Diagnostic accuracy of thyroid/background ratio in distinguishing Graves’ disease from subacute thyroiditis: A comparative study

Abstract

Background and objective

Thyrotoxicosis is a common clinical condition in endocrinology, with Graves’ disease (GD) and subacute thyroiditis (SAT) as its predominant causes. These disorders often share overlapping clinical and biochemical features, making differential diagnosis challenging. This study evaluates the diagnostic efficacy of the thyroid/background ratio (TBR) as a semiquantitative method for differentiating GD from SAT and compares multiple diagnostic parameters.

Materials and methods

This was a retrospective analysis of 106 consecutive patients newly diagnosed with thyrotoxicosis. All participants underwent assessment of free tri-iodothyronine (fT3), free thyroxine (fT4), TSH, thyroid-stimulating immunoglobulin (TSI), Anti-TPO, Anti-Tg, CRP, erythrocyte sedimentation rate (ESR), 99mTc thyroid scintigraphy (TS), and ultrasonography (USG). TBR was calculated from TS. Each patient was followed for at least six months, with final diagnoses of GD or SAT made by an endocrinologist.

Results

Sixty-eight and 38 patients were diagnosed with GD and SAT, respectively. The analysis of thyroid-associated laboratory markers and inflammatory indices revealed characteristic differences between GD and SAT. Multivariable logistic regression analysis revealed three independent predictors of SAT: diminished TSI (OR = 0.04; P = .039), reduced fT3/fT4 ratio (OR = 0.05, P = .019), and lower TBR (OR = 0.20, P = .001). TSI demonstrated high diagnostic accuracy area under the curve (AUC): 0.923, optimal cut-off: ≤1.05 IU/L, sensitivity: 100%, specificity: 85.9%). The TBR yielded the highest AUC (0.990) in distinguishing GD from SAT (cut-off: ≤3.6 IU/L, sensitivity: 97.4%, specificity: 98.5%).

According to USG findings, the cases showed two different patterns as diffuse thyroiditis pattern (DTP) and nodular thyroiditis pattern (NTP). On USG a DTP was more frequent in GD group than in SAT group (80.9% vs. 55.3%, P = .007). In both GD and SAT, demographic and clinical findings were similar between patients with DTP and patients with NTP. However, symptom duration, TSI, fT3, fT3/fT4 ratio, anti-TPO, thyroid ROI and TBR levels were higher in GD patients with DTP or NTP than in SAT patients with DTP or NTP. In contrast, background ROI, ESR and CRP levels were lower. Among patients with DTP, a TBR cut-off value of ≤3.7 yielded a sensitivity of 95.2% and a specificity of 98.2% in distinguishing SAT from GD. In this cohort, TBR demonstrated superior diagnostic performance compared to TSI. The optimal TBR threshold for differentiating SAT from GD among patients with NTP was <2.3, exhibiting 100% sensitivity and 100% specificity. However, the diagnostic performance was not significantly different from that of TSI. A positive thyroglossal duct activity finding was present only in GD, in 45.5% of the patients.

Conclusion

The fT3/fT4 ratio demonstrates limited efficacy as a diagnostic tool for differentiating between GD and SAT. TSI exhibit high accuracy but, TBR demonstrated the highest diagnostic accuracy (AUC: 0.990) than other parameters in distinguishing SAT from GD. According to the subgroup analyses, the diagnostic accuracy of TBR in DTP cases was higher than TSI, while the diagnostic accuracy of TBR in NTP cases was found to be equivalent to TSI.

Resumen

Antecedentes y objetivo

La tirotoxicosis es un cuadro clínico frecuente en endocrinología, con la enfermedad de Graves (EG) y la tiroiditis subaguda (SAT) como causas predominantes. Estos trastornos suelen compartir características clínicas y bioquímicas coincidentes, lo que dificulta el diagnóstico diferencial. Este estudio evalúa la eficacia diagnóstica del cociente tiroides/fondo (TBR) como método semicuantitativo para diferenciar la EG de la SAT y compara múltiples parámetros diagnósticos.

Materiales y métodos

Se trata de un análisis retrospectivo de 106 pacientes consecutivos con diagnóstico reciente de tirotoxicosis. Todos los participantes se sometieron a una evaluación de triyodotironina libre (fT3), tiroxina libre (fT4), TSH, inmunoglobulina estimulante del tiroides (TSI), Anti-TPO, Anti-Tg, PCR, velocidad de sedimentación globular (VSG), gammagrafía tiroidea con 99mTc (TS) y ultrasonografía (USG). La TBR se calculó a partir de la TS. Se realizó un seguimiento de cada paciente durante al menos seis meses, y el diagnóstico final de EG o SAT fue realizado por un endocrinólogo.

Resultados

Sesenta y ocho y 38 pacientes fueron diagnosticados de DG y SAT, respectivamente. El análisis de los marcadores de laboratorio asociados al tiroides y de los índices inflamatorios reveló diferencias características entre la EG y el SAT. El análisis de regresión logística multivariable reveló tres predictores independientes de SAT: TSI disminuida (OR = 0,04; P = ,039), relación fT3/fT4 reducida (OR = 0,05; P = ,019) y TBR más baja (OR = 0,20; P = ,001). La TSI demostró una elevada precisión diagnóstica área bajo la curva (AUC) 0,923, punto de corte óptimo: ≤1,05 UI/L, sensibilidad: 100%, especificidad: 85,9%). El TBR arrojó el AUC más alto (0,990) para distinguir entre DG y SAT (punto de corte: ≤3,6 UI/L, sensibilidad: 97,4%, especificidad: 98,5%).

Según los hallazgos de la USG, los casos mostraron dos patrones diferentes como patrón de tiroiditis difusa (DTP) y patrón de tiroiditis nodular (NTP). En la USG, el DTP fue más frecuente en el grupo GD que en el grupo SAT (80,9% vs. 55,3%, P = ,007). Tanto en GD como en SAT, los hallazgos demográficos y clínicos fueron similares entre los pacientes con DTP y los pacientes con NTP. Sin embargo, la duración de los síntomas, los niveles de IST, fT3, cociente fT3/fT4, anti-TPO, ROI tiroidea y TBR fueron mayores en los pacientes con DG con DTP o NTP que en los pacientes con SAT con DTP o NTP. En cambio, los niveles de ROI de fondo, VSG y PCR eran más bajos. Entre los pacientes con DTP, un valor de corte de TBR ≤ 3,7 arrojó una sensibilidad del 95,2% y una especificidad del 98,2% para distinguir SAT de DG. En esta cohorte, el TBR demostró un rendimiento diagnóstico superior en comparación con el TSI. El umbral óptimo de TBR para diferenciar el SAT de la EG en pacientes con PNT fue < 2,3, con una sensibilidad del 100% y una especificidad del 100%. Sin embargo, el rendimiento diagnóstico no fue significativamente diferente del de la ETI. Un hallazgo positivo de actividad del conducto tirogloso sólo estaba presente en la EG, en el 45,5% de los pacientes.

Conclusiones

El cociente fT3/fT4 demuestra una eficacia limitada como herramienta diagnóstica para diferenciar entre EG y SAT. La TSI muestra una elevada precisión, pero la TBR demostró la mayor precisión diagnóstica (AUC: 0,990) que otros parámetros para distinguir entre SAT y DG. Según los análisis de subgrupos, la exactitud diagnóstica de TBR en los casos de DTP fue superior a la de TSI, mientras que la exactitud diagnóstica de TBR en los casos de NTP resultó ser equivalente a la de TSI.