S-Detect联合SWE及ACR TI-RADS对甲状腺结节的诊断价值.pdf
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1、中国医学影像学杂志 2023 年 第 31 卷 第 9 期 头颈部影像学论著 910 S-Detect 联合联合 SWE 及及 ACR TI-RADS 对甲状腺结节的诊断价值对甲状腺结节的诊断价值 赵雯婷,杨晓*,徐杰,魏杰,赵梦茹 安徽医科大学附属合肥医院/合肥市第二人民医院超声科,安徽 合肥 230011;*通信作者 杨晓 【基金项目基金项目】合肥市二院 2020 年度院级光华青年科研基金项目(2020qnjj31)【摘要摘要】目的目的 比较单独应用 S-Detect、剪切波弹性成像(SWE)、甲状腺影像报告和数据系统(ACR TI-RADS)及三者联合应用诊断甲状腺结节的效能。资料与方法
2、资料与方法 回顾性选取 2020 年 11 月2021 年 12 月在合肥市第二人民医院行甲状腺常规超声同时行 SWE 和 S-Detect 的 77 例患者共 98 个结节,以病理结果为“金标准”,绘制 S-Detect、SWE、ACR TI-RADS 分级单独诊断和三者联合诊断的受试者工作特征曲线,比较各方法单独使用和联合使用的诊断效能。结果结果 98 个甲状腺结节中恶性结节55 个(52.47%),良性结节 43 个(47.53%),S-Detect、SWE、ACR TI-RADS 分级单独诊断与三者联合诊断甲状腺恶性结节的敏感度、特异度、准确度分别为89.09%、67.44%、79.5
3、9%,83.64%、74.42%、79.59%,69.09%、90.70%、78.57%,90.91%、88.37%、89.80%。联合诊断与单独应用 ACR TI-RADS 分级诊断的敏感度、S-Detect 诊断的特异度比较,差异有统计学意义(P 均0.05);联合诊断后曲线下面积较单独诊断增高至 0.956,与三者单独诊断的曲线下面积比较,差异均有统计学意义(P 均0.001);联合诊断 Kappa 系数为 0.793,高于三者单独诊断。结论结论 S-Detect、SWE、ACR TI-RADS 分级三者联合应用可以提高对甲状腺结节良恶性的诊断效能,有效弥补 S-Detect 特异度较低
4、、ACR TI-RADS 分级敏感度较低的不足。【关键词关键词】甲状腺结节;超声检查;剪切波弹性成像;人工智能 【中图分类号中图分类号】R736.1;R445.1 【DOI】10.3969/j.issn.1005-5185.2023.09.002 Diagnostic Value of S-Detect Combined with SWE and ACR TI-RADS in Thyroid Nodules ZHAO Wenting,YANG Xiao*,XU Jie,WEI Jie,ZHAO Mengru Department of Ultrasound,Hefei Hospital Aff
5、iliated to Medical University of Anhui/the Second Peoples Hospital of Hefei,Hefei 230011,China;*Address Correspondence to:YANG Xiao;E-mail:【Abstract】Purpose To compare the efficacy of S-Detect,shear wave elastography(SWE),and thyroid image reporting and data system(ACR TI-RADS)after combined applica
6、tion and alone in the diagnosis of thyroid nodules.Materials and Methods Ninety-eight nodules from 77 patients who underwent conventional ultrasound examination of the thyroid gland along with SWE and S-Detect in the Second Peoples Hospital of Hefei from November 2020 to December 2021 were retrospec
7、tively selected.Using the pathological findings as the gold standard,receiver operator characteristic curves were plotted for S-Detect,SWE,ACR TI-RADS grading,and combined diagnosis,then calculated and compared the diagnostic efficacy of diagnosis alone and combined diagnosis,respectively.Results Am
8、ong 98 thyroid nodules,55(52.47%)were malignant nodules and 43(47.53%)were benign nodules.In diagnosing benign and malignant thyroid nodules,the sensitivity,specificity,and accuracy of S-Detect diagnosis were 89.09%,67.44%,and 79.59%,respectively,while the sensitivity,specificity,and accuracy of SWE
9、 diagnosis were 83.64%,74.42%,and 79.59%.The sensitivity,specificity and accuracy of ACR TI-RADS classification were 69.09%,90.70%,and 78.57%,respectively.The sensitivity,specificity,and accuracy of the combined diagnosis of the three methods were 90.91%,88.37%,and 89.80%,respectively.The difference
10、 in the sensitivity of the combined diagnosis of thyroid nodules compared with that of ACR TI-RADS alone was statistically significant(P0.05);the difference in the specificity of the combined diagnosis of thyroid nodules compared with that of S-Detect alone was statistically significant(P0.05);the a
11、rea under curve increased to 0.956 after the combined diagnosis compared with that of the three alone,and there was statistically significant difference in area under curve between combined diagnosis and S-Detect,SWE as well as ACR TI-RADS,respectively(all P0.001).The Kappa coefficient of the combin
12、ed diagnosis was 0.793,which was all higher than that of three methods alone.Conclusion The combination of the S-Detect,SWE,and ACR TI-RADS grading should effectively improve the diagnostic efficacy of benign and malignant thyroid nodules,which effectively compensate for the disadvantage of a lower
13、specificity of S-Detect,and also compensate for the deficiency of lower diagnostic sensitivity of ACR TI-RADS grading as much as possible.【Key words】Thyroidnodule;Ultrasonography;Shear wave elastography;Artificial intelligence Chinese Journal of Medical Imaging,2023,31(9):910-914,931头颈部影像学论著 中国医学影像学
14、杂志 2023 年 第 31 卷 第 9 期 911 随着高频超声的广泛使用,甲状腺结节检出率不断升高,而过度诊疗的风险也随之上升1,提高对甲状腺结节良恶性的诊断准确度十分重要。然而,由于甲状腺结节的超声特征复杂,且诊断过程中会受医师主观因素影响,需要更加客观的诊断方法。剪切波弹性成像(shear wave elastography,SWE)作为第3代弹性成像技术,可以提供常规超声无法提供的组织硬度信 息。S-Detect是 一 种 基 于 人 工智 能(artificial intelligence,AI)卷积神经网络的计算机辅助诊断(CAD)系统2,作为近年的新型软件技术,为医师提供可能良
15、性与可能恶性两种诊断,可以协助医师诊断甲状腺结节3。本研究使用S-Detect、SWE、甲状腺影像报告和数据系统(ACR TI-RADS)分级,观察其单独及联合使用鉴别诊断甲状腺良、恶性结节的效能,探讨联合使用能否弥补单独诊断的缺陷,降低患者过度治疗的风险。1 资料与方法资料与方法 1.1 研究对象 回顾性选取2020年11月2021年12月在合肥市第二人民医院行甲状腺超声检查,并行超声引导下细针穿刺(fine-needle aspiration,FNA)或手术取得病理结果的77例患者共98个结节,男15例18个、女62例80个,年龄2282岁,平均(48.8510.46)岁。纳入标准:接受常
16、规超声、S-Detect和SWE,且图像清晰完整;进行手术或FNA后明确病理诊断结果;临床资料完整。排除标准:穿刺病理结果细胞过少或病理诊断不明确;心肺功能严重不全;图像信息或临床资料不完整。本研究经本院医学伦理委员会批准(2022-科研-093),患者均签署知情同意书。1.2 仪器和方法 1.2.1 仪器 使用Samsung Medison RS80A超声诊断仪,内置AI实时CAD系统软件(用于甲状腺的 S-Detect),线性高频探头L3-12A,频率312 MHz。使用SuperSonic Imagine带有SWE系统的Aixplorer V超声诊断仪,线阵探头L15-4,频率7.5 M
17、Hz。1.2.2 操作方法 常规超声:按照安徽省超声质量控制要求,对患者的甲状腺组织进行扫查,定位靶结节后记录甲状腺结节的大小、位置,及结节成分、回声、形态、边缘、强回声钙化等5项超声特征,并将声学特征按照美国放射学会2017年发布的ACR TI-RADS标准进行评分并分级4-5。当甲状腺结节ACR TI-RADS分级为5级时诊断为恶性,其余诊断为良性。S-Detect:在常规超声扫查到甲状腺结节后冻结图像,将感兴趣区(ROI)框封装甲状腺结节,进行自动标记、处理、分析,自动沿着肿块的边界绘制出肿块的轮廓,当S-Detect自动绘制的结节边界评估不足时,可以手动重新调整轮廓直至得到满意的轮廓分
18、割。完成满意的病灶分割后,系统自动量化识别出甲状腺结节的基本特征,并对结节做出可能良性或可能恶性的诊断结果(图1、2)。每个结节分别经过纵、横切面S-Detect评估,横、纵切面分析结果均为可能恶性时诊断为恶性,任一分析结果为可能良性时诊断为良性。图图1 女,51岁,甲状腺左叶中部结节。A、B分别为S-Detect横切面和纵切面,识别并包络结节(箭)分析得到结果:可能良性(蓝色方框区域),C为病理示甲状腺腺瘤可能(HE,100)图图2 男,25岁,甲状腺右叶下极背侧结节。A、B分别为S-Detect横切面和纵切面,识别并包络结节(箭)分析得到结果:可能恶性(蓝色方框区域),C为病理示甲状腺乳头
19、状癌(HE,100)中国医学影像学杂志 2023 年 第 31 卷 第 9 期 头颈部影像学论著 912 SWE:在常规超声扫查到甲状腺结节后,探头轻置于患者颈部,不施加压力,再使用甲状腺SWE模式,选择和调整ROI直径为结节的23倍,可以覆盖整个病变区及周围正常组织,嘱患者屏住呼吸35 s,待图像合格后,冻结图像,若ROI中无颜色,或仅显示杂色,则认为图像不合格。测量最硬处病灶的杨氏模量值,包括弹性模量最大值(Emax)和弹性模量平均值(Emean),测量3次取平均值,见图3。图图3 女,42岁,甲状腺左叶结节(箭)。A为SWE模式下示病灶处硬度杨氏模量;B为病理示甲状腺乳头状癌 联合诊断:
20、构建联合诊断的Logistc回归模型,计算每个对象对应的预测概率,以预测概率进行受试者工作特征(ROC)曲线分析,计算曲线下面积(AUC),取最佳截断值,以截断值作为良恶性的诊断标准。1.3 统计学分析 应用SPSS 20.0和MedCalc 19.3.1软件,符合正态分布的计量资料以xs表示,组间比较采用独立样本t检验;计数资料以例数或百分比表示,组间比较采用2检验。以病理结果为“金标准”,绘制S-Detect、ACR TI-RADS分级与SWE单独使用和联合诊断的ROC曲线。计算各诊断方法的敏感度、特异度、准确度、阳性预测值与阴性预测值,采用基于Kappa系数的一致性检验分别评估各诊断方法
21、和病理结果的一致性。组间敏感度、特异度差异分析采用McNemar检验,组间AUC差异比较采用Z检验。P0.05为差异有统计学意义。2 结果结果 2.1 一般资料 病理良性结节共43个(47.53%)(滤泡及上皮细胞16例,滤泡性腺瘤18例,结节性甲状腺肿5例,桥本甲状腺炎1例,变性的纤维组织伴钙化1例,嗜酸性细胞腺瘤2例),病理恶性结节共55个(52.47%)(乳头状癌54例,髓样癌1例)。良、恶性结节最大径分别为4.036.7 mm、3.750.0 mm,平均(11.687.12)mm、(10.007.51)mm,差异无统计学意义(t=1.127,P=0.263)。良、恶性结节组男性占比分别
22、为6/43(13.95%)、12/55(21.82%),差异无统计学意义(2=0.996,P=0.318)。2.2 SWE对甲状腺结节的诊断效能 甲状腺恶性结节的杨氏模量值Emax、Emean(56.3137.65)kPa、(37.3224.47)kPa较良性结节大(29.3613.81)kPa、(19.0810.83)kPa,差异均有统计学意义(t=4.462、4.942,P均0.001)。绘制ROC曲线,Emax和Emean良、恶性截断值分别为31.7 kPa、21.6 kPa,AUC分别为0.838、0.824,约登指数分别为0.580 5、0.539 1,甲状腺结节Emax约登指数较E
23、mean高,取最佳截断值时,Emax的敏感度和特异度(83.64%、74.42%)略优于Emean(81.82%、72.09%)。2.3 3种方法单独使用及联合诊断的效能 三者联合诊断后,除特异度外,各指标均有一定程度增加。联合诊断和应用ACR TI-RADS单独诊断的敏感度差异有统计学意义(P0.001);与S-Detect单独诊断的特异度差异有统计学意义(P=0.022);联合诊断比单独应用ACR TI-RADS的特异度略低,但差异无统计学意义(P=1.000)。联合诊断高于单独应用S-Detect、SWE及ACR TI-RADS的AUC(0.956比0.783、0.838、0.821),
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