超聲灰階調節技術有助于判斷甲狀腺結節性質

張高松，鄭 慧

（安徽醫科大學第一附屬醫院超聲科，安徽 合肥 230022）

?影像技術學?

超聲灰階調節技術有助于判斷甲狀腺結節性質

張高松，鄭 慧

（安徽醫科大學第一附屬醫院超聲科，安徽 合肥 230022）

目的：探索一種能夠讓聲阻抗系數接近的兩組織界面能清晰顯示的技術。方法：隨機選擇77例擬行甲狀腺結節切除或穿刺的患者，每一例患者在術前超聲檢查時，先采用常規檢查法得出TI-RADS診斷，并錄入對照組，再采用常規結合灰階調節技術法得出TI-RADS診斷，并錄入干預組。將兩組超聲診斷繪制成表格，隨訪每一例患者的術后病理報告。結果：對比兩組超聲診斷與病理報告的符合情況，經統計學分析后可以認為常規結合灰階調節技術法判斷甲狀腺結節性質較常規檢查法在正確率、特異度和敏感度均有提高，差異有統計學意義。結論：超聲局部灰階調節技術能幫助超聲醫生判斷甲狀腺結節的性質。

甲狀腺結節；超聲檢查

超聲初步判斷甲狀腺結節的性質傾向對甲狀腺結節疾病的進一步診斷和治療有臨床意義。盡管A/T值、邊界清晰度、微分葉以及邊緣成角等觀察指標可幫助醫生對結節性質的判斷，但當部分結節組織聲阻抗與周邊正常腺體組織聲阻抗相近時，反應在圖像上的微小灰度差別使診斷醫生不能發現或難以發現[1]。本研究旨在尋找能發現上述微小灰度差別的方法，以及探討這種方法有無實際臨床意義。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集2015年6—12月在我院第六彩超室檢查的所有擬行甲狀腺結節切除術或超聲引導下細針穿刺抽吸細胞學（Ultrasound guided fine needle aspiration cytology，US-FNAC）活檢的患者 77 例，其中男17例，女60例，年齡22～80歲，平均 47歲，以及上述病例的病理報告77份。

1.2 儀器與方法

機器型號為Philips HD11，探頭為帶變頻和二次諧波成像的L12-3線陣探頭。電腦安裝的軟件為Photoshop CS5中文版。超聲醫生在給上述每位患者進行術前超聲檢查時，先采用常規檢查法給出第一次TI-RADS診斷[2]，并錄入對照組。然后將該病例的一至兩幅完整包含甲狀腺結節的超聲圖像采用統一固定的程序作灰階調節[3]，得到灰階調節圖像（方法見本段后，調節后，結節的邊界和內部層次顯示的更清晰），讓同一超聲醫生在閱讀灰階調節圖像后結合常規檢查法第二次給出TI-RADS診斷，并錄入干預組。將每一例患者的臨床信息、兩次TI-RADS超聲診斷以及后期的病理隨訪結果整理成表格并進行統計學分析。

TI-RADS診斷標準是參照Kwak等的TIRADS（2011）分級診斷標準[4]，簡述如下：TI-RADS 1級傾向于甲狀腺正常（未見結節）；TI-RADS 2級傾向于良性結節（約＜1%的惡性可能）；TI-RADS 3級傾向于良性結節的可能性較大（約1%～5%的惡性可能）；TI-RADS 4級傾向于認為可疑惡性結節或惡性結節的可能性較大 （約6%～80%的惡性可能），且可依據極低回聲、微鈣化、A/T＞1，邊界不清、淋巴結腫大這5個惡性聲像圖征象的多少繼續細分為4a（具有1項惡性聲像圖征象）、4b（具有2項惡性聲像圖征象）和4c（具有3或4項惡性聲像圖征象）3個亞級，隨4a、4b、4c次序認為傾向于惡性結節的概率逐漸增大[5]；TI-RADS 5級：具備上述的5個惡性聲像圖征象，傾向于認為惡性結節 （約＞80%的惡性可能）。

病理結果的良惡性判斷方法如下：病理明確診斷為惡性的腫瘤，比如乳頭狀癌、髓樣癌等我們視為惡性結節；病理明確診斷為良性的腫瘤，比如腺瘤、囊腫等我們視為良性結節；病理明確但惡性度有變化，比如許特萊氏細胞腺瘤[6]、濾泡狀腫瘤等，其惡性可能較大（約20%～30%），為謹慎起見，我們也將其視為惡性結節；極少數 （1例，約占總病例數的1%，對本次實驗的影響較小，可忽略不計）病理不能給出明確性質的病例我們給予舍棄。超聲診斷與病理結果符合性比對方法如下：病理結果為惡性結節的病例，超聲診斷為TI-RADS 1～3級均認為不符合，超聲診斷為TI-RADS 4a、4b級均認為基本符合，超聲診斷為TI-RADS 4c或TI-RADS 5級均認為符合；如果病理結果為良性結節的病例，超聲診斷為TI-RADS 2、3級均認為符合，超聲診斷為TIRADS 1級均認為基本相符。超聲診斷為TI-RADS 4a、4b、4c、5 級均認為不符合。

分別統計出兩次超聲診斷的符合例數、基本符合例數和不符合例數，并分析差別有無統計學意義。因超聲TI-RADS分級診斷的1～3級認為良性可能性較大，故記為陰性診斷，4～5級認為可疑惡性或惡性可能較大，故記為陽性診斷，并參照病理結果，將陰性診斷細分為真陰性和假陰性，將陽性診斷細分為真陽性和假陽性。分別統計兩組TI-RADS分級診斷的真假陽性和真假陰性的例數。最后分別計算兩次超聲診斷惡性結節的正確率、靈敏度和特異度。

灰階調節方法（圖1～6）：啟動Photoshop軟件，打開要處理的圖像，如圖1，4，選擇區域使其能完全覆蓋甲狀腺結節并且超出結節邊界10～20 mm，羽化值可設置成3～5使圖像銜接更美觀，但一般建議不大于6，否則會導致邊界假性模糊。之所以選擇局部灰階調節，是為了保證灰階調節精確性需要。點擊圖像→調整→灰階，會彈出圖3，6樣的小窗口，黑色的線條頂點近似構成一個粗略的波形曲線，然后將白色的三角形滑塊拖動到曲線的右側腳部 （圖中紅點處），將黑色的三角形滑塊拖到曲線的左側腳部（圖中綠點處），再將灰色三角形滑塊拖到曲線的最高點下方（圖中藍點處），然后調整下整體亮度保存，得到圖 2，5。

1.3 統計學分析

采用SPSS 16.0統計學軟件。采用兩組單向有序分類資料的秩和檢驗，計算統計量Z，因本次實驗例數較多且相同秩次過多，故計算校正值Zc。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

兩組超聲TI-RADS診斷分級與病理的符合情況見表1。兩組超聲TI-RADS診斷的真假陽性和真假陰性情況見表2。兩組超聲TI-RADS診斷的正確率、特異度和敏感度比較見表3。

圖1～3 甲狀腺乳頭狀癌。圖1：原始圖像，結節邊界較為光滑，清晰邊緣長度＞50%，惡性征象不明顯。圖2為圖1的灰階調節后圖像，結節的欠清晰邊緣長度接近50%，可見微分葉，提示有惡性可能。圖3為灰階調節框。圖4～6 濾泡型腺瘤。圖4：原始圖像，回聲低且A/T接近1，有惡性可能。圖5為圖4的灰階調節后圖像，邊界清晰光滑，內部回聲較為均勻，提示良性可能性較大。圖6為灰階調節框。Figure 1～3. Papillary thyroid carcinoma.Figure 1：Original image,the boundary of the nodule is relatively smooth,the length of clear edge is greater than 50%,malignant signs are not obvious.Figure 2 is the image adjusted by gray scale of Figure 1,the length of the edge which is less clear is close to 50%,can see minute lobulation,which indicates that there is a possibility of malignancy.Figure 3 is a gray adjusting frame. Figure 4～6. Follicular adenoma.Figure 4：Original image,low echo-level and A/T near 1,there is a possibility of malignancy.Figure 5 is the image adjusted by gray scale of Figure 4,the boundary is clear and smooth,and the internal echo is more uniform,which indicates a benign possibility.Figure 6 is a gray adjusting frame.

表1 兩組超聲TI-RADS診斷與病理的符合情況（例）

表2 兩組超聲TI-RADS診斷的真假陽性和真假陰性比較（例）

表3 兩組超聲TI-RADS診斷正確率、特異度、敏感度比較

統計量 Zc=2.89，Z0.01=2.58，P＜0.01，按 α=0.05 水平，差異有統計學意義。可以認為常規結合灰階調節技術法較常規檢查法判斷甲狀腺結節性質，在正確率、特異度和敏感度方面均有提高。

3 討論

計算機存儲黑白圖像的灰階值是28=256（0～255）。也就是說，計算機可以識別256種不同灰度像素間細微差別。但是人眼能識別的最大灰階數是16，因而在256灰階的超聲圖像上，要能產生人眼可見的灰度區別，那么至少得相差256/16=16級灰階才行。當兩組織在來源和分化上有較大區別，但在聲阻抗系數上卻很接近的話，那么很可能出現因在計算機圖像上灰階差別小于16導致的計算機能區分的但人眼不能區分現象，如果能將這部分細微差別用人眼可識別的灰度差別顯示出來，對更精細判斷不同組織的界面和內部回聲差異有幫助。

原理如下：假設感興趣區域的最大灰階值用Xmax表示，最小灰階值用Xmin表示，單個像素的灰階值用 Xi（i∈N，下同）表示，當 Xmax-Xmin 只有幾十甚至十幾級灰階差別，在超聲圖像上的灰度差異不明顯，層次感不清。假設新建一副圖像，像素與上述感興趣區域一致，每個對應像素的灰階值用Xi’表示， 且 Xi’=255（Xi-Xmin）/（Xmax-Xmin），即按一定比例放大了像素間的灰階差別，拉寬了感興趣區域的灰階跨度。這樣就解決了因聲阻抗系數差別小帶來灰階跨度（Xmax-Xmin）小而導致的人眼不能識別的難題。這個類似CT片中的窗寬和窗位的調節，只不過CT是根據CT值調節的，基于人體不同部位的密度差異。此實驗是根據灰階值調節的，基于人體不同組織的聲阻抗系數差異。

某些甲狀腺結節的邊緣部分和正常甲狀腺組織的聲阻抗系數非常接近，導致超聲醫生不能很好的辨別甲狀腺結節的邊界清晰度、光滑度以及邊緣成角，而這些信息對判斷甲狀腺結節的性質是有用的。例如圖1是原始圖像，結節邊界也較為光滑，清晰邊緣長度＞50%，微分葉顯示不清，惡性指征不明顯[7]。但經過局部區域灰階調節處理后得到圖2，可以看出結節邊界欠光滑了，欠清晰邊緣長度接近50%，甚至可見原來難以發現的微分葉，圖像的右側部分銳角邊界顯示的更清晰，結節內部回聲的不均勻性顯示的更為明顯，后來經病理證實為甲狀腺乳頭狀癌。圖4也是原始圖，從原始圖上看，A/T接近1且回聲很低，比圖1中的低回聲結節回聲還低一點，這些均提示結節有惡性的可能，但邊界清晰且光滑，未見銳角邊界和微分葉等良性指征加大了判斷結節良惡性質的難度。但是經灰階調節后得到圖5，雖然邊界的細微灰階差異得到更好的顯示，但是結節的邊界依舊清晰光滑，依然未見到銳角邊界和微分葉，結節內部的回聲即使經過灰階調節放大后依舊較為均勻，后經病理證實為濾泡型腺瘤[8]。

雖然超聲彈性成像和造影均有助于判斷甲狀腺結節的邊界[9]，但超聲彈性成像在市級醫院普及度不高。而造影因其有創性、潛在過敏可能性和花費較高等因素，其普及率尚不及超聲彈性成像。現代的超聲機器內建了多種成像模式，也有增大灰階差的模式，由于是針對整幅圖像所有區域進行有限的幾種固定模式調節，增大灰階差的幅度很小，不能對感興趣區域進行針對性調節。

綜上所述，Photoshop灰階調節功能對甲狀腺結節邊界細微觀察有助于初步判斷甲狀腺結節的性質傾向。由于本次試驗的病例都是有一定的可疑惡性才進行穿刺或手術的，至少是常規超聲檢查能發現結節，因而本次試驗也還可能對因甲狀腺結節聲阻抗非常接近正常甲狀腺組織而導致的常規超聲檢查漏診的病例有意義，大量給正常甲狀腺聲像圖即TI-RADS 1級的聲像圖進行灰階調節處理，或許會有新的發現。

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Gray scale adjustment technology is helpful to determine the nature of thyroid nodules

ZHANG Gao-song,ZHENG Hui
(Affiliated Hospital of Anhui Medical University,Hefei 230022,China)

Objective:To explore a kind of technology,which can make the two tissue boundary whose acoustic impedance coefficient is very close to display clearly.Methods:Randomly selected 77 cases to resection of thyroid nodules or puncture.Firstly,the routine examination method to obtain TI-RADS diagnosis and entry control group,using conventional with gray scale adjustment technology to calculate TI-RADS diagnosis and entry intervention group,when each patient in preoperative ultrasonography.The two groups were drawn into the form of ultrasound diagnosis.The postoperative pathological report of each patient was followed up.Results:Compared two groups of ultrasound diagnosis and pathologic report compliance,that routine with gray scale adjustment technology is better than conventional examination in accuracy,specificity and sensitivity,the difference is statistically significant.Conclusion:Ultrasound local gray scale adjustment technology can help doctors to determine the nature of the thyroid nodule ultrasound.

Thyroid nodule;Ultrasonography

R736.1；R445.1

A

1008-1062（2017）02-0137-03

2016-06-16

張高松（1980-），男，安徽六安人，主治醫師。 E-mail：tybe2@sina.com

鄭慧，安徽醫科大學第一附屬醫院超聲科，230022。E-mail：zhenghuiayfycsk@163.com