Middle Cerebral Artery Stenosis: Transcranial Color-Coded Sonography based on continuity equation versus CT-Angiography

Abstract

Purpose: Transcranial color-coded sonography (TCCS) and CT-angiography (CTA) are reliable tools for detection of intracranial stenosis. Current ultrasonographic criteria for middle cerebral artery (MCA) stenosis are usually limited to a dichotomized grading (< or ≥ 50 %). As for carotid arteries, continuity equation might provide a more accurate evaluation of degree of MCA stenosis. We aimed to apply continuity equation to calculate degree of MCA stenosis with TCCS and to compare these results with CTA.

Materials and Methods: All patients admitted to our Neurovascular Center with ischemic stroke or TIA underwent TCCS examination. Degree of MCA stenosis was calculated based on continuity equation as (1 – [PSVprestenotic/PSVintrastenotic] × 100) %. CTA was performed when TCCS detected MCA stenosis, and degree of stenosis was calculated by diameter (D) as: (1 – [Dprestenotic/Dintrastenotic] × 100) %. Correlation between TCCS and CTA results was tested. Continuity equation method was compared to cut-off velocity method for detection of ≥ 50 % MCA stenosis. To assess TCCS inter-observer agreement, evaluation of MCA stenosis was repeated by another neurosonographer in a subgroup of patients.

Results: The overall correlation coefficient between TCCS and CTA was 0.85 (p < 0.0001). Correlation coefficient for stenosis defined with CTA as ≥ 50 % was 0.94 (p < 0.0001). TCCS inter-observer agreement on degree of stenosis was 0.85 (p = 0.001). In detection of ≥ 50 % MCA stenosis, continuity equation method showed a sensitivity of 78 % (14/18) and a specificity of 86 % (19/22), while the cut-off velocity method showed a sensitivity of 67 % (12/18) and a specificity of 86 % (19/22).

Conclusion: This study shows that ultrasonographic evaluation of MCA stenosis applying the continuity equation provides reproducible and accurate results, and is more sensitive in detection of ≥ 50 % MCA stenosis than cut-off velocity method.

Zusammenfassung

Ziel: Die transkranielle Farbduplex-Sonografie (TCCS) und die CT-Angiografie (CTA) sind verlässliche Methoden, um intrakranielle Stenosen nachzuweisen. Augenblicklich sind die sonografischen Kriterien bei Stenose der Arteria cerebri media (MCA) auf die Einteilung der Dichotomisierung (< oder ≥ 50 %) begrenzt. Wie für die Karotiden könnte die Kontinuitätsgleichung jedoch eine genauere Bewertung des MCA-Stenosegrades bieten. Unser Ziel war die Anwendung der Kontinuitätsgleichung, um den MCA-Stenosegrad mittels TCCS zu berechnen und der Vergleich dieser Ergebnisse mit der CTA.

Material und Methoden: Bei allen Patienten, die in unser neurovaskuläres Zentrum mit einem ischämischen Hirninfarkt oder einer transitorischen ischämischen Attacke (TIA) einwiesen wurden, wurde eine TCCS-Untersuchung durchgeführt. Der MCA-Stenosegrad wurde auf Basis der Kontinuitätsgleichung berechnet als (1 – [PSVprästenotisch/PSVintrastenotisch] × 100)%. Eine CTA wurde durchgeführt, wenn bei der TCCS eine MCA-Stenose entdeckt wurde, und der Stenosegrad wurde mit dem Durchmesser (D) errechnet als (1 – [Dprästenotisch/Dintrastenotisch] × 100) %. Die Übereinstimmung von TCCS- und CTA-Ergebnissen wurde untersucht. Die Kontinuitätsgleichungsmethode wurde mit der Grenzwertgeschwindigkeitsmethode verglichen, um MCA-Stenosen von ≥ 50 % zu erkennen. Um die Interobserver-Übereinstimmung der TCCS zu ermitteln, wurde bei einer Untergruppe von Patienten die Untersuchung der MCA-Stenose von einem anderen Neuro-Ultraschalldiagnostiker wiederholt.

Ergebnisse: Der Gesamt-Korrelationskoeffizient zwischen TCCS und CTA betrug 0,85 (p < 0,0001). Der Korrelationskoeffizient für eine mittels CTA definierte Stenose ≥ 50 % betrug 0,94 (p < 0,0001). Die Interobserver-Übereinstimmung der TCCS in Bezug auf den Stenosegrad betrug 0,85 (p = 0,001). Bei Nachweis einer MCA-Stenose von ≥ 50 % ergab sich mit der Kontinuitätsgleichungsmethode eine Sensitivität von 78 % (14/18) und eine Spezifität von 86 % (19/22), während die Grenzwertgeschwindigkeitsmethode eine Sensitivität von 67 % (12/18) und eine Spezifität von 86 % (19/22) ermittelte.

Schlussfolgerung: Diese Studie zeigt, dass die sonografische Bewertung der MCA-Stenose unter Anwendung der Kontinuitätsgleichung reproduzierbare und genaue Ergebnisse liefert und bei MCA-Stenosen von ≥ 50 % sensitiver ist als die Grenzwertgeschwindigkeitsmethode.

Key words

CT-angiography - ultrasound - intracranial stenosis - transcranial Color-Coded Sonography - continuity equation

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