Wertigkeit indirekter Parameter in der duplexsonographischen Detektion und Graduierung der Vertebralisabgangsstenose

Abstract

Hintergrund: In der zerebrovaskulären Bildgebung und der Diagnostik von Stenosen der Vertebralarterien gilt die digitale Subtraktionsangiographie weiterhin als Goldstandard. Mit der Magnetresonanzangiographie und der computertomographischen Angiographie haben sich zudem zwei weitere Verfahren in deren bildgebender Diagnostik etabliert. Obwohl die Duplexsonographie bereits seit einigen Jahren zusätzlich zur Beurteilung des vertebrobasilären Stromgebietes verwendet wird, existieren bis heute keine einheitlichen Ultraschallkriterien, um Stenosen der Vertebralarterien eindeutig zu definieren oder zu graduieren. Die flächendeckende Verbreitung solcher Kriterien könnte jedoch helfen, Vertebralisstenosen früher zu entdecken und demzufolge das Risiko eines Schlaganfalles zu reduzieren. Da Stenosen der Arteria vertebralis am häufigsten an deren Abgang aus der Arteria subclavia lokalisiert sind, ist dieser Bereich diagnostisch sehr bedeutsam. Fragestellung: Die vorliegende Arbeit dient dazu, die Wertigkeit duplexsonographischer Parameter in der Diagnostik und der Einteilung einer Stenose des Vertebralisabganges in unterschiedliche Stenosegrade zu überprüfen. Der Untersuchungsfokus liegt dabei auf den bis dato kaum statistisch analysierten indirekten duplexsonographischen Parametern. Methoden: Zunächst wurden anhand des Patientenstammes der Klinik für Neurologie des Universitätsklinikums des Saarlandes in Homburg/Saar retrospektiv für den Zeitraum von 2013 bis 2015 geeignete Fälle erarbeitet, bei denen zeitnah sowohl eine Angiographie als auch eine farbkodierte Duplexsonographie der Vertebralarterien erfolgte. Dann wurde aus den Fällen eine Datenbank mit folgenden Punkten erstellt: Alter, Geschlecht, Art der Angiographie, angiographischer und duplexsonographischer Stenosegrad, direkte und indirekte Ultraschallparameter, atherosklerotische Risikofaktoren, Vertebralarterienseite, zusätzliche hochgradige Stenosen oder Verschlüsse weiterer hirnversorgender Arterien. Durch die anschließende statistische Analyse wurde überprüft, wie sich die verschiedenen Punkte auf die Stenosegradgruppen und die Kontrollgruppe ohne Stenosen verteilen und ob dabei statistisch signifikante Unterschiede bestehen. Zudem erfolgte eine Analyse mit modifizierter Gruppenunterteilung in hochgradige versus nicht hochgradige Stenose und eine Analyse beider Gruppenunterteilungen unter Ausschluss jener Fälle mit zusätzlichen hochgradigen Stenosen oder Verschlüssen weiterer hirnversorgender Arterien. Ergebnisse: Bei der Analyse des gesamten Fallkollektivs getrennt nach Kontrollgruppe und jeweiliger Stenosegradgruppe waren unter den indirekten Parametern der verzögerte systolische Anstieg im kanalikulären (p = 0,006) bzw. im intrakraniellen Abschnitt (p < 0,001) sowie Turbulenzen im Abgang der Arteria vertebralis (p = 0,005) statistisch signifikant. Die systolische Flussgeschwindigkeit im Abgang war ebenfalls statistisch signifikant (p = 0,044). Die übrigen indirekten (Turbulenzen im kanalikulären Abschnitt, Pendelfluss im intrakraniellen Abschnitt oder in der Arteria basilaris) und direkten Parameter (systolische Flussgeschwindigkeit im kanalikulären Abschnitt, diastolische Flussgeschwindigkeit im Abgang bzw. im kanalikulären Abschnitt) zeigten jedoch keine statistische Signifikanz. Die Analyse dieses Fallkollektivs getrennt nach hochgradiger versus nicht hochgradiger Stenose zeigte für den verzögerten systolischen Anstieg im kanalikulären (p = 0,021) bzw. im intrakraniellen Abschnitt (p < 0,001) eine statistische Signifikanz. Die systolische Flussgeschwindigkeit im Abgang (p = 0,036) sowie deren ermittelter Schwellenwert von ≥ 119 cm/sec einer hochgradigen Stenose (p = 0,023) waren ebenfalls statistisch signifikant. Für die Kombination aus mindestens zwei der drei indirekten Stenoseparameter – verzögerter systolischer Anstieg im kanalikulären bzw. im intrakraniellen Abschnitt, Turbulenzen im Vertebralisabgang – (p < 0,001) und für diese Kombination unter Hinzunahme des oben genannten Schwellenwertes (p = 0,004) konnte ebenso eine statistische Signifikanz nachgewiesen werden. Die übrigen Parameter waren hingegen statistisch nicht signifikant. Die Analyse des eingeschränkten Fallkollektivs konnte aufgrund zu geringer Fallzahl keine repräsentativen Ergebnisse liefern. Schlussfolgerungen: Es konnten sich keinesfalls alle duplexsonographischen Parameter als tauglich erweisen, um eine zuverlässige Diagnostik einer Vertebralisabgangsstenose vorzunehmen. Dennoch konnten sich drei indirekte Parameter (verzögerter systolischer Anstieg im kanalikulären bzw. im intrakraniellen Abschnitt, Turbulenzen im Abgang der Arteria vertebralis) sowie die systolische Flussgeschwindigkeit im Vertebralisabgang als solide Stenoseparameter beweisen. Insbesondere in der Kombination mehrerer indirekter Parameter scheint zudem ein vielversprechender Ansatz zu liegen, um einer einheitlichen Stenosegrad-Definition der Vertebralisstenose näherzukommen. Die Studienergebnisse zeigen aber auch, dass sich die farbkodierte Duplexsonographie noch nicht als alleiniges Screeningverfahren einer Vertebralisabgangsstenose eignet, da sie noch zu viele Stenosen übersieht. Sie eignet sich momentan vielmehr als ergänzendes Verfahren neben einer diagnosesichernden Angiographie, damit anhand der dort gewonnenen Vergleichswerte verlässliche duplexsonographische Verlaufsuntersuchungen stattfinden können.

Value of indirect parameters in duplex sonographic detection and graduation of vertebral artery origin stenosis Background: Digital subtraction angiography remains gold standard in cerebrovascular imaging and diagnosis of vertebral artery stenosis. With magnetic resonance angiography and computed tomography angiography, two other methods have been established in the diagnostic imaging of these stenoses. Although duplex sonography has been used for several years in order to evaluate the vertebrobasilar circulation, there are still no standard ultrasound criteria for defining or grading stenoses of the vertebral arteries. However, the widespread dissemination of such criteria could help to detect vertebral artery stenosis earlier and thus reduce the risk of stroke. Since most stenoses of the vertebral arteries are localized at their origin from the subclavian artery, this area is of enormous importance for ultrasound examinations. Objective: The aim of this study is to examine the value of direct and indirect duplex sonographic parameters in the diagnosis of vertebral artery origin stenosis and in its graduation into different degrees of stenosis. This study focuses on the so far barely statistically analyzed indirect duplex sonographic parameters. Methods: First, all cases were retrospectively identified for the period from 2013 to 2015 on the basis of the patient population of the Department of Neurology of the Saarland University Medical Center in Homburg/Saar, having undergone both an angiography and a color-coded duplex sonography of the vertebral arteries in a timely manner. Subsequently, a database was prepared from the cases including age, sex, type of angiography, angiographic and duplex sonographic stenosis grade, direct and indirect ultrasound parameters, atherosclerotic risk factors, side of the vertebral artery and additional high grade stenosis or occlusion of other cerebral arteries. The subsequent statistical analysis examined how the individual parameters are distributed among the stenosis grade groups and the control group without stenoses and whether there are statistically significant differences. In addition, an analysis was performed with a modified group subdivision into high-grade versus non-high-grade stenosis and an analysis of both group subdivisions, excluding those cases with additional high-grade stenoses or occlusions of other cerebral arteries.Results: In the analysis of the entire case group separated by control group and respective stenosis grade group, there were among the indirect parameters the delayed systolic increase at the foraminal (p = 0,006) and at the intracranial segment (p < 0,001) as well as turbulences at the origin of the vertebral artery (p = 0,005) statistically significant. The systolic flow velocity at the origin was also statistically significant (p = 0,044). However, the other indirect parameters (turbulences at the foraminal segment, oscillating flow at the intracranial segment or in the basilar artery) and direct parameters (systolic flow velocity at the foraminal segment, diastolic flow velocity at the origin and at the foraminal segment) did not show any statistical significance. The analysis of this case group, separated by high-grade versus non-high-grade stenosis, showed statistical significance for the delayed systolic increase at the foraminal (p = 0,021) and at the intracranial (p < 0,001) segment. The systolic flow velocity at the origin (p = 0,036) and its established threshold value of ≥ 119 cm/sec of high-grade stenosis (p = 0,023) were also statistically significant. The combination of at least two of the three indirect stenosis parameters – delayed systolic increase at the foraminal or at the intracranial segment, turbulences at the origin – (p < 0,001) and this combination with the addition of the above-mentioned threshold value (p = 0,004) showed also a statistical significance. All other parameters were not statistically significant. The analysis of the modified case group, excluding those cases with additional high-grade stenoses or occlusions of other cerebral arteries, could not provide any representative results due to the small number of cases. Conclusions: Not all duplex sonographic parameters could prove suitable for a reliable diagnosis of vertebral artery stenosis. Nevertheless, three indirect parameters (delayed systolic increase at the foraminal or at the intracranial segment, turbulences at the origin of the vertebral artery) as well as the systolic flow velocity at the origin could prove to be solid stenosis parameters. Especially, in the combination of several indirect parameters seems to be a promising approach to come closer to a uniform stenosis degree definition of vertebral artery stenosis. However, the study results also show that the single use of color-coded duplex sonography as a screening method for vertebral artery stenosis is not sufficient so far, because it still misses too many stenoses. Currently, it is suitable as a supplementary procedure in addition to a diagnostic angiography to obtain sonographic comparison values. Based on these comparison values, reliable follow-up color-coded duplex sonographic examinations can be carried out.