Introduction: Chronic hepatitis B (CHB) is a viral infection that can lead to development of fibrosis and hepatocellular carcinoma (HCC). Several factors affecting disease progression have been reported, such as sex and region of origin. Liver stiffness and fibrosis can be evaluated using transient elastography. The degree of fibrosis is an important parameter when deciding if treatment and HCC surveillance is indicated. Aim1) To compare patients with CHB according to sex and region of origin regarding the parameters liver stiffness, presence of significant fibrosis, hepatitis B e antigen (HBeAg) positivity, frequency of elevated alanine aminotransferase (ALT) levels and HCC surveillance.2) To identify factors associated with significant liver fibrosis. Methods: 410 patients with a registered doctor’s visit 2015–2018 at the Department of Infectious Diseases at Örebro University Hospital were included. A systematic review of medical records was performed and groups (women-men, regions of origin) were compared. Multivariate logistic regression was used to identify factors associated with significant fibrosis. Results: Men had significantly higher liver stiffness values, higher presence of significant fibrosis, and were more frequently under HCC surveillance compared to women. No other significant differences were found regarding the studied parameters, neither related to sex, nor to region of origin. Factors associated with significant fibrosis were: male sex, elevated ALT levels and hepatitis D virus (HDV) co-infection. Conclusions: Men had a higher frequency of significant fibrosis compared to women. Factors associated with significant fibrosis were male sex, elevated ALT values and HDV co-infection.

In der vorliegenden medizinischen Promotionsschrift werden verschiedene nicht-invasive Untersuchungsverfahren bei erwachsenen Patienten mit Zystischer Fibrose (CF) zur Detektion einer Leberbeteiligung (CFLD) evaluiert. Das diagnostische Standard-verfahren bei vielen Hepatopathien, die Leberbiopsie, ist auf Grund der fokalen Manifestation der CFLD und der häufigen pulmonalen Begleiterkrankung bei CF nicht Bestandteil der Routinediagnostik. CF- Patienten werden daher im Rahmen der vorliegenden Studie mittels konventionellen Ultraschalls, Acoustic Radiation Force Impulse (ARFI) - Imagings, Transienter Elastographie (TE) und verschiedener Fibrosescores untersucht. Ferner wird die Eignung der elastographischen Methoden als Verlaufsparameter bei einem Teil der Studienkohorte evaluiert. Ziel ist die Bewertung des diagnostischen Nutzens der angewandten Untersuchungsmethoden bezüglich der Differenzierung zwischen CF-Patienten ohne Leberbeteiligung, CFLD und CFLD-induzierter Zirrhose. Lebergesunde Probanden und Patienten mit ethyltoxischer Leberzirrhose dienen als Kontrollgruppen. Die Ergebnisse dieser wissenschaftlichen Arbeit zeigen, dass die elastographische Untersuchung der Leber bei erwachsenen CF- Patienten, als nicht-invasives Verfahren im Rahmen der Routinediagnostik zur Detektion einer CFLD-induzierten Zirrhose, ergänzend genutzt werden kann. Für die Beurteilung des klinischen Nutzens als Verlaufsparameter sind weitere Studien notwendig.

Die vorliegende medizinische Dissertation beschäftigt sich mit der Evaluation nicht-invasiver Diagnostikverfahren zur Detektion einer Leberfibrose bei Patienten mit Morbus Wilson. Untersucht wurden die Transiente Elastographie (TE), die Acoustic Radiation Force Impulse (ARFI)-Elastographie sowie verschiedene laborbasierte Fibrose-Indices bezüglich der Anwendbarkeit und ihres diagnostischen Nutzens. Der Morbus Wilson ist eine seltene hereditäre Kupferspeicherkrankheit, die über Kupferakkumulation im Leberparenchym zur Ausbildung einer Zirrhose führen kann. Die Kenntnis des Leberfibrosegrades ist unabdingbar für therapeutische Entscheidungen und prognostische Einschätzungen. Dafür sind regelmäßige Kontrollen der Leber im Krankheitsverlauf notwendig, wobei die Leberbiopsie den diagnostischen Goldstandard darstellt. Die Invasivität sowie das Komplikationspotential limitieren jedoch deren wiederholte Anwendbarkeit. TE sowie ARFI bieten hierzu eine moderne Alternative, deren Nutzen anhand großer Studien bei Patienten mit verschiedenen chronischen Lebererkrankungen bereits aufgezeigt werden konnte. Die Verfahren beurteilen die Parenchymsteifigkeit als Surrogatparameter der Leberfibrose, wobei mit steigendem Fibrosegrad die Gewebesteifigkeit zunimmt. Die Grenzwerte zur Definition des Fibrosegrades sowie die Anwendbarkeit beider Verfahren variieren in Abhängigkeit von der Grunderkrankung. Ziel dieser Studie war es, Grenzwerte und diagnostischen Nutzen der Elastographieverfahren bei M. Wilson zu definieren. Beide Verfahren können eine Leberbeteiligung des M. Wilson nachweisen und das Vorliegen einer Leberzirrhose detektieren. Die potentiell bessere diagnostische Treffsicherheit der TE wird durch Einschränkungen in der Anwendbarkeit limitiert.

To compare ultrasound-based acoustic structure quantification (ASQ) with established non-invasive techniques for grading and staging fatty liver disease.

Die vorliegende medizinische Dissertation beschäftigt sich mit der Evaluation nicht-invasiver Diagnostikverfahren zur Detektion einer Leberfibrose bei Patienten mit Morbus Wilson. Untersucht wurden die Transiente Elastographie (TE), die Acoustic Radiation Force Impulse (ARFI)-Elastographie sowie verschiedene laborbasierte Fibrose-Indices bezüglich der Anwendbarkeit und ihres diagnostischen Nutzens. Der Morbus Wilson ist eine seltene hereditäre Kupferspeicherkrankheit, die über Kupferakkumulation im Leberparenchym zur Ausbildung einer Zirrhose führen kann. Die Kenntnis des Leberfibrosegrades ist unabdingbar für therapeutische Entscheidungen und prognostische Einschätzungen. Dafür sind regelmäßige Kontrollen der Leber im Krankheitsverlauf notwendig, wobei die Leberbiopsie den diagnostischen Goldstandard darstellt. Die Invasivität sowie das Komplikationspotential limitieren jedoch deren wiederholte Anwendbarkeit. TE sowie ARFI bieten hierzu eine moderne Alternative, deren Nutzen anhand großer Studien bei Patienten mit verschiedenen chronischen Lebererkrankungen bereits aufgezeigt werden konnte. Die Verfahren beurteilen die Parenchymsteifigkeit als Surrogatparameter der Leberfibrose, wobei mit steigendem Fibrosegrad die Gewebesteifigkeit zunimmt. Die Grenzwerte zur Definition des Fibrosegrades sowie die Anwendbarkeit beider Verfahren variieren in Abhängigkeit von der Grunderkrankung. Ziel dieser Studie war es, Grenzwerte und diagnostischen Nutzen der Elastographieverfahren bei M. Wilson zu definieren. Beide Verfahren können eine Leberbeteiligung des M. Wilson nachweisen und das Vorliegen einer Leberzirrhose detektieren. Die potentiell bessere diagnostische Treffsicherheit der TE wird durch Einschränkungen in der Anwendbarkeit limitiert.

In der vorliegenden medizinischen Promotionsschrift werden verschiedene nicht-invasive Untersuchungsverfahren bei erwachsenen Patienten mit Zystischer Fibrose (CF) zur Detektion einer Leberbeteiligung (CFLD) evaluiert. Das diagnostische Standard-verfahren bei vielen Hepatopathien, die Leberbiopsie, ist auf Grund der fokalen Manifestation der CFLD und der häufigen pulmonalen Begleiterkrankung bei CF nicht Bestandteil der Routinediagnostik. CF- Patienten werden daher im Rahmen der vorliegenden Studie mittels konventionellen Ultraschalls, Acoustic Radiation Force Impulse (ARFI) - Imagings, Transienter Elastographie (TE) und verschiedener Fibrosescores untersucht. Ferner wird die Eignung der elastographischen Methoden als Verlaufsparameter bei einem Teil der Studienkohorte evaluiert. Ziel ist die Bewertung des diagnostischen Nutzens der angewandten Untersuchungsmethoden bezüglich der Differenzierung zwischen CF-Patienten ohne Leberbeteiligung, CFLD und CFLD-induzierter Zirrhose. Lebergesunde Probanden und Patienten mit ethyltoxischer Leberzirrhose dienen als Kontrollgruppen. Die Ergebnisse dieser wissenschaftlichen Arbeit zeigen, dass die elastographische Untersuchung der Leber bei erwachsenen CF- Patienten, als nicht-invasives Verfahren im Rahmen der Routinediagnostik zur Detektion einer CFLD-induzierten Zirrhose, ergänzend genutzt werden kann. Für die Beurteilung des klinischen Nutzens als Verlaufsparameter sind weitere Studien notwendig.:A Abkürzungsverzeichnis B Promotionsschrift 1 Bibliographische Beschreibung 2 Einführung 2.1 Zystische Fibrose 2.2 Cystic Fibrosis related Liver Disease – CFLD 2.3 CFLD-Diagnostik 2.3.1 Leberhistologie 2.3.2 Konventioneller Ultraschall 2.3.3 Neue diagnostische Ansätze 2.3.3.1 Elastographieverfahren 2.3.3.1.1 Transiente Elastographie (TE) 2.3.3.1.2 Acoustic Radiation Force Impulse (ARFI) – Imaging 2.3.3.2 Serummarker und Fibrosescores 2.3.3.2.1 AST-to-platelet-ratio-index (APRI) -Score 2.3.3.2.2 Forns-Score 2.4 Rationale der vorliegenden Studie 3 Eigener Beitrag zu der Publikation 4 Publikationen 4.1 Publikation 1 4.1.1 Skizzierung der 1. Publikation 4.1.2 Originalpublikation 1 4.2 Publikation 2 4.2.1 Skizzierung der 2. Publikation 4.2.2 Originalpublikation 2 5 Zusammenfassung der Arbeit 5.1 Grundlagen und Durchführung 5.2 Ergebnisse und Auswertung C Literaturverzeichnis D Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit E Curriculum vitae F Publikationen G Danksagung

Patient-reported outcomes are important in nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD). Pruritus is of special interest for evolving therapies with farnesoid X receptor (FXR) agonists. The aim of this study was to investigate the prevalence of pruritus in a real-life NAFLD cohort and analyze associations with anxiety and depression. Pruritus was assessed using a visual analogue- (VAS) and 5-D itch-scale (5-D). Anxiety and depression were evaluated by Beck’s-Depression-Inventory (BDI) and the Hospital Anxiety and Depression Scale (HADS-A, HADS-D). An optimal logistic regression model was found with a stepwise procedure to investigate variables associated with pruritus. In total, 123 NAFLD patients were recruited. VAS and 5-D were highly correlated (Spearman’s correlation coefficient 0.89). Moderate/severe pruritus was reported in 19% (VAS) and 21% (5-D) of patients. Anxiety and depression were present in 12% and 4% (HADS-A and HADS-D, respectively) and 12% (BDI) of cases. There was a significant association between VAS and BDI (p = 0.019). The final multivariate model for 5-D included diabetes mellitus (OR 4.51; p = 0.01), BDI (OR 5.98; p = 0.024), and HADS-A (OR 7.75; p = 0.011). One-fifth of NAFLD patients reported moderate or severe pruritus. 5-D was significantly associated with diabetes mellitus, depression, and anxiety. These findings should be tested in larger populations and considered in candidates for treatment with FXR agonists.

L’exploration du tissu cutané est aujourd’hui limitée par le peu de méthodes dites quantitatives permettant de décrire objectivement les propriétés mécaniques du tissu cutané. L’élastographie permet une exploration locale d’un milieu et offre la possibilité pour certaines méthodes d’estimer quantitativement le module d’élasticité (module d’Young). Nous avons mis au point une technique d’élastographie ultrasonore impulsionnelle haute fréquence 1D (HF-TE) et haute résolution permettant une description micrométrique des propriétés mécaniques du tissu cutané pour des applications en cosmétique et en dermatologie. / Nowadays, exploration of cutaneous tissue is limited by the few number of available approaches, known as quantitative methods, allowing an objective description of the mechanical properties of skin tissue. Elastography allows a local exploration of a medium and offers the possibility for some strategies to quantitatively estimate the modulus of elasticity (Young’s modulus). A 1-D high-frequency ultrasonic transient elastography method (HF-TE) allowing a micrometric description of the mechanical properties of skin tissue has been designed for cosmetic and dermatological applications. An experimental system of high-frequency transient elastography has been developed : software, hardware and measurement methodology. The HF-TE technique has been validated using simulation and measurements in monolayer and bilayer calibrated phantoms developed in the laboratory. The Young’s modulus values measured in monolayer media were then compared with those measured by two others dynamic techniques.

Le dépistage et le diagnostic de l’insuffisance placentaire (IP), qu’il s’agisse du retard de croissance intra-utérin (RCIU) ou de la prééclampsie (PE), sont des enjeux majeurs de santé publique. En pratique clinique, les propriétés mécaniques du placenta ne sont pas explorées, pourtant des modifications de son architecture tissulaire pourraient engendrer des variations d’élasticité. Parmi les méthodes d’élastographie ultrasonore (US), l’élastographie transitoire paraît adaptée pour une telle application. Cette technique consiste à calculer la vitesse de l’onde de cisaillement (Cs) générée par une vibration externe se propageant dans le milieu considéré. Les valeurs d’élasticité obtenues à partir des méthodes US actuelles ne sont calculées qu’à une fréquence unique. Une modification structurelle du tissu pouvant correspondre à une loi de puissance particulière de la dispersion fréquentielle de Cs, nous avons évalué l’intérêt d’une approche multifréquentielle pour distinguer l’élasticité des placentas normaux et celle de placentas présentant des signes d’IP au troisième trimestre de la grossesse. Nous avons développé un dispositif préliminaire en onde plane (pour l’exploration ex vivo) permettant de valider le principe de la méthode proposée, puis un dispositif d’élastographie transitoire 2D (exploration ex vivo et in vivo). Les données sont ajustées au moyen d’un modèle rhéologique fractionnaire dans lequel le comportement en fréquence est modélisé par une loi de puissance (exposant n du modèle). Nous avons montré que les placentas RCIU présentent des valeurs de Cs et n inférieures à celles des placentas normaux ou des PE. Cette diminution de n pourrait s’expliquer par les lésions anatomopathologiques du RCIU et la diminution de Cs est cohérente avec l’étude d’un modèle murin de RCIU par ligature utérine. Enfin, l’analyse de la dispersion fréquentielle est faisable chez la femme enceinte. La valeur ajoutée de la méthode développée devrait désormais être testée lors d’une large étude clinique. / Screening and diagnosis of placental insufficiency (PI), whether intrauterine growth restriction (IUGR) or preeclampsia (PE) are major public health issues. In clinical practice, the mechanical properties of the placenta are not explored; however changes in its tissue architecture could cause variations in elasticity. Among the ultrasound (US) elastography methods, transient elastography seemed suitable for such an application. This technique consists in calculating the shear wave speed (Cs) generated by an external vibration propagating in the medium under consideration. Elasticity values obtained from current US methods are calculated at a single frequency. As a structural modification of the tissue may correspond to a particular power law of frequency dispersion of Cs, we evaluated the interest of a multifrequency approach to distinguish the elasticity of healthy placentas and that of placentas with PI signs in the third trimester of pregnancy. We have developed a preliminary plane wave device (for ex vivo exploration) to validate the principle of the proposed method, and then a 2D transient elastography device (ex vivo and in vivo exploration). The data is adjusted using a fractional rheological model where the frequency behavior is modeled by a power law (exponent n of the model). We have shown that IUGR placentas have Cs and n values lower than those of healthy placentas or PE. This decrease in the n value could be explained by histopathological lesions of IUGR. As for the decrease of Cs in cases of IUGR, this result is consistent with the study of an IUGR rat model by uterine ligation. Finally, the frequency dispersion analysis is feasible in pregnant women. The added value of this method should now be tested in a large clinical study.

To compare ultrasound-based acoustic structure quantification (ASQ) with established non-invasive techniques for grading and staging fatty liver disease.