Quantitative imaging in nephrology: limits and potentials of elastosonography

Abstract

Chronic kidney disease is characterized by increasingly amplified fibrotic processes regardless of etiology. The severity of renal fibrosis seems to correlate with an increased risk of end-stage renal disease; therefore, monitoring of renal fibrosis over time may play an important role in the follow-up of both focal and diffuse renal diseases and in evaluating the response to treatments. Renal biopsy is the only method capable of providing objective and comparable information on the extent of fibrosis, but it is not suitable for outpatient monitoring of chronic kidney disease due to its invasiveness. Elastosonography is an innovative and non-invasive ultrasound method that allows the measurement of tissue elasticity through the transmission of mechanical waves and the measurement of their propagation speed. Although some authors have demonstrated the usefulness of elastosonographic techniques for the quantification of liver fibrosis, few studies have investigated the applications of elastosonography in renal pathology. Furthermore, the depth of native kidneys, the high anisotropy of the renal tissue, and the possibility of examining only a small region of interest currently limit its spread in clinical practice. The aim of this review is to examine the physical principles of elastosonography and to review the latest evidence about the possible applications of the ARFI (acoustic radiation force impulse) technique in the study of kidney diseases.

Keywords: ultrasound, fibrosis, renal elastosonography, ARFI, quantitative imaging

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Introduzione

La malattia renale cronica (Chronic Kidney Disease, CKD) è una condizione patologica ad elevata prevalenza nella popolazione generale, caratterizzata da alterazioni della funzione renale e/o anomalie strutturali presenti per più di tre mesi, con variabile tendenza alla progressione verso forme più gravi di insufficienza d’organo [1]. Sebbene numerose patologie del parenchima, dei vasi o delle vie escretrici (sia primitive che secondarie) possano provocare la CKD, la fibrosi d’organo rappresenta la caratteristica comune a tutti i differenti meccanismi patogenetici responsabili di danno renale. Il grado di fibrosi sembra inoltre essere correlato con un maggior rischio di progressione verso l’End Stage Renal Disease (ESRD), pertanto possiede un elevato valore predittivo negativo per l’outcome delle patologie renali croniche [2]. 

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Ultrasonography for diagnosis and management of nephrolithiasis: state of the art and new perspectives

Abstract

The correct management of patients with kidney stones is a crucial issue for nephrologists. In recent years, the incidence and prevalence rates of nephrolithiasis have maintained a growing trend worldwide, showing a strong correlation with other systemic disease such as diabetes mellitus, hypertension, obesity, metabolic syndrome and chronic kidney disease. International guidelines indicate computed tomography as the first choice for all adult patients with suspected acute symptoms for obstructive nephrolithiasis. Intravenous pyelogram is more useful in the follow-up of patients with relapsing nephrolithiasis and known stone composition, while the high costs and the long image acquisition times limit the routine use of magnetic resonance. Recent innovative tools have improved the accuracy of kidney stone localization and measuring with B-Mode and color Doppler imaging, thereby reducing the gap between ultrasonography and computer tomography. The aim of this review is to report the latest evidence on risk factors and on the pathophysiology of nephrolithiasis, and to compare the utility of the available imaging techniques in the management of patients with kidney stones, focusing on the role of ultrasonography and the present and future strategies to improve its accuracy.

 

Keywords: nephrolithiasis, diagnostic imaging, ultrasonography, B-Mode imaging, color Doppler imaging, twinkling artifact

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Introduzione

Il management del paziente con colica renale richiede un lavoro di equipe multidisciplinare, in cui i contributi del nefrologo e dell’urologo sono determinanti per giungere a una diagnosi eziologica precoce. La nefrolitiasi è senza dubbio una delle cause più frequenti di colica renale, i cui tassi di prevalenza e incidenza sono in continua crescita a livello globale. La vecchia concezione della nefrolitiasi come di una patologia circoscritta all’apparato urinario appare ormai obsoleta: le attuali evidenze scientifiche dimostrano infatti che essa è responsabile di numerose complicanze sistemiche, non per ultima una maggiore predisposizione allo sviluppo di insufficienza renale cronica. Sebbene l’anamnesi e l’esame obiettivo siano tappe fondamentali nell’iter diagnostico del paziente con colica renale, le tecniche di imaging sono di grande ausilio per il clinico al fine di una rapida diagnosi differenziale e consentono di acquisire alcune importanti informazioni, quali l’esatta determinazione della sede e delle dimensioni del calcolo, necessarie per pianificare la strategia terapeutica più opportuna. Obiettivi di questa review sono stati quelli di riesaminare le ultime evidenze sui fattori di rischio e sulla fisiopatologia della nefrolitiasi e di mettere a confronto le diverse tecniche di imaging nella gestione del paziente con calcolosi renale, ponendo l’accento sul ruolo dell’ultrasonografia e sulle strategie (sia attuali che in fase di studio) volte a migliorarne l’accuratezza diagnostica.

 

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