增強CT直方圖分析鑒別甲狀腺良惡性結節

馬俊麗，段立娜，張 薇，戈 銳，王志軍

(1.寧夏醫科大學研究生院，寧夏 銀川 750004；2.寧夏醫科大學總醫院腫瘤醫院放射科，寧夏 銀川 750000)

甲狀腺癌發病率增加是目前全球普遍存在的現象，每年增加約4.5%[1]，已成為發病增長速度最快的惡性腫瘤之一，位居女性第1位[2]。早期定性定位診斷，對甲狀腺結節治療及預后具有極為重要的意義。本研究回顧性分析經術后病理證實的74個甲狀腺惡性結節和66個良性結節，以CT平掃和增強圖像數據為基礎，觀察直方圖特征，分析其對鑒別診斷甲狀腺良惡性結節的價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2017年10月—2018年12月于寧夏醫科大學總醫院腫瘤醫院經手術后病理證實的132例甲狀腺結節患者，共140個結節。惡性組67例共74個結節，男9例，女58例，年齡16～64歲，平均(44.8±11.8)歲；包括甲狀腺乳頭狀癌71個(71/74，95.95%)，髓樣癌2個(2/74，2.70%)，低分化腺癌合并乳頭狀癌1個(1/74，1.35%)。良性組65例共66個結節，男16例，女49例，年齡25～76歲，平均(49.4±11.8)歲；其中結節性甲狀腺腫36個(36/66，54.55%)，濾泡性腺瘤29個(29/66，43.94%)，嗜酸性細胞腺瘤1個(1/66，1.52%)。入組標準：①甲狀腺結節患者，CT檢查前未行甲狀腺細針穿刺細胞學檢查，且無甲狀腺手術史；②術前均接受CT平掃和增強檢查，影像學資料完整；③圖像無明顯偽影，病灶顯示清晰。

1.2 檢查方法 采用GE Light Speed 16排螺旋CT機。囑患者仰臥，充分仰伸頭部，檢查過程中禁止吞咽或移動；掃描范圍自口咽至胸骨上緣水平。參數：球管電壓120 kV，管電流200 mA，掃描層距5 mm，層厚 5 mm。平掃后使用高壓注射器按照2.5 ml/s流率經肘靜脈團注，注射對比劑(碘克沙醇注射液，320 mgI/m1)80～100 ml，在25～30 s內注射完畢并立即行增強掃描。

1.3 圖像處理及分析 選用術前CT圖像進行分析。從PACS工作站導出.BMP格式圖像，確保所有圖像保持窗寬、窗位一致。采用Mazda(Version4.6)軟件。由2名醫學影像學醫師勾畫全部ROI。先于病灶邊界最清晰的時相、病灶最大層面勾畫ROI，再將其復制粘貼于其他時相圖像，使其包含全部病灶，不避開囊變、鈣化等(圖1)，各時相ROI保持一致，軟件自動生成ROI的灰度直方圖，并計算獲得均值(mean)、方差(variance)、偏度(skewness)、峰度(kurtosis)及第1、10、50、90、99百分位數。提取紋理特征前，對所有圖像均在μ±3s之間進行灰階水平標準化，其中μ為ROI內灰度的平均值，s為標準差。

圖1 病灶ROI勾畫示意圖 箭示病灶ROI

1.4 統計學分析 采用SPSS 17.0統計分析軟件進行分析。符合正態分布的計量資料用±s表示，組間比較采用兩獨立樣本t檢驗；不符合者以中位數(上下四分位數)表示，組間比較采用Wilcoxon檢驗。采用Medcalc軟件建立ROC曲線，以確定區分甲狀腺良惡性結節的最佳臨界值。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 甲狀腺良惡性結節直方圖參數比較 直方圖各參數值見表1、2。CT平掃惡性結節均值及第10、50、90百分位數高于良性結節(P均<0.05)；增強后惡性結節均值及第1、10、50、90百分位數高于良性結節(P均<0.05)，良性結節方差高于惡性結節(P<0.05)。兩者偏度、峰度、第99百分位數在CT平掃和增強中差異均無顯著統計學意義(P均>0.05)。

2.2 直方圖參數對甲狀腺良惡性結節的鑒別診斷效能評價 建立ROC曲線并計算AUC，通過ROC曲線分析差異有顯著統計學意義的灰度直方圖參數對鑒別診斷甲狀腺良惡性結節的效能(表3、4)。在CT平掃和增強直方圖的參數中，第10百分位數AUC最高,為0.68,鑒別甲狀腺良惡性結節的敏感度和特異度分別為74.32%和62.12%。

表1 甲狀腺良惡性結節CT平掃直方圖參數比較

注：*：不符合正態分布，為Z值，余參數符合正態分布，為t值

表2 甲狀腺良惡性結節CT增強直方圖參數比較

注：*：不符合正態分布，為Z值，余參數符合正態分布，為t值

表3 CT平掃直方圖參數鑒別甲狀腺良惡性結節的ROC分析結果

表4 CT增強直方圖參數鑒別甲狀腺良、惡性結節的ROC分析結果

3 討論

結節性甲狀腺腫和甲狀腺乳頭狀癌分別為最常見的甲狀腺良惡性病灶。臨床對甲狀腺良惡性結節的治療方法有很大差異，鑒別診斷對選擇甲狀腺結節治療方案及預后具有極為重要的意義。

甲狀腺組織含碘豐富，與周圍組織形成鮮明對比。CT能較好地顯示甲狀腺內結構變化及周圍鄰近組織侵犯、淋巴結轉移等征象，且對鈣化敏感，廣泛用于甲狀腺術前定位及定性檢查。甲狀腺良性結節多為規則類圓形、圓形或甲狀腺塑形，CT表現主要為邊界清晰的低密度影，增強掃描有不同程度強化；惡性結節CT常表現為邊界不清、形態不規則的不均勻低密度影，與周邊組織分界模糊，增強后病灶縮小或邊緣模糊。基于傳統CT圖像中甲狀腺良惡性結節表現有所重疊，僅從形態學的角度進行鑒別存在一定困難和局限性。

直方圖是紋理分析中的重要圖像分析技術，通過數學方法評價圖像ROI內灰度值分布特征及變化規律，提取病灶內肉眼無法察覺的病灶特征，從而量化分析腫瘤內部的異質性，并反映病變的生物學行為[3-5]。目前直方圖分析已廣泛用于腫瘤診斷、鑒別診斷、分級分期及療效評估，并具有良好的可靠性和重復性[6]，如鑒別腎上腺腺瘤和嗜鉻細胞瘤[7]、預測胰腺神經內分泌腫瘤分級和侵襲性[8]、預測膠質母細胞瘤患者生存率[9]以及評價結直腸癌肝轉移新輔助治療后療效等[10]，近年來其在診斷甲狀腺結節及預測惡性病變生物學行為方面的應用價值得到廣泛認可。NAM等[6]觀察超聲直方圖分析鑒別甲狀腺良惡性結節的有效性，結果顯示灰度直方圖分析是鑒別甲狀腺良惡性結節的可行手段。SCHOB等[11]分析15例濾泡細胞源性甲狀腺癌的MRI，評估患者淋巴結狀況、周圍組織浸潤程度以及Ki-67和p53表達，發現ADC直方圖參數與組織病理學參數顯著相關，認為全域ADC直方圖分析可提供甲狀腺癌的有價值腫瘤生物學的信息。

本研究分析甲狀腺良惡性結節CT平掃和增強直方圖的均值、方差、偏度、峰度及百分位數等9個參數，比較其差異，結果顯示惡性結節CT平掃均值及第10、50、90百分位數高于良性結節(P均<0.05)，其CT增強均值及第1、10、50、90百分位數亦高于良性(P均<0.05)，而良性結節方差高于惡性結節(P<0.05)。直方圖參數中，均值表示ROI內像素的平均值，是對全部數據的整合分析，穩定性較好；方差可反映平均值的變化及分散程度[12-13]。結節性甲狀腺腫是最常見的甲狀腺良性結節，是甲狀腺濾泡上皮增生、濾泡肥大，隨后濾泡萎縮、大量類膠質潴留，纖維組織增生，從而包繞增生或萎縮的濾泡形成大小不等的結節[14]，細胞密度較低，細胞外間隙大，故其灰度值均值較小。甲狀腺癌細胞密度高、細胞外間隙小[15]，故灰度值均值較大。CT平掃和增強直方圖參數中，甲狀腺良惡性結節的第1、10、50、90百分位數差異有統計學意義,在一定程度上反映了甲狀腺良惡性結節灰度值的分布。

吳宇強等[16]采用CT紋理特征分析鑒別甲狀腺良、惡性結節時排除了囊變壞死、鈣化成分較多的病灶，但上述這些區域包含病變固有的紋理信息，主觀加以排除或避開將損失病變的部分信息。本研究勾畫病灶最大層面時，不避開壞死囊變、鈣化等區域。王敏紅等[17]關于MR紋理分析鑒別腦膠質母細胞瘤和單發轉移瘤的研究結果也提示，壞死、出血、囊變等是腫瘤異質性特征的一部分，排除之會遺漏重要信息。

本研究的主要局限性：①為回顧性研究，存在樣本選擇偏倚；②僅分析瘤體最大層面的直方圖，未對整個瘤體進行分析。既往研究[18]提示，單層面勾畫ROI獲取的腫瘤直方圖特征并不能完全反映腫瘤細胞的空間變化及腫瘤異質性，今后將進一步探討三維特征的鑒別價值。

綜上所述，CT直方圖分析對于鑒別甲狀腺良惡性結節有一定價值，有助于提高準確性，可作為鑒別甲狀腺良惡性結節的重要輔助手段。