針道增強技術在甲狀腺結節細針穿刺活檢中使用效果的影響因素分析及預測模型建立

摘要：目的 探究在甲狀腺結節細針穿刺活檢（FNA）過程中針道增強技術使用效果的影響因素，并建立預測模型對結節是否適合使用該技術做出預測。方法 前瞻性納入175例中日友好醫院超聲醫學科行甲狀腺結節FNA的患者，對199個結節使用針道增強技術前后針尖顯示情況進行對比，記錄使用針道增強前針尖顯示不清結節的位置、與被膜的位置關系、超聲特征以及穿刺部位軟組織條索結構分布，并根據美國放射學會編訂的甲狀腺影像報告和數據系統進行風險分級。應用Lasso-Logistic回歸篩選影響針道增強技術使用效果的因素并建立列線圖預測模型。結果 使用針道增強技術前135個（67.8%）結節針尖顯示不清，使用后53個（26.6%）結節針尖顯示不清，差異有統計學意義（Plt;0.001）。基于結節與被膜的位置關系、縱橫比、血供以及穿刺部位皮下條索結構分布建立預測使用針道增強技術后針尖顯示不清概率的列線圖，其C指數為0.75（95%CI=0.67～0.84），校準曲線擬合良好，受試者工作特征曲線下面積為0.72，內部驗證C指數為0.70。結論 針道增強技術在超聲引導下甲狀腺結節FNA中可提高針尖顯示清晰度。基于結節與被膜的位置關系、縱橫比、血供以及穿刺部位皮下條索結構分布構建的列線圖可對結節是否適合使用針道增強技術進行預測。

關鍵詞：甲狀腺結節；針道增強；超聲引導下細針穿刺活檢

中圖分類號： R445.1" 文獻標志碼： A" 文章編號：1000-503X（2023）03-0366-08

DOI：10.3881/j.issn.1000-503X.15417

Influencing Factors and Prediction Model of Performance of Needle Visualization in Fine Needle Aspiration of Thyroid Nodules

WANG Liangkai1，2，TANG Jiajia2，NIU Wenquan1，JIA Xinying2，XI Xuehua2，MA Jiaojiao2，LI Huilin2，SUN Zhe2，LIU Xinyi2，ZHANG Bo2

1Institute of Clinical Medical Sciences，China-Japan Friendship Hospital，Beijing 100029，China

2Department of Ultrasound，China-Japan Friendship Hospital，Beijing 100029，China

Corresponding author：ZHANG Bo Tel：010-84205724，E-mail：thyroidus@163.com

ABSTRACT：Objective To investigate the influencing factors and establish a model predicting the performance of needle visualization in fine-needle aspiration （FNA） of thyroid nodules.Methods This study prospectively included 175 patients who underwent FNA of thyroid nodules in the Department of Ultrasound in China-Japan Friendship Hospital and compared the display of the needle tips in the examination of 199 thyroid nodules before and after the application of needle visualization.We recorded the location，the positional relationship with thyroid capsule，ultrasonic characteristics，and the distribution of the soft tissue strip structure at the puncture site of the nodules with unclear needle tips display before using needle visualization.Furthermore，according to the thyroid imaging reporting and data system proposed by the American College of Radiology，we graded the risk of the nodules.Lasso-Logistic regression was employed to screen out the factors influencing the performance of needle visualization and establish a nomogram for prediction.Results The needle tips were not clearly displayed in the examination of 135 （67.8%） and 53 （26.6%） nodules before and after the application of needle visualization，respectively，which showed a significant difference （Plt;0.001）.Based on the positional relationship between the nodule and capsule，anteroposterior/transverse diameter （A/T） ratio，blood supply，and the distribution of subcutaneous strip structure at the puncture site，a nomogram was established to predict the probability of unclear display of the needle tips after application of needle visualization.The C-index of the prediction model was 0.75 （95%CI=0.67-0.84） and the area under the receiver operating characteristic curve was 0.72.The calibration curve confirmed the appreciable reliability of the prediction model，with the C-index of 0.70 in internal validation.Conclusions Needle visualization can improve the display of the needle tip in ultrasound-guided FNA of thyroid nodules.The nomogram established based on ultrasound features such as the positional relationship between the nodule and capsule，A/T ratio，blood supply，and the distribution of subcutaneous strip structure at the puncture site can predict whether needle visualization is suitable for the examination of nodules.

Key words：thyroid nodule；needle visualization；ultrasound-guided fine needle aspiration

Acta Acad Med Sin，2023，45（3）：366-373

甲狀腺結節是一種常見的內分泌疾病，發病率為50%～65%［1-2］，準確鑒別結節的良惡性在其診斷及臨床管理過程中非常重要［3-4］。超聲引導下細針穿刺活檢（fine needle aspiration，FNA）是術前鑒別甲狀腺良惡性結節的重要方法［5］。在超聲的引導下可實現穿刺的可視化以明確針尖的位置，達到對結節目標部位細胞的精準取材、降低非診斷采樣及假陰性抽吸發生率的目的［6-8］，因此提高超聲圖像清晰度是十分重要的。然而在臨床實踐中，對部分結節FNA時針尖顯示不清，難以確認針尖的位置。目前，提升針尖可視度的方法包括三維成像、空間復合成像、電子束轉向技術以及使用回聲針等［9-10］。針道增強技術是通過電子束轉向調整超聲波方向使其近乎垂直于穿刺針，然后將穿刺針圖像置于所有圖像最頂層進而達到提高穿刺針顯示的目的。在不同甲狀腺結節FNA時使用針道增強的效果并不相同，探究其原因對提高這項技術的使用效率具有重要意義，但目前相關文獻報道較少。因此，本研究通過前瞻性納入中日友好醫院使用針道增強技術的甲狀腺結節FNA患者，分析影響針道增強技術使用效果的因素，并建立預測模型對結節是否適合使用該技術做出預測。

對象和方法

對象 前瞻性納入2021年5至11月中日友好醫院超聲醫學科行甲狀腺結節FNA的患者175例（共199個結節），其中女性140例，男性35例。FNA過程中均使用針道增強技術。本研究經中日友好醫院倫理委員會批準（倫理審批編號：2019-103-K71-1）。

方法 采用荷蘭飛利浦EPIQ Elite超聲診斷儀，使用eL18-4探頭，頻率為4～18 MHz。FNA由同一高年資超聲醫師完成。患者取仰臥位并墊高頸部，充分暴露頸前區，確定穿刺結節的位置、大小、血流特點以及周圍毗鄰結構（如血管等）。常規消毒、鋪巾，在超聲引導下用23G穿刺針對目標結節進行穿刺，每個結節常規進行2次穿刺，第1次不使用針道增強技術，第2次使用針道增強技術。穿刺時采用平面內進針法，調整探頭與穿刺針使超聲聲束與穿刺針盡可能處于同一平面內，通過觀察針尖回聲或/和周圍組織移動情況判斷針尖位置，將針尖逐漸推送至目標結節后來回抽吸5～10次，完成取材后拔除針頭將穿刺標本涂片、注入液基細胞保存液后送病理科檢查。穿刺結束后，患者壓迫穿刺部位15～20 min。

圖像判讀 對175例患者的199個結節和針尖顯示情況進行判讀。針尖顯示情況的評判標準：（1）清晰：穿刺過程中針尖回聲均清晰可見；（2）不清晰：穿刺過程中僅針軸可見針尖不可見或整根穿刺針均不可見［11］（圖1 A、B）。目標結節顯示情況的評判標準：（1）清晰：使用針道增強技術后可見目標結節回聲，能夠確定其位置；（2）不清晰：使用針道增強技術后結節回聲不可見，無法確定結節位置。記錄使用針道增強技術前針尖顯示不清的甲狀腺結節的大小、位置、回聲、邊界、形態、縱橫比、內部結構、鈣化、與被膜的位置關系、血供情況以及穿刺部位軟組織條索結構分布情況，并根據2017版美國放射學會（American College of Radiology，ACR）編訂的甲狀腺影像報告和數據系統（thyroid imaging reporting and data system，TI-RADS）對結節進行風險分級。結節與被膜的位置關系分為靠近前側、靠近后側及遠離被膜。結節內根據是否存在鈣化及鈣化大小分為無鈣化、微鈣化及粗鈣化。內部結構根據實性成分在結節中的占比分為實性結節、實性為主的結節和囊性為主的結節。血供程度參照Adler分級［13］分為無血供（0級）、低血供（1級）、中等血供（2級）和高血供（3級）。根據穿刺部位軟組織條索結構間是否成角、走行方向是否一致將條索結構分布分為規則（平行排列）、不規則（走行方向不一致、成角或交織）（圖1 C、D）。所有圖像均由2名超聲住院醫師根據以上標準獨立判讀，存在分歧時由第3位高年資醫生判讀后決定。

病理結果 甲狀腺結節FNA結果依據Bethesda細胞學分類標準［12］進行診斷：Ⅰ類，無診斷或標本不滿意Ⅱ類，良性；Ⅲ類，意義不明的濾泡性病變或意義不明確的細胞非典型病變；Ⅳ類，濾泡性腫瘤或可疑的濾泡性腫瘤；Ⅴ類，可疑惡性；Ⅵ類，惡性。

統計學處理 采用SPSS 26.0和R統計軟件（4.2.1），符合正態分布的計量資料以均數±標準差表示，組間比較采用t檢驗，非正態分布的計量資料以M （P25， P75）表示，組間比較采用Mann-whitney U檢驗；分類資料以n（%）表示，組間比較采用卡方檢驗或Fisher精確概率檢驗。采用R軟件glmnet數據包進行Lasso-Logistic回歸，對甲狀腺結節FNA影響針道增強技術使用效果的相關因素進行篩選，使用交叉驗證法選擇平均誤差最小的懲罰參數λ；采用rms數據包建立預測模型，采用列線圖對多個影響因素進行整合并構建評分。通過計算偏差校正C指數、繪制受試者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲線和校正曲線對模型進行評估，采用1000次Bootstrap重采樣對模型進行內部驗證。Plt;0.05為差異有統計學意義。

結" 果

使用針道增強技術前后針尖顯示情況比較 175例患者年齡范圍為18～81歲，中位年齡42（34，53）歲。甲狀腺結節FNA病理分類 Ⅰ 類4個（2.0%）、Ⅱ 類11個（5.5%）、Ⅲ 類12個（6.0%）、Ⅳ類6個（3.0%）、Ⅴ類33個（16.6%）、Ⅵ類133個（66.8%）。199個結節使用針道增強技術前后針尖的顯示情況差異有統計學意義（χ2=23.252，Plt;0.001）。使用針道增強技術前64個（32.2%）結節的針尖顯示清晰，135個（67.8%）結節的針尖顯示不清；使用針道增強技術后146個（73.4%）結節的針尖顯示清晰，53個（26.6%）結節的針尖顯示不清，且27個（13.6%）結節顯示不清。

針道增強技術使用前后效果的比較 對針道增強技術前針尖顯示不清的135個甲狀腺結節進行針道增強技術使用效果的比較，結果顯示甲狀腺結節鈣化（P=0.029）、穿刺部位條索結構分布（Plt;0.001）在針尖顯示清晰和不清晰組間差異有統計學意義；而在患者年齡（P=0.282）、性別（P=0.776）以及甲狀腺結節形態（P=0.513）、邊界（P=0.879）、縱橫比（P=0.256）、內部結構（P=0.881）、血供（P=0.093）、位置（P=0.059）、與被膜位置關系（P=0.178）、最大直徑（P=0.887）、ACR TI-RADS分級（P=0.263）方面差異均無統計學意義。

影響針道增強技術使用效果的因素選擇 對使用針道增強技術前針尖顯示不清的135個結節的形態、邊界、縱橫比、鈣化情況、內部結構、血供、位置、與被膜位置關系、最大直徑、ACR TI-RADS分級和穿刺部位條索結構分布以及相關患者的年齡、性別共13個因素進行Lasso-Logistic回歸，結果顯示條索結構分布、結節與被膜位置關系、結節血供以及縱橫比與針道增強技術的使用效果存在相關性（圖2）。將以上4個因素全部納入Logistic回歸，結果顯示穿刺部位條索結構分布（OR=1.455，95%CI=1.884～10.304，Plt;0.001）、縱橫比（OR=0.829，95%CI=1.019～5.362，P=0.049）為預測使用針道增強技術后針尖顯示不清的獨立因素（表1）。

列線圖預測模型的建立及評估 基于條索結構分布、結節與被膜位置關系、結節血供以及縱橫比4個因素（圖3），建立預測使用針道增強技術后針尖顯示不清概率的列線圖（圖4），并繪制校準曲線及ROC曲線（圖5），結果顯示該模型C指數為0.75（95%CI=0.67～0.84），模擬曲線與實際曲線擬合度高，ROC曲線下面積為0.72。利用1000次Bootstrap重采樣對模型進行內部驗證，偏置校正的C指數為0.70。

討" 論

在進行甲狀腺結節FNA時，為了更好地觀察針尖與目標結節的位置關系，通常采用平面內進針法。在此過程中，入射超聲波與穿刺針夾角（針束角）的大小、穿刺部位組織構成的復雜程度、穿刺針的類型、穿刺針與超聲聲束是否處于同一平面等多種因素均會對穿刺針的顯示產生影響［9，14］。而FNA時結節的位置以及穿刺針的類型是固定的，因此不易對針束角和穿刺針的類型進行調整。本研究采用針道增強技術，首先通過調整入射超聲波的方向使其近乎垂直于穿刺針提高反射回探頭的聲波數量，而后再將生成的穿刺針圖像置于所有圖像最頂層進而實現穿刺針顯示程度的提升。已有研究者在硅膠模型、離體動物組織和動物尸體上驗證了與其相類似的技術可有效提高穿刺針的顯示清晰度，并且可在一定程度上降低針束角和穿刺部位組織結構對針尖顯示的影響，但目前將相關技術應用于臨床實踐的研究均為小樣本研究，其結果缺乏數據支持［11，15-19］。

本研究對199個結節使用針道增強技術前后針尖的顯示情況進行了對比，結果發現使用該技術后清晰顯示針尖的比例由使用前的32.2%提升至73.4%，與既往研究的結論相同，即針道增強技術具有提高針尖顯示程度的作用［18］。但該技術對于使用前就可清晰顯示的針尖作用效果不大。本研究中3個結節的針尖在使用針道增強技術后顯示程度反而下降，提示該技術存在降低針尖顯示的可能。此外，在應用針道增強技術時，由于超聲波方向的改變會導致二維圖像分辨率的下降，因此會影響穿刺目標的顯示［18］。在本研究中，使用該技術后27個（13.6%）結節顯示不清，但未對針尖的顯示產生影響。

在使用針道增強前針尖顯示不清的135個結節中，使用針道增強后63%的針尖顯示清晰而37%的針尖仍然顯示不清，使用效果的差異可能和結節與被膜的位置關系、縱橫比、血供以及穿刺部位條索結構分布等因素有關。本研究結果顯示針道增強技術對于遠離前側被膜結節針尖顯示的提升效果較近前側被膜結節差，這可能與該技術對于超聲波方向的調整角度有限有關。研究表明，當針束角gt;55 °時針尖與針軸能夠更好地顯示［9］。而在對于遠離前側被膜結節FNA時其針束角較小，超聲波方向即使經過該技術的調整可能仍達不到55°以上。此外，對于縱橫比gt;1的結節更適合使用針道增強技術，這是因為此類結節呈縱向生長，應用針道增強時聲束發生偏轉后可在表面再次發生反射，而這種聲束方向的轉變可能更有利于穿刺針的顯示。但目前相關研究較少，具體原因還尚未可知。此外，本研究發現針道增強技術對于高血供結節的使用效果最好，且對無血供結節的使用效果優于低血供或中等血供結節，即并非血供越豐富其使用效果越好。但結節血流程度對該技術使用效果造成影響的原因目前不清。當超聲波處于聲阻抗差值較大的兩種介質的交界處時會發生反射，反射超聲波的數量與兩者聲阻抗的差值成正比［9］。因此，穿刺針所處的組織構成越復雜、組織構成間的聲阻抗差值越大，可在穿刺針表面發生反射后返回探頭的超聲波數目越少。而皮下條索結構與皮膚、甲狀腺組織、頸部肌肉等組織間的聲阻抗差值較大，超聲波可于條索結構表面發生再次反射，尤其當條索結構相互成角或交織時超聲波會于多個反射平面發生不同方向的反射，進一步減少了可返回探頭的超聲波數量，進而影響針道增強技術的使用效果。因此，在本研究中當穿刺部位條索結構分布不規則時針道增強技術的使用效果較差。為減少條索結構對于針道增強技術使用效果的影響，進針時可選擇條索結構分布較為規則的部位進針。

綜上，本研究結果表明，在甲狀腺結節FNA時使用針道增強技術可提高穿刺針的顯示清晰度。針道增強技術的使用效果受結節與被膜的位置關系、縱橫比、血供以及穿刺部位皮下軟組織條索結構分布的共同影響，因此在進行FNA前可對相關因素進行綜合分析以評估該結節是否適合使用針道增強技術，并選擇更有利于穿刺針顯示的進針路徑。

參 考 文 獻

［1］Gharib H，Papini E，Garber JR，et al.American Association of Clinical Endocrinologists，American College of Endocrinology，and Associazion Medici Endocrinologi Medical Guidelines for Clinical Practice for the Diagnosis and Management of Thyroid Nodules-2016 Update［J］.Endocr Pract，2016，22（5）：622-639.DOI：10.4158/EP161208.GL.

［2］Luster M，Aktolun C，Amendoeira I，et al.European perspective on 2015 American Thyroid Association Management Guidelines for Adult Patients with Thyroid Nodules and Differentiated Thyroid Cancer：proceedings of an interactive international symposium［J］.Thyroid，2019，29（1）：7-26.DOI：10.1089/thy.2017.0129.

［3］趙瑞娜，張青，姜玉新，等.超聲引導下細針穿刺在甲狀腺結節診療中的應用進展［J］.中華醫學超聲雜志（電子版），2021，18（9）：886-890.DOI：10.3877/cma.j.issn.1672-6448.2021.09.013.

［4］Durante C，Grani G，Lamartina L，et al.The diagnosis and management of thyroid nodules：a review［J］.JAMA，2018，319（9）：914-924.DOI：10.1001/jama.2018.0898.

［5］Wong R，Farrell SG，Grossmann M.Thyroid nodules：diagnosis and management［J］.Med J Aust，2018，209（2）：92-98.DOI：10.5694/mja17.01204.

［6］Beigi P，Salcudean SE，Ng GC，et al.Enhancement of needle visualization and localization in ultrasound［J］.Int J Comput Assist Radiol Surg，2021，16（1）：169-178.DOI：10.1007/s11548-020-02227-7.

［7］Wei Y，Lu Y，Li C.Clinical application of ultrasound-guided thyroid fine needle aspiration biopsy and thinprep cytology test in diagnosis of thyroid disease［J］.Asian Pac J Cancer Prev，2016，17（10）：4689-4692.DOI：10.22034/apjcp.2016.17.10.4689.

［8］Layfield LJ，Cibas ES，Gharib H，et al.Thyroid aspiration cytology：current status［J］.CA Cancer J Clin，2009，59（2）：99-110.DOI：10.3322/caac.20014.

［9］Chin KJ，Perlas A，Chan VW，et al.Needle visualization in ultrasound-guided regional anesthesia：challenges and solutions［J］.Reg Anesth Pain Med，2008，33（6）：532-544.DOI：10.1016/j.rapm.2008.06.002.

［10］Reusz G，Sarkany P，Gal J，Csomos A.Needle-related ultrasound artifacts and their importance in anaesthetic practice［J］.Br J Anaesth，2014，112（5）：794-802.DOI：10.1093/bja/aet585.

［11］Viscasillas J，Benigni L，Brodbelt D，et al.Use of needle enhancing software to improve injection technique amongst inexperienced anaesthetists performing ultrasound-guided peripheral nerves blocks in dogs［J］.Vet Anaesth Analg，2013，40（6）：e83-e90.DOI：10.1111/vaa.12043.

［12］Cibas ES，Ali SZ.The 2017 Bethesda System for Reporting Thyroid Cytopathology［J］.Thyroid，2017，27（11）：1341-1346.doi：10.1089/thy.2017.0500.

［13］Adler DD，Carson PL，Rubin JM，et al.Doppler ultrasound color flow imaging in the study of breast cancer：preliminary findings［J］.Ultrasound Med Biol，1990，16（6）：553-559.DOI：10.1016/0301-5629（90）90020-d.

［14］Mao Q，He H，Lu Y，et al.Ultrasound probe tilt impedes the needle-beam alignment during the ultrasound-guided procedures［J］.Sci Rep，2021，11（1）：1599.DOI：10.1038/s41598-021-81354-w.

［15］Cheung S，Rohling R.Enhancement of needle visibility in ultrasound-guided percutaneous procedures［J］.Ultrasound Med Biol，2004，30（5）：617-624.DOI：10.1016/j.ultrasmedbio.2004.02.001.

［16］Abad-Gurumeta A，Casans-Francés R，Roca-Castillo E，et al.Effect of ultrasound image enhancement software on the quality of vision of regional anesthesia needles［J］.Minerva Anestesiol，2019，85（1）：53-59.DOI：10.23736/S0375-9393.18.12900-2.

［17］Takatani J，Takeshima N，Okuda K，et al.Enhanced needle visualization：advantages and indications of an ultrasound software package［J］.Anaesth Intensive Care，2012，40（5）：856-860.DOI：10.1177/0310057X1204000514.

［18］Baker JA，Soo MS，Mengoni P.Sonographically guided percutaneous interventions of the breast using a steerable ultrasound beam［J］.AJR Am J Roentgenol，1999，172（1）：157-159.DOI：10.2214/ajr.172.1.9888759.

［19］Barr RG.Improved needle visualization with electronic beam steering：proof of concept［J］.Ultrasound Q，2012，28（2）：59-64.DOI：10.1097/RUQ.0b013e3182585fea.

（收稿日期：2022-12-05）