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实验室检查
1.生化检查
血清生化检查有助于甲状腺癌的诊断及术后随访。
(1)甲状腺球蛋白(thyroglobulink，TG)测定：TG值>10ng/ml为异常，如单纯性甲状腺肿，均可发现血清TG升高，故TG不能作为肿瘤标志物用于定性诊断，或虽有甲状腺残存，但131I治疗后甲状腺不再存在，应不再有TG，若经放射性免疫测定，发现TG升高，则表明体内可能有甲状腺癌的复发或转移，TG可作为较具有特异性的肿瘤标志物，用作术后的动态监测，了解体内是否有甲状腺癌复发或转移，仍有甲状腺残留，则检测TG仅能作为参考，而不如前者的效用大，以免干扰检查结果。
(2)降钙素 测定：正常人血清和甲状腺组织中降钙素含量甚微，放射性免疫测定降钙素的水平为0.1～0.2ng/ml，大多数>50ng/ml，血清降钙素明显升高为阳性，正常人无此反应，但降钙素对血钙水平的调节作用远不如甲状旁腺激素 强大，故血清钙水平大多正常，患者无骨质吸收的X线表现，如血清降钙素恢复正常，说明肿瘤切除彻底;如血清降钙素仍高，表示仍有肿瘤残留或已发生转移，有助于及早发现肿瘤复发，提高治疗效果，增加存活率。
(3)甲状腺功能检测：甲状腺癌患者都应进行甲状腺功能检测，包括血浆PBI，血清T3。
2.甲状腺癌病理检查
对于针刺检查，可能对癌造成扩散，因而不主张广泛采用，最好是进行开放性甲状腺组织活检，有利于诊断及鉴别诊断。
用细针穿刺甲状腺肿物，抽得微量细胞后涂片 ，进行细胞学检查(FNAC)，一般确诊率5%～79%，在B超引导下进行穿刺，可提高确诊率，但快捷，有时半小时内即有结果，细胞核有包涵体时，可诊断甲状细乳头状癌，可作颈淋巴结的FNAC，如发现乳头状癌结构可考虑甲状腺乳头状癌转移，可判断为滤泡性肿瘤，但不能鉴别良性或恶性。
3.基因诊断
FNAC和B超检查可以明确甲状腺肿瘤的诊断，通过FNAC提供的细胞学证据是术前诊断甲状腺癌的最佳办法，FNAC的准确性依赖于训练良好，通过检测甲状腺肿瘤细胞不同的基因表达，进而判断甲状腺肿物的良恶性成为可能。
在所有非遗传性肿瘤中，甲状腺癌的一级亲属患病率最高，可高达8.6%，提示甲状腺癌的发病机制涉及某些基因的异常，或信号传导因子的异常与某一种或几种甲状腺癌有关，也没有良好的生物学标志物可供诊断或判断预后，检测8例甲状腺乳头状癌标本时发现，8例均有24个基因的表达增高(>2倍)，包括与乳头状癌有关的MET，也有一些以往认为与甲状腺癌无关的基因，如CIT-ED1;表达减少的基因有8个，主要是与甲状腺功能有关的基因(如TPO)和抑癌基因(如BCL2)，并认为可用作基因诊断的候选基因是N33，尚有待进一步的研究，经针吸活检RT-PCR(aspiration biopsy RT-PCR，ABRP)检测甲状腺乳头状癌和未分化癌的癌胚纤维连接蛋白 (oncofetal fibronectin，OnfFN)mRNA的表达，发现术前诊断的敏感性可达到96.9%，特异性达到100%，而未见于癌旁正常甲状腺组织和其他甲状腺病变，而且OnfFN与正常纤维连接蛋白不同，具有癌胚基团(ⅢCS基团)，可见于口腔，发现甲状腺乳头状癌和未分化癌的OnfFN/TG>0.1，而良性甲状腺病和甲状腺滤泡状腺癌的OnfFN/Tg<0.06，可为术前较客观准确的诊断方法。
RET原癌基因编码跨膜酪氨酸激酶受体，RET重排形成二聚体融合基因RET/PTC，常见于放射引起的甲状腺癌，RET重排的形式至少有15种，RET/PTC1和RET/PTC3最常见，所以检测RET/PTC有助于甲状腺乳头状癌的诊断，甲状腺髓样癌中存在不同的RET基因的特异性点突变，通过检测这些点突变也有助于诊断髓样癌。
端粒酶与细胞的永生化有关，在恶性肿瘤细胞中可检测到端粒酶活性，但不是正常体细胞，而良性甲状腺病变仅为14%，因而在FNAC的基础上检测端粒酶活性，可提高准确性。
半乳糖凝聚素-3(galectin-3)是一种与β-半乳糖苷结合的动物性凝聚素，与肿瘤的转化，在一些人和鼠肿瘤细胞系中高表达，瘤旁组织或良性甲状腺肿瘤则无表达，发现甲状腺癌的细胞质和胞核同时有galectin-3阳性染色，而滤泡性腺瘤仅部分胞核有阳性染色，用于诊断乳头状癌的敏感性100%，特异性89.65%;诊断滤泡状腺癌时敏感性为82.35%，而特异性为89.65%，因而认为，检测细胞质中galectin-3的表达是术前诊断DTC的简单，其他见于用于甲状腺癌诊断的基因还有DPPIV(CD26)。
影像学检查
1.X线平片
(1)颈部正，巨大甲状腺可以显示软组织的轮廓和钙化阴影，呈斑片状，密度较均匀，而恶性肿瘤的X线平片常呈云雾状或颗粒状，边界不规则，可通过颈部正侧位片了解气管与甲状腺的关系，甲状腺良性肿瘤或结节性甲状腺肿可使气管移位，但一般不引起狭窄;晚期甲状腺癌浸润气管可引起气管狭窄，但移位程度比较轻微。
(2)胸部及骨骼X线片：常规胸片检查可以了解有无肺转移，骨骼摄片观察有无骨骼转移，骨骼转移以颅骨，主要是为溶骨性破坏，无骨膜反应，可侵犯邻近软组织。
2.CT扫描
在CT图像上，甲状腺癌表现为甲状腺内的边界较模糊，有时可以看到钙化点，还可以观察邻近器官如气管，以及气管旁，常常突出于甲状腺区以外，密度与周围组织分界不清，还可发现有转移灶，其中囊性变与坏死区可无强化，晚期癌转移至肺，颅内及骨也可显示，可对病人预后进行评价。
3.B超和彩色多普勒超声检查
超声检查对软组织分辨力较高，其阳性率可优于X线摄影等检查，可分辨囊实性肿物，正确率达80%～90%，甲状腺癌结节的包膜不完整或无包膜，可呈蟹足样改变，可有砂粒样钙化，多见于乳头状癌，较少出现囊肿的图像，瘤内有动脉血流频谱，可发现肿大的淋巴结，淋巴结的纵径：横径<2，血流信号分布紊乱，表现为甲状腺包膜或颈内静脉回声中断，若转移至颈内静脉内出现低，彩色多普勒超声可显示点状或条状的血流信号。
4.核素检查
甲状腺有吸碘和浓集碘的功能，放射性碘进入人体后大多数分布在甲状腺内，可以显示甲状腺形态，并可测定甲状腺的吸碘率，但是，也有部分甲状腺癌的摄取131I功能很差，还应采用其他方法，SPECT)诊断甲状腺肿瘤，诊断效果有所提高，主要有两种方法。
(1)甲状腺静态成像：可以显示甲状腺位置，以及甲状腺内放射性分布情况，并可显示甲状腺肿瘤，右叶小而左叶稍大，均应考虑甲状腺转移癌。
根据甲状腺结节的功能状况，可分为：①热结节，图像中结节显像呈密集影，明显高于正常甲状腺组织，多数为功能自主性腺瘤，但少数亦可为癌，图像中结节组织聚集的显像剂接近正常甲状腺组织，一般多为甲状腺瘤，但少数亦可为癌，结节部位无聚集显像剂的功能，图像表现为结节部位的放射性分布缺损，常见于甲状腺癌，甲状腺瘤等良性病变亦可显示冷/凉结节，仅说明结节组织对131I和99mTc摄取的功能状态，而与结节的良恶性无直接联系，不能作为甲状腺恶性肿瘤诊断依据。
(2)甲状腺功能成像：甲状腺癌组织血管增多，血流加快，因而可用99mTc作显影剂进行甲状腺动态显像 ，对甲状腺结节进行鉴别诊断，正常甲状腺在16s左右开始显像，并逐渐增强，22s左右达峰值，16s达高峰，如为甲状腺良性肿物，甲状腺结节在30s内不显影。
5.甲状腺磁共振显像检查(MRI) 高分辨MRI检查
更能清楚显示甲状腺肿瘤冠，并能清楚定位病变范围及淋巴结转移灶，更好地协助诊断，指导治疗方法的选择，主要是看甲状腺癌对于邻近肌肉组织，淋巴结等部位的侵犯，以及术后复发的评价等。
