探讨核素平面显像法测定甲亢患者甲状腺体积的准确性

引言

Graves病是甲状腺功能亢进症的一种，患病率在1%～2%，主要治疗手段有甲状腺药物治疗、放射性碘（131I）治疗、手术治疗等[1-2]。 131I治疗甲亢能无创性破坏和抑制亢进的甲状腺组织，且因其经济迅速、安全简便、治愈率高、复发率低等优点，被多个国家列为GD甲亢治疗的首选方法[3]。根据精准医学要求，常采用个体化剂量方案确定131I治疗剂量，如公式(1)所示[4]。

其中D代表放射性131I治疗剂量（MBq），U是24 h摄131I率（%），C是一个常量，通常取3.7 MBq/g，V是甲状腺体积（mL）。从公式(1)可知，放射性131I治疗剂量正比于甲状腺体积，因此准确测算甲状腺体积是131I治疗甲状腺功能亢进的重要环节。

目前临床上常借助超声显像、核素平面显像、SPECT断层显像、磁共振成像等手段测定甲状腺体积[5]。其中磁共振显像价格较贵，SPECT断层显像采集时间较长，超声显像能实时观测甲状腺形态，可能是最常用的甲状腺体积测量方法，放射性核素甲状腺显像能提供甲状腺功能组织的形态、大小和功能，广泛应用于核医学科。研究表明[6]，核素显像方法测定甲状腺体积的准确性受甲状腺大小、腺体厚度、腺体与周围本底核素摄取比值等多种因素的影响。基于不同显像方法的甲状腺体积测定研究已有报道[7]，但针对不同机型SPECT/CT和不同计算方法的对比分析未见报道。本文以超声显像所测甲状腺体积为参考标准，探讨超声显像法和核素显像法之间的相关性和替代性，并在不同机型SPECT/CT条件下，评估核素平面显像不同测量方法的精确性。

1 材料与方法

1.1 材料

本研究回顾性选取2017年1～9月在南京市第一医院核医学科同时行核素静态甲状腺平面显像和超声显像的35例Graves病患者作为研究对象，其中男14例，女21例，年龄24～65岁，平均年龄38岁。所有患者均有典型的甲亢症状，且血清TT3、TT4、FT3、FT4等指标均高于正常上限，并行24 h甲状腺摄131I实验。

1.2 图像采集

核素平面显像采用配备低能高分辨率平行孔准直器的SIMENS双探头Symbia T6型和GE discovery 670型SPECT/CT，患者静脉注射99mTcO4 74～185 MBq，20～30 min后采用仰卧姿势进行H模式采集。图像采集采用厂家推荐的参数：前位视野，矩阵大小256×256×16，计数300千次，放大倍数3.2，像素大小0.7 mm。超声显像采用Philips智能超声系统的L12-5线阵超声实时探头，频率为5～13 MHz，病人采用仰卧姿势，充分暴露颈前部，分别测量甲状腺左右侧叶的左右径、长短径和前后径。

1.3 甲状腺体积计算

（1）Allen法[8]：m=A×L×k，m为甲状腺质量（g），A为甲状腺双叶面积（cm2），L为甲状腺双叶平均长度（cm），k取值0.32。

（2）Himanka法[9]：V=0.3×A3/2，V为甲状腺体积，A为甲状腺双叶面积。

（3）椭球体（Ellipsoid）法 [10]：V=π/6×a×b×c； V 是甲状腺单侧叶体积，a、b、c分别对应甲状腺单侧叶的高度、宽度和厚度，两叶体积相加即得甲状腺体积。SIMENS和GE处理工作站均采用Allen法测量甲状腺体积，记为SM_Allen法和GE_Allen法。本文尝试引入经典的Himanka法计算甲状腺体积，所需面积参数A由核素平面显像工作站测量结果提供，记为SM_Himanka法和GE_Himanka法。超声显像测算甲状腺体积采用椭球法，记为US_Ellipsoid法，选取的甲亢患者均由同一位医师测定。邀请两位高年资主治医师对同一甲状腺核素平面显像图像进行定量分析，两次甲状腺体积测量值取平均，将超声显像椭球法测得结果作为参考值。统计指标为：偏差=参考值–测量值，相对误差=（参考值–测量值）/参考值×100%。

1.4 统计学分析

采用Excel 2010和GraphPad Prism 6统计软件进行数据处理。核素平面显像法与超声显像法甲状腺体积所测值之间的相关性采用线性回归分析，一致性采用Bland-Altman分析，相对误差采用百分比进行描述，偏差和相对误差采用x-±s表示，P值为双侧概率，且P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 不同计算方法所测甲状腺体积比较

基于超声显像US_Ellipsoid法的甲状腺总体平均体积和范围为（21.52±8.48）mL、8.2～40.3 mL。基于核素平面显像法所得甲状腺平均体积由高到低排列为SM_Himanka法平均体积和范围为（21.43±7.26）mL、11.3～38.8 mL，GE_Himanka 法（21.03±6.50）mL、8.7～36.2 mL，GE_Allen 法（20.54±6.60）mL、10.2～32.5 mL，SM_Allen 法（20.05±7.72）mL、7.9～33.1 mL，核素平面显像法的甲状腺体积范围均包含于超声显像所得甲状腺体积区间。单因素方差分析显示不同测算方法所得甲状腺体积差异无统计学意义（F=0.24，P=0.50），结果见图1。

2.2 线性回归分析

核素平面显像法与超声显像法所得结果之间均存在显著的线性相关（P＜0.0001）：SM_Allen法与US_Ellipsoid法（y=1.046x+0.537，R2=0.91），SM_Himanka法 与 US_Ellipsoid法（y=1.072x-1.441，R2=0.84），GE_Allen法与 US_Ellipsoid法（y=1.160x-2.321，R2=0.82），GE_Himanka法与US_Ellipsoid 法（y=1.192x-3.546，R2=0.84），结果见图 2。不同核素平面显像法所测甲状腺体积之间也均存在显著的线性相关（P＜0.0001），SM_Allen法与SM_Himanka法（y=0.872x+3.936，R2=0.86），GE_Allen法与GE_Himanka法（y=0.957x+1.380，R2=0.94），SM_Allen法与GE_Allen法（y=0.769x+5.127，R2=0.81），SM_Himanka法与GE_Himanka法（y=0.825x+3.354，R2=0.85）。结果见图3。

2.3 核素平面显像不同测算方法与超声显像法所测值的偏差比较

以超声显像法所测甲状腺体积为参考依据，可得核素显像不同测算方法与超声显像法所测值平均偏差和范围分 别 为：SM_Allen法（1.47±2.60）mL、-3.1～5.1 mL，SM_Himanka 法（0.09±3.43）mL、-5.8～5.7 mL，GE_Allen 法（0.97±3.79）mL、-4.5～8.2 mL，GE_Himanka法（0.49±3.65）mL、-5.3～7.8 mL。以偏差的mean±2 SD为一致性界限，可得核素平面显像法与超声显像法所得结果的Bland-Altman分析。结果显示，一致性界限分别为：SM_Allen 法（-3.73, 6.67），SM_Himanka法（-6.77, 6.95），GE_Allen 法（-6.61, 8.55），GE_Himanka 法（-6.81, 7.79）。见图4。

2.4 不同测算方法所得甲状腺体积的相对误差比较

核素平面显像不同测算方法所得甲状腺体积与超声显像法测算结果的平均相对误差和最大值、最小值区间分别为：SM_Allen法5.07%±15.04%、-30.69%～27.57%，SM_Himanka法 -3.66%±19.00%、-45.54%～18.48%，GE_Allen法 0.47%±18.14%、-37.80%～30.60%，GE_Himanka法-2.42%±20.12%、-62.20%～22.70%。以±20%为参考基准，结果显示基于核素平面显像的SM_Allen法、SM_Himanka法、GE_Allen法、GE_Himanka法所测甲状腺体积分别有5、9、11和7个点超出基准线，所占比例分别为14.29%、25.71%、31.43%和20%。结果见图5。

3 讨论

放射性131I是一种安全有效的Graves甲亢治疗方法，精准医学时代的到来使得给药剂量趋于个体化，其中甲状腺体积是计算甲亢服药剂量的重要参数之一，因此，精确测定甲状腺体积对实施甲亢精准治疗至关重要。文献表明[11-12]，超声显像能较准确测定临床常见范围的甲状腺体积，且临床普及率高。但由于甲亢131I治疗和甲状腺摄碘实验均在核医学科开展，为了减少对超声显像测甲状腺体积的依赖，更便捷地开展甲亢治疗工作，甲状腺体积测定多采用核素平面显像方法。但早年文献显示核素平面显像法所测甲状腺体积存在较大误差[13]，主要由计算公式选取不当、腺体边界不明、本底扣除等原因造成。近年来，随着核医学SPECT和处理软件的发展，基于核素平面显像的甲状腺体积测定已被临床认可[14]，但如何精确测定甲状腺体积仍具有一定挑战性。本研究探讨在核素平面显像条件下，分析不同机型SPECT和不同计算方法对甲状腺体积测算的影响。

本次研究的35例Graves甲亢患者的甲状腺体积范围为8.2～40.3 mL，属于临床常见的甲状腺体积范围，同时也是超声显像能准确测量的范围，超出40 mL，超声显像的误差将会增大。4种核素平面显像计算方法所得甲状腺平均体积均低于超声法，其中SM_Himanka法所得甲状腺平均体积与超声显像所得结果最接近，其次是GE_Himanka法和GE_Allen法，相差较多的是SM_Allen法，但不同测算方法所得甲状腺体积之间无显著的统计学差异（P＞0.05）。

关于核素显像法和超声法的相关性，文献报道存在不一致，Tannahill等[15]研究发现两种显像方法所测甲状腺体积之间无相关性；姜玉新等[16]研究表明两种显像方法相关性良好（r=0.9）；Huang等[17]研究显示基于核素显像的Allen法和Himanka法与超声显像法之间相关性甚好（r均＞0.98），原因可能是影像设备的发展提高了甲状腺体积测量的精确性。本研究结果显示核素平面显像法与超声显像法所测结果之间均存在显著的线性相关，相关系数r均大于0.9，其中相关性最强的是SM_Allen法（r=0.95），其次是SM_Himanka法（r=0.92）和GE_Himanka法（r=0.92），相对较弱的是GE_Allen法（r=0.91）。本研究还发现核素平面显像甲状腺体积不同测定方法之间也均存在显著的线性相关，表明不同机型、不同计算方法之间存在很强的相关性，其中线性相关性最强的是GE_Allen法与GE_Himanka法，相关系数r高达0.97；其次是SM_Allen法与SM_Himanka法，SM_Himanka法与GE_Himanka法，相关性排在最后的是SM_Allen法与GE_Allen法，相关系数r达到0.90。表明不同机型、不同甲状腺体积计算方法之间具有可替代性。

核素平面显像法与超声显像法所测甲状腺体积的平均偏差均大于0，表明核素显像法所测值总体偏小，其中Allen法所测结果多数低估甲状腺体积，Himanka法高估、低估情况参半。平均偏差最小的是SM_Himanka法，表明与超声显像法所测值最接近，且方差较小，稳定性较强；稳定性最佳的是SM_Allen法，但伴随着较大的偏差。Bland-Altman分析结果显示，核素显像法所测值范围均包含在对应测算方法的一致性界限区间内，再次验证基于核素显像的4种计算方法可替换使用。平均相对误差从小到大排列分别是GE_Allen法、GE_Himanka法、SM_Himanka法和SM_Allen法，相对误差跨度最大的是GE_Himanka法，最小的是SM_Allen法。相对误差点落在±20%参考范围内最多的是SM_Allen法，其次是GE_Himanka法，表明SM_Allen法和GE_Himanka法测量值接近超声测取值数目多于其余两种方法。

综合考虑相关性、偏差和相对误差，核素显像法和超声显像法之间具有很强的相关性，在临床常见甲状腺体积范围内可相互替代使用。核素显像测量甲状腺体积时，SIMENS型SPECT推荐采用Allen法能获得较准确的甲状腺体积，GE型SPECT推荐采用GE_Himanka法。本研究存在一些局限性：① 研究样本数较少，未测量超出临床正常体积范围的甲状腺；② 直接采用临床数据进行对比，以后将研究以甲状腺模型作为参考标准。

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