尺度效应对剪切波弹性成像诊断甲状腺良、恶性结节效能的影响

孙鹏飞，谭 石，胡向东，钱林学*，陈 晨

(1.首都医科大学附属北京友谊医院超声科，北京 100050；2.北京大学第三医院超声科，北京 100191)

甲状腺良、恶性结节超声声像图表现存在一定重叠，使常规超声鉴别诊断二者存在一定困难。实时剪切波弹性成像(shear wave elastography, SWE)技术能无创、定量反映病灶硬度信息，可作为二维灰阶超声的补充[1-2]。既往文献[3]报道，SWE参数最大弹性模量(maximum elastic modulus， Emax)鉴别诊断甲状腺良、恶性结节的效能较高，但诊断阈值不一(34～94 kPa)[4-5]，可能受诸多因素影响。目前关于甲状腺结节大小对诊断效能影响的研究较少。本研究观察尺度效应对SWE诊断甲状腺良、恶性结节效能的影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料 回顾性分析2016年5月—2020年5月首都医科大学附属北京友谊医院和北京大学第三医院收治的214例甲状腺结节患者(共215枚结节)，男42例，女172例，年龄20～79岁，平均(43.3±14.5)岁。纳入标准：依据手术病理或细针抽吸活检联合BRAFV600E基因突变检测结果明确诊断；术前接受SWE检查。排除标准：结节最大径<0.50 mm；结节含多量钙化；纯囊性结节或囊性成分>25%；结节位于血管旁，受血管搏动影响；甲状腺弥漫性病变；SWE图像填充不完整(黑色区域)。

1.2 仪器与方法 采用Supersonic Imaging Axplorer超声诊断仪，线阵探头，频率4～15 MHz。嘱患者屏住呼吸，以常规超声扫查甲状腺(不施压)，观察结节大小、数目及形态等，测量结节横径、前后径及最大径。待图像稳定持续时间>3 s时冻结图像，以Q-Box软件测量病灶横切面弹性模量值，量程0～180 kPa，使ROI尽可能覆盖病变及其紧邻区域。测量完成后储存图像并记录Emax。

1.3 统计学分析 采用SPSS 25.0统计分析软件。Emax以±s表示，采用独立样本t检验比较良、恶性结节的Emax；以方差分析比较各不同大小组Emax，两两比较采用LSD-t检验。采用MedCalc 16.4软件勾画受试者工作特征(receiver operating characteristic， ROC)曲线，确定Emax最佳截断值。以Z检验比较不同截断值时ROC的曲线下面积(area under the curve， AUC)。以Pearson相关分析观察结节横径、前后径及最大径与Emax的相关性。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

215枚结节中，良性93枚，包括结节性甲状腺肿出血囊性变6枚、结节性甲状腺肿77枚、亚急性甲状腺炎6枚、局限性桥本甲状腺炎4枚；恶性122枚，均为甲状腺乳头状癌。结节最大径0.50～3.60 cm，平均(0.96±0.51)cm。根据结节最大径分为小结节组(最大径<1.00 cm，85枚)、中结节组(1.00 cm≤最大径<1.50 cm，67枚)及大结节组(≥1.50 cm，63枚)。小结节组恶性51枚、良性34枚，中结节组恶性41枚、良性26枚，大结节组恶性30枚、良性33枚。

图2 患者男，36岁，甲状腺乳头状癌 甲状腺左叶低回声结节，最大径1.00 cm，Emax为56.30 kPa

2.1 Emax恶性结节Emax为(47.71±21.57)kPa，良性结节为(25.60±10.14)kPa(t=9.97，P<0.01)。

各组恶性结节Emax均大于良性(P均<0.01)，组间恶性结节Emax差异有统计学意义(P<0.01)，且大结节组大于小结节及中结节组(P均<0.05)，小结节与中结节组差异无统计学意义(P>0.05)。各组间良性结节Emax差异无统计学意义(P>0.05)。见图1、2及表1。

图1 患者女，58岁，甲状腺乳头状癌 甲状腺右叶低回声结节，最大径1.90 cm，Emax为68.90 kPa

表1 不同大小甲状腺良、恶性结节组间Emax比较(kPa，±s)

表1 不同大小甲状腺良、恶性结节组间Emax比较(kPa，±s)

组别Emax恶性结节良性结节t值P值小结节组(n=85)37.66±12.58*25.41±10.154.74<0.01中结节组(n=67)44.39±15.55*27.11±12.064.82<0.01大结节组(n=63)66.47±25.4324.59±8.528.59<0.01F值26.360.45--P值<0.010.64--

注：*：与大结节组比较，P<0.05

2.2 鉴别诊断效能 ROC曲线结果显示，Emax截断值取30.65 kPa时，鉴别全部215枚甲状腺良、恶性结节的AUC为0.82；截断值取29.40 kPa时，对小结节组的AUC为0.79；截断值取30.70 kPa时，对中结节组的AUC为0.76；截断值取52.65 kPa时，对大结节组的AUC为0.88。全部结节AUC与各组AUC差异均无统计学意义(Z=0.86、1.00、0.14，P=0.39、0.32、0.89)。将截断值调整为52.65 kPa时，对大结节组的诊断特异度从87.88%提高至100%，其余参数无明显变化。见表2。

表2 Emax鉴别诊断不同大小甲状腺良、恶性结节的ROC曲线结果

2.3 结节径线与Emax的相关性 结节横径、前后径及最大径线均与Emax呈正相关(r=0.29、0.29、0.55，P=0.04、0.04、<0.01)，见图4。

图4 甲状腺结节横经、前后径、最大径与Emax相关性散点图 A.结节横经与Emax； B.结节前后径与Emax； C.结节最大径与Emax

3 讨论

弹性模量值的计算公式为E=3ρ×SWV2，其中E为弹性模量，ρ为组织密度，SWV为剪切波速度。弹性模量与剪切波速度平方呈正比，提示仅在结节尺寸远大于剪切波波长时才可忽略尺度效应的影响。然而实际工作中甲状腺微小癌(直径<1.00 cm)占比甚高，故临床以SWE评价甲状腺良、恶性结节时，应重视尺度效应。

本研究根据结节最大径对其进行分组，结果显示Emax鉴别诊断小、中、大甲状腺良、恶性结节的截断值分别为29.40、30.70及52.65 kPa，即以Emax评价甲状腺结节时，Emax截断值随结节增大而增高，且Emax与结节各径线间均存在正相关，表明结节大小影响Emax，与既往研究[6-7]结果相符。采用SWE评价乳腺肿块[8-9]也得到相似结果，提示大结节硬度相对小结节有所增加；这是由于随着结节增大，其组织成分逐渐发生变化，导致硬度相应增加。甲状腺恶性结节内除肿瘤细胞外，同时含有纤维、血管及砂砾体，这些成分均可导致组织变硬；而部分微小癌虽呈浸润生长，形态上呈星芒样改变，而内部结构仍以细胞成分为主，纤维成分较少，故整体硬度较低，弹性模量值低于大结节。

图3 Emax诊断甲状腺不同大小良、恶性结节效能的ROC曲线 A.小结节组； B.中结节组； C.大结节组； D.全部结节

本研究发现结节横径、前后径及最大径均与Emax呈正相关，但相关系数均较低，可能原因在于结节为立体结构，而本研究仅观察结节横断面上的横径、前后径及最大径，不能完全反映结节大小；且本研究中恶性结节均为乳头状癌，可能导致结果偏倚；既往SWE参数多为平均弹性模量，而本研究以Emax为观察参数。亦有研究[10]认为甲状腺结节弹性模量与其大小均无关。不同研究间分组标准良、恶性结节占比及设备参数等不同均可能为造成差异的原因。

本研究根据Emax鉴别诊断甲状腺全部结节及小、中、大结节的良、恶性的AUC分别为0.82、0.79、0.76、0.89，差异均无统计学意义。将Emax截断值由30.65 kPa调高为52.65 kPa后，其对大结节组的诊断特异度高达100%，提示适当提高Emax截断值可能改善对直径相对较大的甲状腺结节的诊断效能，避免不必要的穿刺活检。

本研究的局限性：纳入中、小结节及恶性结节比例较高，且恶性结节均为甲状腺乳头状癌，存在样本偏差；部分病理结果来自细针穿刺标本，可能存在取样偏差；病灶深度、结节位置等可能影响诊断效能；仅观察结节横断面径线，不能完全真实反映结节大小。

综上所述，采用SWE参数Emax评价甲状腺良、恶性结节时，可能存在尺度效应；对于最大径≥1.50 cm的甲状腺结节，适当提高Emax截断值可能改善诊断效能。