S-Detect联合SWE及ACR_TI-RADS对甲状腺结节的诊断价值|江阴雨辰互联

2024年5月19日发(作者：beats官网旗舰店)

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

S-Detect联合SWE及ACR TI-RADS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】合肥市二院2020年度院级光华青年科研基金项目（2020qnjj31）

【摘要】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 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%、79.59%，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 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、ACR TI-RADS分级敏感度较低的不足。

【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】R736.1；R445.1 【DOI】10.3969/.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 Affiliated to Medical University of Anhui/the Second People's Hospital of Hefei, Hefei

230011,China;*AddressCorrespondenceto:YANGXiao;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 application 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 People's Hospital

of Hefei from November 2020 to December 2021 were retrospectively 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 Among 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 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 in the sensitivity of the combined diagnosis of thyroid nodules compared with that of ACR TI-RADS alone was

statistically significant (P<0.05); the difference in the specificity of the combined diagnosis of thyroid nodules compared with that of S-Detect

alone was statistically significant (P<0.05); the area 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 P<0.001). The Kappa coefficient of the combined 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 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

910

头颈部影像学论著中国医学影像学杂志 2023年第31卷第9期

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

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

，

）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

提供可能良性与可能恶性两种诊断，可以协助医师诊

SWE

、断甲状腺结节

[3]

。本研究使用

S-Detect

、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

1.1

研究对象

回顾性选取

2020

年

月—

2021

年

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

例患者共

个结节，男

例

个、

女

例

个，年龄

22~82

岁，平均（

48.85±10.46

）岁。

S-Detect

和

SWE

，纳入标准：①接受常规超声、且图像

清晰完整；②进行手术或

FNA

后明确病理诊断结果；

③临床资料完整。排除标准：①穿刺病理结果细胞过

少或病理诊断不明确；②心肺功能严重不全；③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

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

3~12 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 MHz

。

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

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

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

、

）。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1

女，

岁，甲状腺左叶中部结节。

、

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），

为病理示甲状腺腺瘤可能（

，×

100

）

图2

男，

岁，甲状腺右叶下极背侧结节。

、

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），

为病理示甲状腺乳头状癌（

，×

100

）

911

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

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

2~3

倍，可以覆盖整个病

变区及周围正常组织，嘱患者屏住呼吸

3~5 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

次取平均值，见图

。

无统计学意义（

=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[

（

56.31±37.65

）

kPa

、

kPa]

较良性结节大（

[29.36±13.81

）

kPa

、（

37.32±24.47

）

kPa]

，（

19.08±10.83

）差异均有统计学意义（

t=4.462

、

4.942

，

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

Emean

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

图3

女，

岁，甲状腺左叶结节（箭）。

为

SWE

模式下示病

灶处硬度杨氏模量；

为病理示甲状腺乳头状癌

有统计学意义（

P<0.001

）；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

AUC0.838

、（

0.956

比

0.783

、

0.821

）

P=0.000 6

；，差异均有统计学意义（

P<0.000 1

；

P=0.000 1

）。联合诊断的

Kappa

系数高于单独诊断，

见图

和表

、

。

联合诊断：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



x±s

表示，组间比较

采用独立样本

检验；计数资料以例数或百分比表示，

组间比较采用

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，

P<0.05

组间

AUC

差异比较采用

检验。

为差异有统计学意义。

2 结果

2.1

一般资料

病理良性结节共

个（

47.53%

）（滤

泡及上皮细胞

例，滤泡性腺瘤

例，结节性甲状

腺肿

例，桥本甲状腺炎

例，变性的纤维组织伴钙

化

例，嗜酸性细胞腺瘤

例），病理恶性结节共

个

（

52.47%

）（乳头状癌

例，髓样癌

例）。良、恶性

结节最大径分别为

4.0~36.7 mm

、

3.7~50.0 mm

，平均

（

11.68±7.12

）

、（

10.00±7.51

）

，差异无统计

学意义（



1.127

，

P=0.263

）。良、恶性结节组男性

占比分别为

6/43

（

13.95%

）、

12/55

（

21.82%

），差异

图4

S-Detect

、

ACR TI-RADS

、

SWE

和三者联合诊断甲状腺

结节良恶性的

ROC

曲线

3 讨论

高频超声是筛查和鉴别甲状腺结节良恶性时优

先选择的影像学方法，且有助于确定是否应使用

FNA

[6]

，但其高度依赖于操作者的经验，无法定量分

析图像特征，存在重复性和客观性不足的问题。为解

决这些限制，近年新的超声诊断技术已开发辅助应用

于临床，如弹性成像、人工智能等

[7-8]

。

912

头颈部影像学论著中国医学影像学杂志 2023年第31卷第9期

表1 3种方法单独诊断与联合诊断甲状腺结节良、恶性情况（个）

病理结果

恶性

良性

表2 各指标与联合诊断甲状腺结节良恶性的效能比较

方法

S-Detect

SWE

ACR TI-RADS

三者联合诊断

敏感度

（

）

89.09

83.64

69.09

90.91

特异度

（

）

67.44

74.42

90.70

88.37

准确度

（

）

79.59

78.57

89.80

阳性预测值

（

）

77.78

80.70

90.48

90.91

阴性预测值

（

）

82.86

78.05

69.64

88.37

AUC

0.783

0.838

0.799

0.956

Kappa

值

0.577

0.584

0.579

0.793

SWE

恶性

良性

恶性

S-Decet

良性

ACR TI-RADS

恶性

良性

三者联合诊断

恶性

良性

注：

与三者联合诊断比较，

P<0.05

3.1 SWE

诊断甲状腺结节良恶性

SWE

通过捕获超

声束在组织中传播产生的剪切波所受到的影响，通过

Emean

等）杨氏模量值（

Emax

、量化反映组织的硬度，

组织越硬，杨氏模量值越高。甲状腺结节的硬度与结

节性质有关，与良性结节相比，恶性结节更快地损坏

并侵入正常组织滤泡结构，其组织的硬度值更高

[9]

。

因此，恶性结节杨氏模量值通常较良性结节高，与本

研究结果相符。本研究中，甲状腺良、恶性结节

Emax

和

Emean

截断值分别为

31.7 kPa

、

21.6 kPa

，与既往研

究结果存在差异

[10]

。本研究

个恶性结节中

个

Emax

值

<31.7 kPa

被误诊为良性，可能是受到结节大小的影

响

[11-12]

。由于结节较大，检查时探头放置颈部的受力

不均；同时部分甲状腺结节比较大但

ROI

范围设置过

小，达不到结节直径的

2~3

倍，结节周边也缺少足够

的正常组织对比，导致杨氏模量值偏低，误判为良性。

本研究

个良性结节中

个

Emax

值

>31.7 kPa

被误诊

为恶性，可能是部分结节有钙化成分所致

[13]

。本研究

误诊的

个结节中，

个带有强回声灶，其中

个伴有

粗大或弧形钙化斑，对结节的硬度产生影响，导致杨

氏模量值偏高。

3.2 AI

与医师诊断甲状腺结节的现状比较

近年在

发展的推动下，超声成像分析进入新时代。目前甲状

腺

既可用于超声诊断，也用于病理评估和分析

[14]

，有

利于推动精准诊疗。既往研究中，由于数据、诊断标准

和设备存在差异，直接比较不同研究使用系统的诊断效

Szczepanek-

率不合理，甚至可能得到完全相反的结论。

Parulska

等

[15]

比较

S-Detect

和

EU-TI-RADS

系统诊断结节

的性能，发现

特异度更高。但

Xia

等

[16]

的研究结果显

913

示

S-Detect

系统的特异度低于高年资医师。

本研究比较

S-Detect

与医师采用

ACR TI-RADS

分

级诊断甲状腺结节良恶性的效能发现，

S-Detect

的敏

感度和

AUC

较医师高，特异度较低，准确度相当。

S-

Detect

可能仅能分析目标病变的特征，而不考虑病变

对其周围组织的影响。与医师相比，一些细微的结构

异常，如甲状腺被膜不连续，通常被医师视为侵入性

表现，但

S-Detect

却很难识别。其次，医师使用基于积

分累计标准的

ACR TI-RADS

对甲状腺结节进行分级

诊断，该标准综合甲状腺结节中包括钙化在内的五大

超声特征，而使用

S-Detect

进行诊断时，与结节图像数

据的质量密切相关，且缺失特征中的钙化。此外，医

师的经验水平对

S-Detect

诊断结果也有部分影响。既

往研究发现，比较

S-Detect

技术和不同年资的医师诊

断甲状腺结节时具有一定差异，

S-Detect

诊断甲状腺

结节敏感度高，两者联合可提高诊断效能，尤其低年

资医师的诊断效能明显提高

[3,17-18]

。但本研究未分析

高年资医师和低年资医师与

S-Detect

对甲状腺结节的

诊断效能差异，这可能影响最终结果判断。

3.3

三者联合诊断与单独诊断的比较

本研究中，

S-

Detect

、

SWE

、

ACR TI-RADS

分级均作为甲状腺良、

恶结节诊断的方法，联合诊断后鉴别诊断甲状腺结节

良恶性的敏感度、准确度、阳性预测值、阴性预测值

均优于三者单独诊断，联合诊断的

AUC

均高于三者单

独诊断，表明联合诊断的整体诊断效能高于单独诊断。

联合诊断与医师使用

ACR TI-RADS

分级单独诊断甲

状腺结节的敏感度显著增高，

例原本甲状腺

ACR

TI-RADS

分级诊断为良性的结节，与

S-Detect

和

SWE

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

联合后，其中

例改为恶性，此

例结节形态多规则、

边界多光滑，但

S-Detect

和

SWE

均提示恶性可能，提

高了诊断准确度。

既往鲜有

S-Detect

联合

SWE

诊断甲状腺结节良恶

性的研究，但何子朋等

[19]

使用

S-Detect

辅助甲状腺结

节进行

TI-RADS

再分级，与单独的常规超声诊断相比，

活检率、特异度、阳性预测值均相应提高。本研究中

三者联合诊断甲状腺结节，与何子朋等

[19]

的结果不同，

特异度无明显提高，而敏感度明显提高，可能原因是

甲状腺结节常规超声和

S-Detect

单独诊断甲状腺时敏

感度较高；其次，甲状腺腺体前方覆盖有肌肉组织，

SWE

周围有颈部血管而内侧有气管及甲状软骨组织，

弹性值可能受周围组织影响；本研究中

SWE

良、恶性

最佳截断值

Emax

较既往研究低

[9]

，也可能会影响联合

诊断中恶性结节的诊断准确度。

3.4

本研究的局限性

部分甲状腺结节病理结果由

FNA

获得，无法完全排除由穿刺导致假阴性的可能；

甲状腺结节的超声图像采集前，未更细致地规定采集

图像的二维超声参数设置，如增益、动态范围等，可

SWE

扫查时，能会对

S-Detect

的最终结果判读有影响；

存在结节内钙化，也会影响杨氏模量值的测量。

总之，

S-Detect

、

SWE

、

ACR TI-RADS

分级三者

联合可以有效提高对甲状腺结节的诊断效能，联合诊

断后较

S-Detect

单独诊断特异度增高，与

ACR TI-

RADS

单独诊断比较敏感度增高，与三者单独诊断比

较

AUC

增高。联合诊断弥补了

S-Detect

特异性较低的

缺陷，避免过度诊断，也减少了医师使用

ACR TI-

RADS

敏感度较低的影响和漏诊可能，诊断效能达到

最佳。

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