Klinisk effekt av EUS Elastografi Mean Strain Histograms (SH) och Contrast Peak-enhancement i fokala pankreatiska massor och lymfkörtlar (ADVEUS)

1. Bakgrund Endoskopiskt ultraljud (EUS) är en teknik med stor klinisk påverkan vid matsmältningssjukdomar, som avgör en förändring i diagnos och hantering av mer än hälften av de undersökta patienterna [1]. De senaste framstegen inom EUS-FNA-tekniker, men också utvecklingen av EUS-elastografi och kontrastförstärkning i realtid, möjliggjorde en bättre karakterisering av fokala pankreasmassor, med möjliga implikationer i hanteringen av patienter med negativ EUS-FNA och en stark misstanke om malignitet.

1.a Elastografi Elastografi är en nyligen genomförd ultraljudsmetod som används för rekonstruktion av vävnadens elasticitetsfördelning i realtid [2]. Metoden möjliggör beräkning av elasticitetsmodulen, och visar följaktligen skillnader i vävnadshårdhetsmönster som bestäms av sjukdomar. Den huvudsakliga avsedda användningen är att skilja mellan benigna och maligna fokala lesioner baserat på den betydligt mindre stammen av den senare [3]. Andra generationens elastografi introducerar töjningsförhållande (SR) och töjningshistogram (SH) som reproducerbara parametriska mätningar som hämtar numeriska värden i realtid, vilket lägger till kvantifieringsmöjligheter till tekniken [4]. Elastografi uppskattar typiskt den axiella töjningen (längs riktningen för insonifiering/kompression) genom att analysera ultraljudssignaler erhållna med vanliga ultraljudssystem - RF-signalerna som returneras från vävnadsstrukturer före och efter lätt kompression (ca 1%) jämförs [5]. Vävnadselastografi kan enkelt utföras med konventionella sonder, inklusive de linjära EUS-sonderna som används för undersökning av bukspottkörteln och/eller lymfkörtlarna. Beräkningen av vävnadens elasticitetsfördelning utförs i realtid under frihandskomprimering och undersökningsresultaten representeras som transparenta färgbilder överlagrade på de konventionella gråskala B-lägesbilderna [6]. Således tillåter denna metod karakterisering av många tumörer, eftersom de är styvare än normala vävnader. Ultraljudselastografi användes tidigare för diagnos av icke-matsmältnings- och matsmältningstumörer: bröstskador [7], prostatacancer [8], sköldkörtelknölar [9], rektaltumörer [10]. När det gäller diagnosen av pankreatiska fokalmassor kunde vissa författare inte skilja mellan malignitet och godartade tumörer eller kronisk pankreatit [11], medan andra har uppnått goda resultat, särskilt när de använder datorstödda utvärderingsmetoder som nyanshistogramanalys [12] och artificiell neural. nätverk [13]. På senare tid har lymfkörtelinblandning av flera tumörer framgångsrikt bestämts med denna metod: matstrupe [14], oral skivepitelcancer [15], bröstcancer [16].

Eftersom elastografibilder och filmer representerar en utdata av kvalitativ typ som innebär en subjektiv tolkning av granskaren, är mänsklig fördom alltid känslig för att störa resultaten och diagnoserna, på grund av färguppfattningsfel, rörliga artefakter eller möjliga urvalsbias som induceras av analysen av stillbilder. Mer objektiva, datorstödda semikvantitativa metoder för att tolka resultaten utvecklades, men dessa har nackdelen att de är arbetskrävande och använder programvara från tredje part som inte kan användas i realtid [17]. Andra generationens elastografi introducerar töjningsförhållande (SR) och töjningshistogram (SH) som två reproducerbara mätningar som hämtar numeriska värden i realtid, vilket avsevärt minskar den mänskliga fördomen utan behov av programvara från tredje part [4]. SR beräknar den relativa belastningen mellan två intressanta regioner (ROI) (normal och patologisk). SH mäter töjningsvärdena för elementära områden inuti en ROI och delar upp mätområdet i intervall; om töjningsvärdet för ett element faller inom ett intervall, adderas dess initiala area normaliserad med den initiala totala ytarean till den löpande summan av det intervallet; de totala värdena för varje intervall används för att skapa en graf och ett medelvärde. Både SR och SH har redan använts in vivo för pankreasmassor eller lymfkörtlar, med lovande resultat [18].

1. b Kontrastförbättrande Ultraljudskontrastmedel i kombination med kontrastspecifika avbildningstekniker accepteras alltmer i klinisk användning för diagnostisk bildbehandling [19]. Studien av bukspottkörteln är en ny och lovande tillämpning av kontrastförstärkt ultraljud (CE-US), inklusive kontrastförstärkt endoskopiskt ultraljud (CE-EUS). Tekniken är inte indicerad för att förbättra upptäckten av pankreaslesioner, utan för att förbättra avgränsningen och differentialdiagnosen av pankreaslesioner [20-23]. Ett av de fluorgashaltiga kontrastmedlen som används i CE-US och CE-EUS är Sonovue®, som består av fosfolipidstabiliserade bubblor av svavelhexafluorid (SF6) [24]. Sonovue® är isotoniskt, stabilt och motståndskraftigt mot tryck, med en viskositet som liknar blod. Det diffunderar inte in i det extravaskulära utrymmet som finns kvar i blodkärlen förrän gasen löses upp och elimineras i utandningsluften (kontrastmedel för blodpool) [25]. Säkerhetsprofilen för SonoVue visade en mycket låg förekomst av biverkningar; det är inte nefrotoxiskt och förekomsten av allvarlig överkänslighet liknar andra kontrastmedel för magnetisk resonanstomografi. Dessutom är Sono-Vue godkänd för klinisk användning i EU-länder. Bukspottkörtelns blodtillförsel är helt arteriell, vilket gör kontrastförstärkta undersökningar möjliga och lättillgängliga. Baserat på riktlinjer och rekommendationer från European Federation Societies of Ultrasound in Medicine and Biology, uppdaterade 2008, definierades två faser för CE-US och CE-EUS i bukspottkörteln: en tidig/arteriell fas (som börjar från 10 till 30 sekunder) och en venös/sen fas (från 30 till 120 sekunder) [19].

   Att skilja bukspottkörteladenokarcinom från andra bukspottkörtelmassor är fortfarande utmanande med nuvarande avbildningstekniker [22-27]. Specificiteten för diskrimineringen mellan benigna och maligna fokala pankreaslesioner visade sig vara 93,3 % med kraftdopplerkontrastförstärkt EUS (PD-CE-EUS) jämfört med 83,3 % för konventionell EUS [26]. Den hypovaskulära aspekten av lesioner under PD-CE-EUS verkade mycket känslig och specifik (högre än 90%) för adenokarcinom i flera publicerade studier [22-27]. Under PD-CE-EUS-undersökningar är ultraljudsfrekvensen som återförs till givaren densamma som den som sänds, men metoden är associerad med artefakter som härrör från turbulent flöde (blixt och övermålning) [28]. Vid CE-EUS är duktalt adenokarcinom typiskt hypoförstärkt jämfört med den intilliggande pankreasvävnaden i alla faser [19]. Dessutom visualiseras lesionsstorleken och marginalerna bättre, liksom förhållandet till peripankreatiska artärer och vener. Fokala lesioner vid kronisk pankreatit rapporteras ha liknande eller hyperförstärkande egenskaper jämfört med det normala pankreasparenkymet [19].

   Dedikerade kontrastförstärkta harmoniska EUS-tekniker (baserade på ett lågt mekaniskt index) är nyligen tillgängliga i nya EUS-system. De harmoniska frekvenserna som returneras under CEH-EUS skiljer sig från de som sänds av givaren och är resultatet av icke-linjära svängningar av mikrobubblorna [24]. Den erhållna bilden är ett tillägg av signalen som skapas av förvrängningen av mikrobubblorna och den vävnadshärledda signalen. Detta kan optimeras genom att använda lågt MI, vilket tillåter minimal bubblaförstöring och fullständig "subtraktion" av den vävnadshärledda signalen, vilket ger en högupplöst kontinuerlig realtidsbedömning av mikrovaskulariseringen under kontrastupptagningsperioden (perfusionsavbildning i realtid) [ 29-31]. CEH-EUS tillåter en mer exakt lokalisering av vaskulära strukturer inom parenkymet och fokala abnormiteter, med bättre avgränsning av pankreaslesioner än EUS, särskilt i de fall där luft eller fett orsakar artefakter och otillräcklig visualisering av pankreasparenkymet. En första pilotstudie beskrev en experimentell teknik för CEH-EUS baserad på en linjär prototyp EUS scope, ett lågt mekaniskt index (0,08 - 0,25) och ett 2:a generationens kontrastmedel (Sono-Vue), vilket möjliggjorde visualisering av tidig arteriell fas och sen parenkymal fasförstärkning av bukspottkörteln [32]. En annan pilotstudie visade både kontinuerliga bilder i realtid av finförgrenade kärl i bukspottkörteln och intermittenta homogena parenkymala perfusionsbilder, genom att använda en radiell prototyp EUS scope, ett lågt mekaniskt index (0,4) och ett 2:a generationens kontrastmedel (Sono-Vue) [33]. Flera andra forskargrupper har redan rapporterat genomförbarheten av CEH-EUS med lågt mekaniskt index [34-36]. Känsligheten, specificiteten och noggrannheten för att diagnostisera pankreasadenokarcinom var 88 %, 89 % och 88,5 % i en studie [34] och 80 %, 91,7 % och 86 % i den andra studien [33]. Datan är dock fortfarande begränsad och en prospektiv, multicentrisk blindad studie skulle verkligen vara nödvändig.

   Studieprotokollet är baserat på en multicenter semikvantitativ metod för EUS-elastografidata i kombination med kontrastförstärkt EUS, bestående av mätning av SR och SH för fokala pankreasmassor och lymfkörtlar, samt flera parametrar för CE-EUS-baserade på tid-intensitetskurva (TIC) analys. Ett antal parametrar måste beaktas, eftersom ROI fortfarande väljs manuellt av användaren. Syftet med studien är att etablera en EUS-baserad diagnostisk algoritm hos patienter med pankreasmassor och lymfkörtlar, med negativ eller ofullständig cytopatologi efter EUS-FNA, baserat på tidigare publicerade resultat och cut-offs av elastografi och kontrastförstärkning. Den föreslagna algoritmen för sekventiell användning av realtidselastografi, följt av kontrastförstärkt EUS, kan vara ett bra kliniskt verktyg för att hjälpa till att välja ut patienter med eventuellt pankreasadenokarcinom eller maligna lymfkörtlar, i situationen för patienter med negativa EUS-FNA-resultat.

2. Studiens syfte Syftet med studien är att bedöma kvantitativ elastografi och kontrastförstärkande parametrar under EUS-undersökningar av fokala pankreasmassor och lymfkörtlar, att standardisera en algoritm för deras användning och att följaktligen skilja benigna vs maligna pankreasmassor och utvärdera lymfkörteln. engagemang i en blivande multicenterdesign.

3. Patienter och metoder Studiedesignen är prospektiv, blind och multicenter, och jämför resultat för endoskopisk ultraljudselastografi (EG-EUS) och kontrastförstärkning (CE-EUS) för karakterisering av fokala pankreatiska massor och lymfkörtlar med hjälp av parametriska mätningar, i jämförelse med guldstandarden som representeras av patologi.

   Studien kommer att utföras med godkännande av institutionsstyrelsens (etiska kommitté) granskning av varje center. Det kompletta studieprotokollet och deltagande center kommer att laddas upp på ClinicalTrials.gov, registret över federalt och privatstödda kliniska prövningar som utförs i USA och runt om i världen.

   Inklusionskriterier

   • Patienter som diagnostiserats med fasta tumörmassor i bukspottkörteln, med cytologisk/histologisk bekräftelse
   • Patienter med eller utan misstänkt lymfkörtelpåverkan är berättigade
   • Ålder 18 till 90 år, män eller kvinnor
   • Undertecknat informerat samtycke för uteslutningskriterier för EG-EUS, CE-EUS och FNA biopsi
   • Tidigare kirurgisk behandling med kurativ avsikt eller kemo-strålbehandling
   • Patienter med diagnosen mucinproducerande tumörer, cystiska tumörer i bukspottkörteln, etc.

4. Datainsamling

   • Personuppgifter (namn, efternamn, ålder, antagningsdatum, SSN, diagnos vid antagning)

5. Imaging tester

   • Alla patienter med misstanke om pankreasmassor eller lymfkörtlar bör genomgå EUS, med sekventiell EG-EUS och CE-EUS

   • EUS med EUS-guided FNA och elastografi

     • Protokoll för EUS med EUS-FNA bör innefatta linjära EUS-instrument med fullständiga undersökningar av bukspottkörteln.
     • Tumöregenskaper (ekogenicitet, ekostruktur, storlek) kommer att beskrivas såväl som närvaro/frånvaro av kraftdopplersignaler.
     • EUS-FNA kommer att utföras i alla pankreasmassor med minst tre pass
     • Alla examinatorer bör vara blinda för resultaten av patologi

   • EG-EUS procedur:

     • EUS-EG kommer att utföras under vanliga EUS-undersökningar, med två filmer på 10 sekunder inspelade på den inbyggda hårddisken för att minimera variationen och öka repeterbarheten av inhämtningen.
     • En bild med två paneler med den vanliga EUS-bilden i gråskala B-läge på höger sida och med elastografibilden på vänster sida kommer att användas. Samma parametrar kommer att ställas in i alla system som används: e-dynamikområde 2, persistens 3, etc.
     • Området av intresse för EUS-EG kommer företrädesvis att vara större än fokalmassan (ungefär 50%-50%), för att inkludera de omgivande strukturerna. Om fokalmassan är större än 3 cm kommer en del av massan att inkluderas i ROI, liksom de omgivande strukturerna (undviker helst stora kärl). Mycket stor ROI för elastografiberäkningarna kommer att undvikas på grund av uppkomsten av sidoartefakter.
     • Följande förinställningar kommer att användas i alla centra: elastografifärgkarta 1, ramavvisning 2, brusreduktion 2, persistens 3, dynamisk rage 4, utjämning 2, blandning 50 %.
     • SR och SH kommer att mätas; med tre mätningar gjorda och registrerade på den inbyggda hårddisken. För SR bör referensområdet om möjligt placeras på samma nivå som lesionen.

   • CE-EUS procedur:

     • En bild med två paneler med den vanliga gråskaliga B-läge EUS-bilden på höger sida och med den kontrasterande harmoniska bilden på vänster sida kommer att användas, enligt förinställda förinställningar.
     • Startpunkten för timern kommer att betraktas som ögonblicket för intravenös kontrastinjektion (Sonovue 4,8 mL).
     • CE-EUS kommer att utföras under vanliga EUS-undersökningar, med hela filmen (T0-T120s) inspelad på ultraljudssystemets inbyggda hårddisk, för senare analys.
     • En procedur med lågt mekaniskt index (dynamiskt bredbandskontrast harmoniskt avbildningsläge) kommer att användas, med ett mekaniskt index på 0,2 och motsvarande styrkor.
     • Följande förinställningar kommer att användas i alla centra: kontrastläge dCHI-W, WPI-R/P (upplösning / penetration för ytliga kontra djupa strukturer), mekaniskt index (variabelt som börjar med 0,1, föredraget 0,2), MI gråskala (0,03), grå karta 4, AGC 0, R-filter C, persistens 2, dynamiskt område 50, B-färg 21, utjämning 3, linjär gammakurva.
     • För att minimera mänsklig fördom, kommer all efterbearbetning och datoranalys av digitala filmer att utföras inom det samordnande IT-centret, med alla programmerare och statistiker som är förblindade för kliniska, avbildnings- och patologiska data.
     • Offlineanalys av tidsintensitetskurvor kommer att utföras med Vue-Box, vilket ger följande kvantitativa parametrar: Peak Enhancement (PE), Wash-in Area Under the Curve (Wi-AUC), Rise Time (RT), medelvärde Transittid (mTT), Time To Peak (TTP), Wash-in Rate (WiR) och Wash-in Perfusion Index (WiPI). Programvaran tillhandahåller också refererade värden (uttryckta i procent), vilket anpassar uppsättningen av värden för tumörens ROI till de parenkymala.

6. Slutlig diagnos

   • En positiv cytologisk diagnos kommer att tas som ett slutgiltigt bevis på malignitet i pankreasmassan eller lymfkörteln. De diagnoser som EUS-FNA erhåller kommer att verifieras ytterligare antingen genom kirurgi eller under en klinisk uppföljning på minst 6 månader.
   • Diagnosen av kronisk pankreatit kommer att baseras på den kliniska informationen (historia av alkoholmissbruk, tidigare diagnos av kronisk pankreatit eller diabetes mellitus), samt en kombination av bildbehandlingsmetoder (ultraljud, CT och EUS). Minst fyra kriterier för kronisk pankreatit under EUS kommer att beaktas för den positiva diagnosen. Diagnosen kronisk pseudotumoral pankreatit eller benigna lymfkörtlar kommer alltid att bekräftas genom operation eller genom en uppföljning på minst sex månader som används för att utesluta malignitet hos patienter som inte ska opereras.
   • Patologiprover erhållna från duodeno-pankreatektomier eller kaudala pankreatektomier gjorda med kurativ avsikt, såväl som mikrohistologiska fragment erhållna genom EUS-FNA-biopsi kommer att bearbetas genom paraffininbäddning med vanliga färgningar (hematoxylin-eosin), med efterföljande immunhistokemi vid bedömning av de deltagande centrans patologer för att utesluta neuroendokrina tumörer / pankreasmetastaser.
   • Patienterna kommer att följas upp under minst sex månader genom klinisk undersökning, biologiska undersökningar och transabdominalt ultraljud, eventuellt med en upprepad spiral-CT/EUS efter sex månader.

7. Statistisk analys

   • Beskrivande statistik

     • Alla resultat kommer att uttryckas som medelvärde ± standardavvikelse (SD). Skillnader mellan patienter med pankreascancer och kronisk pankreatit kommer att utföras av tvåprovs t-testet (två oberoende prover). Eftersom denna parametriska metod gör antaganden om normalitet och liknande varianser, kommer vi initialt att utföra både Kolmogorov-Smirnov och Shapiro-Wilk W normalitetstester och verifiera antagandet om varianslikhet med F-testet. När det gäller t-testet med två sampel kommer vi också att utföra det icke-parametriska alternativet som ges av Mann-Whitney U-testet, eftersom det i vissa fall till och med kan erbjuda större kraft att förkasta nollhypotesen än t-testet .
     • Eftersom det med fler än två grupper av observationer är mycket bättre att använda en enda analys som gör det möjligt för oss att titta på alla data samtidigt, kommer vi också att utföra metoden envägsvariansanalys (ANOVA) med samma baslinje antaganden. Ett p-värde mindre än 0,05 kommer att betraktas som statistiskt signifikant.
   • Sensitivitet, specificitet, positivt prediktivt värde, negativt prediktivt värde och noggrannhet för EG-EUS och CE-EUS kommer att bestämmas i jämförelse med den slutliga diagnosen. Dessutom kommer sensitiviteten, specificiteten, positivt prediktivt värde, negativt prediktivt värde och noggrannhet för subgruppen av patienter med negativ EUS-FNA och en positiv diagnos av malignitet under efterföljande uppföljning att beräknas separat.

8. Effektanalys

   • Det uppskattade antalet inkluderade patienter är minst 210, baserat på minst 10 centra med minst 20 patienter vardera, som kommer att inskrivas under en 12-månadersperiod. Effektanalysen baserades på följande antagande: för att använda det kraftfulla t-testet för oberoende prover räcker det med en provstorlek som motsvarar 105 patienter i varje grupp för att ge 95 % statistisk kraft för att upptäcka en skillnad på 5 % i medelvärde, för ett typ I-fel alfa = 0,05 och populationens standardavvikelse = 10 %.
   • Skillnaden i medelvärde baserades på tidigare publicerade data som rapporterar en noggrannhet på cirka 80-85 % för EUS-FNA och 90 % för EG-EUS och/eller CE-EUS.