Vascularisation of Benign and Malignant Thyroid Nodules: CD US Evaluation

Zusammenfassung

Ziel: requenzmodulierter Doppler-Ultraschall (DUS) hat den Nachweis von Blutfluss in Schilddrüsentumoren ermöglicht. Seine Rolle bei der Beurteilung von Schilddrüsenknoten hinsichtlich Malignität ist aber noch nicht genau definiert worden. Material und Methoden: DUS- und Spektralparameter wurden in 50 benignen und 20 malignen Schilddrüsenknoten analysiert. Folgende Vaskularisationsmuster konnten identifiziert werden: Muster 0 - kein erkennbarer Fluss; Muster 1 - minimaler zentraler Fluss ohne peripheren Ring; Muster 2 - peripherer ringförmiger Fluss ohne oder mit minimalem zentralen Fluss; Muster 3 - peripherer ringförmiger Fluss und geringer bis mäßig ausgeprägter Fluss innerhalb des Knotens; Muster 4 - ausgeprägter zentraler Fluss mit oder ohne peripheren Ring. Spitzenflussgeschwindigkeit (PSV) und enddiastolische Geschwindigkeit (EDV) wurden bestimmt und der Widerstandsindex (RI) ausgerechnet. Ergebnisse:Signifikant mehr gutartige Knoten zeigten Vaskularisationsmuster 1, 2 und 3. Signifikant mehr bösartige Knoten zeigten Vaskularisationsmuster 3 und 4 und nur Muster 4. EDV war signifikant niedriger in malignen als in benignen Knoten (6,06 ± 4 cm/s vs. 13,01 ± 8,74 cm/s). RI war signifikant höher in malignen als in benignen Schilddrüsenknoten (0,75 ± 0,08 vs. 0,56 ± 0,09). Für RI ≥ 0,70 wurden 80 % Sensitivität, 92 % Spezifität, 80 % positiver Vorhersagewert, 92 % negativer Vorhersagewert und 88,6 % Genauigkeit berechnet, um maligne Schilddrüsenknoten zu charakterisieren. Schlussfolgerung: Wir glauben, dass Flussnachweis innerhalb des Knotens ohne oder mit minimalem peripheren Fluss im DUS sowie ein RI ≥ 0,70 relativ verlässlich zur Unterscheidung zwischen malignen und benignen Schilddrüsenknoten herangezogen werden können. Knoten mit vorherrschender peripherer Vaskularisation und minimalem oder keinem zentralen Fluss und ein RI unter 0,70 sind wahrscheinlich gutartig.

Abstract

Purpose: Frequency encoded Doppler ultrasound (DUS) imaging has allowed identification of flow in thyroid tumours, but its role in evaluation of thyroid nodules for malignancy has not been accurately defined. We wanted to investigate the possible role of DUS in differentiation of benign and malignant nodules.Materials and Methods: DUS and spectral parameters were analysed in 50 benign and 20 malignant thyroid nodules. The following patterns of vascularity were identified: pattern 0 - no visible flow; pattern 1 - minimal internal flow without a peripheral ring; pattern 2 - peripheral ring of flow but minimal or no internal flow; pattern 3 - peripheral ring of flow and a small-to moderate amount of internal flow; pattern 4 - extensive internal flow with or without a peripheral ring. Peak systolic velocity (PSV) and end diastolic velocity (EDV) was measured and resistance index (RI) was calculated. Results: Significantly more benign nodules had vascularisation patterns 1.2 and 3. Significantly more malignant nodules had vascularisation patterns 3 and 4, and only pattern 4. EDV was significantly lower in malignant than in benign nodules (6.06 ± 4 cm/sec vs. 13.01 ± 8.74 cm/sec). RI was significantly higher in malignant than in benign thyroid nodules (0.75 ± 0.08 vs. 0.56 ± 0.09). For RI ≥ 0.70: 80 % sensitivity, 92 % specificity, 80 % positive predictive value, 92 % negative predictive value, and 88.6 % accuracy, were calculated in characterising malignant thyroid nodules. Conclusion: We believe that internal flow without or with minimal peripheral flow on DUS and RI ≥ 0.70 can be used to distinguish between malignant and benign thyroid nodules fairly reliably. Nodules with prevailing peripheral vascularisation and minimal or no internal vascularisation, and RI below 0.70 are probably benign.

Key words

thyroid - nodule - frequency encoded Doppler Ultrasound (DUS) - resistance index (RI) - vascularisation

References

• 1 Frates M C, Benson C B, Doubilet P M. et al . Can Color Doppler Sonography Aid in the Prediction of Malignancy of Thyroid Nodules?.  J Ultrasound Med. 2003;  22 127-131
• 2 Woestyn J, Afschrift M, Schelstraete K. et al . Demonstration of nodules in the normal thyroid by echography.  Br J Radiol. 1985;  58 1179-1182
• 3 Brander A, Viikinkoski V, Nickels J. et al . Importance of thyroid abnormalities detected at US screening: a 5-year follow-up.  Radiology. 2000;  215 801-806
• 4 Mortenson J, Woolner L, Bennett W. Gross and microscopic findings in clinically normal thyroid glands.  J Clin Endocrinol Metab. 1955;  15 1270-1280
• 5 Mazzaferri E. Management of a solitary thyroid nodule.  N Engl J Med. 1993;  328 553-559
• 6 Cochand-Priollet B, Guillausseau P J, Chagnon S. et al . The diagnostic value of fine-needle aspiration biopsy under ultrasonography in nonfunctional thyroid nodules: a prospective study comparing cytologic and histologic findings.  Am J Med. 1994;  97 152-157
• 7 Iannuccilli J D, Cronan J J, Monchik J M. Risk for Malignancy of Thyroid Nodules as Assessed by Sonographic Criteria The Need for Biopsy.  J Ultrasound Med. 2004;  23 1455-1464
• 8 Fukunari N, Tanaka K, Sugino K. et al . Clinical evaluation of real-time tissue elastography (RTE for the differential diagnosis of thyroid follicular.  Ultraschall in Med. 2005;  S1 26
• 9 Franceschi M, Roncevic S, Mateša N. et al . Role of ultrasonography and fine needle aspiration biopsy in the management of thyroid nodules.  Ultraschall in Med. 2005;  S1 26
• 10 Brkljacic B, Cuk V, Tomic-Brzac H. et al . Ultrasonic evaluation of benign and malignant nodules in echographically multinodular thyroids.  J Clin Ultrasound. 1994;  22 71-76
• 11 Kim E K, Park C S, Chung W V. et al . New sonographic criteria for recommending FNAB of nonpalpabile solid nodules of the thyroid.  AJR. 2002;  178 687-691
• 12 Koike E, Noguchi S, Yamasita H. et al . Ultrasonographic characteristic of thyroid nodules.  Arch Surg. 2001;  136 334-337
• 13 Takami, Ikeda Y, Miyabe R. et al . Radiological and surgical management of thyroid neoplasms.  Biomedicine & Pharmacotherapy. 2004;  58 360-364
• 14 Gritzmann N. Sonography of the neck: current potentials and limitations.  Ultraschall in Med. 2005;  26 185-196
• 15 Rago T, Vitti P, Chiovato S. et al . Role of conventional ultrasonography and color flow-Doppler sonography in predicting malignancy in “cold” thyroid nodules.  Eur J Endocrinol. 1998;  138 41-46
• 16 Shimamoto K, Endo T, Ishigaki T. et al . Thyroid nodules: evaluation with color Doppler ultrasonography.  J Ultrasound Med. 1993;  12 673-678
• 17 Folkman J. Role of angiogenesis in tumor growth and metastasis.  Semin Oncol. 2002;  29 15-18
• 18 Ramsden J D. Angiogenesis in the thyroid gland.  Journal of Endocrinology. 2000;  166 475-480
• 19 Turner H E, Harris A L, Melmed S. et al . Angiogenesis in Endocrine Tumors.  Endocrine Reviews. 2003;  24 600-632
• 20 Ishiwata T, Iino Y, Takei H. et al . Tumor angiogenesis as an independent prognostic indicator in human papillary thyroid carcinoma.  Oncology Reports. 1998;  5 1343-1348
• 21 Segal K, Shpitzer T, Feinmesser M. et al . Angiogenesis in follicular tumors of the thyroid.  Journal of Surgical Oncology. 1996;  63 95-98
• 22 Gritzmann N, Koischwitz D, Rettenbacher T. Sonography of the thyroid and parathyroid glands.  Radiol Clin North Am. 2000;  38 1131-1145
• 23 Spezia S, Cerbone G, Colao A. et al . Usefulness of power doppler in the diagnostic managment of hypoechoic thyroid nodules.  European Journal of Ultrasound. 1997;  6 165-170
• 24 Miyakawa M, Onoda N, Etoh M. et al . Diagnosis of thyroid follicular carcinoma by the vascular pattern and velocimetric parameters using high resolution pulsed and power Doppler ultrasonography.  Endocr J. 2005;  52 207-212
• 25 Bonnema S J, Bennedbæk F N, Wiersinga W M. et al . Management of the non-toxic multinodular goitre: A European questionnaire study.  Clin Endocrinol. 2000;  53 5-12
• 26 Hegedüs L. Thyroid ultrasound.  Endocrinol Metab Clin North Am. 2001;  30 339-360
• 27 Papini E, Guglielmi R, Bianchini A. et al . Risk of malignancy in nonpalpabile thyroid nodules: Predictive value of ultrasound and color-doppler features.  J Clin Endocrinol Metab. 2002;  87 1941-1946
• 28 Berni A, Tromaba L, Flavo L. et al . Malignant thyroid nodules: comparison between color Doppler diagnosis and histological examination of surgical samples.  Chir Ital. 2002;  54 643-647
• 29 Fakunari N. Thyroid ultrasonography B-mode and color-doppler.  Biomed Pharmacother. 2002;  56 55-59