平掃、增強CT直方圖分析對甲狀腺良惡性結節(jié)的鑒別診斷價值

田曉燕，杜丹丹，徐 驥，吳興旺

甲狀腺結節(jié)的發(fā)病率正在逐年增加，目前，針對甲狀腺結節(jié)主要的影像檢查方法包括超聲、超聲引導下細針穿刺細胞學檢查(fine needle aspiration cytology,FNAC)、X線計算機體層成像(X-ray computed tomography,X-ray CT)、磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)和核素檢查等[1]。盡管超聲檢查仍是其主要的檢查方法，但CT掃描經常是首診發(fā)現(xiàn)的方法[2]。臨床檢查中，甲狀腺結節(jié)多為CT平掃，而增強掃描更能充分反映結節(jié)的具體特征，包括形態(tài)、邊界、鈣化等情況，為臨床治療計劃的制定及預后具有積極的指導意義[3]。紋理分析作為一種定量分析技術，通過導出定量紋理參數(shù)來表示感興趣區(qū)的微觀特征，其中直方圖分析作為紋理分析的一種，通過對感興趣的勾畫，來評估腫瘤的異質性[4]?，F(xiàn)探討CT直方圖分析技術在平掃及增強掃描中甲狀腺良惡性結節(jié)鑒別診斷中的價值，從而為臨床進一步的治療提供更多定量的參考價值。

1 材料與方法

1.1 病例資料回顧性分析2016年12月～2018年11月安徽醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院經病理證實的甲狀腺結節(jié)患者73例，術前均行頸部平掃、增強CT掃描，最終入組患者53例，男性患者12例，女性患者41例，年齡17～77(45.060±14.263)歲，其中良性結節(jié)16個，惡性結節(jié)37個。入組要求：① 結節(jié)>6 mm以上；② 結節(jié)邊界尚清晰；③ 術后經病理證實且良惡性結果診斷明確。

1.2 方法

1.2.1CT檢查 采用GE公司寶石CT(GE Discovery CT750 HD)，掃描螺距0.984:1，層厚5 mm，重建層厚0.625 mm，管電壓120 kV，管電流250 mA，重建矩陣512×512?；颊卟扇⊙雠P位，掃描范圍自顱底至胸鎖關節(jié)水平，所有患者均行頸部CT平掃和增強掃描，增強掃描采用靜脈團注對比劑碘海醇(300 mgI/ml，通用電氣藥業(yè)上海有限公司)，使用美國泰科高壓注射器于肘正中靜脈注射，注射流率2.5～3.0 ml/s，劑量1.5～2 ml/kg，單期延遲時間30 s。

1.2.2圖像處理及數(shù)據分析 對掃描后原始數(shù)據進行拷貝，將DICOM格式的甲狀腺平掃和增強圖像(層厚5 mm)導入AK(Artificial Intelligent Kit)軟件，由兩名診斷醫(yī)師達成一致意見后共同手動勾畫感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，對平掃、增強圖像ROI的勾畫盡量做到在同一層面，并用紅色填充腫瘤區(qū)域(圖1、2)，軟件自動生成直方圖，計算勾畫腫瘤部分的直方圖參數(shù)：熵(histogramEntropy)、偏度(skewness)、峰度(kurtosis)、SD值(stdDeviation)，第50、90、95百分位數(shù)(the 50 th、90 th、95 th Percentile)。

2 結果

2.1 甲狀腺良惡性結節(jié)直方圖參數(shù)特征熵在平掃和增強圖像中均具有統(tǒng)計學意義，偏度、峰度和第50百分位數(shù)均沒有統(tǒng)計學意義，其中增強圖像的熵大于平掃圖像的熵；SD值，第90、95百分位數(shù)只在平掃圖像中沒有統(tǒng)計學意義，而在增強圖像中具有統(tǒng)計學意義，見表1、2。

圖1 甲狀腺良性結節(jié)平掃、增強掃描ROI的勾畫及直方圖

A：平掃圖像；B：增強圖像；1：平掃；2：沿腫瘤邊緣手動勾畫ROI，以紅色腫瘤填充；3：自動生成腫瘤直方圖；橫軸表示ROI內不同灰度值，縱軸表示各灰度值出現(xiàn)的頻率

圖2 甲狀腺惡性結節(jié)平掃、增強掃描ROI的勾畫及直方圖

C：平掃圖像；D：增強圖像；1：平掃；2：沿腫瘤邊緣手動勾畫ROI，以紅色腫瘤填充；3：自動生成腫瘤直方圖；橫軸表示ROI內不同灰度值，縱軸表示各灰度值出現(xiàn)的頻率

表1 甲狀腺結節(jié)平掃圖像直方圖參數(shù)比較

表2 甲狀腺結節(jié)增強圖像直方圖參數(shù)比較

2.2 直方圖參數(shù)對甲狀腺良惡性結節(jié)的診斷效能在ROC曲線中，平掃圖像熵的AUC為0.698，閾值為5.479時，鑒別甲狀腺良惡性結節(jié)敏感度和特異度較好，敏感度、特異度分別為43.8%、89.2%(圖3、表3)。增強圖像中，熵的AUC為0.834，閾值為6.307，表明熵值>6.307提示良性結節(jié)的可能性大，此時敏感度、特異度分別為81.2%、81.1%；SD值的AUC為0.787，閾值為28.965，敏感度、特異度為56.2%、97.3%，第90、95百分位數(shù)的AUC分別為0.660、0.687，閾值分別為161.970、183.838，敏感度、特異度為50.0%、83.8%和43.8%、91.9%(圖3、表4)。

3 討論

紋理分析是近幾年一直在討論的圖像分析方法，直方圖分析作為紋理分析方法中比較常見的一階統(tǒng)計分析，包括熵、標準差、偏度、峰度、百分位數(shù)等參數(shù)[5]，主要描述圖像中某一灰度級的像素個數(shù)、圖像灰度分布的范圍、亮暗程度及對比度情況等[6]。直方圖分析不僅可以對腫瘤的良惡性進行分析，還可對腫瘤的分化程度進行定量分析[7]，CT對甲狀腺結節(jié)的紋理分析研究相對較少，尤其對平掃圖像的甲狀腺結節(jié)研究更少。本研究通過對比平掃、增強直方圖各參數(shù)的差異，計算最佳診斷效能。

熵反應圖像中紋理的復雜程度，熵值越高，腫瘤越復雜。本研究結果表明增強掃描良惡性結節(jié)的熵均大于平掃圖像的熵，表明增強掃描更能體現(xiàn)腫瘤內部的復雜程度。偏度描述變量分布的對稱性，絕對值越大，分布形態(tài)偏移程度越大。峰度反應與正態(tài)分布相比某一分布相對尖銳度或平坦度[7]。本研究中，偏度和峰度在平掃、增強圖像中均沒有統(tǒng)計學意義，這與相關研究[8-9]結果一致，表明偏度、峰度對甲狀腺良惡性結節(jié)的差異不明顯。

圖3 平掃、增強掃描鑒別甲狀腺良惡性結節(jié)ROC曲線圖A：平掃圖像ROC曲線；B：增強圖像ROC曲線表3 平掃圖像熵的ROC曲線分析

參數(shù)AUC標準誤P值95% CI下限上限閾值特異度(%)敏感度(%)熵0.6980.0770.0230.5470.8485.47943.889.2

表4 增強圖像熵、SD值、第90、95百分位數(shù)的ROC曲線

SD值即方差，描述的是數(shù)據的離散程度[10]。本研究中SD值只在平掃圖像中沒有統(tǒng)計學意義，在增強圖像中具有統(tǒng)計學意義。本研究中，第95百分位數(shù)的AUC大于第90百分位數(shù)，表明其診斷效能較高。

本研究中，對于一些鈣化、壞死、囊變也包含在內，研究[11]顯示這些也是甲狀腺結節(jié)的表現(xiàn)，其中鈣化，尤其是微鈣化提示甲狀腺結節(jié)惡性可能大，這可能使本研究與以往的研究成果有所偏差。有文獻[12]對甲狀腺良性孤立性粗大鈣化結節(jié)進行CT直方圖分析，為減少誤診和不必要的手術創(chuàng)傷提供了重要的依據。本研究存在一定的局限性：① 本研究屬回顧性研究，對甲狀腺平掃及增強掃描的參數(shù)未能保持一致，可能存在偏倚；② 樣本量太少，病變種類比較局限，惡性結節(jié)中乳頭狀癌占大多數(shù)；③ 直方圖分析屬一階紋理分析，只對腫瘤的最大層面進行分析，且參數(shù)相對較少。有文獻[13]對顱內腫瘤的整體進行直方圖分析。因此，未來需要擴大樣本量，并對甲狀腺結節(jié)的整體進行二階，甚至高階統(tǒng)計分析，以尋求最優(yōu)的圖像參數(shù)，為臨床提供較為可靠的信息。

本研究結果表明平掃、增強CT直方圖分析有助于甲狀腺良惡性結節(jié)的鑒別診斷，增強圖像對結節(jié)的鑒別診斷有更高的診斷價值，其中第95百分位數(shù)的診斷效能較高。