双能量CT增强碘浓度测定在鉴别甲状腺良恶性结节中的应用

赵 雯 ZHAO Wen张正华 ZHANG Zhenghua韩 丹 HAN Dan杨 静 YANG Jing刘超然 LIU Chaoran赵 卫 ZHAO Wei

论著

双能量CT增强碘浓度测定在鉴别甲状腺良恶性结节中的应用

赵 雯 ZHAO Wen
张正华 ZHANG Zhenghua
韩 丹 HAN Dan
杨 静 YANG Jing
刘超然 LIU Chaoran
赵 卫 ZHAO Wei

作者单位 昆明医科大学第一附属医院影像科 云南昆明 650118

目的 通过对甲状腺良恶性结节双能量CT增强扫描的参数分析，探讨碘浓度测定对甲状腺结节鉴别的价值。资料与方法选取经手术病理证实为甲状腺良恶性结节的82例患者共90个结节，行双能量CT增强扫描，测量动脉期和静脉期正常甲状腺组织、良恶性结节的碘浓度及CT值，比较3组标准化碘浓度（NIC）值及标准化CT值。计算双能量CT增强碘浓度测定甲状腺良恶性结节的敏感度和特异度，绘制受试者工作特征（ROC）曲线，计算其曲线下面积，选取最佳敏感度及特异度的临界值。结果90个结节中，病理检查恶性结节60个，良性结节30个；CT检查良性结节57个，恶性结节33个，碘图诊断恶性结节的敏感度为78.33%、特异度为66.67%，包膜是否完整诊断良恶性结节的差异有统计学意义（Z=－4.55，P＜0.05）。3组动脉期、静脉期NIC及标准化CT值差异均有统计学意义（F=36.87～69.89，P＜0.05）；良性组与恶性组动脉期NIC及标准化CT值均低于正常组（Z=－3.48～－2.33，P＜0.05）；正常组、良性组及恶性组静脉期NIC值及标准化CT值两两组间比较，差异均有统计学意义（Z=－7.01～－4.87，P＜0.05）。动脉期、静脉期各组间NIC与标准化CT值有相关性（r=0.89、0.74、0.75，P＜0.05）。静脉期鉴别良恶性结节最佳临界NIC、标准化CT值分别为0.76、0.79，恶性结节小于该值时其ROC曲线AUC值分别为0.91、0.92。静脉期结节NIC、标准化CT值与碘图形态学诊断结果一致性较高（Kappa=0.762、0.768），三者结合诊断甲状腺结节的敏感度、特异度分别为90.01%、93.60%。结论双源CT双能量增强扫描静脉期NIC及标准化CT值对诊断甲状腺良恶性结节有一定的价值，结合碘图形态学可提高结节定性诊断的准确率。

甲状腺肿瘤；甲状腺结节；体层摄影术，X线计算机；碘；病理学，外科；诊断，鉴别

甲状腺结节是颈部常见的病变，且恶性甲状腺结节的发病率呈逐年上升的趋势[1]。甲状腺结节的性质不同，治疗方案亦不相同，因此术前定性诊断尤为重要。甲状腺结节的CT表现复杂，各种病变影像学表现有一定的重叠，定性诊断较困难。双源CT利用双能量成像技术，可以将碘从其他组织成分中分离出来，形成碘图并且进一步测量组织的碘浓度，为临床诊断及科研提供新手段。碘浓度能更敏感地反映组织的增强情况，对诊断及判断肿瘤疗效有较好价值[2-3]，但是其在甲状腺结节定性诊断方面的报道较少，且结论不一。本研究旨在探讨双源CT双能量增强扫描碘浓度测定在鉴别甲状腺良恶性结节中的价值，以提高甲状腺良恶性结节的诊断率。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性纳入2013年6月—2014年8月在昆明医科大学第一附属医院经手术病理证实为甲状腺结节、行颈部双源CT双能量增强扫描的120例患者，从中筛选满足颈内动脉动脉期CT值在120～250 HU、静脉期CT值在70～110 HU的82例患者（90个结节），其中男34例，女48例；年龄23～78岁，平均（56.2±8.9）岁。

1.2 仪器与方法 采用Siemens Somatom Definition Flash CT行颈部常规平扫及双能量双期增强扫描。扫描参数：A球管电压80 kV，B球管电压Sn 140 kV，打开CARE Dose 4D，双能融合系数0.5，螺距0.7，重建层厚0.75 mm，间隔0.5 mm。扫描范围自颅底至胸廓入口处，经肘静脉注射对比剂碘普罗胺（370 mgI/ml），注射速度3.0 ml/s，剂量1.0 ml/kg。应用自动触发扫描，检测的感兴趣区（ROI）放在主动脉弓，触发值100 HU，延迟5 s从足-头方向扫描，静脉期于动脉期结束后15 s开始扫描。

1.3 图像后处理 双能量数据传入Siemens公司 Syngo Multi Modality工作站（MMWP，2010版）的Dual-Energy软件，打开“Liver VNC”模式，得到纯碘图，在碘图上测量甲状腺结节及正常甲状腺组织的碘浓度值和CT值。筛选满足动脉期颈内动脉CT值在120～250 HU、静脉期CT值在70～110 HU的患者，选择肿瘤最大层面作为测量结节ROI，避开结节内的液化坏死、钙化及伪影区，面积为0.6～1.0 mm2，由2名研究生测量3次取平均值。为减少个体差异，将碘浓度及CT值标准化。根据公式（1）、（2）分别计算标准化碘浓度（normalized iodine concentration，NIC）和标准化CT值。

NIC=ROI碘浓度/同时相颈动脉碘浓度 （1）

标准化CT值= ROI CT值/同时相颈动脉CT值（2）

1.4 图像分析 由2名高年资影像学主治医师独立判断碘图上甲状腺结节的形态及包膜情况，意见不统一时由1名主任医师判断后3人共同商议决定。在碘图上对甲状腺结节的包膜进行判断，若任一个层面看到病灶包膜中断即判定为包膜不完整。良性结节：形态规则且包膜完整；恶性结节：形态不规则或包膜不完整[4-6]。

1.5 手术与病理学方法 手术切除病灶后立刻送检，病理指标主要包括：G alectin-3（+）、Ki-67＜1%（+）、CK19（+）、MC（+）。

1.6 统计学方法 采用SPSS 17.0软件，采用单因素方差分析及Wilcoxon秩和检验比较不同时相组间NIC及标准化CT值、碘图上良恶性甲状腺结节的形态及包膜情况；采用线性回归分析比较各组标准化CT值与NIC的相关性；绘制受试者工作特征（ROC）曲线，计算曲线下面积（AUC），选取最佳敏感度及特异度的临界值；诊断结果一致性采用Kappa检验；P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 病理结果 90个结节中，恶性结节60个，均为甲状腺乳头状癌；良性结节30个，其中结节性甲状腺肿25个，腺瘤5个。

2.2 CT检查结果 90个结节中，良性结节57个，恶性结节33个（图1）。碘图诊断恶性结节的敏感度为78.33%、特异度为66.67%，包膜是否完整诊断良恶性结节的差异有统计学意义（Z=－4.55，P＜0.05）。

图1 女，46岁，甲状腺乳头状癌。A为双能融合期；动脉期碘图示病灶边缘小棘状不规则突起（箭）及乳头状结构（箭头，B）

2.3 3组NIC与标准化CT值比较 3组动脉期、静脉期NIC及标准化CT值差异均有统计学意义（P＜0.05）。良性组与恶性组动脉期NIC及标准化CT值均低于正常组（Z=－2.33、－2.86、－3.03、－3.48，P＜0.05），但良性组与恶性组动脉期NIC及标准化CT值比较，差异无统计学意义（Z=0.922、0.990，P＞0.05）。静脉期良性组与正常组、恶性组与正常组、良性组与恶性组的NIC及标准化CT值差异均有统计学意义（Z=－4.87、－4.99、－6.63、－7.01、－5.55、－5.70，P＜0.05）。见表1及图2、3。正常组、良性组及恶性组组内标准化CT值与NIC有相关性（r=0.89、0.74、0.75，P＜0.05）。

表1 3组动脉期与静脉期NIC及标准化CT值比较

图2 女，45岁，左甲状腺乳头状癌。静脉期碘图，NIC为0.669（箭）

图3 女，67岁，右甲状腺结节性甲状腺肿。静脉期碘图，NIC为0.852（箭）

2.4 诊断效能 根据ROC曲线得出静脉期鉴别甲状腺良恶性结节的最佳临界NIC、标准化CT值分别为0.76、0.79，当NIC＜0.76、标准化CT值＜0.79 HU作为诊断恶性结节的标准时，ROC曲线 AUC值分别为0.91、0.92，敏感度、特异度分别为74.61%、75.40%及81.80%、80.67%（图4～6）。静脉期结节NIC、标准化CT值与碘图形态学诊断结果一致性较高（Kappa=0.762、0.768），三者结合诊断甲状腺结节的敏感度、特异度为90.01%、93.60%。

3 讨论

图4 甲状腺结节NIC与标准化CT值关系的相关性。多数恶性结节标准化CT值＜0.79 HU，NIC值＜0.76

图5 静脉期甲状腺结节NIC ROC曲线

图6 静脉期甲状腺结节标准化CT值ROC曲线

碘在不同管电压下的衰减系数变化程度明显较其他物质的衰减系数大[7]，双能量CT可将碘从其他组织成分中分离出来，准确显示甲状腺结节的摄碘能力及血供情况，为甲状腺结节的定性诊断提供了新思路。目前能量CT对甲状腺结节的研究较少，有学者认为平扫碘值及单能谱曲线斜率对定性诊断有一定的帮助，但是对颈部转移淋巴结及病灶形态的显示不及增强扫描[8-11]。由于增强扫描时个体因素及对比剂注射的差异较大，并且未设立统一纳入标准及判断指标，导致双能量增强扫描对甲状腺结节定性诊断的价值评价不一：李红文等[8]认为仅动脉期有意义，薛蕴菁等[9]认为仅静脉期有意义，蒋元文等[10]认为动脉期和静脉期均无意义，薛龙梅等[12]认为动脉期和静脉期均有意义。基于对以上研究方法及判断指标的综合分析，本研究将注射速度和注射剂量分别控制在3 ml/s、1.0 ml/kg，以颈动脉碘浓度及CT值作为参照，筛选满足动脉期颈内动脉CT值在120～250 HU之间、静脉期CT值在70～110 HU之间的患者，尽可能缩小增强扫描的差异。

本研究中，动脉期仅正常甲状腺组织与良恶性结节NIC、标准化CT值有差异，但良恶性结节差异无统计学意义，静脉期差异有统计学意义，提示NIC及标准化CT值可用于定性诊断。静脉期NIC、标准化CT值最佳临界分别为0.76、0.79，ROC曲线AUC分别为0.91、0.92。当NIC＜0.76、标准化CT值＜0.79 HU诊断甲状腺恶性结节准确率高，与薛蕴菁等[9]的研究结果一致。既往甲状腺结节增强扫描的研究中，研究指标多为病灶CT值、碘值，薛蕴菁等[9]提出以NIC进行定性诊断，通过邻近颈动脉的碘浓度将病灶的碘浓度标准化，进一步缩小增强扫描造成的差异，研究发现静脉期NIC对甲状腺良恶性结节的鉴别有意义，与本研究结果相符；甲状腺结节的CT值可以反映出病灶的强化程度，故与NIC具有相关性，与本研究结果相一致。甲状腺病变的病理基础是滤泡上皮细胞被破坏，但良恶性病变的产生机制不同。Li等[13]认为恶性病灶滤泡细胞完全被癌细胞和机化的结缔组织所取代，而良性病灶（如结节性甲状腺肿）仍存在部分具有摄碘功能的滤泡细胞，故良性病变的摄碘率高于恶性。Moon等[14]认为恶性结节的强化程度较良性低，原因可能是肿瘤组织内虽含有大量的新生血管，但同时恶性生长又会破坏大量的组织结构（包括血管），并形成癌栓，导致坏死的血管多于新生血管，故良性病变的血供较恶性丰富。上述研究结果提示，甲状腺良性病变比恶性病变摄碘率高、血管丰富，增强扫描时甲状腺良性结节的强化程度高于恶性[15-16]。

双能量CT增强碘图将碘含量的多少直观反映在图像上，图像越亮说明组织含碘量越多，从而可以更敏感地显示结节边缘及包膜的情况[11]。甲状腺良性结节边界多比较清晰，包膜比较完整，周围正常甲状腺组织不受侵犯；甲状腺癌边界不规则，呈浸润性生长，邻近正常滤泡上皮细胞被破坏，常常突破包膜，边界不清[4-6]。本研究结果表明双能量CT增强碘图诊断甲状腺恶性结节的敏感度为78.33%、特异度为66.67%。同时，碘图上恶性结节的形态不规则、包膜不完整，结合增强扫描时NIC、标准化CT值可以提高甲状腺良恶性结节的诊断率，将敏感度和特异度从70%～80%提高到90%以上。

总之，双源CT双能量增强扫描、碘图形态学可对甲状腺结节进行初步定性诊断，结合静脉期结节的NIC、标准化CT值可以明显提高诊断的准确性，对甲状腺结节的定性诊断有很大的临床价值。然而本研究在碘图形态学方面仅研究了结节包膜是否完整，内部乳头结构、钙化等内容有待丰富；而且本研究未对具体病理组织类型进行比较，有待今后增加样本量进行深入研究。

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（本文编辑 冯 婕）

Iodine Concentration on Dual-energy Contrast Enhanced CT in Differential Diagnosis of Thyroid Nodules

Purpose To investigate the clinical application of iodine concentration using dual-energy contrast enhanced CT in distinguishing malignant from benign thyroid nodules.Materials and MethodsPatients with a total of 90 pathology proven thyroid nodules (60 malignant,30 benign) underwent dual-energy contrast enhanced CT scanning. The iodine concentration and CT value were measured in arterial phase and venous phase,then the normalized iodine concentration (NICnod) and the normalized CT value were calculated. All results were compared in each groups,while morphology and capsule of these nodules on iodine image were analyzed.ResultsThe morphology and capsule of nodules on iodine image were significantly different between benign and malignant nodules (Z=－4.55,P＜0.05). On iodine image,the sensitivity of partial capsule diagnosing malignant nodules was 78.33% with specificity of 66.67%. The NICnod and normalized CT value for normal group,benign group and malignant group showed significant differences in arterial phase and venous phase (F=36.87-69.89,P＜0.05); the NICnod and normalized CT value between benign group and malignant group showed statistic difference in arterial phase (Z=－3.48-－2.33,P＜0.05),and those among normal group,benign group and malignant group also showed statistic differences (Z=－7.01-－4.87,P＜0.05). NICnod had significant correlation with normalized CT value in each phases (r=0.89,0.74 and 0.75,P＜0.05). When using NICnod and normalized CT value of 0.76 and 0.79 to differentiate malignant thyroid nodules,the area under ROC curve values were 0.91 and 0.92. NIC and normalized CT value showed a good consistency with iodine map in venous phase (Kappa=0.762 and 0.768),Combining morphology and capsule of nodules on iodine image,the sensitivity was 90.01% and the specificity was 93.60%.ConclusionIodine concentration with dual-energy contrast enhanced CT scanning can differentiate malignant from benign thyroid nodules; combining morphology and capsule of nodules improves the accuracy of diagnosis.

Thyroid neoplasms; Thyroid nodule; Tomography,X-ray computed; Iodine; Pathology,surgical; Diagnosis,differential

10.3969/j.issn.1005-5185.2015.11.005

韩 丹

Department of Radiology,the First Affiliated Hospital of Kunming Medical University,Kunming 650118,China

Address Correspondence to: HAN Dan E-mail: kmhandan@sina.com

云南省创新团队基金项目（2014HC018）。

R445.3；R736.1

2015-05-31

修回日期：2015-09-18

中国医学影像学杂志2015年 第23卷11期：815-818

Chinese Journal of Medical Imaging 2015 Volume 23(11): 815-818