Acoustic radiation force impuls (ARFI)-Elastographie des Pankreas

Language
de
Document Type
Doctoral Thesis
Issue Date
2019-11-04
Issue Year
2019
Authors
Schuderer, Johanna
Editor
Abstract

Background and aims Elastography gains in importance in clinical daily practice as a non-invasive investigation method especially for the detection of liver fibrosis and -zirrhosis detection in ultrasonography. Its application in differentiating different pancreas diseases has been underexplored and was aim of this study. Methods In this study 120 participants have been examined by ARFI- elastography. There have been included 21 participants with a healthy pancreas and 99 patients with pancreas changes. 30 of them had a pancreas lipomatosis, 20 had an acute pancreatitis, 28 suffered from a chronic pancreatitis and there were 21 patients who had an adenocarcinoma of the pancreas. The measures have been performed at head-body junction and at body-tail junction and in patients with adenocarcinoma in the tumor and the surrounding area, respectively. Per location have been implemented at least four measurements and mean values were created for that location. Those were inspected for differences based on participant-groups and the different locations. Furthermore there was checked whether CRP- and lipase values were correlated with the ARFI mean values in acute and chronic pancreatitis. Additionally there was evaluated whether calcification in chronic pancreatitis had influence on ARFI- elastography results. Correlation between mean values of healthy participants and gender, age, BMI and depth has been investigated. By using cut-off-analysis values have been ascertained to differentiate healthy pancreas parenchyma from pancreas pathologies. Results The mean values measured at the head-body junction were: healthy volunteers: 1,3±0,23 m/s, lipomatosis 1,33±0,35 m/s, acute pancreatitis: 1,73±0,72 m/s, chronic pancreatitis: 2,20±0,65 m/s. The mean value for the tumor parenchyma was 2,35±0,58 m/s. There was no statistical significant difference between the mean values of healthy volunteers and the values of patients with lipomatosis. Both were distinct by their ARFI-values from acute and chronic pancreatitis and adenocarcinoma of the pancreas. Regarding the mean values of chronic pancreatitis and parenchyma of adenocarcinoma there had not been found any difference. The mean values of the ARFI- measurements in the region of body-tail junction were in healthy volunteers 1,34±0,23 m/s, in patients with lipomatosis 1,40±0,25 m/s, in patients suffering from acute pancreatitis: 1,53±0,61 m/s, in chronic pancreatitis: 2,05±0,6 m/s, and 1,53±0,45 m/s measured in the surrounding parenchyma of adenocarcinoma. There had not been any significant difference between the mean values of the healthy group compared with the values of pancreas lipomatosis and surrounding tumor parenchyma of patients with pancreatic cancer and the patients with acute pancreatitis. The patients with chronic pancreatitis had significant higher shear wave values than the rest of the participants except compared with the carcinoma- group when measured in tumor-surrounding area. A cut-off value to differentiate between patients with adenocarcinoma and the remaining participants war created. With a value of 1,89 m/s the sensitivity was 90,5% and the specificity was 70,7%. The positive-predictive value was 0,40 and the negative-predictive values was 0,97. To distinguish healthy volunteers and patients with lipomatosis from the rest a cut-off value of 1,85 m/s has been set. Therefore values of the head-body junction and the ARFI- values of the tumor parenchyma had been used. The sensitivity was 70% and the specificity 0,96. The PPW was calculated 0,96 while the NPW was 0,70. Within the different groups the ARFI- values correlated significantly per parcipitant based on both locations. There was a significant difference between the values measured in the tumor and the values of the tumor surrounding parenchyma. This result was similar to the group of acute pancreatitis. The mean value measured at the head-body junction differed from the value of the body-tail junction. The other groups showed no significant differences based on the values of the two locations. Calcification in chronic pancreatitis didn´t lead to significantly higher mean values. In the group of healthy volunteers, gender had a significant influence on the mean values of the head-body junction but not on the mean values of the body-head junction. There hadn´t been any significant association in terms of age, depth or body- mass index.

Conclusion ARFI- elastography remains a promising measurement tool for the approperties of tissue and yield different mean values for the examined changes in pancreatic tissue. A high value for sensitivity had been achieved by separating patients with adenocarcinoma from the rest of the participants. But the values of the five examined groups overlap which led to a low specificity. In addition to that the influence of factors on the ARFI- measurements should be recognized which make unitary examination conditions necessary. Furthermore the technique is limited because of the measurements which can only be performed to a depth of 8 cm.

Abstract

Hintergrund und Ziele Die Ultraschall-Elastographie gewinnt als nicht-invasive Untersuchungsmethode zunehmend an Bedeutung im klinischen Alltag, insbesondere bei der Leberfibrose und –zirrhosedetektion. Ihr Einsatz bei der Differenzierung von Pankreas-Erkrankungen wurde bis dato nur wenig erforscht und war Ziel dieser Studie. Methoden Insgesamt wurden in dieser Arbeit 120 Teilnehmer mittels ARFI-Elastographie untersucht. Es wurden retrospektiv 21 Patienten mit gesundem Pankreasparenchym, sowie prospektiv 99 Patienten mit Pankreasveränderung eingeschlossen. Davon hatten 30 eine Pankreaslipomatose, 20 eine akute Pankreatitis, 28 litten an einer chronischen Pankreatitis und 21 hatten ein Adenokarzinom des Pankreas. Die Messungen wurden am Kopf-Korpus Übergang sowie am Korpus-Schwanz Übergang beziehungsweise bei Tumorpatienten in der Raumforderung und im tumorfreien Parenchym durchgeführt. Pro Ort wurden die Mittelwerte aus den erzielten Geschwindigkeiten pro Messort gebildet. Diese wurden dann mittels T-Tests auf Unterschiede bezogen auf Teilnehmergruppe und Ort untersucht. Zudem wurde überprüft, ob eine Korrelation zwischen Laborparametern wie CRP- sowie Lipase-Wert und ein Unterschied zu den ARFI-Werten bei akuter und chronischer Pankreatitis vorlag. Ebenso wurde untersucht, ob sich Kalzifikation in chronischer Pankreatitis auf den ARFI-Wert auswirkt. Die ARFI-Werte der Gruppe der gesunden Probanden wurden auf Korrelation mit Geschlecht, Alter, BMI und Messtiefe geprüft. Mittels Cut-Off-Analyse wurden Werte zur Differenzierung der verschiedenen Pankreas-Veränderungen und Pankreas-gesunden Teilnehmern bestimmt. Ergebnisse Für die Messungen am Kopf-Korpus Übergang ergaben sich folgende Mittelwerte: Pankreas Gesunde: 1,3±0,23 m/s, Lipomatose: 1,33±0,35 m/s, akute Pankreatitis: 1,73±0,72 m/s, chronische Pankreatitis: 2,20±0,65 m/s. Für das Tumorparenchym bei Patienten mit Adenokarzinom wurde 2,35±0,58 m/s als Mittelwert gemessen. Es zeigte sich kein signifikanter Unterschied der ARFI-Mittelwerte von Pankreas-Gesunden und Probanden mit Lipomatose. Diese beiden Gruppen hingegen unterschieden sich signifikant sowohl von akuter und chronischer Pankreatitis sowie von Adenokarzinom. Die akute Pankreatitis unterschied sich hinsichtlich der Mittelwerte am Kopf-Korpus signifikant von der chronischen Pankreatitis und vom Adenokarzinom. Bezüglich der Mittelwerte der chronischen Pankreatitis am Kopf-Korpus Übergang und der Mittelwerte im Tumorparenchym bei Adenokarzinom-Patienten ergab sich kein signifikanter Unterschied. Für die Messungen am Korpus-Schwanz Übergang beziehungsweise im tumorumgebenden Parenchym bei den Patienten mit Adenokarzinom ergaben sich folgende Werte: Pankreas Gesunde: 1,34±0,23 m/s, Lipomatose: 1,40±0,25 m/s, akute Pankreatitis: 1,53±0,61 m/s, chronische Pankreatitis: 2,05±0,6 m/s, tumorumgebendes Parenchym bei Adenokarzinom des Pankreas: 1,53±0,45 m/s. Es zeigte sich kein signifikanter Unterschied zwischen den Mittelwerten der Gesunden, der Pankreaslipomatose und des Adenokarzinoms sowie der akuten Pankreatitis. Hingegen unterschied sich die chronische Pankreatitis in ihrem Mittelwert im Korpus-Schwanz Bereich von allen Gruppen signifikant außer von den Mittelwerten des Adenokarzinoms. Ein Cut-Off-Wert zur Unterscheidung von Patienten mit Adenokarzinom von den restlichen Studienteilnehmern wurde ermittelt. Bei einem Messwert von 1,89 m/s lagen die Sensitivität bei 90,5% und die Spezifität bei 70,7%. Der Positiv-Prädiktive-Wert war 0,40 und der Negativ-Prädiktive Wert lag bei 0,97. Für die Bestimmung von gesunden Probanden und Teilnehmern mit Pankreaslipomatose wurde ein Cut-Off-Wert von 1,85 m/s bestimmt. Dabei wurden die Werte am Kopf-Korpus Übergang verwendet sowie die ARFI-Werte die für das Tumorparenchym ermittelt wurden. Die Sensitivität lag dabei bei 0,70 und die Spezifität lag bei 0,96. Der PPW wurde auf 0,96 berechnet, während der NPW 0,7 betrug. Innerhalb der einzelnen Gruppen korrelierten die ARFI-Werte pro Proband bezogen auf die beiden Messorte alle signifikant miteinander. Es bestand ein signifikanter Unterschied der gemessenen ARFI-Mittelwerte für den Tumorbereich bei den Patienten mit Adenokarzinom verglichen mit den Messwerten im umgebenden Tumorparenchym. Genauso verhielt es sich bei der Gruppe mit akuter Pankreatitis. Dort unterschied sich der Mittelwert am Kopf-Korpus Übergang signifikant vom Mittelwert am Korpus-Schwanz Bereich. Die anderen Gruppen unterschieden sich nicht in ihren Mittelwerten an Kopf-Korpus und Korpus-Schwanz. Kalzifikationen in chronisch entzündetem Pankreasgewebe führen nicht zu signifikant erhöhten ARFI-Werten. In der Kohorte der Pankreas-gesunden Teilnehmer zeigten sich bezogen auf das Geschlecht signifikante Unterschiede der Mittelwerte am Kopf-Korpus jedoch nicht im Korpus-Schwanz Bereich. Es ergab sich weder für die ARFI-Werte am Kopf-Korpus Übergang noch für die Werte am Korpus-Schwanz Übergang ein signifikanter Zusammenhang hinsichtlich des Alters, der Tiefe oder des Body-Mass-Index. Schlussfolgerung ARFI-Elastographie bleibt ein aussichtsreiches Messinstrument für die Eigenschaften von Gewebe und hat in seiner Verwendung für die verschiedenen Pankreaserkrankungen unterschiedliche ARFI-Werte ergeben. Ein hoher Wert für die Sensitivität bei der Differenzierung von Adenokarzinom und Pankreasentzündungen sowie zu Pankreaslipomatose und gesundem Pankreasparenchym konnte in dieser Studie dargestellt werden. Dennoch gibt es Überschneidungen zwischen den ARFI-Werten der fünf untersuchten Gruppen, was zu einer erniedrigten Spezifität führte. Zudem ist der Einfluss von äußeren Faktoren auf die ARFI-Messungen des Pankreas zu beachten, weswegen eine Vereinheitlichung der Untersuchungsbedingungen in Zukunft nötig wäre. Des Weiteren ist die Technik durch die eingeschränkte Messtiefe bis maximal 8 cm (je nach Anbieter) limitiert.

DOI
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