H διαγνωστική ακρίβεια της υπερηχογραφικής ελαστογραφίας πίεσης στην κυτταρολογική διάγνωση κακοήθειας σε όζους του θυρεοειδή αδένα

Abstract

Elastography is an important non-invasive ultrasonographic imaging modality that assesses tissue stiffness, thereby contributing to the diagnosis of suspicious thyroid nodules. Two main types are currently used: strain elastography (SE), which is based on manual compression with the ultrasound probe and provides qualitative color-coded stiffness maps, and shear wave elastography (SWE), which measures the propagation velocity of shear waves and additionally provides quantitative elasticity values of the examined tissues. SWE demonstrates superior reproducibility and objectivity, whereas SE remains particularly useful in very stiff lesions, in which SWE may show reduced diagnostic accuracy. The two techniques are considered complementary and, in selected cases, are used in combination with conventional ultrasonography to optimize diagnostic performance. In thyroid nodules, vascularity assessment using color Doppler imaging may provide predictive information regarding nodule characteristics; however, its reliability remains limited due to dependence on both the ultrasound equipment and the operator, and therefore it has not been incorporated into thyroid nodule risk stratification systems. The present study was designed as a diagnostic accuracy cohort study and aimed to evaluate the combined use of strain elastography and the American College of Radiology Risk Stratification System (ACR TI-RADS; American College of Radiology Thyroid Imaging Reporting and Data System) for the diagnosis of thyroid nodule malignancy, with the goal of reducing unnecessary fine-needle aspiration biopsies (FNABs). The primary objective was to determine elastographic cut-off values capable of improving the sensitivity and specificity of ACR TI-RADS in predicting malignancy and to investigate the potential additive diagnostic value of elastography in more accurate malignancy detection. Secondary objectives included the evaluation of factors potentially influencing elastography results, such as age, sex, the presence of Hashimoto’s thyroiditis and hypothyroidism, as well as the method used for calculating relative nodule stiffness (comparison with thyroid parenchyma versus the adjacent sternocleidomastoid muscle). The study further aimed to develop non-invasive diagnostic approaches that could improve diagnostic accuracy while reducing healthcare costs and the need for surgical intervention. The study included patients with nodular thyroid disease who underwent routine evaluation and fulfilled the inclusion criteria, whereas individuals with a history of radioactive iodine treatment, pregnancy, or other conditions affecting thyroid tissue stiffness were excluded. A total of 3,150 patients were evaluated between April 2023 and May 2025. Data were recorded in accordance with personal data protection regulations and included demographic characteristics, thyroid function parameters, conventional two-dimensional ultrasonography (B-mode imaging), and nodule classification according to both the ACR TI-RADS and the European classification system (EU-TIRADS). In patients for whom FNAB was recommended according to ACR TI-RADS criteria, cytological findings were documented, while histopathological diagnoses were recorded for patients who subsequently underwent thyroidectomy. In addition, the stiffness ratio (E2/E1) was calculated using strain elastography, and nodule vascularization patterns were assessed using color Doppler imaging. Evaluated vascularization parameters included peripheral, central, mixed, or absent vascularity. Among the 574 patients who fulfilled the criteria for FNAB, the EU-TIRADS system recommended biopsy in a greater number of patients (n = 747) compared with ACR TI-RADS (n = 574), although the difference was not statistically significant (P = 0.939). In the TR3 category, the difference was more pronounced, with 169 patients requiring FNAB according to ACR TI-RADS versus 305 according to EU-TIRADS (P < 0.001). Of the 556 patients who ultimately underwent biopsy, 56 demonstrated cytological findings suspicious for malignancy (Bethesda categories IV, V, and VI), while 22 had indeterminate cytology (Bethesda category III); these patients underwent surgical treatment. Histopathological examination confirmed papillary thyroid carcinoma in 55 patients. Further statistical analysis demonstrated that the elastographic ratio ER = E2/E1 (defined as the stiffness ratio between the thyroid nodule and the adjacent sternocleidomastoid muscle) was significantly associated with an increased likelihood of malignancy (OR = 5.6, P < 0.001). Multivariate analysis including variables such as sex, age, body mass index (BMI), thyroiditis, hypothyroidism, nodule size, vascularity, and elastographic ratio demonstrated that only autoimmune thyroiditis, absence of vascularity, and the elastographic ratio significantly influenced the probability of malignancy. Elastography using an ER threshold >1.1315 yielded a sensitivity of 76.36% and a specificity of 87.23% for malignancy detection.Using an ER threshold >1.937 in the subgroup of nodules with a diameter ≥25 mm, 240 biopsies of ultimately benign nodules could potentially have been avoided. When patients were stratified according to ACR TI-RADS category (TR3, TR4, and TR5), elastography demonstrated significant additive diagnostic value for malignancy detection, reducing the total number of biopsies across all subcategories. In the TR3 category, application of the elastographic criterion ER >1.6 avoided 159 biopsies (96.9% of biopsies recommended according to ACR TI-RADS criteria for ultimately benign nodules). In the TR4 category, application of the ER >1.37 criterion avoided 276 biopsies (88.5%). Finally, in the TR5 category, recommending FNAB only for nodules with ER >0.953 avoided 23 biopsies (79.3%). However, based on the aforementioned elastographic thresholds, the number of malignant nodules that would not have been diagnosed according to each TI-RADS category was as follows: TR3, 0/4; TR4, 6/31; and TR5, 6/20, corresponding overall to 12 of 55 patients with confirmed malignancy. To improve the sensitivity of the method, elastographic thresholds were recalculated separately for each category in order to avoid missing any confirmed malignant cases. The results demonstrated that, in the TR4 category, an elastographic threshold <0.44 reduced unnecessary biopsies by 71 out of 312 cases (22.8%), whereas in the TR5 category, a threshold <0.54 reduced unnecessary FNABs by 11 out of 29 cases (38%). Therefore, the application of these revised thresholds as additional criteria for avoiding biopsy—according to the TI-RADS category assigned to each nodule—could substantially reduce the total number of biopsies performed on benign nodules, almost by half (from 501 biopsies based solely on ACR TI-RADS recommendations to 260 when elastographic criteria were additionally applied).Furthermore, the study evaluated the diagnostic value of nodule vascularity, focusing specifically on nodules already fulfilling FNAB criteria. Vascularity analysis was performed separately for each ACR TI-RADS category. Although this approach reduced the number of evaluated nodules and potentially limited statistical power, the findings demonstrated that the presence of internal vascularity constituted a clear risk factor for malignancy. Specifically, central vascularity increased the likelihood of malignancy by 1.5-fold in the TR5 category and by 1.3-fold in the TR3 and TR4 categories. In particular, within the TR3 category, which encompasses the majority of thyroid nodules encountered in routine clinical practice, the presence of mixed vascularity increased the indication for FNAB by 1.7-fold (69.4%) compared with other vascularity patterns, indicating that nodules considered more suspicious according to TI-RADS criteria frequently demonstrate central vascularity (either exclusively central or mixed vascularity).Regarding demographic characteristics, age stratification of the study population demonstrated a progressive reduction in the prevalence of malignant cytology with increasing age across the 18–39, 40–59, and ≥60 year age groups: 22.7%, 8.9%, and 7.5%, respectively. Age ≤52 years increased the risk of malignancy by 2.3-fold compared with patients aged >52 years (OR 2.26; 95% CI: 1.3–4.4; P = 0.008). Univariate analysis identified age, sex, and nodule size as significant risk factors for malignant cytology. Specifically, each additional year of age was associated with a 2.8% reduction in the odds ratio (OR) for malignant cytology (95% CI: 1.1%–3.1%; P < 0.001). Male sex and nodule size were associated with an increased risk of malignancy, with ORs of 2.099 (95% CI: 1.133–3.889; P = 0.018) and 0.892 (95% CI: 0.848–0.939; P < 0.001), respectively. In contrast, BMI, autoimmune thyroiditis, and levothyroxine treatment were not significantly associated with malignancy. In multivariate logistic regression analysis, each one-year increase in age was associated with a 2.7% reduction in the relative probability of malignancy. In conclusion, with regard to routine clinical practice, the implementation of elastographic thresholds below which thyroid nodule biopsy may be safely avoided—even when FNAB is recommended according to the corresponding ACR TI-RADS category—may substantially reduce the number of unnecessary biopsies without significantly increasing the risk of missing malignant cases.

Η ελαστογραφία αποτελεί μια σημαντική, μη επεμβατική μέθοδο υπερηχογραφικής απεικόνισης που εκτιμά τη σκληρότητα των ιστών, συνεισφέροντας στη διάγνωση ύποπτων θυρεοειδικών όζων. Υπάρχουν δύο τύποι: η ελαστογραφία πίεσης (strain elastography-SE), που βασίζεται σε χειροκίνητη πίεση της κεφαλής των υπερήχων και παρέχει χρωματικούς χάρτες σκληρότητας, και η ελαστογραφία διατμητικών κυμάτων (shear wave elastography - SWE), που μετρά την ταχύτητα διάδοσης διατμητικών κυμάτων, προσφέροντας και ποσοτικές τιμές ελαστικότητας των υπό εξέταση ιστών. Η SWE υπερέχει σε επαναληψιμότητα και αντικειμενικότητα, ενώ η SE παραμένει χρήσιμη σε πολύ σκληρές βλάβες όπου η SWE υπολείπεται σε διαγνωστική ακρίβεια. Οι δύο τεχνικές θεωρούνται συμπληρωματικές και σε ορισμένες περιπτώσεις χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό με το συμβατικό υπερηχογράφημα για βέλτιστη διαγνωστική ακρίβεια. Στους θυρεοειδικούς όζους, η απεικόνιση της αγγείωσης με έγχρωμο Doppler μπορεί να προσφέρει προγνωστικές πληροφορίες για την ποιότητα των όζων, ωστόσο η αξιοπιστία της είναι περιορισμένη λόγω εξάρτησης από τον χρησιμοποιούμενο εξοπλισμό καθώς και τον εξεταστή, και για αυτό δεν περιλαμβάνεται στα συστήματα ταξινόμησης θυρεοειδικών όζων. Η παρούσα μελέτη, είναι μια μελέτη κοόρτης διαγνωστικής ακρίβειας, και είχε ως στόχο να αξιολογήσει τη συνδυασμένη χρήση της ελαστογραφίας πίεσης και του συστήματος σταδιοποίησης κινδύνου (ΣΣΚ) (RSS- Risk Stratification Systems) του Αμερικάνικου Κολλεγίου Ακτινολόγων (ACR- TI-RADS, American College of Radiology – Thyroid Imaging Reporting and Data System) για τη διάγνωση κακοήθειας στους θυρεοειδικούς όζους, μειώνοντας την ανάγκη για περιττές παρακεντήσεις με λεπτή βελόνη (FNA). Σκοπός ήταν να προσδιοριστούν τα διαγνωστικά όρια (cut-off values) της ελαστογραφίας, που θα βελτιώσουν την ευαισθησία και ειδικότητα του ACR- TI-RADS στην πρόβλεψη κακοήθειας και να διερευνηθεί η ενδεχόμενη προσθετική αξία της ελαστογραφίας στην ακριβέστερη διάγνωση της. Δευτερεύοντες στόχοι περιλάμβαναν τη διερεύνηση παραγόντων που επηρεάζουν τα αποτελέσματα της ελαστογραφίας, όπως η ηλικία, το φύλο, η ύπαρξη αυτοάνοσης θυρεοειδίτιδας Hashimoto (ΑΘ) και υποθυρεοειδισμού, καθώς και τη μέθοδο υπολογισμού της σχετικής σκληρότητας των όζων (σύγκριση με το θυρεοειδικό παρέγχυμα αλλά και τον παρακείμενο στερνοκλειδομαστοειδή μυ) . Η μελέτη αποσκοπούσε στην ανάπτυξη μη επεμβατικών μεθόδων που θα βελτιώσουν την ακρίβεια διάγνωσης, μειώνοντας το κόστος και την ανάγκη για χειρουργική παρέμβαση. Η μελέτη περιλάμβανε ασθενείς με οζώδη νόσο του θυρεοειδούς, οι οποίοι υποβλήθηκαν σε τακτικό έλεγχο και πληρούσαν τα κριτήρια ένταξης, ενώ αποκλείστηκαν άτομα με ιστορικό ραδιενεργού ιωδίου, εγκυμοσύνη, ή άλλες καταστάσεις που επηρεάζουν τη σκληρότητα του θυρεοειδικού ιστού. Εξετάστηκαν 3150 ασθενείς από τον Απρίλιο 2023 έως και τον Μάιο 2025. Τα δεδομένα καταγράφηκαν σύμφωνα με την προστασία των προσωπικών δεδομένων και περιλάμβαναν δημογραφικά στοιχεία, θυρεοειδική λειτουργία, διδιάστατο υπερηχογραφικό έλεγχο (b-mode, Brightness mode) καθώς και κατηγοριοποίηση των όζων με βάση τόσο το σύστημα ACR-TI-RADS , όσο και το Ευρωπαϊκό σύστημα ταξινόμησης (EU-TIRADS). Στους ασθενείς που συστήθηκε βιοψία σύμφωνα με τις επιταγές του ACR-TIRADS, καταγράφηκαν τα αποτελέσματα της κυτταρολογικής εξέτασης, και για όσους υπεβλήθησαν σε θυρεοειδεκτομή, καταγράφηκε η παθολογοανατομική διάγνωση της ιστολογικής εξέτασης. Επίσης, υπολογίστηκε ο δείκτης σκληρότητας (E2/E1) με την τεχνική της SE και καταγράφηκε η μορφή αιμάτωσης των όζων με τη χρήση color - Doppler. Οι παράμετροι περιλάμβαναν την παρουσία περιφερικής, κεντρικής, μεικτής αιμάτωσης ή την απουσία αιμάτωσης.Από τους 574 ασθενείς που πληρούσαν τα κριτήρια για βιοψία, το σύστημα EU-TIRADS πρότεινε περισσότερους ασθενείς για βιοψία (ν=747) σε σχέση με το ACR-TIRADS (ν=574), αν και η διαφορά δεν ήταν στατιστικά σημαντική (P=0.939). Στην κατηγορία TR3, η διαφορά ήταν μεγαλύτερη, με 169 ασθενείς να χρειάζονται βιοψία με το ACR-TIRADS και 305 με το EU-TIRADS (P<0.001). Από τους 556 ασθενείς που υποβλήθηκαν τελικά σε βιοψία, 56 είχαν κυτταρολογικά αποτελέσματα ύποπτα για κακοήθεια (κατηγορίες IV, V, VI) και 22 είχαν ασαφή διάγνωση (κατηγορία III), και οι οποίοι αντιμετωπίστηκαν χειρουργικά. Από αυτούς, 55 διαγνώστηκαν με θηλώδη καρκίνο του θυρεοειδούς. Η περαιτέρω στατιστική ανάλυση έδειξε ότι ο λόγος ER= E2/E1 ( λόγος σκληρότητας του όζου προς αυτήν του εγγύς τμήματος του στερνοκλειδομαστοειδή μυός) σχετίζεται με αυξημένη πιθανότητα κακοήθειας (OR=5.6, P<0.001). Το πολυπαραγοντικό μοντέλο που περιλάμβανε μεταβλητές όπως φύλο, ηλικία, δείκτη μάζας σώματος (ΔΜΣ), αυτοάνοση θυρεοειδίτιδα, υποθυρεοειδισμό, μέγεθος όζου, αιμάτωση και ελαστογραφικό πηλίκο κατέδειξε ότι μόνο η αυτοάνοση θυρεοειδίτιδα, η μη ύπαρξη αιμάτωσης και το ελαστογραφικό πηλίκο επηρεάζουν σημαντικά την πιθανότητα κακοήθειας ενός όζου Η ελαστογραφία με κριτήριο ER>1.1315 προσδιόρισε ευαισθησία 76.36% και ειδικότητα 87.23% στην πρόγνωση κακοήθειας. Χρησιμοποιώντας το κριτήριο ER>1.937 στην υποομάδα των όζων με διάμετρο ≥25χιλιοστών, θα μπορούσαν να αποφεύχθηκαν 240 βιοψίες επί καλοηθών τελικά όζων. Χωρίζοντας τους ασθενείς με βάση την κατηγορία ACR-TIRADS ( TR3, TR4 και TR5), η ελαστογραφία απέδειξε σημαντική προσθετική διαγνωστική αξία στη εντόπιση της κακοήθειας, μειώνοντας τον συνολικό αριθμό των βιοψιών σε όλες τις υποκατηγορίες. Στην κατηγορία TR3, με το ελαστογραφικό κριτήριο ER>1.6, αποφεύχθηκαν 159 βιοψίες (96.9% αυτών που συστήνονται σύμφωνα με τα κριτήρια ACR-TIRADS επί των καλοηθών τελικά όζων). Στην κατηγορία TR4, με το κριτήριο ER>1.37, αποφεύχθηκαν 276 βιοψίες (88.5%). Τέλος, στην κατηγορία TR5, η σύσταση για βιοψία μόνο σε όζους με ελαστογραφικό κριτήριο ER>0.953 απέφυγε 23 βιοψίες (79.3%). Με βάση τα ανωτέρω ελαστογραφικά όρια όμως, ο αριθμός κακοήθων όζων που δεν διαγιγνώσκονται ανά κατηγορία TIRADS ήταν: TR3: 0/4, TR4: 6/31, TR5: 6/20, δηλαδή 12 από 55 ασθενείς με επιβεβαιωμένη κακοήθεια. Για τη βελτίωση της ευαισθησίας της μεθόδου, υπολογίστηκαν τα ελαστογραφικά όρια σε κάθε κατηγορία ξεχωριστά, έτσι ώστε να μην παραλείπεται κανένα περιστατικό επιβεβαιωμένης κακοήθειας. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι στην κατηγορία TR4 το ελαστογραφικό όριο < 0.44 μειώνει κατά 71 από 312 τις περιττές βιοψίες (ποσοστό 22,8%), ενώ στην κατηγορία TR5, το όριο < 0.54 μειώνει 11 από 29 τις περιττές βιοψίες (ποσοστό 38%). Συνεπώς, η εφαρμογή αυτών των ανώτερων ορίων ως πρόσθετου κριτηρίου για τη μη διενέργεια βιοψίας (ανάλογα με την κατηγορία TIRADS στην οποία κατατάσσεται κάθε όζος) επιτρέπει τη σημαντική μείωση του συνολικού αριθμού των βιοψιών καλοηθών όζων σχεδόν κατά το ήμισυ (από 501, ακολουθώντας τις κατευθυντήριες οδηγίες του ACR-TIRADS, σε 260, όταν συμπεριλαμβάνονται τα κριτήρια της ελαστογραφίας). Επιπρόσθετα, η μελέτη εξέτασε τη διαγνωστική αξία της αιμάτωσης των όζων, εστιάζοντας σε όζους που πληρούσαν ήδη τα κριτήρια για βιοψία. Η ανάλυση της αιμάτωσης έγινε ξεχωριστά για κάθε κατηγορία ACR-TIRADS. Παρά το γεγονός ότι αυτό περιόρισε τον αριθμό των εξεταζόμενων όζων και ενδεχομένως μειώνει τη στατιστική ισχύ, τα αποτελέσματα ανέδειξαν ότι η παρουσία εσωτερικής αιμάτωσης αποτελεί σαφή παράγοντα αύξησης της κακοήθειας στους όζους. Συγκεκριμένα, η κεντρική αιμάτωση αύξανε την πιθανότητα κακοήθειας 1,5 φορές στην κατηγορία TR5 και 1,3 φορές στις κατηγορίες TR3 και TR4. Ειδικότερα, στην κατηγορία TR3, όπου κατατάσσονται οι περισσότεροι όζοι στην κλινική πράξη, η ύπαρξη μεικτής αιμάτωσης αύξανε την ένδειξη για βιοψία κατά 1,7 φορές (69.4%) σε σχέση με τις άλλες κατηγορίες αιμάτωσης, δείχνοντας ότι οι πιο ύποπτοι όζοι σύμφωνα με τα κριτήρια TIRADS εμφανίζουν συχνά κεντρική αιμάτωση (αποκλειστικά κεντρική ή μεικτή αιμάτωση). Όσον αφορά τα δημογραφικά χαρακτηριστικά, η ηλικιακή διαστρωμάτωση του πληθυσμού έδειξε μείωση του ποσοστού κακοήθους κυτταρολογίας με την αύξηση της ηλικίας στις υποομάδες 18-39, 40-59 και ≥60 ετών: 22,7%, 8,9% και 7,5% αντίστοιχα . Η ηλικία ≤52 ετών αυξάνει τον κίνδυνο κακοήθειας 2,3 φορές σε σχέση με τους ασθενείς ηλικίας >52 ετών (OR, 2,26; 95% CI: 1,3 ̶ 4,4; P =0.008). Η ανάλυση της μονής μεταβλητής υπέδειξε ότι η ηλικία, το φύλο και το μέγεθος του όζου συνιστούν σημαντικούς παράγοντες κινδύνου για ύπαρξη κακοήθους κυτταρολογίας. Συγκεκριμένα, για κάθε επιπλέον έτος ηλικίας παρατηρήθηκε μείωση 2,8% στον λόγο πιθανοτήτων (OR) για κακοήθη κυτταρολογία (95% ΔΕ: 1,1% ̶ 3,1%; P < 0,001). Το φύλο (άνδρας) και το μέγεθος του οζιδίου συσχετίστηκαν με αυξημένο κίνδυνο κακοήθειας, με OR 2,099 (95% ΔΕ: 1,133 ̶ 3,889; P = 0,018) και 0,892 (95% ΔΕ: 0,848 ̶ 0,939; P < 0,001), αντίστοιχα. Αντίθετα, ο ΔΜΣ, η ΑΘ και η χρήση θυροξίνης δεν εμφάνισαν σημαντική συσχέτιση με την ύπαρξη κακοήθειας. Στην ανάλυση πολλαπλής λογιστικής παλινδρόμησης, για κάθε χρόνο αύξησης της ηλικίας παρατηρήθηκε μείωση 2,7% στην σχετική πιθανότητα για ύπαρξη κακοήθειας.Συμπερασματικά, όσον αφορά την καθημερινή κλινική πράξη, η χρήση ελαστογραφικών ορίων κάτω από τα οποία μπορούμε με ασφάλεια να αποφύγουμε τη διαδικασία της βιοψίας των όζων ακόμα και αν αυτή συστήνεται με βάση την κατηγορία ACR-TIRADS που κατηγοριοποιείται ο εκάστοτε όζος, μπορεί να συμβάλλει στη μείωση των περιττών βιοψιών, χωρίς σημαντικό κίνδυνο παράληψης κακοήθων περιστατικών.