Author's Accepted Manuscript

Renal Imaging: Duplex Ultrasound, CTA, MRA and Angiography Ali F. AbuRahma M.D., Michael Yacoub M.D.

www.elsevier.com/locate/engana-

PII: DOI: Reference:

S0895-7967(14)00019-2 http://dx.doi.org/10.1053/j.semvascsurg.2014.06.001 YSVAS50426

bound

To appear in: ĆSemin Vasc Surg

Cite this article as: Ali F. AbuRahma M.D., Michael Yacoub M.D., Renal Imaging: Duplex Ultrasound, CTA, MRA and Angiography, ĆSemin Vasc Surg , http://dx.doi.org/10.1053/j.semvascsurg.2014.06.001 This is a PDF file of an unedited manuscript that has been accepted for publication. As a service to our customers we are providing this early version of the manuscript. The manuscript will undergo copyediting, typesetting, and review of the resulting galley proof before it is published in its final citable form. Please note that during the production process errors may be discovered which could affect the content, and all legal disclaimers that apply to the journal pertain.

1   

Renal Imaging:  Duplex Ultrasound, CTA, MRA and Angiography  Ali F. AbuRahma, M.D.  Professor of Surgery  Chief, Vascular & Endovascular Surgery  Director, Vascular Surgery Fellowship and Residency Programs   Medical Director, Vascular Laboratory  Co‐Director, Vascular Center of Excellence  Michael Yacoub, M.D.  Vascular Surgery Fellow      Department of Surgery  West Virginia University  3110 MacCorkle Ave., SE, Charleston, WV  25304  Phone:  304‐388‐4887; Fax:  304‐388‐4879; e‐mail:  [email protected]     

2    Introduction:   

Renal artery stenosis (RAS) is present in approximately 1‐5% of all patients with hypertension 

and is one of the most common causes of severe hypertension.[1]  Catheter‐based arteriography is  considered the gold standard for the diagnosis of RAS, even with its associated morbidity.  Currently,  there is no universally accepted screening text for RAS.  Most clinicians utilize renal duplex ultrasound  (RDU) imaging; however, others use magnetic resonance angiography (MRA) or contrast computed  tomography angiography. [2]    Renal Artery Duplex Ultrasound (RDU):     

RDU imaging has several advantages over CTA or MRA, such as being noninvasive, relatively 

inexpensive, and widely available; however, it can be technically demanding.  Since its early introduction  in detecting RAS, [3, 4]  several studies have reported differing results of RDU imaging in detecting severe  RAS using different Doppler parameters.  [2‐16]   

Presently, there is no consensus on specific RDU criteria for the diagnosis of significant RAS.  

Several others reported the value of renal peak systolic velocities (PSVs) ranging from 100 to 200 cm/s  with different accuracies. [6, 11‐13]  One of the most reliable Doppler parameters is based on the renal‐to‐ aortic peak systolic ratio (RAR).  An RAR >3.5 predicts ≥60% RAS with a sensitivity of 84% to 91% and a  specificity of 95% to 97%. [3‐6]     

Technical Consideration: 

 

RDU Assessment:  RDU testing should be done by registered vascular technologists in an 

accredited vascular laboratory (e.g. the Intersocietal Commission for the Accreditation of Vascular 

3    Laboratories).  We use a Philips system (IU 22 instrumentation) with low‐frequency 1 to 5 MHz curved  linear phase array transducers.  Every effort should be made to use a Doppler angle of ≤60° to provide  consistency in Doppler velocity measurements.   

Patients are examined after fasting overnight in the anterior and lateral decubitus positions so 

that all portions of the main renal artery from the origin to the hilum are visualized.  Hilar examination is  performed by the flank approach with the patient in the left and right decubitus positions.  This is  particularly useful in obese patients and those with excessive bowel gas.  The length of each kidney is  recorded using B‐mode imaging from the flank approach.     

Renal parenchymal Doppler signals are also obtained during this examination.  A 0° Doppler 

angle and a sample volume size of ~2 mm are used to record spectral waveforms from the renal  parenchyma of the lower and upper poles of each kidney.  Renal artery occlusion is usually diagnosed  when there is no flow signal in the renal artery and a low amplitude velocity signal from the renal  parenchyma.  The abdominal aorta is visualized in the sagittal plane at the level of the origin of the  superior mesenteric artery, the probe is rotated 90°, and each renal artery origin is located using the left  renal vein as a landmark.   

We obtain Doppler samplings and velocity waveforms from the origin, proximal, middle, and 

distal renal arteries.  PSVs and en‐diastolic velocities (EDVs) along the renal arteries from the origin to  the hilum are also recorded.  The presence of post‐stenotic turbulence is noted, which is defined by the  presence of focal, bi‐directional Doppler flow.    

The renal‐to‐aortic peak systolic ratio is calculated by dividing the highest PSV of the renal artery 

by the PSV in the aorta (Figures 1A‐1C demonstrating imaging and localization of renal ostium).   

Our Clinical Experience: 

4     

We conducted the largest study to date to compare RDU imaging versus angiography and assess 

various published Doppler criteria. [17]  Three hundred and thirteen patients (606 renal arteries) had both  RDU and angiography.  RAS was classified into:  normal, 285 & RAR >3.5 

60 

(53.28,66.02) 

94 

(91.02,96.19) 

86 

78 

80 

 PSV >180 & RAR >3.6 

71 

(65.17,76.94) 

87 

(83.03,90.22) 

78 

82 

80 

 PSV >200 & RAR >3.6 

71 

(64.7,76.53) 

88 

(84.33,91.25) 

79 

82 

81 

 PSV >250 & RAR >3.6 

65 

(59.17,71.53) 

91 

(88.3,94.26) 

83 

80 

81 

 PSV >150 & RAR >3.7 

69 

(62.85,74.87) 

91 

(88.3,94.26) 

84 

82 

82 

 PSV >180 & RAR >3.7 

69 

(62.85,74.87) 

91 

(88.3,94.26) 

84 

82 

82 

 PSV >200 & RAR >3.7 

68 

(62.39,74.45) 

92 

(88.63,94.51) 

84 

81 

82 

 PSV >240 & RAR >3.7 

65 

(58.72,71.11) 

93 

(90.67,95.95) 

87 

80 

82 

 PSV >150 & RAR >3.8 

66 

(59.63,71.95) 

92 

(89.65,95.24) 

85 

80 

82 

 PSV >180 & RAR >3.8 

66 

(59.63,71.95) 

92 

(89.65,95.24) 

85 

80 

82 

 PSV >200 & RAR >3.8 

65 

(59.17,71.53) 

93 

(89.99,95.48) 

86 

80 

82 

 PSV >220 & RAR >3.8 

64 

(57.81,70.26) 

93 

(90.67,95.95) 

86 

80 

82 

PSV >230 & RAR >3.8 

64 

(57.35,69.84) 

93 

(90.67,95.95) 

86 

79 

81 

 PSV >180 & RAR >3.9 

63 

(56.9,69.42) 

93 

(90.33,95.72) 

86 

79 

81 

 PSV >200 & RAR >3.9 

63 

(56.9,69.42) 

93 

(90.67,95.95) 

86 

79 

81 

 PSV >230 & RAR >3.9 

61 

(55.08,67.72) 

94 

(91.37,96.43) 

87 

79 

81 

27    Table III  Accuracy of CTA in Diagnosing Renal Artery Stenosis     Series  

Year 

Number of  patients 

Sensitivity (%) 

Specificity (%) 

Galanski et al (41) 

1994 

52 

95 

92 

Olbricht et al (42) 

1995 

62 

98 

94 

Bereqi et al (43) 

1997 

300 

100 

98.2 

Kim et al (44) 

1998 

50 

90 

97 

Wittenberg et al (45)  

1999 

82 

94 

98 

Vasbinder et al (46) 

2004 

402 

64 

92 

Rountas et al (47) 

2007 

58 

94 

93 

28    Figure Legend  Figure 1A:  Normal B‐mode Doppler and left renal vein.  Figure 1B:  Color imaging and left renal vein.  Figure 1C:  Doppler and localization of left renal ostium.  Figure 2:  Receiver operator curve (ROC) for ≥60% stenosis.  Figure 3A:  Computed tomographic angiography (CTA) showing normal renal arteries (arrow).  Figure 3B:  CTA showing high‐grade stenosis of the right renal artery (arrow).    Figure 4A:  Conventiona digital subtraction angiography (DSA) of normal renal arteries.  Figure 4B:  DSA showing severe stenosis of the left renal artery (arrow).  Figure 4C:  DSA showing FMD of the right renal artery (arrow). 

29    Figure 1A 

30    Figure 1B 

31    Figure 1C 

32    Figure 2 

>60% Stenosis ROC Curves

1.0

Sensitivity

0.8

0.6

0.4

PSV, AUC = 0.85 EDV, AUC = 0.71 Renal Aortic Ratio, AUC = 0.82

0.2

0.0 0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1 - Specificity PSV vs EDV: p

Renal imaging: duplex ultrasound, computed tomography angiography, magnetic resonance angiography, and angiography.

Renal artery stenosis (RAS) is one of the most common causes of severe hypertension (approximately 1-5% of all patients with hypertension). Presently,...
2MB Sizes 4 Downloads 15 Views