CT 直方图提高甲状腺结节微钙化检出率的可行性研究

刘旭琴，韩 丹（通信作者）

（昆明医科大学第一附属医院医学影像科 云南 昆明 650032）

甲状腺结节为临床高发病，而钙化是甲状腺结节的重要影像学特征，良性甲状腺结节中约15%～35%出现钙化，而恶性甲状腺结节约50%～80%出现钙化[1]，其中微钙化占比最高，微钙化是诊断甲状腺恶性肿瘤特异性最高的指标[2]。超声的软组织分辨率及空间分辨率较高，有利于显示钙化灶解剖结构，因此超声对甲状腺微钙化检出率最高。由于甲状腺密度较高及部分容积效应，CT 对微钙化检出明显弱于超声，这也是CT 对甲状腺结节定性诊断不如超声的主要原因之一。CT 三维重组可多个方位观察病变，在一定程度上提高了微钙化的检出率，但仍无法将密度稍高的微钙化与平扫呈高密度的甲状腺分辨开。直方图是纹理分析中的重要图像分析技术，CT直方图通过测量病灶内每个像素点的灰度值，能客观准确地反映病灶内肉眼无法观察到的细微结构改变，辅助医师进行客观诊断。该技术操作简单，获取信息方法方便，具有良好的可靠性和重复性。本研究通过测量两组甲状腺结节的直方图学参数，探讨其是否能提高甲状腺结节微钙化的检出率。

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性收集2020年1月—2022年12月昆明医科大学第一附属医院收治的93 例甲状腺结节患者的临床资料。根据超声及CT 结果分数分为实验组54 例（超声有微钙化，CT 无微钙化）和对照组39 例（超声和CT 均无微钙化），钙化直径≤2 mm 定义为微钙化。实验组中男性13 例，女性41 例，年龄21 ～69 岁，平均年龄（38.69±7.79）岁；对照组中男性9 例，女性30 例，年龄22 ～77 岁，平均年龄（48.79±10.60）岁。患者及家属均知情并签署知情同意书。

纳入标准：①同时接受甲状腺CT 及超声检查，相隔不超过1月；②图像无明显伪影，病灶显示清晰；③ 病灶直接＞5 mm。排除标准：①检查前进行治疗或穿刺；②图像质量不能满足诊断要求。

1.2 方法

1.2.1 仪器与扫描方案 采用CT 联影uCT128 层、Simens 第二代炫速双源CT。扫描参数：管电压100 kV，管电流250 mAs，层厚5 mm，层间距5 mm，重建层厚1 mm，重建层间距1 mm。嘱患者仰卧，充分仰伸头部，检查过程中禁止吞咽或移动；扫描范围自口咽至胸骨上缘水平。超声检查仪器：PhilipsIU22、Philips5500、GE Logiq 9 等，探头频率为（7.5 ～10.0）MHz。

1.2.2 图像后处理及分析 从PACS 工作站导出术前CT 图像进行分析，选用BMP 格式图像，所有图像保持窗宽、窗位一致，导入Mazda（version4.6）软件进行处理。由两名诊断医师确认感兴趣区（region of interest，ROI）后，在横断位上手动勾画全层ROI，并获得病灶直方图参数，包括最大值（maximum）、最小值（minimum）、均值（mean）、方差（variance）、偏度（skewness）、峰度（kurtosis）及第1、10、50、90、99 位百分位数。见图1。

图1 病灶ROI 示意图及相应直方图参数

1.3 观察指标

①观察实验组与对照组间在最小值、最大值、均值、方差、偏度、峰度及第1、10、50、90、99 百分位数差异。②分析直方图参数对甲状腺良恶性结节的鉴别诊断效能。

1.4 统计学方法

采用SPSS 26.0 统计软件分析数据。符合正态分布的计量资料以均数±标准差（）表示，采用t检验；不符合正态分布的计量资料用中位数（上下四分位数）[M（Q25，Q75）]表示，组间比较采用Mann-Whitney U 检验，以P＜0.05 为差异有统计学意义。采用ROC 曲线分析模型的诊断效能，计算相应的ROC 曲线下面积（area under the curve，AUC），并确定最佳诊断阈值，计算诊断的灵敏度、特异度和准确度。AUC 值＜0.5 表示对诊断效能毫无意义；如果AUC 值介于0.5 ～＜0.6 之间，则表示诊断效能较差；若AUC 值介于0.6 ～0.75 之间则认为具有一定的诊断效能；若AUC 值＞0.75 则认为诊断效果较好。

2 结果

2.1 实验组与对照组直方图参数比较

实验组与对照组间在最小值、方差、偏度、峰度及第1、10、50 百分位数差异均有统计学意义（P＜0.05）；两组间最大值、均值及第90、99 位差异无统计学意义（P＞0.05）。见表1。

表1 实验组与对照组直方图参数比较

2.2 直方图参数对甲状腺良恶性结节的鉴别诊断效能评价

建立ROC 曲线并计算AUC，通过ROC 曲线分析差异有显著统计学意义的灰度直方图参数对提高甲状腺结节微钙化检出率的效能，见图2、表2。

表2 直方图提高甲状腺微钙化的诊断效能

图2 ROC 曲线图

3 讨论

目前，甲状腺结节发病率呈逐年上升趋势。甲状腺结节性质不同，其治疗方法不同，对于无症状的良性结节，只需随访观察，而恶性结节的主要治疗方式是手术[3]。因此，术前准确地鉴别甲状腺良恶性非常重要，而微钙化与恶性结节有很强的相关性。超声是甲状腺结节常用的检查方法，且对微钙化的诊断价值已得到广泛认可，但超声检查主观性强，容易受检查者技术和经验影响。随着“萤火虫”成像技术的问世，超声对微钙化的识别能力显著提高，能轻易地识别病灶内直径小于1 mm 的钙化灶，且操作无辐射、无痛苦、可重复性高，目前已应用于多个领域[4]。CT 是甲状腺结节有效、可靠且无创的检查方法，有利于观察甲状腺结节的大小、位置及其与周围组织关系，在可以充分显示结节内钙化灶的形状、大小、密度和内部结构[5]。与超声相比，CT 在粗钙化和环状钙化的显示方面因不受声衰影响而优于超声，但在微钙化显示方面，其敏感性不及超声[6]。

直方图是纹理分析中的图像分析技术，通过数学方法评价病灶图像内灰度值分布特征及变化规律，提取肉眼无法察觉的特征，从而量化分析肿瘤异质性[7]，定量分析病灶客观信息，并反映病变的生物学行为。异质性可能为细胞过度增殖、异常血管生成和坏死的结果，由此可观察与基因表达和肿瘤微环境变化有关的组织结构变化[8]。甲状腺结节钙化的形成主要与过度增生的甲状腺上皮细胞、新生毛细血管及代偿性增生的间充质细胞有关[9]，是肿瘤异质性特征的一部分，含有固有的纹理信息，因此本文通过比较有无微钙化的甲状腺结节直方图参数，探讨其是否能提高甲状腺结节微钙化的检出率。

本文结果显示实验组与对照组间在最小值、方差、偏度、峰度及第1、10、50 百分位数差异均有统计学意义（P＜0.05），实验组中CT 直方图参数方差、偏度、峰度高于对照组，对照组最小值及第1、10、50 百分位数高于实验组。其中峰度的AUC 最高，为0.865，对微钙化的检出诊断效能较好，灵敏度、特异度、准确度分别为96.3%、69.2%、84.9%。峰值反映的是与正态分布相比平坦或陡峭的程度，正值为尖顶峰，负值则为平顶峰，实验组中含有微钙化，故灰度值峰值较大。方差、偏度、最小值及第1、10、50 百分位数的AUC 值均＞0.6，均具有一定的诊断价值。

本研究创新性：目前未见直方图提高甲状腺结节微钙化的检出率相关报道。本研究局限性：①超声图像中提示的微钙化无法得到病理证实；②超声图像中发现的微钙化可能是浓缩胶质或慢性炎症所导致的纤维化[10]等原因造成的局部回声增高。

综上所述，CT 直方图分析对于提供甲状腺结节微钙化的检出率具有一定价值，有助于进一步提高鉴别甲状腺良恶性结节准确性。虽然微钙化作为恶性结节高特异性指标，但仍需结合其他影像学征象加以鉴别，以防止漏诊与误诊。