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Variability measurements provide additional value to shear wave elastography in the diagnosis of pancreatic cancer

芳川, 昌功 名古屋大学

2021.10.25

概要

【緒言】
　超音波エラストグラフィは組織の硬さを測定するための技術である。Shear wave elastography（SWE）はpush pulseにより発生した関心領域（ROI）の横波の伝搬速度を、探索超音波パルスを繰り返し放射することで測定し、その速度に基づきROI内の組織硬度を客観的かつ定量的に評価しうる技術である。これにより非侵襲的かつ簡便に組織硬度を評価することが可能となった。SWEは、肝の線維化や脂肪化の評価においてその有用性が報告されており、臨床的な意義が徐々に明らかになりつつある段階といえる。
　SWEは肝線維化診断のみならず、慢性膵炎の線維化診断においてもその有用性が報告されている。しかし、膵癌診断に対する経腹壁超音波（US）を用いたSWE関連の報告はほとんどない。
　今回我々は最新の超音波観測装置であるEPIQ7G（Philips Medical Systems, Bothell, WA）を用いて、SWEにより正常膵実質と膵癌を鑑別可能であるかを検討した。

【対象及び方法】
対象
　2019年1月から2019年10月までにSWEを試みた正常膵98例、膵癌22例、腫瘤形成性膵炎4例を後方視的に分析した。膵癌症例はUS実施前2週間以内のCTで膵癌を疑う病変が指摘された全連続症例を対象とした。これらの症例ではCTで病変部位の予測が可能であり、全例においてUS下での描出、SWE測定が可能であった。22例全例で手術（n=13）または超音波内視鏡下穿刺吸引法（EUS-FNA）（n=9）により病理学的診断が得られ、組織型は全例adenocarcinomaだった。膵癌の腫瘍径中央値は31(20.8-37.0)mmで、局在は膵頭部13例、膵体部7例、膵尾部2例だった。
　正常膵症例は期間中にEPIQ7Gを用いてUSを実施した332例のうち、膵疾患の既往がなく、US前3か月以内のCTあるいは超音波内視鏡（EUS）にて膵臓に嚢胞、膵管の拡張や狭細化など、画像所見での異常を認めなかった98例とした。これらのうち、膵体部の膵実質がUSにて明瞭に描出可能でSWE測定が可能であったのは84例であった。
　また上記332例から腫瘤形成性膵炎4例が登録された。4例全例で初診時にCT、EUS-FNAを施行し12か月以上の経過観察により診断した。
　最終的に正常膵84例、膵癌22例、腫瘤形成性膵炎4例の合計110例についてSWE値の解析を行った。検査は3000件以上のUSの経験があり、日本超音波医学会の専門医である消化器内科医1人と、正会員である消化器内科医1人が行った。

使用機器
　観測装置は全例でEPIQ7Gを用い、コンベックスプローベであるC5-1を使用した。SWE測定は本装置に搭載された2D-SWEであるElastQモードを用いROIの大きさは3cm×2.5cmに統一し、一律6秒の動画を保存して検討した。ElastQモードではカラーマップ化したStiffness Mapが得られ、その中の任意の領域のSWE測定が可能である。

測定方法
　正常膵ではUSで明瞭に描出可能な膵体部、膵癌および腫瘤形成性膵炎では病変の最大径が描出される箇所にSWEのROIを置いた（Figure 1）。同部位で3回の動画を保存し、検査終了後にSWE計測を行った。動画からStiffness Mapで対象領域の欠損が少ない画像を1動画につき1枚、計3枚選択して計測を行った。計測時のROI内の円形測定領域は直径5mmに統一し、計測時に表示されるIQR/Medianが30%以下となる箇所で1画像につき3回、3画像で計9回の測定値を保存し、その中央値を評価部位の弾性率と定義した。

検討項目
1) ElastQモードにおける膵臓のSWE値の正常値とSWE測定の級内相関係数（intraclass correlation coefficient: ICC）、2)正常膵症例と膵癌症例の臨床背景の違い、3)正常膵と膵癌の弾性率の比較、4)正常膵と膵癌の弾性率のばらつき、5)膵癌と腫瘤形成性膵炎の弾性率の比較を検討した。

統計学的解析
　カテゴリー変数にはフィッシャーの正確確率検定を、連続変数にはMann-Whitney U検定またはKruskal-Wallis検定を用いた。ICCはShroutらの分類を用いた。全ての検討においてP<0.05を有意とした。弾性率の平均値および範囲についてはReceiver Operating Characteristic（ROC）解析を行った。統計ソフトはSPSS ver. 26.0(SPSS, Inc., Tokyo, Japan)を使用した。

【結果】
1) 正常膵において、ICC(1, 1)はρ=0, 668(IQR; 0.566-0.757)、ICC(1, 3)ではρ=0.858(0.796-0.904)であった。正常膵の弾性率（中央値（四分位範囲））は5.66(4.39-7.84)kPaであり、この結果を用いて3)における検討をおこなった。
2) アルブミン、AST、ALT、ALP、γGTP、CA19-9、糖尿病既往に有意差を認めたが、年齢、BMI、プローベと対象の距離など、SWE測定に影響を与えうる因子については両群間で差を認めなかった（Table.1）。
3) 膵癌の弾性率は5.70(3.48-11.55)kPaであり、正常膵と差を認めなかった(P=0.785)（Figure 2）。ROC解析を行うと、11.00kPaをカットオフ値とした場合、感度31.8％、特異度91.7％、陽性的中率50.0％、陰性的中率83.7％となった（Figure 3-a）。
4) 3回、6回、9回測定における弾性率の最小値は正常膵で4.25/3.85/3.75kPa、膵癌で3.92/3.21/3.05kPaで差を認めなかった。弾性率の最大値は正常膵で6.37/7.55/8.69kPa、膵癌で8.34/12.05/13.15kPaで、6回、9回測定において有意差を認めた（P=0.009, P=0.008）。ばらつきの指標である範囲（最大値と最小値の差と定義）は正常膵で1.80/3.55/4.72kPa、膵癌で3.40/6.83/8.64kPaとなり、測定回数に関わらず膵癌で大きい値を示した（P=0.043, P=0.003, P=0.001）（Table.2）。範囲に関してROC解析を行うと、7.88kPaをカットオフ値とした場合、感度59.1％、特異度84.5％、陽性的中率50％、陰性的中率88.8％となった（Figure 3-b）。
5) 腫瘤形成性膵炎の弾性率は3.94(3.18-9.26)kPaであり、膵癌との間に有意差は認めなかった。9回測定時の範囲は腫瘤形成性膵炎で3.41kPaであり、膵癌よりも有意に小さい値を示した（P=0.021）。

【考察】
　今回、我々は膵癌におけるSWEを用いた客観的かつ定量評価の有用性について検討し、正常膵と膵癌において弾性率そのものは差を認めないが、同一症例内での弾性率のばらつきが有意に大きいという結果を得た。
　本研究では、まず使用したEPIQ7GのElastQモードの至適測定回数について検討した。1つの動画から1枚の静止画を選択し、その画像で3ヶ所SWEを測定し、得られた3つの測定値の中央値を用いたICC(1, 1)は0.668、ICC(1, 3)は0.858であり、3つの動画で計9ヶ所計測を行えば適切な測定値が得られることが示された。既報ではSWEの再現性に必要な測定回数は5回とするものや、propagation displayを用いると必要な測定回数は3回とするものがあるが、本研究でもStiffness MapとIQR/Medianを用いると至適測定回数は既報同様に3回であった。
　膵癌の組織学的硬度を、SWEを用いて評価した報告は非常に少ないが、いずれも膵癌は正常膵組織より硬いとされている。我々の検討では弾性率そのものは正常膵と膵癌で有意差を認めなかったが、同一症例で測定値の範囲、つまりばらつきが膵癌症例で有意に大きいという結果を得た。膵癌は分子病理学的に腫瘍内の不均一性を特徴とする腫瘍であるとされており、このような組織学的不均一性が測定結果に影響を与えたものと思われる。
　また腫瘤形成性膵炎と膵癌では、弾性率には差を認めなかったが弾性率の範囲は有意に腫瘤形成性膵炎で小さかった。少数例ではあるがSWE測定がこれらの鑑別において有用である可能性を示すことができたと考える。
　本研究のリミテーションとして、正常膵に病理学的根拠がなく、画像や病歴ではわからない潜在的な膵疾患の存在が否定できない点、他の膵充実性腫瘍が含まれていない点、単施設の後方視的な研究である点が挙げられる。

【結語】
　SWEにおける弾性率は正常膵と膵癌で差を認めなかったが、弾性率の範囲は膵癌で大きい値を示した。弾性率の範囲は容易に算出可能であり、膵癌の鑑別に有用である可能性が示唆された。

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