Elastography mean strain histogram value for the differential diagnosis of malignant pancreatic masses: a monocentric study

Introduction Endoscopic ultrasound (EUS) elastography is a recent ultrasound method used for the real-time visualization and evaluation of tissue elasticity. Qualitative and quantitative methods have been used, in particular in evaluation of pancreatic diseases and malignant lymph nodes, with interesting results regarding the accuracy and the differential diagnosis between malignant and benign masses. No consensus has been reached with regard to the superiority of different quantitative methods, but strain ratio and strain histogram (SH) remain the most used. SH corresponds to a graphical representation of the color distribution in a region of interest (ROI), and mean SH (mSH) value is a SH-derived quantitative measure of the global hardness in the evaluated ROI. Materials and methods The aim of the present study was to describe the different elastographic patterns of solid pancreatic masses (pancreatic adenocarcinoma, PA, and pancreatic neuroendocrine tumor, pNET) using the mSH value. A group of normal patients was enrolled to define the normal pancreatic elasticity. This is a prospective, observational, monocentric study. Experienced EUS examiners performed the endoscopic procedure and elastographic measures. Contrast enhancement was performed, and according to the European Federation Societies of Ultrasound in Medicine and Biology guidelines and recommendations, 2 phases were defined for CE-US and CEH-EUS of the pancreas: an early and/or arterial phase (starting from 10 to 30 seconds) and a late and/or venous phase (from 30 to 120 seconds). Enhancement was evaluated in arterial phase. When the lesion resulted hypovascular (hypo-enhanced), the aspect was defined as typical for adenocarcinoma while an hypervascular lesion (with strong arterial hyper-enhancement) was considered typical of neuroendocrine tumors. SH was calculated automatically by machine integrated software in a ROI manually selected by the operator. Four parameters were calculated using the histogram to quantify the elasticity of the pancreas: the mSH, the standard deviation of the histogram, the kurtosis and the skewness. Three different measures were performed by the same operator and the mean value of the previous described values was evaluated. After the elastographic measure a FNA was performed when a lesion was observed. We used the histology obtained by FNA or surgical specimens or the global assessment of cytology and imaging as reference standard for the diagnosis, except in case of normal examinations. Results A total of 88 patients were included: 9 normals, 45 PA, 9 pNET (5 grade 1, 4 grade2-3), 5 chronic pancreatitis, 20 others (IPMN, metastatic lesions, pancreatic cystoadenoma, etc). Only patients with normal pancreas, PA and pNET were included in the statistical analysis. Mean age was 64 (range: 19-88). All the patients presenting a pancreatic lesion, except one, received the contrast. All the patients with pNET presented a typical hypervascular enhancement. On the other hand, of patients with histological proven pancreatic adenocarcinoma, only 37 presented a typical hypoenhancement, while 5 presented an hypervascularisation and 2 patients an atypical enhancement (represented by a partial arterial enhancement). Regarding elastography, we obtained a statistically significant difference between the malignant lesions (p-Net grade 2/3 and adenocarcinoma) and normal pancreas, considering all the parameters evaluated (mSH, standard deviation, kurtosis and skewness). No differences were found in elastographic measurement between p-NET and adenocarcinoma, neither between p-NET grade 1 (that, considering the good prognosis and slow evolution, could be considered neither as benign neither as malign) and p-NET grade 2/3. At univariate analysis we found that all the elastographic parameters measured were capable to differentiate benign versus malign disease, with a cut-off calculated with ROC-curves of 43.250 for mSH, 44.63 for standard deviation, 1.5 for the skewness and 5 for kurtosis. At multivariate analysis only mSH resulted statistically significative to distinguish benign versus malign lesions. At a model constructed by logistic regression (9.8958 – 0.3170*moyenne + 0.2989*SD + 0.7935*kurtosis – 7.0642*skewness) a cut off of 0.57 was found to distinguish benign versus malign lesions. Conclusions Mean strain histogram seems able to differentiate pancreatic cancer from benign pancreas. EUS elastography could potentially be used in negative EUS–FNA cases, which represent up to 25% of patients with focal masses. The presence of a strong suspicion of pancreatic cancer is indicated when combining meanSH, standard deviation, skewness and kurtosis in a statistical model we obtain a cut-off>0.57.

Introduzione L’elastometria condotta tramite ecoendoscopia è una nuova tecnica utilizzata per la visualizzazione e la valutazione in real time dell’elasticità dei tessuti. È noto infatti che i tessuti patologici, quali ad esempio i tessuti tumorali, presentano un’elasticità diversa rispetto ai tessuti normali. Fino ad oggi sono state utilizzate tecniche di misurazione dell’elasticità sia di tipo qualitativo che di tipo quantitativo. Le misure qualitative sono però gravate da una scarsa riproducibilità. Per tale ragione esse sono state praticamente abbandonate afavore di misure quantitative. Non esiste un consenso circa la superiorità di un metodo quantitativo rispetto ad un altro, ma lo “strain ratio” (SR) e lo “strain histogram” restano le metodiche più utilizzate. Lo SH, utilizzato in questo studio, corrisponde a una rappresentazione grafica della distribuzione del colore in una determinata area di interesse, e il valore del mSH è una misura dell’elasticità globale in un’area di interesse prescelta, normalmente corrispondente alla lesione. L’accuratezza dell’elastometria è stata valutata nelle patologie pancreatiche e linfonodali, mostrando risulatati interessanti soprattutto nella diagnosi differenziale tra le masse benigne e le masse maligne. Materiali e metodi Lo scopo del nostro studio è la quantificazione del pattern elastografico nel pancreas normale, nell’adenocarcinoma pancreatico (AP) e nei tumori neuroendocrine (NET). Si tratta di uno studio prospettico, monocentrico e osservazionale. L’ecoendoscopia con contrasto è stata effettuata e, secondo le line guida della società Europea di ecografia, sono state individuate 2 fasi contrastografiche per lo studio del pancreas: la prima, dai 10 ai 30 secondi, denominata fase precoce o arteriosa e la seconda, tardiva o venosa, dai 30 ai 120 secondi. L’enhancement delle lesioni pancreatiche è stato valutato in fase arteriosa. All’ecoendoscopia con contrasto, l’aspetto tipico di AP è definito in presenza di ipo-enhancement, mentre l’aspetto tipèico in caso di NET è definite in presenza di iper-enhancement arterioso. Successivamente all’elastometria è stata eseguita un’elastografia. Lo SH è stato calcolato automaticamente da un software in un’area scelta manualmente dall’operatore. 4 parametri sono stati presi in considerazione: lo SH medio (Msh), la deviazione standard, la kurtosis e lo swekness. 3 misure differenti sono state effettuate dallo stesso operatore e il valore medio delle misure è stato preso in considerazione. Dopo la misura elastografica è stato eseguito il prelievo bioptico. Il risultato istologico ottenuto tramite biopsia è stato utilizzato come referenza per definire la natura della lesione, eccetto in caso di pancreas normale. Risultati Nello studio sono stati inclusi 88 pazienti: 9 pancreas normali, 9 NET, 45 AP, 5 pancreatiti croniche e 20 lesioni miste. Solo I pazienti con AP, NET e pancreas normale sono stati inclusi nell’analisi finale. Alla somministrazione di contrasto, i pazienti con NET hanno presentato un pattern ipervascolare dopo somministrazione di contrasto, mentre tra i pazienti con AP, solo 37 hanno presentato un pattern tipico ipovascolare, mentre 5 hanno presentato un pattern ipervascolare e 2 un enhancement atipico (arterioso parziale). Per ciò che riguarda l’elastografia, abbiamo ottenuto una differenza statisticamente significativa tra il pancreas normale e le lesioni maligne, per tutti i 4 parametri valutati (media, deviazione standard, kurtosis e skewness). Invece, non abbiamo trovato una differenza statisticamente significativa tra i NET e l’AP. All’analisi univariata abbiamo trovato che tutti i parametri erano in grado di differenziare il pancreas benigno dal pancreas maligno, con un cut-off calcolato mediante la curva ROC di 43.250 per mSH, 44.63 per la deviazione standard, 1.5 per lo skewness and 5 per la kurtosis. All’analisi multivariata, solo il mSH è risultato statisticamente significativo. Abbiamo costruito un modello statistico tramite regressione logistica (9.8958 – 0.3170*mSH + 0.2989*SD + 0.7935*kurtosis – 7.0642*skewness), individuando un cut off di 0.57 per distinguere il pancreas normale dale lesioni maligne. Conclusioni Il mSH sembra efficace nella differenziazione tra lesioni pancreatiche maligne e pancreas benigno. Proponiamo pertanto l’uso dell’elastometria, e del nostro modello statistico, per definire le lesioni da operare o da sorvegliare in caso di biopsia negativa. Riteniamo infatti che, pur in caso di biopsia negativa, un indice elastografico superiore a 0.57 sia indicativo di una lesione maligna e pertanto necessiti di una presa in carico chirurgica.