三維能量多普勒超聲血管成像在甲狀腺結節良惡性診斷中的應用價值

李文波，張 波，朱慶莉，姜玉新，孫 健，張 青，楊 萌，李建初

1.中國醫學科學院北京協和醫院超聲醫學科，北京100730；2.中國醫學科學院北京協和醫院病理科，北京100730

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三維能量多普勒超聲血管成像在甲狀腺結節良惡性診斷中的應用價值

李文波1，張 波1，朱慶莉1，姜玉新1，孫 健2，張 青1，楊 萌1，李建初1

1.中國醫學科學院北京協和醫院超聲醫學科，北京100730；2.中國醫學科學院北京協和醫院病理科，北京100730

［摘要］背景與目的：三維能量多普勒超聲血管成像（three-dimensional power Doppler angiography，3D-PDA）是一種新的血流成像技術，但在甲狀腺領域的研究尚不多見。該研究觀察甲狀腺結節的3D-PDA特征，探討3D-PDA對甲狀腺良惡性結節的鑒別診斷價值。方法：采用3D-PDA對甲狀腺結節及周邊血流進行三維重建。分析血流分布、血管數量、血管走行是否規則、空間分布是否對稱、結節內是否存在局限性血流豐富及周邊實質是否存在局限性血流豐富。分析甲狀腺結節的3D-PDA特征，比較良惡性結節之間的差異。結果：在103個甲狀腺結節中，良性50個（48.5%），惡性53個（51.5%）。在3D-PDA中，血管走行不規則、空間分布不對稱、結節內局限性血流豐富及周邊實質局限性血流豐富診斷甲狀腺惡性結節的靈敏度分別為64.2%、56.0%、54.7%和60.4%，特異度分別為96.0%、88.0%、96.0%和94.0%。3D-PDA診斷甲狀腺惡性結節的靈敏度、特異度、陽性預測值、陰性預測值和準確率分別為83.0%、94.0%、93.6%、83.9%和90.3%。結論：3D-PDA可以更好地觀察甲狀腺結節的血流分布及走行情況，對甲狀腺結節的診斷有重要意義。

［關鍵詞］甲狀腺結節；三維能量多普勒超聲血管成像；診斷

姜玉新，北京協和醫院超聲醫學科主任醫師、教授、博士生導師。中華醫學會超聲醫學分會候任主任委員，《中華超聲影像學雜志》總編輯。

臨床、教學、科研工作主要方向：乳腺腫塊超聲診斷、甲狀腺結節超聲診斷、血管與婦產科超聲、超聲造影。

The value of three-dimensional Doppler angiography in the diferentiation of benign and malignant thyroid nodules

LI Wenbo1, ZHANG Bo1, ZHU Qingli1, JIANG Yuxin1, SUN Jian2, ZHANG Qing1,YANG Meng1, LI Jianchu1
（1.Department of Ultrasound, Peking Union Medical College Hospital, Chinese Academy of Medical Sciences, Beijing 100730, China; 2.Department of Pathology, Peking Union Medical College Hospital, Chinese Academy of Medical Sciences, Beijing 100730, China）

Correspondence to:JIANG Yuxin E-mail:yuxinjiangxh@163.com

［Abstract］Background and purpose:Three-dimensional power Doppler angiography（3D-PDA）is a new technique to investigate the vessels in the organs, but the research in thyroid is limited.The purpose of this research was toinvestigate three-dimensional power Doppler angiography（3D-PDA）in differentiating malignant from benign thyroid nodules.Methods:This study prospectively evaluated 103 lesions in 94 patients who were scheduled for surgery.The patients underwent preoperative 3D-PDA scanning.Analysis of the 3D-PDA characteristics includes blood flow pattern, the number of blood vessels, the shape of vessels, the spatial distribution of the vessels, the existence of rich local blood flow within nodules or in the parenchyma surrounding the nodules.This study also analyzed the difference between the benign lesions and the malignant lesions.Results:There were 50 benign lesions and 53 malignant lesions.The sensitivity and specificity of irregular vessels, the asymmetry spatial distribution, rich local blood flow within nodules or in the parenchyma surrounding the nodules were 64.2%, 96.0%; 56.0%, 88.0%; 54.7%, 96.0%; 60.4% and 94.0%, respectively.The sensitivity, specificity, positive predictive value, negative predictive value and accuracy of 3D-PDA were 83.0%, 94.0%, 93.6%, 83.9% and 90.3%, respectively.Conclusion:3D-PDA provides a useful tool to investigate vascularization of thyroid leisions.This technique is feasible for clinical application and plays an important role in diagnosis of thyroid nodules.

［Key words］Thyroid nodule; Three-dimensional power Doppler angiography; Diagnosis

甲狀腺是人體血供豐富的內分泌器官，了解其血供特點對于甲狀腺結節的臨床診斷具有重要意義。彩色多普勒血流成像是目前檢測甲狀腺結節血供的重要影像學手段。近年來，隨著電子科技技術及圖形處理技術的不斷成熟，三維能量多普勒超聲血管成像（three-dimensional power Doppler angiography，3D-PDA）出現并得到發展［1-2］，但其在甲狀腺領域的研究尚不多見。本研究前瞻性分析了甲狀腺良惡性結節3D-PDA特征，探討其在診斷甲狀腺良惡性結節中的應用價值。

1 資料和方法

1.1 研究對象

2008年3月—2009年4月于北京協和醫院行甲狀腺結節手術且術前三維超聲資料完整的連續患者共96例前瞻性納入研究，其中2例手術前退出未獲得病理結果，其余94例患者共103個結節均獲得病理結果。患者行手術原因包括：① 查體或影像學檢查可疑甲狀腺惡性結節90例（95.7%）；② 甲狀腺乳頭狀癌術后，可疑復發2例（2.1%）；③ 多發性內分泌腫瘤2例（2.1%）。在103個結節中，男性18例（17.5%），女性85例（82.5%），年齡19～71歲，平均年齡（43.6±12.2）歲。

1.2 儀器與檢查方法

研究采用GE Voluson E8型超聲診斷儀，二維超聲檢查采用11L-D二維高頻探頭，頻率6～15 MHz；三維超聲檢查采用RSP6-16-D三維容積探頭，均選擇儀器預設的甲狀腺檢查條件。

患者仰臥位，頭部后仰，頸部充分仰伸。清楚顯示甲狀腺結節，囑患者避免吞咽動作，盡量屏住呼吸，根據結節大小選擇取樣框大小及掃查角度，保持探頭穩定。采用內置三維能量多普勒模式進行掃查，獲得三維能量多普勒超聲資料。

彩色多普勒血流顯像及三維能量多普勒超聲圖像以數字化模式存入設備內置硬盤。使用4D VIEW PC（version 7.0）軟件進行分析。

1.3 圖像分析

使用4D VIEW PC（version 7.0）軟件，在render mode中選擇color type、color surface mode進行觀察，通過旋轉、切割獲得不同切面，并就以下6個方面進行分析：

① 結節血流分布：周邊少許或無、周邊為主、內部為主、極其豐富；② 血管數量：分析血管體積占結節體積比例，以血管體積比表示，分為＜25%、25%～50%、50%～75%和＞75% 4級；③ 血管走行分為規則（血管走行平滑、管徑均勻成條狀，分支逐漸由粗變細）和不規則（血管走行扭曲、呈囊狀擴張、血管管徑節段性變細，吻合支雜亂）；④ 空間分布分為對稱（在結節對稱部位血管數量、管徑均一）和不對稱（在結節對稱部位血管數量、管徑分布不均一）；⑤ 結節內是否存在局限性血流豐富，具有粗大穿支血管時定義為存在局限性血流豐富；⑥ 周邊實質是否存在局限性血流豐富，結節周邊定義為結節邊界向外0.5 cm，除外正常走行的大血管及其分支和屬支。

1.4 病理學診斷

由2位具有5年以上工作經驗的甲狀腺病理學醫師，對所有手術切除后的甲狀腺病灶切片獨立觀察后做出診斷。病理醫師做出診斷時不知道患者的臨床表現及超聲診斷。結果不一致時，經討論做出最后診斷。

1.5 統計學處理

2 結 果

2.1 一般情況及甲狀腺結節病理類型

在103個甲狀腺結節中，良性50個，惡性53個。良性組年齡20～68歲，平均年齡（45.5±10.6）歲；惡性組年齡19～71歲，平均年齡（41.9±13.5）歲。良惡性組平均年齡差異無統計學意義（P＝0.136）。良性病變的平均最大徑為（2.39±0.96）cm，范圍為0.78～5.32 cm；惡性病變的平均最大徑為（2.13±1.07）cm，范圍為0.66～5.14 cm。良、惡性組之間結節的最大徑差異無統計學意義（P＝0.204）。53個惡性結節包括甲狀腺乳頭狀癌48個，濾泡癌1個，髓樣癌3個，淋巴瘤1個。50個良性結節包括結節性甲狀腺腫40個，甲狀腺腺瘤8個，橋本甲狀腺炎1個，纖維性甲狀腺炎1個。

2.2 良惡性甲狀腺結節的3D-PDA聲像圖特征比較

甲狀腺3D-PDA良惡性結節在血管走行、空間分布、結節內是否存在局限性血流豐富及周邊實質是否存在局限性血流豐富方面差異有統計學意義（P均＜0.01，表1）。

表 1　甲狀腺良惡性結節3D-PDA聲像圖特征比較Tab.1 Comparison of the 3D-PDA characteristics between benign and malignant thyroid nodules

2.3 ≤2 cm及＞2 cm甲狀腺惡性結節3D-PDA聲像圖特征比較

在53個甲狀腺惡性結節中，≤2 cm30個，＞2 cm23個。在血管體積比、血管走行和結節內是否存在局限性血流豐富方面差異無統計學意義（P均＞0.05）。在血流分布和結節周邊是否存在局限性血流豐富方面差異有統計學意義（P均＜0.05，表2）。

在甲狀腺惡性結節中，血流分布“周邊為主”占51%，在≤2 cm組惡性結節中，“周邊少許或無血流”占23.3%（7/30），而在＞2 cm組惡性結節中不存在“周邊少許或無血流”。

在≤2 cm組惡性結節中，73.3%（22/30）結節周邊實質存在局限性血流豐富，而在＞2 cm組惡性結節中，56.5%（13/23）結節周邊實質不存在局限性血流豐富。在甲狀腺惡性結節中，小結節周邊實質血流豐富出現的比例更高。

2.4 3D-PDA對甲狀腺良惡性結節的診斷價值

甲狀腺良惡性結節在血管走行是否規則、空間分布是否對稱、結節內是否存在局限性血流豐富和周邊實質是否存在局限性血流豐富方面差異有統計學意義。良性病灶多血管走行規則，空間分布對稱，結節內及周邊實質不存在局限性血流豐富（圖1）；惡性病灶多走行不規則，空間分布不對稱，結節內及周邊實質存在局限性血流豐富（圖2）。以上4個方面診斷甲狀腺惡性結節的靈敏度、特異度、陽性預測值、陰性預測值和準確率見表3。其中血管走行不規則和結節內局限性血流豐富特異度最高，血管走行不規則準確率最高。聯合各項征象，可以提高3D-PDA診斷的靈敏度及準確率。利用Kappa分析2位醫師對甲狀腺病變3D-PDA的診斷一致性，κ值為0.80。

表 2　≤2 cm及＞2 cm組甲狀腺惡性結節的3D-PDA聲像圖特征比較Tab.2 Comparison of the 3D-PDA characteristics of malignant thyroid nodules between ≤2 cm and ＞2 cm groups

圖 1　3D-PDA：血管走行規則、分布對稱Fig.1 3D-PDA:the vessels are regular and symmetry Surgery pathology:Nodular goiter

圖 2　3D-PDA：血管走行不規則、分布不對稱Fig.2 3D-PDA:the vessels are irregular and asymmetry Surgery pathology:Papillary thyroid carcinoma

表 3　3D-PDA診斷甲狀腺惡性結節的價值Tab.3 Diagnostic values of 3D-PDA for thyroid nodules

3 討 論

1961年，Baum等［3］闡述了三維超聲成像概念，其基本成像原理是通過掃描獲取帶有空間位置信息的一系列二維超聲圖像，然后進行三維重建與顯示。近20年，由于電子科技技術及圖像處理技術的發展，三維超聲在臨床得到廣泛應用，包括婦科、產科、心臟、肝臟和前列腺等［4-8］。3D-PDA是在能量多普勒基礎上應用血管三維重建方法對感興趣的血管進行立體成像，將超聲成像原理與三維技術融合。在檢測血管方面具有如下優勢：具有能量多普勒的優點，其顯示血流連續性好，不受血流速度、血管方位和聲束探測角度的影響，無混疊現像，顯示信號動態范圍廣，能檢測到小血管及低速血流信號［9］。具有三維超聲的優勢，可以更直觀全面地顯示甲狀腺其內及周邊的血管樹或血管網，達到與血管造影技術相似的效果，其無創、簡單易行［10］。3D-PDA在甲狀腺的應用目前國外文獻尚不多見。

目前3D-PDA對甲狀腺良惡性結節血管密度及模式的研究結論并不一致。有研究從病理上證實甲狀腺惡性結節的微血管密度高于良性結節［11］，但多數研究顯示甲狀腺惡性結節以中心血流常見，良性結節多為周邊血流［12-14］。而Moon等［15］研究發現，良性結節以中心血流常見，惡性結節無血流更常見。本研究顯示，應用3D-PDA顯示甲狀腺良惡性結節血供特點，均為周邊為主多見，在血流分布和血管數量上差異無統計學意義。但是在血管的空間分布、血管走行、結節內是否存在局限性血流豐富和周邊實質是否存在局限性血流豐富上差異有統計學意義。

甲狀腺結節形成時，正常的血管結構發生改變。有研究表明，血管生成是甲狀腺結節形成、生長的重要調控環節，甲狀腺良惡性結節的血管生成均較正常甲狀腺增多［16］。與良性病變相比較，惡性病變新生血管內皮細胞分化差，細胞間連接松散，出現裂隙，甚至血管末端開放，直接與腫瘤細胞相連接，新生血管壁較薄，基底膜不完整，平滑肌缺乏以及缺少神經支配，形態不規則，粗細不一。甲狀腺良惡性結節的血管解剖和空間分布存在差異。3D-PDA可以更完美地顯示血管空間分布及形態特征。

在江泉等［17］報道三維能量多普勒超聲的研究中，良惡性甲狀腺結節具有各自特點。惡性結節血管內徑明顯增粗，粗細不一，扭曲無序的分布狀態占73.3%。良性結節中囊性或囊實混合性病變血管在外周分布；而實性結節血管內徑細小，均勻一致，由外及內規律分布，共占87.2%（P＜0.05）。

惡性結節由于生長異質性的需要，結節內部血管分布不均勻，局部豐富與局部缺乏并存。Sehgal等［18］根據血管立體構筑及分布特點，將乳腺腫瘤血管分為3個區域：① 腫瘤中心帶，血管稀少，很少有分支或吻合支，存在大片無血管區，認為中心帶與腫瘤壞死有關；② 腫瘤外帶，血管密集，竇狀擴張，相互吻合呈袢，提示外帶是腫瘤細胞生長旺盛區；③ 腫瘤周圍組織帶，血管粗大迂曲，血管極度擴張，相互融合呈片狀、胚竇樣。同乳腺癌一樣，甲狀腺癌同樣存在邊緣較中心血管增多、腫瘤周圍存在迂曲不規則血管的現象。

根據AJCC第7版甲狀腺癌TNM分期［19］，最大徑≤2 cm的局限于甲狀腺內的腫瘤分為T1期，腫瘤分期與手術方式的選擇、手術后的治療及預后均相關。因此將惡性結節分為≤2 cm組與＞2 cm組進一步分析其3D-PDA聲像圖特征。惡性結節中≤2 cm組與＞2 cm組結節在血流分布和結節周邊實質是否存在局限性血流豐富上差異有統計學意義?！? cm組結節中有7個為周邊少許或無血流，而＞2 cm組中不存在周邊少許或無血流，說明小結節中少血流更為常見。在≤2 cm組中，73.3%（22/30）觀察到結節周邊實質血流豐富，而在＞2 cm組中為43.5%（10/23）。對于較小的甲狀腺惡性結節（≤2 cm），結節周邊實質出現局限性血流豐富更常見，推測原因可能是小的惡性結節更加依靠周圍血供，周圍血供的改變可能早于結節內部血供改變，周圍血供的改變對于診斷惡性腫瘤有一定的意義，但尚需要進一步的研究證實。

3D-PDA以空間分布不對稱、血管走行不規則、結節內局限性血流豐富和周邊實質局限性血流豐富這四項診斷甲狀腺惡性結節，特異度均較高，但靈敏度不高，因此聯合各項征象可以提高診斷的靈敏度及準確率。

三維超聲仍存在一定的局限性，如在三維重建過程中不可避免的信息丟失，在數據采集過程中患者的不自主活動、頸動脈搏動會導致三維偽像的產生等［20］。且由于三維定量超聲為非實時顯像，需要在檢查結束后花費時間進行后處理。本研究由于樣本量有限，甲狀腺惡性結節的病理類型多為甲狀腺乳頭狀癌，良性結節多為結節性甲狀腺腫，其他病理類型病例少，尚有待于擴大樣本量進一步證實。

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文章編號：1007-3639（2016）01-0060-07

DOI:10.3969/j.issn.1007-3969.2016.01.010