Quantification of Internal Carotid Artery Stenosis with 3D Ultrasound Angiography

Abstract

Purpose: The aim of this study was to evaluate a new method of three-dimensional ultrasound (3D-US) angiography of carotid vessels including 3D-US quantification of internal carotid artery (ICA) stenosis (ICAS).

Materials and Methods: Two neurologists performed native ultrasound scans of the brain-supplying carotid arteries in 73 probands (including 22 patients with 25 cases of ICAS) using a Toshiba Aplio 500 ultrasound machine equipped with the 3 D application of Curefab CS. Additionally, 25 probands underwent contrast-enhanced magnetic resonance angiography (CE-MRA) of the neck vessels.

Results: The mean length of the proximal ICA was 32.1 mm ± 9.8 mm & 31.3 mm ± 9.0 mm (each n = 97). The interrater reliability (intraclass correlation, ICC) was 0.75 ± 0.23 for the common carotid artery (CCA, n = 90) and 0.78 ± 0.21 (n = 92) for the ICA. The intermethod agreement between 3D-US angiography and CE-MRA was 0.67 ± 0.19 (n = 45) & 0.66 ± 0.19 (n = 44) for the CCA and 0.79 ± 0.17 (n = 47) & 0.75 ± 0.19 (n = 46) for the ICA. Quantification of ICAS applying 3D-US in comparison to 2D color-coded duplexsonography (2D-CDS) showed a moderate to good intermethod agreement both by the Bland and Altman analysis and by ICC (0.8 & 0.72; with each p < 0.001). The interrater reliability for quantification of ICAS was 0.79; p < 0.001.

Conclusion: Native 3D-US angiography of carotid vessels shows good interrater and intermethod agreement in comparison to CE-MRA. Together with a moderate to good intermethod and interrater agreement in the quantification of ICAS, when compared to 2D-CDS, 3D-US angiography is thus a promising complementary imaging technique for carotid artery disease.

Zusammenfassung

Ziel: In dieser Studie wurde eine neue Methode der drei-dimensionalen Ultraschallangiografie (3D-US) der hirnversorgenden Halsgefäße einschließlich der Quantifizierung von Stenosen der Arteria carotis interna (ICAS) evaluiert.

Material und Methoden: Zwei Neurologen untersuchten in 73 Probanden (davon 22 Patienten mit 25 ICAS) die extrakraniellen hirnversorgenden Gefäße mit einem Toshiba Aplio 500 Ultraschallgerät, das mit einer 3D-Anwendung von Curefab CS ausgerüstet war. Bei 25 Probanden wurde zusätzlich eine Kontrastmittel-Magnetresonanzangiografie der Halsgefäße (CE-MRA) durchgeführt.

Ergebnisse: Die mittlere Länge der proximalen Arteria carotis interna (ICA; jeweils n = 97) betrug 32.1 mm ± 9.8 mm bzw. 31.3 mm ± 9.0 mm. Die Interrater Übereinstimmung (Intraklassen-Korrelationskoeffizient, ICC) betrug 0.75 ± 0.23 für die Arteria carotis communis (CCA; n = 90) und 0.78 ± 0.21 (n = 92) für die ICA. Die Intermethoden Übereinstimmung (ICC) zwischen der 3D-US Angiografie und der CE-MRA lag bei 0.67 ± 0.19 (n = 45) bzw. 0.66 ± 0.19 (n = 44) für die CCA und bei 0.79 ± 0.17 (n = 47) bzw. 0.75 ± 0.19 (n = 46) für die ICA. Im Vergleich des 3D-US mit der konventionellen 2D-Farbduplexsonografie fand sich bei der Quantifizierung von ICAS eine moderate bis gute Intermethoden Übereinstimmung sowohl in der Bland und Altman Analyse als auch mittels ICC (0.8 bzw. 0.72; p jeweils < 0.001). Die Interrater Übereinstimmung für die Stenosenquantifizierung lag bei 0.79; p < 0,001.

Schlussfolgerung: Im Vergleich zur CE-MRA zeigt die native 3D-US Angiografie der extrakraniellen hirnversorgenden Gefäße eine gute Interrater und Intermethoden Übereinstimmung. Zusammen mit der moderaten bis guten Intermethoden und Interrater Übereinstimmung bei der Quantifizierung von ICAS, stellt die 3D-US Angiografie somit eine vielversprechende, komplementäre Bildgebungsmethode zur Untersuchung von Carotisstenosen dar.

Key words

carotid arteries - angiography - 3 D ultrasound - internal carotid artery stenosis - ultrasound color Doppler

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