Inability of shear-wave elastography to distinguish malignant from benign prostate tissue – a comparison of biopsy, whole-mount sectioning and shear-wave elastography

• Authors: Markus Porsch , Claudia Görner , Johann Jakob Wendler , Uwe-Bernd Liehr , Anke Lux , Sandra Siedentopf , Martin Schostak , Maciej Pech

Title variants

PL

Elastografia fali poprzecznej nie pozwala na odróżnienie zmian w sterczu o charakterze złośliwym i łagodnym – analiza porównawcza wyników biopsji, badania histopatologicznego i elastografii

• Languages of publication: EN PL

Abstracts

EN

Aim: This study was designed to assess the possible usefulness of shear-wave elastography in differentiating between benign and malignant tissue in prostate neoplasia. Patients and methods: A total of 120 prostate tissue samples were obtained from 10 patients treated by radical prostatectomy and investigated pre-operatively by ultrasound elastography followed by directed biopsy. After resection, whole-mount sectioning and histological examination was performed. The predictions based on shear-wave elastography were compared with biopsy and histological results. Results: The comparison between the results of shear-wave elastography and those of biopsy was performed by receiver operating characteristic analysis, which suggested an optimum cut-off tissue elasticity value of 50 kPa, in agreement with earlier studies aimed at distinguishing between benign and malignant tissue. However, the diagnostic selectivity (and thus the diagnostic power) was poor (area under the curve 0.527, which hardly differs from the value of 0.500 that would correspond to a complete lack of predictive power); furthermore, application of this cut-off value to the samples led to a sensitivity of only 74% and a specificity of only 43%. An analogous comparison between the results of shear-wave elastography and those of whole-mount histology, which itself is more reliable than biopsy, gave an even poorer diagnostic selectivity (sensitivity of 62%, specificity of 35%). Meaningful association with Gleason score was not found for D’Amico risk groups (p = 0.35). Conclusions: The (negative) findings of this investigation add to the dissonance among results of studies investigating the possible value of shear-wave elastography as a diagnostic tool to identify malignant neoplasia. There is a clear need for further research to elucidate the diversity of study results and to identify the usefulness, if any, of the method in question.

PL

Cel pracy: Celem badania była ocena użyteczności elastografii fali poprzecznej w odróżnianiu zmian złośliwych stercza od łagodnych. Pacjenci i metody: W sumie uzyskano 120 próbek tkanek gruczołu krokowego od 10 pacjentów, u których przeprowadzono zabieg radykalnej prostatektomii, poprzedzony biopsją i badaniem elastograficznym. Po resekcji wykonano badanie histopatologiczne pełnych przekrojów poprzecznych preparatu. Przypuszczenia wysunięte po elastografii fali poprzecznej porównano z wynikami biopsji i badania histopatologicznego. Wyniki: Wyniki badania elastograficznego i biopsji porównano za pomocą analizy wskaźnika zmian, w której określono optymalną wartość odcięcia dla sztywności tkanek na poziomie 50 kPa, co jest zgodne z wcześniejszymi badaniami prowadzonymi w celu rozróżnienia zmian złośliwych oraz łagodnych. Jednak selektywność diagnostyczna (a tym samym moc diagnostyczna) metody okazała się niska (pole powierzchni pod krzywą wyniosło 0,527, co tylko nieznacznie różni się od wartości 0,500, odpowiadającej zupełnemu brakowi mocy predykcyjnej). Ponadto czułość i swoistość po zastosowaniu tej wartości odcięcia wyniosły odpowiednio 74% i 43%. Analogiczna analiza, porównująca wyniki badania elastograficznego i histologicznego, które samo w sobie jest bardziej miarodajne niż biopsja, wykazała jeszcze niższą selektywność diagnostyczną metody (czułość 62%, swoistość 35%). Nie zaobserwowano znaczącej korelacji między stopniem w skali Gleasona i grupami ryzyka określonymi przez D’Amico (p = 0,35). Wnioski: Powyższe (negatywne) obserwacje zwiększają dysonans między dostępnymi wynikami badań dotyczących potencjalnej wartości diagnostycznej elastografii fali poprzecznej w nowotworach złośliwych. Konieczne są więc dalsze badania, wyjaśniające rozbieżność dotychczasowych obserwacji, aby jednoznacznie określić przydatność opisywanej metody (bądź potwierdzić jej brak).

Keywords

EN

biopsja stercza; elastografia; elastography; fala poprzeczna; prostate biopsy; prostate cancer; rak stercza; shear wave; ultrasonografia; ultrasound

Discipline

• MEDICINE: MEDICINE

• Publisher: Medical Communications
• Journal: Journal of Ultrasonography
• Year: 2016
• Volume: 16
• Issue: 67
• Pages: 348–358

Contributors

author

Markus Porsch

• Department of Urology and Pediatric Urology, Faculty of Medicine, Otto von Guericke University, Magdeburg, Germany

author

Claudia Görner

• Department of Urology and Pediatric Urology, Faculty of Medicine, Otto von Guericke University, Magdeburg, Germany

author

Johann Jakob Wendler

• Department of Urology and Pediatric Urology, Faculty of Medicine, Otto von Guericke University, Magdeburg, Germany

author

Uwe-Bernd Liehr

• Department of Urology and Pediatric Urology, Faculty of Medicine, Otto von Guericke University, Magdeburg, Germany

author

Anke Lux

• Institute for Biometrics and Medical Informatics, Otto-von-Guericke University, Magdeburg, Germany

author

Sandra Siedentopf

• Institute of Pathology, Otto-von-Guericke University, Magdeburg, Germany

author

Martin Schostak

• Department of Urology and Pediatric Urology, Faculty of Medicine, Otto von Guericke University, Magdeburg, Germany

author

Maciej Pech

• Department of Radiology and Nuclear Medicine, Faculty of Medicine, Otto von Guericke University, Magdeburg, Germany

References

• 1. Porsch M, Wendler JJ, Liehr UB, Lux A, Schostak A, Pech M. New aspects in shear-wave elastography of prostate cancer. J Ultrason 2015; 15: 5–14.
• 2. Mottet N, Bellmunt J, Briers E, van den Bergh RCN, Bolla M, van Casteren NJ et al. EAU Guidelines on Prostate Cancer. V2, 03/2015. https://uroweb.org/wp-content/uploads/EAU-Guidelines-Prostate-Cancer-2015-v2.pdf. Downloaded on 08.08.2016.
• 3. Ophir J, Cespedes I, Ponnekanti H, Yazdi Y, Li X: Elastography: a quantitative method for imaging the elasticity of biological tissues. Ultrason Imaging 1991; 13: 111–134.
• 4. Woo S, Kim SY, Lee MS, Cho JY, Kim SH: Shear wave elastography assessment in the prostate: an intraobserver reproducibility study. Clin Imaging 2015; 39: 484–487.
• 5. Mitri FG, Urban MW, Fatemi M, Greenleaf JF: Shear wave dispersion ultrasonic vibrometry for measuring prostate shear stiffness and viscosity: an in vitro pilot study. IEEE Trans Biomed Eng. 2011; 58: 235–242.
• 6. Barr RG, Memo R, Schaub CR: Shear wave ultrasound elastography of the prostate: initial results. Ultrasound Q 2012; 28: 13–20.
• 7. Ahmad S, Cao R, Varghese T, Bidaut L, Nabi G: Transrectal quantitative shear wave elastography in the detection and characterisation of prostate cancer. Surg Endosc 2013; 27: 3280–3287.
• 8. Correas JM, Tissier AM, Khairoune A, Vassiliu V, Méjean A, Hélénon O et al.: Prostate Cancer: Diagnostic Performance of Real-time Shear-Wave Elastography. Radiology 2015; 275: 280–289.
• 9. Siddiqui MM, Rais-Bahrami S, Turkbey B, George AK, Rothwax J, Shakir N et al. Comparison of MR/ultrasound fusion–guided biopsy with ultrasound-guided biopsy for the diagnosis of prostate cancer. J Amer Med Assoc 2015; 313: 390–397.
• 10. D’Amico AV. Risk-based management of prostate cancer. N Engl J Med. 2011; 365: 169–171.
• 11. Boehm K, Salomon G, Beyer B, Schiffmann J, Simonis K, Graefen M et al. Shear wave elastography for localization of prostate cancer lesions and assessment of elasticity thresholds: implications for targeted biopsies and active surveillance protocols. J Urol. 2015; 193: 794–800.
• 12. Conti CB, Cavalcoli F, Fraquelli M, Conte D, Massironi S.World: Ultrasound elastographic techniques in focal liver lesions. J Gastroenterol. 2016; 22: 2647–2656.
• 13. Dobruch-Sobczak K, Gumińska A, Bakuła-Zalewska E, Mlosek K, Słapa RZ, Wareluk P et al.: Shear wave elastography in medullary thyroid carcinoma diagnostics. J Ultrason. 2015; 15: 358–367.
• 14. Oxford Centre for Evidence-based Medicine – Levels of Evidence (March 2009). http://www.cebm.net/oxford-centre-evidence-based-medicine-levels-evidence-march-2009/.
• 15. Cosgrove D, Piscaglia F, Bamber J, Bojunga J, Correas JM, Gilja OH et al. EFSUMB guidelines and recommendations on the clinical use of ultrasound elastography. Part 2: Clinical applications. Ultraschall Med 2013; 34: 238–253.
• 16. Barr RG, Nakashima K, Amy D, Cosgrove D, Farrokh A, Schafer F et al. WFUMB guidelines and recommendations for clinical use of ultrasound elastography: Part 2: Breast. Ultrasound Med Biol; 41: 1148–1160.

• Document Type: article