趙艷娜 柳俊 謝榮理 張俊 顧建華 費(fèi)健 付莊

上海市瑞金康復(fù)醫(yī)院1超聲科，4普外科（上海200023）；上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院2超聲科，3普外科（上海200023）；5上海交通大學(xué)機(jī)械系統(tǒng)與振動(dòng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（上海200000）

近年來(lái)，甲狀腺癌快速增長(zhǎng)的發(fā)病率受到了醫(yī)療工作者及大眾的廣泛關(guān)注。甲狀腺結(jié)節(jié)良惡性的診斷是選擇治療方案的關(guān)鍵，因此，對(duì)甲狀腺結(jié)節(jié)良惡性的判斷至關(guān)重要［1］。超聲是甲狀腺疾病的首選檢查方式［2］。國(guó)內(nèi)外已有不同學(xué)者嘗試建立一個(gè)針對(duì)甲狀腺結(jié)節(jié)超聲診斷的規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)［3-7］，但是目前尚無(wú)共識(shí)，且對(duì)于甲狀腺結(jié)節(jié)良惡性診斷在很大程度上依賴于超聲醫(yī)師的經(jīng)驗(yàn)，有很強(qiáng)的主觀性，因此在規(guī)范化和統(tǒng)一性方面一直受到限制。計(jì)算機(jī)輔助診斷（computer-aided diagnosis，CAD）系統(tǒng)可以提供一種量化的灰階參數(shù)以及客觀、快速的評(píng)估方法［8］。目前關(guān)于甲狀腺CAD 系統(tǒng)診斷效能的研究多集中在與超聲醫(yī)師的診斷對(duì)比，且評(píng)估方式多為一種。本研究對(duì)CAD 系統(tǒng)與國(guó)內(nèi)應(yīng)用較廣的TI-RADS分級(jí)及超聲評(píng)分法同時(shí)進(jìn)行回顧性分析，擬探討CAD 系統(tǒng)在診斷良惡性甲狀腺結(jié)節(jié)中的應(yīng)用價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料收集2019年1-12月我院行甲狀腺超聲檢查并行甲狀腺手術(shù)治療或甲狀腺細(xì)針穿刺的患者500例（共672個(gè)甲狀腺結(jié)節(jié)）。男136例，女364 例，年齡18 ～74 歲，平均（46.8±12.1）歲，手術(shù)治療結(jié)節(jié)480 個(gè)，細(xì)針穿刺結(jié)節(jié)192 個(gè)，其中惡性結(jié)節(jié)333 個(gè)，均為甲狀腺乳頭狀癌；良性結(jié)節(jié)339 個(gè)，包括結(jié)節(jié)性甲狀腺腫192 個(gè)，甲狀腺腺瘤88 個(gè)，淋巴細(xì)胞性甲狀腺炎41 個(gè)，嗜酸細(xì)胞性腺瘤18 個(gè)。

1.2 儀器與方法采用GE LOGIQ E9、百勝M(fèi)yLab Class C 超聲診斷儀，探頭頻率7.5-10 MHz。超聲檢查：患者取仰臥位并充分暴露頸前區(qū)，對(duì)甲狀腺進(jìn)行全面檢查，觀察甲狀腺有無(wú)結(jié)節(jié)，對(duì)目標(biāo)結(jié)節(jié)重點(diǎn)觀察其征象，并儲(chǔ)存其橫切面最大徑及縱切面最大徑的圖像。對(duì)獲取的圖像分別采用CAD 系統(tǒng)、TI-RADS 分級(jí)以及超聲評(píng)分法診斷。三種診斷方法均由2 名高年資超聲醫(yī)師分別對(duì)所有結(jié)節(jié)的超聲圖像采用盲評(píng)法進(jìn)行回顧性分析，意見不一致時(shí)經(jīng)協(xié)商達(dá)成一致。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）所有結(jié)節(jié)均經(jīng)手術(shù)病理或超聲引導(dǎo)下細(xì)針穿刺活檢證實(shí)；（2）結(jié)節(jié)術(shù)前或穿刺前均行超聲檢查；（3）圖像清晰的單發(fā)結(jié)節(jié)或多個(gè)結(jié)節(jié)中最大徑線的結(jié)節(jié)。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）超聲圖像中結(jié)節(jié)顯示不清或不完整；（2）甲狀腺結(jié)節(jié)無(wú)病理結(jié)果。

1.3 三種超聲診斷的具體方法及診斷標(biāo)準(zhǔn)CAD系統(tǒng)為自行研發(fā)的系統(tǒng)，CAD 診斷是將圖像導(dǎo)入CAD 系統(tǒng)中，由軟件自動(dòng)分析甲狀腺結(jié)節(jié)的回聲、形態(tài)、邊界、是否鈣化、縱橫比等超聲特征，并生成結(jié)果及報(bào)告。如圖像中為單發(fā)結(jié)節(jié)，則直接對(duì)該結(jié)節(jié)性質(zhì)進(jìn)行判斷，若為多個(gè)結(jié)節(jié)時(shí)需手動(dòng)勾畫目標(biāo)結(jié)節(jié)，再判斷性質(zhì)。TI-RADS 分級(jí)及超聲評(píng)分法則選取納入超聲征象較為相似的兩種診斷方法。（1）超聲TI-RADS 分級(jí)的診斷標(biāo)準(zhǔn)［3］：1 類：陰性（正常腺體）；2 類：良性結(jié)節(jié)；3 類：可能良性結(jié)節(jié)；4 類：可疑惡性結(jié)節(jié)，4A 類：有1 項(xiàng)惡性征象；4B類：有2項(xiàng)惡性征象；4C類：有3 ～4項(xiàng)惡性征象；5 類：惡性結(jié)節(jié)，超過(guò)4 項(xiàng)惡性征象。將2-4A 類結(jié)節(jié)判定為良性，將4B、4C、5 類判定為惡性。惡性超聲征象：實(shí)質(zhì)性、低回聲或極低回聲、微小鈣化、邊界模糊/微分葉、縱橫比＞1。（2）超聲評(píng)分法［9］：評(píng)分細(xì)則：①邊界：清楚0 分，不清1 分；②邊緣：規(guī)則0 分，不規(guī)則1 分；③縱橫比：＜1 為0 分，≥1為1 分；④內(nèi)部結(jié)構(gòu)：囊性0 分，混合性1 分，實(shí)性2 分；⑤回聲：低回聲1 分，極低回聲2 分，其他（等回聲、高回聲、混合回聲）0 分；⑥鈣化：無(wú)鈣化0 分，粗鈣化1 分，微鈣化或粗細(xì)并存鈣化2 分。以1 ～4 分判定為良性，5 分及以上判定為惡性。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用SPSS 19 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析軟件。計(jì)量資料采用（）表示，計(jì)數(shù)資料采用χ2檢驗(yàn)。以病理診斷結(jié)果為“金標(biāo)準(zhǔn)”，分別計(jì)算CAD 系統(tǒng)、TI-RADS 分級(jí)及超聲評(píng)分法診斷的敏感度、特異度、陽(yáng)性預(yù)測(cè)值、陰性預(yù)測(cè)值、準(zhǔn)確性，并繪制受試者工作特征（ROC）曲線，ROC 曲線下面積（AUC）的比較采用Z檢驗(yàn)，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 CAD 系統(tǒng)、TI-RADS 分級(jí)和超聲評(píng)分法對(duì)甲狀腺結(jié)節(jié)良惡性的病理結(jié)果分析333個(gè)惡性結(jié)節(jié)中，CAD 系統(tǒng)診斷為惡性308 個(gè)，TI-RADS 分級(jí)診斷為惡性289 個(gè)，超聲評(píng)分法診斷為惡性291 個(gè)。339 個(gè)良性結(jié)節(jié)中，CAD 系統(tǒng)診斷為良性289 個(gè)，TI-RADS 分級(jí)診斷為良性281 個(gè)，超聲評(píng)分法診斷為良性276 個(gè)。見圖1。

圖1 CAD 系統(tǒng)、TI-RADS 分級(jí)和超聲評(píng)分法診斷甲狀腺結(jié)節(jié)Fig.1 Diagnosis of thyroid nodules by CAD system，TI-RADS classification and ultrasound scoring method

2.2 CAD 系統(tǒng)、TI-RADS 分級(jí)和超聲評(píng)分法的效能分析超聲評(píng)分法診斷的敏感度、陰性預(yù)測(cè)值高于TI-RADS 分級(jí)，TI-RADS 分級(jí)診斷的特異度、陽(yáng)性預(yù)測(cè)值高于超聲評(píng)分法。CAD 系統(tǒng)診斷的敏感度、特異度、陽(yáng)性預(yù)測(cè)值、陰性預(yù)測(cè)值和準(zhǔn)確性均高于TI-RADS 分級(jí)和超聲評(píng)分法診斷。見表1。

表1 CAD 系統(tǒng)、TI-RADS 分級(jí)和超聲評(píng)分法診斷的效能比較Tab.1 Comparison of the efficacy of CAD system，TI-RADS classification and ultrasound scoring method for diagnosis

CAD系統(tǒng)診斷甲狀腺結(jié)節(jié)的AUC=0.889（95%CI：0.861 ～0.916）高于TI-RADS分級(jí)（AUC=0.848；95%CI：0.817 ～0.880）和超聲評(píng)分法（AUC = 0.844；95%CI：0.812 ～0.876），差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Z=3.925、4.960，均P＜0.05）。見圖2。

圖2 CAD 系統(tǒng)、TI-RADS 分級(jí)和超聲評(píng)分法診斷受試者工作特征曲線Fig.2 Receiver operating characteristic curve diagnosed by CAD system，TI-RADS classification and ultrasound scoring method

3 討論

CAD 系統(tǒng)、TI-RADS 分級(jí)和超聲評(píng)分法均是輔助超聲醫(yī)師診斷甲狀腺結(jié)節(jié)良惡性的方法。CAD 系統(tǒng)是在醫(yī)師診斷前給予提示及建議供參考，而TI-RADS 分級(jí)和超聲評(píng)分法則是利用結(jié)節(jié)超聲征象上的差別制定規(guī)則指導(dǎo)醫(yī)師做出診斷，目前臨床應(yīng)用較為廣泛。在本研究中，TI-RADS分級(jí)對(duì)甲狀腺癌的敏感度、特異度及準(zhǔn)確性為86.8%、82.9%及84.8%，對(duì)甲狀腺結(jié)節(jié)的性質(zhì)判斷均具有較好的提示作用。超聲評(píng)分法的敏感度、特異度及準(zhǔn)確性為87.4%、87.4%及84.4%，也具有較高鑒別甲狀腺惡性結(jié)節(jié)的能力。

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”的快速發(fā)展，生物檢測(cè)技術(shù)和醫(yī)院信息化水平的不斷提升，信息化醫(yī)療領(lǐng)域產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)，醫(yī)工交叉已成為近期熱門的研究領(lǐng)域［10-13］。一種基于深度學(xué)習(xí)為模型的人工智能技術(shù)給醫(yī)療領(lǐng)域帶來(lái)了新的研究方向。CAD 系統(tǒng)是通過(guò)計(jì)算機(jī)的高效率運(yùn)算能力將圖像進(jìn)行預(yù)處理、然后提取特征及分析、最后分類［14］，給超聲診斷提供了一種新的客觀、快速、精準(zhǔn)的診斷方式，有助于醫(yī)療服務(wù)技術(shù)在效率和質(zhì)量上的提高。目前已有大量研究明確，CAD 系統(tǒng)在肺結(jié)節(jié)［15-17］和乳腺疾?。?8-19］的診斷中因其操作快速、簡(jiǎn)便、可重復(fù)性的優(yōu)點(diǎn)在臨床應(yīng)用中被肯定。

甲狀腺結(jié)節(jié)是甲狀腺最常見的疾病之一，在人群中的發(fā)生率為20% ～76%，其中惡性結(jié)節(jié)占5% ～15%［20］。超聲檢查是診斷甲狀腺結(jié)節(jié)的基礎(chǔ)。但是超聲醫(yī)師不斷增加的工作負(fù)擔(dān)，易造成視覺疲勞、注意力不集中等，增加漏診、誤診的風(fēng)險(xiǎn)，且因超聲診斷的主觀性，不同經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師診斷結(jié)果可能存在較大差異。一種可靠的計(jì)算機(jī)輔助診斷（CAD）系統(tǒng)變得尤為重要。CAD 系統(tǒng)可以自動(dòng)客觀的判斷甲狀腺結(jié)節(jié)，具有重復(fù)性好，方便快捷等優(yōu)點(diǎn)，可提高診斷效能，減少醫(yī)師間的差異。本研究結(jié)果中，CAD 系統(tǒng)診斷的敏感度、特異度、陽(yáng)性預(yù)測(cè)值、陰性預(yù)測(cè)值和準(zhǔn)確性均高于TI-RADS分級(jí)和超聲評(píng)分法診斷（P＜0.05）。CHUNG 等［21］研究顯示CAD 系統(tǒng)與經(jīng)驗(yàn)豐富的高年資醫(yī)師診斷甲狀腺惡性結(jié)節(jié)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。CAD 系統(tǒng)診斷甲狀腺結(jié)節(jié)有較高的診斷效能，有利于提高超聲醫(yī)師的工作效率，減輕超聲醫(yī)師的工作量。

本研究的局限性及不足之處：（1）相對(duì)于大數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)本研究的樣本量仍顯不足，需要進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量進(jìn)行研究；（2）不同超聲醫(yī)師因操作手法不同，截取的圖像難免存在差異，本研究對(duì)于一個(gè)甲狀腺結(jié)節(jié)采取橫切面及縱切面兩幅超聲圖像，且由二位超聲醫(yī)師復(fù)核，仍難以避免差異；（3）目前該CAD 系統(tǒng)導(dǎo)入的圖像為二維靜態(tài)圖像，不能代表整個(gè)甲狀腺的情況，可能存在圖像信息收集不全面的問(wèn)題，基于三維及動(dòng)態(tài)圖像的CAD 系統(tǒng)有待開發(fā)。隨著科學(xué)的發(fā)展，CAD 系統(tǒng)作為一種新的醫(yī)學(xué)影像學(xué)輔助診斷技術(shù)必將不斷調(diào)整更趨完善。

綜上所述，CAD 系統(tǒng)、超聲TI-RADS 分級(jí)和超聲評(píng)分法對(duì)甲狀腺結(jié)節(jié)的性質(zhì)判斷均具有較好的提示作用。CAD 系統(tǒng)可以提供一種更客觀、精準(zhǔn)的評(píng)估方式，有利于提高甲狀腺結(jié)節(jié)的診斷效能，值得向低年資超聲醫(yī)師和基層醫(yī)院推廣。