甲状腺结节良恶性的临床诊断中应用人工智能辅助评分系统联合超声弹性成像诊断的AIAS评分及应变率比值研究

李 宁，张洪江（通信作者）

（安宁市第一人民医院超声医学科 云南 安宁 650302）

甲状腺结节是一种病情呈慢性持续性发展的疾病，主要表现为颈部出现肿物、颈部疼痛、甲减症状等，通常可治愈，不留后遗症，预后较好。但发生甲状腺结节时，如果未能及时就诊明确结节良恶性并采取相应治疗措施，可能会使结节变大而压迫气管，甚至发展成为甲状腺癌[1-2]。超声检查是以往临床诊断甲状腺结节常用的检查手段，尤其是超声弹性成像，通过超声弹性成像检查，能够快速找到结节的位置，明确结节的大小、是否发生钙化等[3-4]。二维超声具有实时性、动态性、无辐射、价格低廉、重现性强等优点，是甲状腺结节临床诊断的首选，但其在确定结节性质方面的价值有限。超声弹性成像是一种根据组织硬度差异评价良恶性组织的技术，具有可重复性和定量诊断的优点，但对操作者经验、病灶钙化和纤维化、病灶生长位置等因素敏感。随着医疗技术的不断发展，人工智能辅助评分（AIAS）系统逐渐被运用于良恶性甲状腺结节的诊断中，具有较高的诊断准确性。近年来，AIAS辅助评分系统显示出独特的优势，尤其是在甲状腺超声诊断方面，可以显著降低工作强度，提高工作效率和诊断准确率，对良恶性进行快速、实时、有效的评估，它受甲状腺结节医生的经验和结节大小的影响。既往研究表明，将AIAS辅助评分系统与超声弹性成像联合运用于甲状腺结节的诊断中，能够充分发挥两者的优势，提高诊断效率与可行性[5]。基于此，本文就诊断甲状腺结节良恶性时联合使用AIAS辅助评分系统与超声弹性成像AIAS评分与SR进行分析，报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取安宁市第一人民医院2020年10月—2021年6月接收的行甲状腺结节检查的共130例（308个结节）患者，其中男性患者79例，女性患者51例；年龄27～74岁，平均年龄（51.39±6.27）岁；病程5个月～4年，平均病程（2.81±0.63）年；单发性结节为153个，多发性结节为155个。本次研究符合《赫尔辛基宣言》要求，患者及家属知情同意，自愿参与，并签署知情同意书。

纳入标准：①存在颈部出现肿物、甲状腺突然肿胀、吞咽困难、颈部疼痛、畏寒、乏力等症状者；②临床资料完整，依从性良好者；③首次确诊，未接受过甲状腺结节药物治疗史者；④既往无甲状腺手术史，凝血功能良好者；⑤经血常规、肝肾功能等器官功能检测无明显异常者。排除标准：①合并甲状腺癌患者；②精神状态异常、存在语言障碍者；③合并全身感染性疾病或者血液系统疾病者；④对本次研究不知情，中途退出研究者；⑤有长期服用镇痛药物史者；⑥对此次研究涉及药物过敏者；⑦处于妊娠期与哺乳期者。

1.2 方法

超声弹性成像检查：将由日本东芝机器提供的彩色多普勒超声诊断仪（型号：Aplio 500）的成像模式调至超声弹性成像模式，患者取平卧位，完全暴露其颈部，探头涂抹耦合剂，直接接触患者的颈部，若提示有肿块，则对该部位进行全面探查，将该部位成像放大2倍；引导患者屏气，将探头置于其结节部位，调节探头深度与振动速度，直至弹性图像取样框中的填充颜色占比≥95%，稳定后保存成像图。

AIAS评分系统：每个结节选取3张高质量的超声图像，传输至甲状腺AIAS辅助诊断系统，评估甲状腺结节良恶性病变情况，保存结节数字评分最大值，结节数字评分越高代表结节恶性的可能性越大。

1.3 观察指标

记录三种检查方式的诊断结果，分析甲状腺结节良恶性的AIAS评分与SR。

1.4 统计学方法

使用SPSS 22.0统计软件进行数据分析。计量资料用（x-± s）表示，行t检验；计数资料用频数（n）、百分比（%）表示，行χ2检验。P＜0.05时代表差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 各项检查结果对比

超声弹性成像检查、AIAS辅助评分系统检查、联合检查检出的良性病变个数分别为117个、114个、121个，恶性病变个数分别为163个、159个、185个，联合检查病变的检出个数与病理检查结果间较为接近；联合检查的诊断灵敏度、特异度、准确度均显著高于AIAS辅助评分系统检查与超声弹性成像检查（P＜0.05），见表1。

表1 三种不同检查方式的诊断效能比较[%（n/m）]

2.2 两种类型结节AIAS评分与SR检出结果对比

恶性结节数量明显多于良性结节；同时，良性结节的SR及AIAS评分均显著低于恶性结节（P＜0.05），见表2。

表2 甲状腺结节良恶性的AIAS评分与SR比较（x- ± s）

2.3 图像特征

甲状腺右侧叶可见一实性低回声结节，形状不规则，纵横比＞1，其内可见多个细点状钙化，见图1。超声图像AIAS辅助系统针对图一评分结果显示：评分为0.86，该结节偏恶性，Ti-RADS分类为4C类，见图2。

图1 甲状腺乳头状癌二维超声图像

图2 甲状腺乳头状癌二维超声图像AIAS辅助评分结果

3 讨论

甲状腺结节作为甲状腺内散在的病灶，发生在人体甲状腺上。甲状腺是人体最大的分泌系统，主要起到促进人体新陈代谢、发育及中枢神经兴奋等作用。因此，一旦患上甲状腺结节，患者的新陈代谢功能就会在很大程度上受到影响。该疾病病发的主要原因为内分泌异常，是临床中的多发病、常见病。大部分甲状腺结节都属于良性病变，但是如果不对疾病进行及时、有效的治疗，就极有可能转化为恶性病变，威胁到患者的生命安全。近年来，甲状腺肿瘤的发病率呈上升的趋势，所以，鉴别诊断甲状腺结节的良恶性病变就成为临床工作中的关键。甲状腺结节常因体检、颈部不适、甲状腺功能异常等被发现，早期诊断治愈率较高，预后一般都较好。甲状腺结节可以分为增生性甲状腺肿、毒性结节性甲状腺肿、肿瘤性结节、囊性结节、炎症性结节，主要是由于碘摄入量不足、自身免疫性甲状腺炎、甲状腺组织炎症性破坏等引起。甲状腺结节的并发症较为复杂，包括黏液性水肿昏迷、血脂过高、冠心病等，需要定期接受临床检查，明确病因，对症治疗。目前，高分辨率超声设备可以获得质量更为良好的甲状腺超声图像，在以往的单独超声诊断中，对甲状腺结节性质的鉴别缺乏准确度，联合检查可以弥补单一检查的不足，为临床诊断提供准确性更高的依据[6]。但是传统的甲状腺结节二维超声图像较为复杂且多变，良恶性结节重叠融合。彩色多普勒血流成像的特点是血流量充沛或供血不足，而且由于一些结节既有良性病变也有恶性病变，医生仅凭常规二维超声图像难以判断其是否为良性和恶性。AIAS技术主要是利用计算机代替人工识别二维超声图像，简化工作流程。研究表明[7]，AIAS辅助系统可以显著提高年轻医生诊断甲状腺结节的准确性。超声弹性成像技术是通过获取病变组织的硬度信息来诊断甲状腺结节良恶性的技术，SR可以更为客观地诊断甲状腺结节的特征，定量评价病变组织的弹性评分。本文结果显示，相对于单一检查，联合检查对良恶性结节的检出个数较多，并且恶性结节的AIAS评分、SR均显著高于良性结节（P＜0.05）。AIAS辅助评分系统是DEMETICS超声诊断机器人的一个子系统，德尚韵兴医疗科技根据自主研发的深度学习框架Light3，自主设计出了一些网络层和旋转不变层。在一个样本中，计算机可以快速地逐个像素地捕捉，而无需刻画许多无法使用文字描述的特征，以及一些肉眼难以观察到的微观病变组织结构。手动获取良好的甲状腺结节恶性智能判断。AIAS辅助评分系统在设计上包含了网络层与旋转不变层，能够精准、快速地捕捉患者的精细病变组织信息，并且操作步骤简单，联合超声弹性成像，不仅能够对二维超声图像的定量化进行分析，还能够有效反映出病变组织的进展情况，其检查结果与病理检查结果间的相似度较高。AIAS可以有效分割、提取和量化异常区域的超声图像特征，评估良恶性结节，减少医生主观判断对结果的影响。然而，在AI诊断中，在没有与患者正常甲状腺组织进行比较的情况下，结节的识别率极有可能会因为结节的直径、位置、粘连或中等回声而降低。SR为人体正常组织弹性与已经发生病变组织弹性之间的比值，其结果不受呼吸功能的影响，同时，SR是病变组织与正常组织的弹性比值，由于排除了呼吸作用的影响，所以，其具有能够反映出病变组织硬度的优点，但是在具体诊断中，极有可能会受到影响增加，从而降低诊断的准确性[8-9]。AIAS和SR联合诊断可以优势互补，基于结节的形态特征，并结合病变组织的纵向信息，可以确定结节的特征，从而提高图像信息，以确保诊断的准确性[10]。

综上所述，在采用超声弹性成像进行诊断的基础上，联用AIAS辅助评分系统，具有较高的诊断准确性，能够为良恶性病变的判断提供有效的依据，值得临床推广与应用。