Neue Methoden der nephrologischen Diagnostik

Leading Opinions

Autor:

Dr. med. Katarina Benackova

Assistenzärztin

Autor:

PD Dr. med. Spiros Arampatzis

Oberarzt Universitätsklinik für Nephrologie und Hypertonie Inselspital, Universitätsspital Bern 3010 Bern E-Mail: spiros.arampatzis@insel.ch

31.08.2017

In den letzten Jahren haben sich die Ultraschall(US)-Methoden stetig weiterentwickelt. Neue US-basierte Bildgebungsverfahren wie die kontrastmittelverstärkte US-Untersuchung und die Nierenelastografie haben durch den technischen Fortschritt das Forschungslabor verlassen und halten zunehmend Einzug in die tägliche nephrologische Praxis. Die kontrastmittelverstärkte Ultraschalluntersuchung der Nieren erlaubt die Beurteilung der Nierenperfusion in Echtzeit sowie die Detektion und Charakterisierung von malignitätssuspekten Nierenläsionen. Mittels Nierenelastografie kann analog zur Leberelastografie (FibroScan®) eine indirekte Evaluierung der Gewebesteifigkeit und der Fibrosierung erfolgen. <div id="keypoints"> <h2>Keypoints</h2> <ul> <li>Kontrastmittelverstärkter Ultraschall (CEUS) eignet sich nicht nur zur Diagnostik von Niereninfarkten, Nierenabszessen und Verletzungen des Nierenparenchyms, sondern spielt auch eine zunehmende Rolle bei der Diagnose von unklaren zystischen Läsionen und bei der Nachkontrolle von zystischen Nierenläsionen.</li> <li>Die renale Elastografie bietet, analog zur Leberelastografie, die Möglichkeit einer nicht invasiven Charakterisierung der interstitiellen Fibrose, hauptsächlich bei chronischer Allograft- Dysfunktion und bei Niereninsuffizienz. Weitere Studien und eine Standardisierung des Verfahrens sind notwendig.</li> </ul> </div> Im konventionellen B-Mode, der seit mehr als 40 Jahren im klinischen Alltag zur morphologischen Darstellung der Niere genutzten Anwendung von Ultraschall (US), dienen dopplersonografische Verfahren wie die farbkodierte Duplex- Sonografie, Powerdoppler, Ultraschallund Pulsed-wave-Doppler vor allem der Beschreibung der Durchblutungsverhältnisse. Dank verbesserter Technik und der Einführung innovativer Software wurden in den letzten 25 Jahren bedeutende Fortschritte in der nephrologischen US-Diagnostik erzielt. Kürzlich sind neue ultraschallbasierte Methoden aus dem Forschungsbereich in die Praxis umgesetzt worden. Im Folgenden werden wir uns vor allem auf die kontrastmittelverstärkte Sonografie und die renale Elastografie konzentrieren. Der Artikel soll dabei einen Überblick über den aktuellen Wissensstand geben und neue Perspektiven aufzeigen. <h2>Kontrastmittelverstärkter Ultraschall</h2> Die Grundlage für den kontrastverstärkten Ultraschall («contrast-enhanced ultrasonography», CEUS) ist die intravenöse Applikation von gasgefüllten Mikrobläschen, die mit niederenergetischen, vom Ultraschallkopf ausgesandten Schallwellen interagieren und zur Ausdehnung von spezifischen Frequenzen angeregt werden. Diese dienen der Signalverstärkung und der Beurteilung der Nierenperfusion.1, 2 Obwohl keine offizielle Indikationsstellung für die Nierenuntersuchung besteht, hat die europäische Gesellschaft für US (European Federation of Societies for Ultrasound in Medicine and Biology – EFSUMB) bereits 2011 in einer Publikation die potenziellen Anwendungen des CEUS in der renalen Diagnostik aufgezeigt. 3 Als Ultraschallkontrastmittel (USKM) der zweiten Generation ist in Europa seit Jahren SonoVue® (Bracco, Mailand, Italien) zugelassen, das erst seit Kurzem auch in den USA erhältlich ist. US-KM sind kontraindiziert vor allem bei Patienten mit bekanntem Rechts-Links-Shunt und schwerer pulmonaler Hypertonie (pulmonalarterieller Druck >90mmHg). Im Allgemeinen ist aber die Verträglichkeit in der klinischen Routine sehr gut, bei einer sehr niedrigen Inzidenz von schweren Komplikationen im Bereich von 0,026 % .4 Die Mikrobläschen in SonoVue® enthalten das Gas Schwefelhexafluorid (SF6), das in kleinsten Phospholipidvesikeln eingeschlossen ist.5, 6 Die Halbwertszeit von SonoVue® intravasal beträgt einige Minuten und der Gasanteil wird respiratorisch vollständig eliminiert, während die Phospholipide von der Leber metabolisiert werden. 7 Der Durchmesser eines einzelnen Mikrobläschens liegt zwischen 2 und 10μm und hat somit ungefähr die Grösse eines Erythrozyten. Aufgrund der geringen Grösse ist das US-KM frei kapillargängig und tritt im Unterschied zu den CToder MRT-Kontrastmitteln nicht ins Interstitium über.8 In diesem Sinne kann Sono- Vue® zu den Blutpoolkontrastmitteln gezählt werden. Das US-KM wird häufig als Bolus verabreicht, aber eine kontinuierliche Gabe ist ebenfalls möglich und erlaubt die Beurteilung des Anflutungsmusters in den Nieren durch Einsatz einer einmaligen hohen Ultraschallenergie und anschliessender niedriger Ultraschallenergietechnik, einer sogenannten Flash-Replenishment- Technik.9 Dabei wird unmittelbar nach der Zerstörung der Mikrobläschen das Wiederanfluten des Kontrastmittels bei geringer Sendeleistung sichtbar. Beide Techniken (Bolus und Infusion) erlauben durch den Einsatz einer spezifischen Software eine quantitative Analyse mittels Signalintensitätszeitkurve. Diese erlaubt Rückschlüsse auf die Nierenperfusion innerhalb einer vordefinierten Region («region of interest», ROI). Abgesehen von der Beurteilung der Nierenperfusion (Abb. 1) wird der CEUS heutzutage häufig für die Detektion und Charakterisierung von kleineren zystischen Nierenläsionen eingesetzt.9 Sowohl komplizierte Zysten (Abb. 2) als auch solide Nierenzellkarzinome (Abb. 3) und unklare Befunde können häufig durch ihre Perfusionseigenschaften und das Anflutungsmuster des US-KM weiter charakterisiert werden. Patienten mit einer Kontraindikation für CT/MRT-Untersuchungen oder Patienten, die eine chronische Niereninsuffizienz oder eine Allergie auf jodhaltige Kontrastmittel haben, oder solche mit Schrittmacher profitieren von einer CEUS-Untersuchung. Wegen der fehlenden Strahlenbelastung und der Möglichkeit der direkten Durchführung eines CEUS nach initialer B-Bild-Sonografie kann die CEUS sehr wohl als Alternative zu den o.g. Schnittbildverfahren angewendet werden.10 Natürlich können fehlende standardisierte Kriterien und die Kontrastvariabilität die Interpretation des CEUS bei solchen Läsionen beeinflussen. Ausserdem hat sich diese Methode in mehreren Studien im Vergleich mit der konventionellen CT als sehr sensitiv erwiesen, im Besonderen in Bezug auf die Detektion der Septen und der wandständigen Vaskularisation von Zysten. Somit kann die Anwendung der Bosniak-Klassifikation im CEUS zur Zuordnung in eine höhere Zystenkategorie führen.11 Der CEUS hat seine primäre Stellung in der schnellen und zuverlässigen Diagnostik peripherer Durchblutungsstörungen, wie etwa beim renalen Infarkt, bei Nierenkortexnekrosen und Ischämie. Der CEUS ist hier diagnostisch vergleichbar mit einer Kontrastmittel-CT oder sogar sensitiver.12 Zudem erlaubt der CEUS den Nachweis von Abszessen und Mikroabszessen bei Pyelonephritiden und kann auch bei abdominalen Traumata mit Verletzung der Nieren eine wichtige Rolle für die schnelle Diagnostik spielen. Auf dem Gebiet der Nierentransplantation wurden in den letzten Jahren einige sehr interessante Resultate bezüglich Screening der akuten Abstossung und der chronischen Transplantatdysfunktion mithilfe des CEUS berichtet.13 Obwohl die CEUS-Untersuchung eine vielversprechende und nicht invasive Methode zur Diagnose einer akuten Abstossung ist, bleiben die Perfusionsveränderungen bei solchen Ereignissen relativ unspezifisch. Ein neuer Horizont öffnet sich mit der Möglichkeit, die Mikrobläschen mit gewissen Antikörpern zu markieren und damit eine spezifisch gesteuerte Untersuchung durchzuführen, wie beispielsweise gegen spezifische T-Lymphozyten gezielte CD3-Antikörper in einem Modell einer zellulären Transplantatabstossung.14 Sehr wahrscheinlich ist es nur eine Frage der Zeit, bis dieses Verfahren aus der Forschung in die Praxis umgesetzt wird und letztendlich eine nicht invasive Diagnosestellung bei Transplantatabstossung ermöglicht. <img src="/custom/img/files/files_datafiles_data_Zeitungen_2017_Leading Opinions_Innere_1704_Weblinks_s56-1.jpg" alt="" width="1051" height="725" /> <img src="/custom/img/files/files_datafiles_data_Zeitungen_2017_Leading Opinions_Innere_1704_Weblinks_s56-2.jpg" alt="" width="1051" height="889" /> <img src="/custom/img/files/files_datafiles_data_Zeitungen_2017_Leading Opinions_Innere_1704_Weblinks_s56-3.jpg" alt="" width="1051" height="919" /> <h2>Renale Elastografie</h2> Eine nicht invasive Beurteilung der Gewebesteifigkeit hat das Potenzial, die renale Sonografie zu ergänzen und die Diagnostik vor allem bei beginnender chronischer Niereninsuffizienz zu verbessern. Alle chronischen renalen Erkrankungen sind mehr oder minder mit einem fibrotischen Umbau des Parenchyms im Sinne eines tubulointerstitiellen Gewebeuntergangs assoziiert. Solche Veränderungen werden mittels konventionellen Ultraschalls erst in einem sehr späten Stadium bildmorphologisch darstellbar. In der Leberdiagnostik wird die Entwicklung der Gewebefibrose und später -zirrhose seit mehreren Jahren mittels Elastografie der Leber (z.B. FibroScan®, Echosens, Paris, France) erfasst und gradiert. Die Elastografie wird als Standarduntersuchung der vollständigen Leberdiagnostik erachtet und sie erlaubt es nach gegenwärtiger Studienlage, die Diagnose einer Leberzirrhose mit einer sehr grossen Genauigkeit zu stellen. Daher erscheint die Applikation dieser validierten Methode in der Beurteilung der Nierenfibrose als eine vernünftige Weiterentwicklung dieser Methode. In den letzten 15 Jahren wurden mehrere Elastografietechniken entwickelt. Prinzipiell wird bei jeder Technik ein Druck (extern oder intern) auf das Gewebe appliziert und die dadurch ausgelöste kleine Gewebeverschiebung mittels US erfasst und gemessen. Die Gewebesteifigkeit wird dann als Verhältnis des ausgeübten Drucks zur Gewebeverschiebung berechnet.10 Sowohl bei der qualitativen «static elastography» als auch bei der quantitativen «transient elastography» (FibroScan®) wird ein externer Druck ausgeübt. Bei Letzterem werden die Scherwellengeschwindigkeiten («shear wave velocities», SWV) gemessen. Aufgrund des von aussen ausgeübten Drucks sind beide Techniken bei tiefer Lage der nativen Nieren in der nephrologischen Sonografie nicht anwendbar. Dem gegenüber stehen die ARFI-Techniken («acoustic radiation force impulse imaging»), die einen fokussierten Impuls aus der Ultraschallsonde anwenden, um eine lokalisierte und kurz andauernde Schallstrahlungskraft im Gewebe zu erzeugen. Dadurch werden Scherwellen im Gewebe generiert, deren Geschwindigkeit gemessen wird. Diese steigt mit der Gewebesteifigkeit an (Abb. 3). Die «shear wave elastography» (SWE) ist der ARFI-Methode sehr ähnlich. Dabei wird eine Schallstrahlungskraft in das Gewebe gesendet. Im Unterschied zur ARFI werden bei der SWE die entstandenen Scherwellen, die sich lateral von der Strahlachse ausbreiten, gemessen. Die renale Elastografie wird von vielen Störfaktoren beeinflusst. Jede durch den Ultraschallkopf verursachte Gewebekompression sollte aufgrund der Erhöhung der lokalen Steifigkeit und Änderung der akustischen Eigenschaften des Gewebes vermieden werden. Anatomische Faktoren, wie z.B. eine renale Anisotropie, die Durchblutung oder Hydronephrose, spielen auch eine wichtige Rolle. Auch im Falle einer Okklusion der renalen Vene steigt die Gewebefestigkeit.15, 16 Bei Transplantatnieren ist die Entwicklung einer interstitiellen Fibrose und Tubulusatrophie (IFTA), welche aktuell nur mittels Nierenbiopsie nachgewiesen werden kann, häufig für einen Transplantatverlust verantwortlich. Aktuell wird intensiv an einer Möglichkeit für eine frühzeitige und nicht invasive Diagnosestellung mittels Elastografie geforscht.15 Allerdings sind weitere Studien zur Validierung und Etablierung der Methodik nötig. <h2>Zusammenfassung und Fazit für die Praxis</h2> Kontrastmittelverstärkter Ultraschall stellt in den Händen eines erfahrenen Untersuchers eine relativ sichere diagnostische Methode ohne Nephrotoxizität und ohne Strahlenbelastung dar und eignet sich sehr gut für die Perfusionsbeurteilung der Nieren; es ist die optimale Methode für die Erstbeurteilung und Verlaufskontrollen von zystischen Nierenläsionen. Der breite Einsatz in der Diagnostik der Transplantatabstossung bleibt noch experimentell, aber die aktuellen Studien sind vielversprechend. Die Elastografie ist in der Leberdiagnostik gut etabliert und stellt potenziell eine elegante Methode zur nicht invasiven Beurteilung des Nierenparenchyms und indirekt des Fibrosierungszustandes dar. Allerdings sind weitere Studien und eine Standardisierung des Messverfahrens notwendig, um eine breite und relevante Anwendung im klinischen Alltag zu ermöglichen. <a class="literatur" data-toggle="collapse" href="#collapseLiteratur" aria-expanded="false" aria-controls="collapseLiteratur" >Literatur</a> <div class="collapse" id="collapseLiteratur"> 1 Nilsson A: Contrast-enhanced ultrasound of the kidneys. Eur Radiol 2004; 14(Suppl 8): 104-9 2 Bokor D et al: Clinical safety of SonoVue, a new contrast agent for ultrasound imaging, in healthy volunteers and in patients with chronic obstructive pulmonary disease. Invest Radiol 2001; 36: 104-9 3 Piscaglia F et al: The EFSUMB Guidelines and Recommendations on the Clinical Practice of Contrast Enhanced Ultrasound (CEUS): update 2011 on non-hepatic applications. Ultraschall Med 2012; 33: 33-59 4 Piscaglia F, Bolondi L; Italian Society for Ultrasound in Medicine and Biology (SIUMB) Study Group on Ultrasound Contrast Agents: The safety of Sonovue in abdominal applications: retrospective analysis of 23188 investigations. Ultrasound Med Biol 2006; 32: 1369-75 5 Greis C: Ultrasound contrast agents as markers of vascularity and microcirculation. Clin Hemorheol Microcirc 2009; 43: 1-9 6 Greis C: [Summary of technical principles of contrast sonography and future perspectives.] Radiologe 2011; 51: 456-61 7 Cosgrove D, Blomley M: Liver tumors: evaluation with contrast-enhanced ultrasound. Abdom Imaging 2004; 29: 446-54 8 Fischer T et al: Die Transplantatniere: Farbkodierte Duplex-Sonographie und kontrastmittelverstärkte Sonographie in der Beurteilung nephrologischer und chirurgischer Komplikationen. Fortschr Röntgenstr 2006; 178: 1202-11 9 Dietrich CF et al: An EFSUMB introduction into Dynamic Contrast-Enhanced Ultrasound (DCE-US) for quantification of tumour perfusion. Ultraschall Med 2012; 3: 344-51 10 Correas J-M et al: Ultrasound-based imaging methods of the kidney-recent developments. Kidney Int 2016; 90: 1119-1210 11 Ascenti G et al: Complex cystic renal masses: characterization with contrast-enhanced US. Radiology 2007; 243: 158-65 12 Bertolotto M et al: Value of contrast-enhanced ultrasonography for detecting renal infarcts proven by contrast enhanced CT. A feasibility study. Eur Radiol 2008; 18: 376-83 13 Jin Y et al: A novel simple nonivasive index to predict renal transplant acute rejection by contrast-enhanced ultrasonography. Transplantation 2015; 99: 636-41 14 Grabner A et al: Renal contrast-enhanced sonography findings in a model of acute cellular allograft rejection. Am J Transplant 2016; 16: 1612-9 15 Peride I et al: Value of ultrasound elastography in the diagnosis of native kidney fibrosis. Med Ultrason 2016; 18: 362-9 16 Gennisson J-L et al: Supersonic shear wave elastography of in vivo pig kidney: influence of blood pressure, urinary pressure and tissue anisotropy. Ultrasound Med Biol 2012; 38: 1559-67 </div>

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