Best Duplex-Sonographic Criteria for the Assessment of Renal Artery Stenosis - Correlation with Intra- Arterial Pressure Gradient

Zusammenfassung

Ziel: Die farbkodierte Duplexsonografie (DS) ist eine weit verbreitete Methode zur Untersuchung von Nierenarterienstenosen (RAS). Zur Feststellung einer signifikanten RAS wurden verschiedene Kriterien entwickelt. Das Ziel unserer Studie war der Vergleich zwischen verschiedenen routinemäßig benutzten Kriterien mit intraarteriellen Druckgradienten sowie dem angiografischen Stenosegrad. Ferner wollten wir verschiedene Grenzwerte dieser DS-Kriterien zur Beurteilung hämodynamisch signifikanter RAS validieren. Material und Methoden: Wir analysierten retrospektiv 49 Patienten (Durchschnittsalter 67 Jahre, 29 männlich) mit durch Duplexsonografie dokumentierter RAS, die zur renalen arteriellen Subtraktionsangiografie und Messung des intraarteriellen Drucks überwiesen worden waren (93 Nierenarterien). Die DS-Messung der systolischen Spitzenflussgeschwindigkeit (peak-systolic-velocity PSV) in der Nierenarterie, der Quotient renal/aortaler Flussgeschwindigkeit (RAR) und die Seitenunterschiede der intrarenalen Widerstandsindizes (ΔRI) wurden mit den intraarteriellen Druckmessungen und dem angiografischen Stenosegrad korreliert. Receiver operating characteristics (ROC) wurden benutzt, um den am besten geeigneten Grenzwert der DS-Kriterien festzustellen. Ergebnisse: 39 (41 %) der Nierenarterien waren normal oder hatten nicht-signifikante Stenosen < 50 %, 23 (25 %) hatten eine Reduktion des Durchmessers zwischen 50 % und 69 %, und 31 (33 %) ≥ 70 %. Der systolische Druckgradient zeigte eine gute Korrelation mit dem angiografischen Stenosegrad der RAS (r = 0,77, p < 0,001) und dem in der Duplexsonografie gemessenen PSV (r = 0,67, p < 0,001). Der mittlere systolische Druckgradient (mean systolic pressure gradient) betrug 24 mmHg bei einer 50 %igen Stenose und 23 mmHg bei einer PSV von 200 cm/s. Eine PSV von ≥ 200 cm/s ergab eine Sensitivität von 92 % und eine Spezifität von 81 % für die Feststellung einer RAS von ≥ 50 %. Ähnliche Ergebnisse ergaben sich für eine RAR ≥ 2,5 mit einer Sensitivität von 92 % und Spezifität von 79 %. Diese Grenzwerte haben einen negativen Vorhersagewert von 100 % für den Ausschluss einer hochgradigen RAS von ≥ 70 %. Ein ΔRI von ≥ 0,05 hat eine niedrige Sensitivität von 31 %, aber eine hohe Spezifität von 97 % für die Feststellung einer RAS von ≥ 50 %. Schlussfolgerung: Duplexsonografische Messungen und der Schweregrad der angiografischen Lumeneinengung korrelieren gut mit den systolischen Druckgradienten. Klinisch nützliche DS-Kriterien für die Feststellung einer RAS von ≥ 50 % sind eine PSV von ≥ 200 cm/s oder eine RAR von ≥ 2,5. Diese Kriterien erlauben den verlässlichen Ausschluss einer RAS von ≥ 70 %.

Abstract

Purpose: Colour coded duplex sonography (DS) is widely used for the assessment of renal artery stenosis (RAS). Different criteria have been specified for the detection of significant RAS. The aim of our study was to compare routinely used DS criteria, both with intra-arterial pressure gradients and arteriographic degree of stenosis, and to validate different cut-off points of these DS criteria for the assessment of haemodynamically significant RAS. Materials and Methods: We retrospectively analysed forty-nine patients (median age 67 years, 29 male) with RAS documented by duplex sonography, referred for renal arterial subtraction arteriography and intra-arterial pressure measurement (93 renal arteries). DS measurement of peak systolic velocity (PSV) in the main renal artery, the renal/aortal velocity ratio (RAR) and the side-to-side differences of the intrarenal resistive indices (ΔRI) were correlated to intra-arterial pressure measurements and arteriographic degree of stenosis. Receiver operating characteristics (ROC) were used to determine the best cut-off value of DS criteria. Results: 39 (41 %) renal arteries had normal findings or non significant stenosis < 50 %, 23 (25 %) had a diameter reduction between 50 % and 69 %, and 31 (33 %) ≥ 70 %. The systolic pressure gradient showed good correlation with the arteriographic degree of RAS (r = 0.77, p < 0.001) and the PSV measured by duplex sonography (r = 0.67, p < 0.001). Mean systolic pressure gradient was 24 mmHg at 50 % stenosis and 23 mmHg at PSV of 200 cm/sec. A PSV of ≥ 200 cm/sec provided a sensitivity of 92 % and specificity of 81 % for detecting RAS of ≥ 50 %. Similar results were found for RAR ≥ 2.5 with a sensitivity of 92 % and specificity of 79 %. These cut-off values have a negative predictive value of 100 % for excluding high-grade RAS of ≥ 70 %. A ΔRI of ≥0.05 has low sensitivity of 31 %, but a high specificity of 97 % for detecting RAS of ≥ 50 %. Conclusion: DS measurements and the severity of arteriographic diameter reduction correlate well with systolic pressure gradients. Clinically expedient DS criteria for detecting RAS of ≥ 50 % are a PSV of ≥ 200 cm/sec or a RAR of ≥2.5. These criteria allow reliable exclusion of severe RAS of ≥ 70 %.

Key words

renal angiography - renal arteries - ultrasound colour Doppler

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5 First and second author equally contributed to the paper.