Bildgebende Diagnostik

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1 2003 Verlag Hans Huber, Bern Band 60, 2003 Therapeutische Umschau H. C. Thoeny 1, J. Tuma 2, B. Hess 3 Zusammenfassung 1 Institut für Diagnostische Radiologie, Inselspital, Bern 2 Praxis für Innere Medizin, Seilerweg, Uster 3 Medizinische Klinik, Spital Zimmerberg, Wädenswil Bildgebende Diagnostik bei Steinen im oberen Harntrakt Sonographie vs. Computertomographie Die Auswahl des bildgebenden Verfahrens zum Nachweis von Konkrementen in den oberen Harnwegen richtet sich primär nach der klinischen Fragestellung. Die zwei wichtigsten klinischen Fragestellungen sind: 1) Suche nach Ureterdilatation/Obstruktion und allfälligem perinephrischem Abszess bei akuten Flankenschmerzen; und 2) Feststellung der genauen Lokalisation, Anzahl und Größe von Konkrementen. Bei akuten Flankenschmerzen ist die weitherum verfügbare Sonographie zum Nachweis eines dilatierten Nierenbeckenkelchsystems in den Händen geübter Untersucher der Computertomographie heute ebenbürtig. Allerdings kann sogar eine totale Obstruktion in den ersten Stunden dem sonographischen Nachweis vollständig entgehen. Die Sonographie eignet sich zudem gut zur Verlaufskontrolle bei Obstruktion der ableitenden Harnwege und ist außerdem Methode der Wahl für Kinder und schwangere Frauen. Steht hingegen der präzise Steinnachweis im Vordergrund der klinischen Fragestellung, ist die Nativ-Computertomogragphie (CT) der Sonographie eindeutig überlegen. Auch im Vergleich zum konventionellen Abklärungsgang mit Abdomen-leer-Aufnahme und intravenöser Urographie ist die CT weniger strahlenbelastend, hat eine höhere Treffsicherheit und ist zudem schneller. Die CT ist überdies das beste diagnostische Verfahren für den Nachweis allfälliger anderer wichtiger intraabdominaler Pathologien. Einleitung Die Anwendung bildgebender Verfahren in der Diagnostik von Steinen im oberen Harntrakt erfordert zunächst eine konkrete klinische Fragestellung, aufgrund derer je nach Untersucher und Verfügbarkeit von Methoden das in der konkreten Situation eines Patienten meist geeignete Verfahren gewählt werden muss. Folgende Fragen müssen beantwortet werden [1]: 1. Akutes Steinleiden: liegen Komplikationen wie Harnwegsobstruktion, Hydronephrose oder ein perinephrischer Abszess vor? 2. Präziser Steinnachweis: was sind Anzahl, Größe und genaue Lokalisation der Konkremente? Liegt eine Nephrokalzinose vor? 3. Liegen steinbegünstigende anatomische Abnormitäten (Kelchdivertikel, Markschwammnieren) vor? 4. Gibt es Hinweise auf ein metabolisch aktives Steinleiden, d.h. sind neue Steine entstanden oder vorbestehende in kurzer Zeit größer geworden? Nach wie vor kann die Mehrheit dieser Fragestellungen mittels Abdomen-leer-Aufnahme (rund 90% aller Konkremente sind röntgendicht) und intravenöser 73

2 Therapeutische Umschau Band 60, Urographie (IVU) beantwortet werden [1]. Die im frühen 20. Jahrhundert eingeführte IVU war denn auch für Jahrzehnte die Methode der Wahl zur radiologischen Abklärung des Nierensteinleidens [1, 2]. Nachteile sind das Risiko von allergischen Reaktionen in unterschiedlichem Ausmaß auch noch nach Einführung von nicht-ionischen Kontrastmitteln sowie die zum Teil sehr lange Untersuchungsdauer im Falle einer Obstruktion, wobei oft auch deren exakte Höhe sowie die definitive Ursache nicht nachgewiesen werden konnten [3]. Die Durchführung einer IVU ist bei Verdacht auf akute Obstruktion kontraindiziert, da zusammen mit der Kontrastmittelinduzierten Diurese die Gefahr einer Fornixruptur besteht [4]. Für den Nachweis eines gestörten Harntransports im Rahmen anatomischer Abnormitäten wie Kelchdivertikel oder Markschwammnieren, welche die Steinbildung begünstigen, ist die IVU nach wie vor die Methode der Wahl [1, 4]. Gegen Ende des 20. Jahrhunderts wurden zwei neue Technologien entwickelt, welche sich auch in der Evaluation der Nephrolithiasis erfolgreich etabliert haben: die Sonographie erfreute sich vor allem in Europa rasch einer großen Beliebtheit und verbreitete sich in allen klinischen Fachrichtungen, so auch bei Nephrologen und Urologen [4]. Im angloamerikanischen Raum hingegen, wo die Ultraschalldiagnostik vorwiegend in den Händen der Radiologen blieb, erfuhr die zweite neue Technologie, die Computertomopraphie (CT), innerhalb kürzester Zeit eine enorm weite Verbreitung [5]. Die nachfolgende Übersicht nimmt eine Wertung der beiden neueren Untersuchungsmethoden im Hinblick auf die erwähnten klinischen Fragestellungen vor. Sonographie Sensitivität und Spezifität In der Beurteilung einer akuten renalen Obstruktion ist der Ultraschall in den Händen geübter Untersucher mit einer Sensitivität von % und einer Spezifität von % unter günstigen Umständen (Untersucher!) der CT ebenbürtig [4]. Allerdings muss einschränkend betont werden, dass eine fehlende Erweiterung des Nierenbeckenkelchsystems (NBKS) eine akute vollständige Obstruktion innerhalb der ersten Stunden keineswegs ausschließt [4, 6 8], weil sich die Dilatation des NBKS oft erst im Laufe von Stunden bis Tagen manifestiert. Die Gefäß-Doppler-Untersuchung der Nierenarterien mit Beurteilung des Resistenz-Index (RI) ist in diesen Fällen sehr hilfreich, weil damit eine akute Obstruktion diagnostiziert werden kann, bevor die Dilatation sonographisch erkennbar ist [7, 8]. Ein RI > 0.7 oder eine RI-Seitendifferenz von > 0.1 zugunsten der befallenen Niere sprechen für eine hochgradige Obstruktion [1]. Der Ultraschall ist auch sensitiv für Diagnose und Follow-up einer chronischen Obstruktion, wobei hier allerdings die Schwierigkeit der Unterscheidung zwischen reiner Obstruktion und Dilatation des NBKS ohne Obstruktion besteht [8]. Wiederum kann durch Ermittlung des RI mittels Gefäß-Doppler die Rate falsch positiver Untersuchungen reduziert werden: ein RI > 0.7 oder eine RI- Seitendifferenz von > 0.1 zusammen mit einem dilatierten NBKS lassen eine Obstruktion dringend vermuten [8]. Für den präzisen Steinnachweis kann der Ultraschall in den Händen sehr geübter Untersucher die korrekte Untersuchungstechnik ist wichtig! Konkremente im NBKS, am pyeloureteralen Übergang sowie prävesikal nachweisen. Konkremente manifestieren sich als echoreiche Strukturen mit dorsaler Schallauslöschung [6, 7]. Pyelonkonkremente können allerdings mit intrarenaler Gasbildung, Nierenarterienverkalkungen, verkalkten Papillen oder verkalkten Urothelkarzinomen verwechselt werden [9]. Entlang des Ureterverlaufes ist der Konkrement- Abbildung 1 Sonographie: der «Twingling»-Artefakt entspricht einem farbigen «Schallschatten», der das Aufsuchen auch ganz kleiner Konkremente ermöglicht. Abbildung 2 Sonographie: nachdem mittels «Twingling» ein 2 mm großer Stein geortet wurde, kann dieser direkt nachgewiesen werden (Pfeil, SonoCT-Technik).

3 Band 60, 2003 Therapeutische Umschau nachweis aufgrund von Darmgasüberlagerungen und der tiefen retroperitonealen Lage des Ureters oft schwierig, doch erleichtern «Twingling-Artefakte» (Abb. 1) die Suche nach Steinen. Die distalen 3 5 Zentimeter des Ureters können bei voller Harnblase im Falle einer Obstruktion gut beurteilt werden, so dass hier mit neueren Geräten selbst nur 2 mm große Steine nachweisbar sind (Abb. 2). Das sogenannte Jet-Phänomen lässt sich dopplersonographisch im Bereiche der Einmündung der Ureteren in die Harnblase nachweisen. Ist ein Jet-Phänomen nachweisbar, liegt keine vollständige Obstruktion des Ureters vor [7, 9]. Tabelle 1 zeigt einen Vergleich der in neueren Studien erzielten Sensitivitäten von Ultraschall und CT beim Nachweis von Nierenbecken- und Uretersteinen. Der Ultraschall eignet sich zudem gut zur morphologischen Beurteilung von Nierenparenchym und NBKS bis zum pyeloureteralen Übergang. Solide und zystische Raumforderungen können ebenso nachgewiesen und voneinander unterschieden werden wie andere intraabdominale Pathologien (Cholezystolithiasis, Appendizitis, Bauchaortenaneurysma etc.). Der Ultraschall ist jedoch in der Beurteilung des Ureters und von weichteildichten Veränderungen im NBKS beschränkt. Allerdings erlauben neulich eingeführte technische Verbesserungen, insbesondere die «Tissue-harmonic»-Technik und die «SonoCT», eine deutlich bessere Differenzierung der NBKS- Strukturen mit der Möglichkeit der Beurteilung der Pyelonwand. Die Sonographie ist zudem aufgrund der fehlenden Strahlenbelastung Methode der Wahl bei schwangeren Frauen und Kindern mit akuter Flankenkolik. Möglicherweise wird sie aber in Zukunft durch die MR-Urographie ersetzt [10]. Interpretation Ein wesentlicher Nachteil der Ultraschalluntersuchung bleibt ihre starke Abhängigkeit von der Erfahrung des Untersuchers und von den individuellen Gegebenheiten des Patienten (Adipositas, Darmgasüberlagerungen etc.). Zudem sind sonographische Aufnahmen für nicht ultraschall-geübte Kliniker im Nachhinein oft schwer zu interpretieren. «Pitfalls» Nebst der bereits erwähnten Möglichkeit, eine akute Obstruktion in den ersten 24 h zu verpassen, kann eine NBKS-Dilatation sonographisch mit parapelvinen Zysten, einer nichtobstruktiven Pyelokaliektasie sowie einem ampullär konfigurierten NBKS verwechselt werden [14]. Nativ-Computertomopraphie (CT) Sensitivität und Spezifität Die Sensitivität der CT bei Patienten mit akuten Flankenschmerzen beträgt für die Erkennung einer NBKS-Dilatation bis zu 83% und für eine Ureterdilatation 90% [3, 12]. Die Beurteilung einer NBKS- Dilatation sollte an den Ober- und Unterpolen erfolgen, um eine Verwechslung mit einem ampullär konfigurierten Nierenbecken zu vermeiden. Eine ähnliche Sensitivität (etwa 85%) kann bei perirenalen sowie periureteralen streifigen Veränderungen beobachtet werden [2]. Sekundäre Obstruktionszeichen gleichzeitiges Auftreten von Ureterdilatation und perirenalen Fettgewebsalterationen haben einen positiven Vorhersagewert für akute Ureterolithiasis von nahezu 100%, das Fehlen dieser beiden Zeichen einen negativen Vorhersagewert von rund 95% [3]. Für den präzisen Steinnachweis hat die Nativ-CT- Untersuchung eine Sensitivität bis zu 100%, eine Spezifität von 98% und eine Treffsicherheit von 97% [3, 5, 13, 14]. Somit übertrifft sie andere Methoden wie IVU und Ultraschall deutlich [5, 9, 15]. Die Methode erlaubt bei nahezu allen Konkrementen zuverlässige Aussagen über die exakte Steinlokalisation und -größe und gibt zudem Hinweise auf die Steinzusammensetzung [3, 5, 9, 12 14,16 19]. Diese Informationen sind wichtig für das weitere therapeutische Prozedere. Zusätzlich ist die CT-Untersuchung zum Ausschluss resp. Nachweis anderer Ursachen des akuten Abdomens mit ähnlicher Klinik, so z.b. Cholezystolithiasis, rupturiertes Aortenaneurysma, Tabelle 1 Vergleich der Sensitivitäten von Sonographie und Computertomopraphie in der Diagnostik von Steinen in Nierenbecken und Ureteren. * Studie mit Doppler-Ultraschall. Studie Jahr Anzahl Anzahl Sensitivität Sensitivität Ref. Nr. Patienten Steine SONO CT % % % 94% % * 100% % 96% %* 96% 75

4 Therapeutische Umschau Band 60, Sigmadivertikulit, Appendizitis, Raumforderungen im Becken usw., am besten geeignet [3, 19]. Untersuchungstechnik Eine Nativ-CT-Untersuchung dauert nur wenige Minuten und benötigt weder intravenöse noch orale Kontrastmittelgabe. Damit kann diese Technik auch bei Patienten mit Kontrastmittelunverträglichkeit und/oder Niereninsuffizienz angewendet werden. Mittels Einzeilen-Spiral-CT ist es möglich, das Abdomen vom Oberpol der Nieren bis zum Harnblasenboden in etwa 25 Sekunden mit einer Schichtdicke von 5 mm zu untersuchen. Die Mehrzeilen-Spiral-CT gestattet innerhalb derselben Zeitspanne eine Primärkollimation von 2 mm. Dadurch wird die Bildqualität sekundärer Reformationen entscheidend verbessert, was die Sensitivität der Steindetektion während des Follow-up auf konventionellen Abdomenübersichtsaufnahmen deutlich erhöht [11]. Die effektive Strahlendosis beträgt bei der Einzeilen- Spiral-CT laut dem Protokoll des Inselspitals Bern 3,8 msv für Frauen und 2,3 msv für Männer; bei der Mehrzeilen-Spiral-CT sind die entsprechenden Werte 3,5 msv für Frauen und 2,2 msv für Männer. Die effektive Dosis ist somit niedriger als bei einer IVU mit Leertomographien. Interpretation Nahezu sämtliche Konkremente inklusive jene aus reiner Harnsäure, Xanthin oder Cystin können mit der CT-Untersuchung direkt nachgewiesen werden [2]. Eine Ausnahme bilden reine Matrixsteine oder durch Protease-Inhibitoren induzierte Steine, welche bei HIV-positiven Patienten unter dieser Therapie sehr selten vorkommen [2, 3, 8]. Nebst dem direkten Konkrementnachweis im Nierenbeckenkelchsystem oder im Lumen des Ureters sind meist sekundäre Obstruktionszeichen nachweisbar. Sekundäre Zeichen einer Obstruktion (Ureterdilatation und perirenale Fettgewebsalterationen Abb. 3A) können in der Diagnostik akuter Flankenschmerzen auf einen stattgehabten Steinabgang hinweisen, wenn kein Stein sichtbar ist; gelegentlich sind Konkremente in der Harnblase nachweisbar. Sekundäre A B Obstruktionszeichen sind auch bei CT-negativem Konkrement, wie z.b. bei durch Protease-Inhibitoren induzierten Steinen bei HIV-positiven Patienten, vorhanden. Die sekundären Obstruktionszeichen korrelieren mit der Dauer der Kolikschmerzen. Dies ist bei der Interpretation der CT-Untersuchungen wichtig, vor allem bei Patienten mit Schmerzdauer von weniger als zwei Stunden. Bei einem Großteil der Patienten mit akuter Flankenkolik korreliert die Ausprägung der perinephrischen Fettgewebsalterationen in der Nativ-CT mit dem Ausmaß der Ureterobstruktion [16]. Exakte Steinlokalisation und Bestimmung der Steingröße sind Voraussetzung für die Festlegung des weiteren therapeutischen Prozedere. Die Lokalisation des Konkrementes kann insbesondere intravesikal oder im Bereiche des ureterovesikalen Überganges schwierig sein. In diesem Falle führt die Untersuchung in Bauchlage weiter [3]. Bei negativem Stein-CT können ein klinisch relevantes Steinleiden sowie viele andere Ursachen akuter Flankenschmerzen mit großer Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen werden. Zudem können mittels der Nativ-CT auch andere Pathologien des Urogenitaltraktes, welche nicht mit Steinleiden assoziiert sind, wie z.b. Pyelonephritis, Nierenvenenthrombose oder Niereninfarkte diagnostiziert werden. Die Verabreichung von intravenösem Kontrastmittel ist allerdings in solchen Fällen zur definitiven Diagnosestellung unumgänglich. «Pitfalls» Die Nativ-CT kann vor allem bei der Unterscheidung von Ureterkonkrementen und Verkalkungen, die außerhalb der ableitenden Harnwege liegen, Interpretationsschwierigkeiten bereiten. Insbesondere im kleinen Becken ist eine Differenzierung zwischen Phlebolithen und distalen Ureterkonkrementen oft schwierig [20, 21]. Im Bereiche des proximalen Ureterverlaufes können Phlebolithen der Gonadenvenen zu Interpretationsproblemen führen. Das sogenannte «Rim sign», d.h. Weichteilgewebe um das Konkrement als Ausdruck eines Wandödems im Ureter, kann zwischen 4 24 Stunden nach Stein- Abbildung 3 Nativ-Computertomographie: A. Dilatiertes Nierenbeckenkelchsystem links mit typischen perirenalen Fettgewebsalterationen (dicker Pfeil). Nebenbefundlich Nachweis von bilateralen corticalen Nierenzysten (dünne Pfeile). B. Ureterkonkrement im Harnleiterostium (dünner Pfeil) mit leichtgradiger Dilatation des prävesikalen Ureters. Der dicke Pfeil zeigt einen typischen Phlebolithen mit einem asymmetrisch umgebenden Weichteilplus («tail sign»).

5 Band 60, 2003 Therapeutische Umschau impaktation in der CT-Untersuchung nachweisbar sein und ist zur Differenzierung gegenüber extraureteralen Verkalkungen hilfreich [15]. Heneghan et al. konnten bei 92% aller Konkremente 4 mm dieses «Rim sign» nachweisen (Abb. 4), bei Konkrementen > 4 mm konnte dieses Zeichen hingegen nur in 62% der Fälle beobachtet werden [15]. Im kleinen Becken lässt sich eine Verkalkung, welche zirkumferentiell von Weichteilgewebe umgeben ist, als Urolithiasis diagnostizieren. Wenn das Weichteilplus um eine Verkalkung asymmetrisch ist und eine Ausziehung («Tail sign») zeigt (Abb. 3), handelt es sich in der Regel um einen Phlebolithen [20]. Sonographie vs. CT eine Wertung A C B D Die dargestellte Zusammenstellung publizierter Studien erlaubt eine Wertung von Sonographie und CT im Hinblick auf die eingangs erwähnten klinischen Fragestellungen, insbesondere bezüglich akuter Ureterkolik mit Obstruktion/Hydronephrose und präzisem Steinnachweis [4]. Bei Verdacht auf akute Ureterkolik kann angesichts ihrer weiten Verbreitung [22] und der in dieser Fragestellung mit der CT vergleichbaren Sensitivität die Sonographie in der Hand geübter Untersucher für die bildgebende Diagnostik überall dort empfohlen werden, wo eine CT nicht in unmittelbarer Nähe verfügbar ist. Die Sonographie liefert sehr schnell alle primär notwendigen Informationen zur Festlegung des weiteren Procedere, insbesondere bezüglich der Frage nach der Notwendigkeit einer Hospitalisation. Letztere ist bei hochgradiger Hydronephrose und bei Verdacht auf Pyonephrose sicher indiziert. Die Sonographie eignet sich zusammen mit Klinik und Labor auch sehr gut zur kurzfristigen Verlaufskontrolle bei ausbleibendem Steinabgang mit persistierender Obstruktion und Schmerzen. In allen Kliniken mit eigenem CT wird bei entsprechender unmittelbarer Verfügbarkeit für diese Fragestellung primär eine Nativ-CT durchgeführt werden. Steht hingegen die präzise Steindiagnostik im Vordergrund, insbesondere was genaue Anzahl, präzise Lokalisation, Größe und Lage von Konkrementen betrifft, ist die CT allen andern bildgebenden Verfahren eindeutig überlegen. Bei diesen Fragestellungen sollte deshalb primär eine CT durchgeführt werden. Unklare oder qualitativ ungenügende Ultraschallbefunde werden ohnehin eine CT nach sich ziehen, was sich nicht zuletzt kostentreibend auswirkt. Wegen der mit der CT verbundenen Strahlenbelastung, welche allerdings geringer ist als bei der Kombination Abdomen leer-aufnahme/ivu, ist die Sonographie vorderhand noch Untersuchung der Wahl bei Schwangeren und Kindern. Literatur 1. Ramchandani P, Pollack HM. Radiologic evaluation in patients with urolithiasis. In: Coe FL et al. eds. Kidney Stones: medical and surgical management. Philadelphia, Lippincott-Raven, 1996; chapt. 17: Smith RC, Coll DM. Helical computed tomography in the diagnosis of ureteric colic. BJU International 2000; 86 Suppl. 1: Smith RC, Varanelli M. Diagnosis and management of acute ureterolithiasis: CT is truth. AJR 2000; 175: Tuma J, Hess B. Nephrolithiasis Epidemiologie, Pathophysiologie, Vorgehen bei Nierenkolik, bildgebende Diagnostik. Schweiz Med Forum 2001; 1: Abbildung 4 Nativ-Computertomographie: Hufeisenniere mit Obstruktion links bei distalem Ureterkonkrement. A. Dilatiertes NBKS links (dicker Pfeil), Nephrolithiasis links (dünner Pfeil). B. Typische perirenale Fettgewebsalterationen links (dicker Pfeil). Parenchymbrücke ventral der großen Abdominalgefäße (dünner Pfeil). C. Dilatierter Harnleiter links (Pfeil). D. Distales Harnleiterkonkrement links mit umgebendem Weichteilplus, dem sogenannten «rim sign» entsprechend (Pfeil). 77

6 Therapeutische Umschau Band 60, Smith RC, Essenmacher KR, Rosenfield AT, Choe KA, Glickman M. Acute flank pain: comparison of non-contrast CT and IVU. Radiology 1995; 194: Tuma J, Heule H, Reutter FW. Die Sonographie der Nierenkolik. Ultraschalldiagnostik 1986; 85: Rumack CM, Wilson SR, Charboneau JW. Diagnostic Ultrasound. 2. ed. Mosby 1998; Vol.1: Zagoria R. Urinary tract obstruction and infection. Davos/Switzerland, IDKD, Yilmaz S, Sindel T, Arslan G et al. Renal colic: comparison of spiral CT, US and IVU in the detection of ureteral calculi. Eur Radiol 1998; 8: Sudah M, Vanninen RL, Partanen K et al. Patients with acute flank pain: comparison of MR urography with unenhanced helical CT. Radiology 2002; 223: Van Beers BE, Dechambre S, Hulcelle P, Materne R, Jamart J. Value of helical multislice CT scans and maximumintensity-projection images to improve detection of ureteral stones at abdominal radiography. AJR 2001; 177: Smith RC, Verga M, Dalrymple NC, McCarthy SM, Rosenfield AT. 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This review addresses the value of ultrasonography and computed tomography (CT) with respect to the two most important clinical questions, i.e. 1) presence/extent of obstruction/hydronephrosis and perinephric abscess in patients with acute flank pain; and 2) precise location, number and size of calculi. Because its sensitivity is comparable with CT and it is widely available, ultrasonography in the hands of experienced clinicians/radiologists may be preferred for evaluation of patients with acute flank pain. However, it must be emphasized that ultrasonography may totally miss acute ureteral obstruction/hydronephrosis within the first hours. In children as well as in pregnant women, ultrasonography is still the technique of choice, but it may be replaced by magnetic resonance urography in the future. For precise stone location or detection of calcifications, however, the speed, safety and accuracy of unenhanced helical CT make this the most sensitive method and therefore the technique of choice. It also detects urinary calculi more accurately and exposes patients to less radiation than the traditional combined plain abdominal film/intravenous urography. Furthermore, CT can most readily reveal alternative diagnoses in patients with acute flank pain and other intraabdominal pathologies than stones. Korrespondenzadresse: PD Dr. Bernhard Hess, Chefarzt Medizinische Klinik, Spital Zimmerberg, CH-8820 Wädenswil b.hess@spital-zimmerberg.ch 78