酰胺质子转移成像在鉴别胶质瘤与脑膜瘤及评估肿瘤浸润中的应用

摘要

本研究评估了酰胺质子转移（APT）成像结合常规磁共振成像（MRI）在区分脑膜瘤与低级别及高级别胶质瘤中的应用，并分析了与肿瘤浸润相关的影像学特征，表明该技术有望提高术前分类的准确性，并提供基于影像的信息以指导手术规划。

摘要

区分胶质瘤与脑膜瘤以及评估与胶质瘤浸润相关的影像学特征在常规磁共振成像（MRI）中仍具挑战性。酰胺质子转移（Amide Proton Transfer, APT）成像是一种化学交换饱和转移技术，可检测组织蛋白质含量和pH值的变化，为脑肿瘤提供潜在的功能信息。本项回顾性研究纳入105例经病理证实的脑肿瘤患者（55例脑膜瘤、20例低级别胶质瘤[low-grade gliomas, LGGs]和30例高级别胶质瘤[high-grade gliomas, HGGs]），评估APT成像联合常规MRI的应用价值。采用APT成像-derived平均信号强度（APT_平均值以及测量并比较了各组间APT异常区域与T2高信号区域的比值（RAPT/T2）和与对比增强区域的比值（RAPT/E）。APTmean在高级别胶质瘤（HGGs）中显著高于低级别胶质瘤（LGGs）和脑膜瘤（中位值分别为4.60%、2.95%和2.70%，P < 0.001）。在高级别胶质瘤（HGGs）中，RAPT/T2和RAPT/E也显著升高。在区分高级别胶质瘤与脑膜瘤时，APTmean表现出优异的诊断效能（曲线下面积[AUC] = 0.969），优于RAPT/E（0.836）和RAPT/T2（0.800）。在区分低级别胶质瘤（LGGs）与脑膜瘤时，RAPT/E（AUC = 0.781）和RAPT/T2（AUC = 0.734）表现出良好的诊断性能，而APT_平均值 差异无统计学意义。在胶质瘤分级（高级别胶质瘤 vs. 低级别胶质瘤）中，APTmean的AUC为0.916，优于对比增强程度（0.823）。这些结果表明，APT成像可有效区分脑膜瘤与不同级别的胶质瘤，并为推断肿瘤浸润范围提供有价值的影像学信息。APTmean与空间范围比值的联合应用为术前诊断的优化和手术规划的制定提供了实用的影像学工具，尤其适用于难以判断的非典型病例。

引言

颅内肿瘤是神经系统最常见的疾病之一。其全球发病率正在上升，对人类健康构成严重威胁¹。根据组织病理学起源，颅内肿瘤可分为两大类：原发性肿瘤和继发性（转移性）肿瘤。在原发性颅内肿瘤中，脑膜瘤和胶质瘤是最常见的两种类型，其起源和生物学行为截然不同²。胶质瘤起源于胶质细胞，是最常见的恶性颅内肿瘤，具有浸润性生长、边界不清、高复发倾向以及预后差的特点^3,4。世界卫生组织（WHO）根据其恶性程度将胶质瘤分为I至IV级。其中，高级别胶质瘤（HGG，WHO III–IV级）侵袭性强，患者生存期短^5,6。相比之下，脑膜瘤起源于蛛网膜帽细胞，绝大多数为良性（WHO I级），生长缓慢，与周围脑组织界限清晰。在完全手术切除后，患者通常预后良好^7,8。因此，术前准确通过影像学区分这两种肿瘤类型，并评估与胶质瘤浸润范围相关的影像学特征，具有重要的临床意义。这对于制定个体化的手术方案、确定安全的切除边界，以及最终改善患者预后至关重要。

目前，由于磁共振成像（MRI....

方案

本研究方案遵循《赫尔辛基宣言》中规定的伦理原则，并已获得深圳市宝安区松岗人民医院伦理审查委员会批准（批准号：IRB-YJ-2025-045）。由于本研究为回顾性设计，仅涉及对存档的临床和影像学数据的分析，所有可识别患者身份的信息均被严格匿名化处理。

研究设计与研究对象

本研究为回顾性诊断分析。我们回顾性收集了2024年1月至2025年6月期间在中国广东省深圳市宝安区松岗人民医院神经外科肿瘤科和深圳市第二人民医院收治的脑肿瘤患者的临床及影像学资料。所有患者均经术后病理确诊。最终共纳入105例患者，所有患者术前均接受了常规磁共振成像（MRI）和酰胺质子转移（APT）成像检查。根据2021年《世界卫生组织中枢神经系统肿瘤分类》³²，将患者分为三组：脑膜瘤组：55例，病理确诊为WHO I-II级；低级别胶质瘤（LGG）组：20例，病理确诊为WHO I-II级；高级别胶质瘤（HGG）组：30例，病理确诊为WHO III-IV级。所有患者术前均接受了常规MRI和APT成像检查。详细的研究流程图见图1。

纳入与排除标准

纳入标....

结果

基线与临床特征

在年龄、卡诺夫斯基功能状态（Karnofsky Performance Status, KPS）评分、首发症状及世界卫生组织（WHO）分级方面，三组患者之间存在显著差异（P < 0.001）。高级别胶质瘤（HGG）组患者年龄较大，KPS评分较低，且更常以局灶性神经功能缺损作为首发症状。相比之下，低级别胶质瘤（LGG）组患者主要以癫痫发作为首发症状。三组患者在性别、体重指数（Body Mass Index, BMI）或肿瘤位置（额叶、颞叶、顶叶、枕叶）方面未发现显著差异（P > 0.05）（表1）。

肿瘤范围的MRI评估及相关APT参数

表2展示了三个患者组之间常规MRI肿瘤范围与APT相关参数的比较结果。各组之间的强化程度存在显著差异（P < 0.001），其中脑膜瘤组的强化程度最高，LGG组最低。在T2.......

讨论

术前准确区分胶质瘤与脑膜瘤，并在影像学上精确勾画假定的肿瘤浸润边界，是神经肿瘤学中的核心挑战，直接影响治疗策略及患者的最终预后。本研究基于一种新兴的分子磁共振技术——酰胺质子转移（APT）成像，系统评估了其在区分不同级别胶质瘤与脑膜瘤中的应用价值。此外，通过引入空间范围比参数，我们深入探索并评估了与肿瘤侵袭性相关的影像学特征。结果证实，APT成像凭借其独特的生化对比机制，在胶质瘤与脑膜瘤的鉴别诊断中具有作为常规磁共振成像补充手段的潜力，其中信号强度参数APT_mean表现出优异的鉴别效能。更为重要的是，本研究发现，量化APT异常信号的空间范围与常规MRI上所见病灶范围之间的差异——即RAPT/T2比值与RAPT/E比值——可有效解决低级别胶质瘤（LGGs）与脑膜瘤鉴别诊断的临床难题。该方法同时为无创评估胶质瘤假定浸润范围提供了一种极具前景的新型影像学手段。

本研究的核心发现之一是平均APT信号强度（APT_平均值) 作为肿瘤恶性程度的生物标志物，尤其在区分高级别胶质瘤（HGG）与低级别胶质瘤（LGGs）及脑膜瘤方面具有重要意义。本研究数据显示.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
3.0T 磁共振扫描仪	GE Healthcare	Discovery 750W	用于所有常规及APT成像序列。
对比剂（钆喷酸葡胺）	Bayer Healthcare	Magnevist	标准剂量为0.1 mmol/kg体重，以2 mL/s速度静脉注射。
头部线圈	GE Healthcare	标准8通道	仅接收型头部线圈，用于信号采集。
图像分析软件	MicroDicom Ltd.	MicroDicom Viewer（版本3.0）	由神经放射科医生用于感兴趣区（ROI）勾画及参数测量。
后处理软件	GE Healthcare	FuncTool（内置）	在扫描仪上自动生成APT加权图像和MTRasym图。
统计分析软件	IBM Corp.	SPSS（版本25.0）	用于所有统计分析，包括ROC曲线和组间比较。