Scherwellen-Sonoelastographie bei pädiatrischer Leberfibrose

Die Bewertung pädiatrischer Lebererkrankungen ist nach wie vor ein Hauptforschungsschwerpunkt sowohl bei gut charakterisierten Lebererkrankungen als auch bei Leberfibrose als Folge von Fettleibigkeit. Der Grad der Fibrose wird im Allgemeinen sowohl als Maß für die Schwere der Erkrankung als auch als prognostischer Indikator akzeptiert. Leider bleibt der aktuelle Goldstandard zur Beurteilung einer Fibrose eine Leberbiopsie, die zusätzlich zu Anästhesierisiken und Probenahmefehlern zu schweren Blutungen, Infektionen und sogar zum Tod führen kann. Standardmäßige und zuverlässige nichtinvasive Biomarker für Leberfibrose in der pädiatrischen Population werden dringend benötigt. Die Sonoelastographie hat sich als Methode zur Beurteilung von Lebererkrankungen herauskristallisiert. Derzeit werden drei Methoden der quantitativen Sonoelastographie verwendet.

Die transiente Elastographie ist eine M-Modus-basierte Sonographietechnik, bei der ein mechanischer Vibrator eine niederfrequente Welle erzeugt, die eine Scherspannung im Gewebe in einer festgelegten Tiefe im Zielgewebe verursacht. Es findet breite Anwendung bei der Beurteilung von Leberfibrose bei Erwachsenen (Fibroscan); Seine Verwendung ist jedoch in der pädiatrischen Population stark eingeschränkt, da es keine Echtzeit-Ultraschalluntersuchung (B-Modus) verwendet und eine feste Tiefe hat, in der die Messung durchgeführt wird. Das Fehlen einer Echtzeit-Bildgebung macht es unmöglich, einen Bereich für eine geeignete Probenahme genau auszuwählen, und die feste Tiefe ist für sehr junge Kinder mit kleineren Lebern nicht geeignet. Außerdem ist die verabreichte Stoßwelle nicht auf die Anwendung bei Kleinkindern zugeschnitten. Außerdem ist diese Technik bei Patienten, die fettleibig sind oder Aszites haben, sehr unzuverlässig.

Weitere Methoden der Sonoelastographie sind Acoustic Radiation Force Impulse Imaging (ARFI) und Shear Wave Elastography (SWE). Letzteres wird auch als Überschall-Scherwellenbildgebung bezeichnet. Beide Techniken verwenden Echtzeit-Ultraschall und verabreichen fokussierte, hochintensive und kurzzeitige (Schallstrahlungs-)Impulse, um Scherwellen im Zielgewebe zu erzeugen. Keine der Techniken ist durch das Vorhandensein von Aszites eingeschränkt, wenn sich die Scherwellen durch die Flüssigkeit ausbreiten. ARFI verwendet einen einzigen Stoßstrahl, um die Scherwellen zu erzeugen, und die Ausbreitung dieser Scherwellen wird unter Verwendung von herkömmlichem Impuls-Echo-Ultraschall an verschiedenen seitlichen Stellen außerhalb der Achse überwacht. Die Geschwindigkeit der Scherwelle im Gewebe wird durch Erfassung der Verschiebung über die Zeit bestimmt. Dieses Prinzip der Elastographie basiert auf dem Young-Modul unter Verwendung der Formel: E=3ρѴ2 (E Elastizitätsmodul, Ѵ Geschwindigkeit, ρ Dichte des Gewebes). Der Grad der Gewebeverschiebung wird dann verwendet, um ein Elastogramm zu erstellen. Zu den Einschränkungen von ARFI gehören ein kleiner ausgewählter Interessenbereich (ROI) (10 mm x 5 mm), es handelt sich um eine eindimensionale Technik, und es ist nicht möglich, eine entsprechende Elastizitätskarte des Gewebes bereitzustellen. Letzteres verhindert auch nachträgliche Auswertungen der Gewebeelastizität.

SWE ist die neueste Elastographie-Technik. Es funktioniert, indem es eine lokalisierte Strahlungskraft erzeugt, die sich schneller entlang der Schallachse bewegt als die Scherwellengeschwindigkeit, wodurch winzige, fast gleichzeitige Verschiebungen im Gewebe an allen Positionen entlang der Schallachse erzeugt werden. Die erzeugte Scherwelle hat die Form eines Kegels oder Fächers, der als Mach-Kegel bekannt ist. Anschließend wird eine ultraschnelle Sonographie durchgeführt, die ein Graustufenbild nebeneinander und eine farbcodierte Elastizitätskarte des Gewebes im ROI liefert. Der ROI wird in Echtzeit im B-Mode-Imaging angezeigt und repräsentiert somit eine 2-dimensionale Technik. Zu den Vorteilen gehören ein größerer, fächerförmiger ROI (bis zu 50 mm x 50 mm) und die Erfassung einer quantitativen Karte der Lebergewebesteifheit mit entsprechendem Graustufen-Ultraschallbild. Als Ergebnis liefert die gleichzeitige Betrachtung des ausgewählten interessierenden Bereichs bessere anatomische Details mit einer entsprechenden Farbkarte der Gewebeelastizität, was zu einer genaueren Bewertung des Stadiums der Fibrose führen kann. Das Vorhandensein einer Farbkarte ermöglicht auch eine retrospektive Analyse.

Nur wenige Studien haben damit begonnen, ARFI zur Analyse der Leberfibrose in der pädiatrischen Population zu verwenden. Studien mit SWE zur Bewertung von Leberfibrose sind ebenfalls begrenzt und alle bis auf eine wurden bei Erwachsenen durchgeführt; Frühe Studien haben jedoch gezeigt, dass es sich um eine genaue Methode zur Einstufung der Leberfibrose handelt. Tutar et al. führten sicher eine Studie mit SWE bei pädiatrischen Patienten in der Türkei durch. In den Vereinigten Staaten wurden keine speziellen pädiatrischen Studien durchgeführt, da die Technologie erst kürzlich von der FDA für die Anwendung bei Erwachsenen zugelassen wurde. Die Verwendung dieses Geräts in der Pädiatrie stellt einen Off-Label-Use dar. Abgesehen davon hat SWE Sicherheitsüberlegungen, die dem Doppler-Modus ähneln, einer Standard-Ultraschalltechnologie, die bei pädiatrischen Patienten jeden Alters durchgeführt wird. Obwohl es einen höheren thermischen Index als routinemäßiger B-Modus-Ultraschall hat, liegt es innerhalb der vom American Institute of Ultrasound in Medicine (AIUM) festgelegten Sicherheitsgrenzen.