Samstag, 25. November 2017
Benutzername
Passwort
Registrieren
Passwort vergessen?

Home
e-journal
Der Aktuelle Fall
CME online
News
Gesundheitspolitik
Fachgesellschaften
Therapiealgorithmen
Videos
Veranstaltungen
Broschüren
Zentren


Suche
Archiv
Buchbestellung
Newsletter
Probe-Abo
Impressum


journalmed.de


Anzeige:
 
 
Anzeige:
 
 

JOURNAL ONKOLOGIE – Artikel
Zurück
Zurück
E-Mail
Email
Drucken
Drucken
Zum Bewerten bitte anmelden!
14. November 2013

Moderne sonographische Bildgebung der Niere

D.-A. Clevert, Institut für Klinische Radiologie, Klinikum Großhadern, Universitätsklinik der LMU München, M. Staehler, Urologische Klinik und Poliklinik, Klinikum der LMU München - Campus Großhadern, München.

Die inzidentelle Detektion von asymptomatischen Nierenraumforderungen hat in den letzten 30 Jahren mit der Nutzung von Ultraschall und Computertomographie zugenommen. Dabei stellt die Unterscheidung von komplexen Nierenzysten und zystischen Nierentumoren im Vergleich zur Diagnose von blanden Nierenzysten und soliden Tumoren eine große Herausforderung dar. Im Rahmen der Diagnostik von fokalen Nierenläsionen wird die Sonographie meist als erstes bildgebendes Verfahren eingesetzt. Neben der primären grundlegenden B-Bildoptimierung wie Tissue Harmonic Imaging (THI), Spatial-Compounding-Technik und Speckle-Reduction-Technik hat die Sonographie v.a. mit der Einführung von Ultraschall-Kontrastmitteln sowohl beim Nachweis als auch der Charakterisierung von zystischen Nierenveränderungen zu den anderen Schnittbildverfahren aufgeschlossen. Zusätzlich können Volumendarstellungen und die sonographisch gestützte Bildfusion mit CT oder MRT die Diagnostik und Therapiekontrolle nach Interventionen erleichtern. In diesem Beitrag sollen die unterschiedlichen neuen Techniken mit ihren Einsatzmöglichkeiten dargestellt und anhand von Bildbeispielen erläutert werden.

Anzeige:
 
 

Der UItraschall ist üblicherweise das Mittel der Wahl zum Ausschluss von renalen Raumforderungen, häufig z.B. bei Patienten mit unklarer Hämaturie. Raumforderungen, welche oft primär bei einer CT-Untersuchung detektiert werden, können bei der Durchführung nur einer Untersuchungsserie im CT oft nicht abschließend beurteilt werden. Eine ergänzend durchgeführte kontrastmittelgestützte Ultraschalluntersuchung kann in diesen Fällen in aller Regel die Diagnose sichern und verhindert auch eine zusätzliche Strahlenexposition durch eine erneute CT-Untersuchung.

Im Jahr 2008 lag die geschätzte Inzidenz von Nierentumoren bei ca. 88.400 und die Mortalität bei 39.300 Fällen. Nierentumore sind die 9.-häufigste Tumorgruppe in Europa (1) und haben von den Tumoren der ableitenden Harnwege die höchste Mortalität mit einer 5-Jahres-Überlebensrate von nur 67% im Vergleich zum Blasenkarzinom mit 81% (2).

Das Nierenzellkarzinom ist der häufigste maligne Primärtumor der Niere und wird in der Regel erst im fortgeschrittenen Stadium symptomatisch. Die Detektion erfolgt häufig inzidentell bei der Abklärung von anderen Krankheitsbildern (3-5).

Die Standardtherapie besteht in einer chirurgischen Tumorresektion oder es kann, in Abhängigkeit von der Tumorgröße, eine partielle Nephrektomie durchgeführt werden (6).

Präoperativ ist daher für die Therapie neben einer zuverlässigen Dignitäts-Einschätzung auch eine möglichst genaue Bestimmung der Tumorgröße entscheidend (7, 8).

Neu entwickelte Ultraschalltechniken wie z.B. der kontrastgestützte Ultraschall und der 3D-Echtzeit-Ultraschall sind in der Beurteilung von Nierenläsionen sehr hilfreich (9). In diesem Artikel sollen daher die neuen Techniken bezüglich der Evaluation von Nierenläsionen abgehandelt werden.

Ultraschalltechnik

Das konventionelle B-Bild (Abb. 1) ist die Basis der sonographischen Nieren-diagnostik. Üblicherweise werden dabei multifrequente Konvexsonden verwendet, der Frequenzbereich liegt je nach Hersteller bei 1-6 Mhz. An der Nierenoberfläche gelegene Läsionen können z.T. auch mit höherfrequenten Linearsonden (6-17 Mhz) untersucht werden. Die hohe Sendefrequenz ermöglicht zwar eine bessere Auflösung von oberflächlichen Läsionen, jedoch ist die Eindringtiefe der Schallwellen in das Gewebe limitiert.
 

Abb. 1: Konventionelle B-Bild-Sonographie einer suspekten Nierenläsion (gelber Pfeil).

Tissue Harmonic Imaging

Das Tissue Harmonic Imaging (THI) ist ein neu entwickeltes Verfahren, welches durch eine Modifizierung der Weichgewebedarstellung eine genauere Abgrenzung von Gewebestrukturen ermöglicht.

Durch die Gewebeinhomogenitäten bedingte Defokussierung(en) und/oder Phasenverschiebungen führen bei konventionellen Ultraschallbildern üblicherweise zu einem signifikanten Verlust an lateraler Abgrenzbarkeit und Kontrastauflösung (10-12).

Die Kompression und Dekompression der Ultraschallimpulse innerhalb des Gewebes führen zu harmonischen nichtlinearen Schwingungen, welche der doppelten Frequenz der gewählten Grundfrequenz entsprechen. Genau diese harmonischen Echoanteile werden beim THI zusätzlich für den Bildaufbau genutzt und führen zu einer besseren Bildqualität (13-16).

Spatial Compounding


Das Spatial Compounding basiert auf der multidirektionalen Ansteuerung des Schallkopfes. Dieser sendet die Schallwellen in unterschiedliche Richtungen aus und mehrere koplanare Bilder werden anschließend in Echtzeit als überlappende Aufnahmen zu einem einzigen Bild zusammengefügt. Der Vorteil dieser Technik liegt in einem verbesserten Signal- zu Rauschverhältnis, was sowohl eine Reduktion von Artefakten als auch eine erhöhte Kontrastauflösung mit deutlicherer Konturdarstellung der einzelnen Gewebestrukturen ermöglicht (17-18).

Speckle Reduction


Speckle bedeutet bei der Sonographie das inhärent auftretende Artefakt. Hierdurch wird die Kontrastauflösung sowie die räumliche Auflösung beeinträchtigt, so dass die darunter gelegenen Gewebestrukturen verdunkelt werden.

Das Speckle Reduction erlaubt eine Glättung und Homogenisierung der Umgebungsstrukturen, indem sie die auftretenden Artefakte unterdrückt, wenn keine Ränder oder Konturen vorhanden sind. Bei Echogenitätsunterschieden werden die Konturen des Herdbefundes erhalten und die Strukturerstellung verhindert (11, 19, 20).

Tissue Harmonic Imaging, Spatial Compounding und Speckle Reduction können auch simultan zur B-Bildoptimierung angewendet werden (Abb. 2).
 

Abb. 2: Optimierte Darstellung der Nierenläsion (gelber Pfeil) bei simultaner Kombination von Tissue Harmonic Imaging, Spatial-Compounding- und Speckle-Reduction-Technik.
 

Dreidimensionaler Ultraschall

Eine zunehmend etablierte Option in der volumetrischen Analyse und Darstellung verschiedenster Organe ist der dreidimensionale Ultraschall. Einsatzmöglichkeiten in der klinischen Routine bestehen sowohl für diagnostische als auch interventionelle Zwecke (21-25).

Es werden zwei verschiedene Akquisitionstechniken unterschieden. Bei der Freihandtechnik werden manuelle Bewegungsinformation und Bildinformation in einen Datenquader zusammengefasst. Jeder Bildebene kann dabei eine bestimmte Schallkopfhaltung räumlich zugeordnet werden. Im Gegensatz dazu erfolgt die Datenakquisition bei der Wobbler-Technik mittels eines mechanisch angetriebenen Wandlers. Aus den jeweils akquirierten Datenvolumina können multiplanare Rekonstruktionen (MPR) in allen beliebigen Ebenen berechnet werden (26).

Durch die Entwicklung einer neuen Schallkopfgeneration mit mehr als 9.000 aktiven Schallkopfelementen und der xMATRIX-Technologie (Philips iU 22, X6-1, Philips Medical Systems, Bothel, WA) können die Limitationen der Freihand- und Wobbler-Technik überwunden werden. Die Vielzahl von Schallkopfelementen ermöglicht eine hohe räumliche 2D-Bildauflösung im Nah- und Fernfeld und eine nahezu gleichbleibende Voxelauflösung im gesamten 3D-Volumen. Neben der konventionellen Bildgebung kann die Untersuchung jedoch jederzeit um multiplanare real-time-Ebenen (Abb. 3-5) oder um einen 3D-Echtzeit-Ultraschall ergänzt werden (27, 28).

 

Abb. 3: Konventionelle B-Bild-Sonographie einer soliden Raumforderung (roter Pfeil) am oberen Nierenpol.
 
Abb. 4: Gleicher Patient wie in Abb. 3. Farbkodierte Duplexsonographie einer soliden Raumforderung (roter Pfeil) am oberen Nierenpol. Eine Vaskularisation der Läsion lässt sich nicht abgrenzen.
 




Technik der kontrastmittel-unterstützten Sonographie

In Europa steht als Ultraschallkontrastmittel Sonovue® (Bracco, Mailand, Italien) zur Verfügung. Diese Mikrobläschen (MB) enthalten SF6-Gas, das zur Stabilisierung mit einer Hülle ("shell") aus Phospholipiden umgeben wird (29, 30).

Die Gasanteile des Kontrastmittels werden später über den Respirationstrakt eliminiert. Diese Mikrobläschen haben einen Durchmesser von 2-10 µm und liegen somit in der Größenordnung eines roten Blutkörperchens. Aufgrund ihrer geringen Größe sind sie frei kapillargängig, treten aber im Gegensatz zu üblichen CT- und MRT-Kontrastmitteln nicht in die interstitielle Flüssigkeit über, sondern verbleiben im Sinne eines Bloodpool-Kontrastmittels vollständig im Gefäßsystem. Kontrastmittelspezifische Techniken verwenden einen niedrigen mechanischen Index, um Bilder zu generieren, die auf die nichtlineare akustische Interaktion zwischen Ultraschallsystem und stabilisierten MB basieren. Diese MB oszillieren, schwingen mit und erzeugen damit eine kontinuierliche Verbesserung des Kontrasts der Grauabstufung (31-33).

Der Einsatz der kontrastverstärkten Sonographie ermöglicht es, die Tumorperfusion zu erfassen und somit vitale Tumoranteile von Nekrosen zu differenzieren (Abb. 6-7).
 

Abb. 5: Gleicher Patient wie in Abb. 3 und 4. 3D-Ultraschall mit Volumendarstellung der soliden Nierenraumforderung (gelbe Pfeile) in allen drei Ebenen (a-c).
 
Abb. 6: Gleicher Patient wie in Abb. 3-5. Kontrastverstärkte real-time X-Plane Darstellung des soliden Nierentumors. (a) Darstellung des Nierentumors (rote Pfeile) mit Nachweis einer geringeren Kontrastmittelaufnahme als das angrenzende Nierenparenchym (weiße Pfeile). In der zweiten Ebene (b) bestätigt sich die geringe Kontrastmittelaufnahme (rote Pfeile). Die Histologie ergab ein klarzelliges Nierenkarzinom.

Abb. 7: Gleicher Patient wie in Abb. 3-6. Die kontrastverstärkte zeitaufgelöste Volumendarstellung verdeutlicht die Kontrastmittelaufnahme (rote Pfeile) des Nierenkarzinoms.

Bildfusion

Die Durchführung der Bildfusion bedarf einer Soft- und Hardware-Erweiterung. Bei der Hardware handelt es sich um einen Magnetfeldgenerator und einen entsprechenden Schallkopfsensor, zusätzlich muss eine geeignete Software auf dem Ultraschallgerät installiert sein. Der Schallkopfsensor wird dann durch ein magnetisches Ortungssystem erkannt und die genaue räumliche Position des Sensors im Raum errechnet.

Zur Bildfusion können die DICOM-Datensätze aller gängigen Schnittbildverfahren genutzt werden. Die DICOM-Daten werden dazu in das Ultraschallsystem eingeladen, und anschließend findet eine Registrierung der Datensätze statt.

Nach einer erfolgreichen Datenfusion bewegen sich die registrierten CT-Bilder (Abb. 8) simultan zur sonographischen Schnittebene. Wahlweise können die registrierten Bilder entweder in der Überlagerungstechnik oder in der Side-by-Side-Ansicht betrachtet werden. Die herkömmlichen sonographischen Geräteoptionen wie Farbdoppler oder der kontrastverstärkte Ultraschall können dabei problemlos in das fusionierte Bild integriert werden (Abb. 9). So ergibt sich durch die simultane Nutzung des kontrastverstärkten Ultraschalls und der Bildfusion die Möglichkeit einer tumorbezogenen Beurteilung der Mikrovaskularisation im unmittelbaren Vergleich zum kontrastmittelverstärkten CT oder MRT (34-39).

 

Abb. 8: Gleicher Patient wie in Abb. 1-2. Konventionelle B-Bild-Sonographie einer suspekten zystisch imponierenden Nierenläsion (gelber Pfeil). In der registrierten CT-Bildfusion zusätzliche Erfassung der Läsion (roter Pfeil) in der Side-by-Side-Darstellung. Im CT imponiert die Läsion nicht ganz Zysten-typisch.

Abb. 9: Gleicher Patient wie in Abb. 1-2 und 8. Fusionierte Side-by-Side-Darstellung der suspekten zystisch imponierenden Nierenläsion im kontrastverstärkten Ultraschall (gelber Pfeil) und der CT-Voraufnahme (roter Pfeil). Eine Kontrastaufnahme lässt sich sonographisch nicht nachweisen als Hinweis auf eine blande Parenchymzyste.

Fazit

Mit der Entwicklung hochfrequenter Schallköpfe und neuartiger Untersuchungstechniken hat sich die Sonographie der Niere zu einer zunehmend eigenständigen Untersuchungsmethode etabliert. Die Detektion und Charakterisierung von zystischen und soliden Nierenveränderungen gelingt durch den Einsatz der kontrastmittelverstärkten Ultraschalldiagnostik mit einer hohen diagnostischen Sicherheit und ist diesbezüglich durchaus mit der kontrastmittelverstärkten Computertomographie vergleichbar. Insbesondere bei Patienten mit Niereninsuffizienz oder Unverträglichkeit von Jod-haltigen Kontrastmitteln ist der kontrastverstärkte Ultraschall daher eine interessante Alternative zur CT und MRT. Durch die sonographische Bildfusion und Volumendarstellung ergeben sich in Zukunft zudem weitere vielversprechende Anwendungsmöglichkeiten, wie z.B. die Korrelation unklarer Nierenherde in den verschiedenen Schnittbildverfahren oder das sonographische Follow-up nach CT-gestützten Interventionen.

Leider gelten auch für die genannten Techniken die bekannten methodenimmanenten Limitationen des Ultraschalls. So können auch hier Fettleibigkeit, Meteorismus oder fehlende Patienten-Compliance zu einer eingeschränkten Beurteilbarkeit des Befundes führen.


 

PD. Dr. med. Dirk-André Clevert

Institut für Klinische Radiologie,
Universitätsklinikum der Universität LMU München - Campus Großhadern
Marchioninistr. 15
81377 München

Tel.: 089/7095 3620
Fax: 089/7095 8832
E-Mail: Dirk.Clevert@med.uni-muenchen.de



Abstract

D.-A. Clevert, Institut für Klinische Radiologie, Klinikum Großhadern, Universitätsklinik der LMU München, M. Staehler, Urologische Klinik und Poliklinik, Klinikum der LMU München - Campus Großhadern, München

Abdominal ultrasound is often the first-line imaging modality used to assess focal renal lesions. Due to various new gray-scaled US techniques like Tissue Harmonic Imaging (THI), Spatial Compounding-Technique and Speckle Reduction-Technique, as well as contrast enhanced techniques abdominal ultrasound nowadays has great potential regarding detection and characterization of cystic renal lesions. Furthermore, image fusion with CT, MRI, and 3D-Ultrasound most likely will help to improve the clinical management before and after interventional procedures. This article illustrates the principle and clinical impact of recently developed techniques in the field of ultrasound, e.g. tissue harmonic imaging (THI), spatial compounding and speckle reduction imaging, and 3D-US.

Keywords: tissue harmonic imaging (THI), spatial compounding, speckle reduction imaging, Image Fusion, contrast enhanced ultrasound (CEUS)



Literaturhinweise:
(1) Ferlay J, et al. Estimates of cancer incidence and mortality in Europe in 2008. Eur J Cancer. 2010; 46:765-781.
(2) Forman HP, et al. Hyperechoic renal cell. 1993.
(3) Ljungberg B, et al. EAU guidelines on renal cell carcinoma: the 2010 update. Eur Urol. 2010; 58:398-406.
(4) Clevert DA, et al. Diagnostic algorithm in cystic renal masses. Urologe A. 2010; 49(3):421-431.
(5) Clevert DA, et al. Multislice computed tomography versus contrast-enhanced ultrasound in evaluation of complex cystic renal masses using the Bosniak classification system. Clin Hemorheol Microcirc. 2008; 39:171-178.
(6) Novick AC, et al. Open partial nephrectomy for renal tumours: current status. BJU Int. 2005; 95 Suppl 2:35-40.
(7) Clevert DA, et al. Contrast enhanced ultrasound eases interpretation of an unclear renal tumor in addition to CT, MRI and histological findings - a case report in a young patient. Clin Hemorheol Microcirc. 2007; 36:313-318.
(8) Clevert DA, et al. Evaluation of Acoustic Radiation Force Impulse (ARFI) imaging and contrast-enhanced ultrasound in renal tumors of unknown etiology in comparison to histological findings. Clin Hemorheol Microcirc. 2009; 43:95-107.
(9) Clevert DA, et al. Modern imaging of kidney tumors. Urologe A. 2013;52(4):515-26.
(10) Clevert D, et al. Value of tissue harmonic imaging (THI) and contrast harmonic imaging (CHI) in detection and characterisation of breast tumours. Eur Radiol. 2007; 17(1):1-10.
(11) Clevert DA, et al. (Modern ultrasound diagnostics of deep vein thrombosis in lung embolism of unknown origin). Radiologe. 2007; 47(8):673-684.
(12) Jung EM, et al. (Preoperative wire localisation of breast lesions by tissue harmonic imaging (THI) sonography). Rofo. 2002; 174(9):1121-1125.
(13) Choi BI. The current status of imaging diagnosis of hepatocellular carcinoma. Liver Transpl. 2004; 10(2 Suppl 1):S20-25.
(14) Mahnken AH, et al. (Imaging of the abdominal wall: combination of tissue-harmonic-imaging and extended field-of-view sonography). Rofo. 2004; 176(12):1837-1842.
(15) Stiskal M, et al. Tissue harmonic imaging sonography. Is the image quality in routine abdominal ulstrasound improved? Rofo. 2000; 172(12):1006-1010.
(16) Willinek WA, et al. Tissue harmonic imaging in comparison with conventional sonography: effect on image quality and observer variability in the measurement of the intima-media thickness in the common carotid artery. Rofo. 2000; 172(7):641-645.
(17) Lin DC, et al. Advantages of real-time spatial compound sonography of the musculoskeletal system versus conventional sonography. AJR Am J Roentgenol. 2002; 179(6):1629-1631.
(18) Clevert DA, et al. Latest developments in ultrasound of the liver. Radiologe. 2011;51(8):661-70.
(19) Horng A, et al. Current developments in vascular ultrasound. Radiologe 2009; 49(11):998-1004.
(20) Wohrle NK, et al. Modern gray-scale sonography of the breast. Radiologe 2010; 50(11):964; 966-72.
(21) Downey DB, et al. Clinical utility of three-dimensional US. Radiographics 2000; 20(2):559-571.
(22) Kalmantis K, et al. The role of three-dimensional (3D) sonography and 3D power Doppler in the preoperative assessment of borderline ovarian tumors. Eur J Gynaecol Oncol. 2007; 28(5):381-385.
(23) Polakow J, et al. Value of three-dimensional sonography in biopsy of focal liver lesions. J Hepatobiliary Pancreat Surg. 2003; 10(1):87-89.
(24) Watermann DO, et al. Three-dimensional ultrasound for the assessment of breast lesions. Ultrasound Obstet Gynecol. 2005; 25(6):592-598.
(25) Helck A, et al. Improved visualization of renal lesions using three-dimensional ultrasound - a feasibility study. Clin Hemorheol Microcirc. 2011;49(1-4):537-50.
(26) Wilson SR, et al. Volume imaging in the abdomen with ultrasound: how we do it. AJR Am J Roentgenol. 2009; 193(1):79-85.
(27) Elliott ST. Volume ultrasound: the next big thing? Br J Radiol. 2008; 81(961):8-9.
(28) Stenberg B, et al. Diagnosis of gallbladder problems using three-dimensional ultrasound. Eur Radiol. 2010; 20(4):908-914.
(29) Greis C. Ultrasound contrast agents as markers of vascularity and microcirculation. Clin Hemorheol Microcirc. 2009;43(1):1-9.
(30) Greis C. Summary of technical principles of contrast sonography and future perspectives. Radiologe 2011;51(6):456-61.
(31) Bauer A, et al. Ultrasound imaging with SonoVue: low mechanical index real-time imaging. Acad Radiol. 2002; 9 Suppl 2:S282-284.
(32) Greis C. Technology overview: SonoVue (Bracco, Milan). Eur Radiol. 2004; 14 Suppl 8:P11-15.
(33) Schöppler G, et al. The impact of ultrasound in urology. Urologe A. 2012;51(1):81-98.
(34) Clevert DA, et al. Improving the follow up after EVAR by using ultrasound image fusion of CEUS and MS-CT. Clin Hemorheol Microcirc. 2011;49(1-4):91-104.
(35) Clevert DA, et al. Ultrasound-guided image fusion with computed tomography and magnetic resonance imaging. Clinical utility for imaging and interventional diagnostics of hepatic lesions. Radiologe. 2012;52(1):63-9.
(36) Helck A, et al. Multimodality imaging using ultrasound image fusion in renal lesions. Clin Hemorheol Microcirc. 2012;50(1-2):79-89.
(37) Helck A, et al. Ultrasound image fusion - clinical implementation and potential benefits for monitoring of renal transplants. Clin Hemorheol Microcirc. 2012;52(2-4):179-86.
(38) Clevert DA, et al. Image fusion in the management of thermal tumor ablation of the liver. Clin Hemorheol Microcirc. 2012;52(2-4):205-16.
(39) Clevert DA, et al. Contrast-enhanced ultrasound and microcirculation: efficiency through dynamics - current developments. Clin Hemorheol Microcirc. 2013;53(1-2):171-86.

Zurück
Zurück
E-Mail
Email
Drucken
Drucken
Zum Bewerten bitte anmelden!
STICHWÖRTER:
Anzeige:
 
 
Anzeige:
 
 
 
 
Themen
CUP
NET
Nutzen Sie auch die Inhalte von journalmed.de, um sich zu Informieren.
Mediadaten
Hilfe
Copyright © 2014 rs media GmbH. All rights reserved.
Kontakt
Datenschutz
AGB
Fakten über Krebs