超声灰阶调节技术有助于判断甲状腺结节性质

张高松，郑 慧

（安徽医科大学第一附属医院超声科，安徽 合肥 230022）

◁影像技术学▷

超声灰阶调节技术有助于判断甲状腺结节性质

张高松，郑 慧

（安徽医科大学第一附属医院超声科，安徽 合肥 230022）

目的：探索一种能够让声阻抗系数接近的两组织界面能清晰显示的技术。方法：随机选择77例拟行甲状腺结节切除或穿刺的患者，每一例患者在术前超声检查时，先采用常规检查法得出TI-RADS诊断，并录入对照组，再采用常规结合灰阶调节技术法得出TI-RADS诊断，并录入干预组。将两组超声诊断绘制成表格，随访每一例患者的术后病理报告。结果：对比两组超声诊断与病理报告的符合情况，经统计学分析后可以认为常规结合灰阶调节技术法判断甲状腺结节性质较常规检查法在正确率、特异度和敏感度均有提高，差异有统计学意义。结论：超声局部灰阶调节技术能帮助超声医生判断甲状腺结节的性质。

甲状腺结节；超声检查

超声初步判断甲状腺结节的性质倾向对甲状腺结节疾病的进一步诊断和治疗有临床意义。尽管A/T值、边界清晰度、微分叶以及边缘成角等观察指标可帮助医生对结节性质的判断，但当部分结节组织声阻抗与周边正常腺体组织声阻抗相近时，反应在图像上的微小灰度差别使诊断医生不能发现或难以发现[1]。本研究旨在寻找能发现上述微小灰度差别的方法，以及探讨这种方法有无实际临床意义。

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集2015年6—12月在我院第六彩超室检查的所有拟行甲状腺结节切除术或超声引导下细针穿刺抽吸细胞学（Ultrasound guided fine needle aspiration cytology，US-FNAC）活检的患者 77 例，其中男17例，女60例，年龄22～80岁，平均 47岁，以及上述病例的病理报告77份。

1.2 仪器与方法

机器型号为Philips HD11，探头为带变频和二次谐波成像的L12-3线阵探头。电脑安装的软件为Photoshop CS5中文版。超声医生在给上述每位患者进行术前超声检查时，先采用常规检查法给出第一次TI-RADS诊断[2]，并录入对照组。然后将该病例的一至两幅完整包含甲状腺结节的超声图像采用统一固定的程序作灰阶调节[3]，得到灰阶调节图像（方法见本段后，调节后，结节的边界和内部层次显示的更清晰），让同一超声医生在阅读灰阶调节图像后结合常规检查法第二次给出TI-RADS诊断，并录入干预组。将每一例患者的临床信息、两次TI-RADS超声诊断以及后期的病理随访结果整理成表格并进行统计学分析。

TI-RADS诊断标准是参照Kwak等的TIRADS（2011）分级诊断标准[4]，简述如下：TI-RADS 1级倾向于甲状腺正常（未见结节）；TI-RADS 2级倾向于良性结节（约＜1%的恶性可能）；TI-RADS 3级倾向于良性结节的可能性较大（约1%～5%的恶性可能）；TI-RADS 4级倾向于认为可疑恶性结节或恶性结节的可能性较大 （约6%～80%的恶性可能），且可依据极低回声、微钙化、A/T＞1，边界不清、淋巴结肿大这5个恶性声像图征象的多少继续细分为4a（具有1项恶性声像图征象）、4b（具有2项恶性声像图征象）和4c（具有3或4项恶性声像图征象）3个亚级，随4a、4b、4c次序认为倾向于恶性结节的概率逐渐增大[5]；TI-RADS 5级：具备上述的5个恶性声像图征象，倾向于认为恶性结节 （约＞80%的恶性可能）。

病理结果的良恶性判断方法如下：病理明确诊断为恶性的肿瘤，比如乳头状癌、髓样癌等我们视为恶性结节；病理明确诊断为良性的肿瘤，比如腺瘤、囊肿等我们视为良性结节；病理明确但恶性度有变化，比如许特莱氏细胞腺瘤[6]、滤泡状肿瘤等，其恶性可能较大（约20%～30%），为谨慎起见，我们也将其视为恶性结节；极少数 （1例，约占总病例数的1%，对本次实验的影响较小，可忽略不计）病理不能给出明确性质的病例我们给予舍弃。超声诊断与病理结果符合性比对方法如下：病理结果为恶性结节的病例，超声诊断为TI-RADS 1～3级均认为不符合，超声诊断为TI-RADS 4a、4b级均认为基本符合，超声诊断为TI-RADS 4c或TI-RADS 5级均认为符合；如果病理结果为良性结节的病例，超声诊断为TI-RADS 2、3级均认为符合，超声诊断为TIRADS 1级均认为基本相符。超声诊断为TI-RADS 4a、4b、4c、5 级均认为不符合。

分别统计出两次超声诊断的符合例数、基本符合例数和不符合例数，并分析差别有无统计学意义。因超声TI-RADS分级诊断的1～3级认为良性可能性较大，故记为阴性诊断，4～5级认为可疑恶性或恶性可能较大，故记为阳性诊断，并参照病理结果，将阴性诊断细分为真阴性和假阴性，将阳性诊断细分为真阳性和假阳性。分别统计两组TI-RADS分级诊断的真假阳性和真假阴性的例数。最后分别计算两次超声诊断恶性结节的正确率、灵敏度和特异度。

灰阶调节方法（图1～6）：启动Photoshop软件，打开要处理的图像，如图1，4，选择区域使其能完全覆盖甲状腺结节并且超出结节边界10～20 mm，羽化值可设置成3～5使图像衔接更美观，但一般建议不大于6，否则会导致边界假性模糊。之所以选择局部灰阶调节，是为了保证灰阶调节精确性需要。点击图像→调整→灰阶，会弹出图3，6样的小窗口，黑色的线条顶点近似构成一个粗略的波形曲线，然后将白色的三角形滑块拖动到曲线的右侧脚部 （图中红点处），将黑色的三角形滑块拖到曲线的左侧脚部（图中绿点处），再将灰色三角形滑块拖到曲线的最高点下方（图中蓝点处），然后调整下整体亮度保存，得到图 2，5。

1.3 统计学分析

采用SPSS 16.0统计学软件。采用两组单向有序分类资料的秩和检验，计算统计量Z，因本次实验例数较多且相同秩次过多，故计算校正值Zc。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

两组超声TI-RADS诊断分级与病理的符合情况见表1。两组超声TI-RADS诊断的真假阳性和真假阴性情况见表2。两组超声TI-RADS诊断的正确率、特异度和敏感度比较见表3。

图1～3 甲状腺乳头状癌。图1：原始图像，结节边界较为光滑，清晰边缘长度＞50%，恶性征象不明显。图2为图1的灰阶调节后图像，结节的欠清晰边缘长度接近50%，可见微分叶，提示有恶性可能。图3为灰阶调节框。图4～6 滤泡型腺瘤。图4：原始图像，回声低且A/T接近1，有恶性可能。图5为图4的灰阶调节后图像，边界清晰光滑，内部回声较为均匀，提示良性可能性较大。图6为灰阶调节框。Figure 1～3. Papillary thyroid carcinoma.Figure 1：Original image,the boundary of the nodule is relatively smooth,the length of clear edge is greater than 50%,malignant signs are not obvious.Figure 2 is the image adjusted by gray scale of Figure 1,the length of the edge which is less clear is close to 50%,can see minute lobulation,which indicates that there is a possibility of malignancy.Figure 3 is a gray adjusting frame. Figure 4～6. Follicular adenoma.Figure 4：Original image,low echo-level and A/T near 1,there is a possibility of malignancy.Figure 5 is the image adjusted by gray scale of Figure 4,the boundary is clear and smooth,and the internal echo is more uniform,which indicates a benign possibility.Figure 6 is a gray adjusting frame.

表1 两组超声TI-RADS诊断与病理的符合情况（例）

表2 两组超声TI-RADS诊断的真假阳性和真假阴性比较（例）

表3 两组超声TI-RADS诊断正确率、特异度、敏感度比较

统计量 Zc=2.89，Z0.01=2.58，P＜0.01，按 α=0.05 水平，差异有统计学意义。可以认为常规结合灰阶调节技术法较常规检查法判断甲状腺结节性质，在正确率、特异度和敏感度方面均有提高。

3 讨论

计算机存储黑白图像的灰阶值是28=256（0～255）。也就是说，计算机可以识别256种不同灰度像素间细微差别。但是人眼能识别的最大灰阶数是16，因而在256灰阶的超声图像上，要能产生人眼可见的灰度区别，那么至少得相差256/16=16级灰阶才行。当两组织在来源和分化上有较大区别，但在声阻抗系数上却很接近的话，那么很可能出现因在计算机图像上灰阶差别小于16导致的计算机能区分的但人眼不能区分现象，如果能将这部分细微差别用人眼可识别的灰度差别显示出来，对更精细判断不同组织的界面和内部回声差异有帮助。

原理如下：假设感兴趣区域的最大灰阶值用Xmax表示，最小灰阶值用Xmin表示，单个像素的灰阶值用 Xi（i∈N，下同）表示，当 Xmax-Xmin 只有几十甚至十几级灰阶差别，在超声图像上的灰度差异不明显，层次感不清。假设新建一副图像，像素与上述感兴趣区域一致，每个对应像素的灰阶值用Xi’表示， 且 Xi’=255（Xi-Xmin）/（Xmax-Xmin），即按一定比例放大了像素间的灰阶差别，拉宽了感兴趣区域的灰阶跨度。这样就解决了因声阻抗系数差别小带来灰阶跨度（Xmax-Xmin）小而导致的人眼不能识别的难题。这个类似CT片中的窗宽和窗位的调节，只不过CT是根据CT值调节的，基于人体不同部位的密度差异。此实验是根据灰阶值调节的，基于人体不同组织的声阻抗系数差异。

某些甲状腺结节的边缘部分和正常甲状腺组织的声阻抗系数非常接近，导致超声医生不能很好的辨别甲状腺结节的边界清晰度、光滑度以及边缘成角，而这些信息对判断甲状腺结节的性质是有用的。例如图1是原始图像，结节边界也较为光滑，清晰边缘长度＞50%，微分叶显示不清，恶性指征不明显[7]。但经过局部区域灰阶调节处理后得到图2，可以看出结节边界欠光滑了，欠清晰边缘长度接近50%，甚至可见原来难以发现的微分叶，图像的右侧部分锐角边界显示的更清晰，结节内部回声的不均匀性显示的更为明显，后来经病理证实为甲状腺乳头状癌。图4也是原始图，从原始图上看，A/T接近1且回声很低，比图1中的低回声结节回声还低一点，这些均提示结节有恶性的可能，但边界清晰且光滑，未见锐角边界和微分叶等良性指征加大了判断结节良恶性质的难度。但是经灰阶调节后得到图5，虽然边界的细微灰阶差异得到更好的显示，但是结节的边界依旧清晰光滑，依然未见到锐角边界和微分叶，结节内部的回声即使经过灰阶调节放大后依旧较为均匀，后经病理证实为滤泡型腺瘤[8]。

虽然超声弹性成像和造影均有助于判断甲状腺结节的边界[9]，但超声弹性成像在市级医院普及度不高。而造影因其有创性、潜在过敏可能性和花费较高等因素，其普及率尚不及超声弹性成像。现代的超声机器内建了多种成像模式，也有增大灰阶差的模式，由于是针对整幅图像所有区域进行有限的几种固定模式调节，增大灰阶差的幅度很小，不能对感兴趣区域进行针对性调节。

综上所述，Photoshop灰阶调节功能对甲状腺结节边界细微观察有助于初步判断甲状腺结节的性质倾向。由于本次试验的病例都是有一定的可疑恶性才进行穿刺或手术的，至少是常规超声检查能发现结节，因而本次试验也还可能对因甲状腺结节声阻抗非常接近正常甲状腺组织而导致的常规超声检查漏诊的病例有意义，大量给正常甲状腺声像图即TI-RADS 1级的声像图进行灰阶调节处理，或许会有新的发现。

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Gray scale adjustment technology is helpful to determine the nature of thyroid nodules

ZHANG Gao-song,ZHENG Hui
(Affiliated Hospital of Anhui Medical University,Hefei 230022,China)

Objective:To explore a kind of technology,which can make the two tissue boundary whose acoustic impedance coefficient is very close to display clearly.Methods:Randomly selected 77 cases to resection of thyroid nodules or puncture.Firstly,the routine examination method to obtain TI-RADS diagnosis and entry control group,using conventional with gray scale adjustment technology to calculate TI-RADS diagnosis and entry intervention group,when each patient in preoperative ultrasonography.The two groups were drawn into the form of ultrasound diagnosis.The postoperative pathological report of each patient was followed up.Results:Compared two groups of ultrasound diagnosis and pathologic report compliance,that routine with gray scale adjustment technology is better than conventional examination in accuracy,specificity and sensitivity,the difference is statistically significant.Conclusion:Ultrasound local gray scale adjustment technology can help doctors to determine the nature of the thyroid nodule ultrasound.

Thyroid nodule;Ultrasonography

R736.1；R445.1

A

1008-1062（2017）02-0137-03

2016-06-16

张高松（1980-），男，安徽六安人，主治医师。 E-mail：tybe2@sina.com

郑慧，安徽医科大学第一附属医院超声科，230022。E-mail：zhenghuiayfycsk@163.com