Contrast-enhanced Ultrasound for the Characterization of Focal Liver Lesions – Diagnostic Accuracy in Clinical Practice[1] (DEGUM multicenter trial)

Zusammenfassung

Ziel: Ziel der Studie war, den diagnostischen Stellenwert der Kontrastmittelsonografie in der Differenzialdiagnose von Leberläsionen im klinischen Alltag in einem multizentrischen Ansatz zu evaluieren. Material und Methoden: 1349 Patienten (Männer n = 677, Frauen n = 672) mit einem im B-Bild und Farb-Doppler unklaren Lebertumor wurden von Mai 2004 – Dezember 2006 in 24 Krankenhäusern mit Kontrastmittelsonografie nach einem standardisierten Protokoll (Pulsinversionstechnik, mechanischer Index < 0,4) untersucht. Tumortypische Vaskularisationsmuster und das Kontrastmittelenhancement der Lebertumoren wurden während der arteriellen Phase, portalvenösen Phase und Spätphase (> 2 Minuten nach intravenöser Bolusinjektion) nach einem standardisierten Protokoll dokumentiert und analysiert. Basierend auf tumortypischen Vaskularisationsmustern erfolgte eine Differenzierung in maligne und benigne Leberläsionen. Wenn möglich, wurde eine spezifische Tumordiagnose gestellt. Die Ergebnisse der Kontrastmittelsonografie wurden mit der korrekten Enddiagnose (basierend zu 75 % auf histologisch gesicherten Befunden bzw. in den übrigen Fällen mit CT oder MRI) verglichen. Ergebnisse: Basierend auf dem Goldstandard wurden 573 benigne Leberraumforderungen (Hämangiome n = 242, fokal noduläre Hyperplasien n = 170, Leberzelladenome n = 19, andere benigne Läsionen n = 142) und 755 maligne Leberraumforderungen (Metastasen n = 383, hepatozelluläre Karzinome n = 279, andere maligne Läsionen n = 93) eingeschlossen. Die diagnostische Treffsicherheit der Kontrastmittelsonografie lag im Vergleich zur korrekten Enddiagnose bei 90,3 %. Die Kontrastmittelsonografie erkannte korrekt 723 / 755 maligne Läsionen (Sensitivität 95,8 %) und 476 / 573 benigne Läsionen (Spezifität 83,1 %). Die positive Voraussagekraft für das Vorliegen eines malignen Tumors lag bei 95,4 %, die negative Voraussagekraft für das Vorliegen eines malignen Tumors lag bei 95,7 %. Schlussfolgerung: Die Kontrastmittelsonografie zeigt auch in einem multizentrischen Ansatz an einer großen Anzahl von Lebertumoren eine sehr hohe diagnostische Treffsicherheit in der Differenzierung von Leberraumforderungen, die im B-Bild und im Farb-Doppler unklar sind. Diese im B-Bild und Farb-Doppler unklaren Leberläsionen können in > 90 % korrekt in der Kontrastmittelsonografie differenziert werden. Somit können durch den Einsatz von Ultraschallkontrastmitteln im klinischen Alltag strahlenbelastende Computertomografien, teure MRI-Untersuchungen und invasive Biopsien deutlich reduziert werden.

Abstract

Purpose: To evaluate the diagnostic benefit of contrast-enhanced ultrasound for the differential diagnosis of liver tumors in clinical practice. Materials and Methods: From May 2004 to December 2006 1349 patients (male 677, female 672) with a hepatic tumor lacking a definite diagnosis based on B-mode ultrasound and power Doppler ultrasound were examined at 14 hospitals by contrast-enhanced ultrasound using a standardized protocol (pulse/phase inversion imaging, mechanical index < 0.4). The Tumor status was assessed based on the vascularity pattern and contrast enhancement seen in focal lesions during the arterial, portal, and late phase. The diagnosis established after contrast-enhanced ultrasound was compared to histology (> 75 % cases) or in some cases to CT or MRI. Results: The final diagnosis of hepatic tumors included 573 benign hepatic tumors (hemangiomas n = 242, focal nodular hyperplasia n = 170, hepatocellular adenoma n = 19, other benign lesions n = 142) and 755 malignant hepatic tumors (metastases n = 383, hepatocellular carcinoma n = 279, other malignant lesions n = 93). The overall diagnostic accuracy of contrast-enhanced ultrasound in comparison to the correct final diagnosis based on the combined gold standard was 90.3 %. Contrast-enhanced ultrasound was able to correctly assess 723 / 755 malignant lesions (sensitivity 95.8 %) and 476 / 573 benign lesions (specificity 83.1 %). The positive predictive value of contrast-enhanced ultrasound for the diagnosis of a malignant tumor was 95.4 % and the negative predictive value of contrast-enhanced ultrasound was 95.7 %. Conclusion: Contrast-enhanced ultrasound clearly improves the differential diagnosis of hepatic tumors and is very helpful in clinical practice when B-scan or power Doppler morphological criteria are missing (page 16).

Key words

abdomen - tumor liver - contrast-enhanced ultrasound

1 ¹Parts of this manuscript were presented at the ultrasound Dreiländertreffen 2007, Leipzig.

References

• 1 Edmondson H, Craig J. Neoplasms of the liver. Schiff L Diseases of the liver Philadelphia; Lippincott 1997, 1987 8th ed: 1109
• 2 Karhunen P J. Benign hepatic tumors and tumour like conditions in men.  J Clin Pathol. 1986;  39 183-188
• 3 Rumack C M, Wilson S R, Charboneau J W. et al .Diagnostic ultrasound. 2005 3 rd ed
• 4 Seitz K, Schuler A, Rettenmaier G. Klinische Sonographie und sonographische Differenzialdiagnose. 2007 2nd ed
• 5 Cosgrove D, Dewbury K, Wilde P. Clinical Ultrasound: a comprehensive text. 1992
• 6 Reinhold C, Hammers L, Taylor C R. et al . Characterization of local hepatic lesions with duplex ultrasound: findings in 198 patients.  Am J Roentgenol. 1995;  164 1131-1135
• 7 Lee M G, Auh Y H, Cho K S. et al . Color Doppler flow imaging of hepatocellular carcinomas: comparison with metastatic tumors and hemangiomas by three step grading color hues.  Clin Imaging. 1996;  20 199-203
• 8 Strobel D, Raeker S, Martus P. et al . Phase inversion harmonic imaging versus contrast-enhanced power Doppler ultrasound for the characterization of focal liver lesions.  Int J Colorectal Dis. 2003;  18 63-72
• 9 Burns P, Wilson S. Focal liver masses: Enhancement patterns on contrast-enhanced images – concordance of US scans with CT scans and MR images.  Radiology. 2007;  242 162-174
• 10 Catala V, Nicolau C, Vilana R. et al . Characterization of focal liver lesions: comparative study of contrast-enhanced ultrasound versus spiral computed tomography.  Eur Radiol. 2007;  17 1066-1073
• 11 Liu G J, Xu H X, Lu M D. et al . Enhancement pattern of hepatocellular carcinoma: comparison of real-time contrast-enhanced ultrasound and contrast-enhanced computed tomography.  Clin Imaging. 2006;  30 315-321
• 12 Greis C. Technology overview: SonoVue (Bracco, Milan).  Eur Radiol. 2004;  14 P11-P15
• 13 Celli N, Gaiani S, Piscaglia F. et al . Characterization of liver lesions by real-time contrast-enhanced ultrasonography.  Eur J Gastroenterol Hepatol. 2007;  19 3-14
• 14 Herbay von A, Vogt C, Willers R. et al . Real-time imaging with the sonographic contrast agent SonoVue: differentiation between benign and malignant hepatic lesions.  J Ultrasound Med. 2004;  23 1557-1568
• 15 Nicolau C, Vilana R, Catalá V. et al . Importance of evaluating all vascular phases on contrast-enhanced sonography in the differentiation of benign from malignant focal liver lesions.  Am J Roentgenol. 2006;  186 158-167
• 16 Ricci P, Laghi A, Cantisani V. et al . Contrast-enhanced sonography with SonoVue: enhancement patterns of benign focal liver lesions and correlation with dynamic gadobenate dimeglumine-enhanced MRI.  Am J Roentgenol. 2005;  184 821-827
• 17 Bleuzen A, Huang C, Olar M. et al . Diagnostic accuracy of contrast-enhanced ultrasound in focal lesions of the liver using cadence contrast pulse sequencing.  Ultraschall in Med. 2006;  27 40-48
• 18 Xu H X, Liu G J, Lu M D. et al . Characterization of small focal liver lesions using real-time contrast-enhanced sonography: diagnostic performance analysis in 200 patients.  J Ultrasound Med. 2006;  25 349-361
• 19 Migaleddu V, Virgilio G, Turilli D. et al . Characterization of focal liver lesions in real time using harmonic imaging with high mechanical index and contrast agent levovist.  Am J Roentgenol. 2004;  182 1505-1512
• 20 Wen Y L, Kudo M, Zheng R Q. et al . Characterization of hepatic tumors: value of contrast-enhanced coded phase-inversion harmonic angio.  Am J Roentgenol. 2004;  182 1019-1026
• 21 Dietrich C F, Mertens J C, Braden B. et al . Contrast-enhanced ultrasound of histologically proven liver hemangiomas.  Hepatology. 2007;  45 1139-1145
• 22 Dietrich C F, Schuessler G, Trojan J. et al . Differentiation of focal nodular hyperplasia and hepatocellular adenoma by contrast-enhanced ultrasound.  Br J Radiol. 2005;  78 704-707
• 23 Strobel D, Kleinecke C, Hänsler J. et al . Contrast-enhanced sonography for the characterisation of hepatocellular carcinomas – correlation with histological differentiation.  Ultraschall in Med. 2005;  26 270-276
• 24 Mörk H, Ignee A, Schuessler G. et al . Analysis of neuroendocrine tumour metastases in the liver using contrast enhanced ultrasonography.  Scand J Gastroenterol. 2007;  42 652-662
• 25 Leen E, Ceccotti P, Kalogeropoulou C. et al . Prospective multicenter trial evaluating a novel method of characterizing focal liver lesions using contrast-enhanced sonography.  Am J Roentgenol. 2006;  186 1551-1559
• 26 Quaia E, Stacul F, Gaiani S. et al . Comparison of diagnostic performance of unenhanced vs. SonoVue – enhanced ultrasonography in focal liver lesions characterization. The experience of three Italian centers.  Radiol Med. 2004;  108 71-81
• 27 Couinaud C. Segmental and lobar left hepatectomies, studies on anatomical conditions.  J Chir. 1952;  68 697-715
• 28 EFSUMB Study Group . Guidelines for the use of contrast agents in ultrasound.  Ultraschall in Med. 2004;  25 249-256
• 29 Schneider M, Arditi M, Barrau M B. et al . BR1: a new ultrasonographic contrast agent based on sulfur hexafluoride-filled microbubbles.  Invest radiol. 1995;  30 451-457
• 30 Thomsen H S, Morcos S K. Radiographic contrast media.  BJU Int. 2000;  86 1-10
• 31 US Food and Drug Administration .Gadolinium-containing contrast agents for magnetic resonance imaging (MRI): Omniscan, OptiMARK, Magnevist, ProHance, and MultiHance. FDA Alert 2006
• 32 Dillman J R, Ellis J H, Cohan R H. et al . Frequency and severity of acute allergic-like reactions to gadolinium-containing i. v. contrast media in children and adults.  Am J Roentgenol. 2007;  189 1533-1538
• 33 Li A, Wong C S, Wong M K. et al . Acute adverse reactions to magnetic resonance contrast media – gadolinium chelates.  Br J Radiol. 2006;  79 368-371
• 34 Piscaglia F, Bolondi L. Italian Society for Ultrasound in Medicine and Biology (SIUMB) Study Group on Ultrasound Contrast Agents . The safety of Sonovue in abdominal applications: retrospective analysis of 23 188 investigations.  Ultrasound Med Biol. 2006;  32 1369-1375
• 35 Jakobsen J A, Oyen R, Thomsen H S. et al . Safety of ultrasound contrast agents.  Eur Radiol. 2005;  15 941-945
• 36 Brenner D J, Hall E J. Computed tomography – an increasing source of radiation exposure.  N Engl J Med. 2007;  357 2277-2284

1 ¹Parts of this manuscript were presented at the ultrasound Dreiländertreffen 2007, Leipzig.