Characterization of Focal Liver Lesions (FLL) with Acoustic Radiation Force Impulse (ARFI) Elastometry

Zusammenfassung

Ziel: ARFI (Acoustic Radiation Force Impulse) ist ein innovatives Verfahren, mit dem sich Gewebeelastizität quantifizieren lässt. Ziel der prospektiven Pilot-Studie war, die Elastizitätswerte fokaler Leberraumforderungen im Vergleich zum umgebenden Lebergewebe zu bestimmen. Patienten und Methoden: Patienten mit im B-Bild unklaren fokalen Leberläsionen wurden im Rahmen der Routinesonografie mit der ARFI-Elastometrie (m/s) evaluiert. Gemessen wurde zentral in der Leberläsion, im umgebenden Lebergewebe und im Leberparenchym (Seg. VIII interkostal). Die Dignität der Leberläsion wurde durch KM-Sonografie oder Histologie bestimmt. Ergebnisse: 81 Patienten wurden eingeschlossen, davon konnten bei 62 Patienten (39 Frauen und 23 Männer, mittleres Alter: 54 Jahre) mit fokalen Leberläsionen (n = 38 benigne, n = 24 maligne) ARFI-Messwerte erhoben werden. Die Elastizitätswerte fokaler Leberläsionen unterschieden sich signifikant von denen des Leberparenchyms im Segment VIII (p < 0,001). Die ARFI-Mittelwerte der gutartigen Läsionen und der malignen Tumoren waren statistisch gleich (p = 0,28). Nach den Elastizitätswerten waren die Minderverfettungen die weichesten und die CCC die härtesten Läsionen. Nur Minderverfettungen und HCC wiesen negative ARFI-Differenzen zwischen Leberläsion und peritumoralem Gewebe oder Leberparenchym auf. Bei 23 % der Patienten mit Leberläsionen war eine ARFI-Messung aufgrund von Fehlmessungen nicht möglich. Schlussfolgerung: Fokale Leberläsionen unterscheiden sich in ihren ARFI-Elastizitätswerten. Sehr feste Läsionen können jedoch sowohl benigne als auch maligne sein, eine prädiktive Differenzierung einer Leberläsion hinsichtlich ihrer Dignität ist mittels ARFI nicht möglich.

Abstract

Purpose: The technology of acoustic radiation force impulse (ARFI) represents an innovative method for the quantification of tissue elasticity. The aim of this prospective pilot study was to evaluate the role of ARFI elastometry of focal liver lesions (FLL) and the surrounding liver parenchyma. Materials and Methods: All patients with unclear FLL in B-mode ultrasound were assigned to ARFI elastometry (m/sec). Measurement sites were located within the FLL, in the peritumoral tissue and in hepatic segment VIII (intercostal approach). Histology and CEUS served as the reference for the characterization of the lesions. Results: A total of 81 patients were enrolled, of whom 62 patients (39 females, 23 males; mean age 54 years) had FLL measurable by means of ARFI. The lesions were: 38 benign (61 %) and 24 malignant FLL (39 %). The ARFI elastometric values of the FLL differed significantly from those of the liver parenchyma (p < 0.001). Elastometry of benign lesions and of malignant tumors showed statistically comparable results (p = 0.28). The lowest ARFI values were observed in focal fatty sparing and the highest in CCC. Only focal fatty sparing and HCC showed negative differences between FLL and peritumoral tissue or liver parenchyma. In 23 % of the hepatic lesions, no reliable quantitative ARFI results were obtainable due to false, inconsistent or technically failed measurements. Conclusion: FLL vary in ARFI elastometry. However, high ARFI values occur in benign as well as in malignant lesions and do not permit differentiation between them.

ARFI - liver - lesion - tumor - elastometry

References

• 1 Seitz K, Strobel D, Bernatik T et al. Contrast-Enhanced Ultrasound (CEUS) for the characterization of focal liver lesions – prospective comparison in clinical practice: CEUS vs. CT (DEGUM multicenter trial). Parts of this manuscript were presented at the Ultrasound Dreilandertreffen 2008, Davos.  Ultraschall in Med. 2009;  30 383-389
• 2 Strobel D, Seitz K, Blank W et al. Tumor-specific vascularization pattern of liver metastasis, hepatocellular carcinoma, hemangioma and focal nodular hyperplasia in the differential diagnosis of 1,349 liver lesions in contrast-enhanced ultrasound (CEUS).  Ultraschall in Med. 2009;  30 376-382
• 3 Strobel D, Kleinecke C, Hansler J et al. Contrast-enhanced sonography for the characterisation of hepatocellular carcinomas – correlation with histological differentiation.  Ultraschall in Med. 2005;  26 270-276
• 4 Friedrich-Rust M, Wunder K, Kriener S et al. Liver fibrosis in viral hepatitis: noninvasive assessment with acoustic radiation force impulse imaging versus transient elastography.  Radiology. 2009;  252 595-604
• 5 Lupsor M, Badea R, Stefanescu H et al. Performance of a new elastographic method (ARFI technology) compared to unidimensional transient elastography in the noninvasive assessment of chronic hepatitis C. Preliminary results.  J Gastrointestin Liver Dis. 2009;  18 303-310
• 6 Fahey B J, Nelson R C, Bradway D P et al. In vivo visualization of abdominal malignancies with acoustic radiation force elastography.  Phys Med Biol. 2008;  53 279-293
• 7 Kato K, Sugimoto H, Kanazumi N et al. Intra-operative application of real-time tissue elastography for the diagnosis of liver tumours.  Liver Int. 2008;  28 1264-1271
• 8 Masuzaki R, Tateishi R, Yoshida H et al. Assessing liver tumor stiffness by transient elastography.  Hepatol Int. 2007;  1 394-397
• 9 Rustemovic N, Hrstic I, Opacic M et al. EUS elastography in the diagnosis of focal liver lesions.  Gastrointest Endosc. 2007;  66 823-824
• 10 Gheorghe L, Iacob S, Lupescu I et al. Early and non-invasive diagnosis of small hepatocellular carcinoma using real-time elastography.  Ultraschall in Med. 2008;  29 S71
• 11 Schiedermaier P. Elastografie der Leber.  Ultraschall in Med. 2009;  30 S3
• 12 Fahey B J, Nelson R C, Hsu S J et al. In vivo guidance and assessment of liver radio-frequency ablation with acoustic radiation force elastography.  Ultrasound Med Biol. 2008;  34 1590-1603
• 13 Nightingale K, Soo M S, Nightingale R et al. Acoustic radiation force impulse imaging: in vivo demonstration of clinical feasibility.  Ultrasound Med Biol. 2002;  28 227-235
• 14 Claudon M, Cosgrove D, Albrecht T et al. Guidelines and good clinical practice recommendations for contrast enhanced ultrasound (CEUS) – update 2008.  Ultraschall in Med. 2008;  29 28-44
• 15 Strobel D, Seitz K, Blank W et al. Contrast-enhanced ultrasound for the characterization of focal liver lesions –diagnostic accuracy in clinical practice (DEGUM multicenter trial).  Ultraschall in Med. 2008;  29 499-505