Ultraschall Elastographie der Leber bei Kindern und Jugendlichen - Normwerterstellung für Acoustic Radiation Force Impulse (ARFI) Elastographie

Abstract

Die Elastographie mittels Acoustic Radiation Force Impulse (ARFI) ist ein neueres diagnostisches Verfahren, welches die Vorteile des nicht invasiven Ultraschalls mit einer quantitativen und damit objektiven Darstellung der Gewebeelastizität verbindet. Sie findet in der Leberdiagnostik bei Erwachsenen zunehmend Anwendung. In der Pädiatrie und Kinderradiologie war die Methode zu Studienbeginn, sowohl in der Praxis als auch in der Literatur, eine Rarität. Mit der Absicht, die Methode auch bei Kindern zu etablieren und als Basis zur Beurteilung von pathologischen Veränderungen, wurde von uns ein Normwert für die ARFI Elastographie bei Kindern und Jugendlichen erstellt sowie potentielle Einflussfaktoren analysiert. Des Weiteren wurde die Wertigkeit der ARFI Elastographie für die Leberdiagnostik in der Pädiatrie untersucht. Zur Normwerterstellung wurden 132 lebergesunde Kinder und Jugendliche im Alter von 0 - 17 Jahren (im Mittel 9,2 Jahre) mittels ARFI Elastographie untersucht. Die Erfolgsrate der Messungen lag bei 95,43 %. Es ergab sich ein Normwert von 1,16 m/s mit einer einfachen Standardabweichung von 0,14 m/s. Der Normbereich wurde damit auf 1,02 m/s - 1,3 m/s definiert. Die ARFI Werte zeigten sich unabhängig vom Alter (p = 0,533). Mädchen zeigten signifikant niedrigere Werte als Jungen (p = 0,025), jedoch konnte kein Interaktionseffekt zwischen dem Geschlecht und den Altersgruppen vor oder nach mutmaßlichem Beginn der Pubertät festgestellt werden (p = 0,076). Die Mittelwerte des rechten Leberlappens waren signifikant niedriger als die des linken (p = 0,036), ebenso war die Varianz niedriger im rechten Leberlappen (p < 0,001). Die Messtiefe hatte keinen signifikanten Einfluss, wobei Messungen direkt unterhalb der straffen Leberkapsel vermieden wurden (p = 0,066). Ein Vergleich zwischen den Schallköpfen 4C1 und 9L4 bei 7 Patienten zeigte keinen signifikanten Unterschied in den Mittelwerten (p = 0,966), jedoch eine höhere Varianz bei dem 4C1 Schallkopf (p = 0,039). Ein Vergleich zwischen den verschiedenen Untersuchen ergab keinen signifikanten Unterschied (p = 0,108), lediglich die Varianz zwischen ihnen unterschied sich signifikant voneinander (p < 0,001).Zur Überprüfung der Wertigkeit der ARFI Elastographie in der Leberdiagnostik wurden 34 Patienten im Alter von 0 - 29 Jahren (im Mittel 10,5 Jahre) mit potentiell leberschädigenden Grunderkrankungen, zum Teil mehrfach untersucht. Es erfolgte eine Einteilung basierend auf dem konventionellen Sonographiebefund: Gruppe A mit deutlichen Fibrose- / Zirrhosezeichen (n = 13), Gruppe B mit nur geringen, unsicheren Zeichen (n = 19) und Gruppe C ohne Fibrosezeichen bei kardial bedingter Leberstauung (Grad I - III) (n = 17). Alle Gruppen zeigten Mittelwerte signifikant oberhalb des erstellten Normwertes (p = 0,001). Ein Unterschied zwischen den Gruppen zeigte sich nicht (p = 0,135). Innerhalb der Gruppe B, mit geringen Fibrosezeichen als gemeinsamer Faktor, zeigte sich ein signifikanter Unterschied zwischen einer Stauungsleber und einer Steatosis hepatis als Ätiologie der Leberverhärtung (p = 0,031). Die ARFI Werte zeigten sich in der Gruppe C positiv korrelierend, sowohl mit dem sonographisch bestimmten Stauungsgrad (p = 0,001), als auch mit dem erhobenen BNP Wert als Hinweis auf das Stauungsausmaß (p < 0,001). Die Stauungsgrade I und III unterschieden sich signifikant voneinander (p = 0,003).Die ARFI Elastographie ermöglicht eine objektive Beurteilung von unterschiedlichen Leberpathologien durch die Quantifizierung der Lebersteifigkeit. Sie kann auch bei Kleinkindern und Säuglingen erfolgreich angewendet werden. Die Erstellung des Normwertes von 1,16 m/s schafft die Basis zur Interpretation von pathologisch erhöhten Werten. In der Zusammenschau mit der konventionellen Sonographie, Labordiagnostik und der klinischen Symptomatik ermöglicht sie eine zuverlässige, nicht invasive Verlaufsbeurteilung von Leberpathologien und gibt frühzeitig Hinweise auf einen beginnenden fibrotischen Umbau. Damit ist die ARFI Elastographie ein wertvolles diagnostisches Verfahren mit dem sich Therapieregime optimieren und die Prognose der pädiatrischen Patienten verbessern lassen. Elastography by Acoustic Radiation Force Impulse (ARFI) is a recent technique for diagnostics, which combines the advantages of non invasive ultrasound with a quantitative and therefore objective presentation of tissue elasticity. It is used in adults for diagnostics of liver diseases more frequently. However, at the beginning of this study, it was rare in daily practice in pediatric care and pediatric radiology, as well as in literature. With the intention to establish the method in children and also to create a basis for the assessment of pathological alterations, we determined a standard value for ARFI elastography in children and adolescents and analysed potential influencing factors. We also investigated the value of ARFI elastography in the diagnosis of liver diseases in pediatrics.For the definition of a standard value, 132 healthy children and adolescents between 0 - 17 years old (mean 9.2 years) were measured using ARFI elastography. The success rate of measurement was 95.43 %. The standard value was calculated at 1.16 m/s with a standard deviation of 0.14 m/s. Therefore the normal range was defined between 1.02 m/s and 1.3 m/s. The ARFI values were independent of age (p = 0.533). Girls revealed significantly lower values than boys (p = 0.025), however, no interaction of gender and age groups before or after puberty was found (p = 0.076). Mean values of the right liver lobe were significantly lower than of the left lobe (p = 0.036) and also the variance was significantly lower for the right lobe (p < 0.001). The depth of measurement had no significant influence, but measurements directly underneath the tight liver capsule were avoided (p = 0.066). A comparison between the two transducers 4C1 and 9L4 in 7 patients showed no significant difference in the mean values (p = 0.966). However, the 4C1 transducer showed a higher variance (p = 0.039). A comparison between the different examiners revealed no significant difference (p = 0.108), only the variance between them deviated (p < 0,001).For the examination of the value of ARFI elastography in the diagnosis of liver diseases, 34 patients, aged between 0 - 29 years (mean 10.5 years), with a potential liver affecting disease were measured, partially repeatedly. They were grouped based on the findings in conventional ultrasound: Group A with obvious fibrotic or cirrhotic signs (n = 13), group B with only slight and unclear fibrotic signs (n = 19) and group C without any signs of fibrosis but cardiac congestion of the liver (grade I - III) (n = 17). All groups had mean values significantly above the determined standard value (p = 0.001). There was no difference between the groups (p = 0.135). Within group B, which had slight fibrotic signs as a common factor, there was a difference between congestic liver and steatosis hepatis as the etiologic pathology (p = 0.031). The ARFI values in group C were positively correlated to the level of congestion identified by the conventional ultrasound findings (p = 0.001), as well as with the measured BNP value as a sign of congestion (p < 0,001). Grade I and III differed significantly from each other (p = 0,003).ARFI elasography provides an objective assessment tool of liver pathologies by quantification of liver stiffness. It can be applied successfully also in small children and infants. The definition of the standard value of 1.16 m/s established the basis for the interpretation of pathologically increased values. In an overall assessment of conventional ultrasound findings, laboratory diagnostics and clinical symptoms it enables a reliable, non invasive follow up assessment of liver pathologies and early indicates a beginning of fibrotic changes. Therefore ARFI elastography is a diagnostic tool of great value whereby therapy regimen can be optimised and prognoses of pediatric patients can be improved.