Ultrasound and CT Equivalent in Suspected Kindney Stone – an Impetus to Rethink

An innovative, prospective, randomized multicenter study regarding the diagnosis of kidney stones with ultrasound and CT including more than 2700 patients was recently published in the highly respected New England Journal of Medicine [1]. The study showed that in the case of clinical suspicion of nephrolithiasis the results of those primarily examined with ultrasound and those primarily examined with CT did not differ with respect to diagnoses, complications, pain, frequency of repeat presentation at the emergency room and hospitalization over 30 days, and not even with respect to missed diagnoses during a 6-month follow-up period. For the detection of kidney stones, there were as slightly lower sensitivity and a higher specificity for US compared to CT.

As expected, the radiation exposure and costs in the ultrasound arm were lower. Approximately 40 % of the ultrasound patients underwent CT in the following 6 months. The study results are certainly surprising to many colleagues who saw unenhanced low-dose CT as the diagnostic gold standard in a strict method comparison [2] [3]. No wonder that the frequency of CT examinations for suspected kidney stones has increased in the USA tenfold from 1996 – 2007 [4].

However, in light of earlier ultrasound publications regarding kidney stone diagnosis, this result is not surprising. The importance of ultrasound for kidney stone diagnosis [5] [6] and the equivalence of US and intravenous urography even for the detection of ureteral stones have long been known in Europe [7] [8] [9]. We know even German publications cannot be widely read and even English publications require an accepted publication medium or they remain virtually unknown. A prospective study including 100 patients in the discontinued EJU publication from Elsevier showed equivalence of ultrasound and intravenous urography for kidney and ureteral stones and superiority of US over plain radiography of the kidneys [9]. Today, numerous studies are available, primarily comparisons between US and CT with very different results. As in the past, the results primarily depend on the quality of the examination technique [10] [11] [12] [13] [14] [15].

The study by Smith-Bindman et al. [1] shows the high value of ultrasound diagnosis when used directly in the clinical setting. The concept of continuing the physical examination with technical means was introduced in Germany in 1976 [16]. The additional inclusion of the medical history was performed as part of “clinical sonography” in Europe. This approach was named “point of care ultrasound” in the USA and for approximately 15 years American colleagues in emergency units have been using the ultrasound probe with great success in this regard.

In the USA this new development was based less on European experiences than on increasing economic pressure and the rapid development of US equipment. The discussion regarding CT-based increased radiation exposure and the possible increase in malignant diseases that was started by Brenner et al. [17] and is still ongoing may have also had an impact. This discussion has basically not yet reached Germany.

What can we learn from this new study?

The study in NEJM should provide the impetus for the primary use of ultrasound in the case of clinical suspicion of nephrolithiasis. The majority of the use of CT and excretory urography could be decreased by approximately 80 % for this common medical problem, thus making a significant contribution to radiation hygiene.

Moreover, we can learn how to perform excellent, clinically relevant studies with cooperation and relatively simple means. To ensure a high level of significance for ultrasound diagnostics, more clinical and sonografic competence and intensive ultrasound training is necessary. In addition, we need a greater number of significant studies that should be published as prominently as possible.

Kürzlich erschien im hochangesehenen New England Journal of Medicine eine richtungweisende, prospektive, randomisierte Multicenterstudie zur Nierensteindiagnostik mit Ultraschall und CT mit mehr als 2700 eingeschlossenen Patienten [1]. Die Studie belegt, dass bei klinischem Verdacht auf Nierensteinleiden die Ergebnisse der primär mit Ultraschall untersuchten oder primär mit CT untersuchten sich hinsichtlich der gestellten Diagnosen, Komplikationen, Schmerzen, Frequenz der Wiedervorstellung in der Notaufnahme und Hospitalisation über 30 Tage nicht unterscheiden, auch nicht hinsichtlich übersehener Diagnosen bei einem Follow-up über 6 Monate. Für den Nachweis der Nierensteine ergab sich für den Ultraschall im Vergleich zum CT eine etwas geringere Sensitivität bei höherer Spezifität.

Erwartungsgemäß waren die Strahlenbelastung und die Kosten im Ultraschallarm niedriger, ca. 40 % der Ultraschallpatienten erhielten in den folgenden 6 Monaten ein CT.

Die Studienergebnisse überraschen mit Sicherheit die vielen Kollegen, die das nicht kontrastverstärkte, Niedrig-Dosis-CT im strengen Methodenvergleich als diagnostischen Goldstandard ansahen [2] [3]. Kein Wunder, dass sich die Frequenz der CT-Untersuchungen in den USA bei Verdacht auf Nierensteine von 1996 – 2007 verzehnfachte [4].

Wenn man frühere Ultraschallpublikationen zur Nierensteindiagnostik kennt, ist das Ergebnis hingegen keinesfalls überraschend. Die Bedeutung des Ultraschalls für die Nierensteindiagnostik [5] [6] und die Gleichwertigkeit von Ultraschall und Ausscheidungsurografie sind selbst für die Detektion von Uretersteinen in Europa lange bekannt [7] [8] [9]. Bekanntlich können deutschsprachige Veröffentlichungen nicht gelesen werden und selbst Veröffentlichungen in englischer Sprache bedürfen eines akzeptierten Publikationsorgans, sonst bleiben sie nahezu unbeachtet.

Eine prospektive Studie mit 100 Patienten in der damaligen von Elsevier verlegten und zwischenzeitlich eingestellten EJU erbrachte Gleichwertigkeit für Ultraschall und Ausscheidungsurografie für Nieren- und Uretersteine und eine Überlegenheit des Ultraschall gegenüber der Nierenleeraufnahme [9]. Inzwischen existieren zahlreiche Studien – vor allem Vergleiche zwischen Ultraschall und CT – mit ganz unterschiedlichen Ergebnissen. Die Ergebnisse hängen wie früher in erster Linie von der Qualität der Untersuchungstechnik ab [10] [11] [12] [13] [14] [15].

Diese Studie von Smith-Bindman et al. [1] zeigt den hohen Stellenwert der Ultraschalldiagnostik, wenn sie unmittelbar im klinischen Setting eingesetzt wird. Das Konzept der Fortsetzung der körperlichen Untersuchung mit technischen Mitteln wurde in Deutschland 1976 [16] eingeführt. Die zusätzliche Einbeziehung der Anamnese erfolgte in Europa als „Klinische Sonografie“. Diese Arbeitsweise hat in den USA mit „point of care ultrasound“ einen neuen Namen bekommen, und seit etwa 15 Jahren greifen auch die klinisch am Patienten tätigen US-amerikanischen Kollegen in den „Emergency Units“ mit großem Erfolg selbst zum Schallkopf.

Grundlage für diese neue Entwicklung waren in den USA weniger europäische Erfahrungen als vor allem der zunehmende ökonomische Druck und die rasante die Entwicklung der Ultraschallgeräte. Vermutlichen Einfluss hatte auch die von Brenner et al. [17] angestoßene und seither anhaltende Diskussion zur CT-bedingt angestiegenen Strahlenbelastung mit dem möglichen Anstieg maligner Erkrankungen. Diese Diskussion hat Deutschland bisher so gut wie nicht erreicht.

Was können wir aus dieser neuen Studie lernen?

Wir sollten zunächst die Arbeit im NEJM endlich als Anstoß nehmen, bei klinischem Verdacht auf Nephrolithisais primär die Sonografie einzusetzen. Die überwiegende Zahl aller CT und der auch immer noch angewandten Ausscheidungsurografie, schätzungsweise 80 %, ließen sich bei dieser häufigen Fragestellung einsparen, damit könnte ein wesentlicher Beitrag zur Strahlenhygiene geleistet werden.

Weiter kann man lernen, wie man mit Kooperation und relativ einfachen Mitteln exzellente klinisch relevante Studien durchführen kann.

Um der Ultraschalldiagnostik einen hohen Stellenwert zu sichern bedarf es klinischer und sonografischer Kompetenz, eine intensivere Ausbidung im Ultraschall ist hierfür unverzichtbar. Zudem benötigen wir mehr aussagekräftige Studien, die möglichst hochrangig publiziert werden sollten.

• References

• 1 Smith-Bindman R, Aubin C, Bailitz J et al. Ultrasonography versus Computed Tomography for Suspected Nephrolithiasis. N Engl J Med 2014; 371: 1100-1110
• 2 Worster A, Preyra I, Weaver B et al. The accuracy of noncontrast helical computed tomography versus intravenous pyelography in the diagnosis of suspected acute urolithiasis: a metaanalysis. Ann Emerg Med 2002; 40: 280-286
• 3 Coursey CA, Casalino DD, Reimer EM et al. ACR Appropriateness Criteria: acute onset flank pain – suspicion of stone disease. Ultrasound Q 2012; 28: 227-233
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• 5 Lutz H, Rettenmaier G. Sonographische Nierendiagnostik. Dtsch med Wschr 1973; 98: 361-364
• 6 Braun B, Pernice H, Dormeyer HH et al. Sonographische Diagnostik bei Nephrolithiasis. Dtsch med Wschr 1981; 106: 1030-1034
• 7 Hege U, Seitz K. Sonographische Diagnostik von Uretersteinen. In: Lutz H, Reichel L, (Hrsg) Uhraschalldiagnostik. 83. Stuttgart: Georg Thieme Verlag; 1984: 157-159
• 8 Hege-Blank U, Seitz K, Kußlmaul J. Ergebnisse der sonographischen Uretersteindiagnostik. Results of sonographic diagnosis of ureteral calculi. Ultraschall in Med 1987; 8: 126-130
• 9 Seitz K, Bloching H, Reuß J et al. Sonographical diagnosis of suspected ureteral stones. European Journal of ultraspund 1996; 4: 3-14
• 10 Patlas M, Farkas A, Fisher D. Ultrasound vs CT for the detection of ureteric stones in patients with renal colic. British Journal of Radiology 2001; 74: 901-904
• 11 Gorelik U, Ulish Y, Yagil Y. The use of standard imaging techniques and their diagnostic value in the workup of renal colic in the setting of intractable flank pain. Urology 1996; 47: 637-642
• 12 Sheafor DH, Hertzberg BS, Freed KS et al. Nonenhanced helical CT and US in the emergency evaluation of patients with renal colic: Prospective comparison. Radiology 2000; 217: 792-797
• 13 Mitterberger M, Aigner F, Pallwein L. Sonographic Detection of Renal and Ureteral Stones. Value of the Twinkling Sign. International Braz J Urol 2009; 35: 532-541
• 14 Park SJ, Yi BH, Lee HK et al. Evaluation of Patients with suspected Ureteral calculi Using Sonography as an initial Diagnostic Tool. J Ultrasound Med 2008; 27: 1441-1450
• 15 Gaspari RJ, Horst K. Emergency ultrasound and urinalysis in the evaluation of flank pain. Acad Emerg Med 2005; 12: 1180-1184
• 16 Rettenmaier G. Sonographischer Oberbauchstatus. Internist 1976; 17: 549-564
• 17 Brenner DJ, Hall EJ. Computed tomography – an increasing source of radiation exposure. N Engl J Med 2007; 357: 2277-2284