Vergleich verschiedener elastografischer Verfahren bei der

Universität Ulm
Zentrum für Innere Medizin
Klinik für Innere Medizin I
Ärztlicher Direktor:
Prof. Dr. Thomas Seufferlein
Vergleich verschiedener elastografischer Verfahren
bei der Beurteilung fokaler Schilddrüsenläsionen
Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades der Medizin der
Medizinischen Fakultät der Universität Ulm
Caroline Hanna Schreiner
Geboren in Ulm
2015
Amtierender Dekan: Prof. Dr. rer. nat. Thomas Wirth
1. Berichterstatter: Prof. Dr. med. Wolfgang Kratzer
2. Berichterstatter: Prof. Dr. med. Martin Wabitsch
Tag der Promotion: 16.Juni 2016
Die Widmung wurde aus Gründen des Datenschutzes entfernt.
II
Inhaltsverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis
1
Einleitung ........................................................................................................1
1.1 Der Schilddrüsenknoten ........................................................................................ 1
1.2 Die Ultraschallelastografie ..................................................................................... 4
1.3 Unterschiedliche Arten der Elastografie ................................................................. 6
1.4 Aktuelle Studien zur Schilddrüsenelastografie ....................................................... 7
1.5 Fragestellung......................................................................................................... 8
2
Material und Methoden ..................................................................................9
2.1 Studienpopulation, Ablauf der Datenerhebung und der Untersuchung................... 9
2.2 Fragebogen ..........................................................................................................10
2.3 Ultraschalluntersuchung .......................................................................................11
2.4 Elastografische Untersuchung ..............................................................................14
2.5 Pathologisches Gutachten ....................................................................................22
2.6 Statistische Methoden ..........................................................................................22
2.7 Ethikvotum ...........................................................................................................23
2.8 Multicenter-Studie ................................................................................................24
3
Ergebnisse ....................................................................................................25
3.1 Geschlechts-, Alters- und Dignitätsverteilung im Gesamt- und Endkollektiv .........25
3.2 B-Bild-Kriterien der Schilddrüse deskriptiv und bivariat .........................................28
3.3 B-Bild Kriterien der Läsion deskriptiv und bivariat .................................................31
3.4 Grafische Darstellung der Kompressions- und Scherwellenelastografie ...............36
3.5 Semiquantitative Kompressionselastografie und numerische Darstellung der
Scherwellenelastografie .......................................................................................42
III
Inhaltsverzeichnis
4
Diskussion ....................................................................................................57
4.1 B-Bild-Parameter der Schilddrüse ........................................................................57
4.2 B-Bild-Kriterien, Durchblutungsmuster und TIRADS-Klassifikation der Läsion ......59
4.3 Geräteübergreifende Diskussionspunkte der Elastografie ....................................64
4.4 Vergleich der Arten der Elastografie .....................................................................70
4.5 Weitere Vergleichsmessungen der numerischen Scherwellenelastografie ...........93
4.6 Stärken und Schwächen der Studie......................................................................98
4.7 Schlussfolgerung ................................................................................................100
5
Zusammenfassung ....................................................................................101
6
Literaturverzeichnis ...................................................................................103
IV
Abkürzungsverzeichnis
A. Arteria
Abb. Abbildung
ARFI Acoustic Radiation Force Impulse
AUROC area under the curve
ASQ Acoustic Structure Quantification
B-Bild Brightness-Bild
BIRADS Breast Imaging Reporting and Data System
BMI body mass index
bzgl. bezüglich
bzw. beziehungsweise
ca. circa
CAT chronisch autoimmune Thyreoiditis
cm Zentimeter
DEGUM Deutsche Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin
d.h. das heißt
EFSUMB European Federation of Societies for Ultrasound in Medicine and Biology
ES Elastografiescore
FNAB Feinnadelaspirationsbiopsie
GCP Good Clinical Practice
Inc. Incorporated
kg Kilogramm
Kn Knoten
kPa Kilopascal
m Meter
M. Musculus
ml Milliliter
mm Millimeter
MNSR muscle-to-nodule strain ratio
m/s Meter pro Sekunde
OR odds ratio
PNSR parenchyma-to-nodule strain ratio
ROC receiver operating characteristic
ROI region of interest
V
Abkürzungsverzeichnis
RTE Realtime-Elastografie
s. siehe
SD Schilddrüse
sog. sogenannte
STD Standarddeviation
Tab. Tabelle
TSH Thyreotropin
TIRADS Thyroid Imaging Reporting and Data System
u.a. unter anderem
US Ultraschall
vgl. vergleiche
vs. versus
VTI Virtual Touch™ Imaging
VTQ Virtual Touch™ Quantification
VTIQ Virtual Touch™ IQ
z.B. zum Beispiel
1
Einleitung
1 Einleitung
1.1 Der Schilddrüsenknoten
1.1.1 Epidemiologie und Einteilung
Je nach angewandter Untersuchungsmethode sind existente Schilddrüsenknoten in
der untersuchten Population unterschiedlich gut zu finden: in 4-7% bei der
Palpation, in 20-76% bei der Ultraschalluntersuchung der Schilddrüse und in 5065% bei einer Autopsie [64].
In einer von Reiners et al. publizierten Studie wurde die Schilddrüse von 96278
Berufstätigen auf mögliche Schilddrüsenpathologien sonografisch untersucht,
wobei
die
Daten
Schilddrüsenbehandlung
von
aus
Patienten
den
mit
Analysen
kürzlich
stattgefundener
ausgeschlossen
wurden.
Schilddrüsenknoten, die größer als 0,5 cm waren, fanden sich in 21,9% der Fälle.
Mit steigendem Alter nahm in beiden Geschlechtern die Prävalenz von Knoten zu,
Frauen waren in allen Altersklassen häufiger betroffen als Männer [67].
Von diesen Knoten stellen 4-6,5% maligne Veränderungen dar, der viel größere
Anteil ist jedoch benignen Ursprungs: Ursachen für gutartige Knoten sind die unterschiedlichen Arten von Thyreoiditiden, einfache oder hämorrhagische Zysten,
Kolloidzysten, follikuläre (autonome) oder Hürthle-Zell Adenome und adenomatöse
Knoten [34, 62, 64].
Wird bei der palpatorischen oder sonografischen Untersuchung der Schilddrüse ein
sog. Inzidentalom (=der zufällig entdeckte Schilddrüsenknoten) entdeckt, wird eine
Differenzierung zwischen benignem und malignem Befund unumgänglich [64].
1.1.2 Der maligne Schilddrüsenknoten
Die Gruppe der Karzinome stellt mit mehr als 95% der Schilddrüsenmalignome die
größte Entität dar. Die häufigsten histologischen Typen des malignen Schilddrüsenknotens sind die differenzierten Karzinome, das papilläre und das follikuläre
Schilddrüsenkarzinom (85% bzw. 5-15% der Schilddrüsen-karzinome), gefolgt von
medullärem (5%) und anaplastischem (weniger als 5%) Karzinom, selten sind
2
Einleitung
maligne Hämangioendotheliome, Sarkome und primäre Lymphome, sowie
Metastasen eines in einem anderen Gebiet lokalisierten Primärtumors [50, 52].
4220 Frauen und 1670 Männer erkrankten in Deutschland im Jahr 2010 neu an
einer malignen Neoplasie der Schilddrüse. Nach einer Prognose des Robert KochInstituts steigt die Inzidenz 2014 deutschlandweit auf 5100 Frauen und 2100
Männer, das sind 12,4 bzw. 5,2 neue Fälle pro 100000 Einwohner. Dieser
kontrovers diskutierte Inzidenzanstieg ist seit 1980 zu beobachten, wohingegen sich
die Mortalitätsraten gegensätzlich entwickelten und kontinuierlich abfallen. Das
Robert Koch-Institut nimmt in seinem Bericht allerdings weniger einen tatsächlichen
als vielmehr einen anscheinenden Inzidenzanstieg an. Dieser sei durch die stetige
Verbesserung der technischen Untersuchungsmethoden begründet [5, 40]. Auch
Pellegriti et al. führen diesen Grund für den Inzidenzanstieg in ihrer Arbeit an, gehen
darüber hinaus jedoch auch von einem tatsächlichen Anstieg, möglicherweise
bedingt durch eine erhöhte Strahlenbelastung der Bevölkerung und anderen, bisher
nicht identifizierten Einflussfaktoren, aus [63]. Ebenfalls gelangen Brito et al. in ihrer
Arbeit zu diesem Ergebnis [11]. Unabhängig von einem tatsächlichen Anstieg sieht
sich die Klinik mit einer höheren Patientenanzahl und der erforderlichen Diagnostik
und Therapie konfrontiert.
Da das anaplastische Schilddrüsenkarzinom gehäuft bei Patienten mit positiver
Anamnese eines differenzierten Karzinoms auftritt, wird vermutet, dass es sich
pathogenetisch
um
ein
aus
den
differenzierten
Karzinomen
genetisch
weiterverändertes (insbesondere durch Verlust des p53-Tumorsuppressorgens)=
„dedifferenziertes“ Karzinom handelt. Es zählt deswegen mit zu den aggressivsten
Neoplasien des Menschen und führt durch unaufhaltsames lokales Wachstum und
Kompression von vital wichtigen Strukturen im Halsbereich innerhalb von einem
Jahr zum Tod. Die 10-Jahresüberlebensraten bei Patienten mit differenzierten
Schilddrüsenkarzinomen sind dagegen sehr gut und betragen über 90% für das
papilläre und 75-80% für das follikuläre Karzinom [50, 52].
So wie in der Ätiologie vieler anderer Tumoren auch, stehen Genmutationen von
Onkogenen
und
Tumorsuppressorgenen
oder
strukturelle
Chromosomen-
aberrationen am Beginn der Pathogenese eines Schilddrüsenkarzinoms. Für die
histologisch
unterschiedlichen
Genmutationen identifiziert.
Tumortypen
wurden
bereits
verschiedene
3
Einleitung
Die chromosomalen Aberrationen werden entweder vererbt oder ereignen sich im
Laufe des Patientenlebens sporadisch, wobei sie zum Teil durch Umwelteinflüsse
oder endogene Faktoren begünstigt werden können. Einige Risikofaktoren werden
hierbei im Zusammenhang mit der Entstehung von Schilddrüsenkarzinomen
diskutiert, nur ein einziger gilt allerdings bisher als gesichert: die Exposition
gegenüber ionisierender Strahlung (z.B. im Rahmen einer Radiotherapie) vor allem
im Kindesalter. Zudem finden sich in der Anamnese der Patienten gehäuft
Jodmangel und benigne Schilddrüsenerkrankungen, wie Strumae und Adenome,
wobei die Jodversorgung sich wohl eher in der histologischen Verteilung der
Karzinome zeigt. So nehmen bei einer erhöhten Jodzufuhr die papillären Karzinome
anteilig zu. Weitere untersuchte Risikofaktoren sind große Körpergröße, hohes
Körpergewicht und hormonelle Einflüsse, wie TSH-Stimulation der Schilddrüse und
Östrogene, letztere vor allem deshalb, da Frauen in etwa doppelt so häufig betroffen
sind [40, 50, 52].
1.1.3 Diagnostik und Therapie
Wird ein Schilddrüsenknoten entdeckt, erfolgen zunächst die Anamnese, die
körperliche Untersuchung und die Bestimmung der schilddrüsenspezifischen Laborparameter. Anschließend finden die bildgebenden gerätegestützten und eventuell
invasiven Untersuchungen statt. Heutiger Goldstandard für die zytologische
Untersuchung von Schilddrüsenknoten ist die Feinnadelaspirationsbiopsie (FNAB)
[34, 62]. Doch auch wenn die FNAB der Goldstandard der zytologischen Diagnostik
ist,
weist
sie
Schwächen
auf:
Zum
einen
birgt
sie
als
invasive
Untersuchungsmethode Risiken für die Patienten wie Infektion, Blutung und
Beschädigung von Strukturen und zum anderen liefert sie in 10-20% der Fälle keine
diagnostischen Ergebnisse [50, 62].
Die Sonografie wird in der Untersuchung von Schilddrüsenknoten eingesetzt, um
eventuell vorhandene morphologische Hinweise für Malignität zu detektieren. In
Nachfolgeuntersuchungen ist sie zudem aussagekräftig in Bezug auf das relative
Knotenwachstum und kann somit zur Risikobewertung beitragen. Sie hat
gegenüber der FNAB zwei wichtige Vorteile: Sie ist nicht invasiv und die Diagnostik
kann zeitlich sofort erfolgen.
4
Einleitung
Die Ergebnisse zweier großer Metaanalysen konnten sonografische Risikofaktoren
für maligne Knoten identifizieren, jedoch gibt es außer dem invasiven
Knotenwachstum keinen zuverlässig Knotenparameter [12, 16].
Die
Therapie
des
Schilddrüsenknotens
richtet
sich
nach
den
Diagnostikergebnissen: Bei malignen Knoten wird abhängig vom histologischen Typ
und vorhandenen Metastasen eine Hemi- oder totale Thyreoidektomie mit oder
ohne Lymphknotendissektionen durchgeführt. Die Therapie eines benignen
Knotens besteht in der Verlaufskontrolle bzw. einer (subtotalen) Lappenresektion,
Hemi- oder totalen Thyreoidektomie bei lokalen Symptomen oder anders nicht
beherrschbarer Schilddrüsenüberfunktion [1, 20].
1.2 Die Ultraschallelastografie
Das Abtasten von Gewebe, die Palpation, gehört seit jeher zur ärztlichen Tätigkeit.
Sie findet im Rahmen der körperlichen Untersuchung eines Patienten statt, um so
eventuell vorhandene Pathologien des Gewebes oder der Organe zu detektieren,
die sich aufgrund ihrer veränderten Gewebsstruktur vom normalen, gesunden
Gewebe unterscheiden. Die Palpation ist limitiert durch die Subjektivität und
Erfahrung des Arztes zum einen und zum anderen durch die Lage und Größe des
zu untersuchenden Gewebes.
Verändern sich mit der Entstehung einer Pathologie des Gewebes seine
physikalischen und strukturellen Eigenschaften, findet häufig eine Zunahme der
Steifigkeit mit resultierender Abnahme der Elastizität dieses Gewebes statt. Vor
allem maligne Neoplasien sind verbunden mit einer Härtezunahme.
Um nun die Elastizität eines Gewebes im Gegensatz zur Palpation objektiv sichtbar
und messbar zu machen, wurde Anfang der neunziger Jahre zum ersten Mal
Elastografie auf Basis der Sonografie erprobt. Wenige Jahre später wurde die
Elastografie in der Magnetresonanztomografie vorgestellt.
Die Elastografie ist eine dynamische Technik, die auf der physikalischen Tatsache
beruht, dass sich weiches Gewebe unter Druckeinwirkung leichter deformieren lässt
als hartes Gewebe. Diese Unterschiede in der Deformierung werden visualisiert.
Die
Idee,
benigne
Gewebeeigenschaften
Knoten
anders
würden
sich
darstellen
als
aufgrund
maligne
ihrer
Knoten,
elastografische Untersuchung von Schilddrüsenknoten ein [48, 54, 58].
weicheren
führte
die
5
Einleitung
In
den
letzten
20
Jahren
wurden
dann
die
beiden
unterschiedlichen
Elastografieverfahren weiterentwickelt, wobei vor allem die Ultraschallelastografie
aufgrund ihres kostengünstigeren und weniger zeitintensiven Aufwands enormen
Zuspruch und Fortschritt erfahren hat. Lyshchik et al. publizierten 2005 die erste
Veröffentlichung zur elastografischen Untersuchung von Schilddrüsenknoten [49].
2008 sprach sich die Deutsche Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V.
(DEGUM) für den Einsatz der Elastografie in der Krebsdiagnostik aus: Tumorherde
würden sich genauer lokalisieren lassen, eine Biopsie zur Untersuchung des
Gewebes könne mit einer um 20% gesteigerten Genauigkeit im Vergleich zum konventionellen Ultraschall durchgeführt und Fehldiagnosen vermieden werden [21].
Die meisten marktführenden Hersteller von sog. „High-End-Ultraschallgeräten“
bieten eine Elastografieapplikation in ihren neueren Ultraschallgeräten an. Auch
finden sich in aktuellen Lehrbüchern zur Schilddrüsenultraschalldiagnostik bereits
ganze Kapitel zum Thema Elastografie von Schilddrüsenknoten [6, 36, 45, 72, 78].
Die Elastosonografie der Schilddrüse ist durch die oberflächliche Lage der
Schilddrüse und ihre Komprimierbarkeit gegen die darunterliegenden anatomischen
Strukturen gut anzuwenden und bietet die Vorteile einer Ultraschalluntersuchung:
nicht-invasive Untersuchungsmethode, keine Risiken für den Patienten, keine
Kontraindikationen
und
aufgrund
der
apparativen
Möglichkeiten
schnell
durchführbar.
Unsicherheit besteht darüber, ob alle Arten von Schilddrüsenmalignomen
elastografisch beurteilbar sind und welchen Einfluss zystische Anteile und
Kalzifizierungen auf die Messung haben [6].
Neben der Schilddrüse gibt es inzwischen weitere zahlreiche klinische
Anwendungsmöglichkeiten für die Elastografie: Zu den häufigsten Fragestellungen
zählen die Knotendiagnostik der Mamma, die Prostatakarzinomabklärung, sowie
die Diagnostik der Leberzirrhose. Des Weiteren werden der Hoden oder auch
Achillessehnenerkrankungen elastosonografisch geprüft. Neuere Publikationen
beschäftigen sich zudem mit der endosonografisch durchgeführten Elastografie von
mediastinal
gelegenen
Gastrointestinaltraktes [22].
Lymphknoten,
dem
Pankreas
und
des
6
Einleitung
1.3 Unterschiedliche Arten der Elastografie
Je nach Hersteller und Gerät werden unterschiedliche Techniken und Bewertungen
dieser für die elastografische Untersuchung verwendet. Basierend auf der Technik
gibt es Ultraschallgeräte, bei welchen die Gewebskompression manuell vom
Untersucher durch den Schallkopf auf das Gewebe aufgebracht wird. Wird das so
entstandene Elastogramm vom Untersucher einer Farbklassifikation zugeordnet,
spricht man von der sog. qualitativen Kompressions- oder Realtime-Elastografie
(RTE). Die verschiedenen Farbklassifikationen unterscheiden drei bis sechs
unterschiedliche Elastogrammfarbzusammensetzungen.
Da die qualitative Kompressionselastografie jedoch aufgrund variierender
Kompressionsstärke und subjektiver Klassifikationseinteilung untersucherabhängig
ist, wurde von den Geräteherstellern die Kompressionselastografie in Form der sog.
Strain-Ratio weiter entwickelt. Die Strain-Ratio bildet das Belastungsverhältnis von
zwei vom Untersucher definierten Geweben oder Gewebsanteilen ab. Da sich durch
die Division der beiden Belastungswerte Einflüsse auf beiden Seiten ausgleichen
und absolute Zahlenwerte für das Verhältnis angegeben werden, spricht man von
der semiquantitativen Elastografie.
Auf der anderen Seite gibt es Ultraschallgeräte, die sich nicht einer manuellen
Kompression durch den Untersucher bedienen, sondern bei welchen der Schallkopf
selbstständig in der Lage ist, durch die Generierung von akustischen Druckimpulsen
das Gewebe untersucherunabhängig zu komprimieren. Diese akustischen
Druckimpulse bewirken im Gewebe die Entstehung von sog. Scherwellen, deren
Geschwindigkeiten wiederum vom Ultraschallgerät mittels Detektionswellen
gemessen werden können. Diese Ultraschallgeräte arbeiten mit Hilfe der Acoustic
Radiation Force Impulse (ARFI) Technologie oder der Supersonic Shearwave
Technologie, welche beide auch als quantitative Elastografie bezeichnet werden.
Der Untersucher hat die Möglichkeit sich die gemessenen Geschwindigkeiten
farblich als Elastogramm oder an von ihm festgesetzten Punkten als absolute
Zahlen in m/s oder in kPa für die gemessene Elastizität anzeigen zu lassen.
In ursprünglicheren Arbeiten findet sich vor allem die früher entwickelte, qualitative
Elastografie. Doch aufgrund des Versuches die Messungen objektiver und Studien
und Ergebnisse vergleichbarer zu machen, entwickelten sich die semiquantitative
und die quantitative Elastografie, die sich immer stärker etablieren [6, 17].
7
Einleitung
1.4 Aktuelle Studien zur Schilddrüsenelastografie
Zahlreiche
Studien
zur
Bestimmung
der
diagnostischen
Wertigkeit
der
Schilddrüsenelastografie mit unterschiedlichen Versuchsaufbauten und Variablen
sind bisher veröffentlicht. Bojunga et al. und Sun et al. fassten 2010 bzw. 2014 daher
die bis dato publizierten Arbeiten und Ergebnisse in Metaanalysen zusammen.
Während Bojunga et al. in ihrer Arbeit mit acht Studien noch eine sehr gute
Sensitivität von 92% und Spezifität von 90% für die qualitative Elastografie in der
Differenzierung zwischen benignen und malignen Knoten fanden, konnten Sun et
al. diese hohen diagnostischen Werte in ihrer Arbeit mit 31 Studien nicht mehr
bestätigen: für die qualitative Elastografie betrug die Sensitivität 79% und die
Spezifität 77%, für die semiquantitative Elastografie die Sensitivität 85% und
Spezifität 80% [10, 77].
Doch nur drei Studien haben bisher Schilddrüsenknoten an zwei unterschiedlichen
Ultraschallgeräten untersucht: Friedrich-Rust et al., Bojunga et al. und Slapa et al.
Friedrich-Rust et al. untersuchten 2011 Schilddrüsenknoten mittels ARFITechnologie und mittels Kompressionselastofgrafie. Den Schwerpunkt legten die
Autoren weniger auf den direkten Vergleich der Methoden als vielmehr auf die
Frage, ob Schilddrüsenknoten überhaupt für die ARFI-Technologie zugänglich
seien
und
berechneten
daher
außer
dem
signifikanten
Spearman
Korrelationskoeffizienten von 0,31 zwischen den beiden Methoden keine weiteren
diagnostischen Werte [27].
Die nachfolgende Studie dieser Arbeitsgruppe, publiziert von Bojunga et al.,
beinhaltete 158 Knoten, die zum einen mit der Realtime-Elastografie (RTE) eines
Hitachi Ultraschallgerätes und zum anderen mit der ARFI-Bildgebung der Virtual
Touch™ Quantification (VTQ) Software eines Siemens Acuson S2000 untersucht
wurden. Zur statistischen Auswertung wurde im Rahmen der „receiver operating
characteristics“ die Fläche unter der Kurve für beide Verfahren berechnet: Die RTE
zeigte mit 0,74 die bessere Diskriminationsfähigkeit von benignen und malignen
Knoten im Vergleich zur ARFI-Schwellengrenze von 2,57 m/s mit 0,69. Bei der
Berechnung der einzelnen diagnostischen Werte wies die RTE mit 76% die höhere
Sensitivität, die ARFI-VTQ die höhere Spezifität mit 85% auf. Es gab keinen
signifikanten Unterschied zwischen beiden Untersuchungsmethoden [9].
8
Einleitung
Eine letzte vergleichende Arbeit mit sechs Knoten (eine maligne Histopathologie)
wurde publiziert von Slapa et al. Die Kompressionselastografie wurde an einem
Toshiba Ultraschallgerät, die Scherwellenelastografie an einem Supersonic Image
Ultraschallgerät untersucht: die Scherwellenelastografie wies ein richtig positives
und fünf richtig negative Ergebnisse auf, die Kompressionselastografie fünf falsch
positive und ein falsch negatives Ergebnis. Diagnostische Werte wurden aufgrund
der kleinen Fallzahl nicht berechnet. Die falsch positiven Knoten wiesen mindestens
eines der folgenden Kriterien auf: flüssiger oder degenerativer Inhalt, fokal erhöhte
Steifigkeit durch Mikrokalzifikationen, die im B-Bild teilweise nicht sichtbar waren.
Die Autoren folgerten, dass die Scherwellenelastografie im Gegensatz zur
Kompressionselastografie auch bei Knoten mit diesen Charakteristika effektiv für
eine Differenzierung eingesetzt werden könne [74].
Bisher gibt es keine Arbeiten, die die drei Ultraschallgeräte dieser Studie und ihrer
Techniken miteinander verglichen haben.
1.5 Fragestellung
Ziel dieser Arbeit ist es, die unterschiedlichen Elastografiemodalitäten der drei
„High-End-Ultraschallgeräte“, des Hitachi HI VISION Ascendus, des Toshiba Aplio
500 und des Siemens Acuson S3000 Ultraschallgerätes für die Differenzierung
zwischen benignen und malignen Schilddrüsenknoten zu untersuchen. Hierzu
sollen ihre diagnostischen Wertigkeiten ermittelt und miteinander verglichen
werden.
9
Material und Methoden
2 Material und Methoden
2.1 Studienpopulation, Ablauf der Datenerhebung und der
Untersuchung
Die Auswahl der Patienten erfolgte konsekutiv. Patienten, die in den folgenden
Tagen in der Viszeralchirurgie der Universität Ulm an der Schilddrüse operiert
werden sollten, wurden mündlich und schriftlich über die Studie aufgeklärt und das
schriftliche Einverständnis der Patienten wurde eingeholt.
Patienten, die folgende Einschlusskriterien erfüllten, wurden in die Studie
aufgenommen:
1. Alter >18 Jahre
2. Ein oder mehrere Schilddrüsenknoten, die sonografisch untersucht werden
konnten
3. Operation der Schilddrüse innerhalb von fünf Tagen nach der sonografischen
Diagnostik
4. Histopathologische
Diagnostik
des
bei
der
Operation
entnommenen
Schilddrüsengewebes
5. Schriftliche Einverständniserklärung des Patienten nach Aufklärung
Bei Vorliegen eines der folgenden Ausschlusskriterien wurde der Patient von der
Studie ausgeschlossen:
1. Alter <18 Jahre
2. Instabile medizinische Verfassung, welche die Untersuchungen beeinträchtigte
3. Jegliche Kontraindikation gegen eine Ultraschalluntersuchung
4. Kürzlich stattgefundene Schilddrüsenoperation
5. Schilddrüsenknoten mit folgenden Eigenschaften:

Rein zystische Knoten

Kalzifizierte Umhüllung des Knotens
6. Unzureichende Datensätze
Insgesamt wurden 52 Patienten im Zeitraum von Dezember 2012 bis Juni 2013
untersucht, von welchen nach Ausschluss aufgrund unzureichender Datensätze
noch 41 in die endgültige statistische Auswertung einbezogen wurden.
10
Material und Methoden
Pro Patient wurden ein, zwei oder drei Knoten untersucht. Als Gesamtzahl der
untersuchten Knoten ergab sich 69, in das Endkollektiv wurden noch 53 Knoten
eingeschlossen.
Am Beginn der Datenerhebung wurde zunächst gemeinsam mit den Patienten ein
standardisierter
Fragebogen
ausgefüllt.
Nachfolgend
wurde
die
Ultraschalluntersuchung durchgeführt, bei welcher zunächst die B-Bild-Kriterien und
anschließend die Elastografieparameter erhoben wurden. Das pathologische
Gutachten als Referenz wurde postoperativ eingeholt.
2.2 Fragebogen
Folgende Daten wurden mit den Patienten in einem Fragebogen erfasst:
1. Angaben zur Person: Name, Alter, Geschlecht;
2. Anamnese zur Schilddrüse allgemein: Erkrankungen (Hypo-/Hyperthyreose,
Morbus
Basedow,
Hashimoto-Thyreoiditis)
und
deren
Erstdiagnose,
stattgefundene Operationen im Schilddrüsen- und Halsbereich;
3. Anamnese der aktuell im Fokus stehenden Schilddrüsenläsion: Erstdiagnose,
aktuelle Beschwerden (Schmerzen, Globusgefühl, Heiserkeit, Stridor, Druck,
Atembeschwerden, Dysphagie), vorangegangene Eingriffe (Biopsie, Operation),
stattgefundene Radiojodtherapie, Gewichtsverlust;
4. Familienanamnese (Schilddrüsenerkrankungen, Schilddrüsenkrebs)
Die Angaben zu Größe, Gewicht und Medikamenteneinnahme der Patienten
wurden aus dem anästhesiologischen Narkoseprotokoll postoperativ erhoben. Der
Body-Mass-Index (BMI) wurde anhand der Formel BMI 
berechnet.
Gewicht kg 
Körpergröße ² m² 
11
Material und Methoden
2.3 Ultraschalluntersuchung
2.3.1 Geräte, Einstellungen und Ablauf
Die Ultraschalluntersuchung erfolgte an drei unterschiedlichen Ultraschallgeräten,
dem HI VISION Ascendus (Schallkopf: L74M13-5), dem Toshiba Aplio 500
(Schallkopf: PLT-805AT 8MHz) und dem Siemens Acuson S3000 (Schallkopf: 9L4).
Hierbei erfolgte die Erhebung der B-Bild-Kriterien in der Regel am HI VISION
Ascendus, die Erhebung der Elastografiewerte an allen drei Geräten. Vor jeder
Untersuchung wurden an allen drei Geräten identische Einstellungen vorgenommen
und im Hinblick auf die bestmögliche Darstellung der Schilddrüse und der Läsion
leichtgradig modifiziert.
Jede Untersuchung erfolgte durch einen sehr erfahrenen Ultraschalldiagnostiker
(mehr als 3000 Schalls pro Jahr) und zwei mehrere Monate in der
Ultraschalldiagnostik ausgebildete Doktorandinnen.
2.3.2 B-Bild-Parameter
Für die Untersuchung wurden die Patienten in Rückenlage mit überstrecktem Hals
gelagert, sodass die Schilddrüse gut zugänglich war.Folgende B-Bild-Kriterien der
Schilddrüse wurden im Rahmen der Untersuchung erhoben:
1. Volumina des rechten und linken Schilddrüsenlappens, Breite des Isthmus
2. Echogenität, Homogenität, zystische Anteile der Schilddrüse in Prozent
3. Anzahl der vorhandenen Läsionen
Folgende Parameter wurden von der Läsion erhoben:
1. Größe, Form, Lage in der Schilddrüse
2. Volumen,
V=
nach
folgender
4
𝐿ä𝑛𝑔𝑒+𝐵𝑟𝑒𝑖𝑡𝑒+𝑇𝑖𝑒𝑓𝑒 3
𝜋∗(
)
3
6
1000
Formel
(Volumen
einer
Kugel):
(ml)
3. Verhältnis von anteroposteriorem zu transversalem Durchmesser
4. Echogenität, Homogenität, zystische Anteile der Läsion in Prozent
5. Randbeschaffenheit (regelmäßig/unregelmäßig)
6. Vorhandensein des Halo-Zeichens (=echoarmer Randsaum)
7. Vorhandensein von Mikro- (<1 mm) und/oder Makrokalzifizierungen (≥1 mm)
12
Material und Methoden
2.3.3 Durchblutung der Läsion im Color-Doppler-Modus
Die Durchblutung wurde mit Hilfe des Color-Doppler-Modus der Geräte dargestellt
und einem der folgenden fünf Vaskularisationsmuster nach Ivanac et al. zugeordnet
(Abbildung 1) [39]:

Muster 0: keine sichtbare Durchblutung

Muster 1: minimaler zentraler Blutfluss ohne peripheren Ring

Muster 2: peripherer ringförmiger Blutfluss ohne oder mit minimalem zentralem
Blutfluss

Muster 3: peripherer ringförmiger Blutfluss und geringer bis mäßig ausgeprägter
Blutfluss innerhalb des Knotens

Muster 4: ausgeprägter zentraler Blutfluss mit oder ohne peripheren Ring
Abbildung 1: Schematische Darstellung des allgemeinen Erscheinungsbildes
Schilddrüsenknoten für die Vaskularisationsmuster 1 bis 4 nach Ivanac et al. [39]
der
2.3.4 TIRADS-Klassifikation
Abschließend erfolgte die Einteilung des Knotens anhand seiner sonografischen
Charakteristika entsprechend der Thyroid Imaging Reporting and Data System
(TIRADS) Klassifikation. Diese ist in Tabelle 1 gezeigt und wurde von Horvath et al.
entwickelt [37].
Die Zuteilung des Knotens erfolgte hier neben dem Hauptuntersucher zusätzlich
durch zwei weitere sehr erfahrene Ultraschalldiagnostiker (mehr als 3000
Ultraschalls pro Jahr), wobei bei Uneinigkeit der Mehrheitskonsens entschied.
13
Material und Methoden
Tabelle 1: Thyroid Imaging Reporting and Data System (=TIRADS) nach Horvath et al. [37]
Aufgeführt sind die TIRADS-Kategorien mit ihrem jeweiligen Risiko für Malignität, ihren
Ultraschall-Mustern (=US-Muster) und der Beschreibung dieses Ultraschall-Musters. TIRADSKategorie 1 stellt die unauffällige, normale Schilddrüse dar. In der TIRADS-Kategorie 6 wurde
mittels Biopsie die Malignität des Gewebes nachgewiesen.
Thyroid Imaging Reporting and Data System (TIRADS)
TIRADS-Kategorie
TIRADS
1
TIRADS
2
TIRADS
3
Malignitätsrisiko
US-Muster
Beschreibung des US-Musters
Kolloidtyp 1
anechogen mit hyperechogenen Punkten;
nicht vaskularisiert
Normale
Schilddrüse
Kolloidtyp 2
Gutartig
Wahrscheinlich
gutartig
TIRADS
Unbe-
4A
stimmt
TIRADS
4B
Suspekt
0%
< 5%
5-10%
10-80%
Kolloidtyp 3
Hashimoto
Pseudoknoten
Hyper-, iso-, oder hypoechogen;
unvollständige Kapsel mit peripherer Vaskularisation; bei Hashimoto-Thyreoiditis
Einfaches
neoplastisches
Muster
Solide oder gemischt hyper-, iso-, oder
hypoechogen; mit dünner Kapsel
De QuervainMuster
Hypoechogene Läsion mit unscharfer
Begrenzung; ohne Kalzifizierungen
Suspektneoplastisch
Hyper-,iso-, oder hypoechogen; hypervaskularisiert; vollständige, dicke Kapsel;
mit (Makro- oder Mikro-) Kalzifizierungen
Malignes Muster
A
Hypoechogen; keine Kapsel; mit unregelmäßiger, unscharfer Begrenzung; einwachsende Gefäße; mit oder ohne
Kalzifizierung
5

mit
Malignität
6
Bioptisch
gesicherte
Malignität
100%
8
Malignes Muster
0
B
%
Iso- oder Hypoechogen; keine Kapsel;
mit multiplen peripheren Mikrokalzifizierungen und Hypervaskularisierung
Malignes Muster
Keine Kapsel; isoechogen; gemischt hypervaskularisiert mit oder ohne Kalzifi-
C
TIRADS
Punkten; vaskularisiert; spongiforme
Struktur
keine Kapsel; gemischte Echogenität mit
solidem Anteil; isoechogen; verdrängend;
vaskularisierter Knoten mit
hyperechogenen Punkten
Vereinbar
TIRADS
keine Kapsel; gemischte Echogenität;
nicht verdrängend; mit hyperechogenen
zierungen; ohne hyperechogene Punkte
14
Material und Methoden
2.4 Elastografische Untersuchung
Im Anschluss an die B-Bild-Diagnostik wurde die elastografische Untersuchung der
Läsion an allen drei Ultraschallgeräten durchgeführt.
2.4.1 HI VISION Ascendus
Im Elastografiemodus „Real-time Tissue Elastography“ des Gerätes wurden
zunächst zwei Bilder nebeneinander im sog. Split-Screen-Modus dargestellt: ein
farbiges Elastogramm neben dem herkömmlichen B-Bild. Auf dem Elastogramm
wurde eine sog. region of interest (ROI) vom Untersucher festgelegt, welche den
Knoten möglichst vollständig und Anteile der gesunden Schilddrüse mit einschloss.
Anschließend wurde vom Untersucher manuell mit der Ultraschallsonde leichter
Druck periodisch auf die Schilddrüse aufgebracht und dieser auf einer numerischen
Skala am linken Bildrand überprüft: Befand sich der Druck zwischen 3 und 5 auf
dieser Skala, wurde laut Hersteller der optimale Druck appliziert und der
Untersucher konnte das Elastogramm für die Datenerhebung heranziehen. Sowohl
im Quer- als auch im Längsschnitt wurde ein qualitatives Elastogramm erhoben. Auf
diesen wurden die Farbkompositionen des Knotens und des umgebenden
Parenchyms beurteilt und einem der folgenden und in Abbildung 2 schematisch
dargestellten vier Elastografiescores (ES) nach Asteria et al. zugeordnet [2]:

ES 1: homogen grüner Knoten

ES 2: überwiegend grüner Knoten mit peripheren und/oder zentralen blauen
Anteilen

ES 3: überwiegend blauer Knoten mit grünen und roten Anteilen oder Punkten

ES 4: homogen blauer Knoten
Abbildung 2: Schematische Darstellung des allgemeinen Erscheinungsbildes
Schilddrüsenknoten für die Elastografiescores (ES) 1 bis 4 nach Asteria et al. [2]
der
15
Material und Methoden
Es wurde vom Untersucher bewertet, wie eindeutig das Elastogramm einem der vier
Elastografiescores zuzuordnen war und, ob die Läsion mit Hilfe der Elastografie
zum restlichen Gewebe besser abgrenzbar war als im B-Bild. Zudem wurde beurteilt
wie gut die Elastogrammqualität war. Diese Qualität wurde in der vorliegenden
Arbeit
definiert
als
der
Flächenanteil
der
Elastogramm-ROI,
der
vom
Ultraschallgerät auch tatsächlich farblich überlegt wurde. Gute Qualität bedeutete
einen farbigen Flächenanteil von 80-100% und nur Elastogramme, die dieses
Kriterium erfüllten, wurden ausgewertet. Lag der farbige Anteil darunter, wurde ein
neues Elastogramm generiert.
Im Anschluss an die Beurteilung des qualitativen Elastogramms erfolgte die
Erhebung des semiquantitativen Elastogramms, die Ermittlung der Strain-RatioWerte. Dazu wurden vom Untersucher in der großen, anfangs gesetzten
Elastogramm-ROI eine ROI A in der Läsion und eine ROI B im umgebenden Schilddrüsengewebe festgesetzt. Wie in Abbildung 3 zu sehen ist, gab das Ultraschallgerät die Durchschnittsdehnung der ROI A als Prozentangabe an und setzte sie ins
Verhältnis zur Prozentangabe der Durchschnittsbelastung von ROI B. So erhielt
man das Dehnungsverhältnis der beiden ROIs, die Strain-Ratio, wobei der Wert des
Schilddrüsengewebes durch den Wert des Knotens dividiert wurde (B/A).
Die Prozentangabe von ROI A und ROI B kommt durch die Dehnungsdifferenz im
Verhältnis zur Objektgröße der ausgewählten ROI zustande. Beträgt die
Objektgröße beispielsweise 100 mm und die Verkürzung durch Belastung im
Durchschnitt 2 mm, würde die Dehnung mit 2% wiedergegeben. Je elastischer eine
Läsion im Vergleich zum angrenzenden Schilddrüsenparenchym ist, desto größer
wird der Wert in A, also im Nenner des Verhältnisses und desto kleiner wird das
Verhältnis insgesamt. Umgekehrt wird das Verhältnis größer, je kleiner der Wert im
Nenner ist, d.h. je unelastischer die Läsion ist [36].
Zunächst wurden vier verschiedene, ca. 1 cm² große ROIs A in der Läsion jeweils
ins Verhältnis zur selben, ebenfalls 1 cm² großen ROI B im Schilddrüsengewebe
gesetzt. So wurden vier Strain-Ratio-Werte ermittelt, aus welchen dann der
Mittelwert errechnet wurde.
16
Material und Methoden
Abbildung 3: Arbeitsoberfläche des Hitachi Ascendus Ultraschallgerätes bei der Erhebung
der Strain-Ratio des Schilddrüsenknotens im Querschnitt. Links ist das Elastogramm, rechts
das herkömmliche B-Bild abgebildet, in welchem die Ausmaße des hier untersuchten
Knotens nachträglich eingezeichnet wurden (gelbe Linien). Das Gerät gibt die berechnete
Strain-Ratio der durch den Untersucher gesetzten Regions of Interest A (Läsion) und B
(Schilddrüse) an. Universitätsklinikum Ulm, 06/2013.
Im Verlauf der Datenerhebung wurde dieses erste Schema um zwei Messungen
erweitert: Ein ROI-Paar wurde auf gleicher Höhe gesetzt und der Strain-Ratio-Wert
für dieses ermittelt. Zudem wurde eine Messung durchgeführt, bei welcher die ROI
A so adjustiert wurde, dass sie die komplette Läsion umschloss, und ROI B im
umgebenden Schilddrüsengewebe möglichst groß gewählt wurde (s. Abbildung 4).
17
Material und Methoden
Abbildung 4: Arbeitsoberfläche am Hitachi Ascendus Ultraschallgerät bei der Erhebung der
Strain-Ratio, bei welcher der komplette Knoten eingeschlossen wurde. Links ist das Elastogramm, rechts das herkömmliche B-Bild abgebildet, in welches nachträglich die Ausmaße
des untersuchten Knotens eingetragen wurden (gelbe Linien). Das Gerät gibt die berechnete
Strain-Ratio der durch den Untersucher gesetzten Regions of Interest A (Läsion) und B
(Schilddrüse) an. Universitätsklinikum Ulm, 06/2013.
2.4.2 Toshiba Aplio 500
Die Elastografieuntersuchung am Toshiba Aplio 500 erfolgte analog zu der
Untersuchung am HI VISION Ascendus im Programm „Elastografie“ (qualitative
Elastografie) bzw. „Elasto-Q“ (semiquantitative Elastografie): Zur qualitativen
Auswertung wurde im Programm „Elastografie“ des Gerätes ein Elastogramm im
Querschnitt und eines im Längsschnitt erhoben. Im Unterschied zum HI VISION
Ascendus wurde hier der periodisch applizierte Druck jedoch nicht in einer
numerischen Skala angegeben, sondern dem Untersucher in einer „Zeit-relative
Druckstärke-Kurve“
angezeigt. Um
zwischen
den
untersuchten
Patienten
vergleichbare Bedingungen herzustellen, wurde bei der Auswahl der zur
Auswertung herangezogenen Elastogramme darauf geachtet, den Zeitpunkt „im
Tal“ der Kompressionskurve zu betrachten (s. Abbildung 5).
18
Material und Methoden
Vom Untersucher wurde wiederum bewertet, wie eindeutig das Elastogramm einem
der vier Elastografiescores zuzuordnen war, ob die Läsion mit Hilfe der Elastografie
zum restlichen Gewebe besser abgrenzbar war als im B-Bild und wie gut die
Elastogrammqualität war.
Die semiquantitative Erhebung der Strain-Ratio-Werte erfolgte mit dem Programm
„Elasto-Q“ ebenfalls wie beim HI VISION Ascendus im Querschnitt. Es wurden
jeweils vier ROIs T in der Läsion ins Verhältnis zu einer ROI R im umgebenden
Schilddrüsengewebe gesetzt und die Strain-Ratio-Werte aus dem Verhältnis R/T
ermittelt.
Im Verlauf der Datenerhebung kamen auch bei diesem Ultraschallgerät die beiden
zusätzlichen Messungen wie beim Hitachi Ultraschallgerät hinzu.
Abbildung 5: Arbeitsoberfläche am Toshiba Aplio 500 Ultraschallgerät bei der Erhebung der
Strain-Ratio eines Schilddrüsenknotens im Querschnitt. Links ist das Elastogramm, rechts
das herkömmliche B-Bild dargestellt, auf welchem nachträglich das Knotenausmaß
eingezeichnet wurde (gelbe Linien). Die senkrechte weiße Linie zeigt den Messzeitpunkt im
Zeit-Druck-Verlauf „im Tal“ an (weißer Pfeil). Das Gerät gibt die berechnete Strain-Ratio der
durch den Untersucher gesetzten Regions of Interest T (Läsion) und R (Schilddrüse) an.
Universitätsklinikum Ulm, 06/2013.
19
Material und Methoden
2.4.3 Siemens ACUSON S3000
Das Ultraschallgerät verwendet das Programm „Virtual Touch™ IQ“, um ein
Elastogramm basierend auf der Acoustic Radiation Force Impulse (ARFI)
Technologie zu erstellen. Bei dieser werden von der Ultraschallsonde durch einen
akustischen Impuls Scherwellen generiert, die sich im Gewebe ausbreiten.
Gleichzeitig werden sich kontinuierlich ausbreitende Detektionswellen in das
Gewebe eingebracht, um die Lokalisation der Scherwellenfront festzustellen und
durch die Zeitdifferenz zwischen der Aussendung der Scherwellen und ihrer
Detektion die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Scherwellen zu berechnen. Diese
Scherwellengeschwindigkeiten werden vom Gerät zum einen als Farboverlay über
dem B-Bild visualisiert und zum anderen in vom Untersucher festgesetzten ROIs in
Meter pro Sekunde (m/s) angegeben. Sowohl die minimal als auch die maximal
detektierbare
Geschwindigkeit
Scherwellengeschwindigkeitsskala
kann
vom
eingestellt
Untersucher
werden.
Liegen
auf
der
gemessene
Geschwindigkeitswerte ober- oder unterhalb des eingestellten Skalenbereiches,
wird vom Gerät in den Messergebnissen Vs=HOCH bzw. Vs=TIEF angegeben. Die
Ausbreitungsgeschwindigkeit der Scherwellen ist von der Gewebselastizität der
Läsion abhängig: In weichem Gewebe breiten sich die Scherwellen langsamer, in
hartem Gewebe schneller aus [72, 73].
Für die Datenerhebung wurde vom Untersucher zunächst eine große ROI definiert,
die Anteile der Läsion und Anteile der Schilddrüse enthielt. Für diese ROI wurden
vom Gerät nun mittels ARFI die Scherwellengeschwindigkeiten ermittelt und als
Farboverlay präsentiert (s. Abbildung 6).
20
Material und Methoden
Abbildung 6: Arbeitsoberfläche des Siemens Acuson S3000 Ultraschallgerätes bei der
elastografischen Untersuchung eines Schilddrüsenknotens. Die Datenerhebung erfolgt im
Querschnitt und einer Skalenkalibrierung von 0,5-6,5 Meter pro Sekunde (m/s). Die ersten acht
ROIs erfassen die Scherwellengeschwindigkeit im Knoten, die anschließenden vier die
Scherwellengeschwindigkeit im umgebenden Schilddrüsenparenchym. Universitätsklinikum
Ulm, 06/2013.
Für die Auswertung der grafischen Darstellung der Scherwellenelastografie teilte
der Untersucher die Knoten anhand ihrer Darstellung im Elastogramm in vier
Gruppen mit den dazugehörigen vier Elastografiescores (ES 1-4) ein, die für die vorliegende Arbeit von uns zuvor definiert worden waren. Die Farbskala am Siemens
Gerät wurde so festgesetzt, dass langsame Scherwellengeschwindigkeiten und
somit weiche Gewebe blau, mittlere Geschwindigkeiten und somit mittelharte
Gewebe grün und gelb und schnelle Geschwindigkeiten und damit harte Gewebe
rot dargestellt wurden. Diese Einteilung ist in Tabelle 2 und Abbildung 7 dargestellt.
Tabelle 2: Einteilung der vier Elastografiegruppen, ihres mittleren Scherwellengeschwindigkeitsbereichs und ihrer Gewebebeschaffenheit für die Klassifikation der grafischen Darstellung der Scherwellengeschwindigkeit am Siemens Acuson S3000; Universitätsklinikum
Ulm, 12/2012 - 06/2013.
Mittlerer
Gruppe
Gewebebeschaffenheit
Scherwellengeschwindigkeitsbereich (m/s)
1
0,5-2,0
Weich
2
2,0-3,5
Eher weich
3
3,5-5,0
Eher hart
4
5,0-6,5
Hart
21
Material und Methoden
Abbildung 7: Schematische Darstellung des allgemeinen Erscheinungsbildes der
Schilddrüsenknoten für die Elastografiescores (ES) 1 bis 4 am Siemens Acuson S3000. ES 1
stellt sich überwiegend blau, ES 2 gemischt blau-grün, ES 3 gemischt grün-gelb und ES 4
überwiegend rot dar. Universitätsklinikum Ulm, 12/2012 - 06/2013.
Die grafische Darstellung ist beim Siemens Ultraschallgerät demnach anders als bei
den Hitachi und Toshiba Ultraschallgeräten, bei welchen hartes Gewebe blau
präsentiert wird. Die grafische Darstellung der Scherwellengeschwindigkeit wurde
im Quer- und im Längsschnitt jeweils bei einer Skaleneinstellung von 0,5-6,5 m/s
erhoben.
Anschließend wurden vom Untersucher zwölf kleine ROIs, die bei diesem Verfahren
eine vom Hersteller festgesetzte Größe von ca. 0,5 cm² haben, in die anfangs
gesetzte, große ROI platziert: acht ROIs beliebig in die Läsion und vier ROIs beliebig
in das umliegende Schilddrüsengewebe. Dies wurde im Längsschnitt für eine
Skalenkalibrierung von 0,5-6,5 m/s und im Querschnitt für die Skalenkalibrierungen
von 0,5-3,0 m/s, 0,5-6,5 m/s und 0,5-9,0 m/s durchgeführt. Hierfür wurde im
Querschnitt kein neues Elastogramm generiert, sondern die Skaleneinstellung
verändert und dann die insgesamt zwölf ROIs neu gesetzt. Das Siemens
Ultraschallgerät gibt die ermittelte Scherwellengeschwindigkeit zusammen mit der
Messtiefe in cm wie in Abbildung 6 gezeigt an.
Zur Qualitätskontrolle der generierten Elastogramme wurde die geräteinterne
Einstellung
„Scherwellenqualität“
Ultraschallgerät
in
Abhängigkeit
herangezogen.
von
Hierbei
werden
Scherwellenverschiebungshöhe
vom
und
Rauschabstandsstufe unterschiedliche Bereiche des Elastogramms grün (gute
Qualität), gelb (mittlere Qualität) und orange (schlechte Qualität) dargestellt [72].
Nur Elastogramme, deren grüner Flächenanteil mindestens 95% betrug, wurden in
die Auswertung aufgenommen.
22
Material und Methoden
2.5 Pathologisches Gutachten
Postoperativ wurden die vom Institut für Pathologie des Universitätsklinikums Ulm
erstellten Gutachten eingeholt und die dort aufgeführte Diagnose der Läsion als
Referenzkriterium übernommen.
Die Diagnosen „Strumaknoten“, „follikuläres Adenom“ und „mikrofollikuläres
Adenom“ wurden als benigne, das „papilläre Karzinom“ als maligner Knoten
klassifiziert.
Zusätzlich wurden aus diesen Gutachten entzündliche Veränderungen des
umgebenden Schilddrüsenparenchyms ausgewertet. Hierbei wurde untersucht, ob
eine Entzündung im umliegenden Gewebe vorlag und wenn ja, ob es sich bei dieser
um eine chronische Entzündung oder um eine Entzündung im Rahmen einer
Hashimoto-Thyreoiditis handelte.
2.6 Statistische Methoden
Die erhobenen Daten wurden im Tabellenkalkulationsprogramm Microsoft Excel
14.0 und 15.0 (Microsoft Corporation, Redmond, Washington, USA) in eine Tabelle
eingepflegt und die statistischen Berechnungen mit Hilfe der Statistiksoftware SAS
9.2 (SAS Institute Inc., Cary, North Carolina, USA) durchgeführt.
Für stetige Merkmale wurden der Mittelwert, die Standardabweichung, der Median
und der Wertebereich berechnet. Kategoriale Merkmale wurden mit absoluten und
relativen Häufigkeiten dargestellt.
Um
Unterschiede
hinsichtlich
der
Echogenität
zwischen
gesundem
Schilddrüsengewebe, chronischer Thyreoiditis und Hashimoto-Thyreoiditis zu
zeigen, wurde der Chi-Quadrat-Test angewendet.
Um zwischen benignen und malignen Knoten Unterschiede aufzuzeigen wurde für
stetige Variablen der Wilcoxon-Rangsummen-Test und für kategoriale Variablen der
Chi-Quadrat-Test bzw. der Exakte Test nach Fisher bei zu kleinen Fallzahlen
angewendet.
Die
grafischen
Elastogramme
wurden
entsprechend
ihrer
farblichen
Zusammensetzung in vier Gruppen eingeteilt. Die absoluten Häufigkeiten der
einzelnen Gruppen wurden angegeben. Die Gruppen wurden in die Kategorien
„benigne Knoten“ und „maligne Knoten“ unterteilt. Für den Vergleich der grafischen
23
Material und Methoden
Elastografieuntersuchung der drei Geräte wurden anschließend die Sensitivitäten,
Spezifitäten, positiven und negativen Vorhersagewerte bestimmt.
Für die Strain-Ratio-Werte des Hitachi und Toshiba Ultraschallgerätes und für die
Scherwellengeschwindigkeiten des Siemens Ultraschallgerätes wurden der
Mittelwert, die Standardabweichung, der Median und der Wertebereich bestimmt.
Um die elastografische Untersuchung mit Hilfe der Strain-Ratio-Werte und
Scherwellengeschwindigkeiten
der
drei
Ultraschallgeräte
miteinander
zu
vergleichen, wurden die Cut-off-Punkte mittels der ROC-Analyse ermittelt.
Anschließend wurden auch hier jeweils Sensitivität, Spezifität, positiver und
negativer Vorhersagewert kalkuliert. Für einen Vergleich der Werte in Abhängigkeit
von den einzelnen histologischen Befunden erfolgte die Berechnung mit Hilfe des
Kruskal-Wallis-Tests.
Bei
den
Scherwellengeschwindigkeitsmessungen
Schilddrüsengewebes
wurden
Unterschiede
im
zwischen
Bereich
den
des
einzelnen
Histopathologien der Schilddrüse ebenfalls mit Hilfe des Kruskal-Wallis-Tests
untersucht. Zusätzlich wurden für die Scherwellengeschwindigkeiten in den
unterschiedlichen Geweben bzw. Histopathologien jeweils die 95%-Intervalle der
gemessenen Werte angegeben.
Für alle statistischen Auswertungen wurden p-Werte kleiner 0,05 aus zweiseitigen
Tests als signifikant angesehen.
2.7 Ethikvotum
Die Studie wurde nach den Richtlinien der Deklaration von Helsinki und den GCPEmpfehlungen durchgeführt. Die Ethikkommission der Universität Ulm unter dem
Vorsitz von Herrn Prof. Dr. H. Fangerau gab ein positives Votum für das
Forschungsvorhaben (Zeichen 139/13 vom 10.06.2013) ab. Alle Studienteilnehmer
willigten mündlich und schriftlich in die Studienteilnahme ein.
24
Material und Methoden
2.8 Multicenter-Studie
Gleichzeitig mit der Datenerhebung für diese Arbeit wurden Daten für die
Multicenter-Studie der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt mit dem Titel
„Multicenterstudie zur Evaluation der Realtime-Elastographie für die Differenzierung
von Schilddrüsen-Knoten“ unter der Leitung von Privatdozent Dr. med. Jörg
Bojunga der Medizinischen Klinik I erhoben und in eine Online-Maske eingepflegt.
Insgesamt konnten für diese Studie 45 Patienten mit 55 Knoten rekrutiert und
eingeschleust werden.
25
Ergebnisse
3 Ergebnisse
3.1 Geschlechts-, Alters- und Dignitätsverteilung im Gesamtund Endkollektiv
3.1.1 Deskriptive Analyse
Im Gesamtkollektiv mit 52 Patienten befinden sich 17 Männer und 35 Frauen mit
𝑘𝑔
einem durchschnittlichen Alter von 52,1 Jahren und mittleren BMI-Wert von 27,1𝑚².
Von den 69 insgesamt untersuchten Knoten weisen 63 eine als benigne und sechs
eine als maligne klassifizierte Histopathologie auf.
Das ausgewertete Endkollektiv mit 41 Patienten setzt sich aus 15 Männer und 26
Frauen zusammen. Das durchschnittliche Alter beträgt 51,5 Jahre, wobei die untere
und die obere Grenze jeweils von einer Frau mit 22 bzw. 75 Jahren gebildet werden.
𝑘𝑔
Der durchschnittliche BMI-Wert beträgt 27,4𝑚².
Von den 53 ins Endkollektiv eingebrachten Knoten sind 47 benigne und sechs
maligne. Zwei der malignen Läsionen befinden sich in derselben Schilddrüse,
sodass sich für die Anzahl der Patienten mit benigner Läsion n=36 und für die
Anzahl der Patienten mit maligner Läsion n=5 ergeben. Die 47 benignen Knoten
sind weiter untergliedert in 30 Knoten mit der Diagnose „Strumaknoten“, zehn
Knoten mit der Diagnose „mikrofollikuläres Adenom“ und sieben Knoten mit der
Diagnose „follikuläres Adenom“. Die sechs malignen Knoten sind papilläre
Schilddrüsenkarzinome. Von den 41 sich im Endkollektiv befindenden Patienten
weisen 26 eine Schilddrüse ohne entzündliche Veränderung, elf eine Schilddrüse
mit chronischer Thyreoiditis und vier Patienten eine Hashimoto-Thyreoiditis auf.
Abbildung 8 zeigt die Zusammensetzung der verschiedenen Kollektive.
26
Ergebnisse
Abbildung 8: Gesamtkollektiv und Geschlecht der untersuchten Patienten, Gesamtanzahl und
Dignität der untersuchten Schilddrüsenknoten. Nach Ausschluss unvollständiger Datensätze
ausgewertetes Endkollektiv und Geschlecht der Patienten, Histologie der ausgewerteten
Schilddrüsen, sowie Dignität und Histologie der ausgewerteten Schilddrüsenknoten.
Universitätsklinikum Ulm, 12/2012 - 06/2013.
27
Ergebnisse
3.1.2 Bivariate Analyse der Läsionsdignitäten in Abhängigkeit von
Patientenalter und -geschlecht
Die Läsionsdignitäten in Abhängigkeit vom Patientenalter sind in Abbildung 9 gezeigt: Das Alter der Patienten mit diagnostizierter maligner Läsion liegt zwischen 23
und 52 Jahren. Es entfällt somit vollständig auf die jüngeren 3/5 des Endkollektivs.
Abbildung 9: Absolute Anzahl der benignen (blau) und malignen Knoten (grau) in den
unterschiedlichen Altersgruppen der Patienten im Endkollektiv. Universitätsklinikum Ulm,
12/2012 - 06/2013.
Abbildung 10 stellt die Dignität der Läsion in Abhängigkeit vom Patientengeschlecht
dar. Es zeigt sich folgende Verteilung: Fünf der insgesamt 38 bei Frauen
untersuchten Knoten waren maligne, was einem Prozentanteil von 13,2%
entspricht. Bei den Männern war einer der 15 untersuchten Knoten maligne, was
einem Prozentanteil von 6,7% entspricht. In dieser Stichprobe sind Frauen etwa
doppelt so häufig von einem papillären Schilddrüsenkarzinom betroffen wie Männer.
Abbildung 10: Absolute Anzahl der benignen (blau) und malignen Knoten (grau) getrennt für
weibliche und männliche Patienten im Endkollektiv. Universitätsklinikum Ulm, 12/2012 06/2013.
28
Ergebnisse
3.2 B-Bild-Kriterien der Schilddrüse deskriptiv und bivariat
3.2.1 Schilddrüsenvolumen
Das mittlere Volumen der kompletten Schilddrüse beträgt im untersuchten Kollektiv
50,8 ml, wobei das Volumen des rechten Lappens durchschnittlich bei 25,8 ml und
das des linken Schilddrüsenlappens durchschnittlich bei 24,9 ml liegen.
Abbildung 11 zeigt die Auffälligkeit der Schilddrüsenvolumina: Das mittlere Volumen
der Schilddrüsen mit malignen Läsionen (n=5) ist im Vergleich zum mittleren
Volumen der Schilddrüsen mit benignen Läsionen (n=36) deutlich kleiner. So
beträgt der Mittelwert der Schilddrüsenvolumina mit benigner Läsion 54,5 ml
(100%), der Mittelwert der Schilddrüsenvolumina mit maligner Läsion 23,6 ml
(43,3%). Dies entspricht einem Unterschied von 56,7%. Der p-Wert beträgt
p=0,1202 und ist damit nicht signifikant, d.h. dass in dieser Arbeit zwar ein deutlicher
Volumenunterschied festgestellt wird, dieser jedoch nicht ausreicht, um die in den
Schilddrüsen liegenden Läsionen einer Dignität zuzuordnen (s. Tab. 17 im Anhang).
Abbildung 11: Boxplot der Gesamtvolumina der Schilddrüsen in Milliliter (ml) für die Gruppe
der Schilddrüsen mit mindestens einer benignen Läsion, mit mindestens einer malignen
Läsion und die Gesamtanzahl der Schilddrüsen mit Angabe der jeweiligen Fallzahl (n).
Ausreißer sind oberhalb der Volumenskala als Punkt mit der entsprechenden
Volumenangabe dargestellt. Ausgewertet ist das Endkollektiv. ӿ markiert den jeweiligen
Mittelwert, ‒ den jeweiligen Median. Universitätsklinikum Ulm, 12/2012 - 06/2013.
29
Ergebnisse
3.2.2 Echogenität und Echotextur der Schilddrüse
Die Echogenität der Schilddrüse ist in 38 Schilddrüsen echonormal, in zwei
Schilddrüsen echoarm und in einer Schilddrüse echoreich. Alle Schilddrüsen mit
maligner Läsion sind echonormal.
Die Verteilung der Schilddrüse nach Echogenität und histopathologischer Diagnose
ist in Tabelle 3 gezeigt.
Tabelle 3: Verteilung der absoluten Anzahlen der Schilddrüsen entsprechend ihrer
Histopathologie und ihrer im B-Bild ermittelten Echogenität im Endkollektiv. Der p-Wert zur
Differenzierung der Histopathologie anhand der Echogenität ist aufgeführt. In Klammern steht
die Fallzahl der jeweiligen Gruppe (n). Universitätsklinikum Ulm, 12/2012 - 06/2013.
Histopathologie der Schilddrüse
Echogenität
der
Schilddrüse
Gesundes
Chronische
Hashimoto-
Schilddrüsengewebe
Thyreoiditis
Thyreoiditis
(n=26)
(n=11)
(n=4)
25
10
3
Echoreich (n=1)
0
0
1
Echoarm (n=2)
1
1
0
Echonormal
(n=38)
pWert
0,2908
Die Echotextur ist in 32 der Schilddrüsen homogen, in neun Schilddrüsen
inhomogen. Alle Schilddrüsen mit maligner Läsion weisen eine homogene
Echotextur auf. Die neun inhomogenen Schilddrüsen gliedern sich bezüglich ihrer
Pathologie der Schilddrüse wie folgt auf: Sechs haben keine entzündliche
Veränderung, in zwei Schilddrüsen liegt eine Hashimoto-Thyreoiditis vor und in
einer Schilddrüse eine chronische Thyreoiditis.
Alle malignen Läsionen finden sich folglich in morphologisch unauffälligen, da
homogenen und echonormalen Schilddrüsen.
30
Ergebnisse
3.2.3 Knotenanzahl in der Schilddrüse
Für jeden Patienten wird die Gesamtanzahl der Knoten in der Schilddrüse ermittelt.
In der Betrachtung wird zum einen die Gruppe der Patienten mit ausschließlich
benignen Läsionen und zum anderen die Gruppe der Patienten, die mindestens
eine maligne Läsion in ihrer Schilddrüse aufweisen, unterschieden. Die Verteilung
ist in Abbildung 12 dargestellt: Alle Patienten, die eine maligne Läsion in ihrer
Schilddrüse aufweisen, haben zusätzlich zu dieser noch mindestens eine benigne
Läsion, d.h. dass keiner der malignen Knoten solitär in der Schilddrüse auftritt.
Abbildung 12: Verteilung der absoluten Patientenanzahl nach der Gesamtanzahl der im B-Bild
in ihrer Schilddrüse festgestellten Knoten. Ausgewertet ist das Endkollektiv. Patienten mit
ausschließlich benignen Knoten sind blau, Patienten mit mindestens einer malignen Läsion
sind grau dargestellt. Universitätsklinikum Ulm, 12/2012 - 06/2013.
31
Ergebnisse
3.3 B-Bild Kriterien der Läsion deskriptiv und bivariat
3.3.1 Maße, Lage und sonografische Merkmale der Läsion
Die B-Bild-Kriterien der Läsionen (n=53) werden in Tabelle 4 und 5 getrennt für
Läsionen mit benigner und maligner Histopathologie, sowie für die Gesamtanzahl
dargestellt. Hier zeigt sich für kein Kriterium ein signifikanter Unterschied zwischen
benignen und malignen Knoten.
Tabelle 4: Mittelwert, Standardabweichung (STD), Median und Wertebereich der im B-Bild
erhobenen Knotenmaße in Millimeter (mm) beziehungsweise Milliliter (ml) aufgeführt nach
benigner Histopathologie, maligner Histopathologie und der Gesamtanzahl der Knoten im
Endkollektiv. Die Fallzahl der jeweiligen Gruppe ist in Klammern (n) angegeben. Für jedes BBild-Kriterium ist der p-Wert für die Differenzierung der Histopathologien angegeben.
Universitätsklinikum Ulm, 12/2012 - 06/2013.
Benigne
Maligne
Gesamtanzahl
Knoten (n=47)
Knoten (n=6)
(n=53)
Mittelwert ± STD; Median (Wertebereich)
Länge (mm)
Breite (mm)
Knotenmaße
Tiefe (mm)
Volumen
(ml)
Verhältnis
Tiefe
Breite
zu
31,1 ± 16,5
31,2 ± 18,7
31,1 ± 16,5
26,6 (10,9-78,1)
26,7 (14,9-66,2)
26,6 (10,9-78,1)
26,0 ± 15,5
20,5 ± 9,4
25,4 ± 15,0
24,6 (7,0-88,8)
17,1 (13,5-38,6)
22,7 (7,0-88,8)
20,0 ± 10,5
14,7 ± 5,1
19,4 ± 10,2
18,8 (6,9-54,3)
13,5 (8,6-21,0)
17,4 (6,9-54,3)
20,4 ± 35,7
9,4 ± 14,3
19,2 ± 34,0
7,9 (0,4-209,9)
4,6 (1,2-38,2)
7,6 (0,4-209,9)
0,8 ± 0,2
0,8 ± 0,3
0,8 ± 0,2
0,8 (0,5-1,3)
0,7 (0,5-1,3)
0,8 (0,5-1,3)
p-Wert
1,0
0,5841
0,3258
0,4569
0,3470
32
Ergebnisse
Tabelle 5: Absolute Anzahl und relativer Anteil der Knoten bezüglich der folgenden im B-Bild
erhobenen Charakteristika: Form, Lage, Echogenität, Homogenität, Vorhandensein von
Mikro- und Makrokalzifizierungen, Randbeschaffenheit und Vorhandensein des HaloZeichens des Knotens, aufgeführt für die Knoten mit benigner und maligner Histopathologie,
sowie die Gesamtanzahl der Knoten. Ausgewertet ist das Endkollektiv mit Angabe der
Fallzahl der einzelnen Gruppen in Klammern (n). Für jedes Charakteristikum ist der p-Wert für
die Differenzierung der Histopathologien angegeben. Universitätsklinikum Ulm, 12/2012 06/2013.
Benigne Knoten Maligne Knoten
Gesamtanzahl
(n=47)
(n=6)
(n=53)
Absolute Anzahl (relativer Anteil)
Knotenform
rund
p-Wert
5 (10,6%)
28 (59,6%)
14 (29,8)
0 (0%)
3 (50,0%)
3 (50,0%)
5 (9,4%)
31 (58,5%)
17 (32,1%)
0,8136
24 (51,1%)
17 (36,2%)
5 (10,6%)
0 (0%)
1 (2,1%)
3 (50,0%)
2 (33,3%)
0 (0%)
1 (16,7%)
0 (0%)
27 (50,9%)
19 (35,9%)
5 (9,4%)
1 (1,9%)
1 (1,9%)
0,2910
25 (53,2%)
4 (8,5%)
14 (29,8%)
1 (16,7%)
2 (33,3%)
3 (50,0%)
26 (49,1%)
6 (11,3%)
17 (32,1%)
4 (8,5%)
0 (0%)
4 (4,5%)
1 (2,1%)
46 (97,9%)
1 (16,7%)
5 (83,3%)
2 (3,8%)
51 (96,2%)
0,2155
23 (48,9%)
24 (51,1%)
4 (66,7%)
2 (33,3%)
27 (50,9%)
26 (49,1%)
0,6687
Vorhanden
12 (25,5%)
35 (74,5%)
4 (66,7%)
2 (33,3%)
16 (30,2%)
37 (69,8%)
0,0602
Rand
regelmäßig
23 (48,9%)
3 (50,0%)
26 (49,1%)
unregelmäßig
24 (51,1%)
3 (50,0%)
27 (50,9%)
6 (12,8%)
21 (44,7%)
20 (42,6%)
0 (0%)
4 (66,7%)
2 (33,3%)
6 (11,3%)
25 (47,2%)
22(41,5%)
oval
polyzyklisch
Lage des Knotens
Re vorwiegend
Li vorwiegend
Isthmus
Re + Isthmus
Li + Isthmus
Knoten Echogenität
echokomplex
echonormal
echoarm
echoreich
0,2302
Knoten Homogenität
homogen
inhomogen
Makrokalzifizierung
Nicht vorhanden
Vorhanden
Mikrokalzifizierung
Nicht vorhanden
1,0
Halo-Zeichen
nein
ja
unvollständig
0,7069
33
Ergebnisse
3.3.2 Durchblutung der Läsion im Color-Doppler-Modus
In allen Läsionen konnte eine Durchblutung festgestellt werden, daher fällt das
Muster 0 (keine Durchblutung) aus der Darstellung heraus.
Bei der Zuordnung der Läsion zu einem der vier Durchblutungsmuster ergibt sich
die in Abbildung 13 gezeigte Verteilung. Es zeigt sich, dass Muster 3 am häufigsten
beobachtet wird, dass das Muster 1 und somit die geringste intranoduläre
Durchblutung nie einer malignen Läsion zugeordnet ist und, dass der größte Anteil
der malignen Läsionen das Muster 4 und somit eine starke intranoduläre
Durchblutung
aufweist.
Untersuchung
die
Mit
zunehmender
Wahrscheinlichkeit
Durchblutung
für
eine
steigt
maligne
in
dieser
Läsion.
Durchblutungsmuster Typ 3, was einer eher stärkeren Durchblutung entspricht, wird
bei benignen Knoten insgesamt am häufigsten beobachtet.
Der p-Wert für die Unterscheidung zwischen benignen und malignen Knoten
anhand ihres Durchblutungsmusters ist mit 0,5930 nicht signifikant.
Abbildung 13: Absolute Knotenanzahl der im Color-Doppler-Modus ermittelten
Durchblutungsmuster 1 bis 4, aufgeführt für benigne (blau) und maligne (grau) Knoten des
Endkollektivs. Die graue Linie stellt die lineare Trendlinie der malignen Knoten dar.
Universitätsklinikum Ulm, 12/2012 - 06/2013.
Untergliedert man nur die Gruppe der benignen Läsionen weiter in die drei
Histopathologien „Strumaknoten“, „follikuläres Adenom“ und „mikrofollikuläres
Adenom“ und teilt sie den Durchblutungsmustern zu, zeigt sich die in Abbildung 14
dargestellte Verteilung.
34
Ergebnisse
Abbildung 14: Prozentualer Anteil der Vaskularisationsmuster 1 bis 4 an den drei benignen
Histopathologien der Läsionen: Strumaknoten, Follikuläres Adenom und Mikrofollikuläres
Adenom. Dunkelblau repräsentiert das Vaskularisationsmuster 1, hellblau das
Vaskularisationsmuster 2, grau das Vaskularisationsmuster 3 und weiß das
Vaskularisationsmuster 4. In den Balken der drei histopathlogischen Diagnosen sind die
absoluten Anzahlen der Knoten mit dieser Histopathologie und dem entsprechenden
Vaskularisationsmuster aufgeführt, ausgewertet ist das Endkollektiv. Universitätsklinikum
Ulm, 12/2012 - 06/2013.
Es zeigt sich in dieser Untergliederung der benignen Knoten keine besondere
Verteilung der Durchblutungsmuster, was bedeutet, dass sich die Knoten aufgrund
ihrer Durchblutung nicht genauer einer Histopathologie zuordnen lassen.
Der p-Wert für die Durchblutungsmuster der Gesamtzahl der benignen Läsionen
beträgt 0,1934 und ist somit nicht signifikant.
35
Ergebnisse
3.3.3 Einteilung der Läsion nach TIRADS-Klassifikation
Alle Läsionen werden entsprechend ihrer Morphologie im B-Bild einer Thyroid
Imaging Reporting and Data System (TIRADS) Kategorie zugeteilt. Diese Verteilung
ist in Abbildung 15 getrennt für benigne und maligne Knoten dargestellt.
Abbildung 15: Absolute Knotenanzahl in den Thyroid Imaging Reporting and Data System
(TIRADS) Kategorien 2, 3, 4a und 4b, 5A, B und 5C aufgeführt für benigne (blau) und maligne
(grau) Knoten des Endkollektivs. Kategorie 3 und 5B enthält keine malignen Knoten,
Kategorie 5A und 5B sind keine Knoten zugeteilt. Universitätsklinikum Ulm, 12/2012 - 06/2013.
Den TIRADS-Kategorien 5A und 5C werden in dieser Arbeit keine Läsionen
zugeteilt.
Für die Malignitätswahrscheinlichkeiten der Knoten in den einzelnen Kategorien
ergeben sich in dieser Arbeit die in Tabelle 6 aufgeführten Werte.
Tabelle 6: Darstellung der in dieser Arbeit berechneten Malignitätswahrscheinlichkeiten in
Prozent (%) in den einzelnen Thyroid Imaging Reporting and Data System (TIRADS)
Kategorien des Endkollektivs. Da Kategorie 5A und 5C keine Knoten zugeteilt wurden, entfällt
die Berechnung der Malignitätswahrscheinlichkeit für diese Kategorien. Universitätsklinikum
Ulm, 12/2012 - 06/2013.
TIRADS-Kategorie
Berechnete Malignitätswahrscheinlichkeit (%)
2
7,7
3
0,0
4a
28,6
4b
16,7
5A
Entfällt
5B
0,0
5C
Entfällt
36
Ergebnisse
3.4 Grafische
Darstellung
der
Kompressions-
und
Scherwellenelastografie
Zunächst wird die Verteilung der Läsionen nach Elastografiefarbklassifikation für
jedes der drei Ultraschallgeräte aufgeführt. Im Anschluss daran werden die
erreichten Sensitivitäten, Spezifitäten, positiven und negativen Vorhersagewerte
und p-Werte der Geräte miteinander verglichen.
3.4.1 Hitachi HI VISION Ascendus
Mit Hilfe der Elastografie sind nur 6,7% der benignen Läsionen und keine (0%) der
malignen Läsionen subjektiv besser vom umgebenden Schilddrüsengewebe
abgrenzbar als das im B-Bild möglich ist (Gesamt 5,7%). Gleich gut abgrenzbar sind
29,8% der benignen und 66,7% der malignen Läsionen (Gesamt 34,0%). Schlechter
abgrenzbar sind 63,8% der benignen und 33,3% der malignen Läsionen (Gesamt
60,4%). Der Elastografiemodus des Ultraschallgerätes ist in der überwiegenden
Anzahl der Fälle nicht geeignet, um die Läsion besser vom umgebenden Gewebe
abzugrenzen.
Die Knoten werden im Querschnitt und im Längsschnitt anhand ihrer
Farbzusammensetzung einem der vier Elastografiescores (ES) zugewiesen. Diese
Einteilung ist in Abbildung 16 gezeigt.
Abbildung 16: Absolute Knotenanzahl in den 4 Elastografiescores (ES) bei der Erhebung der
farblichen Elastogramme am Hitachi HI VISION Ascendus Ultraschallgerät für das
Endkollektiv. Die Einteilung der Knoten zu den Elastografiescores ist getrennt für benigne
und maligne Knoten (dunkelblau und grau) im Querschnitt (QS) und für benigne und maligne
Knoten (hellblau und weiß) im Längsschnitt (LS) aufgeführt. Universitätsklinikum Ulm,
12/2012 - 06/2013.
37
Ergebnisse
Die Wahrscheinlichkeit für eine maligne Läsion nimmt mit dem Anteil ihrer blau
abgebildeten Fläche zu. Fast man Querschnitt und Längsschnitt zusammen, so
beträgt die Wahrscheinlichkeit für Malignität in der homogen grünen Gruppe (ES 1)
0%, in der Gruppe mit überwiegend grüner Fläche (ES 2) 6,8 %, in der Gruppe mit
überwiegend blauer Fläche (ES 3) 11,1 % und in der Gruppe mit homogen blauer
Fläche (ES 4) 42,9%.
Im Vergleich sind alle Läsionen im Längsschnittelastogramm durchschnittlich mit
einem höheren Anteil an blauer Fläche abgebildet als im Querschnitt.
38
Ergebnisse
3.4.2 Toshiba Aplio 500
Die Abgrenzung der Läsion gegenüber dem umliegenden Schilddrüsenparenchym
ist im Elastografiemodus bei keiner Läsion besser als im B-Bild, in 27,7% der
benignen und 16,7% der malignen Läsionen gleich gut (Gesamt 26,4%) und in
72,3% der benignen und 83,3% der malignen Läsionen schlechter (Gesamt 73,6%).
Der Elastografiemodus des Ultraschallgerätes kommt somit nicht für eine
Differenzierung zwischen Läsion und umgebenden Parenchym in Betracht.
Abbildung 17 zeigt die Anzahl der Läsionen in den vier Elastografiescores getrennt
für Läsionen mit benigner und maligner Histopathologie für die Datenerhebung im
Querschnitt und im Längsschnitt. Als homogen grün (ES 1) stellt sich keine Läsion
in der Elastografie dar. Durchschnittlich sind die Läsionen im Längsschnitt mit einem
höheren Anteil an blauer Fläche im Elastogramm abgebildet.
Die Wahrscheinlichkeit, dass eine Läsion in der entsprechenden Kategorie maligne
ist, ist in der Gruppe mit homogen blauer Fläche (Elastografiescore 4) mit 22,2%
am größten, die Wahrscheinlichkeit in der Gruppe mit Elastografiescore 2
(überwiegend grün mit blauen Anteilen) beträgt 10,0% und in der Gruppe mit
Elastografiescore 3 (überwiegend blau mit grünen Anteilen) 8,3%. Die
Wahrscheinlichkeit steigt dementsprechend nicht kontinuierlich mit der Zunahme
des blauen Flächenanteils an, ist jedoch bei vollständig blauer Fläche am größten.
Abbildung 17: Absolute Knotenanzahl in den 4 Elastografiescores (ES) bei der Erhebung der
farblichen Elastogramme am Toshiba Aplio 500 Ultraschallgerät für das Endkollektiv. Die
Einteilung der Knoten zu den Elastografiescores ist getrennt für benigne und maligne Knoten
(dunkelblau und grau) im Querschnitt (QS) und für benigne und maligne Knoten (hellblau und
weiß) im Längsschnitt (LS) aufgeführt. Universitätsklinikum Ulm, 12/2012 - 06/2013.
39
Ergebnisse
3.4.3 Siemens Acuson S3000
Alle Werte für die grafische Darstellung der Scherwellenelastografie werden für das
Siemens Acuson S3000 im Quer- bzw. Längsschnitt bei einer Skalenkalibrierung
von 0,5-6,5 m/s erfasst.
Die Abgrenzbarkeit der Läsion vom restlichen Schilddrüsengewebe ist im
Elastografiemodus deutlich schlechter als im herkömmlichen B-Bild: Lediglich eine
Läsion, die histopathologisch maligne ist, lässt sich besser abgrenzen (Gesamt
1,9%), gleich gut abgrenzen lassen sich 19,2% der benignen und 33,3% der
malignen Läsionen (Gesamt 20,8%) und schlechter abgrenzen lassen sich 80,9%
der benignen und 50,0% der malignen Läsionen (Gesamt 77,3%).
Die Verteilung der grafischen Elastogrammauswertung ist in Abbildung 18 für die
Erhebung im Quer- und Längsschnitt gezeigt. 86,1 % der gutartigen Knoten weisen
eine gemischt blau-grüne oder grün-gelbe (ES 2 und 3) Farbkomposition auf.
Die Wahrscheinlichkeit, dass eine Läsion in einer bestimmten Farbgruppe maligne
ist, ist in der Gruppe mit überwiegend roter Fläche (ES 4) mit 40% am größten,
beträgt jedoch auch in der der Gruppe mit Elastografiescore 1 beachtliche 23,1%.
Abbildung 18: Absolute Knotenanzahl in den 4 Elastografiescores (ES) bei der Erhebung der
farblichen Elastogramme am Siemens Acuson S3000 Ultraschallgerät für das Endkollektiv.
Die Einteilung der Knoten zu den Elastografiescores ist getrennt für benigne und maligne
Knoten (dunkelblau und grau) im Querschnitt (QS) und für benigne und maligne Knoten
(hellblau und weiß) im Längsschnitt (LS) aufgeführt. Universitätsklinikum Ulm, 12/2012 06/2013.
40
Ergebnisse
3.4.4 Vergleich der grafischen Darstellung der Elastografie der drei
Ultraschallgeräte
Im Vergleich der Abgrenzbarkeit von Knoten zu umliegendem Schilddrüsengewebe
ist der Elastografiemodus an allen drei Ultraschallgeräten in der Mehrheit der Fälle
schlechter geeignet als das normale B-Bild.
Am ehesten trägt hier noch der Elastografiemodus des Hitachi HI VISION Ascendus
zu einer besseren Abgrenzung bei, jedoch auch nur in 5,7% der Fälle.
Um die Vorhersagekraft der qualitativen Elastografie zu testen, erfolgt am Hitachi
HI VISION Ascendus und am Toshiba Aplio 500 eine Zuordnung der Knoten der
Farbklassifikation „homogen grün“ und „überwiegend grün mit blauen Anteilen“ zur
Kategorie benigne und Knoten der Farbklassifikation „homogen blau“ und
„überwiegend blau mit grünen Anteilen“ zur Kategorie maligne.
Analog dazu erfolgt beim Siemens Acuson S3000 die Einteilung der Knoten der
Kategorie „überwiegend blau“ und „gemischt blau-grün“ zur Gruppe benigne und die
Knoten der Kategorie „gemischt grün-gelb“ sowie „überwiegend rot“ zur Gruppe
maligne. Die so berechneten Sensitivitäten, Spezifitäten, positiver und negativer
Vorhersagewert, sowie die p-Werte sind in Tabelle 7 gegenübergestellt.
Tabelle 7: Diagnostische Werte (Sensitivität, Spezifität, Positiver Vorhersagewert, Negativer
Vorhersagewert) der grafischen Darstellung der Elastografie der drei Ultraschallgeräte:
Hitachi HI VISION Ascendus, Toshiba Aplio 500, Siemens Acuson S3000 für die
Differenzierung zwischen benignen und malignen Knoten in Prozent. Ausgewertet ist das
Endkollektiv. Aufgeführt sind die Werte für die Elastogrammerhebung im Querschnitt (QS)
und Längsschnitt (LS). In der letzten Zeile findet sich der p-Wert des entsprechenden Gerätes
und der Schnittebene für die Differenzierung zwischen benignen und malignen Knoten.
Universitätsklinikum Ulm, 12/2012 - 06/2013.
Ultraschallgerät
Hitachi
Toshiba
Siemens
Schnittebene
QS
LS
QS
LS
QS
LS
Sensitivität (%)
66,7
83,3
66,7
66,7
66,7
50
Spezifität (%)
48,9
40,4
44,7
31,9
68,1
70,2
14,3
15,2
13,3
11,1
21,1
17,7
92,0
95,0
91,3
88,2
94,1
91,7
0,6718
0,3904
0,6868
1,0
0,1717
0,3717
Positiver
Vorhersagewert (%)
Negativer
Vorhersagewert (%)
p-Wert
41
Ergebnisse
Die mit Abstand höchste Sensitivität erreicht das Hitachi HI VISION Ascendus im
Längsschnitt mit 83,3 %. Die beste Kombination aus Sensitivität und Spezifität ergibt
sich für die Erhebung im Querschnitt beim Siemens Acuson S3000 mit 66,7% und
68,1%.
Keines der drei Geräte erreicht einen signifikanten p-Wert, was bedeutet, dass kein
Gerät in diesem Setting in der grafischen Darstellung der Elastografie geeignet ist,
um zwischen benignen und malignen Knoten zu unterscheiden.
42
Ergebnisse
3.5 Semiquantitative
Kompressionselastografie
und
numerische Darstellung der Scherwellenelastografie
3.5.1 Hitachi HI VISION Ascendus
Das durchschnittliche Dehnungsverhältnis von benignen Läsionen beträgt 10,7 mit
einer Standardabweichung von ±15,2, von malignen Läsionen 6,5 mit einer
Standardabweichung von ±7,0. Der p-Wert zur Unterscheidung zwischen benigner
und maligner Läsion beträgt p=0,8552 und ist somit nicht signifikant. In diese
Berechnungen geht nun jeweils der Mittelwert der vier erhobenen Strain-RatioWerte eines Knoten ein.
Beim Vergleich der Strain-Ratio-Werte getrennt für die histopathologischen Befunde
ergibt
sich
ein
nicht
signifikanter
p-Wert
von
0,7153
(s.
Tabelle
8).
Erstaunlicherweise findet sich in der Gruppe der papillären Schilddrüsenkarzinome
der zweitkleinste Mittelwert. Niedrige Werte sprechen für eine elastische und somit
tendenziell benigne Läsion.
Tabelle 8: Mittelwert, Standardabweichung (STD), Median und Wertebereich der am Hitachi HI
VISION Ascendus Ultraschallgerät erhobenen Strain-Ratio-Werte für das Endkollektiv,
aufgeführt nach den unterschiedlichen histopathologischen Knotenbefunden, sowie für die
Gruppe der benignen Knoten zusammen. In Klammern ist die jeweilige Fallzahl der Gruppe
aufgeführt (n). In der letzten Spalte sind die p-Werte für die Differenzierung der
Histopathologien anhand ihrer Strain-Ratio-Werte aufgeführt. Universitätsklinikum Ulm,
12/2012 - 06/2013.
Histopathologie des Knotens
Strain-Ratio
Mittelwert ± STD
Median
(Wertebereich)
Strumaknoten (n=30)
Follikuläres
Adenom (n=7)
Mikrofollikuläres Adenom
(n=10)
12,1 ± 16,8
4,2 (0,1-75,8)
12,1 ± 16,2
2,9 (1,7-39,6)
5,8 ± 8,0
2,2 (0,9-27,0)
10,7 ± 15,2
3,2 (0,1-75,8)
Papilläres
Karzinom
(n=6)
p-Wert
0,7153
6,5 ± 7,0
3,1 (0,6-18,1)
0,8552
Da im Laufe der Studie eine zusätzliche Erhebung der Strain-Ratio auf gleicher
Höhe des Knotens und des Schilddrüsenparenchyms mit in das Studienprotokoll
aufgenommen wurde, schließt sich hier eine Berechnung mit ausschließlich diesen
Strain-Ratio-Werten an.
43
Ergebnisse
Die Verteilung der Strain-Ratio-Werte der benignen und malignen Knoten ist in
Abbildung 19 gezeigt. Es erfolgt ein Ausschluss von Werten, die größer als zehn
(n=8) waren.
Abbildung 19: Strain-Ratio-Werte der benignen und malignen Knoten, die auf gleicher Höhe
wie das umgebende Schilddrüsenparenchym gemessen sind, am Hitachi HI VISION
Ultraschallgerät. Die gepunktete graue Linie markiert den Strain-Ratio-Wert von zehn. Für
Werte oberhalb dieser Linie ist der Strain-Ratio-Wert mitangegeben. Sie wurden aus der
Analyse ausgeschlossen. Drei Werte oberhalb des maximalen Skalenwertes von 45 wurden
außerhalb des Diagrammbereichs übereinander dargestellt. Universitätsklinikum Ulm,
12/2012 - 06/2013.
Für die Fallzahl der benignen Knoten ergibt sich n=36 und für die der malignen
Knoten n=5. Aufgrund der relativ kleinen Fallzahl wird nunmehr nur die Gesamtzahl
der benignen Knoten betrachtet. Die berechneten Werte für diese Subgruppe sind
in Tabelle 9 aufgeführt. Es zeigt sich, dass der berechnete p-Wert für diese
Subanalyse signifikant ist.
44
Ergebnisse
Tabelle 9: Mittelwert, Standardabweichung (STD), Median und Wertebereich der am Hitachi HI
VISION Ascendus Ultraschallgerät auf gleicher Höhe erhobenen Strain-Ratio-Werte,
aufgeführt nach benigner und maligner Dignität des Knotens. In Klammern ist die jeweilige
Fallzahl der Gruppe aufgeführt (n). In der letzten Spalte steht der für die Differenzierung der
Dignität anhand der Strain-Ratio ermittelte signifikante p-Wert. Universitätsklinikum Ulm,
12/2012 - 06/2013.
Dignität des Knotens
Benigne Knoten
Maligne Knoten
(n= 36)
(n=5)
2,5 ± 1,8
4,1 ± 1,8
2,0 (0,04-7,7)
3,6 (2,2-6,6)
p-Wert
Strain-Ratio
Mittelwert ± STD; Median
0,0462
(Wertebereich)
Letztendlich wurde im Verlauf der Erhebung noch der Einschluss des kompletten
Knotens mit in das Studienprotokoll aufgenommen. Dies erfolgte nur bei benignen
Knoten (n=21). Mittelwert, Standardabweichung, Median und Wertebereich der
Strain-Ratio dieser Knoten sind: 2,5 ± 1,6, 2,0 (0,2-5,8). Ein Strain-Ratio-Wert, der
größer als zehn war, wurde aus der Berechnung ausgeschlossen.
45
Ergebnisse
3.5.2 Toshiba Aplio 500
Die durchschnittliche Strain-Ratio beträgt in benignen Läsionen 6,4 mit einer
Standardabweichung
von
±7,3,
in
malignen
Läsionen
2,7
mit
einer
Standardabweichung von ±1,5. In diese Berechnung geht nun jeweils der Mittelwert
der vier erhobenen Strain-Ratio-Werte eines Knoten ein. Der p-Wert zur
Unterscheidung benigner und maligner Läsionen beträgt p=0,1909 und ist somit
nicht signifikant.
Ebenfalls ist der p-Wert für die Unterscheidung der einzelnen histopathologischen
Diagnosen der Läsionen mit p=0,5557 nicht signifikant (s.Tab. 10).
Den kleinsten Mittelwert für die Strain-Ratio erhält man in der Gruppe der
Karzinome. Dies bedeutet, dass bei diesen die höchste Elastizität gemessen wird.
Tabelle 10: Mittelwert, Standardabweichung (STD), Median und Wertebereich der am Toshiba
Aplio 500 Ultraschallgerät erhobenen Strain-Ratio-Werte für das Endkollektiv, aufgeführt
nach den unterschiedlichen histopathologischen Knotenbefunden, sowie für die Gruppe der
benignen Knoten zusammen. In Klammern ist die jeweilige Fallzahl der Gruppe aufgeführt (n).
In der letzten Spalte sind die p-Werte für die Differenzierung der Histopathologien anhand
ihrer Strain-Ratio-Werte aufgeführt. Universitätsklinikum Ulm, 12/2012 - 06/2013.
Histopathologie des Knotens
Strain-Ratio
Mittelwert ±
STD; Median
(Wertebereich)
Strumaknoten
Follikuläres
Mikrofollikuläres
Papilläres
(n=30)
Adenom (n=7)
Adenom (n=10)
Karzinom (n=6)
5,2 ± 10,4
1,8 (0,1-34,7)
2,7 ± 1,5
6,9 ± 7,4
3,4 (0,2-30,1)
6,1 ± 6,2
2,3 (1,9-17,9)
6,4 ± 7,8
2,8 (0,1-34,7)
p-Wert
0,3617
2,9 (0,9-4,6)
0,5276
Auch bei der Erhebung der Daten am Toshiba Ultraschallgerät wurde im Verlauf der
Studie eine zusätzliche Erhebung mit in das Untersuchungsprotokoll aufgenommen:
Die Messung der Strain-Ratio auf gleicher Höhe von Knoten und Schilddrüse. Es
folgt daher eine Berechnung der statistischen Maßzahlen mit diesen Strain-RatioWerten unter Ausschluss von Werten, die größer als zehn (n=5) sind. Die Verteilung
der Strain-Ratio-Werte der benignen und malignen Knoten ist in Abbildung 20
gezeigt.
46
Ergebnisse
Abbildung 20: Strain-Ratio-Werte der benignen und malignen Knoten, die auf gleicher Höhe
wie das umgebende Schilddrüsenparenchym gemessen sind, am Toshiba Aplio 500
Ultraschallgerät. Die gepunktete graue Linie markiert den Strain-Ratio-Wert von zehn. Für
Werte oberhalb dieser Linie ist der Strain-Ratio-Wert angegeben. Sie wurden aus der Analyse
ausgeschlossen. Zwei Werte oberhalb des maximalen Skalenwertes von 25 wurden außerhalb
des Diagrammbereichs übereinander dargestellt. Universitätsklinikum Ulm, 12/2012 - 06/2013.
Für die Fallzahl der benignen Knoten ergibt sich n=33 und für die der malignen
Knoten n=5. Aufgrund der relativ kleinen Fallzahl wird nunmehr nur die Gesamtzahl
der benignen Knoten betrachtet. In Tabelle 11 finden sich die berechneten Werte.
Tabelle 11: Mittelwert, Standardabweichung (STD), Median und Wertebereich der am Toshiba
Aplio 500 Ultraschallgerät auf gleicher Höhe erhobenen Strain-Ratio-Werte, aufgeführt nach
benigner und maligner Dignität des Knotens. In Klammern ist die jeweilige Fallzahl der
Gruppe aufgeführt (n). In der letzten Spalte steht der für die Differenzierung der Dignität
anhand der Strain-Ratio ermittelte p-Wert. Universitätsklinikum Ulm, 12/2012 - 06/2013.
Dignität des Knotens
Strain-Ratio
Mittelwert ± STD; Median
(Wertebereich)
Benigne Knoten (n=33)
Maligne Knoten (n=5)
3,2 ± 2,3
3,2 ± 1,9
2,7 (0,03-8,86)
2,5 (1,12-5,62)
p-Wert
0,8342
47
Ergebnisse
Letztendlich wurde im Verlauf der Datenerhebung am Toshiba Ultraschallgerät
ebenfalls der Einschluss des kompletten Knotens mit in die Erhebung
aufgenommen. Dies erfolgte nur bei benignen Knoten (n=19). Mittelwert,
Standardabweichung, Median und Wertebereich der Strain-Ratio-Werte dieser
Knoten sind: 3,2 ± 2,5, 2,6 (0,14-8,32). Ein Strain-Ratio-Wert größer als zehn wurde
ausgeschlossen.
48
Ergebnisse
3.5.3 Siemens Acuson S3000
Die Auswertung für das Siemens Ultraschallgerät erfolgt für die drei Einstellungen
Querschnitt 0,5-6,5 m/s, Querschnitt 0,5-9,0 m/s und Längsschnitt 0,5-6,5 m/s.
Zusätzlich sind die Messungen für die Einstellung Querschnitt 0,5-3,0 m/s erhoben,
da hierbei jedoch zu viele Messwerte oberhalb der Grenze von 3,0 m/s liegen und
daher vom Gerät in dieser Einstellung nicht erfasst werden, kann die Auswertung
dieser Messreihe nicht erfolgen.
Für
alle
drei
Untersuchungseinstellungen
sind
die
Messwerte
für
die
unterschiedlichen Histopathologien sowie für die Gruppe der benignen und
malignen Läsionen in Tabelle 12 dargestellt. Die Scherwellengeschwindigkeit im
Bereich des papillären Schilddrüsenkarzinoms weist durchschnittlich in beiden
Querschnitteinstellungen die größten Werte mit 3,6 m/s und 4,0 m/s auf. Im
Längsschnitt weisen die Scherwellen des Strumaknotens durchschnittlich die
größte Geschwindigkeit mit 3,4 m/s auf, wobei die ermittelte Geschwindigkeit im
papillären Schilddrüsenkarzinom mit 3,3 m/s nur knapp darunter liegt. Gemessene
hohe Scherwellengeschwindigkeiten entsprechen hartem, unelastischem und somit
malignitätssuspektem Gewebe.
Insgesamt bilden das papilläre Schilddrüsenkarzinom und der Strumaknoten die
Gruppe mit den schnelleren Geschwindigkeiten, follikuläres und mikrofollikuläres
Adenom die Gruppe mit den langsameren Geschwindigkeiten.
In malignen Läsionen werden in allen drei Einstellungen durchschnittlich höhere
Geschwindigkeiten gemessen als in den benignen Läsionen. Der größte und damit
am leichtesten feststellbare Unterschied zwischen den mittleren Werten der
benignen und malignen Knoten findet sich im Querschnitt in der Skaleneinstellung
0,5-9,0 m/s. Jedoch ergeben sich weder für diese noch für die beiden anderen
Einstellungen signifikante Unterschiede zwischen den Geschwindigkeiten. Die pWerte liegen hier zwischen 0,5095 und 0,6035.
Auch
in
einer
weiteren
Untergliederung
der
benignen
Knoten
in
ihre
Histopathologien ergeben sich für keine der drei Einstellungen signifikante
Unterschiede. Die p-Werte liegen zwischen 0,2322 und 0,4798.
49
Ergebnisse
Tabelle 12: Mittelwert, Standardabweichung (STD), Median und Wertebereich der am Siemens
Acuson
S3000
Ultraschallgerät
erhobenen
Scherwellengeschwindigkeiten
des
Endkollektives für die drei Schnittebenen und Skaleneinstellungen: Querschnitt 0,5-6,5 m/s
und 0,5-9,0 m/s und Längsschnitt 0,5-6,5 m/s, aufgeführt nach den unterschiedlichen
histopathologischen Knotenbefunden, sowie für die Gruppe der benignen Knoten zusammen.
In Klammern ist die jeweilige Fallzahl der Gruppe aufgeführt (n). In der letzten Zeile sind die
p-Werte
für
die
Differenzierung
der
Histopathologien
anhand
ihrer
Scherwellengeschwindigkeiten aufgeführt. Universitätsklinikum Ulm, 12/2012 - 06/2013.
Querschnitt
Querschnitt
Längsschnitt
0,5- 6,5 m/s
0,5- 9,0 m/s
0,5- 6,5 m/s
Mittelwert ± Standardabweichung; Median (Wertebereich)
Strumaknoten
(n=30)
Follikuläres
Knoten-
Adenom
(n=7)
3,1 (1,6-6,0)
2,9 ± 0,7
2,7 (2,0-4,2)
histologie
Mikrofollikuläres
Adenom (n=10)
Papilläres
Karzinom (n=6)
p-Wert
3,6 ± 1,3
3,1 (1,5-
3,3 ± 0,9
7,5)
3,1 ±
0,8
2,9
(1,66,0)
2,8 ± 0,4
2,8 (2,1-3,6)
3,6 ± 1,5
3,6 (1,8-6,1)
0,4798
3,4 ± 1,1
3,1 (1,2-6,3)
0,5095
3,0 ± 1,0
3,0 (1,94,8)
2,8 ± 0,5
2,8 (2,13,8)
3,3 ±
1,1
3,0
(1,57,5)
2,9 ± 1,0
2,8 (1,8-5,6)
4,0 ± 2,4
3,7 (1,8-8,4)
0,2322
2,6 ± 0,8
2,9 (1,1-3,2)
3,2 ±
1,1
2,9
(1,16,3)
0,5841
3,3 ± 1,9
2,5 (1,6-6,1)
0,2839
0,6035
Untersucht man die Scherwellengeschwindigkeiten der benignen und malignen
Knoten differenziert nach den verschiedenen Histopathologien des Schilddrüsengewebes, ergeben sich die in Tabelle 20 im Anhang gezeigten Ergebnisse.
50
Ergebnisse
3.5.4 Vergleich der drei Ultraschallgeräte
Für einen Vergleich der drei Ultraschallgeräte in der semiquantitativen Elastografie
bzw.
numerischen
Darstellung
der
Scherwellenelastografie
werden
die
bestmöglichen Cut-off-Punkte zur Unterscheidung von benignen und malignen
Läsionen mit den jeweiligen diagnostischen Werte berechnet. Sowohl beim Hitachi
als auch beim Toshiba Ultraschallgerät erfolgt diese Berechnung für die Werte der
Subanalyse mit Strain-Ratio-Werten, die auf gleicher Höhe gemessen wurden, da
nur bei dieser die benignen Knoten einen kleineren Strain-Ratio-Wert aufwiesen als
die malignen Knoten. Tabelle 13 zeigt die Ergebnisse.
Für den gewählten Cut-off-Punkt am Hitachi Ultraschallgerät ergibt sich ein
signifikanter p-Wert, was bedeutet, dass der berechnete Cut-off-Punkt in der vorliegenden Arbeit geeignet ist, um maligne von benignen Knoten zu differenzieren.
Tabelle 13: Berechnete Cut-off-Punkte der Strain-Ratio-Werte der semiquantitativen
Kompressionselastografie des Hitachi HI VISION Ascendus und Toshiba Aplio 500
Ultraschallgerätes und die Cut-off-Punkte der Scherwellengeschwindigkeiten in Meter pro
Sekunde (m/s) der numerischen Darstellung der scherwellenbasierten Elastografie des
Siemens Acuson S3000 Ultraschallgeräts unter Angabe der jeweiligen Fallzahl (n). Aufgeführt
sind die diagnostischen Werte (Sensitivität, Spezifität, Positiver und Negativer
Vorhersagewert) bei den gewählten Cut-off-Punkten für die Datenerhebung im Querschnitt
(QS) bzw. Längsschnitt (LS). Am Siemens Ultraschallgerät wurde eine Skaleneinstellung von
0,5-6,5 m/s gewählt. In der letzten Zeile findet sich der p-Wert für die Differenzierung der
Kategorien benigne und maligne Knoten. Universitätsklinikum Ulm, 12/2012 - 06/2013.
Hitachi
Toshiba
Siemens
(n=41)
(n=38)
(n=53)
Schnittebene (Skaleneinstellung)
QS
QS
QS
(0,5-6,5m/s)
LS
(0,5-6,5 m/s)
Cut-off-Punkt
2,97
2,48
3,29 m/s
2,90 m/s
Sensitivität (%)
80,0
60,0
66,7
50,0
Spezifität (%)
72,2
48,5
68,1
46,8
Positiver Vorhersagewert (%)
28,6
15,0
21,1
10,7
96,3
88,9
94,1
88,0
0,0387
1,0
0,1717
1,0
Ultraschallgerät
Negativer
Vorhersagewert (%)
p-Wert
51
Ergebnisse
3.5.5 Weitere
Vergleichsmessungen
der
numerischen
Scherwellenelastografie
Neben der Unterscheidung zwischen benignen und malignen Läsionen werden
beim Siemens Ultraschallgerät weitere folgende Vergleichsmessungen in den drei
bereits oben genannten Einstellungen ausgewertet: Vergleich der Scherwellengeschwindigkeiten von Läsion und Schilddrüsengewebe und Vergleich der Scherwellengeschwindigkeiten innerhalb der unterschiedlichen Schilddrüsengewebe.
3.5.5.1 Vergleich der Scherwellengeschwindigkeiten von Läsion und
Schilddrüsenparenchym
In Abbildung 21 werden die gemessenen Scherwellengeschwindigkeiten der Läsion
und des Schilddrüsengewebes getrennt für die drei Einstellungen am Siemens
Acuson S3000 gegenübergestellt. Hierbei werden auch die Schilddrüsengewebe
mit entzündlicher Veränderung miteinbezogen.
In allen drei Einstellungen zeigen sich für die Läsion höhere Mittelwerte als für das
umliegende Schilddrüsengewebe. Die mittlere Scherwellengeschwindigkeit und
Standardabweichung der Läsion beträgt im Querschnitt (0,5-6,5 m/s) 3,2 ± 0,9 m/s
und des Schilddrüsenparenchyms 2,8 ± 0,7 m/s. Für die Unterscheidung der beiden
Parenchyme ergeben sich für alle drei Einstellungen signifikante p-Werte von
p=0,0101 (Querschnitt 0,5-6,5 m/s), p=0,0280 (Querschnitt 0,5-9,0 m/s) und
p=0,0010 (Längsschnitt 0,5-6,5 m/s). Die weiteren statistischen Daten sind der
Tabelle 18 im Anhang zu entnehmen.
Auch bei einer Unterteilung der Läsionen in ihre histopathologischen Diagnosen
zeigen sich für die Läsionen, mit Ausnahme des Mikrofollikulären Adenoms im
Querschnitt mit einer Skalenkalibrierung von 0,5-6,5 m/s, höhere mittlere
Scherwellengeschwindigkeiten (Tabelle 18 im Anhang). Folglich können die
gemessenen Scherwellengeschwindigkeiten für die Unterscheidung zwischen
Läsions- und Schilddrüsengewebe herangezogen werden.
52
Ergebnisse
Abbildung 21: Boxplot der Scherwellengeschwindigkeiten in Meter pro Sekunde (m/s) im
Bereich von Läsion und umgebenden Schilddrüsenparenchym (Schilddrüse) im Querschnitt
bei einer Skalenkalibrierung von 0,5-6,5 m/s und 0,5-9,0 m/s und im Längsschnitt bei einer
Skalenkalibrierung von 0,5-6,5 m/s. Datenerhebung am Siemens Acuson S3000 und
Auswertung des Endkollektives. ӿ markiert den jeweiligen Mittelwert, ‒ den jeweiligen Median.
Universitätsklinikum Ulm, 12/2012 - 06/2013.
Um zukünftig erhobene Messwerte bei einer ARFI-Untersuchung zu Läsions- oder
zu Schilddrüsengewebe zuordnen zu können, sind die 95%-Intervalle der beiden
Scherwellengeschwindigkeitsbereiche dieser Arbeit in Tabelle 14 angegeben.
Tabelle 14: 95%-Intervalle der Scherwellengeschwindigkeiten für Läsions- und
Schilddrüsengewebe in Meter pro Sekunde (m/s) in den drei Einstellungen Querschnitt 0,56,5 m/s und 0,5-9,0 m/s sowie Längsschnitt 0,5-6,5 m/s für die Erhebung am Siemens Acuson
S3000 Ultraschallgerät mit Auswertung des Endkollektivs. Universitätsklinikum Ulm, 12/2012
- 06/2013.
Schnittebene und Skaleneinstellung
95%-Intervall der
Scherwellengeschwindigkeiten
Querschnitt
Querschnitt
Längsschnitt
0,5-6,5 m/s
0,5-9,0 m/s
0,5-6,5 m/s
Im Bereich der Läsion
(m/s)
2,9 – 3,4
3,1 – 3,8
2,9 – 3,5
Im Bereich des
Schilddrüsengewebes
(m/s)
2,6 – 3,0
2,6 – 3,2
2,4 – 2,7
53
Ergebnisse
Nimmt man aus dieser Gesamtanzahl der Schilddrüsen die Schilddrüsen, die eine
unauffälligen Histologie (n=34) aufweisen, heraus und vergleicht die darin
gemessenen Scherwellengeschwindigkeiten mit den Geschwindigkeiten der sich
darin befindenden Knoten, zeigen sich auch hier durchgehend höhere Mittelwerte
bei den Läsionen als bei dem Schilddrüsengewebe (s. Abbildung 22). Wiederum
ergeben sich für alle drei Einstellungen signifikante p-Werte (Tabelle 19 im Anhang).
Abbildung 22: Boxplot der Scherwellengeschwindigkeiten in Meter pro Sekunde (m/s) im
Bereich des Schilddrüsenparenchyms und der sich ausschließlich in diesem gesunden
Gewebe befindenden Läsionen im Querschnitt bei einer Skalenkalibrierung von 0,5-6,5 m/s
und 0,5-9,0 m/s sowie im Längsschnitt bei einer Skalenkalibrierung von 0,5-6,5 m/s.
Datenerhebung am Siemens Acuson S3000 und Auswertung einer Subanalyse des
Endkollektivs mit ausschließlich gesundem Schilddrüsengewebe. ӿ markiert den jeweiligen
Mittelwert, ‒ den jeweiligen Median. Universitätsklinikum Ulm, 12/2012 - 06/2013.
Auch in dieser Subanalyse zeigt sich, dass die Scherwellengeschwindigkeit eine
Differenzierung zwischen Läsion und umgebenden Schilddrüsenparenchym
zulässt. Daher werden die für diese Erhebung geltenden 95%-Intervalle der
Messwerte in Tabelle 15 angegeben.
54
Ergebnisse
Tabelle 15: 95%-Intervalle der Scherwellengeschwindigkeiten im Bereich des gesunden
Schilddrüsengewebes und der sich darin befindenden Läsionen in Meter pro Sekunde (m/s)
in den Einstellungen Querschnitt 0,5-6,5 m/s und 0,5-9,0 m/s, Längsschnitt 0,5-6,5 m/s für die
Erhebung am Siemens Acuson S3000 mit Auswertung einer Subanalyse des Endkollektivs.
Universitätsklinikum Ulm, 12/2012 - 06/2013.
Schnittebene und Skaleneinstellung
95%-Intervall der
Scherwellengeschwindigkeiten
Querschnitt
Querschnitt
Längsschnitt
0,5-6,5 m/s
0,5-9,0 m/s
0,5-6,5 m/s
Im Bereich der Läsion
(m/s)
2,7 – 3,4
2,8 – 3,8
2,6 – 3,4
Im Bereich des
gesunden Schilddrüsengewebes (m/s)
2,6 – 3,1
2,6 – 3,4
2,4 – 2,8
55
Ergebnisse
3.5.5.2 Vergleich
der
Scherwellengeschwindigkeiten
des
Schilddrüsenparenchyms
Im
ersten
Teil
dieses
Kapitels
erfolgt
der
Vergleich
der
Scherwellengeschwindigkeiten zwischen den unterschiedlichen Histopathologien
der Schilddrüsengewebe. Dies erfolgt für die drei Einstellungen am Siemens
Ultraschallgerät: Querschnitt 0,5-6,5 m/s und 0,5-9,0 m/s sowie für den Längsschnitt
0,5-6,5 m/s. Für die erste dieser Einstellungen zeigt sich ein signifikanter
Unterschied zwischen den einzelnen Histopathologien. Dabei weist das gesunde
Schilddrüsengewebe durchschnittlich die geringste Scherwellengeschwindigkeit
auf, gefolgt von der Hashimoto-Thyreoiditis und abschließend von der chronischen
Thyreoiditis wie Tabelle 16 zeigt.
Tabelle 16: Diagnostische Werte (Mittelwert, Standardabweichung (STD) , Median und
Wertebereich) der Scherwellengeschwindigkeiten in Meter pro Sekunde (m/s) der Schilddrüsengewebe mit unterschiedlicher Histopathologie unter Angabe der jeweiligen Fallzahl in
Klammern (n). Ausgewertet ist das Endkollektiv für die drei Schnittebenen und
Skaleneinstellungen: Querschnitt 0,5-6,5 m/s und 0,5-9,0 m/s und Längsschnitt 0,5-6,5 m/s am
Siemens Acuson S3000 Ultraschallgerät. In der letzten Zeile steht der für die Differenzierung
der einzelnen Histopathologien anhand der Scherwellengeschwindigkeit ermittelte p-Wert.
Universitätsklinikum Ulm, 12/2012 - 06/2013.
Schnittebene und Skaleneinstellung
Querschnitt
Querschnitt
Längsschnitt
0,5-6,5 m/s
0,5-9,0 m/s
0,5-6,5 m/s
Mittelwert ± STD, Median, Wertebereich
Gesundes
SchilddrüsenHistopathologie des
Schilddrüsengewebes
gewebe (n= 26)
Chronische
Thyreoiditis
(n= 11)
HashimotoThyreoiditis
(n= 4)
p- Wert
3,1± 1,0
2,8 (1,6 - 6,1)
3,3 ± 1,5
2,8 (1,5-8,4)
3,0 ± 1,2
2,8 (1,1-6,3)
3,5 ± 0,8
3,5 (2,1 – 4,6)
3,6 ± 0,9
3,7 (2,1-5,2)
3,7 ± 1,3
3,1 (2,0-5,6)
3,3 ± 0,7
3,1 (2,7 – 4,4)
3,6 ± 1,1
3,1 (3,0-5,6)
3,2 ± 0,6
3,3 (2,4-4,0)
0,0322
0,2052
0,1636
56
Ergebnisse
Im zweiten Abschnitt dieses Kapitels wird die durchschnittliche Scherwellengeschwindigkeit von Schilddrüsengewebe mit benigner Läsion dem Schilddrüsengewebe mit maligner Läsion gegenübergestellt. Da für jeden Knoten eigene Messwerte im Schilddrüsenparenchym erhoben werden, ergibt sich für die Anzahl der
ausgewerteten Schilddrüsengewebe die Knotenanzahl des Endkollektivs mit n=53.
In allen drei Einstellungen ergeben sich durchschnittlich deutlich größere
Geschwindigkeitswerte bei den Schilddrüsengeweben mit maligner Läsion als bei
den Schilddrüsengeweben mit benigner Läsion (s. Abbildung 23). In den beiden
Querschnittserhebungen ergeben sich hierfür signifikante Unterschiede mit pWerten von 0,0365 für die Skalenkalibrierung 0,5-6,5 m/s bzw. 0,0306 für die
Skalenkalibrierung von 0,5-9,0 m/s. Auch werden für eine künftige Einordnung der
absoluten Zahlenwerte die Intervalle angegeben, in denen sich 95% der
Zahlenwerte der Schilddrüsengewebe mit benigner bzw. maligner Läsion befinden
(s. Tabelle 21 im Anhang).
Abbildung 23: Boxplot der Scherwellengeschwindigkeiten in Meter pro Sekunde (m/s) im
Bereich des Schilddrüsenparenchym, das mindestens eine benigne Läsionen enthält, und im
Bereich des Schilddrüsenparenchyms, das mindestens eine maligne Läsion enthält in den
drei unterschiedlichen Schnittebenen und Einstellungen: Querschnitt bei einer
Skalenkalibrierung von 0,5-6,5 m/s und 0,5-9,0 m/s sowie Längsschnitt bei einer
Skalenkalibrierung von 0,5-6,5 m/s. Datenerhebung am Siemens Acuson S3000 und
Auswertung des Endkollektivs. ӿ markiert den jeweiligen Mittelwert, ‒ den jeweiligen Median.
Universitätsklinikum Ulm, 12/2012 - 06/2013.
57
Diskussion
4 Diskussion
Die im vorherigen Kapitel aufgeführten Ergebnisse werden im Folgenden nun in die
aktuelle Literatur eingeordnet und diskutiert. Auch werden die Stärken und
Schwächen der vorliegenden Arbeit aufgeführt und abschließend ein Resümee
abgeleitet.
4.1 B-Bild-Parameter der Schilddrüse
4.1.1 Schilddrüsenvolumen
Das durchschnittliche Schilddrüsenvolumen von 50,8 ml überschritt die in der
Literatur angegebenen Grenzwerte von maximal 18 ml für Frauen bzw. maximal 25
ml für Männer. Morphologisch wird die gleichmäßige Vergrößerung der Schilddrüse,
die Struma diffusa, von der in dieser Studie ausschließlich vorkommenden Struma
nodosa, einer Vergrößerung der Schilddrüse mit existentem Knoten, unterschieden.
Zum einen war daher die Vergrößerung des Schilddrüsenvolumens auf die Knoten,
von denen in 85,4% der Fälle mindestens zwei in jeder Schilddrüse zu finden waren,
zurückzuführen. Weitere Gründe könnten zum anderen die Volumenzunahme durch
eine Hashimoto-Thyreoiditis, die in dieser Arbeit in vier Fällen beschrieben wurde,
oder auch eine Jodunterversorgung dieser Population sein [53]. Zwar wurde in der
vorliegenden Arbeit ein eventuell vorhandener Jodmangel der Patienten nicht
untersucht, aber Hampel et al. konnten in ihrem Bericht über die Jodversorgung in
Deutschland einen regional unabhängigen Jodmangel bei 36% der Bevölkerung
zeigen [33]. Daher ist auch für einen Teil des Patientenkollektives in der
vorliegenden Arbeit ein Jodmangel anzunehmen.
Die zudem beobachtete Diskrepanz zwischen den Volumina der Schilddrüsen mit
benigner und maligner Läsion ist nun zu diskutieren. Die Volumina der
Schilddrüsen,
die
ausschließlich
benigne
Läsionen
enthielten,
waren
durchschnittlich mehr als doppelt so groß wie die Volumina der Schilddrüsen mit
mindestens einer malignen Läsion. Diese Beobachtung bestätigte auch die Arbeit
von Erbil et al., die in ihrer Arbeit ein signifikant kleineres Volumen bei Schilddrüsen,
die eine maligne Läsion enthielten, nachweisen konnten. Mögliche Ursachen für
dieses Ergebnis wurden jedoch von den Autoren nicht diskutiert [24].
58
Diskussion
Analog zu der oben aufgeführten Überlegung, dass Knoten wesentlich zu einer
Schilddrüsenvergrößerung beitragen können, war auch ein Unterschied zwischen
den Volumina von benignen und malignen Läsionen festzustellen: Das
durchschnittliche Volumen der benignen Läsionen war mehr als doppelt so groß als
das durchschnittliche Volumen der malignen Läsionen. Mögliche Gründe für diesen
Unterschied werden später in der Diskussion zur Knotengröße aufgeführt.
4.1.2 Echogenität und Echotextur
Alle malignen Läsionen fanden sich in sonografisch unauffälligen Schilddrüsen, d.h.
die Schilddrüsengewebe stellten sich echonormal und homogen dar. Die Karzinome
nahmen daher zum Zeitpunkt der Untersuchung keinen Einfluss auf das
sonomorphologische Aussehen des umliegenden Parenchyms. Auch die aktuelle
Literatur zur Ultraschalldiagnostik von Schilddrüsenknoten legt den Schwerpunkt
der Diagnostik nicht auf das Aussehen des Schilddrüsenparenchyms, sondern auf
die B-Bild-Kriterien des Knotens selbst [1, 34, 37, 50]. Diese sind im nachfolgenden
Kapitel 4.2.1 diskutiert.
4.1.3 Knotenanzahl
85,4% der untersuchten Patienten wiesen mehr als einen Knoten in ihrer
Schilddrüse auf. Papilläre Karzinome, die in dieser Arbeit die einzige maligne Entität
darstellten, traten in vier Fällen solitär und in einem Fall multifokal, d.h. zwei maligne
Knoten befanden sich in derselben Schilddrüse, auf. Dieses Verhältnis bestätigte
die aktuelle Literatur, die davon ausgeht, dass papilläre Karzinome zumeist allein
und in 10-20% der Fälle multifokal vorkommen [52, 86].
Viele Arbeiten beschäftigten sich seit den 1990er-Jahren mit der Frage, ob die
Inzidenz für ein Schilddrüsenkarzinom in einem einzeln auftretenden Knoten oder
in einer multinodulär vergrößerten Schilddrüse, also im Rahmen einer Struma
multinodosa, größer sei. Erschwert wird ein direkter Vergleich zwischen den
Arbeiten allerdings durch die unterschiedliche Definition der Autoren von
„Multinodularität“. Eine große Metaanalyse von Brito et al. mit 18288 Schilddrüsenknoten aus den Vereinigten Staaten konnte ein höheres Risiko für Malignität bei
solitären Knoten zeigen (OR= 4,45) [12]. Auch Campanella et al., die in ihrer
Metaanalyse 29678 Knoten untersuchten, errechneten ein erhöhtes Karzinomrisiko
59
Diskussion
für solitäre Knoten, jedoch war die Odds-Ratio in ihrer Arbeit mit 1,43 kleiner als die
von Brito et al. berechnete [16]. Frates et al. fanden in ihrer Studie mit 3483 Knoten
das Krebsrisiko für Patienten mit solitärem Knoten in etwa gleich groß wie das Risiko
für Patienten mit multinodöser Struma. Das Malignitätsrisiko eines einzelnen
Knotens sank mit Zunahme der Gesamtknotenanzahl in der Schilddrüse [25].
In dieser Arbeit wurde eine Schilddrüse als multinodulär definiert, wenn sie
mindestens zwei Knoten aufwies. Keiner der untersuchten sechs solitären Knoten
war in dieser Studie maligne, d.h. dass sich alle malignen Knoten in einer
multinodulären Schilddrüse befanden.
Dieses Ergebnis weicht zwar von den Ergebnissen der Metaanalysen ab, diese
geben allerdings nur das Malignitätsrisiko an, das ein solitärer Knoten zusätzlich
aufweist. Ihre Aussage besteht nicht darin, dass ein maligner Knoten in jedem Fall
allein auftritt. Diese Diskrepanz und die Tatsache, dass sich in dieser Arbeit neben
jedem malignen Knoten mindestens ein benigner Knoten fand, unterstreicht die
Bedeutung der sorgfältigen Ultraschalluntersuchung eines jeden einzelnen Knotens
in einer multinodulären Schilddrüse.
4.2 B-Bild-Kriterien,
Durchblutungsmuster
und
TIRADS-
Klassifikation der Läsion
4.2.1 B-Bild-Kriterien
4.2.1.1 Sonografische Parameter
Keiner der in dieser Arbeit erhobenen B-Bild-Parameter zeigt einen signifikanten
Unterschied zwischen benignen und malignen Läsionen.
In der Vergangenheit wurden unterschiedliche B-Bild-Parameter für eine
Differenzierung zwischen benignen und maligen Knoten diskutiert. Beispielsweise
waren dies das Halo-Zeichen, eine unscharfe Randbegrenzung, Mikro- und
Makrokalzifizierungen, Hypoechogenität oder eine „Tiefer-als-Breit“-Form des
Knotens. Kein Parameter konnte jedoch für sich alleine genommen eine
ausreichende Sensitivität und Spezifität aufzeigen, lediglich konnten sogenannte
Risikofaktoren identifiziert werden, die in ihrer Summe die Vorhersagekraft für
Malignität erhöhen können. Die einzigen verlässlichen Anzeichen für Malignität sind
60
Diskussion
das invasive Knotenwachstum in das Schilddrüsengewebe oder in Halsstrukturen
und zervikale Lymphknotenmetastasen [6, 50, 55, 64].
Die bereits im vorherigen Kapitel aufgeführte, im April 2014 publizierte Metaanalyse
von Brito et al. konnte in der Auswertung von über 31 Studien mit 18288 Knoten
und 14 unterschiedlichen B-Bild- Parametern den stärksten Zusammenhang
zwischen Malignität und „Tiefer-als-Breit“-Form des Knotens aufzeigen (OR=11,14),
die Autoren rieten jedoch ebenfalls von einer Verwendung als alleiniges Malignitätskriterium ab. Eine weitere, ebenfalls im vorherigen Kapitel bereits aufgeführte, 2014
publizierte Metaanalyse von Campanella et al. evaluierte die klinischen und sonografischen Parameter von 29678 Schilddüsenknoten und fand ebenfalls das größte
Malignitätsrisiko bei Knoten, die eine Tiefer-als-Breit-Form aufwiesen (OR=10,15)
[16]. In meiner Arbeit zeigte sich bezüglich dieses Merkmals kein Unterschied, die
Mittelwerte der Verhältnisse von Tiefe zu Breite waren mit 0,8 sogar identisch. Brito
et al. schlugen statt der Verwendung eines einzelnen Malignitätskriteriums vor, die
Kriterien „zystischer Knoten“ und „schwammförmiges Aussehen“ als zuverlässige
Kriterien für Benignität heranzuziehen [12]. Rein zystische Knoten wurden in meiner
Arbeit als Ausschlusskriterium definiert und kamen daher in der Auswertung nicht
vor. Das schwammartige Aussehen, das als TIRADS-Kategorie 2 eingestuft wird,
zeigten in meiner Arbeit allerdings zwei der sechs malignen Knoten. Die Aussage
von Brito et al. konnte somit nicht bestätigt werden.
Brito et al. und Campanella et al. berechneten u.a. für folgende sonografischen
Kriterien ebenfalls ein erhöhtes Malignitätsrisiko: (Mikro-) Kalzifikationen, fehlendes
Halo-Zeichen, irregulärer Rand und Hypoechogenität des Knotens [12, 16]. In der
vorliegenden Arbeit fand sich außer bei letztgenanntem Charakteristikum ein
höherer relativer Anteil jedoch in der Gruppe der benignen Knoten. Hypoechogenität
wurde in 50% der malignen Knoten beobachtet. Zweifellos lässt sich keines dieser
Kriterien als alleiniges Unterscheidungsmerkmal zwischen Benignität und Malignität
heranziehen, auch die vorliegende Untersuchung bestätigt diese Aussage.
Eine fortführende Diskussion unterschiedlicher Kombinationen sonografischer
Merkmale übersteigt den Rahmen dieser Dissertation und könnte Bestandteil
zukünftiger Arbeiten sein.
61
Diskussion
4.2.1.2 Knotengröße
Ausführlicher soll der in der vorliegenden Arbeit beobachtete Unterschied der
Knotengröße zwischen benignen und malignen Knoten diskutiert werden. Zwar
wurde in dieser Arbeit kein signifikanter Unterschied zwischen den Knotenvolumina
festgestellt, es ist jedoch auffällig, dass das Volumen gutartiger Knoten
durchschnittlich mehr als doppelt so groß ist als das Volumen bösartiger Knoten.
Auch wenn die folgenden Arbeiten teilweise den größtmöglichen Diameter
diskutierten, der in dieser Arbeit nicht erhoben wurde, lassen sich daraus Aussagen
über die Knotengröße ableiten.
Die folgenden zwei Studien beobachteten diese Diskrepanz in der Knotengröße
zwischen benignen und malignen Knoten ebenfalls: Moon et al. zeigten in ihrer
retrospektiven Arbeit mit 849 Knoten einen signifikanten Unterschied zwischen den
maximalen Durchmessern von malignen und benignen Knoten, wobei der der
malignen signifikant kleiner war als der der benignen [55]. In der von Rossi et al.
publizierten Arbeit waren von 233 malignen Knoten 144 (61,8%) kleiner als ein
Zentimeter im maximalen Durchmesser [68].
Genauso gibt es jedoch auch Studien, die keinen Unterschied in der Größe
zwischen gut- und bösartigen Knoten feststellen konnten [42, 59].
Campanella et al. publizierten in ihrer Metaanalyse ein erhöhtes Krebsrisiko
(OR=1,63) für Knoten, die mindestens vier Zentimeter groß waren [16]. Der
Gedanke, dass Malignität ein schnelles Wachstum und somit eine gewisse
Knotengröße zum Zeitpunkt der Diagnostik impliziert, zeigte sich demnach in dieser
Datenerhebung.
Zusammenfassend sind die verschiedenen Ergebnisse so zu bewerten, dass der
Untersucher sehr vorsichtig sein muss, wenn er basierend auf der Knotengröße
Empfehlungen für oder gegen weitere diagnostische Schritte veranlasst.
4.2.2 Durchblutungsmuster
Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit wiesen zwar keinen signifikanten
Unterschied zwischen der Durchblutung von benignen und malignen Läsionen auf,
jedoch zeigte sich, dass mit Zunahme der intranodulären Durchblutung auch das
Risiko für Malignität stieg. Dieses Ergebnis entspricht der aktuellen Lehrmeinung,
62
Diskussion
in welcher die erhöhte intranoduläre Durchblutung als unabhängiger Risikofaktor für
Malignität angesehen wird [1, 16, 64]. In einer gegenwärtigen Metaanalyse von
Woliński et al. berechneten die Autoren jedoch nur eine nicht zufriedenstellende
Sensitivität von 44,2% und Spezifität von 81,5% für diesen Parameter und blieben
damit hinter den Erwartungen zurück [85].
Da es unterschiedliche Einteilungen bezüglich des Vaskularisationsmusters gibt,
wird ein direkter Vergleich zwischen verschiedenen Studien erschwert. Daher wird
im Folgenden nur eine Arbeit aufgeführt, in der bzgl. der Vaskularisation die gleiche
Einteilung wie in dieser Arbeit vorgenommen wurde: Bojunga et al. fassten in ihrer
Arbeit die Muster 3 und 4 zusammen. Sie fanden so in der Gruppe der malignen
Läsionen 52,3% Knoten und in der Gruppe der benignen Läsionen 27,0% Knoten
mit diesen Vaskularisationsmustern [9]. In der vorliegenden Arbeit fielen die Anteile
der Muster 3 und 4 sowohl an den malignen Läsionen mit 83,3% als auch an den
benignen Läsionen mit 66,0% deutlich größer aus. Da beide Studien an einem
Hitachi Ultraschallgerät durchgeführt wurden, könnten für diese Diskrepanz noch
eine untersucherabhängige Einstellung des Ultraschallgerätes, wie zum Beispiel die
Intensität des Color-Doppler-Modus oder andere Untersuchungsparameter, wie der
vom Untersucher applizierte Druck, ursächlich sein. Es bleibt jedoch festzustellen,
dass die Zuteilung zu einem Vaskularisationsmuster allein in diesen beiden Studien
stark variiert und als alleiniger Parameter zunächst ungeeignet für eine
Differenzierung zwischen benignen und malignen Knoten erscheint.
4.2.3 TIRADS-Klassifikation
Um dem Untersucher eine Hilfestellung bei der Unterscheidung zwischen benignen
und malignen Knoten bzw. bei der Indikationsstellung für oder gegen eine
Feinnadelbiopsie bei der Fülle der identifizierten Risikofaktoren zu geben, wurde
das Thyroid Imaging Reporting and Data System (TIRADS) von Horvath et al. 2009
eingeführt [37]. Jüngst wurde eine Metaanalyse mit über 10400 Schilddrüsenknoten
veröffentlicht, die die Zuverlässigkeit dieses Systems überprüfte und zu einer
bestätigenden Sensitivität von 79% und einer Spezifität von 71% kam [83].
Eine Arbeit von Friedrich-Rust et al. befasste sich mit der Interobserver-Variabilität
der TIRADS-Klassifikation nach Horvath et al.: 114 Schilddrüsenknoten wurden von
drei Untersuchern unabhängig voneinander zu einer TIRADS-Kategorie zugeteilt.
63
Diskussion
Die Ergebnisse waren jedoch nicht zufriedenstellend, denn die drei Werte des
Spearmans Korrelationskoeffizienten lagen zwischen 0,257 und 0,407 und somit
alle in einem Bereich, der nur eine schwache bis mäßige Übereinstimmung
zwischen den gewählten TIRADS-Kategorien der Untersucher aufzeigte [26].
In der vorliegenden Arbeit wurde die TIRADS-Klassifikation insgesamt durch drei
sehr
erfahrene
Untersucher
vorgenommen,
wobei
bei
Uneinigkeit
der
Mehrheitskonsens entschied. Ein Vergleich zwischen den in der vorliegenden Arbeit
ermittelten
Malignitätswahrscheinlichkeiten
und
den
von
Horvath
et
al.
angegebenen Wahrscheinlichkeiten zeigte, dass diese nur in zwei der sieben
Kategorien miteinander übereinstimmten: in Kategorie 3 und 4b (s. Tabelle 1 und
Tabelle 6). Ein Grund hierfür ist sicherlich die relativ kleine Fallzahl der vorliegenden
Arbeit und dadurch mitbedingt, wurden zwei Kategorien keine einzige Läsion
zugeordnet. Doch ungeachtet der kleinen Fallzahl, muss im klinischen Alltag für jede
einzelne Läsion eine zuverlässige Einteilung zu einer Kategorie unter Angabe der
Malignitätswahrscheinlichkeit gemacht werden können. Dies gelang für die
vorliegende Arbeit mit Hilfe der TIRADS-Klassifikation nach Horvath et al. nicht.
Eine auffällige Verteilung der Karzinome zu einer bestimmten Kategorie konnte in
der vorliegenden Arbeit nicht beobachtet werden.
Neben dieser TIRADS-Klassifikation gibt es jedoch noch weitere Klassifikationen,
die in dieser Arbeit nicht berücksichtigt wurden [43, 60, 70]. Horvath et al. gründeten
damals ihre Arbeit auf den etablierten Malignitätswahrscheinlichkeitsangaben ihres
Vorbildes, dem Breast Imaging Reporting and Data System (BIRADS). Zukünftig
muss evaluiert werden, ob diese Wahrscheinlichkeitswerte für die Schilddrüse
adjustiert werden können bzw. müssen, ob es Vor- und Nachteile der einzelnen
Klassifikationen gibt und vor allem, ob sie sich hinsichtlich ihrer diagnostischen
Aussagekraft unterscheiden. Folgernd aus den Ergebnissen von Friedrich-Rust et
al. muss nach einer Möglichkeit gesucht werden, die Interobserver-Variabilität für
die
TIRADS-Klassifizierung
Zuordnungsalgorithmus
im
zu
senken.
Sinne
eines
Es
wäre
denkbar,
Flussdiagramms,
das
einen
einzelne
Knotencharakteristika der Reihe nach abfragt, zu etablieren.
In Bezug auf den Schwerpunkt dieser Arbeit, soll auf die Ergebnisse von Russ et al.
eingegangen werden, die in ihrer Arbeit die von ihnen entwickelte TIRADSKlassifikation mit der semiquantitativen Kompressionselastografie an einem
64
Diskussion
Toshiba Ultraschallgerät kombinierten. Sie erhielten eine sehr gute Sensitivität von
98,5% [71]. Für zukünftige Untersuchungen muss überlegt werden, ob die
Aufnahme der Elastografie in die TIRADS-Klassifikation als zusätzliches Kriterium
sinnvoll ist und so die statistischen Werte der TIRADS-Klassifikation verbessert
werden können. Auch für den Gebrauch der Elastografie in der Evaluation von
Schilddrüsenknoten als additionales Diagnostikum spricht sich die European
Federation of Societies for Ultrasound in Medicine and Biology (EFSUMB) in ihrer
aktuellen Leitlinie aus [19]. Eine Integration der Elastografie in die TIRADSKlassifikation scheint daher folgerichtig und praktikabel.
4.3 Geräteübergreifende Diskussionspunkte der Elastografie
Während der Auswertung und Recherche für diese Arbeit, präsentierten sich
mehrere Diskussionspunkte, die alle drei Ultraschallgeräte betreffen. Diese sind
aufgrund der besseren Übersichtlichkeit in diesem Kapitel zusammengefasst und
werden nicht für jedes Ultraschallgerät einzeln aufgeführt.
4.3.1 Schnittebene der elastografischen Untersuchung
In diesem Kapitel soll kurz auf den Unterschied der elastografischen Untersuchung
zwischen Quer- und Längsschnitt eingegangen werden. Vor allem in der
Kompressionselastografie muss der verwendeten Schnittebene
Beachtung
geschenkt werden, da die Elastografie im Längsschnitt vermutlich bessere
Ergebnisse als im Querschnitt erzielen kann. Diese These gründet sich auf
Beobachtungen während der Datenerhebung für diese Arbeit und der Leitlinie der
European Federation of Societies for Ultrasound in Medicine and Biology
(EFSUMB): Im Längsschnitt treten erstens weniger Artefakte durch die A. carotis
und die Trachea auf. Zweitens kann der Druck, da er im Längsschnitt parallel zu
Trachea und Ösophagus, die als unterliegende Strukturen der Schilddrüse als
Widerstand fungieren, aufgebracht wird, gleichmäßiger auf die Schilddrüse verteilt
werden.
Drittens
nennt
Elastografieuntersuchung
die
aktuelle
Fehlerquellen,
die
Leitlinie
sich
der
ohne
EFSUMB
weiteres
auf
zur
die
Schnittebene der Untersuchung übertragen lassen: ein im Verhältnis zum
untersuchten Objekt zu kleiner Schallkopf oder umliegende Strukturen, die die
65
Diskussion
Ausbreitung des Knotens bei Kompression und somit die gemessene Elastizität
beeinflussen [4].
Erstaunlicherweise werden in den meisten Studien keine Angaben darüber
gemacht, ob der Schallkopf für die Erhebung der Elastografiedaten im Quer- oder
im Längsschnitt aufgesetzt wurde, was einen Vergleich der diagnostischen Werte
erschwert, wenn nicht gar unsinnig macht. Auch liegt nach derzeitigem
Wissensstand keine Studie vor, die diesen Unterschied in der Schnittebene explizit
untersucht hätte.
In der Erhebung am Hitachi Ultraschallgerät zeigte die qualitative Elastografie im
Längsschnitt mit 83,3% eine höhere Sensitivität als im Querschnitt mit 66,7%.
Dieser Wert war innerhalb der vorliegenden Arbeit der höchste Prozentwert für die
Sensitivität. Die semiquantitative Elastografie wurde nur im Querschnitt erhoben,
hätte aber auf obigen Argumenten gründend im Längsschnitt vermutlich noch
bessere diagnostische Werte erzielen können. Die Auswertung am Toshiba
Ultraschallgerät konnte diesen Zusammenhang nicht zeigen.
Cakir et al. erhoben in ihrer Arbeit die Daten der semiquantitativen Elastogafie
sowohl im Quer- als auch im Längsschnitt. Auch sie erhielten höhere diagnostische
Werte für die Messungen im Längsschnitt und bestätigten somit das Ergebnis am
Hitachi Ultraschallgerät [14].
Zukünftige Arbeiten müssen diese Fragestellung berücksichtigen, bzw. zumindest
eine Angabe über die verwendete Schnittebene machen. Nur so wird ein guter und
standardisierter Vergleich zwischen den Arbeiten möglich und zulässig.
Anders muss in dieser Diskussion die Elastografieuntersuchung am Siemens
Ultraschallgerät bewertet werden, da dieses eine andere Technologie für die
Datenerhebung benutzt: Hitachi und Toshiba verwenden das Verfahren der
Kompressionselastografie, die für eine gleichmäßige Druckverteilung in der Tiefe
einen gleichförmigen Widerstand benötigt, wohingegen das Siemens Gerät sich der
Scherwellentechnologie bedient. Hierbei werden die Geschwindigkeiten der vom
Schallkopf ins Gewebe gebrachten Scherwellen gemessen und daher wird kein
gleichförmiger Widerstand benötigt. Folglich ist ein Unterschied zwischen den
beiden Schnittebenen aufgrund der Technologie bei diesem Gerät zunächst nicht
zu erwarten. Widersprüchliche Aussagen fanden sich in der Arbeit von Calvete et
al., die als einzige Angaben und Überlegungen zu den von ihnen gewählten Schnitt-
66
Diskussion
ebenen am Siemens Ultraschallgerät machten: Das Elastogramm in der grafischen
Darstellung der Scherwellenelastografie erhoben sie im Längsschnitt, um die
Karotiden und die Trachea als Störfaktoren aus dem Bild auszuschließen, die
Erhebung der numerischen Darstellung der Scherwellengeschwindigkeiten als
absolute Zahlen führten sie dagegen anschließend im Querschnitt und im Längsschnitt durch und bildeten aus den Werten beider Schnittebenen den Mittelwert [15].
In der vorliegenden Arbeit lagen die Summen aus Sensitivitäten und Spezifitäten
der Messreihe am Siemens Gerät sowohl in der grafischen als auch in der
numerischen Darstellung der Scherwellenelastografie im Querschnitt (beides Mal
eine Sensitivität von 66,7% und Spezifität von 68,1%) über denen des Längsschnitts
(grafisch: 50,0% bzw. 70,2% und numerisch 50,0% bzw. 46,8%). Wodurch diese
Diskrepanz entstand, konnte nicht abschließend geklärt werden. Denkbar wären
neben einem tatsächlichen Unterschied der Schnittebenen, Messfehler oder Zufall,
letztgenannter bedingt durch die relativ kleine Fallzahl. Abschließend bleibt
festzuhalten, dass auch im Bereich der scherwellenbasierten Elastografie bzgl. der
Schnittebene noch Uneinigkeit besteht. Nur durch die Angaben und Vergleiche
zukünftiger Autoren kann Klarheit entstehen.
4.3.2 Einteilung der Elastografiescores
Die Entscheidung, die qualitativen Elastogramme des Hitachi und Toshiba
Ultraschallgerätes und die grafische Darstellung der Scherwellengeschwindigkeiten
des Siemens Ultraschallgerätes in vier Gruppen einzuteilen, liegt in dem Umstand
begründet, dass teilweise Daten, die am Hitachi Gerät erhoben wurden, in die
Multicenterstudie der Universität Frankfurt einflossen und das Studienprotokoll dies
dort so vorsah [8]. Für die anderen beiden Ultraschallgeräte wurde für einen
geeigneten Vergleich die gleiche Einteilung gewählt. Die Einteilung der
elastischeren Elastografiescores 1 und 2 als benigne Knoten und der härteren
Elastografiescores 3 und 4 als maligne Knoten erfolgte auf Grundlage der Einteilung
und Validierung in vorangegangenen Arbeiten. Zudem ermöglichte diese Einteilung
einen guten Vergleich zwischen den Arbeiten [2, 3, 9, 28, 47, 69, 79, 87, 90].
Die Untersucher in dieser Studie fanden gewählte Einteilung in die vier Gruppen
sehr übersichtlich und leicht verständlich, was eine schnelle Zuordnung ermöglichte
67
Diskussion
und daher als Methode geeignet scheint, um zukünftig im klinischen Alltag gut und
regelmäßig Anwendung zu finden.
Es
wurden
jedoch
auch
Studien
mit
3,
5
oder
6
unterschiedlichen
Elastografiegruppen veröffentlicht [77]. Diesbezügliche fehlt eine Metaanalyse, die
evaluiert, ob Arbeiten, die eine Einteilung der qualitativen Elastografie in mehr als
vier Gruppen vornehmen, möglicherweise bessere diagnostische Werte erzielen
können. Denkbar wäre, dass sie aufgrund von mehr Wahlmöglichkeiten eine
genauere Einteilung der Knoten vornehmen können.
4.3.3 Knotengröße
Eine Fragestellung, die im Rahmen der Elastografieuntersuchung auftaucht, ist die
nach der für diese Untersuchung geeigneten Knotengröße.
Da der Knotendurchmesser von einem Zentimeter häufig als Grenzwert für eine
Szintigrafie der Schilddrüse angesehen wird und auch eine Punktionszytologie bei
kleinen Knoten schwieriger als bei großen Knoten durchzuführen ist, scheiden diese
beiden Verfahren bei kleinen Knoten als weiterführende diagnostische Maßnahme
aus [50]. Die Bedeutung des Ultraschalls und der Elastografie als alternative
diagnostische Option steigt.
Dass sich die Elastografie sehr gut gerade für die Diagnostik kleiner Knoten eignet,
stellten Ünlütürk et al. in ihrer Studie mit 237 Knoten fest: Sie zeigten eine inverse
Korrelation zwischen Knotengröße und richtiger Elastografieklassifizierung, d.h.
dass die kleinsten Knoten am besten zugeordnet wurden. Der kleinste Knoten in
ihrer Arbeit maß 0,5 cm im maximalem Durchmesser [80].
Weiterhin gibt es Arbeiten, die sich speziell mit der elastografischen Untersuchung
von Knoten, die kleiner als 10 mm sind, beschäftigen. Wang et al. publizierten eine
Studie mit einer Population von 51 Knoten, die im maximalen Durchmesser kleiner
als 10 mm waren, und fanden für die Kompressionselastografie basierend auf einer
Einteilung in fünf Gruppen eine Sensitivität und Spezifität von 90,6% und 89,5%.
Der kleinste Knoten in ihrer Studie wies 3 mm auf [82]. Eine weitere Arbeit in dieser
Reihe ist die von Dighe et al.: Die Autoren ermittelten den semiquantitativen
Schilddrüsensteifigkeitsindex in Knoten, die kleiner als ein Zentimeter waren, und
erreichten eine Sensitivität von 100% und Spezifität von 60% [23]. Folglich kann die
68
Diskussion
Elastografieuntersuchung auch für kleine Knoten mit guten Resultaten durchgeführt
werden.
Das kleinste Maß eines Knotens in dieser Arbeit betrug 6,9 mm. Ob ein
Zusammenhang
zwischen
Knotengröße
und
richtiger
Elastogafieeinteilung
bestand, wurde in dieser Arbeit nicht untersucht.
Aufgrund
der
Ergebnisse
in
der
Differenzierung
zwischen
Knoten
und
Schilddrüsenparenchym in der farbigen Elastografiedarstellung, nämlich das die
Elastografie in den meisten Fällen keine bessere Differenzierung zwischen Knoten
und Schilddrüsenparenchym zuließ, muss über eine Knotenmindestgröße für eine
Untersuchung mittels Kompressionselastografie diskutiert werden. Für Knoten, die
diese Mindestgröße nicht erfüllen, wäre alternativ eine Untersuchung mittels der
numerischen
Darstellung
der
Scherwellenelastogafie
denkbar.
Diese
Untersuchungsmethode hätte den Vorteil, dass sie als quantitative Methode die
Scherwellengeschwindigkeit in einem kleinen Knoten exakt messen kann, aber der
Untersucher aufgrund der geringen Knotengröße nur wenige der vom Gerät
vorgegebenen ROIs von 0,5 cm x 0,5 cm setzen muss, um den kompletten Knoten
abzudecken.
4.3.4 Metaanalysen
Da bereits viele Arbeiten zur Kompressions- und Scherwellenelastografie
erschienen sind, wächst die Bedeutung von Metaanalysen, die die Ergebnisse
zusammenfassend beurteilen und dadurch eine gewisse Übersichtlichkeit
gewähren.
Inzwischen wurden bereits zwei Metaanalysen zum Nutzen der Elastografie
veröffentlicht: Die erste, 2010 von Bojunga et al. veröffentlichte Arbeit mit acht
Studien und insgesamt 639 Knoten, errechnete eine beachtliche Sensitivität und
Spezifität von 92% bzw. 90%. In diese Analyse gingen ausschließlich Ergebnisse
der Kompressionselastografie ein [10].
Eine zweite Metaanalyse mit dem Titel „Real-time Ultrasound Elastography for
Differentiation of Benign and Malignant Thyroid Nodules“ wurde 2014 von Sun et al.
publiziert, in welche die bemerkenswerte Anzahl von 31 Arbeiten mit 5481 Knoten
einbezogen wurde. Der Titel dieser Arbeit ist jedoch nicht korrekt, da die Autoren
mindestens zwei Arbeiten in ihre Berechnungen mit einbezogen, welche die
69
Diskussion
Elastografie auf Basis der Scherwellentechnologie und nicht in „real time“ mittels
Kompression untersuchten. Die Werte dieser Arbeiten führten sie zudem unter der
Kategorie „qualitative Elastografie“ auf. Dies ist allerdings nicht die richtige
Bezeichnung für die grafische Darstellung mittels Scherwellentechnologie, da das
Siemens
Ultraschallgerät
die
zugrunde
liegenden
Zahlenmesswerte
der
Scherwellengeschwindigkeiten misst und für die farbige Darstellung verwendet. Es
werden folglich quantitative Ergebnisse, da durch die Scherwellentechnologie
ermittelt, angezeigt. Lässt man diesen Diskussionspunkt außer Acht und präsentiert
die diagnostischen Werte aus dieser Metaanalyse unter der von den Autoren
gewählten Bezeichnung, zeigen sich Sensitivitäten und Spezifitäten von 79% und
77% für die qualitative Elastografie bzw. 85% und 80% für die semiquantitative
Elastografie. Die semiquantitative Methode wies in ihrer Arbeit in der Summe
demnach die höhere diagnostische Genauigkeit auf [77].
In der vorliegenden Arbeit lagen die Werte der qualitativen Elastografie zusammen
mit denen der grafischen Darstellung der Scherwellenelastografie durchschnittlich
noch weitere 10% unter den Ergebnissen der Metaanalyse von Sun et al., die
Ergebnisse
der
semiquantitativen
und
der
numerischen
Darstellung
der
Scherwellenelastografie zwar auch unter den Ergebnissen der Metaanalyse, die
Diskrepanz war jedoch kleiner. Ein Hinweis darauf, dass die semiquantitative und
die numerische Darstellung der quantitativen Scherwellenelastografie weniger
untersucherabhängig und reproduzierbarer sind.
Im Vergleich der Studien von Bojunga et al. und Sun et al. bestätigte sich allerdings
auch der Verdacht, dass sich die anfangs publizierten, extrem guten diagnostischen
Werte für die Realtime-Elastografie von über 90% nicht auf größere Fallzahlen und
inhomogenere Populationen übertragen lassen.
Eine inzwischen schön häufig aufgezeigte Möglichkeit, die statistischen Werte der
Elastografie zu erhöhen, zeigten unter anderem Trimboli et al. in ihrer MulticenterStudie, indem sie Malignitätskriterien der Elastografie mit Kriterien des
herkömmlichen
B-Bild-Ultraschallbildes
kombinierten.
Ihre
Untersuchungs-
durchführung, die Erhebung und Einteilung der Messwerte an einem Hitachi HI
VISION Gerät entsprachen den Bedingungen dieser Arbeit und wären daher ohne
Weiteres auf sie anwendbar. Trimboli et al. erhielten für die Elastografiescores 3
und 4 eine Sensitivität und Spezifität von 81% bzw. 62% und konnten die Sensitivität
70
Diskussion
auf 97% erhöhen, indem sie einen Knoten als maligne klassifizierten, wenn dieser
eines
der
folgenden
Charakteristika
aufwies:
Hypoechogenität,
Mikrokalzifizierungen, irreguläre Grenzen, intranoduläre Vaskularisation, TallerThan-Wide-Shape, Elastografiescore 3 oder 4. Sie schlugen vor, Knoten mit
mindestens einem dieser Charakteristika zu punktieren [79].
Kwak et al. stellten in ihrem Bericht eine tabellarische Übersicht der Arbeiten vor,
die sich in den letzten Jahren mit der Nützlichkeit von B-Mode-Ultraschall in
Kombination mit Elastografie befassten: Sechs der neun dort aufgelisteten Arbeiten
konnten durch eine Kombination der beiden Methoden ihre Sensitivität erhöhen. Die
Sensitivitäten erlangten bei fünf dieser Arbeiten sogar Werte von mehr als 92%.
Dieser Prozentsatz würde einen guten Suchtest mit der Aufgabenstellung, alle
malignen Knoten zu erkennen, auszeichnen [44].
In diesem Zusammenhang sei auch noch einmal auf die Möglichkeit hingewiesen,
die Elastografie zukünftig als festen Bestandteil in die TIRADS-Klassifikation
mitaufzunehmen.
4.4 Vergleich der Arten der Elastografie
Bei einem Vergleich der Elastografie zwischen den Geräten müssen die
verschiedenen Aussagewerte der Geräte beachtet werden: die Interpretation eines
Farbbildes, sowohl bei der qualitativen Kompressionselastografie (Hitachi, Toshiba)
als auch bei der quantitativen Scherwellenelastografie (Siemens), die Erhebung
eines Verhältniswertes von Schilddrüsengewebe zu Knotengewebe durch manuelle
Kompression des Untersuchers, die semiquantitative Elastografie (Hitachi und
Toshiba), und letztendlich die kompressionsfreie numerische Scherwellengeschwindigkeitsmessung, die quantitative Elastografie (Siemens). Zielsetzung
dieser Arbeit war es, diese in ihrer Leistung und Untersucherfreundlichkeit zu
untersuchen und miteinander zu vergleichen. Ein Vergleich zwischen Studien, die
jeweils nur ein Gerät getestet haben, ist bei dieser Fragestellung nachteilig, da die
Fallzahlen, Populationen und die Testdurchführung zwischen den Studien sehr
unterschiedlich sein können. Daher muss als Stärke dieser Arbeit betont werden,
dass die Knoten an allen drei Geräten untersucht wurden und somit ein
unmittelbarer Vergleich der Geräte und Technologien ohne diese Störgrößen
ermöglicht wird.
71
Diskussion
Vorteile eines semi- bzw. quantitativen Verfahrens können eine bessere
Reproduzierbarkeit und ein untersucherunabhängigeres Ergebnis sein. Bei einer
Gegenüberstellung
verschiedener
Arbeiten
zu
Belastungs-
(qualitativ),
Belastungsverhältnis- (semiquantitativ) und Scherwellenelastografie (quantitativ)
fanden Kwak et al. die höchste Reproduzierbarkeit bei den semiquantitativen und
quantitativen Verfahren. Für die beiden letztgenannten wurden bisher jedoch keine
Cut-off-Punkte etabliert und festgelegt, sodass der mögliche Vorteil der höheren
Objektivität zum jetzigen Zeitpunkt hinten angestellt werden muss, da die
erhobenen Zahlenwerte nicht eingeordnet und interpretiert werden können [44].
Nach derzeitigem Wissensstand gibt es keine Studie, welche die drei
Ultraschallgeräte dieser Arbeit miteinander verglichen hat. Es existieren jedoch
Arbeiten, die an jeweils einem der drei Geräte die zwei unterschiedlichen
Elastografiemodalitäten untersucht haben und Arbeiten, die jeweils zwei der Geräte
miteinander verglichen haben. Diese Arbeiten folgen in den letzten beiden
Unterpunkten dieses Kapitels, zunächst erfolgt ein Vergleich der grafischen
Interpretation der Kompressions- und Scherwellenelastografie, sowie ein Vergleich
zwischen der semiquantitativen Kompressionselastografie und der numerischen
Darstellung der Scherwellenelastografie.
4.4.1 Vergleich der grafischen Darstellung der Kompressions- und
der Scherwellenelastografie
Bei keinem der drei Ultraschallgeräte trug die Elastografie im Vergleich zum B-Bild
zu einer besseren oder gleich guten Abgrenzbarkeit des Knotens vom umliegenden
Schilddrüsenparenchym bei. Beim Hitachi Ultraschallgerät gelang dies mit 39,7%
der Fälle noch am besten. Die Auflösung der Elastografie ist daher nicht so gut wie
die Auflösung des B-Bildes und scheint auch zwischen den drei Ultraschallgeräten
nicht gleich gut zu sein. Dies wirft zwangsläufig die Frage nach der Mindestgröße
des Knotens für eine elastogafische Untersuchung auf und verdeutlicht die
Wichtigkeit der bereits oben aufgeführten Diskussion.
Durch dieses Ergebnis wird außerdem verdeutlicht, dass es für eine gute
Untersuchung unerlässlich ist, das Elastogramm im sogenannten Split-ScreenModus neben dem herkömmlichen B-Bild darzustellen, damit der Untersucher für
72
Diskussion
das exakte Setzen der ROIs im Elastogramm den genauen Verlauf der
Knotengrenze nachvollziehen kann.
Bei der Verteilung der Elastografiescores zeigte sich, dass bei allen drei
Ultraschallgeräten die Wahrscheinlichkeit für eine maligne Läsion in der Gruppe, die
das härteste Gewebe abbildete, am größten war. Die Wahrscheinlichkeit einer
malignen Läsion in dieser Gruppe war beim Hitachi Ultraschallgerät mit 42,9% der
Wahrscheinlichkeit des Siemens Ultraschallgerätes mit 40,0% sehr ähnlich, das
Toshiba Gerät unterschied sich mit nur 22,2% Malignitätswahrscheinlichkeit für
einen Knoten in dieser Gruppe deutlich von diesen beiden. Zwar zeigten die
Ultraschallgeräte diese Diskrepanz in der Härtemessung dieser einzelnen Gruppe,
fügte man jedoch für die Ermittlung von diagnostischen Werten die Gruppen mit
Elastografiescore 3 und 4 zusammen, also die beiden Gruppen mit den am
härtesten gemessenen Knoten, erhielt man interessanterweise für alle drei
Ultraschallgeräte vergleichbare diagnostische Werte und der beobachtete
Unterschied verkleinerte sich.
In diesem Zusammenhang kann daher angenommen werden, dass die Einteilung
der Elastografiescores 3 und 4 als maligne geräteübergreifend in etwa dieselben
diagnostischen Werte liefert, auch wenn es Unterschiede zwischen den
Messgenauigkeiten für einzelne Elastografiegruppen zwischen den Geräten zu
geben scheint. Außerdem stellt sich ein Vergleich zwischen den Arbeiten an
unterschiedlichen Ultraschallgeräten mit dieser Elastografiescoreeinteilung als
legitim dar.
4.4.2 Vergleich der semiquantitativen Kompressionselastografie
und
der
numerischen
Darstellung
der
Scherwellenelastografie
Die
semiquantitative
Kompressionselastografie
am
Hitachi
und
Toshiba
Ultraschallgerät zeigte für den Einschluss aller Knoten ernüchternde Ergebnisse, da
die gemessenen Strain-Ratio-Werte der benignen Knoten jeweils größer waren als
die Werte der papillären Karzinome. Die benignen Knoten wurden folglich härter
gemessen. Dies steht im Widerspruch zur aktuellen wissenschaftlichen Lehr-
73
Diskussion
meinung, nach welcher die papillären Karzinome strukturell härtere Gewebeeigenschaften aufweisen als gutartige Knoten [4, 54].
Erst bei der Betrachtung der Subanalyse, in welche ausschließlich Strain-RatioWerte, die auf gleicher Höhe von Knoten und Schilddrüse erhoben wurden,
einflossen, drehte sich das Größenverhältnis der Werte von benignen und malignen
Knoten auf Seite des Hitachi Ultraschallgeräts um: Der Mittelwert der Strain-RatioWerte der benignen Knoten am Hitachi Ultraschallgerät betrug 2,5 und war somit
kleiner als der Mittelwert der papillären Karzinome mit 4,1. Ableitend aus diesen
Werten war das Gewebe der benignen Knoten elastischer einzustufen als das der
malignen Knoten, was das bei dieser Untersuchung zu erwartende Ergebnis war.
Diese Beobachtung zeigt deutlich, dass die Strain-Ratio-Werte stark von der
gewählten Messtiefe abhängig sind und unterstreicht dabei die Bedeutung der ROIAuswahl für Knoten und Schilddrüse auf gleicher Höhe.
Die Auswertung der Subanalyse am Toshiba Ultraschallgerät zeigte diese Umkehr
des Größenverhältnisses von benignen und malignen Knoten nicht. Die Mittelwerte
von benignen und malignen Knoten nahmen jedoch den gleichen Wert an, sie
verschoben sich folglich in Richtung des erwarteten Verhältnisses. Dies bedeutete
auf jeden Fall eine Verbesserung gegenüber den ersten Ergebnissen. Auch am
Toshiba Ultraschallgerät wurde durch diese Ergebnisauswertung die Wichtigkeit
einer Messung auf gleicher Höhe deutlich.
Zusammenfassend lieferte das Hitachi Ultraschallgerät im direkten Vergleich der
beiden Geräte die zufriedenstellenderen Ergebnisse.
Bei der Messung der Scherwellengeschwindigkeit am Siemens Ultraschallgerät
zeigten sich höhere mittlere Geschwindigkeiten für das papilläre Karzinom als für
die benignen Knoten in den beiden Querschnittseinstellungen. Da Scherwellen sich
schneller in festem als in lockerem Gewebe fortbewegen, stellten sich die papillären
Karzinome in dieser Untersuchung folglich als härter und unelastischer als die
benignen Knoten dar. Im Gegensatz zu den beiden anderen Ultraschallgeräten
lieferte die Untersuchung am Siemens Gerät bereits für die Gesamtheit der Knoten
und nicht erst für eine Subanalyse das zu erwartende Ergebnis. Der Hauptgrund
hierfür ist höchstwahrscheinlich in der Abhängigkeit der am Hitachi und Toshiba
Gerät erhobenen Strain-Ratio-Werte von der Messtiefe zu sehen: Unterschiede in
der Messtiefe von Läsion und Schilddrüse führten hier zu falschen Ergebnissen.
74
Diskussion
Nach Behebung dieser Störgröße konnten in dieser Arbeit die theoretisch
überlegten Ergebnisse erzielt werden. Bei der Scherwellengeschwindigkeitsmessung des Siemens Gerätes werden dagegen keine Verhältnisse, sondern
absolute Zahlen erfasst. Daher müssen keine zwei ROIs auf gleicher Höhe gesetzt
werden.
In Zusammenhang mit der gewählten Messtiefe soll an diesem Punkt auf das
Ergebnis einer weiteren Studie dieser Arbeitsgruppe eingegangen werden: In dieser
Studie
konnte
gezeigt
werden,
dass die
Messungen
der
Scherwellen-
geschwindigkeiten dennoch tiefenabhängig sind. So gab es einen signifikanten
Unterschied zwischen den Messwerten der ventralen und der dorsalen
Schilddrüsenhälfte
[56].
Da
in
der vorliegenden
Arbeit acht
ROIs
auf
unterschiedlicher Höhe in der Läsion gesetzt wurden, ist jedoch davon auszugehen,
dass die Unterschiede in der Messtiefe sich gegenseitig aufhoben und sich daher
trotzdem das erwartete Ergebnis zeigte. Neben der gemessenen Scherwellengeschwindigkeit wird vom Siemens Ultraschallgerät auch die Messtiefe als
Zahlenwert in cm angegeben. In der vorliegenden Arbeit wurde die Messtiefe bei
der Erhebung am Siemens Gerät nicht berücksichtigt. Aufgrund der Ergebnisse der
Arbeitsgruppe scheint dies jedoch zukünftig unabdingbar zu sein. Um eine gute
Integration in den klinischen Alltag zu ermöglichen, muss die Frage nach einer
direkten, geräteinternen Verrechnung der Messtiefe mit der Scherwellengeschwindigkeit gestellt werden.
4.4.3 Vergleich innerhalb der einzelnen Ultraschallgeräte
4.4.3.1 Vergleich
der
qualitativen
und
der
semiquantitativen
Kompressionselastografie am Hitachi Ultraschallgerät
Insgesamt liegen sieben Arbeiten über einen Vergleich der qualitativen und
semiquantitativen Elastografie an einem Hitachi Ultraschallgerät vor [13, 14, 41, 57,
66, 80, 87]. Diese sind in Tabelle 22 im Anhang aufgeführt.
Aus folgenden Gründen wurde sich in der vorliegenden Arbeit dafür entschieden,
die Werte für die semiquantitative Elastografie aus der Subanalyse mit Werten in
gleicher Tiefe und nicht aus der ursprünglichen Erhebung mit den Mittelwerten zu
berechnen. Erstens ist die Messung der Elastizität abhängig von der Messtiefe:
75
Diskussion
Tiefer gelegenere Strukturen werden bei Kompression weniger stark belastet und
verformt als oberflächlichere Strukturen, d.h. ein Vergleich zwischen der Härte von
Strukturen ist nur in derselben Tiefe zu treffen, da dort die Gewebe die gleiche
Belastung erfahren [4]. Zweitens erhoben viele Arbeiten, mit denen diese Studie
verglichen werden soll, ihre Werte von Knoten und Schilddrüsenparenchym für die
Berechnung der Strain-Ratio ebenfalls auf gleicher Höhe [57, 80, 87]. Als dritter
Grund sind die im vorherigen Kapitel 4.4.2 aufgeführten Ergebnisse zu nennen.
Leider gaben nicht alle Autoren ihre Messtiefe oder die Berücksichtigung dieser an,
sodass ein standardisierter Vergleich zwischen den Arbeiten erschwert wurde [13].
Aus den Arbeiten von Refaat et al. war sogar ersichtlich, dass die Messungen nicht
auf gleicher Höhe durchgeführt wurden [66]. In Tabelle 22 im Anhang ist daher
jeweils die Angabe zur Messtiefe der einzelnen Arbeiten aufgeführt.
Zudem wurden Strain-Ratio-Werte, die größer als 10 (n=8) waren, aus der
Auswertung ausgeschlossen. Der Wert von 10 wurde basierend auf der Abbildung
19 im Ergebnisteil gewählt. Diese veranschaulicht, wie die Werte größer 10 aus der
Anzahl der übrigen Strain-Ratio-Werte für Knoten ausreißen. In drei Studien fand
sich eine Angabe, welche Bandbreiten die Strain-Ratio-Werte in den Messungen
annahmen: Benigne Knoten lagen zwischen 0,3-54,5 und maligne Knoten zwischen
0,3-20,9 in der Arbeit von Ünlütürk et al., zwischen 0,39-151,0 lag die Gesamtheit
der Knoten in der Arbeit von Cakir et al. und zwischen 0,4-5,4 befanden sich die
benignen bzw. zwischen 1,47-3,61 die malignen Knoten in der Arbeit von Ciledag
et al. [14, 18, 80].
Der Bereich, in dem Strain-Ratio-Werte aufgrund der physikalischen Gewebeeigenschaften von Knoten und Schilddrüse liegen sollten, muss diskutiert werden, denn
ein Wert größer als 10 bedeutet, dass die Schilddrüse mehr als zehnmal so elastisch
gemessen wurde als das Knotenparenchym [36]. Dies wirft die Frage nach der
Validität der Messung auf. Da in der vorliegenden Arbeit jedoch nur jeweils eine
Messung pro Knoten auf gleicher Höhe gemacht wurde, lässt sich diese Aussage
nicht verifizieren. Andere Einflussgrößen, die eine hohe Strain-Ratio begünstigen
könnten, wie die Pathologie des Knotens, zystische Knotenanteile, die
Vaskularisation des Knotens, Mikro- und Makrokalzifizierungen, die TIRADSKlassifikation, die Lokalisation (rechter/ linker Schilddrüsenlappen, Isthmus), die
Knotengröße,
die
Schilddrüsenhistopathologie
und
die
unterschiedlichen
76
Diskussion
Untersucher konnten in dieser Arbeit ausgeschlossen werden. Zukünftige Studien
müssen der Frage nach einem gültigen Strain-Ratio-Bereich nachgehen.
Beim unmittelbaren Vergleich der diagnostischen Werte dieser Arbeit lagen die
Werte der semiquantitativen Elastografie insgesamt mit einer Sensitivität und
Spezifität von 80,0% bzw. 72,2% über den Werten der qualitativen Elastografie mit
einer Sensitivität von 66,7% im Querschnitt bzw. 83,3% im Längsschnitt und
Spezifität von 48,5% im Quer- und 40,4% im Längsschnitt. Der ermittelte Cut-offPunkt von 2,97 für die semiquantitative Elastografie lieferte sogar einen
signifikanten Unterschied zwischen den Gruppen der benignen und der malignen
Knoten.
Die Überlegenheit der semiquantitativen Elastografie zeigte sich bereits in der
Mehrzahl der bisher publizierten Arbeiten [14, 41, 57, 87].
Die am besten mit dieser vergleichbare Arbeit, da sie die gleiche ElastografiescoreEinteilung vornahm, einen ähnlichen Cut-off-Punkt von 3,79 errechnete und die
Messungen ebenfalls standardisiert in gleicher Tiefe durchgeführt wurden, wurde
publiziert von Xing et al. mit 98 Knoten, von welchen 45 (45,6%) maligne waren.
Xing et al. berechneten für beide Verfahren höhere diagnostische Werte als die
vorliegende Arbeit (s. Tabelle 22 im Anhang). Diese sind zum einen erklärbar durch
den Ausschluss von (teilweise) zystischen Knoten und Knoten mit verkalkter Schale,
wodurch eine homogenere Untersuchungspopulation entstand. Zum anderen
bedingt
der
wesentlich
größere
Anteil
der
malignen
Knoten
an
der
Gesamtknotenzahl eine höhere diagnostische Genauigkeit [6, 87].
Aktuelle Leitartikel zur Schilddrüsenelastografie schlagen aufgrund der Tatsache,
dass Messungen durch entstehende Artefakte in zystischen und kalzifizierten
Knoten fehlerhaft sein können, vor, diese von einer elastografischen Untersuchung
auszunehmen [17, 44]. Eine verkalkte Schale war ein Ausschlusskriterium der
vorliegenden Arbeit, jedoch wurde ein wenn auch meist kleiner zystischer Anteil bei
mehr als 64% aller Knoten und speziell in 50% der papillären Karzinome
beobachtet. Letztere wiesen allerdings durchgehend nur einen kleinen zystischen
Anteil von ca. 5% auf. Einen größeren zystischen Anteil in Schilddrüsenkarzinomen
fanden Henrichsen et al. in ihrer Arbeit mit 360 Schilddrüsenkarzinomen. Sie kamen
zu dem Ergebnis, dass in 11,7% der Karzinome der zystische Anteil mehr als 5%
betrug [35].
77
Diskussion
Die sich anschließende Frage ist, wieviel zystischen Knotenanteil man für eine
elastografische Untersuchung zu Lasten der diagnostischen Genauigkeit tolerieren
kann. Doch unabhängig davon bei welchem Anteil man eine Grenze zieht, für einen
Teil der malignen Knoten wird die Elastografie als zusätzliche Untersuchungsoption
ausfallen. Als weiterführende Diagnostik kommen dann invasiven Methoden, wie
die Feinnadelpunktion oder die operative Entfernung der Läsion, in Frage. Folgt
man den Leitartikeln und schließt nur Knoten ohne zystische Veränderung in
elastografische Untersuchungen ein, muss evaluiert werden, ob sich weitere Geldund Zeitinvestitionen in diese Technik lohnen, da die Gruppe der Menschen, die
davon profitieren kann, eventuell zu klein wird.
Ein Vorteil der vorliegenden Studie gegenüber der von Xing et al. war, dass die
Population, für die eine elastografische Untersuchung generell in Betracht kommt nämlich alle Menschen mit einem Schilddrüsenknoten - besser abgebildet und
erfasst wurde, da sie näher an der tatsächlichen Prävalenz von 4,0-6,5% von
Schilddrüsenkrebs an der Gesamtzahl der Schilddrüsenknoten in der Bevölkerung
lag und zudem Knoten mit zystischem Anteil nicht von vorneherein ausgeschlossen
wurden [64].
In diesem Punkt besser mit der vorliegenden Arbeit vergleichbar war die Arbeit von
Cakal et al., die von 601 Knoten in Knotenstrumen keine Knoten im Vorfeld
ausschloss und einen die tatsächliche Prävalenz abbildenden Anteil von 4,8%
malignen Knoten hatte. Cakal et al. erhielten für beide elastografischen Verfahren
beachtliche diagnostische und wesentlich höhere Werte als die vorliegende Arbeit
(vgl. Tabelle 22). Die semiquantitative Elastografie zeigte sich der qualitativen
Elastografie leicht überlegen und die Autoren schlugen diese als zukünftiges
diagnostisches Tool vor. Jedoch äußerten sie auch, dass mit Hilfe der
Scherwellentechnologie vermutlich noch bessere Resultate erzielt werden könnten,
da sie weniger untersucherabhängig sei. Cakal et al. machten keine Angabe zur
Schnittebene [13].
Für das oft hervorgebrachte Argument die Elastografie sei nicht reproduzierbar,
entwickelte die Firma Hitachi eine Lösung: Sie integrierte eine Druckmessung im
Sinne einer numerischen Skala, auf welcher der Untersucher in Echtzeit seinen
aufgebrachten Druck überprüfen und gegebenenfalls anpassen kann. Dem
Untersucher wird so zum einen eine größere Sicherheit während der Untersuchung
78
Diskussion
gegeben und zum andern sind die Ergebnisse zwischen Untersuchungen besser
vergleichbar. Bei einem Vergleich der bisher publizierten Arbeiten fiel auf, dass nicht
alle Autoren eine Angabe über den von ihnen gewählten Druck machten. Dies
erschwerte wie gesagt einen Vergleich zwischen den Studien und sollte zukünftig
standardisiert werden.
Der berechnete Cut-off-Punkt der Strain-Ratio in der vorliegenden Arbeit betrug
2,97 und befand sich somit im Bereich der bisher publizierten Werte von 2,1 bis
16,7. Die obere Grenze stellt vermutlich einen Ausreißer dar, da die Werte der
übrigen fünf Arbeiten inklusive der vorliegenden Arbeit zwischen einer relativ kleinen
Spannbreite von 2,1 und 3,79 lagen [13, 14, 66, 80, 87]. Der von Ning et al.
berechnete Cut-off-Punkt von 4,225 fiel aus der Betrachtung raus, da die Autoren
die Berechnung der Strain-Ratio als Verhältnis von Knoten zu Parenchym und nicht
wie sonst üblich als das Verhältnis von Parenchym zu Knoten angaben [57]. Auch
hier muss zukünftig eine einheitliche Definition erfolgen. Weitere Fallzahlen sowie
eine
Metaanalyse
könnten
helfen,
den
Bereich
der
Strain-Ratio
weiter
einzugrenzen. Außerdem ist mit Spannung das Ergebnis der großen MulticenterStudie zur Leistung der qualitativen und semiquantitativen Elastografie des Hitachi
Ultraschallgerätes unter der Leitung der Goethe-Universität in Frankfurt am Main zu
erwarten, zu welcher im Rahmen der vorliegenden Studie Daten von 45 Patienten
beigetragen werden konnten.
4.4.3.2 Vergleich
der
qualitativen
und
semiquantitativen
Kompressionselastografie am Toshiba Ultraschallgerät
Mit einem Vergleich zwischen qualitativer und semiquantitativer Elastografie an
einem Toshiba Ultraschallgerät befassten sich bisher deutlich weniger Studien mit
einer insgesamt geringeren Knotenanzahl als das für ein Hitachi Ultraschallgerät
der Fall war. Dies ist wichtig im Hinblick auf die Reliabilität mit der die Ergebnisse
miteinander verglichen werden. Für einen Vergleich liegen drei Arbeiten, wie in
Tabelle 23 im Anhang gezeigt, vor [3, 18, 81].
Beim Vergleich der qualitativen und der semiquantitativen Elastografie wurde sich
in der vorliegenden Arbeit aus denselben Gründen wie beim Hitachi Ultraschallgerät
für die Subanalyse mit den Messungen der Strain-Ratios aus Werten, die auf
gleicher Höhe lagen, entschieden. Im Gegensatz zu den Arbeiten am Hitachi
79
Diskussion
Ultraschallsystem, gaben beim Toshiba Gerät alle Autoren an, dass die ROIs für die
Berechnung der Strain-Ratio auf gleicher Höhe gewählt wurden. Dies ermöglichte
einen guten Vergleich der Arbeiten.
Entgegengesetzt zu den Ergebnissen am Hitachi Ultraschallgerät lagen die
diagnostischen Werte der qualitativen Elastografie beim Toshiba Gerät über den
Werten der semiquantitativen Elastografie. Diese waren im Gegensatz zum Hitachi
Gerät jedoch eher ernüchternd und zeigten wie bereits erwähnt keinen wesentlichen
Unterschied zwischen Quer- und Längsschnitt.
Für einen Vergleich mit der Arbeit von Ciledag et al. wurden in der vorliegenden
Arbeit nachträglich die diagnostischen Werte für erstgenannte berechnet: Die
qualitative Elastografie wies die diagnostisch höhere Sensitivität und Spezifität als
die semiquantitative Elastografie auf (vgl. Tabelle 23 im Anhang). Insgesamt zeigten
beide Elastografiearten in der Arbeit von Ciledag et al. wesentlich höhere Werte als
die vorliegende Arbeit. Dabei zu beachten ist, dass die Autoren bei der
semiquantitativen Elastografie das Verhältnis von Knoten zu Muskelgewebe und
nicht von Knoten zu Schilddrüsengewebe maßen [18].
Im Gegensatz zu der Arbeit von Ciledag et al. und der vorliegenden Arbeit
berechneten die beiden anderen Arbeiten von Aydin et al. und Wang et al. die
diagnostische Wertigkeit für den Bereich der semiquantitativen Elastografie höher
[3, 81]. Interessanterweise maßen Aydin et al. zum einen das Verhältnis zwischen
Schilddrüsenparenchym und Knoten (PNSR) und zum anderen das Verhältnis
zwischen Muskelgewebe und Knoten (MNSR). Sie fanden einen к-Wert von 0,87,
was bedeutete, dass es eine fast vollständige Übereinstimmung zwischen diesen
beiden Methoden hinsichtlich ihrer Testgenauigkeit gab [3].
Klinisch relevant ist dieses Ergebnis, da es im Rahmen von Erkrankungen
Schilddrüsen mit strukturellen Veränderungen gibt, die die herkömmliche Messung
von Knoten und Schilddrüsenparenchym schwierig bzw. unmöglich machen:
Denkbar wären beispielsweise ein das umgebende Schilddrüsenparenchym
verdrängender Knoten oder ein durch eine Thyreoiditis geschädigtes Schilddrüsenparenchym. Bisher veranlassten diese Veränderungen einige Autoren zu der
Aussage, dass die semiquantitative Elastografie in dem Moment wertlos sei, in dem
kein gesundes Schilddrüsenparenchym für einen Vergleich mehr zur Verfügung
stehe [6, 54]. Als Antwort wäre für diese Fälle folglich eine Modifikation der Mes-
80
Diskussion
sung, ein Vergleich von Knoten zu Muskelgewebe, denkbar. Voraussetzung wäre,
dass die Patienten nicht an einer Erkrankung des Skelettmuskelgewebes leiden.
Die Verhältniswerte von Muskel- zu Knotengewebe scheinen kleiner zu sein als die
von Schilddrüsenparenchym zu Knotengewebe, Aydin et al. fanden den
Verhältniswert von 1,85 und Ciledag et al. den Wert von 2,31 als besten Cut-offPunkt für diese Strain-Ratio zur Unterscheidung zwischen benignen und malignen
Knoten. Kagoya et al., die diesen Vergleich an einem Hitachi Ultraschallgerät
durchführten, fanden den optimalen Cut-off-Punkt bei 1,5, der auch unter den für
das Hitachi Gerät ermittelten Cut-off-Punkten für den Vergleich zwischen
Schilddrüsengewebe und Knoten lag [41].
Beim Vergleich der berechneten Cut-off-Punkte für die Strain-Ratios von Knoten
und Schilddrüsenparenchym am Toshiba Gerät zeigte sich, dass die Werte sich nah
beieinander und inklusive der vorliegenden Arbeit im Bereich von 2,48 und 3,85
befanden. Der dem wahren Wert vermutlich am nächsten liegende Wert von 3,14,
wurde von Aydin et al. publiziert. Aydin et al. führten zum einen sehr standardisierte
Messungen durch und erhielten zum anderen sehr hohe diagnostische
Sensitivitäten und Spezifitäten für diesen Cut-off-Wert [3, 81].
Für eine bessere Reproduzierbarkeit der Messungen findet sich am Toshiba
Ultraschallgerät die Darstellung eines Zeit-Druck-Kurvenverlaufs, die dem
Untersucher die Option bietet, die Messungen auf gleicher Höhe der Kurve und
somit mit ähnlichem Druck durchzuführen.
Abschließend bleibt für den Vergleich der qualitativen und der semiquantitativen
Elastografie
an
einem
Hitachi
bzw.
einem
Toshiba
Ultraschallgerät
zusammenfassend zu sagen, dass die qualitative Elastografie einfacher und
schneller in eine Ultraschalluntersuchung integrierbar ist als die semiquantitative
Elastografie, bei welcher für eine Messung zunächst vom Untersucher ROIs
festgelegt werden müssen und die Messungen für eine Validierung eventuell
wiederholt werden müssen. Zudem ist eine Bewertung des erhobenen Messwertes
zum gegenwärtigen Zeitpunkt aufgrund fehlender Normwerte schwer praktikabel
und es bleibt fraglich, ob diese Normwerte innerhalb der nächsten Jahre so genau
festgesetzt werden können, dass es für eine zuverlässige Unterscheidung zwischen
benignen und malignen Knoten reicht. Schneller
und einfacher könnte
wahrscheinlich ein Intervall für einen kritischen Übergangsbereich bestimmt
81
Diskussion
werden: Werte unterhalb dieses Bereiches sprechen für Gutartigkeit, Werte
oberhalb dieses Bereichs sprechen für Bösartigkeit und Knoten mit Werten
innerhalb dieses Intervalls müssen verlaufskontrolliert und gegebenenfalls punktiert
oder operiert werden.
Erschwert wird der Findungsprozess des passenden Cut-off-Punktes durch eine
bisher fehlende Standardisierung der elastografischen Untersuchung, die einen
Vergleich der Studien und ihrer Messwerte quasi nicht zulässt. Für eine
Standardisierung sind folgende Messangaben unerlässlich und sollten in der
Datenerhebung künftiger Studien an Hitachi und Toshiba Ultraschallgeräten
beachtet werden:
1. Schnittebene der Bildgebung (Längs- oder Querschnitt)
2. Druckintensität (numerische Skala (Hitachi), Zeit-Druck-Kurve (Toshiba))
3. Tiefe, in der die Messwerte erhoben werden (bestenfalls in gleicher Tiefe)
Auch wenn die semiquantitative Elastografie die höheren diagnostischen Werte
aufwies, ist zum jetzigen Zeitpunkt für den klinischen Alltag der größere Nutzen in
der qualitativen Elastografie aufgrund der oben aufgeführten Gründe zu sehen.
4.4.3.3 Vergleich der grafischen und numerischen Darstellung der
Scherwellenelastografie am Siemens Ultraschallgerät
4.4.3.3.1 Vergleich der diagnostischen Performance der grafischen und
numerischen Darstellung
Bisher gibt es keine Veröffentlichungen von Arbeiten, die sich mit der
Elastografiedarstellung von Schilddrüsenknoten mittels des Programms Virtual
Touch™ IQ (VTIQ) des Siemens Acuson S3000 Ultraschallgerät befasst haben.
Daher beschäftigt sich der erste Teil dieses Kapitel mit einem Vergleich von
Arbeiten, die mit den Vorgänger-Programmen gearbeitet haben, und der zweite Teil
dieses Kapitels mit einer Arbeit, die das Programm Virtual Touch™ IQ für die
Untersuchung von Brustknoten verwendet hat.
Vier Arbeiten mit dem Vergleich der Vorgängerprogramme Virtual Touch™ Imaging
(VTI) und Virtual Touch™ Quantification (VTQ) am Siemens Acuson S2000, die in
der nächsten Generation im Siemens Acuson S3000 zum Programm Virtual
Touch™ IQ zusammengefasst wurden, wurden publiziert [15, 46, 88, 90]. Diese sind
in Tabelle 24 im Anhang aufgeführt. In dieser Arbeit wird die Farbklassifikation des
82
Diskussion
Programms Virtual Touch™ IQ als grafische Darstellung der quantitativen Elastografie bezeichnet. Einige Autoren publizierten diese Methode als qualitative
Darstellung der Scherwellenelastografie [15, 31, 38]. Diese Bezeichnung ist
sicherlich nicht ganz exakt, da auch die Farbgebung des Elastogramms nicht durch
manuelle Kompression wie bei Hitachi und Toshiba, sondern mittels Scherwellen
generiert wird und somit nicht als rein qualitatives Verfahren zu werten ist. Die
Bezeichnung „qualitativ“ in diesem Kontext bleibt also diskussionswürdig. Die
Messung der Scherwellengeschwindigkeit wird als numerische Angabe der
quantitativen Methode bezeichnet, da hier absolute Zahlenwerte vom Gerät
gemessen und angegeben werden und durch diese zusätzliche Bezeichnung eine
deutlichere Abgrenzung zwischen den beiden Anteilen der Scherwellenelastografie
erfolgt.
Im Vergleich der grafischen und der numerischen Aussage des Programms fanden
sich in dieser Arbeit für den Querschnitt interessanterweise die gleichen
diagnostischen Werte für beide Methoden. In den Arbeiten von Calvete et al., Liang
et al., Xu et al. und Zhang et al. lieferte die grafische VTI jeweils die höheren
diagnostischen Werte [15, 46, 88, 90]. Zu beachten in der Arbeit von Calvete et al.
war, dass die Autoren zwei unterschiedliche Cut-off-Punkte wählten: Für den Cutoff-Punkt von 2,5 m/s erhielten sie für die VTQ minimal höhere diagnostische Werte
als für die VTI. Dass die VTI in der überwiegenden Anzahl der Fälle die besseren
diagnostischen Werte liefert, ist nicht verwunderlich, da die für die Messung der
Scherwellengeschwindigkeiten gesetzten ROIs bereits vom Programm VTQ in den
Maßen 0,5 mm x 0,5 mm unveränderlich fest eingestellt sind und so, mit Zunahme
der Knotengröße, ein immer kleiner werdender Anteil des Knotens repräsentiert und
gemessen wird. Im Gegensatz dazu bildet die grafische Elastografie in der
Bildgebung den ganzen Knoten ab. Zwar versuchen alle fünf Arbeiten inklusive der
vorliegenden durch das Setzen mehrerer ROIs innerhalb des Knotens diesen in
seiner Gesamtheit besser abzubilden und dadurch die Genauigkeit der Messung zu
erhöhen, doch scheint dies nur mäßig erfolgreich gewesen zu sein, da diese
Methode hinsichtlich der diagnostischen Werte unterlegen blieb. Zhang et al.
beschrieben in ihrer Arbeit sehr anschaulich, wie die Bandbreite der Messwerte mit
zunehmender Knotengröße immer größer wurde und sie große Knoten in kleinere
83
Diskussion
Flächen unterteilten, um diese dann einzeln zu messen und so den Knoten in seiner
Gesamtheit besser zu erfassen [90].
Eine weitere Arbeit, die zwar keinen Vergleich der beiden Programme VTI und VTQ
durchführte, sondern die Interobserver-Übereinstimmung des Programms VTQ bei
der Untersuchung von Schilddrüsenknoten prüfte, wurde publiziert von Grazhdani
et al. Zwei Untersucher wählten jeweils unabhängig voneinander fünf ROIs pro
Knoten aus, aus welchen der Mittelwert für den Vergleich erhoben wurde. Cohens
Kappa für die Interobserver-Übereinstimmung wies einen Wert von к=0,755 auf [31].
Ein Wert, der zwar eine beachtliche Übereinstimmung der Ergebnisse der beiden
Untersucher anzeigte, jedoch dafür dass es sich um eine rein quantitative - bis auf
das subjektive Setzen der ROIs - Untersuchung handelt, unerwartet niedrig war.
Das Setzen mehrerer ROIs konnte bzw. kann dieser Subjektivität wohl
entgegenwirken, wohl aber nicht in ausreichender Weise. Dieses Ergebnis
verdeutlicht,
wie
untersucherabhängig
dieses
vermeintlich
„objektivere“
Untersuchungsverfahren trotzdem ist.
Ein weiterer Einflussfaktor, der in dieser Arbeitsgruppe zur Generierung von
Normwerten mittels ARFI-VTIQ für unterschiedliche Organe von Neuwirt et al. für
das gesunde Schilddrüsengewebe gezeigt werde konnte, ist, dass sich die
Messwerte je nach Messtiefe unterscheiden: Die Scherwellengeschwindigkeiten,
die in der ventralen Schilddrüsenhälfte gemessen wurden, waren signifikant größer
als die Scherwellengeschwindigkeiten der dorsal gelegenen Hälfte [56]. Übertragen
auf die Messungen von Geschwindigkeiten an Schilddrüsenknoten bedeutet dies,
dass die Cut-off-Punkte in Abhängigkeit von der Messtiefe betrachtet werden
müssen, da diese offensichtlich ein Störfaktor ist. Bisher wurde in den
veröffentlichten Arbeiten dieser Umstand nicht berücksichtigt, was eine weitere
Erklärung für die schlechteren Ergebnisse der numerischen Elastografie sein
könnte [15, 46, 88, 90].
Alle vier publizierten Arbeiten wiesen in den beiden Untersuchungsmethoden VTI
und VTQ höhere diagnostische Werte als die vorliegende Arbeit auf. Zur
Qualitätssicherung wurden in der vorliegenden Arbeit zum einen für jedes erhobene
Elastogramm die geräteinterne Qualitätsüberprüfung durchgeführt und nur die
Elastogramme akzeptiert, bei welchen mindestens 95% der Fläche als „gute
Qualität“ erkannt wurden, zum anderen wurden für jeden Knoten acht
84
Diskussion
Scherwellengeschwindigkeitsmessungen
vorgenommen,
sodass
ein
repräsentativer Mittelwert gebildet werden konnte. Zhang et al. führten für ihre
größeren Knoten ebenfalls acht Messungen durch, schlossen von vornherein
allerdings alle Knoten, die größer als 2 cm waren oder mehr als 20% zystischen
Inhalt hatten, aus [90]. Ähnlich verfuhren Liang et al., die nur Knoten in ihre Studie
mitaufnahmen, deren solider Anteil größer als 75% war [46]. So entstanden in
beiden Arbeiten homogenere Gruppen als das in der vorliegenden Arbeit der Fall
war und könnte die höhere Sensitivität und Spezifität erklären. Calvete et al. wiesen
zwar eine größere Fallzahl auf als die vorliegende Arbeit, führten jedoch nur eine
Messung pro Knoten und Schnittebene in der VTQ, von einem einzigen Untersucher
ausgewählt, durch. Diese Verfahrensweise erscheint aufgrund des einzelnen
Untersuchers sehr subjektiv und begünstigt durch eine homogenere Auswahl der
ROIs auf diese Weise höhere diagnostische Werte. Die Arbeit von Xu et al. wies mit
441 Knoten die größte Fallzahl der Vergleichsarbeiten auf. Es erfolgte kein
Ausschluss von Knoten aufgrund ihrer Morphologie, jedoch wurden die ROIs im
Programm VTQ von den Untersuchern nicht zufällig wie in der vorliegenden Arbeit
in der Läsion platziert, sondern es wurden gezielt zystische oder kalzifizierte
Knotenanteile ausgespart. Xu et al. führten sieben Messungen pro Knoten durch,
von denen sie jeweils den niedrigsten und höchsten Wert ausschlossen. Dagegen
gingen in der vorliegenden Arbeit alle Messwerte ohne Ausschluss in die
Berechnung mit ein. Durch diese beiden Anwendungsverfahren erhielten Xu et al.
ein homogeneres Kollektiv für die Auswertung des Programms VTQ. Für die
Klassifikation der grafischen Scherwellenelastografie der Knoten mittels des
Programms VTI wählten Xu et al. die Einteilung in sechs Elastografiescores. Durch
diese Einteilung wurden mehr Möglichkeiten der Elastogrammzusammensetzung
abgebildet und die Knoten konnten differenzierter zugeordnet werden. Wie bereits
im Kapitel 4.3.2 in der Diskussion zur Elastografiescore-Einteilung aufgeführt,
werden so womöglich höhere diagnostische Werte bedingt, auf der anderen Seite
entsteht für den Untersucher ein höherer Zeitaufwand, da mehr Optionen von ihm
in Betracht gezogen werden müssen.
Bei
einem
Vergleich
der
publizierten
Cut-off-Punkte
für
die
Scherwellengeschwindigkeit von benignen und malignen Knoten fand sich, dass die
Werte von Xu et al. von 2,87 m/s und Zhang et al. von 2,90 m/s dem in der
85
Diskussion
vorliegenden Arbeit im Längsschnitt berechneten von Wert von 2,90 m/s
entsprachen. Die Autoren machten jedoch keine validen Angaben zu den von ihnen
gewählten Schnittebenen [88, 90]. Calvete et al. berechneten für ihre Erhebung im
Längsschnitt einen Cut-off-Punkt von 2,5 m/s [15]. Liang et al. wählten in der
Angabe der Cut-off-Punkte eine andere Vorgehensweise: Sie berechneten einen
Cut-off-Punkt für benigne Knoten (2,01 m/s) und einen für maligne Knoten (3,65
m/s): Knoten mit benigner Histologie und unter 2,01 m/s wurden als richtig negativ,
benigne Knoten über 3,65 m/s als falsch positiv gewertet. Knoten mit maligner
Histologie und kleiner 2,01 m/s wurden als falsch negativ angesehen [46]. Diese
Vorgehensweise scheint in der klinischen Praxis nicht umsetzbar zu sein, da der
Untersucher in der Regel zum Zeitpunkt der elastografischen Untersuchung die
Dignität des Knotens nicht kennt und daher nicht weiß, welchen Grenzwert er für
die Unterscheidung anwenden soll.
In der Zusammenschau ist zum jetzigen Zeitpunkt aus folgenden Gründen der
größere klinische Nutzen in der grafischen Darstellung der Scherwellenelastografie
zu sehen: Die Messungen der numerischen Elastografie sind durch das Setzen
mehrere ROIs zeitintensiv und daher schlecht in den klinischen Alltag integrierbar.
Die Beurteilung der grafischen Darstellung benötigt dagegen nur die Erhebung
eines einzelnen Elastogramms. Das Problem des hohen Zeitaufwandes der
numerischen Elastografie wäre zukünftig zum einen dadurch zu lösen, dass nur
kleine Knoten, die eine Fläche von beispielsweise einem Quadratzentimeter nicht
überschreiten und daher mit drei bis vier ROIs vollständig abgebildet werden
könnten, mittels der numerischen Scherwellenmessungen evaluiert werden. Dass
kleine Knoten mindestens genauso häufig wie große Knoten Malignität aufweisen,
wurde bereits im Kapitel 4.2.1.2 der vorliegenden Arbeit diskutiert und lässt die
Überlegung, die kleinen Knoten mittels der numerischen Scherwellenelastografie zu
untersuchen, lohnenswert erscheinen.
Zum anderen wäre denkbar, dass in der nächsten Generation der Siemens
Ultraschallgeräte das Programm VTIQ dahingehend weiterentwickelt würde, dass
die Größe der ROI an die Knotengröße manuell adjustiert werden könnte. Auch dort
könnten dann vom Gerät innerhalb dieser ROI mehrere Messungen durchgeführt
und ein Mittelwert gebildet werden, aber der Untersucher wäre durch das Setzen
von nur einer ROI zeitlich entlastet und zusätzlich würde die Objektivität der
86
Diskussion
Messung steigen, da die subjektive Auswahl der ROIs durch den Untersucher
wegfallen würde. Des Weiteren muss der Aspekt beachtet werden, dass die
Messungen der Scherwellen tiefenabhängig sind. Dies muss zukünftig entweder
durch den Untersucher in der Betrachtung von Cut-off-Punkten getrennt für ventrale
und dorsale Messungen Berücksichtigung finden - was die Untersuchung
verkomplizieren würde - oder wiederum durch den Ultraschallhersteller in einer
Weiterentwicklung des Programms bedacht werden. Als letzter und sehr wichtiger
Punkt muss als weiterer Nachteil des Programms VTQ aufgeführt werden, dass zum
jetzigen Zeitpunkt keine Cut-off-Werte der Scherwellengeschwindigkeiten zur
Differenzierung benigner von malignen Knoten etabliert sind, sodass dem
Untersucher derzeit keine valide Einordnung seiner Messergebnisse möglich ist.
Der zweite Teil dieses Kapitels beschäftigt sich abschließend noch mit einer Arbeit
von Ianculescu et al., die 110 Brustknoten sowohl mit der grafischen als auch mit
der numerischen Elastografiekomponente des Programms Virtual Touch™ IQ
untersuchten [38].
Knoten in Brust- und in Schilddrüsengewebe weisen viele Gemeinsamkeiten, wie
beispielsweise die Verhärtung des Knotengewebes im Vergleich zum umgebenden
Gewebe und die oberflächliche und damit gut zugängliche Lage, auf [49, 89]. Auch
wurden bereits Klassifikationen für die Schilddrüse aus dem Bereich der Brustdrüse
übernommen: So leitete sich die TIRADS-Klassifikation beispielsweise von der
BIRADS-Klassifikation (Breast Imaging Reporting and Data System) ab und die
Farbklassifikation des Elastogramms für die Schilddrüse ging in einigen Arbeiten
auf die Klassifikationen von Ueno et al., die diese ursprünglich für Brustknoten
entwickelt hatten, zurück [30, 37, 65, 70, 82]. Daher erscheint die Betrachtung und
Diskussion der Arbeit von Ianculescu et al. an dieser Stelle als angebracht und
sinnvoll: Die Autoren gaben für die grafische Darstellung der Scherwellenelastografie eine Sensitivität und Spezifität von 92% bzw. 64,6% und für die
numerische Darstellung bei einem Cut-off-Punkt von 3,31 m/s eine Sensitivität und
Spezifität von 80,4% bzw. 73% an. Allerdings strebten sie weniger einen direkten
Vergleich der beiden Komponenten an, als dass sie den möglichen zusätzlichen
diagnostischen Nutzen der Scherwellentechnologie zur BIRADS-Klassifikation
feststellen wollten. Tatsächlich konnten sie durch eine Anwendung des
Schwellenwertes von 3,31 m/s auf alle Knoten, die zuvor in die BIRADS-Kategorie
87
Diskussion
4a eingestuft worden waren, die Sensitivität auf 92% erhöhen, die Spezifität blieb
mit 72,9% in etwa konstant [38]. Zwei Aussagen sind in Zusammenhang mit dieser
Arbeit wichtig: Zum einen zeigten Ianculescu et al., dass die grafische Darstellung
des Programms VTIQ besser zwischen gut- und bösartigen Knoten unterscheiden
konnte als die numerische Darstellung. Dies hatten auch Calvete et al. und Zhang
et al. bei der Untersuchung mit den Vorgängerprogrammen festgestellt. Zum
anderen verstanden Ianculescu et al. die Elastografie weniger als isoliert
anzuwendende Untersuchungsmethode, sondern unterstrichen den Nutzen der
Elastografie für die Kombination mit anderen diagnostischen Methoden bzw. für
eine vorausgewählte und dadurch homogenere Population (Analyse der Knoten in
BIRADS-Kategorie 4a). Analog zur letztgenannten Vorgehensweise könnte bei den
Schilddrüsenknoten eine Vorauswahl mittels der TIRADS-Klassifikation erfolgen.
4.4.3.3.2 Vergleich der unterschiedlichen Skaleneinstellungen
Am Kapitelende der Scherwellenelastografie des Siemens Ultraschallgerätes sollen
die
verwendeten, unterschiedlichen Skaleneinstellungen diskutiert werden.
Aufgrund fehlender Erfahrungswerte seitens des Geräteherstellers und der
klinischen Praxis wurden die Messwerte für die Skaleneinstellung von 0,5-3,0 m/s,
0,5-6,5 m/s, 0,5-9,0 m/s im Querschnitt und 0,5-6,5 m/s im Längsschnitt erhoben
[84]. Liegt eine gemessene Scherwellengeschwindigkeit außerhalb dieses
Bereiches wird der Wert mit Vs=HOCH bzw. Vs=TIEF und in der Farbgebung mit
dunkelrot präsentiert [73].
Der Vorteil eines kleineren Skalenintervalls ist eine bessere Farbdifferenzierung
zwischen sich gering unterscheidenden Geschwindigkeiten. Der Nachteil ist, dass
Messgeschwindigkeiten, die außerhalb des Wertebereichs der Skala liegen, nicht
erfasst werden können. Andersherum werden bei einem großen Skalenintervall alle
Geschwindigkeiten erfasst, die optische Unterscheidung zwischen kleinen
Geschwindigkeitsunterschieden aber erschwert.
Die Arbeit von Monpeyssen et al. griff bisher als einzige die Frage nach der
korrekten Skaleneinstellung für eine Scherwellenuntersuchung der Schilddrüse auf.
War der obere Grenzwert laut den Autoren zu hoch angesetzt, unterschied sich das
härtere
Knotengewebe
farblich
nicht
mehr
vom
umgebenden
Schilddrüsenparenchym und die beiden Gewebe wurden einheitlich als weich
dargestellt [54] .
88
Diskussion
Da in der vorliegenden Ergebnisauswertung zu viele Ergebnisse in der
Skaleneinstellung 0,5-3,0 m/s außerhalb des Messbereichs lagen, wurde diese
Datenreihe nicht mit in die vorliegende Arbeit aufgenommen und ist auch für
zukünftige
Untersuchungen
nicht
empfehlenswert.
Um
nun
die
anderen
Skaleneinstellungen zu bewerten, wurden die einzelnen Ergebnisse der
numerischen Scherwellenelastografie gegenübergestellt: In der numerischen
Darstellung der Scherwellengeschwindigkeiten zeigte die Skaleneistellung 0,5-9,0
m/s im Querschnitt das beste Ergebnis, da hier der größte Unterschied zwischen
den mittleren Scherwellengeschwindigkeiten von benignen Knoten auf der einen
Seite und malignen Knoten auf der anderen Seite zu beobachten war. Ein großer
Unterschied zwischen den Messwerten ermöglichte eine gute Differenzierung
zwischen den beiden Gruppen. Dieser Unterschied war jedoch nicht signifikant. Die
gemessenen Scherwellengeschwindigkeiten in dieser Einstellung bewegten sich für
benigne Knoten zwischen 1,5 und 7,5 m/s und für maligne Knoten zwischen 1,8 und
8,4 m/s. Eine Erhebung der grafischen Scherwellenelastografie fand nur für eine
Skaleneinstellung von 0,5-6,5 m/s im Quer- und Längsschnitt statt. Möchte man aus
diesen Ergebnissen und den Vor- bzw. Nachteilen ableitend zum einen ein
möglichst kleines Skalenintervall für eine gute farbliche Differenzierung einstellen,
zum anderen aber trotzdem alle Knoten in der Einstellung erfassen, wäre eine
optimale Skaleneinstellung für den Querschnitt folglich 1,5-8,4 m/s bzw. 1,5-8,5 m/s,
da vom Ultraschallgerät nur Intervallsprünge von 0,5 m/s eingestellt werden können.
Mit einem Toleranzbereich für die Messwerte und einer möglichst untersucherfreundlichen Einstellung könnte sich das Intervall auf 1,0-9,0 m/s erweitern.
Anzunehmen ist jedoch, dass dieses relativ große Intervall wiederum in der
Abgrenzung der grafischen Scherwellendarstellung Schwierigkeiten bereitet, wie in
der Arbeit von Monpeyssen et al. beschrieben. Zukünftige Arbeiten müssen die
Reliabilität dieses Bereiches in der klinischen Anwendung prüfen.
89
Diskussion
4.4.4 Vergleich der verschiedenen Arten der Elastografie zwischen
den Geräten
4.4.4.1 Vergleich der Ergebnisse bisher publizierten Arbeiten
Wie bereits erwähnt, wurden zudem Arbeiten publiziert, die nicht einen Vergleich
zwischen
Elastografiemodalitäten
an
einem
Gerät,
sondern
zwischen
verschiedenen Geräten durchführten [9, 27, 74]. Dadurch konnten gezielt die Vorund Nachteile der einzelnen Technologien, die der Elastografie zugrunde liegen,
verglichen werden. Zunächst wird in diesem Kapitel kurz auf die drei vergleichenden
Arbeiten
eingegangen
und
anschließend
erläutert,
welches
der
drei
Ultraschallgeräte nach den Ergebnissen der vorliegenden Arbeit unter welchen
Gesichtspunkten vorteilig ist.
Friedrich-Rust et al. untersuchten 2011 als erste die ARFI-Technologie an
Schilddrüsenknoten und untersuchten diese Knoten gleichzeitig auch mittels
Kompressionselastografie. Den Schwerpunkt legten die Autoren weniger auf den
direkten Vergleich der Methoden als vielmehr auf die Frage, ob Schilddrüsenknoten
überhaupt für die ARFI-Technologie zugänglich seien und ob diese Technik
vergleichbare Ergebnisse in der Beurteilung erzielen könne. Daher wurden außer
dem signifikanten Spearman Korrelationskoeffizienten von 0,31 zwischen den
beiden Methoden keine weiteren diagnostischen Werte für einen Vergleich
angegeben. Dieser Wert des Korrelationskoeffizienten zeigte jedoch nur einen
schwachen Zusammenhang zwischen den beiden Methoden an [27].
Die Nachfolgestudie dieser Arbeitsgruppe, publiziert von Bojunga et al., beinhaltete
158 Knoten, die zum einen mit der Realtime-Elastografie (RTE) eines Hitachi
Ultraschallgerätes und zum anderen mit der ARFI-Bildgebung des Programms
Virtual-Touch™ Quantification (VTQ) eines Siemens Acuson S2000 untersucht
wurden.
Die
Einteilung
der
farblichen
Elastogramme
erfolgte
in
vier
Elastografiescores (ES) und ES 3 und 4 wurden als maligne definiert. Die
gemessenen Scherwellengeschwindigkeiten wurden in m/s angegeben und ein
optimaler Cut-off-Wert von 2,57 m/s bestimmt. Zur statistischen Auswertung wurde
im Rahmen der ROC-Analyse die Fläche unter der Kurve für beide Verfahren
berechnet: Die RTE wies mit 0,74 die bessere Diskriminierungsfähigkeit von
benignen und malignen Knoten im Vergleich zur ARFI-Schwellengrenze von 2,57
90
Diskussion
m/s mit 0,69 auf. Die einzelnen diagnostischen Werte der beiden Verfahren sind in
Tabelle 25 im Anhang aufgeführt: Die RTE hatte mit 76% die höhere Sensitivität,
die ARFI-VTQ die höhere Spezifität mit 85%. Es gab jedoch keinen signifikanten
Unterschied
zwischen
beiden
Untersuchungsmethoden.
Auch
durch
eine
Kombination der beiden Elastografiearten RTE und ARFI konnten Bojunga et al. die
diagnostische Genauigkeit nicht erhöhen [9].
Die letzte vergleichende Arbeit mit sechs Knoten (eine maligne Histopathologie)
wurde publiziert von Slapa et al. Die Kompressionselastografie wurde an einem
Toshiba Ultraschallgerät, die Scherwellenelastografie an einem Supersonic Image
Ultraschallgerät untersucht. Letzteres wurde in der vorliegenden Arbeit nicht
benutzt. Zudem war es eine sehr kleine Fallzahl. Dennoch fanden Slapa et al.
diskussionswürdige Ergebnisse: Die Scherwellenelastografie wies ein richtig
positives und fünf richtig negative Ergebnisse auf, die Kompressionselastografie
fünf falsch positive und ein falsch negatives Ergebnis. Die falsch positiven Knoten
wiesen mindestens eins der folgenden Kriterien auf: flüssiger oder degenerativer
Inhalt, fokal erhöhte Steifigkeit durch Mikrokalzifizierungen, die im B-Bild teilweise
nicht sichtbar waren. Die Autoren folgerten, dass die Scherwellenelastografie im
Gegensatz
zur
Kompressionselastografie
auch
bei
Knoten
mit
diesen
Charakteristika effektiv für eine Differenzierung eingesetzt werden konnte [74].
Eine derartige Diskrepanz in der diagnostischen Performance konnte in der
vorliegenden Arbeit nicht beobachtet werden, obwohl auch diese teilweise zystische
Knoten und Knoten mit Mikrokalzifizierungen enthielt: Zwar lagen die Messung der
Scherwellengeschwindigkeit beim Siemens Ultraschallgerät im Querschnitt mit
66,7% Sensitivität und 68,1% Spezifität über den Werten der semiquantitativen
Elastografie des Toshiba mit 60,0% bzw. 48,5%, jedoch übertrafen sie nicht die
ebenfalls mit Kompressionselastografie ermittelten semiquantitativen Werte des
Hitachi Ultraschallgerätes von 80,0% bzw. 72,2%. Die Ergebnisse von Slapa et al.
zeigten sich in der vorliegenden Arbeit folglich nicht und dürfen aufgrund der
geringen Fallzahl auch zunächst nicht im Allgemeinen gelten.
91
Diskussion
4.4.4.2 Zusammenfassender Vergleich der drei Ultraschallgeräte
Im Folgenden sollen die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zusammengefasst
dargestellt werden: Betrachtete man bei der Frage, welches der Ultraschallgeräte
das beste Gerät sei, allein die diagnostischen Werte für die qualitative,
semiquantitative und quantitative Elastografie der drei Ultraschallgeräte, fand man
die höchste Sensitivität mit 83,3% bei der qualitativen Elastografie im Längsschnitt
am Hitachi HI VISION Ascendus. Die höchste Spezifität mit 72,2% erreichte
ebenfalls das Hitachi Ultraschallgerät jedoch in der semiquantitativen Elastografie.
Ebenso erhielt man die größte Summe aus Sensitivität und Spezifität beim Hitachi
Gerät in der semiquantitativen Elastografie, gefolgt vom Siemens Ultraschallgerät,
das im Querschnitt in der grafischen und in der numerischen Darstellung der
Scherwellenelastografie die gleichen diagnostischen Werte aufwies. In der Summe
die schlechtesten Werte erzielten das Toshiba Gerät im Längsschnitt in der
qualitativen Elastografie und das Siemens Gerät im Längsschnitt in der
numerischen Messung der Scherwellengeschwindigkeit. Den einzigen signifikanten
p-Wert für die Differenzierung zwischen benignen und malignen Knoten erhielt man
bei der semiquantitativen Elastografie am Hitachi Ultraschallgerät bei der Erhebung
von Strain-Ratio-Werten für die Subanalyse. Dieses Ergebnis ist jedoch aufgrund
der geringen Fallzahl mit Zurückhaltung zu betrachten.
Keines der Geräte war aufgrund seiner diagnostischen Wertigkeit in dem Maße
überlegen,
als
dass
zukünftig
die
elastografische
Untersuchung
von
Schilddrüsenknoten nur an einem dieser Geräte durchgeführt werden sollte. Da
zudem oft nur eines der Geräte vor allem in kleineren Krankenhäusern oder Praxen
vorhanden ist, kann der Knoten an diesem elastografisch untersucht werden.
Knoten mit zystischen Anteilen sollten jedoch ausgeschlossen werden, da ihr
Einfluss auf die Messung zum jetzigen Zeitpunkt nicht klar abgeschätzt werden
kann. Die Elastografie sollte immer in Kombination mit der Untersuchung des
Knotens
im
herkömmlichen
B-Bild
erfolgen
und
muss
als
additionale
Untersuchungsmethode verstanden werden. Nur durch eine Darstellung im B-Bild
können die sicheren Malignitätskriterien wie infiltratives Wachstum oder
Lymphknotenmetastasten erkannt bzw. ausgeschlossen werden.
Ein Vorteil des Hitachi Ultraschallgerätes im Vergleich zum Toshiba Ultraschallgerät
ist die Messung der applizierten Druckstärke in Form einer Zahlenskala. Zwischen
92
Diskussion
unterschiedlichen Untersuchern kann für die Reproduzierbarkeit der Messung eine
Zahl als Standarduntersuchungsdruck festgelegt werden. Das Toshiba Gerät zeigt
dem Untersucher den applizierten Druck in Form einer „Zeit-relative Druckstärke“Kurve an. Auch wenn hier beispielsweise der Messzeitpunkt „im Tal“ standardmäßig
gewählt wird, ist diese Angabe nur relativ, da das Tal bei dem einen Untersucher
trotzdem tiefer liegen kann als bei einem anderen Untersucher. Deshalb liegt die
größere Objektivität bzw. Reproduzierbarkeit der beiden Ultraschallgeräte, die sich
der Kompressionselastografie bedienen, auf Seiten des Hitachi Gerätes.
Bei der Generierung von Cut-off-Punkten für die Strain-Ratio der beiden Geräte
stellt sich die Frage, ob nicht ein geräteübergreifender Wert ermittelt werden kann.
Zwar kann es Unterschiede zwischen den Messungen der Geräte geben, aber
durch die Berechnung eines Quotienten sollten diese sich ausgleichen. Zukünftige
Metaanalysen mit großen Fallzahlen könnten die Ermittlung eines gemeinsamen
Cut-off-Punktes für die Stain-Ratio für eine Vereinheitlichung der Geräte als
Aufgabe haben.
In
der
Zusammenschau
aller
Ergebnisse
erscheint
die
elastografische
Untersuchung von Schilddrüsenknoten am Siemens Acuson Ultraschallgerät in der
grafischen Darstellung der Scherwellenelastografie mit Hilfe der Software VTI oder
VTIQ aufgrund folgender Aspekte am sinnvollsten: Bei der Scherwellenelastografie
handelt es sich zum einen um die objektivste Untersuchungstechnologie. Die
grafische Darstellung hat gegenüber der numerischen Messung den Vorteil, dass
der komplette Knoten als Ganzes sofort abgebildet und dem Untersucher das
zeitintensive Setzen der einzelnen Mess-ROIs erspart wird. Dies wiederum
ermöglicht eine gute Integration in den klinischen Alltag im Anschluss an die
herkömmliche B-Bild-Untersuchung. Ein weiterer Grund für diese Untersuchung am
Siemens Gerät ist, dass sie in der vorliegenden Arbeit die zweitbesten
diagnostischen Werte aufweist und auch die Ergebnisse der übrigen Publikationen
sehr zufriedenstellend sind mit Sensitivitäten und Spezifitäten über 95% bzw. 82%
[15, 90].
Zukünftig
überlegenswert
erscheint,
ob
die
numerische
Darstellung
der
Scherwellenelastografie des Siemens Ultraschallgerätes für eine Gruppe von
vorausgewählte Knoten, die beispielsweise in eine bestimmte TIRADS-Kategorie
fallen oder eine bestimmte Größe nicht überschreiten, Anwendung finden kann.
93
Diskussion
Bisher war das Setzen mehrerer ROIs in diesem Verfahren zeitintensiv, doch könnte
eine Zeitersparnis durch eine Vorauswahl der Knoten oder durch die Festlegung
einer maximal zulässigen Knotengröße erwirkt werden. Die zugrunde liegende
Scherwellentechnologie liefert wie bereits aufgeführt vielversprechende Ergebnisse
und besitzt daher großes Potential für zukünftige elastografische Forschung.
4.5 Weitere
Vergleichsmessungen
der
numerischen
Scherwellenelastografie
Während der Untersuchung wurden Scherwellengeschwindigkeiten in dem den
Knoten umgebenden Schilddrüsenparenchym erhoben. Dieses wurde ebenso wie
der Knoten anschließend histopathologisch untersucht. Dies lässt im Folgenden
zum einen den Vergleich der Messwerte von Knoten und Schilddrüsengewebe und
zum anderen den Vergleich der Schilddrüsengewebe mit unterschiedlicher
Histopathologie zu. Der Unterschied zwischen den Messwerten von benignen und
malignen Knoten wurde bereits in einem vorangehenden Kapitel diskutiert.
4.5.1 Vergleich der Scherwellengeschwindigkeiten von Läsion und
Schilddrüsenparenchym
Die gemessenen mittleren Scherwellengeschwindigkeiten der Läsionen waren in
der vorliegenden Arbeit signifikant größer als die mittleren Geschwindigkeiten des
umgebenden Schilddrüsenparenchyms. Dabei ist zu beachten, dass dies für die
Gesamtheit der Läsionen gilt, die benignen und malignen Knoten folglich zu einer
Gruppe zusammengefasst wurden. Bisher veröffentlichte Werte entsprechen dem
in dieser Arbeit beobachteten Verhältnis: Die Scherwellengeschwindigkeiten der
Läsionen waren größer als die Scherwellengeschwindigkeiten des umgebenden
Schilddrüsenparenchyms, wobei von den Autoren immer die Werte getrennt für
benigne und maligne Knoten und nicht für die Gesamtheit angegeben wurden [9,
27, 29, 31, 32]. Die einzige davon abweichende Arbeit wurde 2014 von Calvete et
al. veröffentlicht: Sie fanden die kleinsten Scherwellengeschwindigkeiten in der
Gruppe der benignen Knoten, gefolgt vom Schilddrüsenparenchym und den
malignen Knoten [15]. Die Ergebnisse dieser Studien sind in Tabelle 26 im Anhang
aufgeführt.
94
Diskussion
Es zeigte sich, dass die Gewebeveränderungen, die im Rahmen einer fokalen
Läsion unabhängig von ihrer Dignität entstehen, zu einer Erhöhung der
Scherwellengeschwindigkeiten und somit einer Gewebeverhärtung führen. Diese
Erkenntnis könnte klinisch hilfreich bei der Untersuchung echonormaler Läsionen,
die schwer vom umliegenden Gewebe abgrenzbar sind, sein. Die Messung der
Scherwellengeschwindigkeit würde es ermöglichen, dieses Gewebe als Läsion zu
identifizieren bzw. ihre genaue Ausdehnung zu beurteilen.
Da die Patienten neben ihren fokalen Knoten teilweise auch Erkrankungen des
gesamten Schilddrüsenparenchyms aufwiesen und diese durch strukturelle
Gewebeveränderungen
möglicherweise
Einfluss
auf
die
gemessenen
Scherwellengeschwindigkeiten nahmen, wurde diese Störgröße in einer folgenden
Berechnung der Scherwellengeschwindigkeiten für histopathologisch bestätigtes,
gesundes Schilddrüsenparenchym und der sich darin befindenden Läsion
ausgeschlossen. Wie Tabelle 19 im Anhang verdeutlicht, zeigten sich auch hier trotz
der kleinen Fallzahl (n=34) signifikante Unterschiede zwischen den beiden
Geweben. Zukünftige Studien müssen evaluieren, wie diese Ergebnisse in der
klinischen Diagnostik eingesetzt werden können.
4.5.2 Vergleich
der
Scherwellengeschwindigkeiten
des
Schilddrüsenparenchyms
Die Messung der Scherwellengeschwindigkeiten in nicht fokal verändertem
Schilddrüsenparenchym ist bisher nicht in dem Maße untersucht worden, wie die
Messung von Scherwellengeschwindigkeiten in fokalen Läsionen. Auch die
aktuellen Leitlinien zur Elastografie der European Federation of Societies for
Ultrasound
in
Medicine
Elastografieuntersuchung
nicht
and
auf
Biology
[19].
(EFSUMB)
Da
aber
führen
Erkrankungen
diese
des
Schilddrüsenparenchyms Veränderungen der Strukturbeschaffenheit in diesem
hervorrufen können, ist eine Anwendung der Scherwellentechnologie durchaus für
diese Fragestellungen denkbar [52].
In der vorliegenden Arbeit wurden daher zum einen ein Vergleich der
Scherwellengeschwindigkeiten
der
unterschiedlichen
Histopathologien
der
Schilddrüse und zum anderen ein Vergleich zwischen Schilddrüsenparenchym mit
benignen und malignen Knoten durchgeführt.
95
Diskussion
4.5.2.1 Vergleich
der
Scherwellengeschwindigkeiten
von
Schilddrüsenparenchym mit unterschiedlicher Histopathologie
Die in der vorliegenden Arbeit gemessenen Scherwellengeschwindigkeiten waren
durchschnittlich für das gesunde Schilddrüsenparenchym in allen drei Einstellungen
am Siemens Ultraschallgerät am kleinsten, gefolgt von den Messwerten des
Schilddrüsenparenchyms mit Hashimoto-Thyreoiditis und Schilddrüsenparenchym
mit chronischer Thyreoiditis.
In
unserer
Arbeitsgruppe
wurden
die
Scherwellengeschwindigkeiten
des
Schilddrüsengewebes von 194 Probanden ohne bekannte Schilddrüsenerkrankung
gemessen. Die mittleren Geschwindigkeiten waren tiefenabhängig und betrugen im
rechten Schilddrüsenlappen für die ventrale Hälfte 2,52 m/s bzw. 2,43 m/s für die
dorsale Hälfte und im linken Schilddrüsenlappen 2,56 m/s für die ventrale Hälfte
bzw. 2,48 m/s für die dorsale Hälfte [56]. Die durchschnittlichen Scherwellengeschwindigkeiten der vorliegenden Arbeit bewegten sich für die drei Einstellungen
Querschnitt 0,5-6,5 m/s und 0,5-9,0 m/s bzw. Längsschnitt 0,5-6,5 m/s zwischen 3,0
m/s und 3,3 m/s und lagen somit über den Messwerten der Arbeitsgruppe. Die
Messtiefe wurde in der vorliegenden Arbeit nicht berücksichtigt.
Sporea et al. untersuchten in ihrer Arbeit 74 Patienten mit unterschiedlicher
Histopathologie der Schilddrüse: Das gesunde Schilddrüsenparenchym wies mit
2,07 m/s eine geringere durchschnittliche Scherwellengeschwindigkeit auf als
Schilddrüsenparenchym bei Patienten mit Autoimmunerkrankung, wobei zum einen
Patienten mit Morbus Basedow und zum anderen Patienten mit chronischer
autoimmuner Thyreoiditis (CAT) untersucht wurden [76]. Eine weitere Arbeit von
Sporea et al. mit einer größeren Patientenanzahl (n=136) bestätigte dieses
Ergebnis. Zusätzlich untersuchten Sporea et al. in der letztgenannten Arbeit den
Einfluss des Serum TSH-Levels auf die Scherwellengeschwindigkeit: Die mittlere
Scherwellengeschwindigkeit bei Patienten mit einer Schilddrüsenerkrankung und
pathologischen TSH-Werten war signifikant höher als bei Patienten mit
Schilddrüsenerkrankung und normwertigen TSH-Werten [75]. Die TSH-Level der
Patienten wurden in der vorliegenden Arbeit nicht berücksichtigt, sollten allerdings
aufgrund der Ergebnisse von Sporea et al. in zukünftigen Arbeiten über
Scherwellengeschwindigkeitsmessung ein zu beachtender Aspekt sein.
96
Diskussion
Die Arbeitsgruppe von Magri et al. ermittelte die Steifigkeitswerte von
Schilddrüsenparenchym bei Patienten, die einen Schilddrüsenknoten aufwiesen.
Die eine Gruppe bildeten Patienten, die außer dem Knoten keine pathologische
Veränderung des Schilddrüsenparenchyms hatten, und die andere Gruppe die
Patienten, die neben ihrem Knoten eine koexistierende Hashimoto-Thyreoiditis
aufwiesen. Die Steifigkeit wurde in Kilopascal (kPa) gemessen und anschließend
die mittleren Werte der beiden Gruppen miteinander verglichen. Die höheren
Steifigkeitswerte fanden sich in den Schilddrüsengeweben bei Patienten mit
Hashimoto-Thyreoiditis [51].
Zusammenfassend sind die Ergebnisse der beiden Arbeiten von Sporea et al. und
der Arbeit von Magri et al. mit den Ergebnissen der vorliegenden Arbeit
vergleichbar, da auch in dieser im gesunden Schilddrüsenparenchym niedrigere
Scherwellengeschwindigkeitswerte
als
das
pathologisch
veränderte
Schilddrüsengewebe gemessen wurden.
Ein gültiger Vergleich wird jedoch aufgrund folgender Gesichtspunkte erschwert:
Magri et al. verwendeten für ihre Arbeit eine von einem anderen Ultraschallhersteller
entwickelte scherwellentechnologiebasierte Messmethode als die vorliegende
Arbeit. Sowohl die Arbeiten von Sporea et al. als auch die vorliegende Arbeit gaben
die Scherwellengeschwindigkeiten nicht in Abhängigkeit von der Messtiefe an.
Unsere Arbeitsgruppe konnte bei der Erhebung der Scherwellengeschwindigkeiten
im gesunden Schilddrüsengewebe jedoch einen signifikanten Unterschied zwischen
Messwerten in der ventralen und der dorsalen Schilddrüsenhälfte beobachten, d.h.
dass die Scherwellengeschwindigkeiten messtiefenabhängig sind [56]. Außerdem
fanden sich in den Arbeiten von Sporea et al. keine Angaben über die verwendete
Skaleneinstellung. Wir erhielten jeweils für die drei Skaleneinstellungen leicht
differierende mittlere Scherwellengeschwindigkeiten. Als letzter Diskussionspunkt
ist des Weiteren die Frage anzuführen, ob das Schilddrüsengewebe in der Arbeit
von Magri et al. und in der vorliegenden Arbeit überhaupt als „gesund“ zu werten
war, da sich in diesem
zum Zeitpunkt der Messung mindestens ein
Schilddrüsenknoten befand. Dass die Knoten und ihre Histopathologie jedoch
anscheinend Einfluss auf die gemessene Scherwellengeschwindigkeit des
Schilddrüsenparenchyms nehmen, zeigt das folgende Kapitel.
97
Diskussion
4.5.2.2 Vergleich
der
Scherwellengeschwindigkeit
von
Schilddrüsenparenchym mit benignen und malignen Knoten
Überleitend aus dem vorausgehenden Kapitel ergab sich in der vorliegenden Arbeit
interessanterweise ein signifikanter Unterschied der Scherwellengeschwindigkeiten zwischen Schilddrüsenparenchym, das benigne Knoten enthielt, und
Schilddrüsenparenchym, das maligne Knoten enthielt, wobei die mittlere
Scherwellengeschwindigkeit in Schilddrüsengeweben mit malignen Knoten für die
beiden
Einstellungen
im
Querschnitt
signifikant
höher
war
als
in
Schilddrüsengeweben mit benignen Knoten.
Wenn die These stimmt, dass maligne Knoten die Scherwellengeschwindigkeit des
umgebenden Schilddrüsenparenchyms auf eine andere Weise beeinflussen als
benigne Knoten, muss folgender Aspekt in der Betrachtung der Werte beachtet
werden: Maligne Knoten traten in dieser Arbeit nie solitär auf, d.h. dass die
Messwerte der Scherwellengeschwindigkeiten des Schilddrüsenparenchym mit
malignen Knoten zum einen in die Gruppe der Schilddrüsenparenchyme mit
malignen und zusätzlich in die Gruppe der Schilddrüsenparenchyme mit benignen
Knoten einflossen. Daher wurden die mittleren Messwerte der letztgenannten
Gruppe eventuell noch zu hoch berechnet.
Grazhdani et al. und Gu et al. veröffentlichten in ihren Arbeiten 2,04 m/s bzw. 1,97
m/s als mittlere Scherwellengeschwindigkeiten von Schilddrüsenparenchym, das
benigne Knoten enthält, und 2,11 m/s bzw. 2,01 m/s für Schilddrüsenparenchym,
das maligne Knoten enthält. Wie in der vorliegenden Arbeit zeigten sich auch hier
höhere mittlere Geschwindigkeiten in Schilddrüsenparenchym mit malignen Knoten.
Ob es einen signifikanten Unterschied zwischen diesen beiden Werten gab,
berechneten die Autoren jedoch nicht [31, 32].
98
Diskussion
4.6 Stärken und Schwächen der Studie
Zusammenfassend hat die vorliegende Arbeit folgende Limitationen: Es wurde ein
relativ kleines Kollektiv untersucht. Da die Datenerhebung für jeden Knoten in etwa
1,5 Stunden beanspruchte, war jedoch die Untersuchung eines größeren Kollektivs
im Rahmen dieser Studie nicht realisierbar und auch nicht angedacht. Die
Ergebnisse sollen weiteren Studien zur Schilddrüsenelastografie zur Orientierung,
Planung und Durchführung dienen.
Des Weiteren wurde die Intra- und Interobserver-Variabilität nicht getestet. Park et
al. untersuchten diese in ihrer Studie mit drei Radiologen an 52 Knoten und kamen
zu dem ernüchternden Ergebnis, dass es keine statistisch signifikante Konkordanz
zwischen den Untersuchern bezüglich der qualitativen und semiquantitativen
Elastografie gab [61]. Sicher ist dieses Ergebnis nicht ohne Weiteres auf die
vorliegende Studie übertragbar, zumal bei den Untersuchungen dieser Studie
immer mindestens zwei Untersucher anwesend waren und bei Unstimmigkeit ein
Konsens gebildet wurde, aber es zeigt, dass die Variabilität nicht unterschätzt
werden darf und in künftigen Studien mit erhoben werden sollte.
Da der mögliche Vorteil des Längsschnitts zu Beginn der Erhebung nicht abzusehen
war, wurden die Strain-Ratio-Werte nur im Querschnitt erfasst und folglich wurde
ein Vergleich zwischen den beiden Schnittebenen nicht durchführbar.
Knoten, die einen zystischen Anteil aufwiesen, wurden in meiner Arbeit nicht
ausgeschlossen. Bhatia et al. konnten in ihrer Arbeit jedoch zeigen, dass zystische
Veränderungen eine Störgröße für die Realtime-Elastografie darstellten und die
zystisch veränderten Knoten im Elastogramm härter erschienen. Als mögliche
Gründe nannten die Autoren einen tatsächlichen Anstieg der Knotenhärte oder
entstandene Artefakte [7].
Leider konnten im Rahmen dieser Studie keine Daten an einem Supersonic
Ultraschallgerät erhoben werden. Dieses benutzt wie das Siemens Ultraschallgerät
die Scherwellentechnologie für die elastografische Untersuchung. Es ist daher
vermutlich genauso objektiv wie das Siemens Ultraschallgerät und könnte dieses in
der Untersuchungsdurchführung und den diagnostischen Werten möglicherweise
überbieten. Zukünftig wären Studien denkbar, die die Untersuchung von
Schilddrüsenknoten mit Hilfe der beiden unterschiedlichen scherwellenbasierten
Technologien vergleichen.
99
Diskussion
Die Stärken dieser Arbeit gründen sich auf folgenden Punkten: Die Patienten
wurden an allen drei Ultraschallgeräten untersucht. Einflüsse, die durch
verschiedene Charakteristika der Knoten und Schilddrüsen in unterschiedlichen
Populationen entstehen, können im Vergleich verschiedener Studien sonst nicht
ausgeschlossen werden. Diese Störgröße trat in der vorliegenden Arbeit nicht auf.
Dadurch wurde ein unmittelbarer Vergleich der Elastografiearten und der
zugrundliegenden Techniken ermöglicht.
Als zweiter wichtiger Punkt ist aufzuführen, dass für jeden Knoten die histopathologische Referenz in die Auswertung aufgenommen wurde. In der Mehrheit
der übrigen Studien wird die weniger zuverlässige, zytopathologische Diagnose aus
einer Feinnadelbiopsie als Referenz herangezogen. Die FNAB liefert in 10-20% der
Fälle jedoch fehlerhafte bzw. keine diagnostischen Ergebnisse [50, 62].
Eine weitere Stärke dieser Arbeit liegt darin, dass mit dem Verhältnis von benignen
zu malignen Knoten die tatsächliche Prävalenz von Schilddrüsenkarzinomen in der
Bevölkerung abgebildet werden konnte. Liegt der Anteil der malignen Knoten wie in
vielen
Arbeiten
deutlich
über
der
tatsächlichen
Prävalenz,
werden
die
diagnostischen Werte unter Umständen falsch hoch gemessen [34, 62, 64].
Als limitierender Faktor der Elastografie wird in der Literatur inzwischen immer
häufiger
das
follikuläre
Schilddrüsenkarzinom
angeführt,
weil
sich
sein
Gewebewachstum im Vergleich zum papillären Schilddrüsenkarzinom nicht durch
Härtezunahme auszeichnet [6, 54]. Da in dieser Arbeit alle malignen Knoten
ausschließlich papilläre Schilddrüsenkarzinome waren, konnte die Elastografie an
der für diese Untersuchung zulässigen Karzinomart untersucht werden. Leider löst
sich dadurch jedoch nicht das Problem, dass die elastografische Untersuchung
nicht für alle Schilddrüsenkarzinomarten gleich gut geeignet ist.
100
Diskussion
4.7 Schlussfolgerung
Die elastografische Untersuchung eines Schilddrüsenknotens kann im Anschluss
an jede herkömmliche Ultraschalluntersuchung im B-Mode erfolgen. Sie ist in der
Regel nicht zeitaufwendig und kann dem Untersucher wertvolle Informationen
bezüglich der Gewebeelastizität des Knotens liefern, wodurch sich ein zusätzliches
Kriterium für die Unterscheidung zwischen benignen und malignen Knoten ergibt.
Die drei Ultraschallgeräte lieferten in der Erhebung der vorliegenden Arbeit
vergleichbare Ergebnisse. Folgende Punkte gilt es jedoch in Zusammenhang mit
der verwendeten Elastografietechnik für eine valide elastografische Untersuchung
zu beachten: Bei der Ermittlung der Strain-Ratio mit Hilfe der Kompressionselastografie müssen die beiden ROIs von Knoten und Schilddrüse unbedingt auf
gleicher Höhe gesetzt werden. Bei der elastografischen Untersuchung mittels der
Scherwellentechnologie müssen sowohl die Skaleneinstellungen als auch die
Messtiefe beachtet werden.
Auch wenn die Geräte und die Technologien wie gesagt in dieser Arbeit
vergleichbare Ergebnisse lieferten, ist für die Zukunft zu erwarten, dass sich die
quantitative Scherwellentechnologie durchsetzen wird. Diese liefert schon heute viel
versprechende Ergebnisse und ist aufgrund ihrer Technologie objektiver und
reproduzierbarer. Dennoch gibt es für sie Verbesserungspotential: Die Hersteller
sollten zum einen die Größe der ROI an die Größe des Knotens adaptierbar
machen. Zum anderen sollte die Messtiefe direkt in die Messung der
Scherwellengeschwindigkeiten integriert werden. Des Weiteren müssen hier Cutoff-Punkte für zukünftige Messungen etabliert werden.
Ein weiterer Ansatzpunkt für die Verwendung der Scherwellentechnologie ist
sicherlich die Anwendung in der Diagnostik von generalisierten Schilddrüsenparenchymerkrankungen. Die vorliegende Arbeit konnte hier signifikante Unterschiede zwischen gesundem und krankem Parenchym in den Messwerten zeigen.
Für künftige Forschung bietet die Untersuchung von Schilddrüsenknoten mit Hilfe
der Elastografie viel Potential, die in Anbetracht der steigenden Inzidenz von
Schilddrüsenkarzinomen lohnenswert scheint.
101
Zusammenfassung
5 Zusammenfassung
Ziel dieser Arbeit war es, die unterschiedlichen Elastografietechniken der drei
Ultraschallgeräte Hitachi HI VISION Ascendus, Toshiba Aplio 500 und Siemens
Acuson S3000 in der Differenzierung zwischen benignen und malignen
Schilddrüsenknoten zu untersuchen und hinsichtlich ihrer diagnostischen Werte
miteinander zu vergleichen.
Während sich das Hitachi und das Toshiba Gerät der Kompressionselastografie in
der Erstellung eines farblichen Elastogramms und einer Strain-Ratio bedienen,
verwendet das Siemens Gerät die sogenannte Acoustic Radiation Force Imaging
(ARFI) Technologie und misst die Geschwindigkeit der generierten Scherwellen.
In dieser Arbeit wurden 41 Patienten mit 53 Schilddrüsenknoten an diesen drei
Geräten untersucht. Anschließend wurden diese Patienten an der Schilddrüse
operiert und das histopathologische Gutachten als Referenz übernommen. Neben
den
Elastografiewerten
wurden
folgende
Parameter
erhoben:
Patienten-
charakteristika, B-Bild Kriterien der Schilddrüse und der Läsion mit Zuteilung zu
einer Thyroid Imaging Reporting and Data System (TIRADS) Kategorie,
Vaskularisation der Läsion. Für die elastografische Untersuchung wurden am
Hitachi und am Toshiba Ultraschallgerät zum einen ein qualitatives farbliches
Elastogramm,
das
entsprechend
seiner
Farbzusammensetzung
in
eine
Klassifikation eingeordnet wurde, und zum anderen die semiquantitative StrainRatio von Schilddrüsen- zu Knotenparenchym erhoben. Am Siemens Gerät wurde
die elastografische Untersuchung mittels des Programms Virtual Touch™ IQ (VTIQ)
durchgeführt.
Hierbei
wurde
die
grafische
Darstellung
der
Scherwellen-
geschwindigkeiten interpretiert und anhand der Farbzusammensetzung einer
Klassifikation zugeordnet. Außerdem wurden die Scherwellengeschwindigkeiten
innerhalb der Läsion und innerhalb des umgebenden Schilddrüsenparenchyms in
vom Untersucher platzierten ROIs ermittelt. Die Erhebung der qualitativen und der
scherwellenbasierten Elastografiedaten erfolgte im Quer- und im Längsschnitt, die
Daten der semiquantitativen Strain-Ratio wurden nur im Querschnitt erhoben. Für
die Klassifikation der farblichen Elastogramme wurden vier Elastografiescores (ES)
unterschieden: ES 1 und ES 2 wurden als Vorhersage für Benignität, ES 3 und ES
4 als Vorhersage für Malignität definiert. Für die Strain-Ratio-Werte und die
102
Zusammenfassung
numerische Darstellung der Scherwellengeschwindigkeiten wurden jeweils die
bestmöglichen
Cut-off-Punkte
ermittelt.
Anschließend
wurden
für
alle
elastografischen Verfahren die entsprechenden diagnostischen Werte berechnet.
Im Vergleich der B-Bild-Kriterien, der Vaskularisation und der TIRADS-Klassifikation
zwischen benignen und malignen Knoten zeigten sich keine signifikanten
Unterschiede. Im Vergleich der Werte der farblichen Elastogramme erreichte das
Hitachi Gerät im Längsschnitt die höchste Sensitivität mit 83,3%, die höchste
Summe aus Sensitivität und Spezifität das Siemens Gerät im Querschnitt mit 66,7%
bzw. 68,1%. Im Vergleich der Strain-Ratio-Werte und der numerischen Darstellung
der Scherwellengeschwindigkeitsmessung konnte sowohl die höchste Sensitivität
als auch die höchste Spezifität am Hitachi Gerät mit 80,0% bzw. 72,2% im
Querschnitt errechnet werden.
In einer weiterführenden Betrachtung der Scherwellengeschwindigkeitswerte
zwischen
Knoten-
und
Schilddrüsengewebe
konnten
signifikant
höhere
Geschwindigkeiten im Knoten gemessen werden. Zudem zeigte sich ein
signifikanter Unterschied der Geschwindigkeiten zwischen den verschiedenen
Histopathologien der Schilddrüse.
Zusammenfassend ist zu sagen, dass keines der drei Ultraschallgeräte in dem
Maße überlegen war, als dass zukünftig elastografische Untersuchungen von
Schilddrüsenknoten ausschließlich an diesem Gerät erfolgen sollten. Die
Elastografie kann dem Untersucher wichtige Hinweise bezüglich des Härtegrades
einer
Läsion
liefern,
muss
aber
in
diesem
Kontext
als
additionale
Untersuchungsmethode zur herkömmlichen B-Bild-Sonografie verstanden werden.
Zukünftig wird sich höchstwahrscheinlich die Elastografie basierend auf der
Messung der Scherwellengeschwindigkeiten durchsetzen, da diese Methode
aufgrund ihrer Technologie als die objektivste und damit vergleichbarste gilt. Sie
lieferte bereits in anderen Arbeiten ausgezeichnete diagnostische Werte und weist
auch in der vorliegenden Arbeit zufriedenstellende Werte auf.
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Anhang
Volumen der Schilddrüse
Tabelle 17: Diagnostische Werte (Mittelwert, Standardabweichung (STD), Median,
Wertebereich) der Schilddrüsenvolumina von rechten und linken Schilddrüsenlappen (SDLappen), sowie das Gesamtvolumen der Schilddrüsen in Milliliter (ml). Aufgeführt für die
Gruppe der Schilddrüsen mit benigner Läsion, Schilddrüsen mit maligner Läsion, sowie für
die Gesamtanzahl der Schilddrüsen. In Klammern ist die jeweilige Fallzahl der Gruppe
angegeben (n). In der letzten Zeile steht der errechnete p-Wert für die Differenzierung der
Schilddrüsen mit benignen und malignen Läsionen anhand ihrer Volumina. Ausgewertet ist
das Endkollektiv. Universitätsklinikum Ulm, 12/2012 - 06/2013.
Schilddrüsen mit
Schilddrüsen mit
Gesamtanzahl der
benigner Läsion
maligner Läsion
Schilddrüsen
(n= 36)
(n=5)
(n=41)
p-Wert
Mittelwert ± STD; Median (Wertebereich)
Volumen
rechter SD-
27,2 ± 28,7
16,2 ± 14,9
25,8 ± 27,5
18,2 (0,2-127,2)
9,0 (5,9-42,0)
15,4 (0,2-127,2)
27,4 ± 38,2
7,4 ± 2,8
24,9 ± 36,3
13,4 (1,4-178,7)
7,9 (3,5-10,7)
10,7 (1,4-178,7)
54,5 ± 60,3
23,6 ± 16,0
50,8 ± 57,6
37,2 (1,6-305,9)
19,7 (9,4-50,9)
35,0 (1,6-305,9)
0,4372
Lappen (ml)
Volumen
linker SD-
0,0558
Lappen (ml)
Volumen der
SD gesamt
(ml)
0,1202
117
Anhang
Scherwellengeschwindigkeitsmessungen
Tabelle 18: Diagnostische Werte (Mittelwert, Standardabweichung (STD), Median,
Wertebereich) der Scherwellengeschwindigkeiten in Meter pro Sekunde (m/s) von Läsion und
Schilddrüsenparenchym
in
den
drei
unterschiedlichen
Schnittebenen
und
Skaleneinstellungen: Querschnitt 0,5-6,5 m/s und 0,5-9,0 m/s und Längsschnitt 0,5-6,5 m/s,
aufgeführt für die unterschiedlichen histopathologischen Diagnosen der Läsion, sowie die
für Gesamtanzahl. In Klammern ist die jeweilige Fallzahl der Histopathologien (n) angegeben.
Für die Differenzierung von Läsion und Schilddrüsengewebe anhand der
Scherwellengeschwindigkeiten sind in den einzelnen Histopathologien die p-Werte
angegeben. Fettgedruckte p-Werte stellen signifikante Werte dar. Datenerhebung am
Siemens Acuson S3000 Ultraschallgerät und Auswertung des Endkollektivs.
Universitätsklinikum Ulm, 12/2012 - 06/2013.
MikrofolliStrumaFollikulärPapilläres
kuläres
Gesamtanzahl
knoten
es Adenom
Karzinom
Adenom
(n=53)
(n= 30)
(n=7)
(n=6)
(n=10)
Mittelwert ± STD; Median (Wertebereich)
Quer-
Läsion
3,3 ± 0,9
2,9 ± 0,7
2,8 ± 0,4
3,6 ± 1,5
3,2 ± 0,9
(m/s)
3,1 (1,6-6,0)
2,7 (2,0-4,2)
2,8 (2,1-3,6)
3,6 (1,8-6,1)
2,9 (1,6-6,1)
2,7 ± 0,7
2,5 ± 0,6
2,9 ± 0,8
3,3 ± 0,6
2,8 ± 0,7
2,5 (1,5-4,2)
2,4 (1,6-3,6)
2,7 (2,0-4,1)
3,3 (2,6-4,0)
2,6 (1,5-4,2)
p- Wert
0,0046
0,3506
0,8709
0,7313
0,0101
Läsion
3,6 ± 1,3
3,0 ± 1,0
2,8 ± 0,5
4,0 ± 2,4
3,4 ± 1,3
3,1 (1,5-7,5)
3,0 (1,9-4,8)
2,8 (2,1-3,8)
3,7 (1,8-8,4)
3,0 (1,5-8,4)
2,9 ± 1,0
2,4 ± 0,5
2,7 ± 0,7
3,7 ± 1,1
2,9 ± 1,0
2,7 (1,7-7,0)
2,3 (1,8-3,5)
2,6 (2,0-4,6)
3,3 (2,7-5,5)
2,7 (1,7-7,0)
p- Wert
0,0320
0,2661
0,7171
0,7865
0,0280
Läsion
3,4 ± 1,1
2,6 ± 0,8
2,9 ± 1,0
3,3 ± 1,9
3,2 ± 1,2
3,1 (1,2-6,3)
2,9 (1,1-3,2)
2,8 (1,8-5,6)
2,5 (1,6-6,1)
2,9 (1,1-6,6)
2,5 ± 0,5
2,4 ± 0,4
2,6 ± 0,6
2,9 ± 0,5
2,6 ± 0,5
2,5 (1,7-3,6)
2,3 (1,8-3,0)
2,6 (1,8-3,7)
2,7 (2,4-3,5)
2,6 (1,7-3,7)
0,0010
0,6288
0,4815
0,5660
0,0010
schnitt
Schild-
0,5-6,5
drüse
m/s
(m/s)
Quer-
(m/s)
schnitt
Schild-
0,5-9,0
drüse
m/s
(m/s)
Längs-
(m/s)
schnitt
Schild-
0,5-6,5
drüse
m/s
(m/s)
p- Wert
118
Anhang
Tabelle 19: Diagnostische Werte (Mittelwert, Standardabweichung (STD), Median,
Wertebereich) der Scherwellengeschwindigkeiten in Meter pro Sekunde (m/s) im gesunden
Schilddrüsengewebe und in den Läsionen, die sich im gesunden Schilddrüsengewebe
befinden, aufgeführt nach Schnittebene und Skaleneinstellung: Querschnitt 0,5-6,5 m/s und
0,5-9,0 m/s und Längsschnitt 0,5-6,5 m/s. Die Fallzahl ist in den Gruppen in Klammern (n)
angegeben. Die letzte Spalte gibt den berechneten p-Wert für die Differenzierung des
Schilddrüsengewebes und der Läsion anhand der Scherwellengeschwindigkeit an.
Fettgedruckte p-Werte sind signifikante Werte. Datenerhebung am Siemens Acuson S3000
Ultraschallgerät und Auswertung der Subanalyse des Endkollektivs mit ausschließlich
gesundem Schilddrüsenparenchym. Universitätsklinikum Ulm, 12/2012 - 06/2013.
Gesundes SchilddrüsenKnoten (n=34)
gewebe (n= 34)
Mittelwert ± STD, Median (Wertebereich)
Querschnitt
2,9 ± 0,7
3,1 ± 1,0
0,5-6,5 m/s
2,7 (1,9-4,1)
2,8 (1,6-6,1)
Querschnitt
3,0 ± 1,1
3,3 ± 1,5
0,5- 9,0 m/s
2,7 (2,0-7,0)
2,8 (1,5-8,4)
Längsschnitt
2,6± 0,5
3,0 ± 1,2
0,5-6,5 m/s
2,6 (1,7-3,7)
2,8 (1,1-6,3)
p-Wert
0,0101
0,0280
0,0010
119
Anhang
Tabelle 20: Diagnostische Werte (Fallzahl (n), Mittelwert, Standardabweichung (STD), Median,
Wertebereich) der Scherwellengeschwindigkeiten in Meter pro Sekunde (m/s) der benignen
und malignen Läsionen, sowie der Gesamtanzahl der Läsionen aufgeführt nach den
unterschiedlichen Histologien des Schilddrüsengewebes: Gesundes Gewebe, Chronische
Thyreoiditis und Hashimoto-Thyreoiditis. Die Scherwellengeschwindigkeiten wurden in den
drei Schnittebenen und Skaleneinstellungen Querschnitt 0,5-6,5 m/s und 0,5-9,0 m/s und
Längsschnitt 0,5-6,5 m/s am Siemens Acuson S3000 Ultraschallgeräte für das Endkollektiv
erhoben. Die letzte Spalte gibt die errechneten p-Werte für eine Differenzierung der benignen
und malignen Läsionen anhand ihrer Scherwellengeschwindigkeiten an. Universitätsklinikum
Ulm, 12/2012 - 06/2013.
Benigne
Maligne
Gesamt-
Histologie Schilddrüse
Gesund (m/s)
Querschnitt
Chronische
0,5-6,5
(m/s)
m/s
Thyreoiditis
(n=6)
(n=53)
Knotenanzahl n,
Mittelwert ± STD, Median (Wertebereich)
p-Wert
n=31
3,0 ± 0,9
2,8 (1,6-6,0)
n=3
3,4 ± 2,3
2,3 (1,8-6,1)
n=34
3,1 ± 1,0
2,8 (1,6-6,1)
0,5848
n=11
3,4 ± 0,8
3,3 (2,1-4,6)
n=3
3,8 ± 0,4
3,9 (3,3-4,1)
n=14
3,5 ± 0,8
3,5 (2,1-4,6)
0,5334
n=0
Gesund (m/s)
n=31
3,2 ± 1,2
2,9 (1,5-7,5)
n=3
4,2 ± 3,7
2,3 (1,8-8,4)
n=34
3,3 ± 1,5
2,8 (1,5-8,4)
0,5848
n= 11
3,6 ± 1,0
3,3 (2,1-5,2)
n=3
3,9 ± 0,4
4,0 (3,4-4,3)
n=14
3,6 ± 0,9
3,7 (2,1-5,2)
0,5334
0,5-9,0
(m/s)
Thyreoiditis
Hashimoto-Thyreoiditis
(m/s)
n= 5
3,6 ± 1,1
3,1 (3,0-5,6)
n=0
n=5
3,6 ± 1,1
3,1 (3,0-5,6)
Gesund (m/s)
n=31
2,9 ± 1,0
2,8(1,1-6,3)
n=3
3,2 ± 2,5
2,0 (1,6-6,1)
n=34
3,0 ± 1,2
2,8 (1,1-6,3)
Längs-
m/s
(n=47)
n=5
3,3 ± 0,7
3,1 (2,7-4,4)
Chronische
0,5-6,5
anzahl
n=5
3,3 ± 0,7
3,1 (2,7-4,4)
schnitt
schnitt
Läsion
Hashimoto-Thyreoiditis
(m/s)
Quer-
m/s
Läsion
n=11
n=3
n=14
(m/s)
3,8 ± 1,3
3,1 (2,0-5,6)
3,4 ± 1,7
2,9 (2,0-5,4)
3,7 ± 1,3
3,1 (2,0-5,6)
Hashimoto-Thyreoiditis
(m/s)
n=5
3,2 ± 0,6
3,3 (2,4-4,0)
n=0
n=5
3,2 ± 0,6
3,3 (2,4-4,0)
Chronische
Thyreoiditis
0,5042
0,7552
120
Anhang
Tabelle 21: Diagnostische Werte (Mittelwert, Standardabweichung (STD), Median,
Wertebereich und 95%–Intervalle) der Scherwellengeschwindigkeiten in Meter pro Sekunde
(m/s) für Schilddrüsengewebe mit benignen und Schilddrüsengeweben mit einer malignen
Läsion, sowie für die Gesamtanzahl der Schilddrüsengewebe. Angegeben in Klammern ist
die jeweilige Fallzahl der Gruppe (n): Erhoben sind die Daten in den drei unterschiedlichen
Schnittebenen und Skaleneinstellungen: Querschnitt 0,5-6,5 m/s und 0,5-9,0 m/s und
Längsschnitt 0,5-6,5 m/s am Siemens Acuson S3000 Ultraschallgerät für das Endkollektiv. In
der letzten Spalte sind die p-Werte für die Differenzierung zwischen den
Schilddrüsengeweben anhand der Scherwellengeschwindigkeiten angegeben. Fettgedruckte
p-Werte stellen signifikante Werte dar. Universitätsklinikum Ulm, 12/2012 - 06/2013.
Schilddrüsengewebe
Schilddrüsengewebe
Gesamt
mit benigner Läsion
mit maligner Läsion
(n=53)
(n=47) m/s
(n= 6) m/s
m/s
Mean ± STD; Median (Wertebereich); 95%-Intervall
Querschnitt
2,7 ± 0,7
3,3 ± 0,6
0,5-6,5 m/s
2,5 (1,5-4,2)
3,3 (2,6-4,0)
(m/s)
2,5-2,9
2,7-4,0
Querschnitt
2,8 ± 0,9
3,7 ± 1,1
0,5-9,0 m/s
2,6 (1,7-7,0)
3,3 (2,7-5,5)
(m/s)
2,5-3,1
2,5-5,0
Längsschnitt
2,5 ± 0,5
2,9 ± 0,5
0,5-6,5 m/s
2,5 (1,7-3,7)
2,7 (2,4-3,5)
(m/s)
2,4-2,7
2,3-3,4
2,8 ± 0,7
2,6 (1,5-4,2)
2,9 ± 1,0
2,7 (1,7-7,0)
2,6 ± 0,5
2,6 (1,7-3,7)
p-Wert
0,0365
0,0306
0,1089
121
Anhang
Vergleichsstudien
Tabelle 22: Studien, deren Material und Methodik und Ergebnis, die einen Vergleich der
Realtime-Elastografie (RTE) und der Strain-Ratio (SR) an einem Hitachi Ultraschallgerät
durchführten.
Aufgeführt
sind
Studienerstautor,
Publikationsjahr,
Studientitel,
Gesamtknotenanzahl, Anzahl der malignen Knoten, das verwendete Einteilungsschema der
RTE, die gewählte Berechnung der SR und wenn angegeben, gewählte Schnittebene, Druck
und Messtiefe. Im Ergebnisteil stehen die diagnostischen Werte Sensitivität (Sen) und
Spezifität (Spe) der RTE und der SR mit berechnetem Cut-off-Punkt. (TA=Transverse Axis;
LA=Longitudinal Axis; SCM= M. sternocleidomastoideus; SD=Schilddrüse)
Studie
Kagoya et al. (2010)
Utility of elastography for differential
diagnosis of benign and malignant
thyroid nodules.[41]
Cakir et al. (2011)
Diagnostic
value
of
elastosonographically
determined
strain index in the differential diagnosis
of benign and malignant thyroid
nodules.[14]
Xing et al. (2011)
Differentiation
of
benign
from
malignant thyroid lesions: calculation
of the strain ratio on thyroid
sonoelastography.[87]
Ning et al. (2012)
The value of strain ratio in differential
diagnosis of thyroid solid nodules. [57]
Material und Methodik
Knotenanzahl gesamt: 47
Maligne Knoten: 11
RTE: 1,2/3,4
SR= Knoten/SCM
RTE: Sen=73% Spe=64%
SR: Cut-off-Punkt=1,5
Sen=90% Spe= 50%
Knotenanzahl gesamt: 391
Maligne Knoten: 125
Druck: 3-4
RTE: 1,2,3/4,5
SR= SD-Parenchym/Knoten
RTE: Sen=58,4% Spe=71,0%
SR: LA Cut-off-Punkt=16,709
Sen=73,4% Spe= 70,0%
TA Cut-off-Punkt= 8,817
Sen=61,3% Spe=63,5%
Knotenanzahl gesamt: 98
Maligne Knoten: 45
Druck: 2-3
RTE: 1,2/3,4
SR= SD-Parenchym/ Knoten
(auf gleicher Höhe gemessen)
Knotenanzahl gesamt: 99
Maligne Knoten: 32
Druck: 2-4
SR= Knoten/SD-Parenchym
(auf gleicher Höhe gemessen)
Ünlütürk et al. (2012)
Ultrasound elastography is not
superior to grayscale ultrasound in
predicting malignancy in thyroid
nodules.[80]
Knotenanzahl gesamt: 194
Maligne Knoten: 58
LA, Druck: 3-4
RTE: 1/2,3 (1. Subgruppe)
1,2/3 (2. Subgruppe)
SR= SD-Parenchym/Knoten
(keine Angabe zur Messtiefe)
Cakal et al. (2014)
Elastography in the Differential
Diagnosis of Thyroid Nodules.[13]
Refaat et al. (2014)
Can real-time ultrasound elastography
using the color score and strain ratio
differentiate between benign and
malignant solitary thyroid nodules?[66]
Ergebnis
RTE: Sen=88,8% Spe=81,1%
SR: Cut-off-Punkt=3,79
Sen=97,8% Spe= 85,7%
RTE: Cut-off-Punkt=3,5
Sen=82,4% Spe=71,6%
SR: Cut-off-Punkt=4,225
Sen= 81,8% Spe= 82,9%
RTE: 1. Subgruppe:
Sen=78% Spe=44%
2. Subgruppe:
Sen=67% Spe=78%
SR: Cut-off-Punkt=2,1
Sen=69% Spe=67%
Knotenanzahl gesamt: 601
Maligne Knoten: 29
RTE: 1,2,3/4,5
SR= SD-Parenchym/Knoten
(keine Angabe zur Messtiefe)
RTE: Sen=76% Spe=96%
SR: Cut-off-Punkt=3,75
Sen= 83% Spe= 95%
Knotenanzahl gesamt: 35
Maligne Knoten: 14
Druck: 3
RTE: 1,2,3/4,5
SR= SD-Parenchym/Knoten
(Messung nicht auf gleicher Höhe)
RTE: Sen=78,6% Spe=78,9%
SR: Cut-off-Punkt: 2,20
Sen=85,7% Spe=90,5%
122
Anhang
Tabelle 23: Studien, deren Material und Methodik und Ergebnis, die einen Vergleich der
Realtime-Elastografie (RTE) und der Strain-Ratio (SR) an einem Toshiba Ultraschallgerät
durchführten.
Aufgeführt
sind
Erstautor,
Publikationsjahr,
Studientitel,
die
Gesamtknotenanzahl, die Anzahl der malignen Knoten, das verwendete Einteilungsschema
der RTE, Berechnung der SR und wenn angegeben, die gewählte Messtiefe und Schnittebene.
Im Ergebnisteil stehen die diagnostischen Werte Sensitivität (Sen) und Spezifität (Spe) der
RTE und der SR mit berechnetem Cut-off-Punkt. (Kn=Knoten; TA=Transverse Axis)
(*Nachträgliche Berechnung der Werte aus den Angaben in der Arbeit)
Studie
Ciledag et al. (2012)
The utility of ultrasound elastography
and MicroPure imaging in the
differentiation of benign and malignant
thyroid nodules. [18]
Material und Methodik
Knotenanzahl gesamt: 74
Maligne Knoten: 9
RTE: 1,2,3/4,5
SR= Kn/Muskel
Knotenanzahl gesamt: 168
Comparison of strain ratio with
elastography
score
system
in
differentiating malignant from benign
thyroid nodules. [81]
Maligne Knoten: 52
RTE: 1,2,3/4,5
SR= SD-Parenchym/Kn
(in gleicher Tiefe gemessen)
Comparison of muscle-to-nodule and
parenchyma-to-nodule strain ratios in
the differentiation of benign and
malignant thyroid nodules: which one
should we use? [3]
RTE*: Sen 88,9% Spe 95,4%
SR: Cut-off-Punkt= 2,31
Sen=85,7% Spe=82,1%
(in gleicher Tiefe gemessen)
Wang et al. (2013)
Aydin et al. (2014)
Ergebnis
Knotenanzahl gesamt: 106
Maligne Knoten: 23
TA
RTE: 1,2/3,4
SR 1= SD-Parenchym/Kn
SR 2= Muskel/Kn
(in gleicher Tiefe gemessen)
RTE: Sen 84,6% Spe 78,5%
SR: Cut-off-Punkt= 3,86
Sen=80,8% Spe=91,4%
RTE: Sen=95,6%, Spe=50,6%
SR 1: Cut-off-Punkt= 3,14
Sen=95,6% Spe=93,4%
SR 2: Cut-off-Punkt= 1,85
Sen=95,6% Spe=92,8%
123
Anhang
Tabelle 24: Studien, deren Material und Methodik und Ergebnis, die einen Vergleich der Programme Virtual Touch™ Imaging (VTI) und Virtual Touch™ Quantification (VTQ) durchführen.
Aufgeführt sind Erstautor, Publikationsjahr, Studientitel, die Gesamtknotenanzahl, die Anzahl
der malignen Knoten (mal. Kn), das verwendete Einteilungsschema und die Farbgebung der
VTI, die gewählten Cut-off-Punkte der VTQ und die diagnostischen Werte Sensitivität (Sen)
und Spezifität (Spe) von VTI und VTQ.
Studie
Calvete et al. (2014)
Acoustic radiation force impulse
imaging for evaluation of the thyroid
gland. [15]
Liang et al. (2014)
Binary logistic regression anlysis of
solid thyroid nodules imaged by highfrequency ultrasonography, acousitc
radiation force impulse, and contrastenhanced ultrasonography. [46]
Material und Methodik
Knotenanzahl gesamt: 157
Maligne Knoten: 28
VTI: 1,2,3/4,5 (lila-rot)
VTQ
Knotenanzahl gesamt: 80
Maligne Knoten: 22
VTI: 1,2,3/4,5 (schwarz-weiß)
VTQ: 1. Cut-off-Punkt für maligne
Knoten
2. Cut-off-Punkt für benigne
Ergebnis
VTI: Sen=97,67% Spe=82,14%
VTQ: 1. Cut-off-Punkt=2 m/s
Sen=89,3% Spe=79,0%
2. Cut-off-Punkt=2,5 m/s
Sen=85,7%, Spe=96,0%
VTI: Sen=81,8%% Spe=82,8%%
VTQ: 1. Cut-off-Punkt= 3,65 m/s
2. Cut-off-Punkt= 2,01 m/s
Sen=77,3% Spe=55,5%%
Knoten
Xu et al. (2014)
Conventional US, US elasticity
imaging, and acoustic radiation force
impulse imaging for prediction of
malignancy in thyroid nodules. [88]
Zhang et al. (2014)
The value of virtual touch tissue image
(VTI) and virtual touch tissue
quantification (VTQ) in the differential
diagnosis of thyroid nodules.[90]
Knotenanzahl gesamt:441
Maligne Knoten: 116
VTI: 1,2,3/4,5,6 (schwarz-weiß)
VTQ
VTI: Sen=80,0% Spe=93,8%
VTQ: Cut-off-Punkt=2,87 m/s
Sen=71,6% Spe= 83,4%
Knotenanzahl gesamt: 113
Maligne Knoten: 46
VTI: 1,2/3,4 (schwarz-weiß)
VTQ
VTI: Sen=95,6% Spe=89,6%
VTQ:
Cut-off-Punkt=2,9
m/s
Sen=91,3% Spe= 85,1%
Tabelle 25: Diagnostische Werte (Sensitivität, Spezifität, Positiver Vorhersagewert, Negativer
Vorhersagewert) in Prozent der Arbeit von Bojunga et al. für die Realtime-Elastografie (RTE)
und die ARFI basierte Scherwellenelastografie (ARFI= Acoustic Radiation Force Impulse). Bei
der RTE wurden die Elastografiescores 1 und 2 als benigne und 3 und 4 als maligne definiert
(1,2/3,4). Der gewählte Cut-off-Punkt der ARFI-Scherwellengeschwindigkeit beträgt 2,57 Meter
pro Sekunde (m/s).
Bojunga et al. (2012)
Acoustic radiation force impulse imaging for differentiation of thyroid nodules. [9]
RTE
ARFI
1,2/3,4
Cut-off-Punkt=2,57 m/s
Sensitivität (%)
76
57
Spezifität (%)
72
85
Positiver Vorhersagewert (%)
30
38
Negativer Vorhersagewert (%)
95
93
Diagnostische Werte
124
Anhang
Tabelle 26: Studien, die die Scherwellengeschwindigkeit von Schilddrüsenparenchym,
benignen und malignen Knoten untersucht haben. Genannt sind der Erstautor, das
Publikationsjahr
in
Klammern
und
der
Titel
der
Studie.
Die
mittleren
Scherwellengeschwindigkeiten
sind
in
Meter
pro
Sekunde
(m/s)
für
das
Schilddrüsenparenchym, benigne und maligne Knoten angegeben. Gu et al. und Grazhdani
et al. führen für das Schilddrüsenparenchym zwei Geschwindigkeiten auf: die erste steht für
das Schilddrüsenparenchym, das benigne Knoten enthält (benigne Kn), die zweite für
Schilddrüsenparenchym mit malignen Knoten (maligne Kn).
Studie
Schilddrüsenparenchym
Benigne
Knoten
Maligne
Knoten
Mittlere Scherwellengeschwindigkeit (m/s)
Bojunga et al. (2012)
Acoustic radiation force impulse imaging for differentiation of
thyroid nodules. [9]
1,76
1,90
2,69
2,01
3,94
2,04
1,70
3,39
1,98
2,02
4,3
1,64
1,88
2,69
2,14
3,75
Gu et al. (2012)
Preliminary study on the diagnostic value of acoustic radiation
force impulse technology for differentiating between benign and
malignant thyroid nodules. [32]
1,97 (benigne Kn)/
2,07 (maligne Kn)
Calvete et al. (2014)
Acoustic radiation force impulse imaging for evaluation of the
thyroid gland. [15]
Friedrich-Rust et al. (2011)
Acoustic Radiation Force Impulse-Imaging for the evaluation of
the thyroid gland: a limited patient feasibility study. [27]
Fukuhara et al. (2014)
Phantom experiment and clinical utility of quantitative shear
wave elastography for differentiating thyroid nodules. [29]
Grazhdani et al. (2014)
Prospective evaluation of acoustic radiation force impulse
technology in the differentiation of thyroid nodules: accuracy
and interobserver variability assessment. [31]
2,04 (benigne Kn)/
2,10 (maligne Kn)
125
Danksagung
Die Danksagung wurde aus Gründen des Datenschutzes entfernt.
Lebenslauf
Der Lebenslauf wurde aus Gründen des Datenschutzes entfernt.