超聲灰階調(diào)節(jié)技術(shù)有助于判斷甲狀腺結(jié)節(jié)性質(zhì)

張高松，鄭 慧

（安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院超聲科，安徽 合肥 230022）

?影像技術(shù)學(xué)?

超聲灰階調(diào)節(jié)技術(shù)有助于判斷甲狀腺結(jié)節(jié)性質(zhì)

張高松，鄭 慧

（安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院超聲科，安徽 合肥 230022）

目的：探索一種能夠讓聲阻抗系數(shù)接近的兩組織界面能清晰顯示的技術(shù)。方法：隨機(jī)選擇77例擬行甲狀腺結(jié)節(jié)切除或穿刺的患者，每一例患者在術(shù)前超聲檢查時，先采用常規(guī)檢查法得出TI-RADS診斷，并錄入對照組，再采用常規(guī)結(jié)合灰階調(diào)節(jié)技術(shù)法得出TI-RADS診斷，并錄入干預(yù)組。將兩組超聲診斷繪制成表格，隨訪每一例患者的術(shù)后病理報(bào)告。結(jié)果：對比兩組超聲診斷與病理報(bào)告的符合情況，經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析后可以認(rèn)為常規(guī)結(jié)合灰階調(diào)節(jié)技術(shù)法判斷甲狀腺結(jié)節(jié)性質(zhì)較常規(guī)檢查法在正確率、特異度和敏感度均有提高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)論：超聲局部灰階調(diào)節(jié)技術(shù)能幫助超聲醫(yī)生判斷甲狀腺結(jié)節(jié)的性質(zhì)。

甲狀腺結(jié)節(jié)；超聲檢查

超聲初步判斷甲狀腺結(jié)節(jié)的性質(zhì)傾向?qū)谞钕俳Y(jié)節(jié)疾病的進(jìn)一步診斷和治療有臨床意義。盡管A/T值、邊界清晰度、微分葉以及邊緣成角等觀察指標(biāo)可幫助醫(yī)生對結(jié)節(jié)性質(zhì)的判斷，但當(dāng)部分結(jié)節(jié)組織聲阻抗與周邊正常腺體組織聲阻抗相近時，反應(yīng)在圖像上的微小灰度差別使診斷醫(yī)生不能發(fā)現(xiàn)或難以發(fā)現(xiàn)[1]。本研究旨在尋找能發(fā)現(xiàn)上述微小灰度差別的方法，以及探討這種方法有無實(shí)際臨床意義。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集2015年6—12月在我院第六彩超室檢查的所有擬行甲狀腺結(jié)節(jié)切除術(shù)或超聲引導(dǎo)下細(xì)針穿刺抽吸細(xì)胞學(xué)（Ultrasound guided fine needle aspiration cytology，US-FNAC）活檢的患者 77 例，其中男17例，女60例，年齡22～80歲，平均 47歲，以及上述病例的病理報(bào)告77份。

1.2 儀器與方法

機(jī)器型號為Philips HD11，探頭為帶變頻和二次諧波成像的L12-3線陣探頭。電腦安裝的軟件為Photoshop CS5中文版。超聲醫(yī)生在給上述每位患者進(jìn)行術(shù)前超聲檢查時，先采用常規(guī)檢查法給出第一次TI-RADS診斷[2]，并錄入對照組。然后將該病例的一至兩幅完整包含甲狀腺結(jié)節(jié)的超聲圖像采用統(tǒng)一固定的程序作灰階調(diào)節(jié)[3]，得到灰階調(diào)節(jié)圖像（方法見本段后，調(diào)節(jié)后，結(jié)節(jié)的邊界和內(nèi)部層次顯示的更清晰），讓同一超聲醫(yī)生在閱讀灰階調(diào)節(jié)圖像后結(jié)合常規(guī)檢查法第二次給出TI-RADS診斷，并錄入干預(yù)組。將每一例患者的臨床信息、兩次TI-RADS超聲診斷以及后期的病理隨訪結(jié)果整理成表格并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。

TI-RADS診斷標(biāo)準(zhǔn)是參照Kwak等的TIRADS（2011）分級診斷標(biāo)準(zhǔn)[4]，簡述如下：TI-RADS 1級傾向于甲狀腺正常（未見結(jié)節(jié)）；TI-RADS 2級傾向于良性結(jié)節(jié)（約＜1%的惡性可能）；TI-RADS 3級傾向于良性結(jié)節(jié)的可能性較大（約1%～5%的惡性可能）；TI-RADS 4級傾向于認(rèn)為可疑惡性結(jié)節(jié)或惡性結(jié)節(jié)的可能性較大 （約6%～80%的惡性可能），且可依據(jù)極低回聲、微鈣化、A/T＞1，邊界不清、淋巴結(jié)腫大這5個惡性聲像圖征象的多少繼續(xù)細(xì)分為4a（具有1項(xiàng)惡性聲像圖征象）、4b（具有2項(xiàng)惡性聲像圖征象）和4c（具有3或4項(xiàng)惡性聲像圖征象）3個亞級，隨4a、4b、4c次序認(rèn)為傾向于惡性結(jié)節(jié)的概率逐漸增大[5]；TI-RADS 5級：具備上述的5個惡性聲像圖征象，傾向于認(rèn)為惡性結(jié)節(jié) （約＞80%的惡性可能）。

病理結(jié)果的良惡性判斷方法如下：病理明確診斷為惡性的腫瘤，比如乳頭狀癌、髓樣癌等我們視為惡性結(jié)節(jié)；病理明確診斷為良性的腫瘤，比如腺瘤、囊腫等我們視為良性結(jié)節(jié)；病理明確但惡性度有變化，比如許特萊氏細(xì)胞腺瘤[6]、濾泡狀腫瘤等，其惡性可能較大（約20%～30%），為謹(jǐn)慎起見，我們也將其視為惡性結(jié)節(jié)；極少數(shù) （1例，約占總病例數(shù)的1%，對本次實(shí)驗(yàn)的影響較小，可忽略不計(jì)）病理不能給出明確性質(zhì)的病例我們給予舍棄。超聲診斷與病理結(jié)果符合性比對方法如下：病理結(jié)果為惡性結(jié)節(jié)的病例，超聲診斷為TI-RADS 1～3級均認(rèn)為不符合，超聲診斷為TI-RADS 4a、4b級均認(rèn)為基本符合，超聲診斷為TI-RADS 4c或TI-RADS 5級均認(rèn)為符合；如果病理結(jié)果為良性結(jié)節(jié)的病例，超聲診斷為TI-RADS 2、3級均認(rèn)為符合，超聲診斷為TIRADS 1級均認(rèn)為基本相符。超聲診斷為TI-RADS 4a、4b、4c、5 級均認(rèn)為不符合。

分別統(tǒng)計(jì)出兩次超聲診斷的符合例數(shù)、基本符合例數(shù)和不符合例數(shù)，并分析差別有無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。因超聲TI-RADS分級診斷的1～3級認(rèn)為良性可能性較大，故記為陰性診斷，4～5級認(rèn)為可疑惡性或惡性可能較大，故記為陽性診斷，并參照病理結(jié)果，將陰性診斷細(xì)分為真陰性和假陰性，將陽性診斷細(xì)分為真陽性和假陽性。分別統(tǒng)計(jì)兩組TI-RADS分級診斷的真假陽性和真假陰性的例數(shù)。最后分別計(jì)算兩次超聲診斷惡性結(jié)節(jié)的正確率、靈敏度和特異度。

灰階調(diào)節(jié)方法（圖1～6）：啟動Photoshop軟件，打開要處理的圖像，如圖1，4，選擇區(qū)域使其能完全覆蓋甲狀腺結(jié)節(jié)并且超出結(jié)節(jié)邊界10～20 mm，羽化值可設(shè)置成3～5使圖像銜接更美觀，但一般建議不大于6，否則會導(dǎo)致邊界假性模糊。之所以選擇局部灰階調(diào)節(jié)，是為了保證灰階調(diào)節(jié)精確性需要。點(diǎn)擊圖像→調(diào)整→灰階，會彈出圖3，6樣的小窗口，黑色的線條頂點(diǎn)近似構(gòu)成一個粗略的波形曲線，然后將白色的三角形滑塊拖動到曲線的右側(cè)腳部 （圖中紅點(diǎn)處），將黑色的三角形滑塊拖到曲線的左側(cè)腳部（圖中綠點(diǎn)處），再將灰色三角形滑塊拖到曲線的最高點(diǎn)下方（圖中藍(lán)點(diǎn)處），然后調(diào)整下整體亮度保存，得到圖 2，5。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 16.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件。采用兩組單向有序分類資料的秩和檢驗(yàn)，計(jì)算統(tǒng)計(jì)量Z，因本次實(shí)驗(yàn)例數(shù)較多且相同秩次過多，故計(jì)算校正值Zc。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

兩組超聲TI-RADS診斷分級與病理的符合情況見表1。兩組超聲TI-RADS診斷的真假陽性和真假陰性情況見表2。兩組超聲TI-RADS診斷的正確率、特異度和敏感度比較見表3。

圖1～3 甲狀腺乳頭狀癌。圖1：原始圖像，結(jié)節(jié)邊界較為光滑，清晰邊緣長度＞50%，惡性征象不明顯。圖2為圖1的灰階調(diào)節(jié)后圖像，結(jié)節(jié)的欠清晰邊緣長度接近50%，可見微分葉，提示有惡性可能。圖3為灰階調(diào)節(jié)框。圖4～6 濾泡型腺瘤。圖4：原始圖像，回聲低且A/T接近1，有惡性可能。圖5為圖4的灰階調(diào)節(jié)后圖像，邊界清晰光滑，內(nèi)部回聲較為均勻，提示良性可能性較大。圖6為灰階調(diào)節(jié)框。Figure 1～3. Papillary thyroid carcinoma.Figure 1：Original image,the boundary of the nodule is relatively smooth,the length of clear edge is greater than 50%,malignant signs are not obvious.Figure 2 is the image adjusted by gray scale of Figure 1,the length of the edge which is less clear is close to 50%,can see minute lobulation,which indicates that there is a possibility of malignancy.Figure 3 is a gray adjusting frame. Figure 4～6. Follicular adenoma.Figure 4：Original image,low echo-level and A/T near 1,there is a possibility of malignancy.Figure 5 is the image adjusted by gray scale of Figure 4,the boundary is clear and smooth,and the internal echo is more uniform,which indicates a benign possibility.Figure 6 is a gray adjusting frame.

表1 兩組超聲TI-RADS診斷與病理的符合情況（例）

表2 兩組超聲TI-RADS診斷的真假陽性和真假陰性比較（例）

表3 兩組超聲TI-RADS診斷正確率、特異度、敏感度比較

統(tǒng)計(jì)量 Zc=2.89，Z0.01=2.58，P＜0.01，按 α=0.05 水平，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義?？梢哉J(rèn)為常規(guī)結(jié)合灰階調(diào)節(jié)技術(shù)法較常規(guī)檢查法判斷甲狀腺結(jié)節(jié)性質(zhì)，在正確率、特異度和敏感度方面均有提高。

3 討論

計(jì)算機(jī)存儲黑白圖像的灰階值是28=256（0～255）。也就是說，計(jì)算機(jī)可以識別256種不同灰度像素間細(xì)微差別。但是人眼能識別的最大灰階數(shù)是16，因而在256灰階的超聲圖像上，要能產(chǎn)生人眼可見的灰度區(qū)別，那么至少得相差256/16=16級灰階才行。當(dāng)兩組織在來源和分化上有較大區(qū)別，但在聲阻抗系數(shù)上卻很接近的話，那么很可能出現(xiàn)因在計(jì)算機(jī)圖像上灰階差別小于16導(dǎo)致的計(jì)算機(jī)能區(qū)分的但人眼不能區(qū)分現(xiàn)象，如果能將這部分細(xì)微差別用人眼可識別的灰度差別顯示出來，對更精細(xì)判斷不同組織的界面和內(nèi)部回聲差異有幫助。

原理如下：假設(shè)感興趣區(qū)域的最大灰階值用Xmax表示，最小灰階值用Xmin表示，單個像素的灰階值用 Xi（i∈N，下同）表示，當(dāng) Xmax-Xmin 只有幾十甚至十幾級灰階差別，在超聲圖像上的灰度差異不明顯，層次感不清。假設(shè)新建一副圖像，像素與上述感興趣區(qū)域一致，每個對應(yīng)像素的灰階值用Xi’表示， 且 Xi’=255（Xi-Xmin）/（Xmax-Xmin），即按一定比例放大了像素間的灰階差別，拉寬了感興趣區(qū)域的灰階跨度。這樣就解決了因聲阻抗系數(shù)差別小帶來灰階跨度（Xmax-Xmin）小而導(dǎo)致的人眼不能識別的難題。這個類似CT片中的窗寬和窗位的調(diào)節(jié)，只不過CT是根據(jù)CT值調(diào)節(jié)的，基于人體不同部位的密度差異。此實(shí)驗(yàn)是根據(jù)灰階值調(diào)節(jié)的，基于人體不同組織的聲阻抗系數(shù)差異。

某些甲狀腺結(jié)節(jié)的邊緣部分和正常甲狀腺組織的聲阻抗系數(shù)非常接近，導(dǎo)致超聲醫(yī)生不能很好的辨別甲狀腺結(jié)節(jié)的邊界清晰度、光滑度以及邊緣成角，而這些信息對判斷甲狀腺結(jié)節(jié)的性質(zhì)是有用的。例如圖1是原始圖像，結(jié)節(jié)邊界也較為光滑，清晰邊緣長度＞50%，微分葉顯示不清，惡性指征不明顯[7]。但經(jīng)過局部區(qū)域灰階調(diào)節(jié)處理后得到圖2，可以看出結(jié)節(jié)邊界欠光滑了，欠清晰邊緣長度接近50%，甚至可見原來難以發(fā)現(xiàn)的微分葉，圖像的右側(cè)部分銳角邊界顯示的更清晰，結(jié)節(jié)內(nèi)部回聲的不均勻性顯示的更為明顯，后來經(jīng)病理證實(shí)為甲狀腺乳頭狀癌。圖4也是原始圖，從原始圖上看，A/T接近1且回聲很低，比圖1中的低回聲結(jié)節(jié)回聲還低一點(diǎn)，這些均提示結(jié)節(jié)有惡性的可能，但邊界清晰且光滑，未見銳角邊界和微分葉等良性指征加大了判斷結(jié)節(jié)良惡性質(zhì)的難度。但是經(jīng)灰階調(diào)節(jié)后得到圖5，雖然邊界的細(xì)微灰階差異得到更好的顯示，但是結(jié)節(jié)的邊界依舊清晰光滑，依然未見到銳角邊界和微分葉，結(jié)節(jié)內(nèi)部的回聲即使經(jīng)過灰階調(diào)節(jié)放大后依舊較為均勻，后經(jīng)病理證實(shí)為濾泡型腺瘤[8]。

雖然超聲彈性成像和造影均有助于判斷甲狀腺結(jié)節(jié)的邊界[9]，但超聲彈性成像在市級醫(yī)院普及度不高。而造影因其有創(chuàng)性、潛在過敏可能性和花費(fèi)較高等因素，其普及率尚不及超聲彈性成像?，F(xiàn)代的超聲機(jī)器內(nèi)建了多種成像模式，也有增大灰階差的模式，由于是針對整幅圖像所有區(qū)域進(jìn)行有限的幾種固定模式調(diào)節(jié)，增大灰階差的幅度很小，不能對感興趣區(qū)域進(jìn)行針對性調(diào)節(jié)。

綜上所述，Photoshop灰階調(diào)節(jié)功能對甲狀腺結(jié)節(jié)邊界細(xì)微觀察有助于初步判斷甲狀腺結(jié)節(jié)的性質(zhì)傾向。由于本次試驗(yàn)的病例都是有一定的可疑惡性才進(jìn)行穿刺或手術(shù)的，至少是常規(guī)超聲檢查能發(fā)現(xiàn)結(jié)節(jié)，因而本次試驗(yàn)也還可能對因甲狀腺結(jié)節(jié)聲阻抗非常接近正常甲狀腺組織而導(dǎo)致的常規(guī)超聲檢查漏診的病例有意義，大量給正常甲狀腺聲像圖即TI-RADS 1級的聲像圖進(jìn)行灰階調(diào)節(jié)處理，或許會有新的發(fā)現(xiàn)。

[1]吳燕萍，甘科紅，周立峰，等.甲狀腺微小乳頭狀癌的超聲表現(xiàn)及病理對照分析[J]. 中國臨床醫(yī)學(xué)影像雜志，2016，27（4）：236-238.

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[3]Khazendar S,Sayasneh A,Al-assam H,et al.Automated characterization of ultrasound images of ovarian tumours：the diagnostic accuracy of a support vector machine and image processing with a local binary pattern operator[J].Facts Views Vis ObGyn,2015,7(1)：7-15.

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Gray scale adjustment technology is helpful to determine the nature of thyroid nodules

ZHANG Gao-song,ZHENG Hui
(Affiliated Hospital of Anhui Medical University,Hefei 230022,China)

Objective:To explore a kind of technology,which can make the two tissue boundary whose acoustic impedance coefficient is very close to display clearly.Methods:Randomly selected 77 cases to resection of thyroid nodules or puncture.Firstly,the routine examination method to obtain TI-RADS diagnosis and entry control group,using conventional with gray scale adjustment technology to calculate TI-RADS diagnosis and entry intervention group,when each patient in preoperative ultrasonography.The two groups were drawn into the form of ultrasound diagnosis.The postoperative pathological report of each patient was followed up.Results:Compared two groups of ultrasound diagnosis and pathologic report compliance,that routine with gray scale adjustment technology is better than conventional examination in accuracy,specificity and sensitivity,the difference is statistically significant.Conclusion:Ultrasound local gray scale adjustment technology can help doctors to determine the nature of the thyroid nodule ultrasound.

Thyroid nodule;Ultrasonography

R736.1；R445.1

A

1008-1062（2017）02-0137-03

2016-06-16

張高松（1980-），男，安徽六安人，主治醫(yī)師。 E-mail：tybe2@sina.com

鄭慧，安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院超聲科，230022。E-mail：zhenghuiayfycsk@163.com