实时剪切波弹性成像的甲状腺结节图像特征及弹性模量参数对恶性结节的预测价值

叶泽呈，陈瑞，夏柏

甲状腺结节是内分泌系统常见疾病，最新研究发现其患病率为19%～68%，其中约10%的患者为甲状腺恶性结节［1］。常规超声为甲状腺结节的首选检查方法，然而良、恶性结节的超声图像特征存在部分重叠，容易发生漏诊、误诊，具有较大的不确定性［2-3］。超声引导下细针穿刺抽吸活检常常能够明确结节的病理性质，但是对所有结节进行穿刺显然又不符合经济性原则，因此寻找一种新的检测方法以明确结节性质意义重大。超声弹性成像技术是一种反映和测定组织形态学特征及硬度的新技术，是对常规超声的诊断进行补充和完善，特别是在此基础上发展起来的实时剪切波弹性成像（shear wave elastography， SWE），通过直接测量组织的杨氏模量值，有效地将传统的定性弹性诊断转化为定量弹性诊断且结果较为客观准确［4-5］。既往研究通过回顾性病例均已证实SWE 在甲状腺结节的应用效果，本研究对SWE 弹性模量参数及图像特征在甲状腺结节良恶性病变的诊断效能进行前瞻性评价。

1 对象与方法

1.1 研究对象 选择2017 年8 月至2020 年8 月在东南大学附属中大医院江北院区就诊的108 例甲状腺结节患者作为研究对象，均进行二维及实时SWE。本研究取得医院医学伦理会批准（伦理批件号：第2017-06-04 号）。

纳入标准：（1）均为单发结节患者，经手术病理确诊；（2）实性或囊实性结节，囊性成分<25%［6］；（3）结节直径在5～35 mm 的初治患者；（4）出血、凝血时间正常；（5）已告知患者此次研究的目的与性质并取得其同意。排除标准：（1）之前接受过治疗或已明确甲状腺结节性质；（2）配合不佳影响图像质量、数据丢失或无病理结果。其中男性28 例，女性80 例，年龄27～71 岁［（47.90 ± 10.80）岁］。

1.2 仪器与方法 采用法国声科SuperSonic Imagine AixPlorer 实时SWE 超声诊断仪（L4～L15 线阵探头，频率4～15 MHz），并配备实时定量SWE 软件。患者取仰卧位，头后仰，充分暴露颈部（但不可过度拉伸颈部肌肉，确保甲状腺处于检查视野中），灰阶超声模式下接受颈部横切和纵切及半环扫查，观察结节回声、边界、纵横比、声晕、钙化和血流情况，并进行详细记录。确定目标病灶后切换至SWE模式检查，嘱患者屏气，探头不施压轻触肿块，静止3 s 后，设置感兴趣区（region of interest， ROI）半径，一般将ROI 设定为结节大小2 倍且应包含正常甲状腺组织，杨氏模量值测量范围为0～100 kPa［7］，待图像稳定后定帧，存储，同一病灶需采集3 帧弹性图像，并启动仪器分析ROI 内结节的弹性模量最大值（elastic maximum， Emax） 及正常甲状腺硬度（肿块周边腺体为参照）与肿物最硬处之比（elastic ratio， Eratio），其中Eratio=结节Emax/结节周边正常甲状腺组织的杨氏模量值［8］。为保证图像质量，要求取样框内病灶表现为均一蓝色、无明显压迫伪像，同时为保证弹性模量数据准确性，要求同一病灶采用至少2 个相互垂直的切面进行测量且在病理结果证实前整理好。

1.3 图像质控及诊断标准 所有图像数据采集及判断均经2 名高年资超声科医师（审核图谱年限>10 年）独立审核，结果不一致时，经讨论定下结果。病灶评估严格依据世界卫生组织（World Health Organization， WHO）甲状腺肿瘤分类标准第五版（2022 年）［9］将肿瘤分为良性、低危和恶性，为方便进行数据分析，本研究将良性和低危患者判定为良性组，恶性患者判定为恶性组。

1.4 统计学处理 采用SPSS 21.0 统计学软件进行数据分析。计量资料以±s 表示，组间比较采用t检验。绘制弹性模量参数的受试者操作特征（receiver operator characteristic， ROC）曲线确定最佳临界值并计算曲线下面积（area under the curve，AUC），并利用delong 检验比较两者AUC 差异。P<0.05 表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 病理检查结果 108 例（108 个结节）甲状腺结节患者病理结果显示甲状腺良性结节共68 个，占62.96%，最大长径（14.10 ± 5.20） mm，恶性结节40 个，占37.04%，最大长径（19.90 ± 5.80） mm。见表1。

表1 108 个甲状腺结节病理检查结果分布

2.2 甲状腺良、恶性结节的常规超声表现 以病理检查结果为准，将甲状腺结节患者分为良性组（68 例）和恶性组（40 例），常规超声下甲状腺恶性结节声像图多数内部回声为实性、纵横比≥1、边界模糊、存在微小钙化、内部血流信号丰富等。见表2。

表2 108 个甲状腺良、恶性结节的常规超声表现（个）

2.3 SWE 彩色图像特征定性评价 甲状腺良、恶性实性病变68 例甲状腺良性结节（如甲状腺肿）SWE 彩色图像呈均匀蓝色或大部分蓝色，仅病灶周边及内部出现少许局灶的异常色彩（见图1A）且SWE 参数值较低，40 例甲状腺恶性结节（如甲状腺乳头状癌）图像呈红色为主的黄绿色相间覆盖或周边形成红色为主的“硬环征” 且SWE 参数值较高（见图1B）。

图1 甲状腺良、恶性实性病变的SWE 彩色图像

2.4 SWE 参数描述甲状腺良、恶性结节的结果比较 恶性组Emax、Eratio 值均高于良性组（P<0.05）。见表3。

表3 Emax 及Eratio 描述良、恶性肿块的结果比较（kPa，±s）

表3 Emax 及Eratio 描述良、恶性肿块的结果比较（kPa，±s）

注：Emax 为弹性模量最大值，Eratio 为正常甲状腺硬度（肿块周边腺体为参照）与肿物最硬处之比

Emax 38.20 ± 10.80 86.40 ± 21.40 15.542<0.001组别良性组恶性组t 值P 值例数68 40 Eratio 1.61 ± 0.60 3.12 ± 1.97 5.890<0.001

2.5 ROC 曲线分析 Emax 及Eratio 诊断甲状腺恶性结节的ROC 曲线见图2。当Emax、Eratio 的最佳临界值分别取56.40、2.74 kPa 时，AUC 分别为0.869、0.901，敏感度为0.875、0.900，特异度为0.853、0.868。见表4、5。

图2 Emax 及Eratio 诊断甲状腺恶性结节的ROC 曲线

表4 Emax 及Eratio 诊断甲状腺良、恶性结节的病理结果

表5 Emax 及Eratio 诊断甲状腺恶性结节的ROC 曲线分析

3 讨论

超声检查已被广泛应用于甲状腺结节的诊断，多数研究均为回顾性研究［10-11］。为进一步探讨SWE 在甲状腺结节中的应用价值，本研究进行前瞻性研究。本次试验良性节段多为甲状腺肿（占70.6%），恶性结节多为甲状腺乳头状癌（82.5%），且常规超声下恶性结节声像图多数内部回声为实性、纵横比≥1、边界模糊、存在微小钙化、内部血流信号丰富等，提示可通过上述图像特征初步判断甲状腺恶性结节，然而由于甲状腺良、恶性结节常规超声表现具有重叠性，容易出现漏诊、误诊［12-13］。

近年来随着超声技术的不断发展，新型的超声弹性成像被应用于多个疾病领域的检查［14］，特别是SWE 技术已成为研究的热点，其通过利用马赫锥原理将发射声辐射而产生剪切波并进行捕获，此后在二维图像上定量显示组织的弹性绝对值，并以杨氏模量值表示，结果较为客观准确［15-16］。本研究中甲状腺恶性结节SWE 图像病变边缘出现“硬环征”且Emax 明显较大，提示可通过该征象定性判断恶性病变，这一征象反映了病灶对周围组织的浸润程度，同时还可通过病灶内部不均匀的异常色彩诊断甲状腺恶性结节。此外本研究中恶性组Emax、Eratio 均大于良性组，提示组织的病理成分与生物组织的硬度相关，甲状腺恶性结节存在着组织学变异使细胞外基质的硬度增加，进而表现为SWE 参数上升［17-18］。

为进一步确定SWE 相关参数预测甲状腺恶性结节发生的具体阈值，本研究以病理结果为“金标准”，绘制杨氏模量值诊断甲状恶性腺恶性结节的ROC 曲线，AUC 分别为0.869、0.901，Eratio 的诊断效能更高，提示Eratio 有效地避免了Emax 因个体差异造成的甲状腺腺体的硬度不同，可更好地反映不同甲状腺背景下结节的硬度变化情况［19-20］。不过也应指出两者的诊断效能并无显著差异，提示后续研究可通过对周边腺体的位置、深度细分，进一步研究二者的诊断效能。Eratio 和Emax 的重复性是评估其可靠性和稳定性的重要指标。在测量Eratio和Emax 时，操作者的经验和技能可能对结果产生影响。不同的操作者可能有不同的测量方法和技术水平，这可能导致其测量结果存在差异。为了提高Eratio 和Emax 的一致性，需要进行适当的校准和标准化。这包括标定超声设备、使用相同的测量参数和技术，并确保操作者受过充分的培训和标准化操作指导。

综上所述，SWE 技术对甲状腺结节良、恶性的鉴别具有较高的价值，弹性图像及杨氏模量值可分别定性、定量的区分甲状腺结节的良、恶性，其中Eratio 和Emax 的诊断效能均较高。本研究通过弹性模量参数的综合应用，将弹性模量参数与图像特征结合起来，以提高甲状腺结节恶性预测的准确性。这种综合应用可以提供更全面的信息，有助于更准确地评估结节的良、恶性。当然本次研究还存在着诸多不足，其中最主要的问题是未对甲状腺良、恶性结节中的具体类型的杨氏模量值及弹性图像展开探讨，有待后续进一步研究。