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第一部分甲状腺良恶性结节鉴别的数学模型目的:甲状腺结节的发病率逐年增高,但通过超声图像来鉴别其良恶性的技术却进展不大,如果通过手术来解决,术后给患者的身体带来的危害不可忽视,又由于在甲状腺结节中,良性结节占95%,恶性结节仅占5%,所以提高甲状腺结节超声图像的鉴别技术势在必行。随着生物医学图像处理技术的飞速发展,以及多功能、大容量、高速度计算机软件和数值计算理论的不断完善,结合这些技术、方法对甲状腺结节进行数值模拟,研究甲状腺结节的良恶性特征,并对其结果进行处理分析。计算机数值模拟作为研究与预测相结合的一种手段,可以从多角度为医学研究提供可用信息参数。方法:本课题首先读取甲状腺结节超声二维灰阶图像(其中良性结节415个,恶性结节131个)的灰度值,并对良恶性的灰度值进行秩和检验,进而找到区分良恶性的显著特征,利用这些显著特征通过数学方法建立多种分类器,通过比较不同分类器的精度和覆盖度找到最好的数学分类模型,从而为甲状腺结节的诊断提供科学依据。结果:研究中主要采用医学、数学、计算机学等多种学科的交叉研究,内容包含了创新的算法思想及不同的分类模型。利用k-mer串算法能够全面细致的找到图像的灰度特征,提高了分类的精度,用秩和检验寻找区分良恶性的显著特征,提高了分类的速度,通过用显著特征构建不同的分类器,通过比较不同分类器的精度和覆盖度得到最优分类器LIBSVM,该分类器良恶性的精度和覆盖度都比较高。利用该分类器,可以较为精准快速的判断超声图像中甲状腺结节的良恶性。结论:通过样本的增加及对良恶性样本量均衡化处理,可以进一步提高LIBSVM分类器的精度和覆盖度。LIBSVM分类器可为医生及研究人员对甲状腺结节良恶性鉴别诊断提供一套快捷准确的技术方法和研究思路,并对甲状腺结节的临床诊断产生重大的促进作用。第二部分实时超声弹性成像与超声造影鉴别甲状腺良恶性结节中的应目的:探讨实时超声弹性成像(real-time elastosonography,RTE)与超声造影(contrast-enhanced ultrasonography,CEUS)在甲状腺良恶性结节中鉴别诊断的价值。方法:选取2012年9月至2015年3月河北医科大学第二医院、第三医院拟行外科手术治疗的甲状腺结节患者97例,共计109个结节,其中男性50例,女性47例,年龄17-76岁,平均45.9士12.8岁。对所有患者的甲状腺结节病灶(66个恶性病灶及43个良性病灶)进行CEUS和RTE检查,并经手术病理证实。分析甲状腺结节患者CEUS和RTE的图像信息。以病理检查作为金标准,绘制ROC曲线,评估单用和联合使用两种方法诊断的灵敏度、特异度、阳性预测值、阴性预测值和准确度。结果:在109个甲状腺结节中,病理活检为恶性结节的为66个,且均为甲状腺乳头癌,良性结节有43个,其中腺瘤21个、结节性甲状腺肿22个。CEUS诊断甲状腺良恶性结节的灵敏度、特异度、阳性预测值、阴性预测值和准确度分别为81.82%、90.70%、93.10%、90.70%和85.32%;RTE诊断的灵敏度、特异度、阳性预测值、阴性预测值和准确度分别为80.30%、88.37%、91.38%、88.37%和83.49%;两者联合诊断的灵敏度、特异度、阳性预测值、阴性预测值和准确度分别为95.45%、95.35%、96.92%、95.35%和95.41%,CEUS+RTE两者联合诊断的灵敏度、特异度均高于CEUS和RTE单独诊断,且差异具有统计学意义(均P<0.05)。CEUS、RTE和CEUS+RTE联合诊断甲状腺结节ROC曲线下面积分别为0.883、0.863和0.959,RTE的ROC曲线下面积明显低于CEUS+RTE(P<0.05)。结论:CEUS联合RTE比CEUS或RTE单独鉴别诊断甲状腺良恶性结节的准确度更高。第三部分甲状腺癌超声特征与颈部淋巴结转移的关联研究目的:探讨甲状腺癌的超声表现与颈部淋巴结转移的关系。方法:回顾性分析2010年1月至2015年1月在河北医科大学第二医院、第三医院病理诊断为甲状腺癌患者186例,共246个甲状腺癌结节的术前超声表现进行分析,根据病理结果有无颈部淋巴结转移分为两组,转移组86例(129个结节)和未转移组100例(117个结节)。记录甲状腺癌结节的超声特征,进行甲状腺癌超声表现与颈部淋巴结转移的单因素和多因素分析,并绘制ROC曲线评价甲状腺癌结节的超声特征预测颈部淋巴结转移的诊断效能。结果:超声诊断甲状腺癌颈部淋巴结转移的灵敏度为81.40%(105/129),特异度为92.32%(108/117),阳性预测值为92.11%(105/114),阴性预测值为81.82%(108/132)。甲状腺癌患者颈部转移性淋巴结最常见Ⅵ区,其次为IV区和Ⅲ区;原发癌位置在甲状腺中部和下部者转移率最高。转移组淋巴结收缩期最高流速(Peak Systolic Velocity,PSV)和阻力指数(Resistive Index,RI)显著高于非转移组淋巴结(均P<0.001),PSV和RI判断甲状腺癌有无颈部淋巴结转移的最佳诊断界限值为24.505cm/s和0.654。多因素分析的结果显示甲状腺癌结节大小、边界与被膜接触面积、微钙化和血流分级是甲状腺患者发生颈部淋巴结转移的危险因素(均P<0.05),癌结节大小、甲状腺被膜侵犯、微钙化和血流分级诊断颈部淋巴结转移的效能较好,ROC曲线下面积分别为0.807、0.856、0.881和0.812。结论:甲状腺癌患者的癌结节最大直径、甲状腺被膜侵犯、微钙化和血流分级可能是预测颈部淋巴结转移的重要指标,综合多个指标判断可提高超声对甲状腺癌颈部转移性淋巴结的检出率,更好地为临床治疗提供参考。