李文波，張 波，姜玉新，朱慶莉，張 青，孫 健

中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)院 1超聲醫(yī)學(xué)科 2病理科，北京100730

三維能量多普勒超聲定量分析在甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)鑒別中的應(yīng)用價(jià)值

李文波1，張 波1，姜玉新1，朱慶莉1，張 青1，孫 健2

中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)院1超聲醫(yī)學(xué)科2病理科，北京100730

目的 評(píng)估三維能量多普勒超聲定量分析在甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)鑒別中的應(yīng)用價(jià)值。方法 采用三維能量多普勒超聲，對(duì)92個(gè)甲狀腺結(jié)節(jié)進(jìn)行檢查，使用虛擬器官計(jì)算機(jī)輔助分析(VOCAL)影像程序分析存儲(chǔ)的三維資料，比較良惡性結(jié)節(jié)的平均灰階值(MG)、結(jié)節(jié)總體血管化指數(shù)(VI)、血流指數(shù)(FI)及血管化血流指數(shù)(VFI)間的差異。結(jié)果甲狀腺惡性結(jié)節(jié)的MG為28．27±7．21，明顯低于良性結(jié)節(jié)的32．89±8．73(P=0．007)。良性結(jié)節(jié)的VI、FI和VFI分別為(40．43±26．55)%、41．03±7．19和18．23±14．60，均明顯高于惡性結(jié)節(jié)的(26．87±23．06)% (P=0．011)、37．51± 7．17(P=0．022)和11．47±12．47(P=0．009)。76．5%(39/51)的惡性結(jié)節(jié)及92．7%(38/41)的良性結(jié)節(jié)總體VI小于周邊VI，80．4%(41/51)的惡性結(jié)節(jié)及95．1%(39/41)的良性結(jié)節(jié)總體FI小于周邊FI。結(jié)論 甲狀腺惡性結(jié)節(jié)的回聲低于良性結(jié)節(jié)。甲狀腺良性結(jié)節(jié)的血流多于惡性結(jié)節(jié)。三維能量多普勒定量分析在甲狀腺結(jié)節(jié)良惡性鑒別方面有一定的應(yīng)用價(jià)值。

甲狀腺結(jié)節(jié);三維能量多普勒超聲;平均灰階值;血管化指數(shù);血流指數(shù);血管化血流指數(shù)

Acta Acad Med Sin，2015，37(3):300-304

甲狀腺結(jié)節(jié)是臨床常見(jiàn)疾病，其良惡性鑒別一直是臨床難點(diǎn)。2009年版美國(guó)甲狀腺協(xié)會(huì)(American Thyroid Association，ATA)指南推薦對(duì)有高危因素，包括有甲狀腺癌家族史、童年期放射性照射史、放射性塵埃接觸史、甲狀腺癌病史等患者，大于0．5 cm的甲狀腺結(jié)節(jié)應(yīng)進(jìn)一步評(píng)估［1］。常規(guī)超聲是目前診斷甲狀腺結(jié)節(jié)的重要影像學(xué)手段。近年隨著電子科技技術(shù)及圖形處理技術(shù)的不斷成熟，三維成像技術(shù)出現(xiàn)并得到發(fā)展，但其在甲狀腺領(lǐng)域的研究尚無(wú)定論，定量研究更為少見(jiàn)。本研究前瞻性分析甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)三維灰階超聲及能量多普勒超聲血流定量特征，探討其在診斷甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)中的應(yīng)用價(jià)值。

對(duì)象和方法

對(duì)象 2008年3月至2009年4月在北京協(xié)和醫(yī)院行甲狀腺結(jié)節(jié)手術(shù)且術(shù)前三維超聲完整的連續(xù)患者96例，2例手術(shù)前退出未獲得病理結(jié)果，6例囊性成分＞25%，5例結(jié)節(jié)最大徑＜0．5 cm，其余86例患者共92個(gè)結(jié)節(jié)為研究對(duì)象?；颊呔驮\原因包括:(1)因甲狀腺疾病相關(guān)癥狀、體征就診21例(24．4%)，主要表現(xiàn)為聲音嘶啞、頸粗、頸部包塊伴或不伴進(jìn)行性增大、疼痛、咽喉部不適、頸部淋巴結(jié)腫大等。(2)健康查體發(fā)現(xiàn)53例(61．7%)。(3)偶然發(fā)現(xiàn)甲狀腺結(jié)節(jié)8例(9．3%)。(4)甲狀腺手術(shù)后復(fù)查發(fā)現(xiàn)甲狀腺結(jié)節(jié)2例(2．3%)，包括結(jié)節(jié)性甲狀腺腫術(shù)后、甲狀腺乳頭狀癌術(shù)后。(5)因其他系統(tǒng)癥狀就診2例(2．3%)，如陣發(fā)性心悸、大汗、血壓升高或出現(xiàn)腰腿痛等多發(fā)性內(nèi)分泌腫瘤或甲狀腺轉(zhuǎn)移癌癥狀。

儀器與檢查方法 采用三維超聲及三維能量多普勒超聲技術(shù)，超聲診斷儀及其基本設(shè)置如下:灰階與彩色多普勒顯像采用Voluson E8型超聲診斷儀，11L-D二維高頻探頭，頻率6～15 MHz。三維超聲采用Voluson E8型超聲診斷儀，RSP6-16-D三維容積探頭。均選擇儀器預(yù)設(shè)的甲狀腺檢查條件。

患者仰臥位，頭部后仰，頸部充分仰伸。首先進(jìn)行二維超聲檢查，使用灰階顯像方式對(duì)甲狀腺及其周圍組織、淋巴結(jié)進(jìn)行橫切、縱切及斜切掃查。記錄甲狀腺結(jié)節(jié)形態(tài)、邊界、暈、與被膜的關(guān)系等情況。隨后啟動(dòng)三維模式，囑患者避免吞咽動(dòng)作，盡量屏住呼吸，根據(jù)結(jié)節(jié)大小選擇取樣框大小及掃查角度，保持探頭穩(wěn)定。采用內(nèi)置三維能量多普勒模式進(jìn)行掃查，獲得甲狀腺結(jié)節(jié)三維能量多普勒超聲資料。檢查過(guò)程中保持增益、脈沖重復(fù)頻率，濾波恒定。

常規(guī)超聲圖像及三維超聲圖像以數(shù)字化模式存入設(shè)備內(nèi)置硬盤(pán)。使用4D VIEWPC(version 6．2)軟件進(jìn)行分析。

圖像分析 采用虛擬器官計(jì)算機(jī)輔助分析(virtual organ computer-aided analysis，VOCAL)圖像程序分析儲(chǔ)存的容積資料，自動(dòng)計(jì)算獲得的容積資料的灰階及能量多普勒定量指標(biāo):平均灰階值(mean gray value，MG)、血管化指數(shù)(vascularization index，VI)、血流指數(shù)(flow index，F(xiàn)I)、血管化血流指數(shù)(vascularization flow index，VFI)。MG及FI、VFI指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化為0～100，(1:低強(qiáng)度;100:高強(qiáng)度)。VI以百分比表示。MG代表灰階體素的平均值。VI計(jì)算彩色體素占總體素的比值。FI計(jì)算幅度加權(quán)彩色體素總和占彩色體素?cái)?shù)量的比例。VFI計(jì)算幅度加權(quán)彩色體素總和占總體素?cái)?shù)量的比例。

選擇人工模式，每次旋轉(zhuǎn)角度30℃，在6個(gè)平面上勾畫(huà)結(jié)節(jié)的輪廓，獲得結(jié)節(jié)的形狀。結(jié)束后可以得到結(jié)節(jié)的體積，以及自動(dòng)計(jì)算出MG及VI、FI、VFI，以直方圖顯示(圖1)。編輯“shell inside a thickness of 2 mm”(自結(jié)節(jié)輪廓向內(nèi)2 mm)可以得到結(jié)節(jié)自輪廓向內(nèi)2 mm的VI、FI、VFI，定義為結(jié)節(jié)周邊的VI、FI、VFI(圖2)。每個(gè)結(jié)節(jié)勾畫(huà)2次，取平均值。

圖1 三維超聲甲狀腺結(jié)節(jié)輪廓的勾畫(huà)(A)及MG、VI、FI和VFI(B)Fig 1 The shape of a thyroid nodule on 3D ultrasound(A)and the MG，VI，F(xiàn)I，and VFI of the whole thyroid nodule(B)

圖2 三維超聲顯示甲狀腺結(jié)節(jié)輪廓向內(nèi)2 mm(A)及甲狀腺結(jié)節(jié)輪廓向內(nèi)2 mm的VI、FI、VFI(B)Fig 2 The shell inside a thickness of 2 mm of the thyroid nodule on 3D ultrasound(A)and the VI，F(xiàn)I，and VFI of the shell of thyroid nodule(B)

病理學(xué)診斷 由2位具5年以上工作經(jīng)驗(yàn)甲狀腺病理學(xué)醫(yī)生對(duì)所有手術(shù)切除的甲狀腺病灶切片獨(dú)立觀察后做出診斷。病理醫(yī)生做出診斷時(shí)不知道患者臨床表現(xiàn)及超聲診斷。結(jié)果不一致時(shí)，經(jīng)討論做出最后診斷。

結(jié)果

一般情況及甲狀腺結(jié)節(jié)病理類型 86例患者的92個(gè)甲狀腺結(jié)節(jié)中，良性41個(gè)，惡性51個(gè);男性患者14個(gè)(15．22%)，女性患者78個(gè)(84．78%);患者平均年齡(43．2±12．4)歲(19～71歲)。92個(gè)甲狀腺結(jié)節(jié)的最大徑平均為(2．26±0．97)cm(0．66～5．14 cm)，良性結(jié)節(jié)最大徑平均為(2．36±0．84)cm(1．00～4．53 cm)，惡性結(jié)節(jié)最大徑平均為(2．18± 1．07)cm(0．66～5．14 cm);良性結(jié)節(jié)中2個(gè)最大徑＜1 cm，惡性結(jié)節(jié)中3個(gè)最大徑＜1 cm，為微小乳頭狀癌。良、惡性組之間結(jié)節(jié)的最大徑差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0．363)。92個(gè)甲狀腺結(jié)節(jié)的病理類型見(jiàn)表1。

良惡性甲狀腺結(jié)節(jié)的MG比較 41個(gè)甲狀腺良性結(jié)節(jié)的平均MG為32．89±8．73，明顯高于51個(gè)甲狀腺惡性結(jié)節(jié)的28．27±7．21(P=0．007)。

良惡性甲狀腺結(jié)節(jié)三維能量多普勒定量分析 良性結(jié)節(jié)的總體VI、FI、VFI及周邊VI、FI、VFI均明顯大于惡性結(jié)節(jié)(P均＜0．05)(表2)。

表1 92個(gè)甲狀腺結(jié)節(jié)的病理類型Table 1 The pathology of 92 thyroid nodules

甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)血流分布 甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)的VI、FI、VFI周邊高于總體者多于周邊低于總體者。良惡性結(jié)節(jié)的VI(P=0．036)和FI(P=0．037)在總體高于周邊者及總體低于周邊者的數(shù)目差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表3)。

討論

甲狀腺結(jié)節(jié)三維超聲研究包括形態(tài)學(xué)特征和定量分析。已知甲狀腺結(jié)節(jié)中細(xì)胞、間質(zhì)成分的多少，細(xì)胞分化程度，是否有囊腔形成，間質(zhì)中是否出血、壞死、纖維化是超聲聲像圖表現(xiàn)的病理學(xué)基礎(chǔ)，決定了病灶的回聲性質(zhì)［2］。而甲狀腺惡性腫瘤癌細(xì)胞密集，間質(zhì)成分少，在聲像圖中不會(huì)形成強(qiáng)反射界面，多表現(xiàn)為實(shí)性低回聲結(jié)節(jié)。故本研究采用定量方法測(cè)量了結(jié)節(jié)的MG值來(lái)研究甲狀腺結(jié)節(jié)的回聲水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)甲狀腺惡性結(jié)節(jié)回聲低于良性結(jié)節(jié)，證實(shí)了以往常規(guī)超聲研究的結(jié)果［3-4］。

甲狀腺是血供豐富的內(nèi)分泌器官，了解血流灌注狀態(tài)和血流動(dòng)力學(xué)對(duì)于準(zhǔn)確診斷甲狀腺病變具有重要意義。以往采用彩色多普勒超聲及頻譜超聲研究甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)的差異，包括血流分布、血流性質(zhì)、血流參數(shù)(搏動(dòng)指數(shù)、阻力指數(shù)及收縮期峰值流速)，其結(jié)果并不一致［5-7］。能量多普勒超聲是利用血流中紅細(xì)胞的密度、散射強(qiáng)度或能量分布進(jìn)行成像，其顯示血流連續(xù)性好，不受血流速度、血管方位、聲束探測(cè)角度的影響，無(wú)混疊現(xiàn)象，且顯示信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍廣，能檢測(cè)到小血管及低速血流信號(hào)。三維能量多普勒技術(shù)則是在能量多普勒基礎(chǔ)上應(yīng)用血管三維重建方法對(duì)感興趣區(qū)的血流進(jìn)行立體成像，通過(guò)VOCAL影像程序?qū)Π衅鞴袤w積內(nèi)的血流信號(hào)體元進(jìn)行分析，自動(dòng)計(jì)算出靶器官內(nèi)VI、FI和VFI。其中，VI為彩色體素占總體素的比值，表示整個(gè)感興趣容積內(nèi)血流信號(hào)所占的比例，即組織中血管密度;FI為幅度加權(quán)彩色體素總和占彩色體素?cái)?shù)量的比例，表示整個(gè)感興趣容積內(nèi)血流信號(hào)的平均強(qiáng)度;VFI為幅度加權(quán)彩色體素總和占總體素?cái)?shù)量的比例，是血管數(shù)量與血流信號(hào)強(qiáng)度的結(jié)合，可以代表感興趣容積的血流灌注［8-11］。

表2 良惡性甲狀腺結(jié)節(jié)總體及周邊VI、FI和VFI的比較Table 2 Comparison of the whole and the shell VI，F(xiàn)I，and VFI between the benign and malignant thyroid nodules

表3 甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)血流分布的比較Table 3 Comparison of the vascular patterns between the benign and malignant thyroid nodules

目前能量多普勒超聲對(duì)甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)血管密度及模式的研究結(jié)論并不一致。有研究從病理上證實(shí)甲狀腺惡性結(jié)節(jié)的微血管密度高于良性結(jié)節(jié)［12］，但多數(shù)研究顯示甲狀腺惡性結(jié)節(jié)以中心血流常見(jiàn)，良性結(jié)節(jié)多為周邊血流［7，13-14］。而 Moon等［15］研究發(fā)現(xiàn)，良性結(jié)節(jié)以中心血流常見(jiàn)，惡性結(jié)節(jié)無(wú)血流更常見(jiàn)。本研究結(jié)果顯示，甲狀腺良性結(jié)節(jié)的總體VI、FI、VFI及周邊VI、FI、VFI均明顯高于惡性結(jié)節(jié)，從三維定量超聲的角度說(shuō)明甲狀腺良性結(jié)節(jié)血管數(shù)量、血流強(qiáng)度及血流灌注均高于惡性結(jié)節(jié)。與以往研究相比，本研究采用三維能量多普勒超聲分析甲狀腺結(jié)節(jié)的整體血流情況，而不是某一個(gè)切面，因此更加全面、客觀。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)均以周邊血供為主，但惡性結(jié)節(jié)中心血供所占比例高于良性結(jié)節(jié)。分析原因可能與甲狀腺結(jié)節(jié)的病理構(gòu)成有關(guān)。本研究中良性結(jié)節(jié)以結(jié)節(jié)性甲狀腺腫及腺瘤為主(占95．2%)，病理基礎(chǔ)為濾泡上皮及濾泡的增生、肥大，一般質(zhì)地較軟，血管走行規(guī)則、血供均勻且更為豐富。惡性結(jié)節(jié)中90．1%為乳頭狀癌，常合并不同程度的間質(zhì)纖維化，并可伴有局灶鈣化，質(zhì)地較硬，原有血管網(wǎng)絡(luò)破壞及扭曲導(dǎo)致血供局部豐富和局部缺乏共存，大量動(dòng)靜脈瘺的存在更加重了這種血管網(wǎng)絡(luò)分布的不均衡性［16］。而且惡性結(jié)節(jié)新生血管為微血管構(gòu)成，因此能量多普勒對(duì)其檢測(cè)困難。

因三維定量超聲為非實(shí)時(shí)顯像，需在檢查結(jié)束后花費(fèi)時(shí)間進(jìn)行后處理，故其臨床應(yīng)用受到一定限制。良性結(jié)節(jié)中以結(jié)節(jié)性甲狀腺腫為主，惡性結(jié)節(jié)中以甲狀腺乳頭狀癌為主，受到結(jié)節(jié)病理類型及樣本量限制，結(jié)論尚待進(jìn)一步證實(shí)。但本研究作為三維超聲定量診斷甲狀腺結(jié)節(jié)的初步研究，可提示三維定量超聲作為一種新的成像技術(shù)，對(duì)甲狀腺結(jié)節(jié)鑒別診斷具有一定價(jià)值。

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Value of Quantitative Three-dimensional Doppler Ultrasound in the Differentiation of Benign and Malignant Thyroid Nodules

LI Wen-bo1，ZHANG Bo1，JIANG Yu-xin1，ZHU Qing-li1，ZHANG Qing1，SUN Jian2

1Department of Ultrasound，2Department of Pathology，PUMC Hospital，CAMS and PUMC，Beijing 100730，China

Objective To investigate the role of quantitative three-dimensional(3D)power Doppler ultrasound in differentiating malignant and benign thyroid nodule．Methods A total of 92 lesions in 86 patients were preoperatively examined using 3D power Doppler ultrasound．The Virtual Organ Computer-aided Analysis(VOCAL)-imaging program was used to analyze the stored volume ultrasound．The differences in the mean gray value(MG)，vascularization index(VI)，flow index(FI)，and vascularization flow index(VFI)were compared between benign and malignant lesions．Results The MG of the malignant thyroid nodules was significantly lower than that of the benign ones(28．27±7．21 vs．32．89±8．73，P=0．007)．The benign nodules had significantly higher VI，F(xiàn)I，and VFI than the malignant nodules［VI:(40．43±26．55)%vs．(26．87±23．06)%，P=0．011;FI:41．03±7．19 vs．37．51±7．17，P=0．022;VFI:18．23±14．60 vs．11．47±12．47，P= 0．009］．Also，76．5% (39/51)of the malignant nodules and 92．7% (38/41)of the benign nodules had higher VIs in the shell of the lesion than that of the whole lesion，and 80．4% (41/51)of the malignant nodules and 95．1% (39/41)of the benign nodules had higher FIs in the shell of the lesion than that of the whole lesion．Conclusions Quantitative 3D power Doppler ultrasound provides a useful tool in distinguishing benign and malignant thyroid nodules．The malignant thyroid nodules have lower echoes than the benign nodules，wherese the benign nodules have larger blood flow than the malignant nodules．

thyroid nodule;three-dimensional power Doppler ultrasound;mean gray value;vascularization index;flow index;vascularization flow index

JIANG Yu-xin Tel:010-69155491，F(xiàn)ax:010-69155402，E-mail:yuxinjiangxh@163．com

R445．1

A

1000-503X(2015)03-0300-05

10．3881/j．issn．1000-503X．2015．03．010

2015-01-07)

姜玉新 電話:010-69155491，傳真:010-69155402，電子郵件:yuxinjiangxh@163．com

國(guó)家自然科學(xué)基金(81171354)和衛(wèi)生部行業(yè)科研專項(xiàng)項(xiàng)目(201202012)Supported by the National Nature Sciences Foundation of China(81171354)and the Ministry of Health Industry Special Scientific Research Projects(201202012)