赵恒达, 王怡
秦皇岛市第一医院超声科, 河北 秦皇岛 066000
2021-01-22 收稿, 2021-07-15 录用
基金项目: 秦皇岛市级自筹经费项目（201805A054）
^*通讯作者: 王怡

摘要: 本文探讨剪切波弹性成像（SWE）技术弹性模量量化参数对TI-RADS 4级桥本甲状腺炎（HT）合并甲状腺结节性质的鉴别效能，以及与恶性结节生物学行为的关系。选取312例（356个结节）甲状腺手术前超声检查发现可疑结节的TI-RADS 4级HT合并甲状腺结节患者，其中，良性结节215个，恶性结节141个。结果显示，恶性结节Emean、Emax、Esd及血管新生基因（VEGF、COX-2、Gal-3）、增殖基因（BRAF、TPX2、MCM7）、侵袭基因（Sixl）的mRNA高于良性结节（P < 0.05）；Emean、Emax、Esd联合鉴别恶性结节的AUC值高于单独诊断价值；恶性结节VEGF、COX-2、Gal-3、BRAF、TPX2、MCM7、Sixl的mRNA与Emean、Emax、Esd呈正相关关系，BRMSI、TSHR、CCNG2、P53、PTEN的mRNA与Emean、Emax、Esd呈负相关关系（P < 0.05）。SWE技术弹性模量量化参数Emean、Emax、Esd对甲状腺结节的良恶性有很好的鉴别诊断价值，且具体水平可反映恶性结节血管生成及癌细胞增殖、侵袭活性，可为患者临床诊治及预后评估提供参考。
关键词: 剪切波弹性成像弹性模量桥本甲状腺炎甲状腺结节TI-RADS4级生物学行为
Significance of Changes in Quantitative Parameters of Elastic Modulus of SWE Technique in Patients with TI-RADS Grade 4 Hashimoto's Thyroiditis and Thyroid Nodules
ZHAO Hengda, WANG Yi
Department of ultrasound, First Hospital of Qinhuangdao, Qinhuangdao 066000, Hebei, P. R. China
^*Corresponding author: WANG Yi
Abstract: The purpose of this study was to investigate the effect of shear wave elastography (SWE) elastic modulus quantification parameters on the differentiation of TI-RADS4 Hashimoto's thyroiditis (HT) with thyroid nodules and its relationship with the biological behavior of malignant nodules. Selected 312 patients (356 nodules) who found suspicious nodules in TI-RADS 4 HT combined with thyroid nodules before thyroid surgery, 215 benign nodules, and malignant nodules 141, malignant nodules Emean, Emax, Esd and angiogenesis genes (VEGF, COX-2, Gal-3), proliferation genes (BRAF, TPX2, MCM7), invasion genes (Sixl) mRNA are higher than benign nodules (P < 0.05). The AUC value of Emean, Emax and Esd in differentiating malignant nodules was higher than that of single diagnosis. The mRNA of VEGF, COX-2, Gal-3, BRAF, TPX2, MCM7 and Sixl in malignant nodules were positively correlated with Emean, Emax and Esd, while the mRNA of BRMSI, TSHR, CCNG2, P53 and PTEN were negatively correlated with Emean, Emax and Esd (P < 0.05). The elastic modulus parameters Emean, Emax and Esd of 689SWE technology have a good differential diagnosis value for benign and malignant thyroid nodules, and the specific level can reflect the angiogenesis, cancer cell proliferation and invasive activity of malignant nodules, which can provide reference for clinical diagnosis and treatment and prognosis evaluation of patients.
Key words: shear wave elastographyelastic modulusHashimoto thyroiditisthyroid nodulesTI-RADS grade 4biological behavior
桥本甲状腺炎(Hashimoto thyroiditis，HT)患者多合并甲状腺结节，而HT可对细针穿刺活检结果的准确性产生影响，多依靠超声检查鉴别结节良恶性^[1]。但良恶性结节常规超声表现存在重叠，且由于诊断经验差异，不同医生的判断不尽相同，尤以TI-RADS 4级甲状腺结节表现为甚^[2]。剪切波弹性成像(SWE)是新型弹性成像技术，具有客观、受操作者影响小等特点，可有效弥补常规超声诊断的不足^[3]。癌细胞恶性生物学行为(血管生成、增殖、侵袭转移等)是肿瘤恶性进展的核心原因，与诸多基因异常表达直接相关，检测此类基因表达量可对其恶性程度进行量化反应^[4]。目前，临床检测甲状腺结节良恶性多单纯采用SWE检查或基因表达量检测，关于二者联合应用较为详见。本研究探讨SWE技术弹性模量量化参数对TI-RADS 4级HT合并甲状腺结节性质鉴别效能及与恶性结节生物学行为的关系。
1 资料与方法1.1 一般资料选取2018年5月至2020年5月我院312例(356个结节)甲状腺手术前超声检查发现可疑结节的TI-RADS 4级HT合并甲状腺结节患者，术前均行SWE检查，术后均由病理学检查证实。纳入标准：超声提示单个或多个甲状腺结节，并行手术切除；甲状腺过氧化物酶抗体(TPO-Ab)与甲状腺球蛋白抗体(Tg-Ab)检查结果为阳性(正常值：TPO-Ab＜5.6 kU/L、Tg-Ab＜4.1 kU/L)；均为TI-RADS4级；无头颈部放疗史、甲状腺结节治疗史；入院1年内无外科手术史；患者及家属知情同意。排除标准：甲状腺弥漫性病变；合并其他恶性肿瘤；严重免疫功能异常；全身感染性疾病；严重凝血功能异常；妊娠或者哺乳期女性。312例病例中，男147例，女165例；年龄23~72岁，平均年龄(48.25±8.73)岁。本研究符合医学伦理学标准，经医院伦理委员会批准。
1.2 方法(1) SWE检查：Aixplore超声诊断仪(法国SuperSonic Imagjne公司)，探头频率12 MHz，仰卧位，暴露颈部，先行二维超声检查，观察结节形态大小，内部回声分布、有无钙化等特征，以及结节血流分布(彩色多普勒血流显像)。加用SWE模式，感兴趣区(ROI)大于病灶范围2~3倍，记录结节及周边组织颜色，随硬度增加显示为亮蓝色、绿色、橘色、红色，量程图标单位是千帕(kPa)，默认量程0~180 kPa，冻结图像，记录弹性模量：最小值(Emin)、最大值(Emax)、平均值(Emean)、离散度(Esd)、甲状腺结节与周边正常组织Emean比值(Eratio)。
(2) 生物学行为相关基因表达：术中留取病灶组织标本并冻存于液氮罐中，采用荧光定量聚合酶链反应(RT-PCR)检测甲状腺癌血管新生、增殖、侵袭、凋亡基因表达量，其中血管新生基因：VEGF、COX-2、Gal-3，增殖基因：BRAF、TPX2、MCM7，侵袭基因：BRMSI、Sixl、TSHR，凋亡基因：CCNG2、P53、PTEN。
1.3 观察指标术后病理结果；甲状腺良恶性结节SWE技术弹性模量量化参数；甲状腺良恶性结节表现与SWE技术弹性模量量化参数的关系；SWE技术弹性模量量化参数对甲状腺结节性质鉴别效能；甲状腺良恶性结节生物学行为相关基因表达量；SWE技术弹性模量量化参数与恶性结节生物学行为的关系。
1.4 统计学方法采用统计学软件SPSS 22.0处理数据，计数资料以例数描述，计量资料采取Bartlett方差齐性检验与Kolmogorov-Smirnov正态性检验，均确认具备方差齐性且近似服从正态布，以平均值±标准差(x±s)描述；双变量正态分布采用Pearson分析相关性；诊断效能分析采用受试者操作特征(ROC)曲线，获取曲线下面积(AUC)、置信区间、敏感度、特异度等；联合预测实施Logistic二元回归拟合，返回预测概率logit(p)，将其作为独立检验变量。均采用双侧检验，α=0.05。
2 结果2.1 术后病理结果术后病理检查显示，良性结节215个，包括78个结节性甲状腺肿、35个桥本结节、70个良性滤泡形结节、22个腺瘤样结节、10个肉芽肿性炎；恶性结节141个，包括137个乳头状癌、4个髓样癌。TI-RADS4级HT合并甲状腺结节恶性率为39.61%(141/356)。
2.2 甲状腺良恶性结节SWE技术弹性模量量化参数甲状腺恶性结节Emean、Emax、Esd显著高于良性结节，差异有统计学意义(P＜0.05)。见表 1。
表1

表 1 甲状腺良恶性结节SWE技术弹性模量量化参数对比(x±s，kPa) 结节性质 个数 Emean Emax Emin Eratio Esd 良性 215 25.69±10.31 35.89±17.21 14.68±6.59 1.66±0.72 5.93±2.87 恶性 141 35.27±15.69 65.67±32.38 15.42±7.94 1.81±0.88 11.47±5.54 t 6.954 11.278 0.955 1.758 12.357 P ＜0.001 ＜0.001 0.341 0.080 ＜0.001

表 1 甲状腺良恶性结节SWE技术弹性模量量化参数对比(x±s，kPa)

2.3 甲状腺良恶性结节表现与SWE技术弹性模量量化参数的关系甲状腺恶性结节大小、有无钙化与SWE技术弹性模量量化参数有关(P＜0.05)。见表 2。
表2

表 2 甲状腺良恶性结节表现与SWE技术弹性模量量化参数的关系(x±s，kPa) 结节性质 结节表现 个数 Emean Emax Esd 恶性结节 结节大小 ????????＜10.0 mm 69 30.42±12.31 58.14±23.14 9.86±4.12 ????????≥10.0 mm 72 38.97±15.27 72.89±32.41 13.01±5.69 ????????t 3.651 3.098 3.752 ????????P ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ????????相关系数 0.561 0.574 0.528 钙化情况 ????????有钙化 80 39.12±16.14 74.31±35.69 13.47±5.78 ????????无钙化 61 30.22±11.83 54.34±22.18 8.85±4.87 ????????t 3.626 3.840 5.028 ????????P ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ????????相关系数 0.637 0.598 0.612 良性结节 结节大小 ????????＜10.0 mm 120 24.56±10.23 35.57±15.74 5.82±2.37 ????????≥10.0 mm 95 27.12±13.25 36.29±17.12 6.07±3.01 ????????t 1.599 0.320 0.681 ????????P 0.111 0.749 0.496 ????????相关系数 0.124 0.252 0.214 钙化情况 ????????有钙化 86 27.26±13.14 37.10±18.25 6.25±3.39 ????????无钙化 129 24.64±9.25 35.08±15.16 5.72±2.58 ????????t 1.716 0.881 1.299 ????????P 0.088 0.379 0.195 ????????相关系数 0.258 0.139 0.187

表 2 甲状腺良恶性结节表现与SWE技术弹性模量量化参数的关系(x±s，kPa)

2.4 SWE技术弹性模量量化参数对TI-RADS4级HT合并甲状腺恶性结节鉴别效能采用ROC曲线分析SWE技术弹性模量量化参数Emean、Emax、Esd的鉴别效能，联合诊断实施Logistic二元回归拟合方法，结果见表 3。由表 3可知，联合鉴别TI-RADS 4级HT合并甲状腺恶性结节的AUC值最大，为0.840。
表3

表 3 SWE技术弹性模量量化参数对甲状腺结节性质鉴别效能 指标 AUC 95%CI Z统计 P 截断值 敏感度 特异度 Emean 0.742 0.692~0.788 8.843 ＜0.001 ＞30.04 kPa 69.50% 70.00% Emax 0.759 0.710~0.803 9.385 ＜0.001 ＞54.5 kPa 68.09% 75.50% Esd 0.751 0.701~0.796 8.826 ＜0.001 ＞10.28 kPa 53.19% 92.00% 联合诊断 0.840 0.797~0.877 14.660 ＜0.001 / 70.21% 88.50%

表 3 SWE技术弹性模量量化参数对甲状腺结节性质鉴别效能

2.5 甲状腺良恶性结节生物学行为甲状腺恶性结节VEGF、COX-2、Gal-3、BRAF、TPX2、MCM7、Sixl的mRNA显著高于良性结节，BRMSI、TSHR、CCNG2、P53、PTEN的mRNA显著低于良性结节，差异有统计学意义(P＜0.05)。见表 4。
表4

表 4 甲状腺良恶性结节生物学行为相关基因表达量 生物学行为 良性(n=215) 恶性(n=141) t P 血管新生基因 ????????VEGF 1.04±0.17 3.27±0.48 62.448 ＜0.001 ????????COX-2 1.07±0.25 2.90±0.37 55.698 ＜0.001 ????????Gal-3 0.98±0.16 3.78±0.52 73.849 ＜0.001 增殖基因 ????????BRAF 1.04±0.14 2.87±0.47 53.614 ＜0.001 ????????TPX2 78.25±15.27 99.74±27.34 9.491 ＜0.001 ????????MCM7 1.03±0.25 3.25±0.41 63.444 ＜0.001 侵袭基因 ????????BRMSI 101.23±17.84 67.49±11.25 19.996 ＜0.001 ????????Sixl 78.42±12.41 99.38±20.19 12.129 ＜0.001 ????????TSHR 70.39±15.37 53.21±9.82 11.786 ＜0.001 凋亡基因 ????????CCNG2 0.98±0.25 0.41±0.13 24.944 ＜0.001 ????????P53 1.05±0.34 0.47±0.10 19.697 ＜0.001 ????????PTEN 0.97±0.35 0.28±0.11 22.677 ＜0.001

表 4 甲状腺良恶性结节生物学行为相关基因表达量

2.6 SWE技术弹性模量量化参数与恶性结节生物学行为的关系Pearson相关性分析可知，甲状腺恶性结节VEGF、COX-2、Gal-3、BRAF、TPX2、MCM7、Sixl的mRNA与SWE技术弹性模量量化参数Emean、Emax、Esd呈正相关关系，BRMSI、TSHR、CCNG2、P53、PTEN的mRNA与SWE技术弹性模量量化参数Emean、Emax、Esd呈负相关关系(P＜0.05)。见表 5。
表5

表 5 SWE技术弹性模量量化参数与恶性结节生物学行为的关系 生物学行为 Emean Emax Esd r P r P r P 血管新生基因 ????????VEGF 0.562 ＜0.001 0.543 ＜0.001 0.514 ＜0.001 ????????COX-2 0.587 ＜0.001 0.592 ＜0.001 0.582 ＜0.001 ????????Gal-3 0.613 ＜0.001 0.609 ＜0.001 0.594 ＜0.001 增殖基因 ????????BRAF 0.543 ＜0.001 0.592 ＜0.001 0.563 ＜0.001 ????????TPX2 0.598 ＜0.001 0.562 ＜0.001 0.604 ＜0.001 ????????MCM7 0.562 ＜0.001 0.613 ＜0.001 0.652 ＜0.001 侵袭基因 ????????BRMSI －0.513 ＜0.001 －0.529 ＜0.001 －0.519 ＜0.001 ????????Sixl 0.578 ＜0.001 0.562 ＜0.001 0.619 ＜0.001 ????????TSHR －0.609 ＜0.001 －0.598 ＜0.001 －0.592 ＜0.001 凋亡基因 ????????CCNG2 －0.612 ＜0.001 －0.631 ＜0.001 －0.598 ＜0.001 ????????P53 －0.604 ＜0.001 －0.607 ＜0.001 －0.632 ＜0.001 ????????PTEN －0.527 ＜0.001 －0.539 ＜0.001 －0.541 ＜0.001

表 5 SWE技术弹性模量量化参数与恶性结节生物学行为的关系

3 讨论甲状腺结节中，甲状腺癌发生率约为7%~15%^[5]。常规超声在甲状腺结节的临床检查应用广泛，但结节良恶性征象存在重叠，尤其对于TI-RADS4级甲状腺结节，且HT随病理时期变化可出现多样声像图，增加了良恶性鉴别难度^[6-8]。
弹性成像是新型超声技术，通过测得组织形变程度，估计组织硬度，进而判断组织良恶性^[9]。弹性成像分类较多，目前以应变弹性成像应用最为广泛，其通过人工机械压力使组织产生弹性变，进而判断组织软硬度。但此技术需人为施加压力，手动压力不易控制，受操作者影响较大^[10]。SWE是定量弹性成像新技术，利用探头发射的高度聚焦超声脉冲束诱导组织局部微小位移，并产生剪切波，然后通过公式E=3ρc²(E为弹性模量值，ρ为组织密度，c为剪切波传播速度)计算组织弹性模量^[11]。SWE不仅实现了声波下触诊，而且是目前唯一可测定组织绝对硬度的系统，具有操作简单、客观、受检查者影响小等优点。本研究数据显示，甲状腺恶性结节Emean、Emax、Esd高于良性结节，差异有统计学意义(P＜0.05)，而良、恶性病灶间Emin、Eratio差异则无统计学意义(P＞0.05)，提示Emean、Emax、Esd均可用于诊断甲状腺结节良恶性，判定甲状腺结节的一个标准，与游玲子^[12]的结论一致。分析原因在于：(1)结节性甲状腺肿等良性结节易发生出血、液化等，导致Emin、Eratio很低；而较大恶性结节也可能由于肿瘤中央血供不足而产生液化、坏死等现象，故测得的Emin、Eratio亦偏低。(2)恶性结节内含较大纤维、血管及钙化小体等，且常见有簇状钙化(甲状腺组织内的砂粒体，是恶性结节重要指征)，硬度变大；而良性结节内部多由滤泡细胞组成，硬度较小，故Emean、Emax均有意义。(3)恶性结节的恶性区域的组织既可包含纤维化、砂粒体等高硬度区，也可有液化、坏死等低硬度区，硬度范围较广，Esd偏高。本研究中，甲状腺恶性结节大小、有无钙化与Emean、Emax、Esd有关，提示钙化会增加甲状腺结节硬度，且结节大小亦可对甲状腺结节硬度产生影响。原因可能为：较大恶性结节纤维化程度较高，且结节中出现不同程度钙化^[13]。此外，Emean、Emax、Esd联合鉴别TI-RADS4级HT合并甲状腺恶性结节的AUC值高于单独鉴别，提示各指标联合可提供更多参考依据，提高鉴别准确性。
甲状腺恶性结节内促血管新生分子、细胞增殖分子、侵袭分子、凋亡分子异常表达是肿瘤恶性进展的核心原因^{[14, 15]}。本研究首次分析SWE技术弹性模量量化参数与甲状腺恶性结节生物学行为的关系，发现甲状腺恶性结节各促血管新生分子、细胞增殖分子、侵袭分子、凋亡分子的mRNA均异常表达，且与弹性模量量化参数Emean、Emax、Esd相关。分析认为，高表达的促血管新生分子可增加甲状腺恶性结节内的血供并降低血流阻力，增加增殖、侵袭分子表达，并抑制凋亡分子表达，促进癌细胞增殖，增加结节纤维化与钙化程度，进而增加结节硬度。
综上，SWE技术弹性模量量化参数Emean、Emax、Esd对甲状腺结节的良恶性有很好的鉴别诊断价值，且具体水平可反映恶性结节血管生成及癌细胞增殖、侵袭活性，可为患者临床诊治及预后评估提供参考。

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