超声弹性对比指数联合常规超声预测甲状腺乳头状癌淋巴结转移的研究

李高峰 石岩 徐翠 杨智 许永波 董景云 孙芳

滨州医学院附属医院超声医学科（山东滨州256600）

甲状腺乳头状癌（PTC）占甲状腺癌的80%～85%，发病率逐年增加［1］，PTC是一种惰性癌症，其10年生存率超过90%［2］，PTC区域淋巴结转移率为50%～80%不等［3，4］。颈部淋巴结转移是PTC复发及总体生存率降低的重要危险因素［5］，且PTC患者有无颈部淋巴结转移是临床医师选择手术方式的关键之一，因此术前准确评估PTC颈部淋巴结状态对临床手术治疗方案的选择及患者的预后具有重要意义。既往研究［6⁃7］证实了常规超声在PTC颈部淋巴结转移方面有较高的灵敏度及特异度，然而其准确度较低，分别为46.3%、56.6%。近年来一种新型甲状腺弹性成像技术-超声弹性对比指数（elasticity contrast index，ECI）应用到临床中，其以颈动脉搏动作为内部压缩源，基于弹性成像基本原理，通过测量感兴趣区域（region of interest，ROI）内组织应变的差异性，反映甲状腺病灶内的均一性。因其提供更稳定的压缩力以获得应变值，其结果更为可靠，其测量结果较少受操作者主观影响，具有较高的重复性［8］。既往研究［8⁃9］证实ECI在甲状腺结节良恶性诊断中具有一定价值，但未有ECI在预测PTC颈部淋巴结转移方面的研究。本研究旨在评估PTC颈部淋巴结转移与PTC病灶常规超声特征及ECI之间的关系。

1 资料与方法

1.1 一般资料 回顾性分析2018年1月至2019年6月在滨州医学院附属医院经手术治疗，并经术后病理证实为PTC的患者282例，其中男72例，年27～64岁，女210例，年龄27～71岁，平均（47.3±10.2）岁。所有病例术前均常规行二维超声及弹性超声检查。纳入标准：（1）经术后病理证实为PTC，并明确是否存在颈部淋巴结转移；（2）术前二维超声图像清晰，同时留存ECI的测量结果。排除标准：（1）超声图像资料不全、病灶存在较粗大强回声掩盖病灶或结节内囊性成分＞50%。（2）严重动脉粥样硬化致颈动脉狭窄者，严重高血压者，颈动脉变异者，I131治疗史者，测量过程中彩色指示条（示测量稳定，结果可靠）不能全部为绿色者。

1.2 仪器与方法 仪器：所有患者在术前一周内进行常规二维超声及ECI测量评估，采用三星公司RS80A超声诊断仪，线阵探头频率3～12 MHz。

检查方法：患者取仰卧位，首先进行常规超声检查，扫查并记录甲状腺结节常规超声图像特征（位置、大小、边界、形态、钙化、血流等）。再进行ECI检查，切换至ECI检查条件，取甲状腺横切面，嘱患者停止呼吸3～5 s（以避免呼吸动度对测值产生影响），禁吞咽，待彩色指示条全部显示为绿色后，冻结并将取样框设置为病灶的1.5倍以上，一般为2～3倍。ROI选取在结节与周围正常甲状腺组织交界处并进行手动标记。ROI大小依结节大体比例设定，结节区与正常组织区各占一半。在结节不同位置分别选取3次ROI，并记录ECI值以备进一步分析。

超声图像分析：首先由2名有丰富经验的超声医师回顾性分析二维超声检查图像，记录病灶的大小、位置、边界、形态、内部回声、纵横比、钙化、病灶与甲状腺被膜关系即可疑病灶数量等信息，其中病灶的最大径分为<1 cm及≥1 cm两类；边界分为规则或模糊及分叶或不规则两类；实质回声分为等回声、低回声、极低回声3类；纵横比分为<1及＞1两类；钙化分为无钙化、粗大钙化、微小钙化3类，其中钙化直径<1 mm定义为微小钙化，钙化直径≥1 mm定义为粗大钙化；与被膜关系分为未接触、接触及被膜不连续3类；可疑病灶数量分为单发与多发两类；再次取病灶横切面病灶与正常组织交界区3次ECI测量值见（图1），并计算其平均值，做进一步分析使用。

术后病理分析：由另外两名超声医生详细记录每个病例的淋巴结转移情况、甲状腺实质背景疾病情况，将整个病例分为淋巴结转移组及非转移组。甲状腺实质背景疾病分为正常、桥本氏甲状腺炎、结节性甲状腺肿3类。

1.3 统计学方法 本研究采用单因素及多因素分析影响PTC颈部淋巴结转移的相关因素，首先对连续型变量进行Kolmogorov⁃Smirnov正态分布检验。单因素分析对于符合正态分布的连续型变量的差异性检验使用独立样本t检验。对于非正态分布的连续型变量的差异性检验使用Mann⁃Whit⁃neyU检验。对于二分类变量差异性检验使用Fisher精确检验。对于多分类变量差异性检验使用z⁃检验。P<0.05差异有统计学意义。同时对ECI测值鉴别淋巴结转移绘制受试者工作特征曲线（receiver operating characteristic curve，ROC），计算曲线下面积、敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值、准确度，并得出最佳诊断截断值。多因素分析使用二分类Logistic回归分析，变量筛选使用向前似然比法，进入<0.05，排除＞0.1。模型系数检验使用Wald检验，最后采用模型预测概率绘制ROC曲线评价模型拟合效果。单因素及多因素分析采用IBM SPSS Statistics 25.0统计软件。ROC曲线下面积比较采用MedCalc 18.2统计软件。

2 结果

2.1 连续性变量单因素分析结果 依据术后病理结果，282例患者中，有淋巴结转移者126例，无淋巴结转移者156例。连续型变量年龄单因素Kol⁃mogorov⁃Smirnov检验符合正态分布（P=0.061）。连续型变量ECI测值Kolmogorov⁃Smirnov检验不符合正态分布（P<0.001）。依据术后病理，将病例分为淋巴结转移组及非转移组。转移组年龄平均值为（48.7±13.6）岁，非转移组年龄平均值为（45.3±14.5）岁。年龄组间比较采用独立样本t检验（T=0.880，P=0.384）。转移组ECI平均值为（3.67±0.78），非转移组ECI测值的平均值为（3.27±0.63）。PTC颈部淋巴结转移与PTC病灶ECI测值相关（P<0.001），而与患者年龄无相关（P>0.05）。

2.2 PTC颈部淋巴结转移的单因素分析结果结果显示：病灶最大径、病灶纵横比、单发及多发情况、边缘、钙化、病灶与甲状腺包膜关系对颈部淋巴结转移差异有统计学意义（P<0.05）。多分类变量事后两两比较z⁃检验结果显示：病灶钙化中，微小钙化与无钙化间PTC颈部淋巴结转移的差异有统计学意义（P<0.05）；但微小钙化与粗大钙化间及粗大钙化与无钙化间PTC颈部淋巴结转移的差异无统计学意义（P＞0.05）；病灶与甲状腺被膜关系中，被膜不连续与病灶未接触甲状腺被膜间、被膜不连续与病灶接触甲状腺被膜间及病灶接触甲状腺被膜与病灶未接触甲状腺被膜间的PTC颈部淋巴结转移的差异有统计学意义（P<0.05）。见表1。

2.3 PTC颈部淋巴结转移多因素分析结果 将单因素分析中与颈部淋巴结转移有意义的变量病灶最大径、病灶纵横比、单发及多发情况、边缘、钙化、病灶与甲状腺包膜关系以及ECI测值带入到Logistic回归模型中，经向前似然比法筛选变量。结果显示：单发及多发情况、病灶与甲状腺包膜关系以及ECI测值与PTC颈部淋巴结转移高度相关（P<0.05，表2）。

表1 PTC淋巴结转移单因素分析Tab.1 Single factor analysis of PTC lymph node metastasis

2.4 根据ECI测值及多因素分析结果绘制ROC曲线进行验证 为了验证ECI测值对PTC颈部淋巴结转移的预测价值，笔者将ECI测值做出ROC曲线见（图1）。其ROC曲线下面积（AUC）为0.805。Youden指数为0.6557。根据Youden指数得出诊断PTC颈部淋巴结转移的最佳截断值为3.45。并且得出其敏感度为80.95%，特异度为84.62%，准确度为80.85%，阳性预测值为77.27%，阴性预测值为84.00%。同时将多因素Logistic回归得出的预测概率值做出ROC曲线见（图2）。其ROC曲线下面积（AUC）为0.920。当预测概率为0.3905时Youden指数最大，为0.7418。其敏感度为85.71%，特异度为88.46，准确度为89.36%，阳性预测值为86.36%，阴性预测值为92.00%。本研究同时使用MedCalc18.2统计软件检验ECI及Logistic回归预测概率的AUC的差异。即两者对PTC颈部淋巴结转移的预测差异没有统计学意义（P=0.066 3）。

表2 PTC颈部淋巴结转移多因素分析Tab.2 multivariate analysis of cervical lymph node metastasis of PTC

图2 ECI预测PTC颈部淋巴结转移的ROC曲线Fig.2 ROC curve of ECI in predicting cervical lymph node metastasis of PTC

3 讨论

颈部淋巴结转移在甲状腺乳头状癌的发生率较高［10］，这与局部复发、区域和远处转移的发生率增加以及生存率降低有关［5］。同时甲状腺乳头状癌有无颈部淋巴结转移是临床医师选择手术方式的关键之一，并且对患者的预后评估有重要的意义。目前超声检查是判断甲状腺癌有无颈部淋巴结转移的首要检查方法，但由于受气管气体、甲状腺腺体及解剖位置等的影响，超声对颈部淋巴结转移尤其是中央组淋巴结转移的检出率不高［11］，因此术前能准确预测PTC患者颈部淋巴结转移对PTC患者的治疗及预后具有重要意义。本研究旨在评估PTC颈部淋巴结转移与PTC病灶常规超声特征及ECI之间的关系。

图3 多因素Logistiic回归预测概率预测PTC颈部淋巴结转移的ROC曲线Fig.3 ROC curve of cervical lymph node metastasis of PTC predicted by multivariate logistic regression

超声弹性对比指数（ECI）原理是在ROI内受颈动脉搏动而触发的相邻两个两采样点（u，v），会各自发生应变，若在ROI内取n对采样点，就会形成（1，1）、（2，2）、（3，3）到（n，n）的数学关系，然后引入一个可变系数lu-v12，利用公式ECI=111-v12p（U，v）即可计算出ROI内的ECI值。其反应病灶局部硬度对比［12］，即病灶内相邻采样点硬度较均一，ECI值则低，反之，病灶硬度差异大，ECI值则高。本研究通过单因素分析发现淋巴结转移组比非转移组的病灶与正常组织交界区的ECI测值高，其差异具有统计学意义（P<0.001）。可能原因是一些PTC可能浸润邻近的甲状腺组织。浸润到周围甲状腺组织可能会增加周围组织的硬度，从而使得PTC病灶交界区的硬度增加。研究［13］证实组织病理学上发现的浸润边缘与颈部淋巴结转移存在正相关关系。即与非浸润性边缘相比，浸润性边缘局部组织硬度差异较大，从而显示出较高的ECI测值。单因素分析通过ROC曲线分析得出ECI测值诊断PTC颈部淋巴结转移的最佳截断值为3.45，曲线下面积为0.805，敏感度为80.95%，特异度为84.62%，准确度为80.85%，表明ECI测值在PTC颈部淋巴结转移方面具有较高提示意义。

通过多因素Logistic分析均证实较高的弹性对比指数（ECI）是PTC颈部淋巴结转移独立相关因素（OR=5.132，95%CI：0.954～27.588）。与研究［14］结果相似，其通过声辐射力脉冲弹性成像（ARFI）进行单因素及多因素研究。结果显示ARFI图像上与二维图像上病灶面积比（VAR）>1是PTC颈部淋巴结转移的危险因素。但与研究［15］结果不同，其用颈动脉搏动被用作压缩源以获得静态弹性图图像，其结果显示病灶内的RAGO评分与PTC颈部淋巴结转移无关。

本研究多因素分析结果显示病灶纵横比、微小钙化、不规则边界不是PTC颈部淋巴结转移的独立相关因素，本研究同样证实常规超声发现的多个可疑病灶与甲状腺包膜不连续是PTC颈部淋巴结转移的强相关因素，与既往研究［16⁃18］结论一致。多项研究证实，PTC的癌灶数目与颈部淋巴结转移相关［16⁃19］，从肿瘤细胞的生物学特性角度分析，多灶性PTC的癌细胞侵袭性更强，扩散速度更快，更易发生淋巴结转移；而从肿瘤负荷角度分析，单侧叶内多个癌灶叠加的肿瘤总负荷增大，转移风险更高。WEI等［17］证实PTC原发灶甲状腺包膜突出部长与PTC周长比值与PTC颈部淋巴结转移有相关性，WU等［20］证实PTC原发灶与甲状腺包膜最近边界之间的距离与甲状腺平均半径的比值与PTC颈部淋巴结转移有相关性。在超声图像上，侵犯包膜外的癌灶与甲状腺周围组织分界不清，表现为甲状腺包膜回声不连续，发生包膜外侵犯的PTC肿瘤细胞侵袭性强，腺外浸润部分突破包膜更易通过周围组织内的淋巴管侵袭颈部中央区及颈侧区淋巴结［21］。本研究通过二维超声联合ECI测值对PTC颈部淋巴结转移的ROC曲线分析，证实了多元Logistic分析的结果的可靠性，其曲线下面积为0.920，敏感度为85.71%，特异度为88.46，准确度为89.36%。

本研究的不足之处：因选取术后病理为甲状腺乳头状癌的病例做回顾性研究，所以可能会存在选择性偏倚。并且因ECI感兴趣区域的选择及大小目前尚没有统一标准［22］，本研究采用取病灶3个不同位置与正常组织交界区的ECI测值并计算平均值的方法做分析，仍存在选择性偏倚的可能。同时预存超声图像及ECI测量均由两名医师操作，并未评价两名医师操作结果的一致性。本研究样本量较少，并未考虑到微小乳头状癌（PT⁃MC）的因素，只是粗略地将病例按超声测量病灶大小分为<1 cm及≥1 cm组，单因素分析并未发现其与颈部淋巴结转移的相关性。但多项研究证实PTMC病灶最大径>0.5 cm是其淋巴结转移的相关危险因素。既往研究证实微小钙化也是PTC颈部淋巴结转移的危险因素。因此需要大样本、前瞻性的研究来进一步验证。

综上所述，在PTC病灶的高ECI指数是PTC颈部淋巴结转移的独立相关因素。与常规超声联合使用时，可提高预测淋巴结转移的特异度及准确度。因此，ECI是常规超声的补充，可预测PTC颈部淋巴结转移，从而预测PTC预后。