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誉钱
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1 同等学力人员硕士学位论文论文题目应用 Logistic 回归模型分析甲状腺良恶性结节的超声特征研究生姓名指导教师姓名专业名称研究方向王晓屹王跃涛影像医学与核医学甲状腺超声诊断论文提交日期 2013 年 3 月

3 应用 Logistic 回归模型分析甲状腺良恶性结节的超声特征中文摘要应用 Logistic 回归模型分析甲状腺良恶性结节的超声特征中文摘要目的 : 以超声声像图特征及患者性别年龄作为甲状腺结节良恶性鉴别诊断的自变量, 建立 Logistic 回归模型, 比较超声声像图特征及患者性别年龄等因素在甲状腺结节良恶性鉴别诊断中的价值材料与方法 : 收集经手术切除后病理证实的 286 例甲状腺结节, 其中良性结节 183 例作为对照组, 恶性结节 103 例作为病例组收集两组患者的年龄性别资料以及甲状腺结节的超声声像图特征, 包括结节的数目最大直径形态纵横比边界边缘特征回声水平内部质地有无声晕钙化情况后方回声有无衰减和血流情况两组之间年龄因素使用 t 检验, 其余两组间参数采用两独立样本比较的 χ 2 检验, 比较两组的参数有无统计学差异将有统计学差异的参数作为自变量, 以甲状腺结节良恶性作为应变量, 分别进行赋值, 向前逐步法测定恶性结节的超声特征, 最后建立 Logistic 回归模型,P<0.05 有统计学意义结果 : 两组病例之间年龄经 t 检验, 其余变量经 χ 2 检验两组病例之间结节的数目无统计学差异 (P=0.718), 其余两组之间参数均有统计学差异经过最大似然估计前进法逐步回归, 筛选出边缘特征钙化情况年龄有无侵犯包膜回声水平这五个最有价值的参数, 其中边缘毛刺 (OR=20.830,r=2.970) 微钙化(OR=14.540, r=1.796) 年龄(OR=16.359,r=-0.074) 有侵犯包膜(OR=6.890,r=1.351) 极低回声 (OR=9.747,r=2.553) 作为自变量进入 Logistic 回归模型建立模型为 : Logit(P)= 边缘 (2) 钙化 (3) 年龄包膜 (1) 回声 (4) 该模型经似然比检验有统计学意义(χ 2 = ,P =0.000), 以该模型预报 286 例甲状腺结节, 如果 P>0.5 时预报为恶性结节,P 0.5 时预报为良性结节, 预报正确率达 85.3% 结论 :1. 甲状腺结节的单多发对良恶性的鉴别没有意义 2. Logistic 回归模型筛选出 5 个对甲状腺结节恶性鉴别有意义的特征变量 : 患者的年龄甲状腺结节的边缘特征钙化情况有无侵犯包膜回声水平 3. 患者的年龄与甲状腺结节的恶性呈 I

4 中文摘要应用 Logistic 回归模型分析甲状腺良恶性结节的超声特征负相关, 年龄越小, 其甲状腺结节的恶性可能性越大 4. 边缘毛刺微钙化有侵犯包膜极低回声与甲状腺结节的恶性呈正相关, 这四个特征出现越多, 其甲状腺结节的恶性可能性越大 5. 进入方程的变量对方程重要程度 : 边缘毛刺 > 年龄 > 微钙化 > 极低回声 > 侵犯包膜 6. 以超声声像图特征及患者的年龄等多个因素建立 Logistic 的回归模型有助于甲状腺结节的良恶性鉴别关键词 : 甲状腺结节 ; 超声 ;Logistic 回归分析作者 : 王晓屹指导老师 : 王跃涛 II

5 应用 Logistic 回归模型分析甲状腺良恶性结节的超声特征英文摘要 Using Logistic regression analysis model to evaluate the Ultrasound characteristics of the benign and malignant thyroid nodules Abstract Purpose: Sonographic features, patient's gender and age as the independent variables to indentify the benign and malignant of thyroid nodule, establish a logistic regression model, a benign thyroid nodule. Compare the values of sonographic characteristics, the patient's gender, age and other factors in the differential diagnosis of benign and malignant thyroid nodulesthe. Materials and methods: A retrospective analysis of two hundred and eighty six cases of thyroid nodules confirmed by pathology after operation excision,one hundred and eighty three nodules were benign as control group, one hundred and three nodules were malignant as case group. A retrospective collection of two groups of patients with age, the sexual distinction and the ultrasonographic features of thyroid nodules, including nodule number, diameter, shape, boundary, internal echo level, edge feature, anteroposterior and transverse diameter ratio, rear echo attenuation, halo, calcification and the blood flow. In addition, multiple logistic regression analysis with a forward stepwise method for selection of significant variables was performed to determine independent ultrasound predictors for malignancy from the ultrasound characteristics that showed statistical significance(p <0.05). At last Logistic regression model was set up. Results: The t test was used to evaluate the age of patient between the benign and malignant nodules, the χ 2 test was used to evaluate the other parameters of two groups. No significant difference between the two groups in the number of nodules ( P =0.718 ), the other parameters of two groups were significant differences between the parameters(p<0.05). According to the output result of SPSS19.0, there were five independent variable selected on the final step of Logistic regression analysis: calcification III

6 英文摘要应用 Logistic 回归模型分析甲状腺良恶性结节的超声特征 of nodules,the blood flow, age, capsular invasion,the echo level. There were the five of the more valuable parameter:spiculated margin (OR=20.830,r=2.970), calcification (OR=14.540, r =1.796), age (OR= ,r = ), capsular invasion (OR=6.890, r =1.351), marked hypoechogenicity(or=9.747,r =2.553). The model was: logit(p)= edge(2)+1.796calcification(3)-0.074age+1.351capsularinvasion(1)+2.553the echo level(4). The likelihood ratio test was used to evaluate the fitting situation of the whole model.it was statistically significant (χ 2 = ,P =0.000), the modle was used to predict the two hundred and eighty six thyroid nodules. The modle could distinguish the two kinds of nodules. When the regression value P was more than 0.5, the prediction was malignant nodules. When the regression value P was less the or equal to 0.5, the prediction was benign nodules. The correct rate of prediction was 85.3%. Conclusion: 1Thyroid nodules which were single or multiple can be helpless to differential diagnosis of benign and malignant. 2Five of fifteen independent variables were selected by Logistic regression analysis: the age of patients, calcification, edge features, capsular invasion, the echo level. 3The age of patients was negatively correlated with malignant, the smaller the age, the more possibility of malignant thyroid nodules were. 4Spiculated margin, microcalcification, capsular invasion and marked hypoechogenicity are positively correlated with malignant thyroid nodules, this four ultrasonic characteristics more appeared, the more possibility of malignant thyroid nodules were. 5According the importance of the model, arranged from high to low is: spiculated margin>age> microcalcification>marked hypoechogenicity>capsular invasion. 6The binary Logistic regression model with the sonographic characteristics and the patients age can be helpful to differentiation of benign and malignant thyroid nodules. Key words: thyroid nodules; Ultrasonography; Logistic regression analysis Written by:wang Xiaoyi Supervised by:wang Yuetao IV

7 目录研究背景...1 对象与方法...3 结果...7 附图...12 讨论...16 结论...25 参考文献...26 综述...33 中英文缩略写词对照表...45 攻读学位期间公开发表的论文...46 致谢...47

9 应用 Logistic 回归模型分析甲状腺良恶性结节的超声特征研究背景研究背景甲状腺结节 (Thyroid Nodular, TN) 是指甲状腺腺体内与周围正常甲状腺腺体组织相比局部硬度和结构发生异常变化, 完全独立的病变组织, 是最常见的内分泌疾病 [1] 甲状腺结节可以是单发或者多发, 有调查指出在人群中甲状腺结节的发生率将近 50% [2-4], 但仅有 4%-8% 的甲状腺结节在临床触诊中可被触及 [5] 甲状腺结节有良恶性之分, 其恶性发生率为 5%-10% 早期发现病灶对鉴别其良恶性临床治疗和手术选择有重要意义虽然在甲状腺良恶性结节鉴别中涌现出各种各样的检查技术, 如 CT MRI 核素扫描法 PET 显像细针穿刺细胞学检查及基因检测等, 但常规超声 ( 二维及彩色多普勒超声检查 ) 作为一种非侵入性的检查手段, 因其无创方便费用低廉无放射性, 已得到广泛应用, 成为甲状腺结节病的首选辅助检查由于甲状腺位置表浅, 且有包膜与周围组织有明确的分界, 这些都有利于超声的探测和识别高频超声与彩色多普勒血流显像是最为常用的超声检查方法, 高频超声在甲状腺病变诊断方面有下列优势 : 高分辨率, 很大程度的提高了甲状腺结节性疾病检出率 ; 能实时动态多切面进行扫查, 清楚的显示解剖结构以及病变位于的组织层次 ; 测量近似病理大小 ; 较易检出颈部肿大淋巴结 ; 对人体无放射性无创伤, 实用廉价操作方便, 并可反复检查随访彩色多普勒显像可提供甲状腺组织的血管血流动力学信息, 综合两者不仅可以更好的确定有无肿块肿块大小及其物理性质, 而且可以观察到病变周边及内部血流分布情况, 显示甲状腺不同病变的特异征象, 对临床诊断及治疗方案的选择预后或疗效评价均有很重要的价值所有影像学检查方法中, 超声能发现直径 1-2mm 的病灶, 对 <2mm 的小病灶检出率明显高于 CT MRI 及核素显像 [6] 超声以其不断改进的高分辨率性能在甲状腺结节的筛查及鉴别诊断中具有独特的优势目前的影像学检查方法中, 超声对甲状腺结节的敏感性最高 (74%-81%) [7-9] 超声发现甲状腺结节者约为 40%-50%, 其中 5.0%-6.5% 的结节在当时或以后的随访中被证实为恶性 [10-12] 但是超声检查也有一定局限性, 由于甲状腺结节病理结构的多源性, 所以图像复 [13] 杂, 诊断特异性较低, 甲状腺良恶性结节之间的征象往往存在一些交叉如吕珂 1

10 研究背景应用 Logistic 回归模型分析甲状腺良恶性结节的超声特征等研究发现 30.8% 的良性结节也可边界不规则 : 而部分分化程度较高的甲状腺癌浸润性生长不明显, 癌组织与正常组织分界较清楚, 甚至形成假包膜对于结节周边的晕环表现, 有学者认为它是良性结节的特征, 但后来有研究表明恶性病变中也可存在声晕, 从而认为其无特异性, 与良性结节鉴别较困难 [14,15] 对于在超声声像图上表现不典型的甲状腺结节, 特别是单发结节, 对其良恶性尚不能做出十分准确的鉴别诊断, 利用单项超声特征鉴别甲状腺结节的良恶性的敏感度较低 [16], 所以要对甲状腺结节的超声声像图特征进一步研究, 综合分析, 进一步提高超声诊断及鉴别能力如何从众多检查信息中提取重要的诊断信息综合评价甲状腺结节的良恶性是现代超声研究的热点近几年来, 二分类 Logistic 回归分析广泛应用于医学研究的各个领域, 如流行病学病因学的病例对照研究, 临床诊断的判别模型, 治疗效果评价等二分类 Logistic 回归模型经常用于评价疾病与各因素之间的定量关系 [17] 利用 Logistic 回归模型可以从众多复杂的因素中筛选出真正具有统计学意义的因素, 并对各因素间的交互作用进行深入分析, 起到去粗取精的作用二分类 Logistic 回归模型可以预测个体在某因素存在条件下, 发生某事件 ( 发病 ) 的概率, 为进一步治疗提供依据难以判断结节性质时, 可借助于 Logistic 回归模型进行综合判断, 并可以定量的评价甲状腺结节超声声像图上的多个特征对诊断提供的价值大小, 有助于提高工作能力和效率本文就甲状腺结节的超声声像图特征并结合患者的性别年龄建立 Logistic 回归模型, 分析各变量在甲状腺结节良恶性诊断及鉴别方面的意义及作用, 进一步提高超声在甲状腺结节良恶性的诊断准确性 2

11 应用 Logistic 回归模型分析甲状腺良恶性结节的超声特征对象与方法对象与方法 1. 研究对象 2012 年 1 月至 2012 年 12 月期间因甲状腺结节性疾病来常州市第一人民医院和常州市第二人民医院就诊并行超声检查的患者 326 例, 其中住院行甲状腺切除术的患者 255 例, 年龄岁, 术后经病理证实的结节有 286 个, 男性 60 个, 年龄岁, 女性 195 个, 年龄岁, 结节位于右侧叶 55 个, 位于左侧叶 230 个, 位于峡部 1 个 2. 仪器与方法 2.1 检查仪器仪器采用 Philips HD-11,Philips IU22,GE Logiq E6 等彩色多普勒超声诊断仪, 探头频率 MHz 2.2 检查方法体位患者取肩高头低仰卧位, 去枕平卧, 充分暴露颈前部, 对于某些颈部较短或肥胖等情况的患者, 可在颈部垫枕头后仰, 呈头低颈高位, 以便于检查高频超声检查甲状腺检查时选用甲状腺模板, 可以满足大多数甲状腺患者的检查需要, 但有时由于个体差异, 图像不够理想, 可以对超声仪器进行相应的调节, 这其中包括成像深度焦点位置总增益时间增益补偿曲线和仪器动态范围的调节, 总的目的是使甲状腺的显像效果达到最佳状态嘱患者平静呼吸, 先进行横切扫查, 将探头置于颈前正中甲状软骨下方, 在相当于第 5-7 颈椎水平, 从上向下滑行扫查, 直至甲状腺下极消失为止, 可以同时显示甲状腺峡部和左右侧叶, 但通常两侧叶不能完全显示, 所以要分别对两侧叶进行横切扫查, 还需注意扫查过程中, 应尽可能使探头与皮肤垂直, 这可使声束与甲状腺包膜等界面垂直, 增加声能的反射, 使超声声像图显示清晰, 此后沿甲状腺左右两侧叶的长径扫查, 同时也由外向内或由内向外作一系列的滑行扫查, 通过上述过程记录所发现甲状腺结节的部位大小有无侵犯包膜形态边界边缘特征回声水平 3

12 对象与方法应用 Logistic 回归模型分析甲状腺良恶性结节的超声特征内部质地后方回声有无衰减有无声晕有无钙化和钙化的类别等情况超声多普勒血流显像检查甲状腺彩色多普勒超声成像的主要观察对象是甲状腺实质或甲状腺结节内的血流信号, 这些部位的血流速度通常较慢, 因而彩色速度标尺一般调整到 5cm/s 左右为宜但是对于甲状腺上动脉的显示, 可根据实际需要上调速度标尺, 否则不利于真实血流的显示在彩色增益调节方面, 一般以彩色血流信号能够显示出来, 而又不发生彩色噪声为宜, 这样可以反映比较真实的血管或血流情况一般情况下嘱患者保持平静呼吸, 尽可能不要吞咽, 必要时可以屏气一般在获得较好的二维图像基础上, 叠加彩色多普勒或能量多普勒血流显像, 着重观察甲状腺结节内部及周边的血流分布情况诊断标准超声诊断标准参照王纯正主编第二版超声诊断学, 由两位有从事甲状腺超声诊断 10 年以上资历的影像学医师完成 3. 统计学处理统计学分析采用 SPSS19.0 软件完成, 纳入标准 :P 0.05; 排除标准 :P>0.05 依据良恶性结节的分类标准, 以手术病理结果作为诊断金标准, 将病理结果良恶性作为因变量,Logistic 回归赋值分别为良性结节为 0 恶性结节为 1 良恶性结节组间的年龄作 t 检验, 其余组间的性别结节数目最大直径侵犯包膜纵横比形态边界边缘特征回声水平内部质地声晕钙化后方回声衰减血流情况评分情况比较采用两独立样本比较的 χ 2 检验, 采用基于最大似然估计前进法进行回归分析, 对回归参数估计值采用 Waldχ 2 检验对各项回归参数估计值采用 Waldχ 2 检验, 对整个模型的拟合情况采用似然比检验, 比较各个自变量的似然比, 从而得出各个自变量与甲状腺结节良恶性的相关性将各个特征作为自变量建立 Logistic 模型 X 1 为年龄, 数值不作赋值, 其余各个超声特征的定义及赋值如下 :X 2 为性别 ( 男为 1, 女性为 2);X 3 为结节的数目, 分为单发多发 ( 单发为 0, 多发为 1);X 4 为结节的最大直径, 分为 >10mm,=10mm 及 <10mm(>10mm 为 1,=10mm 为 2 及 <10mm 为 3);X 5 为侵犯包膜, 以甲状腺结节与腺体包膜之间有无中间组织, 分为无侵犯包膜和有侵犯包膜 ( 无侵犯包膜为 4

13 应用 Logistic 回归模型分析甲状腺良恶性结节的超声特征对象与方法 1, 有侵犯包膜为 2);X 6 为纵横比, 任何切面中甲状腺结节前后径与横径之比, 分为 <1,=1 及 >1 (<1 为 1,=1 为 2 及 >1 为 3);X 7 为结节的形态, 表现为椭圆圆形或类圆形的定义为规则, 表现为局部成角分叶状的定义为不规则, 介于两者之间的定义为欠规则 ( 规则为 1, 欠规则为 2, 不规则为 3);X 8 为结节的边界, 边界与周围腺体组织分界良好定义为清晰边界与周围腺体组织无法界定定义为不清晰, 介于两者之间为欠清晰 ( 清晰为 1, 欠清晰为 2, 模糊为 3),X 9 为结节边缘的特征, 锐利平整定义为清楚, 呈毛刺或蟹足样改变定义为不清楚介于两者之间为欠清楚 ( 清楚为 1, 欠清楚为 2, 不清楚为 3);X 10 为结节的回声水平与周围正常腺体组织和邻近的肌肉组织回声相比, 内部为暗区或暗区占 2/3 以上的定义为无回声, 内部回声高于正常甲状腺组织或与气体回声相近或两者混合的定义为高强或混合回声, 内部回声与周围正常腺体组织回声相似的定义为等回声, 内部回声低于周围正常腺体组织回声但高于邻近的肌肉组织回声的定义为低回声, 内部回声低于邻近的肌肉组织回声的定义为极低回声 ( 无回声为 1, 高强或混合回声为 2, 等回声为 3, 低回声为 4, 极低回声为 5);X 11 为结节的内部质地以内部组织成分的均一性分为均匀欠均匀及不均匀 ( 均匀为 1, 欠均匀为 2, 不均匀为 3);X 12 为结节周边的声晕, 声晕完整且厚度均匀的定义为有, 声晕没有或声晕不完整且厚度不均匀的定义为无 ( 有为 1, 无为 2);X 13 为钙化的类别, 结节内部没有钙化灶存在的定义为无钙化, 结节内部有弧形圆形或周边有蛋壳样钙化的定义为非微钙化, 结节内部可见直径 >2mm 且形态不规则的定义为粗大钙化, 结节内部可见有散在分布的直径 <2mm 的点针状强回声的定义为微钙化 ( 无钙化为 1, 非微钙化为 2, 粗大钙化为 3, 微钙化为 4);X 14 为结节后方回声衰减情况, 后方回声无变化的定义为无后方回声衰减, 后方回声衰减的定义为有后方回声衰减 ( 无后方回声衰减为 1, 有后方回声衰减为 2);X 15 为结节内部及 [18] 周边的血流情况, 参考以往文献分为四级, 结节内部无血流信号的定义为 Ⅰ 级血流, 结节周边出现血流信号的定义为 Ⅱ 级血流, 结节内部出现血流信号的定义为 Ⅲ 级血流, 结节内部及周边均可出现血流信号且血流信号较周围正常腺体组织明显增多的定义为 Ⅳ 级血流 (Ⅰ 级血流为 1,Ⅱ 级血流为 2,Ⅲ 级血流为 3,Ⅳ 级血流为 4) 见表 1-1 5

14 对象与方法应用 Logistic 回归模型分析甲状腺良恶性结节的超声特征表 1-1 甲状腺超声声像图特征及赋值变量名称变量赋值说明性别 X 2 男性 =1, 女性 =2 结节数目 X 3 多发 =1, 单发 =2 最大直径 X 4 大于 1cm=1, 等于 1cm=2, 小于 1cm=3 侵犯包膜 X 5 无 =1, 有 =2 纵横比 X 6 小于 1 =1, 等于 1=2, 大于 1=3 形态 X 7 规则 =1, 欠规则 =2, 不规则 =3 边界 X 8 清晰 =1, 欠清晰 =2, 模糊 =3 边缘特征 X 9 清楚 =1, 欠清楚 =2, 不清楚 =3 回声水平 X 10 无回声 =1 高强或混合回声 =2 等回声 =3 低回声 =4 极低回声 =5 内部质地 X 11 均匀 =1, 欠均匀 =2, 不均匀 =3 声晕 X 12 有 =1, 无 =2 钙化 X 13 无钙化 =1, 非微钙化 =2, 粗大钙化 =3, 微钙化 =4 后方回声衰减 X 14 无 =1, 有 =2 血流情况 X 15 Ⅰ 级血流 =1 Ⅱ 级血流 =2 Ⅲ 级血流 =3 Ⅳ 级血流 =4 6

15 应用 Logistic 回归模型分析甲状腺良恶性结节的超声特征结果结果 1. 手术病理结果甲状腺良性结节共 183 个, 其中甲状腺腺瘤 33 个, 结节性甲状腺肿 150 个甲状腺恶性结节共 103 个, 其中乳头状癌 103 个 2. 甲状腺结节的超声特征与病理结果的对照甲状腺良恶性结节组间的年龄作 t 检验结果为 t=4.441,p=0.000, 显示在年龄这个自变量上有统计学差异 (P <0.05) 见表 2-1 两组结节在性别最大直径有无侵犯包膜纵横比形态边界边缘特征回声水平, 内部质地有无声晕钙化情况后方回声衰减内部血流情况这些超声声像图特征上也有统计学差异 (P <0.05) 在结节数目上无统计学差异(P >0.05) 见表 2-2 表 2-1 年龄分组与病理结果对照年龄 ( 岁 ) 良性结节 (%) 恶性结节 (%) t P (100) (54.5) 5(45.5) (41.2) 20(58.8) (57.9) 40(42.1) (69.5) 25(30.5) (83.7) 7(16.3) (83.3) 2(16.7) (83.3) 1(16.7) 7

16 结果应用 Logistic 回归模型分析甲状腺良恶性结节的超声特征表 2-2 性别超声特征与病理结果对照超声特征恶性结节 (%) 良性结节 (%) χ 2 P 值性别男性 12(11.7) 48(26.2) 女性 91(88.3) 135(73.8) 结节数目单发 58(56.3) 84(45.9) 多发 45(43.7) 99(54.1) 最大直径 >10mm 30(29.1) 135(73.8) 等于 10mm 8(7.8) 3(1.6) <10mm 65(63.1) 45(24.6) 侵犯包膜有 39(37.9) 9(4.9) 无 64(62.1) 174(95.1) 纵横比 <1 74(71.8) 174(95.1) =1 10(9.7) 4(2.2) >1 19(18.5) 5(2.7) 形态规则 20(19.4) 130(71.0) 欠规则 62(60.2) 43(23.5) 不规则 21(20.4) 10(5.5) 边界清晰 14(13.6) 90(49.2) 欠清晰 38(36.9) 85(46.4) 模糊 51(49.5) 8(4.4) 边缘特征清楚 15(14.6) 104(56.8) 欠清楚 40(38.8) 74(40.5) 不清楚 48(46.6) 5(3.7) 回声水平无回声 4(3.9) 48(26.2) 高强或混合 13(12.6) 10(5.5) 等回声 14(13.6) 40(21.9) 低回声 48(46.6) 78(42.6) 极低回声 34(33.0) 7(3.8) 8

1 ABSTRACT 3 5 13 14 14 15 15 16 17 18 18 18 18-21 28 33 34 46 47 53 54 2

: - S99017212 O O 1 1 ABSTRACT 3 5 13 14 14 15 15 16 17 18 18 18 18-21 28 33 34 46 47 53 54 2 - A L Aeq CNE 463 3-5 L Aeq L Aeq CNE WHO/ISH 1999 [49] 18.6kPa / 12.0kPa EpiInfo6.04 SPSS10.0 Logistic 10