化學(xué)交換飽和轉(zhuǎn)移成像技術(shù)在肌肉骨骼系統(tǒng)的研究進(jìn)展

王梅，張曉東

作者單位：1.廣州市第一人民醫(yī)院南沙醫(yī)院放射科，廣州 511458；2.南方醫(yī)科大學(xué)第三附屬醫(yī)院(廣東省骨科研究院)影像科，廣州 510630

化學(xué)交換飽和轉(zhuǎn)移成像(chemical exchange saturation transfer，CEST)是一種新型磁共振成像技術(shù)，嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō)，它是一種磁共振增強(qiáng)技術(shù)。與其他常規(guī)MR成像技術(shù)相比，CEST技術(shù)可以利用非對(duì)稱分析公式計(jì)算出非對(duì)稱性磁化轉(zhuǎn)移率(magnetization transfer ratio asymmetry，MTRasym)，利用該轉(zhuǎn)移率可以分析被檢物質(zhì)的濃度和相關(guān)疾病的進(jìn)展[1]。CEST最早由Ward等[2]于2000年提出，此技術(shù)可定量檢測(cè)多種代謝物的生化成分，目前已應(yīng)用于腫瘤、腦卒中、膝關(guān)節(jié)炎及椎間盤退變等疾病的臨床診療評(píng)估，尤其在肌骨系統(tǒng)相關(guān)疾病的早期診斷方面具有很大的應(yīng)用前景。因此，本文旨在對(duì)CEST技術(shù)的概念及基本原理、測(cè)量指標(biāo)及其在肌骨系統(tǒng)方面的應(yīng)用進(jìn)行綜述，以加深對(duì)CEST技術(shù)在肌骨系統(tǒng)應(yīng)用的理解。

1 CEST技術(shù)的基本概念及原理

CEST技術(shù)是在磁化傳遞技術(shù)(magnetization transfer，MT)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，它是一種新型磁共振成像技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)是利用特定的飽和脈沖，對(duì)特定大分子中氫質(zhì)子進(jìn)行充分預(yù)飽和，飽和后的氫質(zhì)子可與周圍自由水中低能氫質(zhì)子進(jìn)行化學(xué)交換，使得自由水中氫質(zhì)子部分飽和，在常規(guī)的MR掃描中，飽和質(zhì)子無(wú)法產(chǎn)生共振，因而無(wú)法采集到信號(hào)，導(dǎo)致自由水質(zhì)子磁共振信號(hào)的降低。通過(guò)測(cè)量信號(hào)變化差值，可以間接反映大分子濃度和人體組織的相關(guān)信息。CEST技術(shù)包含兩個(gè)過(guò)程即化學(xué)交換過(guò)程和飽和轉(zhuǎn)移過(guò)程。化學(xué)交換是指自由水中的氫質(zhì)子和大分子中的飽和氫質(zhì)子會(huì)不停的發(fā)生交換而處于動(dòng)態(tài)平衡中；飽和轉(zhuǎn)移是指由于自由水中飽和氫質(zhì)子不斷富集使自由水磁化強(qiáng)度降低，從而引起了自由水信號(hào)強(qiáng)度衰減[3]。

目前“兩池”交換模型是CEST較為經(jīng)典的原理模型[4]，即將生物組織中自由水和大分子分別劃分為“自由池”(free，large，or liquid poor)和“溶質(zhì)池”(restricted，small，or macromlecular poor)。人體中存在大量自由水且自由水信號(hào)強(qiáng)度高，因此常規(guī)MR圖像采集到的信號(hào)都是“自由池”信號(hào)。通過(guò)對(duì)“溶質(zhì)池”施加頻率選擇性飽和脈沖，使與磁場(chǎng)方向相同的溶質(zhì)質(zhì)子自旋數(shù)目和與磁場(chǎng)方向相反的溶質(zhì)質(zhì)子自旋數(shù)目相等，導(dǎo)致溶質(zhì)質(zhì)子凈磁化強(qiáng)度為零，最終結(jié)果是采集不到這部分溶質(zhì)質(zhì)子MRI信號(hào)。溶質(zhì)池的飽和質(zhì)子會(huì)以一定的交換率與自由池的不飽和質(zhì)子進(jìn)行交換，導(dǎo)致自由水池中飽和質(zhì)子不斷積累，最終引起自由水池信號(hào)的降低，其降低程度與“溶質(zhì)池”濃度成正比。由于“溶質(zhì)池”濃度較小，信號(hào)較低，常規(guī)MR圖像很難直接觀察到，而不間斷的飽和轉(zhuǎn)移實(shí)際是起到了放大器作用，使得低濃度的“溶質(zhì)池”信息可以被檢測(cè)得到。

2 CEST信號(hào)測(cè)定

CEST信號(hào)測(cè)定是通過(guò)Z譜(Z-spectrum)圖實(shí)現(xiàn)的，對(duì)于CEST分析，最常用的度量是MTRasym。飽和傳遞效應(yīng)可通過(guò)Z譜評(píng)價(jià)，并用MTRasym定量表示。將飽和頻率作為橫軸，飽和后的信號(hào)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)化(Ssat/S0)后作為縱軸，規(guī)定水峰為0 ppm，假設(shè)不存在MR gagCEST效應(yīng)，施加不同頻率的預(yù)飽和脈沖得到的Z譜應(yīng)該關(guān)于水峰點(diǎn)左右對(duì)稱(即只由直接水飽和效應(yīng)和半固體常規(guī)MT效應(yīng)引起)，但實(shí)際上由于存在CEST效應(yīng)，Z譜在特定飽和頻率處左右兩邊是非對(duì)稱的，所以通過(guò)測(cè)量Z譜中特定頻率處左右對(duì)稱點(diǎn)的Ssat/S0差值即可反映MR gagCEST效應(yīng)，公式如下。

MTRasym=[Ssat(-Δω)-Ssat(Δω)]/S0

上式中，Ssat為施加飽和脈沖后不同偏置頻率的采集信號(hào)強(qiáng)度，S0為施加飽和脈沖時(shí)的信號(hào)強(qiáng)度。Δω為自由水氫質(zhì)子飽和頻率的偏移值。

3 CEST對(duì)比劑的分類

CEST對(duì)比劑可分為內(nèi)源性對(duì)比劑和外源性對(duì)比劑兩大類。內(nèi)源性是利用人體本身存在的大分子物質(zhì)作為天然對(duì)比劑，而外源性CEST對(duì)比劑是引入與水分子固有頻率存在差值的物質(zhì)，以形成較好的CEST對(duì)比[5-6]。外源性CEST對(duì)比劑主要包括反磁性CEST對(duì)比劑和順磁性CEST對(duì)比劑。內(nèi)源性CEST對(duì)比劑主要包括酰胺類CEST、胺類CEST、羥基類CEST。在酰胺類CEST中，應(yīng)用最多的是酰胺質(zhì)子轉(zhuǎn)移(amide proton transfer，APT)技術(shù)，目前主要用于腦卒中和腫瘤方面，對(duì)于在其他系統(tǒng)疾病的應(yīng)用也在不斷地研究中[7]。谷氨酸(Glu)和肌酸(Cr)作為CEST成像的兩種主要含胺基的代謝物，已分別用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)和肌肉系統(tǒng)疾病的定量評(píng)估[8]。羥基類的CEST主要包括糖胺聚糖(glycosaminoglycan，GAG)和糖原兩種含羥基的代謝物。研究表明，關(guān)節(jié)軟骨中GAG的含量是評(píng)價(jià)膝關(guān)節(jié)軟骨的重要生物標(biāo)記物，且GAG含量的降低是評(píng)價(jià)早期骨關(guān)節(jié)炎(osteoarthritis，OA)的有效指標(biāo)[8]。

4 CEST技術(shù)在肌骨系統(tǒng)的應(yīng)用、存在問(wèn)題及展望

4.1 CEST技術(shù)在膝關(guān)節(jié)的應(yīng)用

4.1.1 MR gagCEST在膝OA的應(yīng)用

膝OA是最常見(jiàn)的慢性退行性疾病之一且病程發(fā)展呈不可逆性[9]。膝OA的主要特征是軟骨中GAG的大量丟失，同時(shí)伴隨有膠原纖維的破壞和膠原基質(zhì)的解體，以及水分含量的輕微增加[10]。關(guān)節(jié)軟骨的功能實(shí)現(xiàn)是基于它的兩個(gè)主要構(gòu)成部分：細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)。細(xì)胞由負(fù)責(zé)產(chǎn)生和保存細(xì)胞外基質(zhì)的細(xì)胞-軟骨細(xì)胞組成，其中軟骨細(xì)胞占正常關(guān)節(jié)軟骨體積的10%。細(xì)胞外基質(zhì)是由水(高達(dá)70%)和大分子組成，主要成分是膠原和蛋白多糖/GAGS[11]。膝OA的早期會(huì)有軟骨成分的生化改變，常規(guī)的MR成像技術(shù)無(wú)法做到對(duì)軟骨生化成分改變的定量計(jì)算與評(píng)估，因此臨床中膝OA的發(fā)現(xiàn)往往已經(jīng)到了晚期階段，而糖胺聚糖化學(xué)交換飽和轉(zhuǎn)移成像技術(shù)(glycosaminoglycan chemical exchange saturation transfer，gagCEST)可以對(duì)膝關(guān)節(jié)的軟骨生化成分進(jìn)行定量測(cè)量，可為疾病的超早期發(fā)現(xiàn)和診斷提供依據(jù)。

MR gagCEST的優(yōu)勢(shì)是理論上對(duì)GAG內(nèi)容具有很高的選擇性，無(wú)需使用外源性對(duì)比劑或?qū)ｉT的線圈或硬件[5]。目前用于MR軟骨成分定量的技術(shù)還有T1ρ、釓延遲增強(qiáng)掃描(dGEMRIC)、23Na-MRI等，這些技術(shù)都能完成對(duì)GAG含量的測(cè)量，但也都各自存在一些問(wèn)題，比如：釓增強(qiáng)延遲掃描需要使用Gd劑，對(duì)于有對(duì)釓劑使用禁忌證的人群(腎功能不全者)不能使用，并且延遲掃描需要等待更長(zhǎng)的時(shí)間。T1ρ成像也可用于GAG檢測(cè)，其利用水分子與組織內(nèi)大分子的相互作用進(jìn)行T1ρ成像，可直接測(cè)定GAG含量，但特異性較低[12]，因?yàn)檐浌侵械拟cMRI信號(hào)比質(zhì)子信號(hào)低約3500倍，并且表現(xiàn)出非?？斓某谠ィ@需要特定的超短回波時(shí)間(ultrashort echo time，UTE)采集序列，所以利用23Na-MRI獲取數(shù)據(jù)具有一定的挑戰(zhàn)性[10]。相比于以上的其他幾項(xiàng)技術(shù)，MR gagCEST作為一種采用內(nèi)源性對(duì)比劑的技術(shù)，無(wú)需注射任何對(duì)比劑，無(wú)需患者等待過(guò)長(zhǎng)檢查時(shí)間，無(wú)創(chuàng)且安全，同時(shí)對(duì)于硬件(如線圈)無(wú)特殊要求，可操作性高。

4.1.2 MR gagCEST對(duì)軟骨修復(fù)術(shù)后的評(píng)價(jià)

軟骨修復(fù)術(shù)后如何準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)其修復(fù)效果一直是臨床醫(yī)生和患者共同關(guān)注的話題。MR gagCEST技術(shù)可以對(duì)軟骨修復(fù)術(shù)后損傷區(qū)的周圍軟骨組織進(jìn)行分析，以確定軟骨修復(fù)術(shù)后是否存在退變意義上的生化改變[13]。傳統(tǒng)MRI上看不到軟骨的損傷范圍，術(shù)前了解軟骨的生化狀態(tài)或GAG含量對(duì)于得出損傷組織的范圍是十分必要的，這可能會(huì)影響術(shù)中有關(guān)軟骨切除范圍的決策。此外，術(shù)后監(jiān)測(cè)軟骨的生化狀態(tài)也可為軟骨修復(fù)手術(shù)的成功與否提供參考依據(jù)。Koller等[13]在7.0 T MR上采用MR gagCEST技術(shù)對(duì)11例接受微骨折技術(shù)或基質(zhì)聯(lián)合自體軟骨細(xì)胞移植(matrix-associated autologous chondrocyte transplantation，MACT)技術(shù)治療的軟骨缺損患者的軟骨缺損平面不對(duì)稱性進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)這些結(jié)果與健康參考軟骨(healthy reference cartilage，RC)的gagCEST不對(duì)稱性相關(guān)，證明軟骨修復(fù)術(shù)后損傷區(qū)的周圍軟骨組織存在退變意義上的生化改變，支持了MR gagCEST技術(shù)可以作為評(píng)價(jià)修復(fù)手術(shù)部位鄰近軟骨的工具。研究[14]表明，通過(guò)MR gagCEST測(cè)定毗鄰病灶周圍軟骨組織的MTRasym值可作為移植術(shù)成功與否的參考依據(jù)，也可作為軟骨修復(fù)手術(shù)部位軟骨準(zhǔn)確分期的可行性方法。正常關(guān)節(jié)不同軟骨區(qū)域的MTRasym值不同，其可為軟骨移植后不同軟骨區(qū)域質(zhì)量評(píng)估提供重要的參考，但不同場(chǎng)強(qiáng)下不同軟骨區(qū)域的MTRasym值有待進(jìn)一步驗(yàn)證。Schreiner等[15]對(duì)10名健康青年志愿者在7.0 T MRI上進(jìn)行膝關(guān)節(jié)成像，通過(guò)計(jì)算膝關(guān)節(jié)軟骨感興趣區(qū)Z譜(MTRasym)的不對(duì)稱性得出負(fù)重和非負(fù)重股骨軟骨的MTRasym值相似，而滑車溝、髕骨和脛骨軟骨的MTRasym值低于非負(fù)重股骨軟骨；Schleich等[14]在3.0 T上對(duì)20名健康志愿者的膝關(guān)節(jié)6個(gè)軟骨區(qū)CEST效應(yīng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，研究發(fā)現(xiàn)髕骨和滑車軟骨的MTRasym值較高，股骨內(nèi)側(cè)髁和脛骨外側(cè)平臺(tái)的MTRasym較低。這些研究表明磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小和軟骨區(qū)域差異也會(huì)影響MTRasym值，在進(jìn)行膝關(guān)節(jié)軟骨gagCEST成像時(shí)，必須加以考慮。

4.2 CEST技術(shù)在脛距骨關(guān)節(jié)軟骨的應(yīng)用

脛距骨關(guān)節(jié)損傷很常見(jiàn)。距骨骨軟骨病變(OCL)的定義是涉及距骨的關(guān)節(jié)面和軟骨下骨的任何缺損，通常認(rèn)為與踝關(guān)節(jié)損傷有關(guān)[16-17]。如果OCL病變不治療或治療不及時(shí)，易患早期骨關(guān)節(jié)炎[18]。因此及時(shí)、準(zhǔn)確的診斷是治療的先決條件。關(guān)節(jié)鏡被認(rèn)為是評(píng)價(jià)軟骨的金標(biāo)準(zhǔn)[19]，但它卻是一種有創(chuàng)檢查。MRI由于具有非侵入性，無(wú)輻射性和顯示周圍異常軟組織的能力，被認(rèn)為是排除或者確認(rèn)踝關(guān)節(jié)軟骨病變的首選技術(shù)[18]。傳統(tǒng)MRI僅能對(duì)關(guān)節(jié)軟骨的形態(tài)學(xué)變化進(jìn)行描述，不能檢測(cè)到軟骨的早期退行性變化，CEST技術(shù)可安全、無(wú)創(chuàng)地通過(guò)對(duì)脛距骨關(guān)節(jié)軟骨中GAG含量的測(cè)量，為骨關(guān)節(jié)炎的早期診斷提供參考。Kogan等[20]最早在7.0 T MRI上進(jìn)行了健康志愿者踝關(guān)節(jié)MR gagCEST成像的研究，將測(cè)量的gagCEST不對(duì)稱與T1ρ進(jìn)行比較和相關(guān)分析。體外研究的結(jié)果顯示，用兩個(gè)或更多的切片采集的關(guān)節(jié)軟骨gagCEST的平均值要高于單層采集的gagCEST。從而論證了關(guān)節(jié)軟骨多層gagCEST標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量的可行性和優(yōu)化性。經(jīng)過(guò)參數(shù)的優(yōu)化，可在7 min內(nèi)完成整個(gè)脛距關(guān)節(jié)的MR gagCEST成像。Abrar等[21]在3.0 T MRI上獲取并分析了17名健康志愿者和5名關(guān)節(jié)損傷后距骨軟骨病變患者的脛距關(guān)節(jié)軟骨的MR gagCEST效應(yīng)，結(jié)果顯示患者組的平均磁化傳遞傳輸比不對(duì)稱性(即MR gagCEST效應(yīng)大小)顯著低于健康志愿者。該優(yōu)化的3.0 T MR gagCEST成像方案允許在臨床可行的采集時(shí)間內(nèi)對(duì)正常和退變的軟骨進(jìn)行穩(wěn)定的MR gagCEST效應(yīng)量化。此項(xiàng)研究為CEST技術(shù)在脛距骨關(guān)節(jié)應(yīng)用于臨床提供了更大的可能性。盡管如此，目前關(guān)于CEST在脛距骨關(guān)節(jié)的研究及應(yīng)用仍然較少，這主要是由于關(guān)節(jié)軟骨厚度有限(健康人測(cè)量?jī)H約2 mm)以及已知的MR gagCEST成像空間分辨率有限[11,22]。

4.3 CEST技術(shù)對(duì)椎間盤早期退變的診斷價(jià)值及應(yīng)用

椎間盤(intervertebral discs，IVD)是人體內(nèi)最大的無(wú)血管、神經(jīng)性結(jié)構(gòu)，對(duì)脊柱功能起著至關(guān)重要的作用。它由兩個(gè)解剖區(qū)域組成——椎間盤中央的髓核(nucleus pulposus，NP)和外環(huán)纖維環(huán)(annulus fibrosus，AF)，并由軟骨終板與椎體隔開[23]。糖胺聚糖(GAG)是椎間盤的主要成分之一，在脊柱生理中起著至關(guān)重要的作用。在病理狀態(tài)下椎間盤發(fā)生退變或老化，由于椎間盤大分子降解且不再被組織基質(zhì)捕獲，而是緩慢擴(kuò)散出椎間盤，因此研究認(rèn)為GAG的喪失是發(fā)生退變的最早且最明顯的特征[24]。傳統(tǒng)上的解剖MRI常常用來(lái)描述椎間盤的形態(tài)變化和評(píng)估退變的嚴(yán)重程度，原理是NP中水分含量的減少，導(dǎo)致T2值降低，臨床上常使用T2加權(quán)像來(lái)評(píng)估IVD變性。然而，由于GAG濃度的降低發(fā)生在含水量降低之前，因此gagCEST成像可能比傳統(tǒng)的T2WI更早發(fā)現(xiàn)IVD的退化，有可能在疾病出現(xiàn)癥狀之前發(fā)現(xiàn)IVD變性[25]。Schleich等[26]在3.0 T上對(duì)無(wú)腰背痛的健康志愿者進(jìn)行腰椎間盤檢查，通過(guò)識(shí)別感興趣區(qū)中的MTRasym來(lái)測(cè)量NP和AF的GAG含量，結(jié)果表明正常椎間盤NP中的MTRasym值明顯高于突出的椎間盤，提示退變的椎間盤含有較低的GAG含量。Xiong等[27]對(duì)非特異性下腰痛(LBP)患者研究也發(fā)現(xiàn)椎間盤的GagCEST值與退變程度呈明顯負(fù)相關(guān)。MR gagCEST技術(shù)判別椎間盤退變準(zhǔn)確率優(yōu)于椎間盤的擴(kuò)散加權(quán)成像(DWI)、T1rho成像，準(zhǔn)確率最高達(dá)82%，而且gagCEST可早期檢測(cè)到NP和AF內(nèi)GAG含量的丟失，可實(shí)現(xiàn)對(duì)腰椎間盤退變疾病的早期診斷和定量評(píng)估。Latz等[28]通過(guò)CEST技術(shù)研究了腿長(zhǎng)差(Leg length discrepancy，LLD)對(duì)椎間盤退變的影響，發(fā)現(xiàn)LLD患者L5～S1 IVD的NP-gagCEST值明顯低于正常人，且在未檢測(cè)到任何形態(tài)學(xué)病理之前就已觀察到gagCEST值降低，因此腰椎間盤MR gagCEST技術(shù)可作為檢測(cè)腰椎間盤早期分子改變的工具。Pulickal等[29]在3.0 T磁共振上研究發(fā)現(xiàn)神經(jīng)根病和慢性下腰痛患者的gagCEST值明顯低于健康人，而形態(tài)學(xué)分析顯示沒(méi)有顯著差異，因此GagCEST生化顯像可作為患者IVD退變的早期生物標(biāo)志物，MR gagCEST技術(shù)可能是研究IVD退變過(guò)程的一種無(wú)創(chuàng)性工具。MR gagCEST除了對(duì)椎間盤退行性病變的早期診斷外，還可用于評(píng)價(jià)活體椎間盤的病理生理學(xué)[23]，同時(shí)有望以定量的方式干預(yù)和監(jiān)測(cè)保守治療、手術(shù)和干細(xì)胞治療等各種治療方法的療效[25]。

4.4 CEST技術(shù)在肌肉組織中的應(yīng)用

肌酸(creatine，Cr)在磷酸鹽結(jié)合能的儲(chǔ)存和傳遞中起著重要的作用[30]。在運(yùn)動(dòng)中，三磷酸腺苷(adenosine triphosphate，ATP)被分解成二磷酸腺苷(adenosine diphosphate，ADP)和磷酸基，為運(yùn)動(dòng)提供能量。為了維持ATP供應(yīng)，磷酸肌酸(phosphocreatine，PCR)被肌酸激酶(creatine kinase，CK)反應(yīng)分解產(chǎn)生ATP，同時(shí)伴有Cr增加[31]。因此，定量測(cè)定Cr和PCR的濃度和組織分布對(duì)于理解細(xì)胞化學(xué)和評(píng)估病理變化非常重要。目前磁共振技術(shù)已被廣泛用于運(yùn)動(dòng)肌肉代謝的非侵入性功能研究，并在研究肌肉疾病方面變得越來(lái)越重要[32]。通過(guò)31P磁共振波譜(31P magnetic resonance spectroscopy，31P MRS)和1H MRS(proton magnetic resonance spectrum，1H MRS)評(píng)估體內(nèi)的Cr水平是觀察活體組織能量代謝的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)[33]。31P MRS是研究骨骼肌氧化代謝的第一種方法，也是目前應(yīng)用最廣泛的方法，但它的缺點(diǎn)是空間分辨率低和敏感度低且需要專門的硬件和軟件[34-37]。由于光譜分辨率有限，1H MRS只能測(cè)量總Cr，不能區(qū)分PCR和Cr，在能量代謝方面應(yīng)用較少[38-39]。此外，1H MRS和31P MRS均不能測(cè)定游離Cr。先前研究表明Cr在其胺基(-NH2)和體內(nèi)水質(zhì)子之間表現(xiàn)出濃度依賴性的CEST效應(yīng)且Cr的CEST效應(yīng)與Cr濃度成線性關(guān)系[40-41]。Kogan等[42]在7.0 T下通過(guò)測(cè)量健康志愿者屈足運(yùn)動(dòng)后肌肉中Cr的濃度，觀察到Cr引起CEST效應(yīng)增加，并以指數(shù)方式恢復(fù)到基線水平，展示了一種基于CEST的技術(shù)來(lái)測(cè)量活體肌肉中游離Cr的變化的可行性。與31P MRS相比，CrCEST的敏感度高出三個(gè)數(shù)量級(jí)以上。此外，Cr CESTasym圖顯示出良好的空間分辨率，能夠區(qū)分不同受試者的不同肌肉用途，且運(yùn)動(dòng)后31P MRS的恢復(fù)動(dòng)力學(xué)與CrCEST的恢復(fù)動(dòng)力學(xué)有很好的一致性。但是7.0 T磁共振并沒(méi)有廣泛應(yīng)用臨床，目前僅限于科學(xué)研究。Kogan等[42]后續(xù)又在3.0 T下做了相似的試驗(yàn)，認(rèn)為Cr CEST技術(shù)可應(yīng)用于3.0 T活體肌肉Cr動(dòng)態(tài)變化的檢測(cè)，3.0 T磁共振的廣泛可獲得性和臨床適用性有可能在臨床上推動(dòng)這一方法的發(fā)展[43]。Pavuluri等[44]利用給體模靜脈注射PCr前后，分別于11.7 T和21.1 T對(duì)后肢肌肉和腎臟進(jìn)行CEST MRI檢查，特異跟蹤C(jī)r和PCr的攝取和清除，證明了CEST檢測(cè)Cr和PCr在廣泛的實(shí)驗(yàn)條件和磁場(chǎng)強(qiáng)度下是相當(dāng)穩(wěn)健的。CrCEST方法作為診斷和治療肌肉疾病的工具，有可能為肌肉代謝的原發(fā)性疾病以及與其他病理相關(guān)的肌肉代謝繼發(fā)性并發(fā)癥提供關(guān)鍵信息，也可能會(huì)為肌肉能量學(xué)提供新的見(jiàn)解，當(dāng)然，也可以通過(guò)這種方法直接監(jiān)測(cè)代謝物濃度和定量肌酸代謝來(lái)改善肌酸補(bǔ)充方案。

4.5 CEST技術(shù)的局限性及展望

CEST技術(shù)在臨床的應(yīng)用中也受到磁場(chǎng)均勻性、掃描時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、信噪比低和場(chǎng)強(qiáng)要求(最好是≥7.0 T)等復(fù)雜的技術(shù)性限制[11]，因此在臨床上的應(yīng)用還沒(méi)有大規(guī)模的開展。此外在患者安全性問(wèn)題，特異性吸收率(specific absorption rate，SAR)值的限制也需要關(guān)注。研究表明，可快速交換的質(zhì)子通過(guò)施加更多的RF脈沖才能有效的飽和，這樣對(duì)人體的SAR值是不利的[45]。不同設(shè)備廠家對(duì)化學(xué)飽和轉(zhuǎn)移成像技術(shù)序列所設(shè)置的掃描協(xié)議及參數(shù)也不盡相同，所以導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果也有不一致性。雖然這項(xiàng)技術(shù)對(duì)靜磁場(chǎng)(B0)均勻性較敏感、掃描時(shí)間較長(zhǎng)，但已有研究[46-48]對(duì)這些局限性進(jìn)行改進(jìn)，使得這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展更趨于成熟，而且初步應(yīng)用于3.0 T MRI。

綜上所述，與傳統(tǒng)影像學(xué)檢查技術(shù)相比，CEST技術(shù)作為一種新型成像技術(shù)，為疾病的早期診斷和臨床診治提供了更多的理論依據(jù)，已在人體肌骨系統(tǒng)呈現(xiàn)了良好的應(yīng)用前景。雖然CEST技術(shù)存在對(duì)磁場(chǎng)均勻性要求高、磁場(chǎng)強(qiáng)度的要求高、采集時(shí)間較長(zhǎng)等這些局限性，但最新研究表明CEST技術(shù)可與與壓縮感知技術(shù)相結(jié)合，大大提高成像速度且不會(huì)影響成像質(zhì)量[49]。還有一些學(xué)者預(yù)測(cè)在不久的將來(lái)，許多外源性CEST試劑可能會(huì)被推進(jìn)到臨床，有助于以個(gè)性化的方式進(jìn)行診斷或治療監(jiān)測(cè)[50]。因此，筆者堅(jiān)信，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，此項(xiàng)技術(shù)一定能夠早日應(yīng)用于臨床工作。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無(wú)利益沖突。