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APT（AmideProtonTransfer,APT）酰胺质子转移是目前比较热门的一种新的磁共振技术。该技术被认为是开启了磁共振分子影像学的新篇章，又被我们很多科学家称为“穷人的分子影像学技术”。由于笔者不是科学家，才疏学浅，对于该技术深奥的原理理解不多，所以本文主要简要的介绍一下APT技术在MR临床及放疗中的一些应用。一.APT技术APT技术其实可以看做一种特殊的CEST技术。
前文链接：什么叫做磁化传递MTC？
临床磁共振成像主要是基于氢质子进行的，也就是只含有1个质子，中子数为0的氢元素。人体磁共振的信号主要来源于水和脂肪，而一些诸如结合水等成分的组织，由于进动频率带宽范围特别大，T2值特别短，很难在磁共振上显示。
MTC（MagneticTransferContrast）和CEST（ChemicalExchangeSaturationTransfer）等效益则使得用磁共振来进行一些小分子或者蛋白探测成为了可能。
图1：JohnsHopkins的PeterC.M.VanZijl教授约翰.霍普金斯（JHU）大学的PeterC.M.vanZijl教授团队在用NMR做乳腺癌研究的时候，在8.3ppm处发现有明显的谱线变化，并且谱线的强度会受到pH(酸碱度）的影响。说明在8.3ppm处有化合物。
图2：周进元教授（APT技术发明人）年，JinyuanZhou周进元教授和vanZijl在NatureMedicine杂志发表论文，首次实现了活体内自由蛋白质和氨基酸的探测，APT技术正式形成。
图3、4：APT技术的一些重要论文医院的孙哲教授等，研究了优化的射频饱和方案以提高CEST质子转移率。
年ISMRM，飞利浦的科学家JochenKeupp首次利用飞利浦的多源发射技术，大幅度的延长射频饱和时间，提高APT的效率。
图5：射频饱和时间和对APT显示的影响二.APT原理APT技术是一种特殊的CEST技术。其基本原理也和CEST一样。
图6：APT技术原理示意图由于酰胺质子是在8.3ppm处，会首先发射一个偏离水中心频率3.5ppm射频饱和脉冲，激发酰胺质子。游离蛋白及多肽中的酰胺里的NH基团含有氢质子，饱和的酰胺质子会和未饱和的自由水的氢质子完成交换。持续饱和的结果就是，自由水中的质子经过和酰胺质子的交换，也产生了饱和效应。这个时候进行采集，自由水的信号会下降。
图7：APT的生物物理原理示意图
游离蛋白质中的酰胺质子（H）被特定频率的饱和脉冲长时间作用。饱和的酰胺质子和自由水的氢质子进行交换，导致水信号的衰减。衰减的程度和组织酰胺质子的浓度是呈正相关的。
利用射频饱和脉冲得到的饱和图和未进行饱和的非饱和图，可以计算出需要的APTw（APTweight）APT权重图像。
在计算APTw或者形成APT加权图像之前，还需要做一些其他的处理和运算。为了获得可靠的APT对比，需要首先评估MTR不对称性百分比（MTRasymmetric%，简写MTRasym）。MTR是磁化转移率（MagnetizationTransferRatio,MTR）。
要得到MTRasym（%），首先要得到Z-spectrum（Z频谱）。何谓Z频谱，就是根据不同的频率带宽，测量一系列的水信号水平。通过这样一个频谱，测得的水饱和信号频率作为饱和频率。正常的MRS中，以四甲基硅烷为参考（0ppm），水的频率是在4.75ppm，酰胺质子在大概8.25ppm，与水相比相差3.5ppm。为了方便，以水的频率作为中心频率，在Z频谱中将水的频率设置为0ppm。
利用B0map对每一个体素的Z-频谱进行校正，通过找到最大的水饱和频率，来确定水的中心频率，也就是Z-频谱的0ppm位置。
图8：Z-频谱图在0ppm处，由于是水的中心频率，这个时候在这个频率带宽的脉冲将完全饱和水。图中，在+3.5ppm处，由于有酰胺质子存在，也会有饱和效应，信号下降。0ppm处，水被直接饱和掉，信号下降最大，处于完全饱和。
在+3.5ppm和-3.5ppm处进行非对称测量。如果不存在酰胺质子，则+3.5ppm和-3.5ppm的信号强度是一致的，反映在Z-频谱图中是对称的。而由于在+3.5ppm处有酰胺质子，导致在这个频率发射的脉冲会有饱和效应，而-3.5ppm则不会。这就形成了所谓的不对称。
不对称磁化转移百分比的计算如下面公式：
MTRasym（%）=（S-Δω-S+Δω）÷S0
公式中，S-Δω代表负向频率偏移时的信号强度；同理S+Δω代表同样对称位置的正向频率偏移时的信号强度；S0代表没有射频饱和时的信号强度。
APTw加权像中，计算出来的MTRasym（%）就被认为是APT权重，APTweight。
由于酰胺质子是在+3.5ppm，以3.5ppm计算的MTRasym就是APT的权重。
APTw%=MTRasym（%）=（S-Δω-S+Δω）÷S0，令Δω=+3.5ppm。
也就是S-Δω代表-3.5ppm频率偏移时的信号强度；S+Δω代表+3.5ppm频率偏移时的信号强度。
APTw%的计算公式可以改写为：
APTw%=（S-3.5ppm-S+3.5ppm）÷S0
图9：APTw显示扫描完后，处理完了，就能够得到APTw的图像，类似于各种mapping图。图中显示结果范围在0%~5%，绿色代表0，5%为最大，用红色表示，颜色越暖，越深，代表值越大，理论上不应该出现负值。
实际上，APT权重还受到很多因素影响，包括酸碱度（pH值），这里就没有讲得太复杂（因为我也不太懂）。
图10：APTw或MTRasym还受很多因素影响三.APT序列及参数飞利浦目前的APT是3DAPT，采用的序列3DmDIXONTSE序列。前面讲过，APT对于射频饱和脉冲持续时间要求非常高。
图11：射频饱和持续时间越长，APTw信噪比越高，越灵敏飞利浦是最早进行多源射频技术的公司。采用飞利浦的MultiTransmit4D技术，利用两个独立的射频发射器实现射频的切换，双射频匀场提升发射的精准度，最终可以实现%射频占空比。可以保证射频饱和长达2~5秒。
图12：射频脉冲对于APT成像至关重要APT扫描中，一般设置好了参数，最好不要修改。
图13：APT序列相关参数几个比较关键的参数主要是SaturationB1rms（μT）和Saturationduration（s）饱和脉冲持续时间，一般是2秒。
扫描完后，不用做其他额外的处理，飞利浦系统自动生成APTw（APT加权图像），可以在上面做定量分析。通过测量APTw（%）可以反映酰胺质子含量，侧面反映游离蛋白质的含量。
四.APT的临床应用APT目前临床应用最多的是神经系统，主要用于的疾病是颅脑胶质瘤。年飞利浦科学家赵旭娜等人在MRM发表文章，首次将APT技术应用于人体，进行急性脑卒中的研究。
APT对于脑胶质瘤的分期及疗效评估是有最大帮助的。
研究表明，在高级别的胶质瘤中，肿瘤的活性核心具有比周围显著增高的APT效益，而坏死组织，则APT测量值比较低。
常规的磁共振扫描技术，包括增强扫描，对于肿瘤复发和放疗引起的组织坏死经常无法区别。打药后，两种情况都会强化。而利用APT扫描，则可以通过比较APT加权图及测量APTw（%）来进行鉴别诊断。
图14：APT区分肿瘤复发还是放疗坏死如上图所示，FLAIR和T1增强，均显示强化的病灶，如何区分到底是肿瘤复发还是放疗引起的坏死呢？通过APT扫描就可以很轻易的区分。图14中上一组图像，APTw病灶值高；而下一组APTw病灶值和正常脑组织一样。最后的结果也是上面是肿瘤复发，需要立即再次手术，而下面的则是放疗后组织坏死，无需再次进行二次手术。
图15、16：APT可以有效的区分低级别和高级别胶质瘤另外，对于脑补胶质瘤，APT可以有效的帮助区分低级别和高级别胶质瘤。
常规磁共振技术，对于胶质瘤级别的判读主要基于T1增强扫描。理论上：低级别胶质瘤（WHOⅠ和Ⅱ级）打药后，不强化或者强化不明显；高级别胶质瘤（WHOⅢ和Ⅳ级）打药后明显强化。
而实际情况则是，部分低级别胶质瘤打药后会明显强化；而还有部分高级别胶质瘤，打药后强化不明显。这样单纯采用常规磁共振技术和打药来对胶质瘤分级，就会造成假阳性和假阴性。
而APT技术恰好可以作为一个重要的补充。
图17：APT对于胶质瘤级别的判读更准确目前，医院，常规扫描会增加APT。
图18：颅脑非打药扫描，左上角是3DAPT，右上角是3DASL另外，APT还可以用于显示早期脑卒中。
图19：APT用于早期脑卒中上图所示，第一排是肺癌颅脑转移；第二排则是脑卒中五天。有研究表明，在脑卒中早期，组织的酸化使得APT效益降低，表现在APTw图像上就是APTw（%）值比较小，反映在图像上是偏蓝色的冷色系。这也是利用了酸碱度会对APT值产生影响的原理。
还有专家用APT来诊断帕金森病。有研究表明红核和黑质的APT下降与多巴胺神经元丢失有关，可以用这个来进行帕金森的诊断。
图20：APTw除了可以看图，还可以做定量测定除了成人，APT技术还被用来评估儿童脑发育。
目前，APT技术的临床应用主要集中在神经系统，也就是头颅。也有专家将APT应用于身体其他部位，比如用于肝脏、乳腺、盆腔等。
当然，由于APT对运动非常敏感，所以用于体部有很大的难度和挑战。
图21：APT技术用于体部如上图所示，将APT应用于盆腔。通过把T2WI图像和APT图像融合，可以更好的辨别盆腔生物活性靶区。
五.注意事项APT技术是一种非常好的技术，被誉为穷人的分子影像学。也是目前唯一能够无创、无辐射的定量游离蛋白质的MR分子影像技术。但是，这种技术也有一些问题需要大家注意。
APTw图像中，红色代表APT含量越高，在颅脑中主要用于胶质瘤的分级及疗效评价。但是，不是APTw中所有的红色或者值高的都代表病灶或者高级别胶质瘤。
很多组织在APTw图像上，也会表现为高信号或者高值。比如：脂肪，囊肿，血管等。
如何判断及区别这些呢？可以采用一些不同序列。比如，脂肪组织，可以增加压脂序列来判断。囊肿一般在T2WI上，结合其他序列不难判断。
另外，除了胶质瘤，有一些其他病变在APTw上也可能呈现高信号，比如：脑膜瘤、淋巴瘤以及一些转移瘤。单纯的采用APT来判断有时候也会出现差错，所以最好还是结合多个序列来判读。
另外，大家已经看到的文献上面，APTw图像可能是没有颅骨的。因为颅骨在APTw上也是非常高的信号（红色）。由于这种去除颅骨的算法可能不可靠，而且可能隐藏靠近大脑皮层的肿瘤组织，所以飞利浦新系统上的APTw图像都是有颅骨的。
图22：去除颅骨的APTw图像图23：不剔除颅骨的APTw实际的阅片中，我们也不会把颅骨高信号的APTw表现误认为是肿瘤组织，这一点是比较好区别的。
六.总结本文简单介绍了一下MR比较新的分子影像技术APT成像技术。该技术是目前唯一可以做在体、无创、无辐射、无示踪剂的探测游离蛋白质含量的技术。
本文参考了大量文献，由于笔者才疏学浅，难免挂一漏万，有不严谨之处，尽请包涵。
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