Role of Low-Mechanical Index CEUS in the Differentiation between Low and High Grade Bladder Carcinoma: a Pilot Study

Zusammenfassung

Ziel: Einschätzung der Wertigkeit von kontrastverstärktem Ultraschall (CEUS) mit niedrigem mechanischem Index (MI) zur Differenzierung einer Serie histologisch gesicherter Blasenläsionen, die mittels konventioneller Zystoskopie identifiziert und biopsiert wurden. Material und Methoden: 36 Patienten (mittleres Alter: 62 Jahre; Spannweite 45 – 72 Jahre) mit Blasenläsionen, die zuvor mit Color-Power-Doppler-Sonografie (CDUS) detektiert worden waren, erhielten prospektiv einen CEUS mit niedrigem MI nach Bolus-Applikation von 2,4 ml Sonovue (Bracco, Mailand, Italien). Alle Läsionen wurden kontinuierlich in Echtzeit über 2 min untersucht und als Video dokumentiert. 2 Ultraschall (US)-Experten bewerteten die Videos im Konsens und klassifizierten die Läsionen anhand ihrer Kontrastaufnahme. Danach folgte eine Auswertung mithilfe einer spezifischen sonografischen Quantifizierungssoftware (Qontrast, Bracco, Milan, Italy), die basierend auf Einzelpixelanalysen der Signalintensität im Zeitverlauf Perfusions-Maps für jede Läsion erstellt. Zeit-Intensitätskurven (TIC) von jeder Läsion wurden dann aus 2 Regions-of-Interests (intraläsionell und der Läsion benachbarten Blasenwand) extrahiert. Die Sensitivität und die Spezifizität von CDUS und CEUS wurde mittels des McNemar’s Tests verglichen. In Folge unterzogen sich alle Patienten einer konventionellen Zystoskopie mit Biopsie oder transurethraler Resektion. Ergebnisse: 22 hochgradige und 14 niedriggradige Urothelkarzinome (TCCs) wurden histologisch diagnostiziert (mittlerer Durchmesser 2,1 cm; Spannweite: 1 – 4,5 cm). Die Sensitivität und Spezifizität von CDUS waren 86,4 % (19 / 22; 95 % CI = 66,7 – 95,3 %) bzw. 42,9 % (6 / 14; 95 % CI = 21,4 – 67,4 %). Die Sensitivität und Spezifizität von CEUS waren 90,9 % (20 / 22; 95 % CI = 72,2 – 97,5 %) bzw. 85,7 % (12 / 14; 95 % CI = 60,1 – 95,9 %). Die Sensitivität und Spezifizität von CEUS unter Verwendung von TICs waren 95,4 % (21 / 22; 95 % CI = 78,2 – 99,2 %) bzw. 85,7 % (12 / 14; 95 % CI = 60,1 – 95,9 %). Es ergab sich kein signifikanter Unterschied zwischen der Sensitivität von CDUS versus CEUS, CDUS versus TIC oder CEUS versus TIC (p > 0,05; McNemar’s Test). Die Spezifizität von CEUS mit TIC hingegen war signifikant höher als die von CDUS (p < 0,05; McNemar’s Test). Schlussfolgerung: CEUS ist eine zuverlässige, nicht invasive Methode zur Differenzierung niedrig- und hochgradiger Blasenkarzinome, da hiermit die Darstellung typischer Kontrastmuster und spezifischer kontrastsonografischer Perfusionskurven ermöglicht wird. Weitere Studien unter Einschluss einer größeren Patientenzahl sind notwendig, um diese vielversprechenden Ergebnisse zu bestätigen.

Abstract

Purpose: To assess the efficacy of low-mechanical index contrast-enhanced ultrasonography (CEUS) in the differentiation of a series of histologically proven bladder lesions identified via conventional cystoscopy and biopsied. Materials and Methods: 36 patients (mean age: 62 years; range 45 – 72 years) with bladder lesions previously detected by color power Doppler ultrasonography (CDUS) were prospectively examined with low-mechanical index contrast-enhanced US after bolus administration of 2.4 ml of Sonovue (Bracco, Milan, Italy). All lesions were evaluated in real-time continuous scanning for 2 minutes and the videos were registered. Two ultrasound (US) experts evaluated the videos by consensus and assigned a score to the enhancement pattern. Subsequently, a specific sonographic quantification software (Qontrast, Bracco, Milan, Italy) based on pixel by pixel signal intensity over time was used to obtain contrast-enhanced sonographic perfusion maps for each lesion. Time-intensity curves (TICs) of each lesion were then extracted from the region of interest positioned within the lesion and in the closest bladder wall. The sensitivity and specificity of CDUS and CEUS were compared using McNemar’s test. All patients subsequently underwent conventional cystoscopy with biopsy or transurethral resection. Results: 22 high-grade and 14 low-grade transitional cell carcinomas (TCCs) were histologically diagnosed (mean diameter 2.1 cm; range: 1 – 4.5 cm). The sensitivity and specificity of CDUS were 86.4 % (19 / 22; 95 % CI = 66.7 – 95.3 %) and 42.9 % (6 / 14; 95 % CI = 21.4 – 67.4 %), respectively. The sensitivity and specificity of CEUS were 90.9 % (20 / 22; 95 % CI = 72.2 – 97.5 %) and 85.7 % (12 / 14; 95 % CI = 60.1 – 95.9 %), respectively. The sensitivity and specificity of CEUS using TICs were 95.4 % (21 / 22; 95 % CI = 78.2 – 99.2 %) and 85.7 % (12 / 14; 95 % CI = 60.1 – 95.9 %), respectively. There was no significant difference between the sensitivity of CDUS versus CEUS, CDUS versus TIC, and CEUS versus TIC (p > 0.05; McNemar’s test). The specificity of CEUS and TIC was significantly higher than that of CDUS (p < 0.05; McNemar test). Conclusion: CEUS is a reliable noninvasive method for differentiating low- and high-grade bladder carcinomas since it provides typical enhancement patterns as well as specific contrast-sonographic perfusion curves. However, further studies involving larger patient populations is mandatory to confirm these promising results.

Key words

bladder - ultrasound - tumor - urinary - CEUS

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