素較多，但多項研究證實膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)的平均APT（APTmean）及最大APT（APTmax）轉(zhuǎn)化率仍高于假性進展病人[15]。 Ma 等[18]對32例高級別膠質(zhì)瘤術(shù)后行標(biāo)準(zhǔn)放化療3個月的病人進行APT隨訪，在腦內(nèi)異常強化區(qū)域分別測定APTmean和APTmax轉(zhuǎn)化率，結(jié)果發(fā)現(xiàn)腫瘤復(fù)發(fā)組的APTmean和APTmax轉(zhuǎn)化率分別為（2.75±0.42）%和（3.29±0.61）%，而假性進展組則分別為（1.56±0.42）%和（1.95±0.44）%，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.001）。進一步經(jīng)受試者操作特征（ROC）曲線分析發(fā)現(xiàn)，利用APTmean鑒別兩者的最佳臨界值為2.42%，此時敏感度和特異度分別為85%、100%，APTmax鑒別兩者的最佳臨界值為2.54%，敏感度和特異度分別為95%、91.7%。而且，利用APTmean轉(zhuǎn)化率作為影像標(biāo)志鑒別兩者的診斷效能高于APTmax轉(zhuǎn)化率。目前臨床上行APT檢查的病人大多在3 T MR掃描設(shè)備上進行，APT信號強度很弱，為水信號強度的2%～4%。再者，腫瘤與正常腦實質(zhì)交界處的APT信號強度差異也較小，導(dǎo)致APT影像的空間分辨力相對較低，隨著高場多通道相控陣線圈或7 T掃描設(shè)備的普及，有助于提高影像信噪比，增加其空間分辨力[19]。

3 APT和其他成像方法在鑒別腫瘤復(fù)發(fā)和假性進展中的比較

3.1 灌注加權(quán)成像 （PWI） 動態(tài)磁敏感對比增強（dynamic susceptibility contrast，DSC）-PWI 中常用的指標(biāo)有相對血容量（rCBV）、相對血流量（rCBF）、平均通過時間（MTT）、達峰時間（TPP），從不同角度反映微血管新生程度及血流灌注狀態(tài)，與病灶局部血供情況及血管通透性相關(guān)。在腫瘤復(fù)發(fā)時新生血管增加，局部rCBV和rCBF均會增加，而腫瘤進展因為血腦屏障破壞，局部血流量減低，主要表現(xiàn)為低rCBV和rCBF。有研究[20]提出異常強化病灶rCBV＞2.04或者＜0.62可能分別反映腫瘤復(fù)發(fā)和假性進展，當(dāng)rCBV在0.62～2.04之間很難區(qū)分是腫瘤復(fù)發(fā)還是假性進展，需要結(jié)合其他功能MR成像進一步判斷。Patel等[21]對28篇文獻進行meta分析，結(jié)果顯示，病灶rCBV＞2.15可診斷為腫瘤復(fù)發(fā)，＜0.9可診斷為假性進展。高級別膠質(zhì)瘤放化療后病灶區(qū)組織成分復(fù)雜，放射性損傷組織與復(fù)發(fā)腫瘤細胞可能共存，rCBV具體的臨界值界定還有待進一步研究。動脈自旋標(biāo)記成像利用動脈血中的水分子進行成像，較DSC-PWI受血腦屏障影響小，能更真實地反映組織的血流灌注情況，但動脈自旋標(biāo)記成像的信噪比及空間分辨力較低，成像時間長，在臨床上應(yīng)用受到一定限制。受放化療后血管炎性壞死、血腦屏障破壞、血管不均勻分布的影響，假性進展與腫瘤復(fù)發(fā)的血流灌注成像有時并無明顯差別。腫瘤組織中存在不同發(fā)育階段的血管，不成熟血管可引起對比劑滲漏，易造成rCBV和rCBF高估。而且一些抗血管生成藥物如貝伐單抗和化療藥物可直接或間接增加血管的通透性，所以灌注成像也不能準(zhǔn)確反映病灶血流灌注的狀態(tài)。

3.2 MRS MRS利用化學(xué)位移原理可定量測定腦組織局部代謝情況，常檢測的代謝產(chǎn)物有N-乙酰天門冬氨酸（NAA）、肌酸（Cr）、膽堿（Cho）、乳酸（Lac）、脂質(zhì)（Lip）等。腫瘤復(fù)發(fā)時細胞增殖活躍，Cho能有效反映細胞膜代謝狀態(tài)，MRS主要表現(xiàn)有Cho/NAA或Cho/Cr值升高、NAA/Cho值下降。而在假性進展中，放射性炎癥反應(yīng)引起細胞崩解破壞，NAA/Cr和Cho/Cr值均下降，Lac和Lip值升高，隨著假性進展程度加重，NAA/Cr值逐漸下降。當(dāng)放化療劑量增加或時間延長時，腦組織發(fā)生完全性壞死，此時NAA與 Cr、Cho、Lac、Lip均不能檢測到， 在 MRS上表現(xiàn)為較平坦的曲線[22]。Chuang等[23]對評價腫瘤的2項常用指標(biāo)Cho/Cr和Cho/NAA值進行meta分析，發(fā)現(xiàn)腫瘤復(fù)發(fā)組平均Cho/Cr和Cho/NAA值均高于假性進展組，但不同文獻對鑒別腫瘤復(fù)發(fā)與假性進展臨界值的報道并不一致。Crain等[24]研究得出Cho/Cr值＞1.54對診斷腫瘤復(fù)發(fā)有提示作用，此時鑒別腫瘤復(fù)發(fā)和假性進展的敏感度和特異度分別為66%和79%。Kazda等[25]對39例高級別膠質(zhì)瘤術(shù)后可疑復(fù)發(fā)的病人進行MRS成像，Cho/Cr值≥0.7時診斷腫瘤復(fù)發(fā)的敏感度、特異度分別為74.6%、63.2%。Park等[16]對比MRS與APT成像研究發(fā)現(xiàn)，病灶區(qū)域APT轉(zhuǎn)化率與MRS的Cho/Cr值呈正相關(guān)，均能反映細胞的增殖狀態(tài)，但APT診斷腫瘤復(fù)發(fā)的準(zhǔn)確度為72%，而MRS只有37%，可能是因為APT較MRS能更好地反映整個腫瘤組織的異質(zhì)性和微環(huán)境，而且MRS測量易受研究者主觀性影響，興趣區(qū)（ROI）選擇的可重復(fù)性較低，所選取的ROI也不能代表整個腫瘤組織。盡管回波平面光譜成像可以對全腦代謝情況進行評估，但其采集時間至少需要25 min，限制了其在臨床中的進一步應(yīng)用。

3.3 PET PET常見的氨基酸示蹤劑有O-（2-1F-氟乙基）-L-酪氨酸（18F-FET）和11C-甲基-L-蛋氨酸（11C-MET），從不同角度反映了病變代謝信息。18FFET對腫瘤具有親合力，同時在正常腦組織中代謝不活躍而呈低背景本底，有利于腫瘤性病變的顯示[26]。Kebir等[12]對26例膠質(zhì)母細胞瘤術(shù)后同步放化療病人進行隨訪，行18F-FET PET檢查鑒別膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)與假性進展的敏感度、特異度分別為84%、86%。但18F-FET半衰期較長[27]，在體內(nèi)停留時間較久，可能會導(dǎo)致病灶攝取示蹤劑特異性降低。Park等[26]納入50例膠質(zhì)瘤術(shù)后病人行11C-MET PET和APT隨訪研究，結(jié)果表明11C-MET PET鑒別膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)與假性進展的敏感度、特異度分別為82.1%、66.7%；而APT鑒別兩者的敏感度、特異度分別為86.2%、85.7%，可見APT對腫瘤復(fù)發(fā)的診斷效能高于11CMET PET?？赡苁且驗榉呕熀笱X屏障破壞或放射性炎癥誘導(dǎo)蛋氨酸積聚，影響病灶區(qū)域代謝狀態(tài)的測量，而APT檢查無需對比劑，APT加權(quán)影像信號強度不受血腦屏障破壞的影響。再者11C-MET病灶/對側(cè)白質(zhì)攝取比值是半定量參數(shù)，不能準(zhǔn)確反映腫瘤復(fù)發(fā)與假性進展之間的差異。而且，需要長期隨訪的病人行PET檢查時不得不多次暴露在射線下，對身體健康有一定損害。而APT檢查不必擔(dān)心輻射對病人身體的影響，適合長期隨訪。

4 小結(jié)

高級別膠質(zhì)瘤術(shù)后放化療可以消除殘余腫瘤細胞，但提高病人整體生存率的同時假性進展的發(fā)生率也越來越高。與PWI、MRS及PET相比，APT成像鑒別假性進展與腫瘤復(fù)發(fā)的準(zhǔn)確性更高，還具有可重復(fù)性、特異性高等優(yōu)點。在人工智能、機器學(xué)習(xí)的輔助下，影像組學(xué)通過高通量提取MRI影像信息，分析腫瘤微環(huán)境及紋理特征，可預(yù)測病人生存預(yù)后及判斷治療后療效。將影像組學(xué)與APT相結(jié)合有望實現(xiàn)無創(chuàng)性評估腫瘤生物學(xué)行為及基因表達，實現(xiàn)對病人的個體化診療。