Diagnostic Performance of Point Shear-Wave Elastography in Peripheral Pulmonary Consolidations of Various Etiologies: A Retrospective Analysis of n=87 Patients

Ziel der Arbeit: Die Ultraschall-Elastographie ist ein nicht invasives Instrument, welches das „Palpieren“ tief gelegener Organe und Strukturen ermöglicht und sich als reliable, strahlungsfreie und kosteneffektive diagnostische Methode für die Quantifikation des Grads der Steifigkeit verschiedener normaler und pathologischer Gewebe im Körper etablierte. Aufgrund der luftgefüllten Natur des pulmonalen Parenchyms wurde die Elastographie nur spärlich im Bereich der Lunge studiert. Sehr wenige Studien implementierten die Elastographie zwecks Charakterisierung verschiedener peripheren pulmonalen Konsolidierungen (PPKs) und fast alle schlossen PPKs mit begleitendem Pleuraerguss (PE) aus. In dieser Arbeit wird der diagnostische Stellenwert der Ultraschall (US)-Punkt-Scherwellen-Elastographie (pSWE) mittels Acoustic Radiation Force Impulse (ARFI) Technik zur Dignitätseinschätzung verschiedener benigner und maligner PPKs evaluiert. Methoden: Zwischen April und Dezember 2020 erhielten 107 nacheinander folgende Patienten mit PPKs eine sonographische Untersuchung des Thorax an der Universitätsklinik Marburg. Ein mündliches Einverständnis wurde von jedem Patienten vor der Durchführung der ARFI-Studie erhalten. 20 Patienten (n=20) wurden ausgeschlossen: 10 Patienten (n=10) bei technischem Versagen der ARFI-Messung, 5 Patienten (n=5) wegen invalider Messungen bei fehlender Mitarbeit (Luftanhalten während der Messung), 5 Patienten (n=5) wegen unsicherer Diagnose. Schließlich wurden 87 Patienten (n=87) eingeschlossen. Die Daten wurden anschließend retrospektiv analysiert und mit der finalen Diagnose korreliert. Alle Patienten erhielten eine konventionelle sonographische Untersuchung sowie eine ARFI-Untersuchung (dabei wurden 11 valide Messungen pro PPK durchgeführt). Pleuraerguss (PE) assoziierte Lungenkonsolidierungen wurden eingeschlossen. Die Diagnosesicherung erfolgte mittels zyto-histopathologischer Evaluation (in 73/87 (83,9%) der Fälle vorhanden) und/oder mithilfe einer Computertomographie (CT) oder Röntgenaufnahme des Thorax in Korrelation mit der Klinik (eine CT war in 84/87 (96,6%) der Fälle vorhanden). Um die mittelwertigen ARFI Geschwindigkeiten (MAG) zwischen Gruppen zu vergleichen und Cut-off-Werte zu ermitteln wurde eine Receiver-Operating-Characteristics-Analyse (ROC curve analysis) implementiert. Die Studie wurde von der Ethikkommission der Philipps-Universität in Marburg genehmigt. Ergebnisse: Von den 87 Studienpatienten waren 49 männlich und 38 weiblich, das durchschnittliche Alter betrug 65±14 Jahre. Der durchschnittliche Body-Mass-Index (BMI) war 24,1±3,5 Kg/m2. Aktiver oder früherer Tabak-Konsum und chronische pulmonale Erkrankung (CPE) waren in jeweils 61% (53/87) und 36% (31/56) der Patienten vorhanden. 55% (48/87) der PPKs waren mit einem PE assoziiert. Es gab 58 benigne PPKs (bPPKs) und 29 maligne PPKs (mPPKs). Größe der Konsolidierung war mit Malignität assoziiert (p=0,01). Die mittlere Größe betrug bei mPPKs 6,26 ±3,12 cm und bei bPPKs 4,02 ±1,98 cm. Als ein Cut-Off-Wert zeigte eine Konsolidierungsgröße von 4,75 cm eine Sensitivität von 65,5% und eine Spezifität von 82,5% für die Diagnose von mPPKs (AUC=0,729, 95% CI= 0,577-0,881). Konsolidierungen mit einem begleitenden PE zeigten niedrigere MAG-Werte und waren häufiger benigne (p<0,001). ARFI-Werte waren unabhängig von Tabak-Konsum, CPE, Alter, Geschlecht, und BMI in dieser Studie (p> 0,05). bPPKs zeigten statistisch signifikant niedrigere MAG-Werte im Vergleich zu den mPPKs (1,82±0,97 vs. 3,05±0,73 m/s) (p<0,001). Bei einem Cut-Off-Wert vom 2,21 m/s können mPPKs von bPPKs mit einer Sensitivität von 89,7% und einer Spezifität von 75,9% differenziert werden (AUC=0,852, 95% CI =0,773-0,931). Es ließen sich in dieser Studie keine significanten Unterschiede zwischen Atelektasen in Rahmen einer malignen Erkrankung (AT-m, n=17) und Atelektasen in Rahmen einer benignem Erkrankung zeigen (AT-b, n=21) (p=0,33) zeigen, auch keine signifikanten Unterschiede zwischen Pneumonien (n=9) und Atelektasen (n=38) (p= 0,66). Lungeninfarkte und chronisch inflammatorische/granulomatöse benigne Konsolidierungen (n=11) demonstrierten hohe MAG-Werte (vergleichbar mit diesen von mPPKs) (p=0,42). Eine interessente Feststellung war die signifikant höhere Steifigkeit in primären Lungentumoren (n=19, MAG= 3,33±0,71 m/s) im Vergleich zu metastatischen Lungenkonsolidierungen (n=10, MAG= 2,52 ±0,39 m/s) (p= 0,002). Ein Cut-Off-Wert von 2,82 m/s demonstrierte eine gute Spezifität von 90,0% mit einer moderaten Sensitivität von 79,0% für die Unterscheidung zwischen primären Lungentumoren und Metastasen (AUC=0,847, 95% CI= 0,701-0,993). Schlossfolgerung: ARFI-Elastographie ist ein gutes nicht-invasives Instrument, welches in der Differenzierung von benignen und malignen Läsionen sowie in der Differenzierung von primären pulmonalen Tumoren und Metastasen hilfreich sein kann. Grundsätzlich muss die Diagnose mit der Klinik korreliert werden. Zwecks Validierung der Resultate dieser Studie sind größere prospektive Studien notwendig.