贾 非，孟 楠，吴宝林，殷慧佳，侯孟岩，韩东明

（新乡医学院第一附属医院核磁共振科，河南新乡 453100）

0 引言

原发性肝癌是一种发病率及病死率较高的原发性肝内恶性肿瘤，虽然原发性肝癌的治疗方法较多，但是治疗后患者生存率不高[1]。氨基质子转移（amide proton transfer，APT）成像是化学交换饱和位移（chemical exchange saturation transfer，CEST）成像技术的一种[2]，它是Zhou等[3]在2003年提出的一种可在生物体内探测多肽及游离蛋白质水平的MRI技术。早期关于该成像技术应用的研究主要集中在脑部肿瘤[4]，近年来该成像技术在动物肝脏的可行性研究中已得到验证[5]，但将其应用于诊断原发性肝癌的报道较少。本研究旨在对比分析弥散加权成像（diffusion-weighted imaging，DWI）和 APT 成像对原发性肝癌的诊断价值，为原发性肝癌诊断提供新思路，并为临床精准治疗原发性肝癌提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集2018年10月至2019年12月在本院行MRI检查的原发性肝癌患者资料，本研究经过院伦理委员会批准。纳入标准：（1）患者及家属知情同意；（2）经临床、病理和影像学检查综合诊断为原发性肝癌（以2017年肝癌诊疗规范为标准）[6]。排除标准：（1）检查前接受过放化疗；（2）扫描序列不完整或图像存在明显运动/金属伪影；（3）病灶最大径＜2 cm或＞10 cm；（4）弥漫型肝癌。符合纳入标准的原发性肝癌患者共50例（肝癌组），平均年龄为（56.7±12.4）岁。其中16例经术后病理证实，3例经穿刺活检病理证实，其余31例由2位经验丰富的主任医师严格按照诊疗规范确诊。同期收集在我院行上腹部MRI检查结果显示正常的30例患者作为对照组，平均年龄（50.9±8.7）岁。

1.2 仪器与方法

采用 GE Discovery MR750 3.0T MRI扫描仪和32通道相控阵体线圈对患者行肝脏MRI扫描，取足先进仰卧位，呼吸触发扫描。扫描范围从膈顶至肝下缘。所有受试者检查前均禁饮食6～8 h，并接受均匀呼吸和屏气训练。扫描序列包括常规序列（冠状位T2WI序列，轴位T1WI、T2WI序列）和研究序列（轴位DWI序列、APT序列）。研究序列以常规MRI序列图像为参考标准，在1名经验丰富的放射科医生的指导下，对包含肿瘤实质的所有层面进行扫描。研究序列相关参数如下：

轴位DWI序列：采用SS SE-EPI序列，视野（field of view，FOV）36 cm×28 cm，重复时间（repetition time，TR）7 058 ms，回波时间（echo time，TE）73.9 ms，层数20，层厚5.0 mm，层间距1.0 mm，扩散敏感系数（b值）为 0和 800 s/mm2。

轴位APT序列：采用SS CEST-EPI序列，FOV 36 cm×28 cm，TR 3 000 ms，TE 12.0 ms，层厚 5.0 mm，层间距1.0 mm，矩阵 128×128，饱和时间 4 s，翻转角20°，化学位移±3.5×10-6。

1.3 图像处理及分析

1.3.1 图像后处理

将APT图像传至GE AW 4.6工作站，利用Functool工具包中的APT软件进行后处理。由1名主治医师和1名副主任医师（分别具有5和10 a临床经验）共同阅片，测量表观扩散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）和 APT 值。

1.3.2 感兴趣区（region of interest，ROI）的选取

对比观察常规T1WI、T2WI图像，在原始图像上沿肿瘤边缘画出边界，在肿瘤实性部分勾画3个形状、大小相同的 ROI，面积一般为 50～200 mm2，采用后处理系统在各参数伪彩图相同位置上自动生成相同大小的ROI，获取每个ROI的平均参数值，并计算3个ROI的平均值。用同样方法在距离肿瘤边界≤2 cm、＞2～＜5 cm及≥5 cm处，即近癌肝实质、远癌肝实质、正常肝实质各勾画3个ROI[7]。每位观察者测量后取平均值，最终结果取2位观察者的平均值。参考标准：（1）ROI边缘与病灶边缘保持一定距离，以避免容积效应；（2）所有ROI的选择应尽量避开肉眼可见的囊变、出血、坏死以及血管、胆管区域；（3）正常对照组的ROI选择应避开肉眼可见的血管、胆管。

1.3.3 统计学方法

采用SPSS 23.0软件进行数据分析。计量资料统计前先检验其正态性，若服从正态分布，则以±s表示；若不服从正态分布，则以中位数（上下四分位数）表示。对服从正态分布的资料采用两独立样本t检验比较肝癌组和正常组的差异，不服从正态分布的采用Mann-WhitneyU检验。采用Levene检验评估方差齐性，采用单因素方差分析比较肝癌组织、近癌肝实质、远癌肝实质和正常肝实质ADC和APT值的差异，组内两两比较采用最小显著性差异法（least significant difference，LSD）。采用 Spearman相关分析分别评价ADC和APT值与距离肝癌组织远近的相关性。绘制ROC曲线评价ADC和APT值鉴别原发性肝癌的诊断效能。采用最大约登指数计算出最佳阈值。P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

（1）典型病例的MRI图像、APT软件后处理伪彩图及病理图像如图1～3所示。

图1 临床及影像综合诊断为肝细胞肝癌患者的检查图像

图2 低分化肝细胞肝癌患者的检查图像

图3 中分化肝细胞肝癌患者的检查图像

（2）肝癌组的ADC值低于对照组，而APT值高于对照组，差异有统计学意义（P均＜0.01），详见表1。

表1 肝癌组与对照组ADC、APT值比较

（3）方差分析显示肝癌组织、近癌肝实质、远癌肝实质和正常肝实质的ADC值和APT值存在显著差异，P均＜0.05；组内两两比较显示，除远癌肝实质与正常肝实质之间的ADC、APT值差异无统计学意义（P＞0.05）外，其他各组间的 ADC、APT 值差异均有统计学意义（P均＜0.05），具体见表2。原发性肝癌患者正常肝实质和肝癌组织边缘的距离与APT值成负相关（r=-0.585，P＜0.01），随着距离的增加，APT值降低；原发性肝癌患者正常肝实质和肝癌组织边缘的距离与 ADC 值成正相关（r=0.469，P＜0.01），随着距离的增加，ADC值增大。

表2 原发性肝癌患者不同组织类型之间的ADC、APT值比较

（4）ADC和APT鉴别诊断原发性肝癌的ROC曲线如图4所示。APT成像的ROC曲线的AUC值为0.908，明显高于 DWI（AUC 值为 0.796），P＜0.01。各参数鉴别诊断原发性肝癌的敏感度、特异度详见表3。

图4 APT和ADC两参数值鉴别诊断肝癌和正常肝组织的ROC曲线

表3 ADC与APT对原发性肝癌的诊断效能比较

3 讨论

3.1 APT成像的原理

APT成像是一种基于CEST技术发展而来的一种磁共振成像方法[2]，无需使用外源性对比剂即可在活体组织内检测游离蛋白和肽类含量[8]。APT信号强度与内源性游离蛋白和肽类的含量以及氨基质子的交换速率有关，随着内源性游离蛋白和肽类含量的增加而升高[9]。

3.2 肝癌组织和正常肝实质、远癌肝实质、近癌肝实质的APT参数特征分析

本研究结果显示，肝癌组织的APT值普遍高于远癌肝实质、近癌肝实质，这与先前的利用APT诊断脑部肿瘤[10]、胸部疾病[11]、直肠癌[12]、子宫内膜癌[13]等的研究结论相一致。此外，Ray等[14]将体内APT信号与体外组织学相结合，在动物模型中测量蛋白质浓度，发现APT信号的改变大部分（66%）是由于蛋白质的浓度变化所导致，还有一部分（34%）来源于肿瘤的酸碱度变化。因此，肝癌组织的APT值升高可能原因是肝癌组织分裂增殖较为旺盛，导致肝癌组织内蛋白质或多肽的含量明显增加，也可能是因为肝癌组织细胞较为活跃，癌细胞产生的肿瘤微环境导致肝癌组织更容易发生氨基酸质子与自由水质子的交换，从而能够测得更高的APT值。

3.3 与肝癌组织距离不同的正常肝实质的APT参数特征分析

本研究还对比分析了与肝癌组织距离不同的正常肝实质的APT值，发现距离肝癌组织越近的正常肝实质的APT值越高，其近癌肝实质APT值高于远癌肝实质和正常肝实质，表明近癌肝实质的细胞增殖情况和组织内微环境不同于远癌肝实质和正常肝实质。根据Wang等[15]关于肝细胞肝癌微血管浸润情况的研究及其大量病理结果证实，近癌肝实质APT值升高可能是因为原发性肝癌肿块周围组织发生了微血管浸润。而本实验收集的9例病理结果肝癌周围组织及血管均未见癌细胞浸润，其近癌肝实质的APT值依然升高，可能是因为肿瘤细胞的增殖导致肿瘤及附近组织局部微环境的变化，例如外泌体信使RNA（mRNA）或微小 RNA（miRNA）等趋化因子的局部调节、酸碱度、含氧量等[16]。

3.4 DWI和APT的诊断效能分析

本研究发现APT值鉴别原发性肝癌的诊断效能明显优于ADC值（APT的AUC值明显大于ADC的AUC值），表明相比传统的DWI，APT成像对鉴别诊断原发性肝癌更具优势。分析原因可能是DWI成像假设水分子在体内运动符合高斯分布[17-18]，仅能部分反映肿瘤细胞周围水分子扩散受限的情况，这与Yue等[19]的研究结论一致。而APT成像反映组织中蛋白质和多肽的含量以及组织微环境酸碱度变化等[20]，比DWI能更准确反映肝癌肿块病理特性的变化情况，可为原发性肝癌的诊断提供新思路[21]。

本研究的局限性：（1）APT成像一次扫描仅能获得单层图像。（2）APT序列分辨力和信噪比较差。（3）时间有限，收集到的病例数较少，仅有部分病例得到病理结果。（4）选取ROI时，避开囊变、坏死区域，人为降低了肿瘤组织的生物学异质性，可能影响参数的诊断效能。

综上所述，APT成像技术比常规DWI能更准确诊断原发性肝癌，是对常规MRI技术的补充和完善，可为原发性肝癌的诊断提供新思路，有必要进行更进一步的研究和探索。