Multiparametric Ultrasound (MPUS) Imaging: Terminology Describing the Many Aspects of Ultrasonography

Magnetic Resonance (MR) imaging has, for a number of years, enjoyed the adulation of many in the medical profession, providing a unique and often invaluable insight into the human body, especially in the areas of neuroimaging and musculoskeletal assessment. Numerous MR sequences and types of imaging have been developed, with functional imaging playing an important role in diagnosis. The many different aspects of MR imaging presents an accolade richly deserved by all working in the field of MR imaging. Language often used to describe the multitude of imaging techniques of MR is the term ‘multiparametric’. This gives the impression of multiple techniques, all contributing in a unique manner to aid the interpretation of an abnormality, giving an air of comprehensiveness in the pursuit of the final goal. This establishes MR imaging at the forefront of advances achieved in imaging and medicine. Consequently the impression of MR imaging is that of the ‘bedrock’ of modern technology related to imaging the human body. Furthermore, Computed Tomography (CT) imaging has revolutionised chest imaging, trauma management and plays a substantial role in the assessment of the acute abdomen. There is less scope to lump together different CT techniques under one ‘umbrella’ term, but CT could also use the term ‘multiparametric’ incorporating functional imaging, 3-D reconstruction and imaging in different phase of contrast administration. Ultrasound imaging techniques are often side-lined. Notwithstanding the undoubted strengths of MR and CT imaging, limitations abound; radiation, claustrophobia, sedation in paediatric imaging, expense, availability, and patient movement with, contrast agents implicated in acute and serious long term morbidity.

How does ultrasonography (US) fit into this imaging pattern? Viewed as the ‘lowly relation’ of imaging, nonetheless. US is dynamic, patient friendly (the operator can talk to the patient whilst performing the examination!), readily available, repeatable, portable but still perceived to be an inferior imaging technique when contemplated by medical practitioners outside the realm of the enthusiastic US practitioner. Those who use US regularly know this to be untrue; the multifaceted nature of the technique allows considerable versatility and most importantly, is used with no harm to the patient. With adequate training, diagnostic and interventional procedures are conducted with ease and with considerable accuracy. Many new developments in US techniques have enabled additional information from the US examination with little extra effort from the practitioner. The most important additions in recent years have been contrast-enhanced ultrasound (CEUS) and elastography both strain and shear wave elastography. This combined with established B-mode US, colour and spectral Doppler US, 3-D and 4-D imaging allows the term ‘multiparametric ultrasound’ (MPUS) to be added to the terminology used to describe imaging in ultrasonography, perhaps similar to the terminology used in MR imaging. Little extra-effort is needed to add these different US facets to the examination procedure; CEUS giving dynamic functional imaging in many areas including liver lesion characterisation [1] [2], tumour perfusion response to therapy [3] and the presence or absence of vascularity being a crucial aspect of the examination. Elastography, a measure of tissue stiffness, is particularly useful in the liver and in the assessment of focal lesions in superficial structures where strain elastography performs best [4] [5].

Ultrasonography practitioners should embrace the term MPUS to describe the multiple facets of the US examination that are taken for granted, allowing a better perception of skills associated with US, in this manner the medical profession will be alerted to the capabilities of an US examination, not just inexpensive but highly informative, diagnostic and with a wealth of useful measurements. Of course MPUS works best were US is established; the liver, kidney, superficial structures (testis, thyroid, lymph nodes) vessels (carotid plaque), gynaecology to name but a few.

The testis is one area were the term MPUS has been used in the description of the assessment of focal intra-testicular tumours by a number of authors and aids the interpretation of disease in an area notably successful for US, allowing a more precise and confident diagnosis [6] [7] [8] [9]. Other imaging techniques are not as useful in this area although MR imaging has potential in functional assessment, resolution of MR imaging is inferior to US [10]. In this issue it is reported that shear wave elastography may be superior to grayscale for the assessment of carotid plaque vulnerability [11], which if combined with CEUS of carotid plaque, previously investigated [12], would be invaluable in a ‘one-stop’ MPUS examination procedure with addition of the more traditional US criteria for the assessment of stenosis [13] [14]. The use of shear wave elastography is also reported in the assessment of soft tissue tumours [15] which can easily be combined with CEUS to assess vascularity and response to treatment, akin to the assessment of vascular liver tumor response to therapy [16]. The use of MPUS in the evaluation of liver disease is well established, CEUS for focal liver lesions is an accurate technique, surpassing assessment with CT and MR imaging in some instances [17]. Shear wave elastography is now a main stream investigation in chronic liver disease [18] [19].

Practitioners of US need to embellish the capabilities of the technique, educating colleagues in the medical profession regarding the ever evolving capabilities of US and the accurate role in diagnosis. It may appear to be presumptuous to use ‘multiparametric’ when describing the practice of US but it describes exactly what is occurring; multiple different techniques of US combining to achieve the diagnosis. Most importantly this is accomplished at lower cost and patient morbidity than any other imaging modality. The continuation of an important aspect of medical practice, the physician-patient interaction, will persist and be embellished [20]. We should be encouraged to engage with the term MPUS when describing multiple US technique.

Die Magnetresonanztomografie (MRT) erfuhr seit einigen Jahren von vielen in der Medizin tätigen überschwängliches Lob, da sie einen einzigartigen Einblick von unschätzbarem Wert in den menschlichen Körper insbesondere auf dem Gebiet des Neuroimaging und der Beurteilung des Bewegungsapparats ermöglicht. Zahlreiche MR-Sequenzen und Darstellungsarten wurden entwickelt, wobei die funktionelle Bildgebung eine bedeutende Rolle in der Diagnostik spielt. Die vielen verschiedenen Möglichkeiten in der MRT-Darstellung sind auszeichnungswerter Verdienst aller auf dem Gebiet der MRT-Bildgebung Arbeitenden. Ein dabei häufig genutzter Ausdruck, um die Vielzahl der bildgebenden MRT-Verfahren zu beschreiben, ist der Begriff „multiparametrisch“. Er vermittelt den Eindruck verschiedener Techniken, die alle in einzigartiger Weise dazu beitragen, die Interpretation einer Anomalie zu unterstützen und umschreibt den Umfang, der zum Erreichen des endlichen Ziels nötig ist. Dies macht die MRT zum Spitzenreiter in den bildgebenden Verfahren und in der Medizin. Mithin entsteht der Eindruck, das bildgebende Verfahren MRT sei der „Meilenstein“ der modernen Technologien im Hinblick auf die Darstellung des menschlichen Körpers. Desweiteren hat die Computertomografie (CT) die Darstellung des Brustraumes sowie das Trauma-Management revolutioniert und spielt eine grundlegende Rolle bei der Abklärung des akuten Abdomens. Es ist weniger schwierig, verschiedene CT-Techniken unter einem Oberbegriff zusammenzufassen, aber auch bei der CT könnte man den Begriff „multiparametrisch“ anwenden, da sie die funktionelle Bildgebung, 3D-Rekonstruktion und die Bildgebung in unterschiedlichen Phasen nach Kontrastmittelgabe einschließt. Die sonografischen Bildgebungstechniken stehen häufig im Abseits. Ungeachtet der unbestrittenen Stärken von MRT und CT gibt es reichlich Limitationen; Strahlenexposition, Klaustrophobie, Sedierung bei Einsatz in der Pädiatrie, hohe Kosten, mangelnde Verfügbarkeit, Bewegung des Patienten unter Kontrastmitteln, einschließlich akute und ernsthafte Langzeitmorbidität.

Welchen Stellenwert hat die Ultrasonografie (US) neben diesen bildgebenden Verfahren? Von medizinischen Praktikern außerhalb des Dunstkreises von enthusiastischen Ultraschallern als das bildgebende Verfahren mit der „schwächsten Zuordnung“ wahrgenommen, ist US dennoch dynamisch, patientenfreundlich (der Ultraschaller, kann während er die Untersuchung durchführt mit dem Patienten sprechen), ständig verfügbar, wiederholbar und transportierbar. Diejenigen die US regelmäßig anwenden wissen, dass diese Wahrnehmung nicht stimmig ist. Der vielfältige Charakter dieser Methode erlaubt einen umfangreichen vielseitigen Einsatz und – was noch viel wichtiger ist – sie kann ohne Schaden für den Patienten angewandt werden. Durch angemessene Schulung kann man sich die diagnostischen Verfahren und Interventionen überraschend leicht und mit erheblicher Genauigkeit aneignen. Viele neue Entwicklungen der sonografischen Technologie ermöglichen es, bei einer US-Untersuchung zusätzliche Informationen zu erhalten, die nur mit geringem Mehraufwand für den Anwender verbunden sind. Die wichtigsten Zusatzverfahren der letzten Jahre waren der kontrastmittelverstärkte Ultraschall (CEUS) und die Elastografie mit Strain- und Scherwellen-Elastrografie. Diese erlauben es in Kombination mit der herkömmlichen B-Modus Sonografie, der Farb- und Spektraldoppler-Sonografie, der 3D- und 4D-Darstellung, dass der Begriff „multiparametrischer Ultraschall“ (MPUS) zur Terminologie hinzugefügt werden kann, um die sonografische Bildgebung zu beschreiben, vielleicht ähnlich wie dies in der MRT gängig ist. Nur ein geringer Mehraufwand ist nötig, um diese unterschiedlichen US-Facetten einer Untersuchung hinzuzufügen. CEUS ermöglicht eine funktionelle Darstellung in vielen Bereichen einschließlich der Charakterisierung von Leberläsionen [1] [2], der Durchblutung eines Tumors als Ansprechen auf eine Therapie [3] und dem Vorhandensein oder Fehlen der Vaskularität als wichtiges Merkmal bei der Untersuchung. Die Elastografie, eine Messung der Gewebe-Steifigkeit, ist insbesondere in der Leber und zur Bewertung fokaler Leberläsionen in superfiziellen Strukturen hilfreich, wobei die Strainelastografie am besten abschneidet [4] [5]. Die Ultraschallspezialisten sollten den Begriff MPUS begrüßen, denn er beschreibt die vielen Facetten einer US-Untersuchung, die als selbstverständlich angenommen werden. Dies führt zu einer besseren Wahrnehmung der mit der Sonografie verbundenen Fachkenntnisse. Auf diese Art wird die Ärzteschaft auf die Ressourcen einer US-Untersuchung aufmerksam gemacht, die nicht allzu teuer, hoch informativ, diagnostisch und mit einer Fülle an nützlichen Spezifikationen ausgestattet ist. Natürlich funktioniert MPUS dort am besten, wo die Sonografie etabliert ist, auf den Gebieten der Leber, Niere, der superfiziellen Strukturen (Hoden, Schilddrüse, Lymphknoten), der Gefäße (Karotisplaque), der Gynäkologie, um nur ein paar wenige zu nennen.

Die Hoden sind ein Gebiet in dem der Begriff MPUS von einer ganzen Reihe Autoren bereits verwendet wurde, um die Bestimmung fokaler intratestikulärer Tumore zu beschreiben. MPUS erlaubt eine genauere und verlässlichere Diagnose [6] [7] [8] [9] bei der Einschätzung einer Erkrankung in einem Bereich, in dem der US schon bemerkenswert erfolgreich war. Andere bildgebende Verfahren sind auf diesem Gebiet weniger geeignet. Denn obwohl mit der MRT die Möglichkeit zur funktionellen Bewertung gegeben ist, bleibt die Auflösung der MRT der des US unterlegen [10]. In dieser Ausgabe wird berichtet, dass bei der Beurteilung der Karotisplaque-Vulnerabilität die Scherwellenelastografie dem Graustufen-US [11] überlegen ist. Diese ist wie zuvor untersucht [12] in Kombination mit CEUS der Karotisplaque, bei einer Komplett- MPUS-Untersuchung von unschätzbarem Wert zusätzlich zu den etwas traditionelleren US-Kriterien der Stenose-Einstufung [13] [14]. Über den Einsatz der Scherwellenelastografie wurde auch bei der Einstufung von Weichteiltumoren berichtet [15]. Diese kann sehr einfach mit CEUS kombiniert werden, um die Vaskularität und das Therapieansprechen zu bewerten, sehr ähnlich der Bestimmung des Ansprechens vaskulärer Lebertumore auf eine Therapie [16]. Die Anwendung von MPUS bei der Bewertung von Lebererkrankungen ist gut etabliert, CEUS bei fokalen Leberläsionen ist eine präzise Technik, die in einigen Fällen die Bewertung mittels CT- und MRT-Verfahren überbieten kann [15]. Die Scherwellen-Elastografie ist heute eine gemeinhin gängige Untersuchung bei chronischen Lebererkrankungen [18] [19]. US-Spezialisten müssen die Möglichkeiten der Technik ausbauen und ihre Kollegen in der Ärzteschaft unterrichten im Hinblick auf die sich immer weiter entwickelnden Möglichkeiten des US und dessen Stellenwert in der Diagnostik.

Es mag anmaßend sein, den Begriff „multiparametrisch“ zu verwenden, um die sonografische Praxis zu beschreiben, aber er schildert exakt was geschieht: eine Vielzahl verschiedener sonografischer Techniken wird kombiniert, um die Diagnose zu stellen. Was aber am wichtigsten ist, ist dass dies mit niedrigeren Kosten und geringerer Patientenmorbidität erreicht wird, als bei jedem anderen bildgebenden Verfahren. Wir sollten mutig den Begriff MPUS für die Beschreibung multipler US-Techniken einsetzen.

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