动脉自旋标记（arterial spin labeling,ASL）技术是通过内源性对比剂进行成像的功能MRI(f MRI）技术，作为一种无创性灌注功能成像，其原理为利用脉冲标记的动脉血水质子作为内源性对比剂，有效避免了外源性对比剂所带来的潜在风险，从而具备无创、成本低、操作简单、可重复检查等优点[1]。ASL能够定量评价组织的血流灌注改变，目前在中枢神经系统疾病等方面的应用日趋成熟[1,2,3,4,5]，但ASL应用于头颈部疾病诊断鲜有报道。

舌表面被覆黏膜，位于口腔底部，由骨骼肌构成的肌性器官，与日常的咀嚼/吞咽、味觉及语言等有关。口腔位置虽然表浅，易于观察和活检取得病理结果，但是对于舌部病灶浸润范围和深度等往往难以通过专科检查判定。仍不清楚ASL在舌部肿瘤中是否可以准确测量肿瘤血流（tumor blood flow,TBF），目前尚未见关于舌部占位的ASL灌注的报道，无法充分阐明定量评估在舌部占位中的适用性。

随着ASL技术逐步发展，依托于高稳定性和高保真度射频平台的3D-ASL日益受到关注，3D-ASL基于快速自旋回波（FSE）的螺旋K(spiral K）空间采集，与常规ASL相比，其主要优势包括成像范围更广，影像质量更好，采集速度更快，信号定位更精准等[2]。本研究将3D-ASL用于舌部肿物检查，探讨TBF值与病理的相关性，并与弥散成像（diffusion weighted image,DWI）及动态增强序列（dynamic contrast enhancement,DCE）相比较，探讨3D-ASL技术在舌口底占位中的应用价值。

1、材料与方法

1.1 临床资料

本研究经上海交通大学医学院附属第九人民医院医学伦理委员会审核批准（SH9H-2019-T246-1），所有患者均签署知情同意书。前瞻性选择2019年12月—2021年12月本院收治的经手术病理或穿刺病理证实的舌部病变患者55例。其中，鳞状细胞癌（squamous cell carcinoma,SCC)40例，包括早期（Ⅰ～Ⅱ期）15例，晚期（Ⅲ～Ⅳ期）25例；黏液表皮样癌（mucoepidermoid carcinoma,MC)10例，异位甲状腺（ectopic thyroid,ET)5例。

纳入标准：(1)配合良好且无MRI检查相关禁忌证；(2)患者为初次就诊，检查前未接受过穿刺活检、未服用任何肿瘤治疗药物，未接受任何手术治疗。排除标准：(1)装有心脏起搏器、人工瓣膜、动脉瘤支架、金属植入物或患有幽闭恐惧症等；(2)口内有无法移除的金属义齿、矫治器等铁磁性物质；(3)患者烦躁不安、情绪不稳定等无法配合。

所有患者均进行颌面部MRI检查，扫描序列包括常规颌面部MRI平扫、3D-ASL检查、DWI、DCE。MRI检查前嘱患者至少禁食4 h以上，检查前漱口，以保证口腔内清洁，并训练患者控制、减少吞咽动作，舌体保持静止状态，并进行模拟训练。

1.2 检查设备与方法

采用3.0 T磁共振检查仪（GE Discovery MR750，美国）及标准16通道高分辨头颈联合线圈，配套使用信号后处理平台（GE Functional Tool ADW4.6，美国）进行分析。扫描参数：(1)T1WI液体衰减反转恢复序列（TR/TE/TI=1700/20/750 ms),T2WI快速回波序列（TR/TE/TI=3500/85/248 ms），层厚/层间距=3.0/1.0 mm,NEX=1,FOV=18 cm。(2)3D-ASL灌注成像采取3D螺旋快速自旋回波（FSE）序列，其背景抑制覆盖整个舌体，TR/TE=4700/10.5 ms,FOV=24 cm；矩阵=64×64；层厚=6 mm;NEX=32；灵敏度编码因子=2，层数=20，总扫描时间为280 s。(3)DWI序列采取扩散系数b值为0、1000 s/mm2时，TR/TE/TI=3600/50.6/248 ms，层厚/层间距=3.0/1.0 mm,FOV=23×20 cm，矩阵=128×128，后处理软件自动处理DWI图像。(4)动态对比度增强采用3D脂肪抑制T1加权序列时，TR/TE=9.96/450 ms，层厚/层间距=3.0/1.0 mm;FOV=22×17 cm；矩阵=256×256;NEX=0.71。静脉注射钆喷酸葡胺（拜耳，美国），剂量为0.1 mmol/kg，速率2.0 m L/s，注射对比剂后立即行增强扫描，采集期相7期，每期采集时间15 s。

1.3 图像分析及数据测量

由2名具有5年以上MRI影像诊断经验的医师在双盲下独立完成对常规MRI序列、ASL、DWI及DCE图像逐层对比分析，意见不一致时共同商讨后确定结果。主观评价根据图像质量分为5级：5分—病灶结构清晰，边缘清晰，背景信号显示抑制良好；4分—病灶结构清晰，边缘清晰，背景边缘锐利，背景信号显示抑制不彻底；3分—病灶结构显示尚可，边缘稍模糊，显示有较明显的背景信号；2分—部分病灶结构不清，边缘显示模糊，或出现本底信号与病灶的对比差，影响诊断；1分—病灶结构显示不清，边缘模糊，或出现本底信号与病灶缺乏对比，不能诊断。同时观察病灶的显示范围、形态、边界、信号特征、与周围组织关系等。选取相同大小的感兴趣区（region of interest,ROI），分别置于病灶及背景场强区，原则上避开出血、坏死、囊变及正常血管的区域，绘制面积的ROI至少为5 mm。测量T1WI、T2WI、ASL、DWI图像的信号强度和背景噪声S1、S2、S0，分别计算信噪比SNR=(S1/S0）和相对噪声比CNR=（|S1-S2|/S0）。

将原始图像导入Functool软件包，对所获图像进行后处理，得到TBF伪彩图，蓝色为低灌注区，红色为高灌注区。将TBF伪彩图与T2WI图像进行融合，再选择肿瘤灌注最大层面。将ROI分别置于瘤体血流量最大区，得到肿瘤实质区血流量TBF。ASL的ROI内的平均和最大测量值定义为TBFmean和TBFmax。将相同面积的ROI放置在ADC图上，以计算病灶的ADC值。ADC图上ROI内的平均计算值为ADC值，测量3次，取均值。将相同面积的ROI放置在DCE图像上，获得TIC曲线，根据达峰时间（the time to peak,Tpeak）和流出比例（washout ratio,WR)不同，将TIC分为3种类型。Ⅰ型：Tpeak>120 s，此类病变逐渐增强；Ⅱ型：Tpeak≤120 s,WR<30%，此类病变具有早期增强和低流出特点；Ⅲ型：Tpeak≤120 s,WR≥30%，此类病变具有早期增强和后期高流出特点。同时在ASL、T2WI、DCE、DWI序列上取肿瘤最大截面测量病灶最大径、肿瘤厚度（即肿瘤表面到肿瘤浸润最深点的距离），测量3次，取均值。

1.4 病理学检查

术后病理证实的舌癌患者的病理标本取肿瘤最大截面进行免疫组织化学染色（尽最大可能包括ASL所示最大异常高灌注区），检测切缘的神经标志物PGP9.5，血管标记物CD34、CD31、VEGF，淋巴微血管标志物D2-40、增殖指数Ki67的表达情况，分析ASL异常灌注区、DCE异常强化区、DWI弥散受限区与病理特征的关系。同时用CD34、Ki67抗体对组织切片进行免疫染色，检查微血管密度（MVD），作为组织病理学参数，其可识别血管内皮细胞。在低倍放大倍数（×40）下检查载玻片，以找出微血管密度最高的区域。每例选择3个血管密度最大区域，用配有数码相机的显微镜（PROVIS AX80；奥林巴斯，日本）捕获相关图像。在×200视野（×20物镜和×10目镜，每视野范围约0.74 mm2，用眼动千分尺测量的视场大小）下拍摄每个样本中最大密度血管化的显微镜视野，存为JPEG文件。

1.5 统计学分析

采用SPSS 26.0软件包进行统计学分析，测量值以表示，统计数据均符合正态分布。应用方差分析、独立样本和配对样本t检验比较T1WI、T2WI、DWI、ASL的SNR、CNR值，以及TBF值、ADC值的差异；以病理诊断为金标准，利用组织切片用CD34及Ki67染色以评估MVD和Ki-67标记指数（Ki-67 LI),CD34、Ki-67 LI分为高（>50%）或低（≤50%）表达。P<0.05为差异具有统计学意义。

2、结果

2.1 临床病理特点及随访结果

55例患者中，30例肿块位于舌体部，20例位于舌根部，5例累及舌体及舌根部；男女比例为31∶24，平均（50.36±9.58）岁（表1）。行肿物扩大切除术50例（SCC 40例，MC 10例），ET患者中2例穿刺活检证实，3例通过放射性核素检查。患者随访时间12～24个月（失访3例），仅2例（2/47,4.2%;1例SCC,1例MC）术后复发。  

表1 55例患者的临床病理特点  

2.2 图像质量评估及病灶结构显示比较

55例受试者所得图像清晰，伪影较少，满足诊断要求。本研究55例（100%）在ASL上主观图像评分≥3分。对比T1WI、ASL、DWI和DCE序列图像显示，病灶在T2WI抑脂序列上主观图像质量评分最高，显示解剖结构最佳，可清晰显示肿瘤及周围的解剖结构关系，其中对舌口底肌肉显示有明显优势，ASL图像质量评分最低，显示解剖结构欠佳（表2）。  

表2 主观图像质量评分（n)  

对不同序列的显示效果，SCC病灶在DWI序列上SNR、CNR优于T1WI、T2WI及ASL序列，ET病灶在ASL序列上SNR、CNR优于T1WI、T2WI及DWI序列（表3）。3组患者在ASL序列上SNR、CNR以及T2WI、DW1序列的CNR之间的差异有统计学意义（P<0.01）。配对比较发现，ASL序列上SNR、CNR在三者鉴别时效果最佳（表4）。

2.3 ASL特征比较及在手术范围评估中的应用

ET在ASL的TBF伪彩图上均表现为整体红色的高灌注区（100%），且高灌注的面积最大（100%）。MC表现为局部红色的高灌注区，比例为100%，高灌注面积约占55%。SCC表现高灌注的比例为70%(28例），高灌注面积约占30%（图1～3）。40例舌SCC患者依据其临床分期分为早期组（15例，37.5%）和晚期组（25例，62.5%）。对照ASL伪彩图及病理分期，早期表现为高灌注的比例较高（86.7%,13/15），晚期表现为高灌注的比例较低（44%,11/25）。3组患者的TBFmax、TBFmean及ADC值相比，均有显著差异（表5）。 

表3 鳞状细胞癌、黏液表皮样癌、舌异位甲状腺的影像学参数比较（x±s)  

在本研究中，SCC组24例病灶位于舌体，12例位于舌根，4例累及舌体及舌根。(1)病灶在T2WI上呈均匀高信号15例（15/40,37.5%），不均高信号25例（25/40,62.5%），肿瘤最大径为（30.43±9.08)mm，厚度为（19.2±7.29)mm。(2)病灶在DWI上呈均匀高信号7例（7/40,17.5%），不均高信号33例（33/40,82.5%），肿瘤最大径为（29.20±8.29)mm，厚度为（17.28±7.58) mm。(3)病灶在DCE上呈均匀高信号15例（15/40,37.5%），不均高信号25例（25/40,62.5%），肿瘤最大径为（29.16±8.05)mm，厚度为（16.69±7.51)mm。(4)病灶在3D-ASL上呈均匀高信号5例（5/40,12.5%），不均高信号35例（35/40,87.5%），肿瘤最大径为（29.05±6.29)mm，厚度为（16.28±7.58)mm。(5)病理所测病灶的最大径为（28.45±8.75)mm，肿瘤厚度为（15.65±7.16)mm。配对比较发现，对SCC病灶最大径、肿瘤厚度的估计，DCE、3D-ASL更接近病理结果。  

表4 鳞状细胞癌、黏液表皮样癌、舌异位甲状腺的影像学参数的配对比较[P(95%CI)]    

表5 鳞状细胞癌、黏液表皮样癌、舌异位甲状腺的ASL特征比较（x±s) 

2.4 影像学参数与病理特征的相关性

ET的TIC曲线均为Ⅱ型（100%），微血管密度115～301（中位数133）。MC的TIC曲线呈Ⅱ型3例（30%），Ⅲ型7例（70%），微血管密度95～488（中位数166）。SCC的TIC曲线呈Ⅱ型23例（57.5%），Ⅲ型16例（40%），Ⅰ型1例（2.5%），微血管密度20～80（中位数29）。ET组、MC组的MVD显著高于SCC组(P<0.01，图1～3)。相关分析显示，所有肿瘤中MVD与TBFmean呈强正相关（rs=0.89,R2=0.70,P<0.01）。所有肿瘤中MVD与TBFmax (rs=0.93,R2=0.84,P<0.01）呈强正相关关系，MVD和ADC之间呈弱负相关（rs=0.56,R2=0.28,P<0.01）。

图1 舌鳞状细胞癌。A.T1WI横断位；B.T2WI横断位；C.DWI横断位；D.DCE横断位；E.ASL的TBF图；F.CD34免疫组织化学染色  

3、讨论

3.1 ASL的原理及其在舌部占位检查中的优劣势

图2 黏液表皮样癌。A.T1WI横断位；B.T2WI横断位；C.DWI横断位；D.DCE横断位；E.ASL的TBF图；F.CD34免疫组织化学染色   

图3 舌异位甲状腺。A.T1WI横断位；B.T2WI横断位；C.DWI横断位；D.DCE横断位；E.ASL的TBF图；F.CD34免疫组织化学染色   

舌部良性病变与恶性肿瘤的术前诊断对于手术计划、治疗选择及预后判断至关重要。临床上常通过术前MRI诊断肿瘤类型和评估肿瘤的延伸、病灶周围复杂的解剖结构。目前常利用常规MRI序列（T1WI、T2WI）、DCE-MRI和DWI等序列进行研究，其中，常规MRI提供的信息有限，缺乏特异性；但在T2WI序列上显示解剖结构，特别是显示舌口底肌方面具有明显优势。DW-MRI显示肿瘤细胞病理生理状态（细胞增生和细胞核增大）的差异[10]，对于良、恶性肿瘤以及上皮癌、非上皮性恶性肿瘤的鉴别诊断具有重要的诊断价值[11]。DCE-MRI可反映病灶的血流动力学信息，利于区分良性和恶性肿瘤[9]。DCE通过顺磁性对比剂注入血管，导致组织T1缩短，形成病灶与正常组织之间的良好对比，但其对舌口底的肌组织显示不如T2WI序列。本研究中，ASL和DWI的SNR和CNR虽高于其他平扫序列，但无法提供清晰准确的解剖分层，也存在易受呼吸和吞咽运动影响、成像质量差等缺点。而ASL作为一种无创性灌注功能成像，具备无创、低成本、操作简单、重复性高等诸多优点，通过后处理可更加直观显示病灶组织与背景舌组织之间信号差，更加易于鉴别和划定血供丰富的区域界线，从而清晰提示病灶的血供状况，为手术方式的选择提供支持。

3.2 ASL在舌部占位评估的应用及对比分析

舌位置表浅，由骨骼肌构成能灵活运动的肌性器官，表面被覆黏膜，舌的实性肿瘤恶性居多，以SCC为主[12]，偶发唾液腺上皮性恶性肿瘤、淋巴瘤和良性肿瘤等。ET是胚胎发育时期甲状腺前体细胞沿甲状舌管移行过程中发生异常，造成在甲状腺正常位置以外出现甲状腺组织，可发生于舌盲孔至纵隔的任何区域，常为单发，极少数可多发。其中约70%～80%的ET为正常位置的甲状腺缺如，异位到舌根部约占80%～90%[6,7,8]。与正常位置甲状腺一样，ET具有丰富腺泡增生，也可伴发腺瘤、结节性甲状腺肿、癌变等乃至全身转移[8]。本研究中，ET整个病灶具有高信号强度，在ASL的TBF伪彩图上表现为整体红色的高灌注区（100%），具有一定的特征性改变。通过运用3D-ASL MRI图像的视觉评估，结合颈部是否伴有甲状腺，可进行定性诊断。MC虽均表现为局部红色的高灌注区，但高灌注面积相对低（40%）。SCC表现高灌注的比例低，其中早期组表现为高灌注的比例高。对照病理分期，分级越高，高灌注出现越少，可能与SCC本身血供不够丰富，同时晚期容易发生缺血坏死有关。表明3D-ASL图像的简单目视检查，可以提供直接的鉴别诊断病灶的血供区域，而无需在临床环境中进行定量测量，从而为手术提供一定的辅助信息。

手术切除仍然是目前根治舌恶性肿瘤最为有效的方法，而且患者术中切除了过多的功能组织，牺牲了下颌骨的连续性，损坏患者外形与功能，严重降低患者术后的生存质量。本研究着重探讨3D-ASL分析舌恶性肿瘤组织的浸润范围，并与T2WI、DCE、DWI所获影像以及术后免疫组织化学染色结果对比分析病灶组织的真实大小，评估该技术明确肿瘤大小和浸润范围的准确性，对于确定手术范围、术式选择及预后十分重要，是减少舌癌患者复发、提高患者生存率的关键。本研究中，术后病理证实的SCC患者的病理标本取肿瘤最大截面进行免疫组织化学染色，通过肿瘤最大径、肿瘤厚度数据定量评估肿瘤大小及浸润深度（depth of invasion,DOI)[13,14]。肿瘤厚度即从肿瘤表面到肿瘤浸润最深点的距离，虽与组织学上DOI测量有所不同，但可在一定程度上反映肿瘤的浸润程度。利用免疫组织化学染色检测标志物表达，分析发现ASL异常灌注区、DCE异常强化区较T2WI、DWI弥散受限区更接近于病理结果。可能是由于SCC患者一般口腔卫生条件较差，常伴继发感染等，炎性反应及瘤周水肿在T2WI上往往也呈高信号，造成对肿瘤最大径和肿瘤厚度的过度估计。而ASL和DCE所反映的是组织微循环血流灌注情况，更接近于评估肿瘤细胞现况。

3.3 ASL影像学参数与病理特征的相关性

有研究[15,16,17,18,19]将ASL-MRI应用于脑肿瘤和腮腺肿瘤（如脑膜瘤、淋巴瘤和高级胶质瘤），发现TBF和MVD之间存在正相关，表明通过ASL-MRI测量TBF可用于评估腮腺肿瘤。本研究中，即使肿瘤位于舌部区域，两者之间也存在相关性。本研究通过定量测量TBF等相关数据，使用组织病理学结果作为参考标准，进一步明确TBF值与组织学标本MVD之间的相关性。对于病例中的TICs,ET中均为Ⅱ型（100%，早期对比度增强），SCC中Ⅱ型仅占57.5%。ET以早期对比增强为特征，对应于3D-ASL MRI中的高灌注，但由于ASL的标记效应维持时间很短，因此，ASL成像在显示血流速度非常慢的灌注状态（如晚期动态对比度增强）时可能遇到挑战。

根据定量评估，ET患者3D-ASL MRI测量的TBF值显著高于SCC和MC患者，并且TBF与MVD之间存在正相关，SCC分级越高出现高灌注的比例越少。此外，临床上基于3D-ASL灌注图像的视觉评估，可定性区分富血供ETs和其他相对乏血供占位。鉴于三者各具优势，联合使用3D-ASL、DWI及DCE，有助于提高舌占位术前评估的准确性。

参考文献:

[11]朱文静,余强,王平仲,等.MR弥散加权成像对舌根及舌咽部实质性肿瘤的诊断价值[J].上海口腔医学,2017,26(4):441-446.

基金资助:黄浦区产业扶持基金(XK2020014);

文章来源:鲁煜,刘清海,梁海胜等.3D-ASL对舌肿物的诊断价值及与病理学特征的相关性分析[J].中国口腔颌面外科杂志,2024,22(01):42-48.