Klinische Auswirkung von EUS-Elastographie-Histogrammen der mittleren Dehnung (SH) und Kontrastspitzenverstärkung in fokalen Pankreasmassen und Lymphknoten (ADVEUS)

1. Hintergrund Endoskopischer Ultraschall (EUS) ist eine Technik mit großer klinischer Bedeutung bei Erkrankungen des Verdauungstrakts, die bei mehr als der Hälfte der untersuchten Patienten eine Änderung in der Diagnose und im Management bewirkt [1]. Jüngste Fortschritte bei EUS-FNA-Techniken, aber auch die Entwicklung von Echtzeit-EUS-Elastographie und Kontrastverstärkung, ermöglichten eine bessere Charakterisierung fokaler Pankreasmassen, mit möglichen Auswirkungen auf die Behandlung von Patienten mit negativer EUS-FNA und starkem Verdacht auf Malignität.

1.a Elastographie Die Elastographie ist eine neuere Ultraschallmethode zur Rekonstruktion der Gewebeelastizitätsverteilung in Echtzeit [2]. Die Methode ermöglicht die Berechnung des Elastizitätsmoduls und zeigt somit Unterschiede in krankheitsbedingten Gewebehärtemustern auf. Der Hauptanwendungszweck ist die Differenzierung zwischen gut- und bösartigen Herdherden aufgrund der deutlich geringeren Belastung der letzteren [3]. Die Elastographie der zweiten Generation führt das Dehnungsverhältnis (SR) und das Dehnungshistogramm (SH) als reproduzierbare parametrische Messungen ein, die numerische Werte in Echtzeit abrufen und der Technik Quantifizierungsmöglichkeiten hinzufügen [4]. Die Elastographie schätzt typischerweise die axiale Dehnung (entlang der Beschallungs-/Kompressionsrichtung) durch die Analyse von Ultraschallsignalen, die mit Standard-Ultraschallsystemen erhalten werden – die von Gewebestrukturen vor und nach einer leichten Kompression (etwa 1 %) zurückgesandten HF-Signale werden verglichen [5]. Die Gewebe-Elastographie kann problemlos mit herkömmlichen Sonden durchgeführt werden, einschließlich der linearen EUS-Sonden, die für die Untersuchung der Bauchspeicheldrüse und/oder der Lymphknoten verwendet werden. Die Berechnung der Gewebeelastizitätsverteilung erfolgt in Echtzeit unter Freihandkompression und die Untersuchungsergebnisse werden als transparente Overlay-Farbbilder dargestellt, die den herkömmlichen Graustufen-B-Mode-Bildern überlagert sind [6]. Somit ermöglicht dieses Verfahren die Charakterisierung vieler Tumore, da sie steifer als normales Gewebe sind. Früher wurde die Ultraschall-Elastographie zur Diagnose von Tumoren des Verdauungstrakts und des Verdauungstrakts eingesetzt: Brustläsionen [7], Prostatakrebs [8], Schilddrüsenknoten [9], Rektumtumoren [10]. Bei der Diagnose von Pankreasherden konnten einige Autoren nicht zwischen bösartigen und gutartigen Tumoren oder chronischer Pankreatitis unterscheiden [11], während andere gute Ergebnisse erzielten, insbesondere bei Verwendung computergestützter Auswertungsmethoden wie der Farbton-Histogrammanalyse [12] und der künstlichen Neuralfunktion Netzwerke [13]. In jüngerer Zeit wurde mit dieser Methode der Lymphknotenbefall bei mehreren Tumoren erfolgreich bestimmt: Ösophagus [14], orales Plattenepithelkarzinom [15], Brustkrebs [16].

Da Elastographiebilder und -filme eine qualitative Ausgabe darstellen, die eine subjektive Interpretation durch den Untersucher erfordert, ist menschliche Voreingenommenheit aufgrund von Farbwahrnehmungsfehlern, beweglichen Artefakten oder möglichen Auswahlverzerrungen, die durch die Analyse von verursacht werden, immer anfällig für Störungen der Ergebnisse und Diagnosen Standbilder. Es wurden objektivere, computergestützte halbquantitative Methoden zur Interpretation der Ergebnisse entwickelt, die jedoch den Nachteil haben, dass sie arbeitsintensiv sind und nicht in Echtzeit verwendbare Software von Drittanbietern verwenden [17]. Die Elastographie der zweiten Generation führt das Dehnungsverhältnis (SR) und das Dehnungshistogramm (SH) als zwei reproduzierbare Messungen ein, die numerische Werte in Echtzeit abrufen, wodurch die menschliche Voreingenommenheit erheblich reduziert wird, ohne dass Software von Drittanbietern erforderlich ist [4]. SR berechnet die relative Dehnung zwischen zwei interessierenden Regionen (ROI) (normal und pathologisch). SH misst die Dehnungswerte elementarer Bereiche innerhalb eines ROI und unterteilt den Messbereich in Intervalle; wenn der Dehnungswert eines Elements in ein Intervall fällt, wird seine anfängliche Fläche, normalisiert durch die anfängliche Gesamtoberfläche, zur laufenden Summe dieses Intervalls hinzugefügt; Die Gesamtwerte jedes Intervalls werden verwendet, um ein Diagramm und einen Durchschnittswert zu erstellen. Sowohl SR als auch SH wurden bereits in vivo für Pankreasmassen oder Lymphknoten mit vielversprechenden Ergebnissen eingesetzt [18].

1. b Kontrastmittelverstärkung Ultraschall-Kontrastmittel in Verbindung mit kontrastmittelspezifischen bildgebenden Verfahren werden zunehmend im klinischen Einsatz für die diagnostische Bildgebung akzeptiert [19]. Die Untersuchung der Bauchspeicheldrüse ist eine neue und vielversprechende Anwendung des kontrastverstärkten Ultraschalls (CE-US), einschließlich des kontrastverstärkten endoskopischen Ultraschalls (CE-EUS). Die Technik ist nicht angezeigt, um die Erkennung von Pankreasläsionen zu verbessern, sondern um die Abgrenzung und Differenzialdiagnose von Pankreasläsionen zu verbessern [20-23]. Eines der fluorgashaltigen Kontrastmittel, die bei CE-US und CE-EUS verwendet werden, ist Sonovue®, das aus Phospholipid-stabilisierten Schwefelhexafluorid-Bläschen (SF6) besteht [24]. Sonovue® ist isotonisch, stabil und druckbeständig, mit einer blutähnlichen Viskosität. Es diffundiert nicht in das extravaskuläre Kompartiment, das in den Blutgefäßen verbleibt, bis sich das Gas auflöst und in der ausgeatmeten Luft eliminiert wird (Blutpool-Kontrastmittel) [25]. Das Sicherheitsprofil von SonoVue zeigte ein sehr geringes Auftreten von Nebenwirkungen; es ist nicht nephrotoxisch und die Inzidenz schwerer Überempfindlichkeit ist ähnlich wie bei anderen Kontrastmitteln für die Magnetresonanztomographie. Darüber hinaus ist Sono-Vue für den klinischen Einsatz in EU-Ländern zugelassen. Die Blutversorgung der Bauchspeicheldrüse erfolgt vollständig arteriell, wodurch kontrastverstärkte Untersuchungen durchführbar und leicht verfügbar sind. Basierend auf den Richtlinien und Empfehlungen der European Federation Societies of Ultrasound in Medicine and Biology, aktualisiert im Jahr 2008, wurden zwei Phasen für CE-US und CE-EUS des Pankreas definiert: eine frühe/arterielle Phase (beginnend von 10 bis 30 Sekunden) und eine venöse/späte Phase (von 30 bis 120 Sekunden) [19].

   Die Unterscheidung des Pankreas-Adenokarzinoms von anderen Pankreas-Massen bleibt mit aktuellen Bildgebungstechniken eine Herausforderung [22-27]. Die Spezifität der Unterscheidung zwischen benignen und malignen fokalen Pankreasläsionen wurde mit Power-Doppler-kontrastverstärktem EUS (PD-CE-EUS) mit 93,3 % ermittelt, verglichen mit 83,3 % mit konventionellem EUS [26]. Der hypovaskuläre Aspekt von Läsionen unter PD-CE-EUS schien in mehreren veröffentlichten Studien hochempfindlich und spezifisch (mehr als 90 %) für Adenokarzinome zu sein [22-27]. Bei PD-CE-EUS-Untersuchungen ist die an den Schallkopf zurückgegebene Ultraschallfrequenz dieselbe wie die gesendete, aber das Verfahren ist mit Artefakten verbunden, die aus turbulenter Strömung resultieren (Blitz und Übermalung) [28]. Bei CE-EUS ist das duktale Adenokarzinom typischerweise in allen Phasen im Vergleich zum angrenzenden Pankreasgewebe hypoenhanced [19]. Darüber hinaus werden die Läsionsgröße und -ränder sowie die Beziehung zu peripankreatischen Arterien und Venen besser visualisiert. Es wird berichtet, dass fokale Läsionen bei chronischer Pankreatitis im Vergleich zum normalen Pankreasparenchym ähnliche oder Hyper-Enhancement-Merkmale aufweisen [19].

   Spezielle kontrastverstärkte harmonische EUS-Techniken (basierend auf einem niedrigen mechanischen Index) sind seit kurzem in neuen EUS-Systemen verfügbar. Die während CEH-EUS zurückgegebenen harmonischen Frequenzen unterscheiden sich von den vom Schallkopf übertragenen und sind das Ergebnis nichtlinearer Schwingungen der Mikrobläschen [24]. Das erhaltene Bild ist eine Addition des durch die Verzerrung der Mikrobläschen erzeugten Signals und des vom Gewebe stammenden Signals. Dies kann durch die Verwendung eines niedrigen MI optimiert werden, der eine minimale Blasenzerstörung und eine vollständige „Subtraktion“ des vom Gewebe abgeleiteten Signals ermöglicht, wodurch eine kontinuierliche Echtzeit-Bewertung der Mikrovaskularisation mit hoher Auflösung während der Kontrastmittelaufnahmeperiode (Echtzeit-Perfusionsbildgebung) erhalten wird [ 29-31]. CEH-EUS ermöglicht eine genauere Lokalisierung von Gefäßstrukturen innerhalb des Parenchyms und fokale Anomalien mit einer besseren Abgrenzung von Pankreasläsionen als EUS, insbesondere in Fällen, in denen Luft oder Fett Artefakte und eine unzureichende Visualisierung des Pankreasparenchyms verursachen. Eine erste Pilotstudie beschrieb eine experimentelle Technik von CEH-EUS basierend auf einem linearen Prototyp-EUS-Scope, einem niedrigen mechanischen Index (0,08 - 0,25) und einem Kontrastmittel der 2. Generation (Sono-Vue), das die Visualisierung der frühen arteriellen Phase ermöglichte und Anreicherung der Bauchspeicheldrüse in der späten parenchymalen Phase [32]. Eine weitere Pilotstudie demonstrierte sowohl kontinuierliche Echtzeitbilder von fein verzweigten Gefäßen der Bauchspeicheldrüse als auch intermittierende homogene parenchymale Perfusionsbilder unter Verwendung eines radialen Prototyp-EUS-Oszilloskops, eines niedrigen mechanischen Index (0,4) und eines Kontrastmittels der 2. Generation (Sono-Vue). [33]. Mehrere andere Forschungsgruppen berichteten bereits über die Machbarkeit von CEH-EUS mit niedrigem mechanischen Index [34-36]. Die Sensitivität, Spezifität und Genauigkeit für die Diagnose des Adenokarzinoms des Pankreas betrugen 88 %, 89 % und 88,5 % in einer Studie [34] und 80 %, 91,7 % und 86 % in der anderen Studie [33]. Allerdings ist die Datenlage noch begrenzt und eine prospektive, multizentrische, verblindete Studie wäre sicherlich notwendig.

   Das Studienprotokoll basiert auf einem multizentrischen semiquantitativen Ansatz von EUS-Elastographiedaten in Kombination mit kontrastverstärktem EUS, bestehend aus der Messung von SR und SH für fokale Pankreasmassen und Lymphknoten sowie mehreren Parametern von CE-EUS-basiert auf Zeit-Intensitäts-Kurven (TIC)-Analyse. Da die ROIs immer noch manuell vom Benutzer ausgewählt werden, müssen einige Parameter berücksichtigt werden. Das Ziel der Studie ist die Etablierung eines EUS-basierten Diagnosealgorithmus bei Patienten mit Pankreastumoren und Lymphknoten, mit negativer oder nicht schlüssiger Zytopathologie nach EUS-FNA, basierend auf zuvor veröffentlichten Ergebnissen und Cut-offs von Elastographie und Kontrastverstärkung. Der vorgeschlagene Algorithmus der sequentiellen Verwendung von Echtzeit-Elastographie, gefolgt von kontrastverstärktem EUS, könnte ein gutes klinisches Instrument sein, um bei der Auswahl von Patienten mit einem möglichen Pankreas-Adenokarzinom oder malignen Lymphknoten bei Patienten mit negativen EUS-FNA-Ergebnissen zu helfen.

2. Ziele der Studie Das Ziel der Studie ist es, quantitative Elastographie- und Kontrastverstärkungsparameter während EUS-Untersuchungen von fokalen Pankreastumoren und Lymphknoten zu bewerten, einen Algorithmus für ihre Verwendung zu standardisieren und folglich benigne vs. bösartige Pankreastumoren zu differenzieren und Lymphknoten zu bewerten Beteiligung an einem prospektiven multizentrischen Design.

3. Patienten und Methoden Das Studiendesign ist prospektiv, verblindet und multizentrisch und vergleicht die Ergebnisse der endoskopischen Ultraschall-Elastographie (EG-EUS) und der Kontrastverstärkung (CE-EUS) zur Charakterisierung fokaler Pankreastumoren und Lymphknoten durch parametrische Messungen, in Vergleich mit dem Goldstandard der Pathologie.

   Die Studie wird mit Zustimmung des institutionellen Vorstands (Ethikausschuss) jedes Zentrums durchgeführt. Das vollständige Studienprotokoll und die teilnehmenden Zentren werden auf ClinicalTrials.gov hochgeladen, dem Register staatlich und privat unterstützter klinischer Studien, die in den Vereinigten Staaten und weltweit durchgeführt werden.

   Einschlusskriterien

   • Patienten, bei denen solide Tumormassen der Bauchspeicheldrüse diagnostiziert wurden, mit zytologischer / histologischer Bestätigung
   • Patienten mit oder ohne Verdacht auf Lymphknotenbefall sind geeignet
   • Alter 18 bis 90 Jahre alt, Männer oder Frauen
   • Unterschriebene Einverständniserklärung für EG-EUS-, CE-EUS- und FNA-Biopsie-Ausschlusskriterien
   • Vorherige chirurgische Behandlung mit kurativer Absicht oder Chemo-Radiotherapie
   • Patienten, bei denen mucinproduzierende Tumore, zystische Tumore der Bauchspeicheldrüse usw. diagnostiziert wurden.

4. Datensammlung

   • Persönliche Daten (Name, Nachname, Alter, Aufnahmedatum, Sozialversicherungsnummer, Diagnose bei Aufnahme)

5. Bildgebende Tests

   • Alle Patienten mit Verdacht auf Tumoren der Bauchspeicheldrüse oder Lymphknoten sollten sich einem EUS mit sequenziellem EG-EUS und CE-EUS unterziehen

   • EUS mit EUS-geführter FNA und Elastographie

     • Das EUS-Protokoll mit EUS-FNA sollte lineare EUS-Instrumente mit vollständigen Untersuchungen der Bauchspeicheldrüse umfassen.
     • Tumoreigenschaften (Echogenität, Echostruktur, Größe) werden ebenso beschrieben wie das Vorhandensein / Fehlen von Power-Doppler-Signalen.
     • EUS-FNA wird in allen Pankreastumoren mit mindestens drei Durchgängen durchgeführt
     • Alle Untersucher sollten für die Ergebnisse der Pathologie verblindet sein

   • EG-EUS-Verfahren:

     • Die EUS-EG wird während der üblichen EUS-Untersuchungen durchgeführt, wobei zwei 10-Sekunden-Filme auf der eingebetteten Festplatte aufgezeichnet werden, um die Variabilität zu minimieren und die Wiederholbarkeit der Erfassung zu erhöhen.
     • Es wird ein zweiteiliges Bild mit dem üblichen konventionellen Graustufen-B-Mode-EUS-Bild auf der rechten Seite und mit dem Elastographie-Bild auf der linken Seite verwendet. In allen verwendeten Systemen werden die gleichen Parameter eingestellt: E-Dynamikbereich 2, Persistenz 3 usw.
     • Der interessierende Bereich für EUS-EG ist vorzugsweise größer als die Fokusmasse (ungefähr 50–50 %), um die umgebenden Strukturen einzuschließen. Wenn die Fokusmasse größer als 3 cm ist, wird ein Teil der Masse in die ROI aufgenommen, ebenso wie die umgebenden Strukturen (vorzugsweise unter Vermeidung großer Gefäße). Sehr große ROI für die Elastographieberechnungen werden aufgrund des Auftretens von Nebenartefakten vermieden.
     • Die folgenden Voreinstellungen werden in allen Zentren verwendet: Elastographie-Farbkarte 1, Rahmenunterdrückung 2, Rauschunterdrückung 2, Persistenz 3, dynamische Wut 4, Glättung 2, Mischung 50 %.
     • SR und SH werden gemessen; mit drei durchgeführten und auf der eingebetteten Festplatte aufgezeichneten Messungen. Bei SR sollte der Referenzbereich möglichst auf gleicher Höhe mit der Läsion platziert werden.

   • CE-EUS-Verfahren:

     • Ein zweiteiliges Bild mit dem üblichen konventionellen Graustufen-B-Mode-EUS-Bild auf der rechten Seite und mit dem harmonischen Kontrastbild auf der linken Seite wird gemäß vorher festgelegten Voreinstellungen verwendet.
     • Als Startpunkt des Timers gilt der Zeitpunkt der intravenösen Kontrastmittelinjektion (Sonovue 4,8 ml).
     • CE-EUS wird während der üblichen EUS-Untersuchungen durchgeführt, wobei der gesamte Film (T0-T120s) zur späteren Analyse auf der eingebetteten Festplatte des Ultraschallsystems aufgezeichnet wird.
     • Es wird ein Verfahren mit niedrigem mechanischen Index (Dynamic Wide-Band Contrast Harmonic Imaging Mode) mit einem mechanischen Index von 0,2 und entsprechenden Leistungen verwendet.
     • Die folgenden Voreinstellungen werden in allen Zentren verwendet: Kontrastmodus dCHI-W, WPI-R/P (Auflösung / Penetration für oberflächliche vs. tiefe Strukturen), mechanischer Index (variabel beginnend mit 0,1, bevorzugt 0,2), MI-Graustufen (0,03), Graukarte 4, AGC 0, R-Filter C, Persistenz 2, Dynamikbereich 50, B-Farbe 21, Glättung 3, Gammakurve linear.
     • Um menschliche Voreingenommenheit zu minimieren, wird die gesamte Nachbearbeitung und Computeranalyse digitaler Filme innerhalb des koordinierenden IT-Zentrums durchgeführt, wobei alle Programmierer und Statistiker gegenüber den klinischen, bildgebenden und pathologischen Daten blind sind.
     • Die Offline-Analyse der Zeit-Intensitäts-Kurven wird mit Vue-Box durchgeführt, die die folgenden quantitativen Parameter liefert: Peak Enhancement (PE), Wash-in Area Under the Curve (Wi-AUC), Anstiegszeit (RT), Mittelwert Transitzeit (mTT), Time To Peak (TTP), Wash-in-Rate (WiR) und Wash-in-Perfusionsindex (WiPI). Die Software stellt auch Referenzwerte (ausgedrückt in Prozent) bereit, die den Wertesatz für den Tumor-ROI an den parenchymalen ausrichten.

6. Abschließende Diagnose

   • Eine positive zytologische Diagnose wird als endgültiger Beweis für Malignität der Pankreasmasse oder des Lymphknotens gewertet. Die durch EUS-FNA erhaltenen Diagnosen werden entweder durch eine Operation oder während einer klinischen Nachsorge von mindestens 6 Monaten weiter verifiziert.
   • Die Diagnose einer chronischen Pankreatitis basiert auf den klinischen Informationen (Alkoholmissbrauch in der Vorgeschichte, frühere Diagnose einer chronischen Pankreatitis oder Diabetes mellitus) sowie einer Kombination von bildgebenden Verfahren (Ultraschall, CT und EUS). Mindestens vier Kriterien einer chronischen Pankreatitis während des EUS werden für die positive Diagnose berücksichtigt. Die Diagnose einer chronischen pseudotumoralen Pankreatitis oder gutartiger Lymphknoten wird immer durch eine Operation oder durch eine Nachsorge von mindestens sechs Monaten bestätigt, die zum Ausschluss einer Malignität bei den Patienten dient, die nicht operiert werden.
   • Pathologische Proben aus Duodeno-Pankreatektomien oder kaudalen Pankreatektomien mit kurativer Intention sowie mikrohistologische Fragmente aus EUS-FNA-Biopsie werden durch Paraffineinbettung mit üblichen Färbungen (Hämatoxylin-Eosin) mit anschließender Immunhistochemie aufgearbeitet Ermessen der beteiligten Pathologen der Zentren zum Ausschluss von neuroendokrinen Tumoren / Pankreasmetastasen.
   • Die Patienten werden mindestens sechs Monate lang durch klinische Untersuchung, biologische Untersuchungen und transabdominalen Ultraschall, eventuell mit einer Wiederholung des Spiral-CT / EUS nach sechs Monaten, nachuntersucht.

7. statistische Analyse

   • Beschreibende Statistik

     • Alle Ergebnisse werden als Mittelwert ± Standardabweichung (SD) ausgedrückt. Unterschiede zwischen den Patienten mit Bauchspeicheldrüsenkrebs und chronischer Pankreatitis werden durch den t-Test mit zwei Stichproben (zwei unabhängige Stichproben) durchgeführt. Da diese parametrische Methode Annahmen über Normalität und ähnliche Varianzen macht, werden wir zunächst sowohl den Kolmogorov-Smirnov- als auch den Shapiro-Wilk-W-Normalitätstest durchführen und die Annahme der Gleichheit der Varianzen mit dem F-Test überprüfen. Im Falle des t-Tests bei zwei Stichproben werden wir auch die nichtparametrische Alternative des Mann-Whitney-U-Tests durchführen, da er in einigen Fällen sogar eine größere Aussagekraft zum Zurückweisen der Nullhypothese bietet als der t-Test .
     • Da es bei mehr als zwei Beobachtungsgruppen weitaus besser ist, eine einzelne Analyse zu verwenden, die es uns ermöglicht, alle Daten gleichzeitig zu betrachten, werden wir auch die Methode der einseitigen Varianzanalyse (ANOVA) mit derselben Basislinie durchführen Annahmen. Ein p-Wert von weniger als 0,05 wird als statistisch signifikant betrachtet.
   • Sensitivität, Spezifität, positiver Vorhersagewert, negativer Vorhersagewert und Genauigkeit von EG-EUS und CE-EUS werden im Vergleich zur endgültigen Diagnose bestimmt. Auch die Sensitivität, Spezifität, der positive Vorhersagewert, der negative Vorhersagewert und die Treffsicherheit für die Untergruppe der Patienten mit negativer EUS-FNA und positiver Malignitätsdiagnosei während der anschließenden Nachsorge werden separat berechnet.

8. Leistungsanalyse

   • Die geschätzte Zahl der eingeschlossenen Patienten beträgt mindestens 210, basierend auf mindestens 10 Zentren mit jeweils mindestens 20 Patienten, die in einem Zeitraum von 12 Monaten aufgenommen werden. Die Power-Analyse basierte auf der folgenden Annahme: Um den starken t-Test für unabhängige Stichproben zu verwenden, reicht eine Stichprobengröße von 105 Patienten in jeder Gruppe aus, um eine statistische Power von 95 % zu liefern, um einen Unterschied von 5 % im Mittel zu erkennen. für einen Fehler 1. Art Alpha = 0,05 und die Populationsstandardabweichung = 10 %.
   • Der Mittelwertunterschied basierte auf zuvor veröffentlichten Daten, die eine Genauigkeit von etwa 80–85 % für EUS-FNA und 90 % für EG-EUS und/oder CE-EUS angeben.