甲状腺单发结节三维超声定性诊断及其ROC曲线分析

张 渊 ，江 泉 ，陈 剑 ，顾晓鸣 ，章建全

（1.上海市浦东新区人民医院超声科，上海 201200；2.第二军医大学附属长征医院超声诊疗科，上海 200003）

甲状腺结节性病变在人群中发病率较高，早期发现病灶并鉴别其良恶性对制订治疗方案具有重要意义。三维超声成像诊断是当前超声医学的前沿研究之一，它能够显示病灶的外部特征、内部细微结构以及精确计算病灶体积。对病灶的滋养血管，三维成像可直观显示其从何起源、如何进入和离开病灶、在病灶内如何发出分支和走行，亦即血供的立体结构和空间位置关系[1]，可以计算病灶内血管彩色信号的容量并进而计算出血管容量占病灶容量的比例。本研究通过对128例甲状腺单发结节的三维超声成像分析，探讨其鉴别甲状腺良恶性结节的价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象

2006年1月～2008年1月来本院就诊的128例甲状腺疾病患者，男48例，女80例，均为单发实质性病灶，就诊年龄 26～65（45.97±8.73）岁。 常规二维超声两个最大垂直平面上测得病灶的最大直径为9mm×8mm～32mm×21mm。所有患者均经手术组织病理学证实。恶性组52例（乳头状癌38例，滤泡状癌12例，髓样癌2例），良性组76例（甲状腺腺瘤50例，结节性甲状腺肿26例）。

1.2 仪器

采用GE Voluson 730 Expert彩色多普勒超声诊断仪，二维高频探头SP 5～12MHz，三维容积探头为方形RSP 6～12MHz，取样容积的大小随观察的范围变化。

1.3 方法

患者取颈部过伸位，暴露甲状腺部位。首先用二维探头常规检查甲状腺，确定甲状腺结节的部位、大小及其彩色多普勒血流信号，然后嘱患者避免吞咽动作及屏住呼吸，用三维容积探头以最大扫描角度（29°）进行扫查，分别获得并存储灰阶和血管能量重建图像。检查过程中保持以下参数的恒定:①DGC；②总增益；③CDI增益；④滤波；⑤预处理设置；⑥PRF。重点观察三维灰阶成像特征、病灶内血管形态及分布，病灶周围血管形态。采用盲法由2名具有6年超声诊断经验的医师分析和判读三维重建图像。诊断信心分为5级：①确定为良性；②可能为良性；③不确定；④可能为恶性；⑤确定为恶性。读图超声医师按以上5级做诊断 （如果2名医生对某项诊断指标判定结果不一致，则另由1名高年资医生参与分析，3名医生各自阐明诊断依据，使最终结果达成一致）。受试者特征曲线（ROC）绘制：分别以⑤、⑤+④、⑤+④+③、⑤+④+③+②算作阳性诊断，计算出各自的真阳性率和假阳性率，作ROC分析。

1.4 统计学处理

采用SAS 8.0统计分析软件，甲状腺结节三维灰阶特征、病灶内部及周围血管形态分析采用χ2检验。用ROC方法评估不同诊断指标鉴别甲状腺结节良恶性的诊断价值，以曲线下面积表示。

2 结果

52例甲状腺恶性结节和76例甲状腺良性结节的三维灰阶（组织）超声及三维彩色（血管）超声特征明显不同（表1）。

表1 128例甲状腺结节三维超声灰阶超声特征及三维血管超声分析

良性结节显示边界完整、清晰的高回声界面（89.5%，68/76），部分结节周围见宽度均匀的声晕（39.5%，30/76）（图 1）。 结节内部血管粗细均匀（92.1%，70/76），呈分支状，走行自然，结节外周血管绕行（63.2%，48/76）（图 2）。

恶性结节内见微钙化（75.0%，39/52），结节内部血管粗细不一致 （94.2%，49/52），且不同程度增粗（80.7%，42/52），扭曲呈麻花样，部分呈偏心性分布（53.8%，28/52）。结节周边血管不同程度的增粗（67.3%，35/52）、扭曲（53.8%，28/52）（图 3）。

以表1中的1～3项内容作为诊断指标，并结合ROC曲线分析（图4）判断三维超声成像对甲状腺结节定性诊断的敏感度、特异度、正确率、阳性预测值、阴性预测值（表2）。

图1 甲状腺良性结节三维灰阶成像：周围见完整的声晕。 图2 甲状腺良性结节三维血管成像：血管粗细均匀、结节外周血管绕行。图3 甲状腺癌血管三维成像：结节内部及周边血管增粗，扭曲。Figure 1. Three-dimensional gray-scale ultrasound of benign thyroid nodules displayed complete surrounding echo halo. Figure 2.Three-dimensional vascular ultrasound of benign thyroid nodules showed uniform thickness of blood vessels and circuitous peripheral vessels.Figure 3. Three-dimensional vascular ultrasound of malignant thyroid nodules denoted thickened and distorted vessels of the inner and periphery of the nodules.

表2 不同诊断指标在甲状腺良恶性结节中的诊断价值

图4 不同诊断指标的ROC曲线。Figure 4. ROC curves of different diagnostic indicators.

3 讨论

甲状腺三维灰阶成像能多角度、多切面对感兴趣区进行切割，迅速提供肿物的三维重建图像与周围组织关系，获得二维超声无法提供的切面信息和整体观。本组研究发现甲状腺结节的三维超声整体特征在提高定性诊断水准最具有价值。三维超声为读图者提供了结节表面的光整度、表面形态、周围声晕的整体信息，便于不同读图者之间容易取得沟通和共识，从而提高诊断水准。本组研究发现良性结节中89.5%有边界清晰、完整的高回声界面，39.5%有宽窄均匀的声晕；而恶性结节中94.2%无完整的高回声界面，98.1%周围无声晕（图5），可以认为三维灰阶超声图像上周边无完整高回声界面的结节恶性倾向较强。

恶性结节中微钙化的发生率显著高于良性结节，从而成为恶性诊断的重要依据。三维超声对微小钙化的敏感度75%，特异度96.1%，高于二维超声（43.46%及91.33%）[2]。更重要的是三维超声能够显示微小钙化在结节内的空间分布位置以及是否呈簇状或散在分布。恶性肿瘤形成钙化的原因可能与肿瘤生长迅速、局部供血不足引起组织内激素（或调节因子）失衡，进而导致局部纤维组织增生和钙盐沉着有关[3-4]，因此钙化集中的部位可能预示恶性优势。

图5 甲状腺癌三维灰阶成像：界面不完整、边缘不规则、周围无声晕。Figure 5. Three-dimensional gray-scale ultrasound of malignant thyroid nodules demonstrated no complete interface and no echo halo,but irregular border was seen.

甲状腺血管三维能量图能够显示结节的血流灌注状态，明确结节血供的立体结构和空间位置关系，容易区分结节内外血流灌注状态和血管的起止[5]。本组研究结果显示甲状腺良恶性结节的三维血管形态及分布存在明显差异。恶性结节内部及周边血管管径不同程度增粗扩张、粗细不均、错综杂乱，蛇形扭曲呈麻花样（34/52，占65.3%），部分呈偏心性分布（28/52，占53.8%），且血管分支多不规则。良性结节内部血管内径均匀、分支规则、树枝样分布，或呈球形网状分布。血管内皮细胞生长因子（VEGF）在甲状腺癌中高表达，促进肿瘤大量的新生血管生成[6]，这可能是恶性病灶内血管增粗扭曲的病理学基础。而在癌肿周围常形成丰富血管，管径粗大，可呈囊状扩张[6]，这是恶性病灶周围血管增粗、扭曲的病理学基础。

本研究利用ROC曲线分别以三维灰阶成像特征、结节内三维血管形态及分布、结节周围三维血管形态作为诊断指标鉴别甲状腺结节的良恶性，结果表明以三维灰阶超声特征，其灵敏度分别为88.5%，特异度为89.5%，ROC曲线下面积为0.9218，诊断价值较高；以结节内三维血管形态及分布鉴别，虽特异度高（94.7%），但灵敏度较低（78.8%）；以结节周围血管形态来鉴别，灵敏度为76.9%，特异度为83.0%，ROC曲线下面积为0.8131，诊断价值中等。而利用三维超声灰阶和血管三维能量图整体评价结节良恶性，灵敏度达90.4%，特异度达92.1%，正确率达91.4%，ROC曲线下面积为0.9608，诊断准确度最高。故通过本研究，我们总结出在实际临床应用中，利用三维超声图像的整体特征来诊断结节性质准确率相对较高，减少误诊率。

研究还发现良恶性结节的三维超声特征存在交叉重叠。部分甲状腺良性结节内三维特征呈恶性表现，如甲状腺良性结节界面不完整 （8/76，占10.5%）、血管粗细不均（6/76，占 7.9%）、血管增粗（37/76，占 48.7%）、血管扭曲（11/76，占 14.5%），其原因可能是良性结节中某些结节性甲状腺肿是经历了增生期、胶质蓄积的静止期，在长期增生和退缩交替过程中，滤泡被纤维组织包绕而形成。由于病变发展的阶段不同，以及各部分结节增生与退变的不均衡性，使结节性甲状腺肿表现为复杂多变的超声图像，由此可能会导致在结节增生的不同时期，血管特征不同[7-8]。

本研究对象中未包括甲状腺多发结节及囊实性结节，多种属性结节的三维血管成像比较复杂，特别是结节相邻较近，会影响诊断医生对结节的诊断指标判定，增加诊断难度，有待进一步深入研究。

综上所述，三维超声成像能评价甲状腺结节的灰阶特征及结节内部及周边血管的形态及分布特征，在一定程度上可以提高甲状腺单发结节的定性诊断能力。

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