Evaluation der Darmwandhyperämie entzündlicher Darmerkrankungen mittels hochauflösender echokontrastverstärkter Sonographie

Zusammenfassung

Einleitung: Die Hyperämie der Darmwand gilt als Aktivitätszeichen bei entzündlich verändertem Darm, dessen Nachweis häufig über die Doppler-Sonographie möglich ist. Die Einsetzbarkeit dieses Verfahrens ist jedoch durch Bewegungsartefakte (Peristaltik) und die zum positiven Signalnachweis erforderliche Mindestflussgeschwindigkeit bzw. die Gefäßgröße limitiert. Der Vaskularisationsnachweis mittels contrast harmonic imaging (CHI) ist von der Gefäßgröße unabhängig und unterliegt keinen Bewegungsartefakten. Der Einsatz von CHI mit niedrigem mechanischen Index ist jedoch bislang nicht für den Einsatz hochauflösender Schallköpfe am Darm beschrieben. Wir evaluierten daher, ob diese Methode den Nachweis der Darmwandhyperämie ermöglicht. Methode: Wir untersuchten 12 Patienten, bei denen Entzündungszeichen des Darms in der B-Bildsonographie nachgewiesen werden konnten, mittels CHI im Low-MI-Modus mit einem 7,5-MHz-Schallkopf. Es wurden 4,8 ml des Echokontrastverstärkers BR1 appliziert. Zur Quantifizierung der Perfusion wurde eine Grauwertanalyse aus „regions of interest” (ROI) über der Darmwand vor und nach Kontrastmittelapplikation durchgeführt. Ergebnisse: Etwa 15 Sekunden nach Injektion des Echokontrastverstärkers zeigte sich eine arterielle Kontrastmittelanflutung mit Darstellung der zuführenden Gefäße und intensiver Kontrastierung der Lamina submucosa. Bei allen Patienten wurde ein deutlicher Anstieg der Pixelgrauwerte innerhalb der ROI nach Kontrastmittelapplikation beobachtet. Schlussfolgerung: Wir konnten zeigen, dass der Nachweis der gesteigerten Darmperfusion bei intestinaler Entzündung mit einem hochauflösenden Schallkopf und CHI im Low-MI-Modus technisch möglich ist. Eine Möglichkeit der Quantifizierung der Darmperfusion stellt die Ermittlung der Pixelgrauwerte innerhalb der ROI in der Lamina submucosa dar.

Abstract

Aim: Intestinal hyperaemia is a sign of active disease in the inflamed intestine which can be detected by Doppler sonography. This technique, however, can be jeopardised by tissue motion artefacts (peristalsis), and intramural enteric vessel perfusion may be below the detection threshold. Visualisation of vessels by Contrast Harmonic Imaging (CHI) at a low Mechanical Index (low MI) is not restricted by the limitations mentioned above. Contrast Harmonic Imaging at low MI of the intestinal wall has not yet been described with high frequency probes. We therefore evaluated the validity of this method for detecting hyperaemia of the intestinal wall. Methods: CHI at low MI was performed with a 7.5 MHz ultrasound probe in 12 patients with signs of an inflamed intestine. The contrast agent BR 1 (4.8 ml) was injected intravenously. Contrast enhancement was quantified by analysing gray scale values before and after injection of BR 1 in regions of interest within the submucosal layer. Results: At about 15 sec. after injection of BR 1, arterial inflow of the contrast agent with visualisation of the feeding mesenteric vessels and intense contrastation of the submucosal lamina could be observed. An increase of the gray scale values within the ROI after contrast enhancement was detected in all patients. Conclusion: We have shown that CHI at low MI is technically feasible for the demonstration of increased intestinal perfusion in inflammatory bowel disease by using a high resolution ultrasound probe. One possible method of quantifying the contrast enhancement is the gray scale analysis of pixels in defined regions of interest within the submucosal layer.

Entzündliche Darmerkrankung - intestinale Perfusion - Echokontrastverstärker - Dopplersonographie - hochauflösender Ultraschall

Inflammatory bowel disease - intestinal wall - perfusion - contrast harmonic imaging - doppler sonography - high resolution ultrasound - BR 1

Literatur

• 1 Schölmerich J, Braun G, Volk B A. et al . Detection of extraintestinal abnormalities in inflammatory bowel disease by ultrasound.  Dig Surg. 1987;  4 82-87
• 2 Schölmerich J, Diaz A, Volk B A, Spamer C, Brambs H J, Gerok W. Clinical significance of abnormalities of the gastrointestinal tract detected by abdominal ultrasound.  Dig Dis Sci. 1988;  33 1201-1208
• 3 Hollerbachh S, Geissler A, Schiegl H. et al . The accuracy of abdominal ultrasound in the assessment of bowel disorders.  Scand J Ultrasound. 1998;  33 1201-1208
• 4 Gasche C, Moser G, Turetschek K. et al . Transabdominal bowel sonography for the detection of intestinal complications in Crohn’s disease.  Gut. 1999;  44 112-117
• 5 Maconi G, Bollani S, Bianchi P orro G. Ultrasonographic detection of intestinal complications in Crohn’s disease.  Dig Dis Sci. 1996;  41 1643-1648
• 6 Arienti V, Campieri M, Boriani L. et al . Management of severe ulcerative colitis with the help of high resolution ultrasonography.  Am J Gastroenterol. 1996;  91 2163-2169
• 7 Spalinger J, Patriquin H, Miron M C. et al . Doppler US in patients with crohn disease: vessel density in the diseased bowel reflects disease activity.  Radiology. 2000;  217 787-791
• 8 Esteban J M, Maldonado L, Sanchiz V. et al . Activity of Crohn’s disease assessed by colour Doppler ultrasound analysis of the affected loops.  Eur Radiol. 2001;  11 1423-1428
• 9 Heyne R, Rickes S, Bock P. et al . Non-invasive evaluation of activity in inflammatory bowel disease by power Doppler sonography.  Z Gastroenterol. 2002;  40 171-175
• 10 Delorme S, Peschke P, Zuna I. et al . Imaging the smallest tumor vessels using color Doppler ultrasound in an experiment.  Radiologe. 2001;  41 168-172
• 11 Albrecht T, Hoffmann C W, Schettler S. et al . B-mode enhancement at phase-inversion US with air-based microbubble contrast agent: initial experience in humans.  Radiology. 2000;  216 273-278
• 12 van Oostayen J A, Wasser M N, Griffioen G. et al . Diagnosis of Crohn’s ileitis and monitoring of disease activity: value of Doppler ultrasound of superior mesenteric artery flow.  Am J Gastroenterol. 1998;  93 88-91
• 13 van Oostayen J A, Wasser M N, van Hogezand R A. et al . Doppler sonography evaluation of superior mesenteric artery flow to assess Crohn’s disease activity: correlation with clinical evaluation, Crohn’s disease activity index, and alpha 1-antitrypsin clearance in feces.  AJR Am J Roentgenol. 1997;  168 429-433
• 14 van Oostayen J A, Wasser M J. Use of Doppler ultrasound of the SMA for Crohn’s disease activity evaluation in clinical practice.  Clin Radiol. 2002;  57 537
• 15 Ludwig D, Wiener S, Bruning A. et al . Mesenteric blood flow is related to disease activity and risk of relapse in Crohn’s disease: a prospective follow-up study.  Am J Gastroenterol. 1999;  94 2942-2950
• 16 Bolondi L, Gaiani S, Brignola C. et al . Changes in splanchnic hemodynamics in inflammatory bowel disease. Non-invasive assessment by Doppler ultrasound flowmetry.  Scand J Gastroenterol. 1992;  27 501-507
• 17 Kalantzis N, Rouvella P, Tarazis S. et al . Doppler US of superior mesenteric artery in the assessment of ulcerative colitis. A prospective study.  Hepatogastroenterology 2002. 49 168-171
• 18 Giovagnorio F, Diacinti D, Vernia P. Doppler sonography of the superior mesenteric artery in Crohn’s disease.  AJR Am J Roentgenol. 1998;  170 123-126
• 19 Zoli M, Merkel C, Sabba C. et al . Interobserver and inter-equipment variability of echo-Doppler sonographic evaluation of the superior mesenteric artery.  J Ultrasound Med. 1996;  15 99-106
• 20 Maconi G, Parente F, Bollani S. et al . Factors affecting splanchnic haemodynamics in Crohn’s disease: a prospective controlled study using Doppler ultrasound.  Gut. 1998;  43 645-650
• 21 Di Sabatino A, Fulle I, Ciccocioppo R. et al . Doppler enhancement after intravenous levovist injection in Crohn’s disease.  Inflamm Bowel Dis. 2002;  8 251-257
• 22 Kratzer W, von Tirpitz C, Mason R. et al . Contrast-enhanced power Doppler sonography of the intestinal wall in the differentiation of hypervascularized and hypovascularized intestinal obstructions in patients with Crohn’s disease.  J Ultrasound Med. 2002;  21 149-157
• 23 Rapaccini G L, Pompili M, Orefice R. et al . Contrast-enhanced power doppler of the intestinal wall in the evaluation of patients with Crohn disease.  Scand J Gastroenterol. 2004;  39 188-194
• 24 Bauer A, Hauff P, Lazenby J. et al . Wideband harmonic imaging: a novel contrast ultrasound imaging technique.  Eur Radiol. 1999;  9 (Suppl 3) S364-S367
• 25 Becker D. Contrast enhanced ultrasound in the liver using low mechanical index - what is the difference.  Ultraschall Med. 2002;  23 397-402
• 26 Rott H D. European Committee for Medical Ultrasound Safety (ECMUS).  Eur J Ultrasound. 1999;  9 191-193
• 27 Shi W T, Forsberg F, Tornes A. et al . Destruction of contrast microbubbles and the association with inertial cavitation.  Ultrasound Med Biol. 2000;  26 1009-1019
• 28 Rott H D. Safety of ultrasonic contrast agents. European Committee for Medical Ultrasound Safety.  Eur J Ultrasound. 1999;  9 195-197
• 29 Church C C. Spontaneous homogeneous nucleation, inertial cavitation and the safety of diagnostic ultrasound.  Ultrasound Med Biol. 2002;  28 1349-1364
• 30 Church C C, Carstensen E L. „Stable” inertial cavitation.  Ultrasound Med Biol. 2001;  27 1435-1437
• 31 Miller D L, Thomas R M. Ultrasound contrast agents nucleate inertial cavitation in vitro.  Ultrasound Med Biol. 1995;  21 1059-1065