Acoustic Radiation Force Impulse Elastographie : Nutzen bei metastasensuspekten Leberläsionen sowie Präsentation einer neuen Referenzmethode

Abstract

Experimentelle Studie Acoustic Radiation Force Impulse (ARFI) Elastographie ist ein neuartiges und vielversprechendes Ultraschallverfahren zur non-invasiven Elastizitätsmessung am Menschen. Seit kurzem ist die ARFI-Elastographie auf mehreren Ultraschallgeräten verschiedener Hersteller verfügbar. Zu der Frage, ob und inwiefern mit verschiedenen Ultraschallgeräten durchgeführte ARFI-Messungen miteinander vergleichbar sind, wurde bisher nicht berichtet. Aufgrund der Frequenzabhängigkeit der Methode und der zahlreichen weiteren Einflussfaktoren ist die simultane Anwendung einer quasi-statischen Referenzmethode bei einer Vergleichsstudie von großer Hilfe. Das Ziel dieser Studie bestand in der Etablierung einer solchen Referenzmethode. Ein mechanisches Elastometer wurde konstruiert und in einem 3D-Druckverfahren hergestellt. Unter Zuhilfenahme von Polydimethylsiloxan-(PDMS-)Proben verschiedener Mischverhältnisse konnte seine Validität, Reliabilität und seine Befähigung zur Differenzierung von Elastizitätsunterschieden gezeigt werden. Messungen an biologischem Gewebe konnten für Leber- und Sehnengewebe durchgeführt werden. Für gematchte Messungen mit der ARFI-Elastographie wurde eine Orientierungsmethode entwickelt und erfolgreich angewandt. Bei den gematchten Messungen mit Schweineleber- und Schweinesehnengewebe unterschieden sich die Ergebnisse der beiden Methoden für den Elastizitätsmodul konstant um einen Faktor nahe 90. Unter Berücksichtigung der Frequenzabhängigkeit sind die Ergebnisse in guter Übereinstimmung. Bei der systematischen Hinterfragung der Ergebnisse fielen unplausible Messwerte auf, wobei die zugrundeliegende Fehlerquelle nicht abschließend identifiziert werden konnte. Auch wenn das mechanische Elastometer daher für den Einsatz in ARFI-Vergleichsstudien noch nicht vollständig bereit ist, so konnte doch das Potenzial dieser Methode aufgezeigt werden. Zahlreiche wichtige Meilensteine für die Etablierung des Elastometers konnten erfolgreich bewältigt werden und für das weitere Vorgehen konnten detaillierte Vorschläge erarbeitet werden.

Klinische Studie Ziel des klinischen Studienarms war es, im Rahmen einer Pilotstudie den Wert der Kombination aus ARFI-Elastographie und Dynamic Contrast-Enhanced Ultrasound (DCE-US) bei Patienten mit Verdacht auf Lebermetastasen herauszuarbeiten und weitere diagnostische Kriterien für Lebermetastasen in der ARFI-Elastographie zu erarbeiten. Weiterhin sollte die Heterogenität der Elastizitätsverteilung in Lebermetastasen und die Wertigkeit von Acoustic Structure Quantification (ASQ) in diesem Zusammenhang untersucht werden. Die zu untersuchende metastasensuspekte FLL wurde nacheinander mit konventioneller Brightness Modulation (B-Mode), mit Farb- und Powerdoppler sowie mit ARFI Virtual Touch Tissue Quantification (VTTQ) und ARFI Virtual Touch Imaging and Quantification (VTIQ) untersucht. Zusätzlich dazu wurden ASQ sowie Contrast- Enhanced Ultrasound (CE-US) mit der Raumforderung durchgeführt. Mit der Software VueBoxTM wurden aus den CE-US-Videos quantitative Perfusionsdaten extrahiert. Zur Referenzdiagnosestellung bezüglich der metastasensuspekten FLL wurde, wenn eine klinische Indikation vorlag, eine Leberbiopsie oder kontrastverstärkte Computertomographie oder Magnetresonanztomographie durchgeführt. Lag für keines der Verfahren eine medizinische Indikation vor, so wurde der Patient nachträglich aus der Datenauswertung ausgeschlossen. Von 21 in die Studie eingeschlossenen Patienten mussten 7 nachträglich aus der Datenauswertung ausgeschlossen werden. Von den verbleibenden 14 Patienten hatten zwölf metastatische FLL und zwei nicht-maligne FLL. In der ASQ wiesen Lebermetastasen signifikant höhere Werte auf als deren umgebendes Parenchym (p < 0,0001). Bei DCEUS wurde beobachtet, dass die Ergebnisse durch den Untersucher stark manipuliert werden können und dass die Kurvenanpassung an die zugrundeliegenden Daten teilweise unplausibel abläuft. ARFI-Messwerte konnten insbesondere für VTIQ aufgrund technischer Mängel nur unvollständig erhoben werden. Ergebnisse für ARFI VTIQ und VTTQ korrelierten nicht miteinander und unterschieden sich signifikant. Das die Metastasen umgebende Parenchym wies signifikant höhere Scherwellengeschwindigkeiten auf als weit entferntes Leberparenchym. Auch wenn durch die geringe Fallzahl die eigentliche Fragestellung dieser Studie unbeantwortet bleibt, so ist sie doch nicht ohne Wert: für ASQ, DCE-US mit VueBoxTM- Quantifizierung und für ARFI VTIQ konnten Erstbeschreibungen für Lebermetastasen angegeben werden. Die Benennung von Problemfeldern bei Datenerhebung und -auswertung und die Formulierung von Lösungsvorschlägen kann zukünftige Studien mit größeren Patientenkollektiven relevant unterstützen.