Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.

Artykuł badawczy

Ilościowe cechy mikronaczyniowe w ultrasonografii o superrozdzielczości do klasyfikacji guzków tarczycy opartej na uczeniu maszynowym

211 wyświetleń

⸱

11 września 2026

 ,  ,  ,  ,  , 

* These authors contributed equally

W tym artykule

Podsumowanie

W niniejszym badaniu porównano pięć algorytmów uczenia maszynowego do klasyfikacji guzków tarczycy z wykorzystaniem cech obrazowania ultradźwiękowego o wysokiej rozdzielczości (super-resolution). Najlepsze wyniki uzyskał model SVM (dokładność 68,6%, pole pod krzywą AUC 0,690), identyfikując mikrozwapnienia oraz powiększenie po podaniu kontrastu jako kluczowe czynniki, jednak wyniki te wymagają zewnętrznej walidacji przed zastosowaniem w praktyce klinicznej.

Streszczenie

W niniejszym badaniu porównano pięć algorytmów uczenia maszynowego — Random Forest (RF), Support Vector Machine (SVM), Decision Tree (DT), eXtreme Gradient Boosting (XGBoost) oraz Gradient Boosting (GB) — w celu klasyfikacji guzków tarczycy z wykorzystaniem cech ilościowych uzyskanych z konwencjonalnego badania ultrasonograficznego, ultrasonografii z kontrastem (CEUS) oraz ultrasonografii o superrozdzielczości (SRUS). Retrospektywne badanie objęło 68 guzków tarczycy u 63 pacjentów (30 łagodnych i 38 potwierdzonych jako rakowiak tarczycy [PTC]) i zostało przeanalizowane pod kątem 25 cech ilościowych z zastosowaniem pięciokrotnej walidacji krzyżowej z grupowaniem pacjentów, co zapewniło przypisanie wszystkich guzków od tego samego pacjenta do tej samej grupy (fold). Wydajność modeli podsumowano w ramach grup oraz na podstawie połączonych predykcji poza grupą (out-of-fold [OOF]), a dla najlepiej działającego modelu SVM przeprowadzono ukierunkowaną analizę OOF SHapley Additive exPlanations (SHAP) z wykorzystaniem wyjaśniacza opartego na permutacji. SVM osiągnął najwyższą średnią dokładność (0.686 ± 0.120) oraz średnią wartość pola pod krzywą charakterystyki operacyjnej odbiornika (ROC-AUC) (0.690 ± 0.164), przy połączonej czułości OOF wynoszącej 0.842 i swoistości 0.50, natomiast mikrowapnienia oraz powiększenie po podaniu kontrastu zostały zidentyfikowane jako najistotniejsze czynniki SHAP dla tego modelu. RF wykazał zrównoważoną wydajność (dokładność 5.9%, czułość 5.3%, swoistość 56.7%), podczas gdy DT wypadł słabo (dokładność 0.429, ROC-AUC 0.47), zbliżając się do poziomu losowego zgadywania. Badanie wykazało, że ilościowe pomiary SRUS mogą zostać włączone do konwencjonalnych klasyfikatorów; jednak wyniki mają charakter wstępny i wymagają prospektywnej walidacji wieloośrodkowej na większych kohortach przed wdrożeniem klinicznym.

Wprowadzenie

Guzki tarczycy stanowią bardzo powszechne znalezisko kliniczne, a wskaźniki ich wykrywalności w populacjach bezobjawowych podczas badania ultrasonograficznego sięgają 68%1. Niedawne metaanalizy wykazały, że globalna rozpowszechnioność guzków tarczycy wzrosła z 21,53% w latach 20–201 do 29,29% w latach 2012–2022, dotykając około jednej na cztery osoby w ogólnej populacji2,3. Wśród tych guzków w 7–15% przypadków ostatecznie diagnozowany jest rak tarczycy, z czego przeważającym podtypem jest rak brodawkowaty tarczycy (PTC)4,5. PTC odpowiada za 80–90% wszystkich nowotworów złośliwych tarczycy i stał się jednym z najszybciej rosnących typów raka, a wskaźniki zapadalności wzrosły z 4,8 do 14,9 na 10 0 osób w latach 1975–20126.

Konwencjonalne badanie ultrasonograficzne pozostaje podstawą oceny guzków tarczycy, oferując nieinwazyjną, kosztowo efektywną i powszechnie dostępną metodę diagnostyczną7. Tradycyjne cechy sonograficzne sugerujące złośliwość obejmują wyraźną hipoechogeniczność, nieregularne brzegi, mikrozwapnienia oraz kształt w pionie większy niż w poziomie8,9. Jest ona jednak zasadniczo ograniczona przez barierę dyfrakcji akustycznej, która redukuje rozdzielczość przestrzenną do około 10 µm10. Ograniczenie to znacząco utrudnia wizualizację mikrokrążenia i ocenę szczegółowej morfologii naczyń, które są krytycznymi parametrami w różnicowaniu łagodnych i złośliwych zmian tarczycy1. Obrazowanie przepływów w kolorowym Dopplerze (CDFI) oraz ultrasonografia z kontrastem (CEUS), mimo poprawy wykrywalności przepływu krwi, pozwalają na wizualizację jedynie naczyń o prędkości przepływu przekraczającej 1 cm/s i nadal pozostają ograniczone rozdzielczością dyfrakcyjną12,13.

Ultradźwięki o superrozdzielczości (SRUS), jako technologia przełomowa, pokonują tradycyjny limit dyfrakcyjny konwencjonalnych systemów ultradźwiękowych14,15. Dzięki wykorzystaniu kontrastowych mikropęcherzyków jako punktowych celów do lokalizacji i śledzenia, SRUS osiąga rozdzielczość przestrzenną w skali mikronowej, umożliwiając wizualizację i kwantyfikację mikrokrążenia na bezprecedensowym poziomie szczegółowości16,17. Technika ta pozwala na pomiar zarówno gęstości mikronaczyniowej (MVD), jak i szybkości przepływu w mikronaczyniach (MFR), zapewniając oceny strukturalne i funkcjonalne, które są nieosiągalne za pomocą nieinwazyjnego obrazowania17,18. Badania pilotażowe wykazały, że łagodne guzki tarczycy wykazują znacznie wyższą MFR niż guzki złośliwe, z wartościami średnimi odpowiednio 16,76 ± 6,82 mm/s oraz 9,86 ± 4,54 mm/s19. Wprowadzenie „ultradźwiękowej mikronaczyniomiki” — wysokoprzepustowej ekstrakcji cech ilościowych z obrazów SRUS — dodatkowo zwiększa potencjał precyzyjnej i spersonalizowanej oceny mikronaczyniowej.

Uczenie maszynowe (ML) zrewolucjonizowało analizę obrazowania medycznego, w szczególności w zakresie charakterystyki guzków tarczycy20,21. Modele głębokiego uczenia, a zwłaszcza konwolucyjne sieci neuronowe (CNN), osiągnęły w poprzednich badaniach wartości pola pod krzywą charakterystyki operacyjnej odbiornika (ROC-AUC) przekraczające 0,902,23,24. Podejścia oparte na zespołowym uczeniu maszynowym, łączące wiele algorytmów — w tym Random Forest (RF), maszyny wektorów nośnych (SVM), drzewa decyzyjne (DT), Gradient Boosting (GB) oraz eXtreme Gradient Boosting (XGBoost) — wykazały potencjał w poprawie dokładności diagnostycznej i odporności w odniesieniu do heterogenicznych zbiorów danych21. Jak niedawno kompleksowo przeanalizowali Habchi i wsp.25, dziedzina sztucznej inteligencji (AI) w diagnostyce raka tarczycy szybko się rozszerzyła, obejmując konwertery wizualne, duże modele językowe i architektury hybrydowe, co odzwierciedla rozwój tej dyscypliny w kierunku coraz bardziej złożonych ram diagnostycznych opartych na obrazowaniu.

Podczas gdy konwencjonalne cechy ultrasonograficzne były szeroko badane w połączeniu z algorytmami AI, kombinacja parametrów mikronaczyniowych o superrozdzielczości z modelami ML pozostaje w dużej mierze nieznana. Pomimo obiecującego potencjału technologii SRUS oraz udowodnionej skuteczności algorytmów uczenia maszynowego w obrazowaniu medycznym, kilka kluczowych pytań pozostaje bez odpowiedzi. Po pierwsze, która architektura uczenia maszynowego — czy tradycyjne algorytmy, takie jak RF i SVM, czy zaawansowane metody zespołowe, takie jak XGBoost i GB — wykazuje optymalną wydajność w odniesieniu do cech mikronaczyniowych pochodzących z SRUS? Po drugie, jak modele te wypadają w porównaniu pod kątem czułości, swoistości i ogólnej dokładności diagnostycznej w różnicowaniu łagodnych i złośliwych guzków tarczycy? Po trzecie, które parametry mikronaczyniowe wyodrębnione z obrazowania SRUS w największym stopniu wpływają na skuteczność klasyfikacji? Odpowiedź na te pytania jest niezbędna do stworzenia opartych na dowodach ram dla implementacji klinicznej diagnostyki guzków tarczycy wspomaganej przez SRUS.

W związku z tym niniejsze badanie ma na celu kompleksową ocenę wydajności pięciu algorytmów ML (RF, SVM, DT, XGBoost i GB) w klasyfikacji guzków tarczycy z wykorzystaniem danych z obrazowania mikro naczyniowego USG w superrozdzielczości. Poprzez systematyczne porównanie tych podejść i zidentyfikowanie najbardziej informacyjnych biomarkerów mikronaczyniowych, badanie to ma na celu usprawnienie paradygmatu diagnostycznego w charakterystyce guzków tarczycy oraz wniesienie wkładu w rosnącą bazę dowodów potwierdzających użyteczność kliniczną technologii SRUS w obrazowaniu onkologicznym. Postawiliśmy hipotezę, że uprzednio określony zestaw 25 cech pozwoli na dyskryminację guzków łagodnych i guzków zdiagnozowanych jako rakowiak brodawkowaty tarczycy na poziomie przekraczającym wynik przypadkowy. W celu ograniczenia wycieku informacji zastosowano walidację krzyżową z grupowaniem pacjentów, a w celu opisania sposobu wykorzystania zmierzonych zmiennych przez wybrany klasyfikator dodano ukierunkowaną analizę SHAP. Obie analizy miały charakter eksploracyjny.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

Projekt badania i populacja pacjentów

W niniejszym badaniu retrospektywnym przeanalizowano badania USG tarczycy wykonane w okresie od 13 czerwca 2024 do 13 stycznia 2025 roku. Protokół badania został zatwierdzony przez Komisję Etyczną Szpitala Przyjaźni w Pekinie, Capital Medical University (numer zatwierdzenia BFHHZS20240300) i przeprowadzono go zgodnie z zasadami etycznymi określonymi w Deklaracji Helsińskiej; z uwagi na retrospektywny charakter badania zrezygnowano z wymogu uzyskania świadomej zgody. Zestaw danych obejmował 68 guzków tarczycy u 63 pacjentów (30 łagodnych i 38 złośliwych), przyjmując guzek jako jednostkę analityczną. Diagnozy referencyjne oparto na wynikach cienkoigłowej aspiracji biopsji (FNAC) pod kontrolą USG. Grupa złośliwa składała się z 38 guzków, w których badaniu FNAC stwierdzono raka brodawczatego tarczycy.

Kryteria włączenia

Kwalifikowani pacjenci musieli spełniać wszystkie następujące kryteria: (1) poddanie konwencjonalnej ultrasonografii w skali szarości oraz badaniu Dopplerowskiemu, a następnie CEUS z satysfakcjonującą jakością obrazu umożliwiającą późniejszą analizę obrazowania przepływu mikronaczyniowego; (2) rozpoznanie cytopatologiczne PTC potwierdzone biopsją aspiracyjną cienkoigłową, z towarzyszącym pozytywnym wynikiem badania mutacji BRAFV600E lub bez niego; lub wynik cytologiczny w kategorii III według klasyfikacji Bethesda (atypia o nieokreślonym znaczeniu) przy jednoczesnym pozytywnym wyniku badania mutacji BRAFV600E; (3) rozpoznanie cytopatologiczne łagodnych guzków proliferacyjnych, guzków gruczolakowatych lub łagodnych guzków pęcherzykowych w kategorii II według klasyfikacji Bethesda bez towarzyszącego pozytywnego wyniku badania mutacji BRAFV600E.

Kryteria wykluczenia

Pacjentów wykluczono z badania, jeśli wystąpił którykolwiek z następujących warunków: (1) słaba jakość obrazów CEUS lub niewystarczający sygnał mikropęcherzykowy uniemożliwiający wiarygodną ocenę przepływu mikronaczyniowego; (2) brak wyników cytologicznych lub patomorfologicznych; (3) diagnoza histopatologiczna rzadkiego lub specjalnego podtypu raka tarczycy (np. warianty anaplastyczne); (4) znaleziska cytologiczne sugerujące nowotwór pęcherzykowy (kategoria IV według klasyfikacji Bethesda) lub każda zmiana o nieokreślonym pochodzeniu pęcherzykowym, niezależnie od statusu mutacyjnego; (5) zapalenie tarczycy Hashimoto

Pozyskiwanie obrazów USG, CEUS i SRUS

Wszystkie badania przeprowadzono przy użyciu referencyjnego systemu ultrasonograficznego i przetwornika liniowego. Pacjenci zostali ułożeni w pozycji tyłem z wyprośtem szyi. Guz docelowy zlokalizowano i zmierzono w trybie B-mode ultrasonografii; odnotowano obecność mikrozwapnień, a tę samą płaszczyznę obrazowania z centrowaniem na zmianie wykorzystano do oceny unaczynienia wewnątrzguźlowego za pomocą kolorowego Dopplera.

Po zapewnieniu dostępu dożylnego system przełączono w tryb CEUS/URM o niskim indeksie mechanicznym (URM oznacza obrazowanie mikroskopowe o ultrawysokiej rozdzielczości). Badanie CEUS przeprowadzono poprzez dożylny wtrysk bolusa SonoVue w ilości 1,2 mL, po którym natychmiast podano 5 ml soli fizjologicznej; w momencie podania bolusa uruchomiono licznik ekranowy oraz ciągłą akwizycję obrazów cine. Głowicę utrzymywano w stałej płaszczyźnie przy minimalnym nacisku, a pacjenta poproszono o unikanie połykania podczas fazy wlewania i wypłukiwania kontrastu.

W przypadku ilościowego CEUS, w celu wyznaczenia parametrów czasowo-intensywnościowych wykorzystano ograniczony do zmiany obszar zainteresowania. W przypadku SRUS, proces URM zlokalizował i śledził sygnały mikropęcherzyków po kontroli ruchu, a następnie wygenerował pomiary stosunku naczyń, złożoności, gęstości mikronaczyniowej, indeksu perfuzji oraz prędkości przepływu. Reprezentatywne eksporty obrazów wykazały ustawienia VSP 4, RES 2, CTR 3, SM 2, VEN 3 oraz CPT 10 s; odpowiednie ustawienia dla pozostałych badań były niedostępne.

25 zmiennych wejściowych modelu wymieniono w Tabeli 1 i pogrupowano według modalności pozyskania danych: wiek i płeć; mikrozwapnienia w trybie B; unaczynienie wewnątrzguźlaste w badaniu Color Doppler; jakościowe CEUS; ilościowe CEUS oraz 11 pomiarów mikrokrążenia w SRUS.

Wybór cech

W modelach uczenia maszynowego zachowano wszystkie 25 cech ilościowych. Wykorzystano wyłącznie cechy numeryczne; wykluczono imiona i nazwiska pacjentów, numery rejestracyjne oraz pola dotyczące wielkości zmian. Nie przeprowadzono selekcji cech w oparciu o dane, a do każdego klasyfikatora wprowadzono te same, wcześniej określone predyktory.

Standaryzacja cech

Przed walidacją krzyżową nie zastosowano żadnej transformacji, imputacji ani globalnego skalowania. Standaryzację zastosowano wyłącznie w przypadku SVM z funkcją bazową radialną (RBF) za pomocą potoku StandardScaler. Skaler był dopasowywany do węzłów treningowych w każdym folderze, a następnie stosowany do węzłów walidacyjnych w tym samym folderze. Klasyfikatory oparte na drzewach otrzymały oryginalne skale numeryczne:

Wzór na standaryzację \( z = \frac{x - \mu}{\sigma} \), metoda statystyczna.

gdzie x jest pierwotną wartością cechy, µ to średnia z folderu treningowego, a σ to odchylenie standardowe z folderu treningowego. Przetwarzanie wstępne w obrębie folderów zapobiegło wpływowi obserwacji walidacyjnych na parametry skalowania SVM.

Partycjonowanie danych

Podstawowa ocena wydajności została przeprowadzona z wykorzystaniem pięciokrotnej walidacji krzyżowej StratifiedGroupKFold z parametrami shuffle = True oraz random_state = 42. Identyfikator pacjenta zdefiniował 63 grupy, a wszystkie guzki od tego samego pacjenta zostały przypisane do tego samego folda. Żaden pacjent nie dostarczył guzków jednocześnie do podzbioru treningowego i walidacyjnego w obrębie jednego folda.

Trenowanie i walidacja modelu

Protokół szkoleniowy

Oceniono pięć klasyfikatorów: las losowy (random forest; 100 drzew; random_state = 42), maszynę wektorów wspierających z funkcją jądra RBF (radial-basis-function SVM; C = 1.0; gamma = scale; probability = True; potok StandardScaler; random_state = 42), drzewo decyzyjne (decision tree; kryterium Gini; nieograniczona głębokość; random_state = 42), XGBoost (100 estymatorów; learning_rate = 0.3; max_depth = 6; subsample = 1.0; colsample_bytree = 1.0; random_state = 42) oraz gradient boosting (100 estymatorów; learning_rate = 0.1; max_depth = 3; random_state = 42). Nie przeprowadzono przeszukiwania siatki (grid search), optymalizacji bayesowskiej, dostrajania progu ani zagnieżdżonej selekcji modelu.

Walidacja krzyżowa

W ramach każdego z pięciu podziałów grup pacjentów, modele były trenowane na pozostałych grupach pacjentów i ewaluowane na grupach wyłączonych. Dla każdego podziału obliczono dokładność, czułość, swoistość, precyzję, wynik F1 oraz ROC-AUC, a wyniki przedstawiono jako średnią ± SD. Przewidywania OOF z wszystkich 68 guzków zostały połączone, aby wygenerować jedną krzywą ROC z walidacją krzyżową oraz jedną macierz pomyłek dla każdego modelu.

Ocena wydajności

Metryki oceny

Wydajność modelu oceniano w obrębie każdego folderu walidacyjnego zgrupowanego pacjentów oraz na podstawie zbiorczych predykcji OOF, stosując następujące metryki:

Dokładność: Całkowita proporcja poprawnych przewidywań

Wzór na dokładność, ACC=(TP+TN)/(TP+TN+FP+FN), równanie pomiaru statystycznego.

Czułość (Recall): Odsetek rzeczywistych guzków złośliwych, które zostały prawidłowo zidentyfikowane

Metoda spektroskopowa z równaniem SEN=; diagram absorpcji-emisji; schemat układu badania optycznego.  Równanie precyzji (TP/TP+FN) dla analizy danych.

Swoistość: Odsetek łagodnych guzków prawidłowo zidentyfikowanych

Wzór na swoistość: SPE = TN/(TN+FP), równanie, analiza statystyczna, wydajność diagnostyczna.

Precyzja (dodatnia wartość predykcyjna): Proporcja przewidzianych przypadków złośliwych, które rzeczywiście okazały się złośliwe

Wzór na dodatnią wartość prognostyczną, obliczenie PPV, równanie z prawdziwie dodatnimi (TP) i fałszywie dodatnimi (FP).

F1-Score: Średnia harmoniczna precyzji i pełności

Wzór na wskaźnik F1 F1=2(Precision×Recall)/(Precision+Recall), równanie matematyczne.

Pole pod krzywą charakterystyki operacyjnej odbiornika (ROC-AUC): Miara zdolności modelu do rozróżniania guzków łagodnych od złośliwych dla wszystkich progów klasyfikacji

gdzie TP = prawdziwie dodatnie (poprawnie zidentyfikowane guzki złośliwe), TN = prawdziwie ujemne (poprawnie zidentyfikowane guzki łagodne), FP = fałszywie dodatnie (guzki łagodne błędnie sklasyfikowane jako złośliwe) oraz FN = fałszywie ujemne (guzki złośliwe błędnie sklasyfikowane jako łagodne).

Analiza macierzy pomyłek

Macierze błędów OOF zostały wygenerowane poprzez agregację predykcji dokonanych dla każdego guzka wyłącznie w tej części zbioru (fold), w której pacjent ten został wykluczony. W ten sposób dla każdego guzka uzyskano predykcję z modelu wytrenowanego na guzkach innych pacjentów.

Analiza istotności cech

Dla modelu Random Forest obliczono wskaźniki istotności cech na podstawie średniego spadku zanieczyszczenia Gini we wszystkich drzewach decyzyjnych. Zidentyfikowano i uszeregowano 15 najważniejszych cech, aby określić, które parametry mikronaczyniowe miały najistotniejszy wpływ na skuteczność klasyfikacji.

Eksploracyjna analiza SHAP

Dla modelu SVM przeprowadzono ukierunkowaną analizę OOF SHAP z wykorzystaniem wyjaśniającego opartego na permutacji. Dla każdego pominiętego guzka w ramach walidacji krzyżowej jako rozkład tła wykorzystano wyłącznie odpowiadające mu obserwacje z folderu treningowego (128 permutacji antytetycznych; ziarno losowe = 20260716). Średnie bezwzględne wartości SHAP podsumowały wielkość wkładu, a wartości ze znakiem wskazały jego kierunek. Analiza miała charakter eksploracyjny i nie była wykorzystywana do wnioskowania o przyczynowości, identyfikacji niezależnych biomarkerów ani definiowania progów klinicznych.

Analiza statystyczna

Analiza porównawcza

Wydajność modelu została podsumowana opisowo w pięciu grupach walidacyjnych z podziałem na pacjentów oraz w zbiorczych predykcjach OOF. Nie przeprowadzono formalnych testów hipotez między modelami ani rankingu opartego na wartościach P, ponieważ grupy są ze sobą powiązane, a kohorta jest niewielka.

W celu porównania grup wyjściowych oceniano normalność rozkładu zmiennych ciągłych w każdej grupie wyników za pomocą testu Shapiro-Wilka. Stosowano test t Welcha, gdy obie grupy wykazywały rozkład zgodny z normalnym; w przeciwnym razie stosowano dwustronny test U Manna-Whitneya. Zmienne kategoryczne analizowano za pomocą testu chi-kwadrat Pearsona, a w przypadku rzadkich tabel 2 x 2 stosowano dokładny test Fishera. Wartości P były dwustronne, eksploracyjne i niekorygowane (alfa = 0,05).

Powtarzalność

Powtarzalność zapewniono poprzez określenie definicji grupy pacjentów, ustalenie stałego ziarna generatora liczb losowych (42), stałe konfiguracje klasyfikatorów oraz przetwarzanie wstępne w obrębie poszczególnych fałd. Identyfikatory służyły wyłącznie do grupowania i nie były wprowadzane jako predyktory ani eksportowane wraz z wynikami modelu.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

Charakterystyka pacjentów i populacja badana

W badaniu uwzględniono łącznie 68 guzków tarczycy od 63 pacjentów, w tym 30 guzków łagodnych oraz 38 PTC. Jednostką analityczną był guzek, a grupowanie pacjentów zapobiegało obecności guzków od tego samego pacjenta w podzbiorach treningowym i walidacyjnym. Charakterystyka wyjściowa została podsumowana w Tabeli 2.

Rysunek 1 przedstawia technicznie udane rekons...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

Obecne podejścia diagnostyczne w przypadku guzków tarczycy opierają się głównie na konwencjonalnym badaniu ultrasonograficznym, które z natury pozostaje zależne od operatora i podatne na zmienność międzyobserwacyjną5, a także na niemożność wizualizacji mikrokrążenia poniżej limitu dyfrakcyjnego. Z naszej wiedzy wynika, że nasze badanie jest pierwszą kompleksową oceną wielu algorytmów uczenia maszynowego zastosowanych do danych obrazowania mikrokrążenia metodą ultrasonografii o superrozdzielczości ...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Autorzy nie deklarują żadnych konfliktów interesów.

Podziękowania

Autorzy dziękują pracownikom Zakładu Ultrasonografii Szpitala Przyjaźni w Pekinie (Beijing Friendship Hospital), Capital Medical University, za pomoc w gromadzeniu danych pacjentów.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Klasyfikator Decision Treescikit-learnVersion 1.5.2Klasyfikator uczenia maszynowego
Igła do biopsji aspiracyjnej cienkoigłowejStosowana do FNAC pod kontrolą USG
Klasyfikator Gradient Boostingscikit-learnVersion 1.5.2Klasyfikator uczenia maszynowego
Kaniula dożylnaStosowana do podawania kontrastu
PythonPython Software FoundationVersion 3.11.9Język programowania użyty do analizy uczenia maszynowego
Klasyfikator Random Forestscikit-learnVersion 1.5.2Klasyfikator uczenia maszynowego
SHAP (permutation explainer)SHAP DevelopersVersion 0.46.0Analiza wyjaśnialności modelu
SonoVue contrast agentBraccoŚrodek kontrastowy do badań CEUS/SRUS
StandardScalerscikit-learnVersion 1.5.2Standaryzacja cech dla potoku SVM
Sterylna sól fizjologicznaStosowana do przepłukania żyły po wstrzyknięciu kontrastu
StratifiedGroupKFoldscikit-learnVersion 1.5.2Kwalifikacja krzyżowa z grupowaniem pacjentów
Klasyfikator Support Vector Machine (SVM)scikit-learnVersion 1.5.2Klasyfikator z jądrem funkcji radialnej (RBF)
U5-15LE linear-array transducerVINNO TechnologyU5-15LELiniowy przetwornik ultradźwiękowy
ULTIMUS 9E ultrasound systemVINNO TechnologyULTIMUS 9ESystem obrazowania ultradźwiękowego stosowany do badań B-mode, Color Doppler, CEUS i SRUS
XGBoostXGBoost DevelopersVersion 2.1.1Środowisko gradient boosting

Bibliografia

  1. Mu C, et al. Mapping global epidemiology of thyroid nodules among general population: a systematic review and meta-analysis. Front Oncol. 2022;12:1029926.
  2. Moon JH, et al. Prevalence of thyroid nodules and their associated clinical parameters: a large-scale, multicenter-based health checkup study. Korean J Intern Med. 2018;33(4):753-62.
  3. Dean DS, Gharib H. Epidemiology of thyroid nodules. Best Pract Res Clin Endocrinol Metab. 2008;22(6):901-11.
  4. Uppal N, Collins R, James B. Thyroid nodules: global, economic, and personal burdens. Front Endocrinol (Lausanne). 2023;14:1113977.
  5. Durante C, et al. The diagnosis and management of thyroid nodules: a review. JAMA. 2018;319(9):914-24.
  6. Lim H, Devesa SS, Sosa JA, Check D, Kitahara CM. Trends in thyroid cancer incidence and mortality in the United States, 1974-2013. JAMA. 2017;317(13):1338-48.
  7. Gharib H, et al. American Association of Clinical Endocrinologists, American College of Endocrinology, and Associazione Medici Endocrinologi medical guidelines for clinical practice for the diagnosis and management of thyroid nodules—2016 update. Endocr Pract. 2016;22(5):622-39.
  8. Tessler FN, et al. ACR Thyroid Imaging, Reporting and Data System (TI-RADS): white paper of the ACR TI-RADS Committee. J Am Coll Radiol. 2017;14(5):587-95.
  9. Petranović Ovčariček P, et al. The 2025 ATA guidelines for differentiated thyroid cancer—ten years of professional debate and measured progress. Eur J Nucl Med Mol Imaging. 2026;53(4):2213-6.
  10. Christensen-Jeffries K, et al. Super-resolution ultrasound imaging. Ultrasound Med Biol. 2020;46(4):865-91.
  11. Carmeliet P. Angiogenesis in health and disease. Nat Med. 2003;9(6):653-60.
  12. Zhang B, et al. Utility of contrast-enhanced ultrasound for evaluation of thyroid nodules. Thyroid. 2010;20(1):51-7.
  13. Rago T, Vitti P. Role of thyroid ultrasound in the diagnostic evaluation of thyroid nodules. Best Pract Res Clin Endocrinol Metab. 2008;22(6):913-28.
  14. Xia S, et al. Super-resolution ultrasound and microvasculomics: a consensus statement. Eur Radiol. 2024;34(11):7503-13.
  15. Song P, Rubin JM, Lowerison MR. Super-resolution ultrasound microvascular imaging: is it ready for clinical use? Z Med Phys. 2023;33(3):309-23.
  16. Errico C, et al. Ultrafast ultrasound localization microscopy for deep super-resolution vascular imaging. Nature. 2015;527(7579):499-502.
  17. Couture O, Hingot V, Heiles B, Muleki-Seya P, Tanter M. Ultrasound localization microscopy and super-resolution: a state of the art. IEEE Trans Ultrason Ferroelectr Freq Control. 2018;65(8):1304-20.
  18. Gao JY, Hou C. Progresses and clinical application of super-resolution ultrasound imaging: a narrative review. Ultrasound J. 2025;17(1):29.
  19. Zhang G, et al. Ultrasound super-resolution imaging for the differential diagnosis of thyroid nodules: a pilot study. Front Oncol. 2022;12:978164.
  20. Wildman-Tobriner B, et al. Using artificial intelligence to revise ACR TI-RADS risk stratification of thyroid nodules: diagnostic accuracy and utility. Radiology. 2019;292(1):112-9.
  21. Toro-Tobon D, et al. Artificial intelligence in thyroidology: a narrative review of the current applications, associated challenges, and future directions. Thyroid. 2023;33(8):903-17.
  22. Peng S, et al. Deep learning-based artificial intelligence model to assist thyroid nodule diagnosis and management: a multicentre diagnostic study. Lancet Digit Health. 2021;3(4):e250-9.
  23. Chen C, et al. Deep learning to assist composition classification and thyroid solid nodule diagnosis: a multicenter diagnostic study. Eur Radiol. 2024;34(4):2323-33.
  24. Bini F, et al. Artificial intelligence in thyroid field: a comprehensive review. Cancers (Basel). 2021;13(19):4740.
  25. Habchi Y, Kheddar H, Himeur Y, Ghanem MC. Machine learning and transformers for thyroid carcinoma diagnosis. J Vis Commun Image Represent. 2026;115:104668.
  26. Zhang M, Wang X, Deng Y, Tang K. Multimodal ultrasound integration pathways and paradigm innovations in precision diagnosis and treatment of thyroid cancer. Acad Radiol. 2026. Epub ahead of print.
  27. Feng JW, et al. Development and validation of the multidimensional machine learning model for preoperative risk stratification in papillary thyroid carcinoma: a multicenter, retrospective cohort study. Cancer Imaging. 2025;25(1):98.
  28. Gatta E, et al. Machine learning for diagnosis of malignant thyroid nodules based on thyroid ultrasound: systematic review and meta-analysis of studies with external datasets. Eur J Radiol Open. 2026;16:100716.
  29. Li J, Guo Q, Peng S, Tan X. Super-resolution based nodule localization in thyroid ultrasound images through deep learning. Curr Med Imaging. 2024;20(1):e15734056269264.
  30. He S, et al. Super-resolution ultrasound radiomics for pre-FNA prediction of nondiagnostic (Bethesda I) thyroid nodules. Front Endocrinol (Lausanne). 2026;17:1710097.
  31. Habchi Y, Kheddar H, Ghanem MC, Hwaidi J. Adaptive bandelet transform and transfer learning for geometry-aware thyroid cancer ultrasound classification. Diagnostics (Basel). 2026;16(4):554.
  32. Habchi Y, Kheddar H, Himeur Y. Adaptive bandelet transform and transfer learning for geometry-aware thyroid cancer ultrasound classification [conference paper]. In: 2024 International Conference on Telecommunications and Intelligent Systems (ICTIS). IEEE; 2024. p. 1-6.
  33. Xu Y, Xu M, Geng Z, Liu J, Meng B. Thyroid nodule classification in ultrasound imaging using deep transfer learning. BMC Cancer. 2025;25(1):544.
  34. Gou TH, et al. Application value of super-resolution ultrasound imaging in the diagnosis of American College of Radiology Thyroid Imaging Reporting and Data System category 4 and 5 thyroid nodules. Zhongguo Yi Xue Ke Xue Yuan Xue Bao. 2026. doi:10.3881/j.issn.1000-503X.16808.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Przeglądaj więcej artykułów

Klasyfikacja guzków tarczycyalgorytmy uczenia maszynowegoultrasonografia z kontrastemilościowe cechy ultrasonograficznebrodawkowaty rak tarczycyanaliza SHAPlasy losowemaszyna wektorów nośnychpięciokrotna walidacja krzyżowa