Bildgebung der Urolithiasis

Zur sonographischen Darstellung der Nieren und der Harnblase sind beim Erwachsenen Sektoren- und Konvexschallköpfe mit einer Frequenz von 3,5–5 Hz am besten geeignet. Bei der Untersuchung schwer zugänglicher Regionen oder zur Punktion z. B. interkostal ist die geringe Ankopplungsfläche des Sektorenschallkopfes von Vorteil. Zur allgemeinen Untersuchung des Retroperitoneums und des Abdomens bieten Konvexschallköpfe die beste Übersicht. Bei der Untersuchung von Kindern oder sehr schlanken Personen kann die Verwendung eines Linearschallkopfes mit einer Frequenz von 5–12 Hz Verwendung finden, da die Eindringtiefe hier geringer ist und somit insbesondere schallkopfnah ein besserer Kontrast geschaffen werden kann.

Zur Untersuchung der Nieren sollte sich der Patient in Rückenlage befinden und die Arme hinter dem Kopf verschränken. Dies ermöglicht durch das Anheben des Rippenbogens eine bessere Übersicht und Beurteilbarkeit der Nieren. Zur Längsdarstellung des Organs wird der Schallkopf im sogenannten Flankenschnitt aufgesetzt. Anschließend erfolgt nach Drehung des Schallkopfes um 90° die komplette Darstellung der Niere im Querschnitt. Dabei können insbesondere ventral oder dorsal liegende Raumforderungen als Nebenbefund am besten beurteilt werden. Jeder Untersucher sollte nach einem festen Schema vorgehen.

Bei der Durchführung von Ultraschalluntersuchungen müssen folgende Punkte dokumentiert werden:

In der Steindiagnostik liegt der Schwerpunkt der Fragestellung insbesondere auf:

Form, Lage und Größe der Nieren, Raumforderungen sowie die Nierenperfusion sollten immer mit beurteilt werden.

Bei der Beurteilung der Ektasie des Nierenbeckenkelchsystems sollte die in Tab. 1 beschriebene Graduierung Verwendung finden, um den Befund unabhängig vom Untersucher zu objektivieren.

Die Darstellung des Ureters gelingt in nicht erweitertem Normalzustand in der Regel nicht. Bei hohen Uretersteinen können manchmal eine Dilatation des Ureters und das entsprechende Konkrement abgebildet werden. Nierensteine stellen sich unabhängig von ihrer mineralischen Zusammensetzung als echoreiche Strukturen mit echofreiem Schallschatten im Bild dar (Abb. 1; Tab. 1). Dabei sollte die Lage und vor allem die Größe des Steines beurteilt und beschrieben werden. Mit modernen Ultraschallgeräten können bereits kleinste Verkalkungen mit einem Durchmesser von 2–3 mm erkannt werden. Die Beurteilung, ob diese frei im Nierenkelch liegen oder noch fest an der Papille anhaften, kann dabei schwierig sein.

Die Abdomenübersichtsaufnahme ermöglicht durch die Abbildung des gesamten Harntrakts die Suche nach röntgendichten Konkrementen. Zur alleinigen Diagnostik und Therapieentscheidung ist die Untersuchung aufgrund der fehlenden Aussagekraft bezüglich einer möglichen Obstruktion des Harntrakts nicht geeignet. In Kombination mit dem Ultraschallbefund und der klinischen Symptomatik kann sie bei röntgendichten Steinen jedoch ausreichend sein eine Therapieentscheidung zu treffen. Da ungefähr 90 % aller Harnsteine durch bestehende Kalziumverbindungen röntgendicht sind, lassen sie sich mit dieser Untersuchung in der Regel abbilden. Dennoch wird die Darstellbarkeit durch verschiedene Faktoren, wie dem Aufnahmemodus oder Darmgasüberlagerung entscheidend beeinflusst, sodass die Sensitivität der Abdomenübersichtsaufnahme im Rahmen einer Steinkolik bei 60–70 % liegt mit einer Spezifität von 70–80 %. Ohne das Vorliegen einer Steinkolik sind die Werte noch geringer. Insgesamt ist die Abdomenübersichtsaufnahme der nativen CT damit bei der Steindetektion signifikant unterlegen (Türk et al. 2013).

Das AUG oder synonym intravenöse Pyelogramm (IVP) stellte lange Jahre den Goldstandard zur Diagnostik von Harnsteinen dar. Zur Darstellung des Harntrakts werden dabei in einer standardisierten zeitlichen Sequenz Abdomenübersichtsaufnahmen nach der Gabe von nichtionischem Kontrastmittel (KM) gemacht. Zur Detektion von Harnsteinen wurde in den 90er-Jahren die Überlegenheit der nativen CT gegenüber dem AUG nachgewiesen, sodass die Untersuchung in vielen Zentren im Rahmen der Notfalldiagnostik abgelöst wurde. Trotz der Unterlegenheit bei der reinen Steindetektion bietet die Untersuchung jedoch den Vorteil einer morphologischen Abbildung des Harntrakts durch die Kontrastmittelgabe. Dies ermöglicht einerseits den Nachweis oder Ausschluss eines Harnleiter- oder Nierenbeckentumors und andererseits eine umgehende Planung der adäquaten Steintherapie. Bevor eine interventionelle Steinsanierung durchgeführt wird, wird eine Kontrastmitteldarstellung des Harntrakts empfohlen (Türk et al. 2013). Diese Überlegungen sollten bei der Wahl der geeigneten Untersuchungsmodalität berücksichtigt werden.

Falls Patienten mit eingeschränkter Nierenfunktion und gleichzeitiger Metformineinnahme notfallmäßig jodhaltiges Kontrastmittel (KM) bekommen, ist folgendes Vorgehen empfohlen.

Die Technik der CT hat sich in den letzten Jahren unter Aspekten der Bildqualität und des Strahlenschutzes enorm weiterentwickelt und sich als Goldstandard in der Steindiagnostik etabliert. Die native Untersuchung zur Steinsuche ist mittlerweile innerhalb weniger Sekunden möglich mit einer Sensitivität von 94–100 % und erreicht dabei eine Spezifität von 92–100 % (Türk et al. 2013; Abb. 2 und 3). Zusätzlich können Differenzialdiagnosen wie Adnextumoren oder entzündliche Veränderungen wie Appendizitis, Divertikulitis oder Cholezystitis nachgewiesen werden (Rucker et al. 2004). Der Patient muss für die Untersuchung nicht speziell vorbereitet werden. Eine gut gefüllte Harnblase erleichtert jedoch die Diskriminierung zwischen kleinen distalen Uretersteinen und extraureteralen Verkalkungen wie z. B. Phlebolithen im kleinen Becken. Wird die Untersuchung in Bauchlage durchgeführt, kann zusätzlich zwischen einem Konkrement im Ostium und einem bereits spontan abgegangenen Konkrement in der Blase unterschieden werden, da dieses ventral zu liegen käme, während das Konkrement im Ostium weiterhin typisch dorsal an der Harnleitermündung lokalisiert wäre.

Zur Durchführung der Untersuchung stehen dem Radiologen verschiedene Protokolle zur Verfügung. Die Wahl des geeigneten Untersuchungsprotokolls obliegt in der Regel dem die Untersuchung durchführenden Radiologen. Dennoch ist darauf zu achten, dass vor allem bei adipösen Patienten mit einem BMI >30 kein Low-dose-Protokoll zum Einsatz kommen sollte. Die native Untersuchung ist nur zur Diagnostik im Notfall geeignet, da vor einer geplanten Steintherapie die Kontrastmitteldarstellung des Nierenbeckenkelchsystems empfohlen wird (Türk et al. 2013). Das CT-Urogramm ermöglicht dabei neben der genauen Steindarstellung und Dichtemessung des Konkrements die 3D-Rekonstruktion des Harntrakts zur besseren Visualisierung der anatomischen Begebenheiten. Die komplette Untersuchung besteht in dem Fall analog zum herkömmlichen Ausscheidungsurogramm aus einer nativen Sequenz, der nephrographischen Phase und der Ausscheidungsphase mit Darstellung des Hohlsystems und des Harnleiters. Die nephrographische Phase und die Ausscheidungsphase können dabei durch eine 2-zeitige Kontrastmittelapplikation miteinander kombiniert werden (van der Molen et al. 2008). Des Weiteren kann durch die Applikation von 10 mg Furosemid 3–5 min vor der 1. Kontrastmittelapplikation einerseits die Untersuchungsdauer signifikant reduziert werden andererseits auch die Darstellung des Harnleiters durch eine homogenere Kontrastierung wesentlich verbessert werden (Silverman et al. 2006).

Da insbesondere Harnsäuresteine einer medikamentösen Therapie zugänglich sind, die dem Patienten eine Intervention ersparen kann, besteht ein großes Interesse mittels bildgebender Verfahren die Steinzusammensetzung bei Patienten korrekt zu bestimmen. Die Unterteilung in röntgendicht und nich tröntgendicht hilft dabei nur bedingt. Durch die Messung der Hounsfield-Einheiten bei der herkömmlichen CT ist die Bestimmung von Harnsäuresteinen und deren Abgrenzung von anderen Steinzusammensetzungen schon sehr viel besser (Sensitivität 71 %, Spezifität 69 %; Kulkarni et al. 2013). Die Entwicklung der Dual-Energy-CT und ihre Anwendung in der Steindiagnostik ermöglicht für viele Steinarten eine exakte Bestimmung der Zusammensetzung. Dabei nutzt man den Effekt, dass bei der Verwendung 2 unterschiedlicher Spannungen unterschiedliche Photonenspektren entstehen, die beim Auftreffen auf das Gewebe und Materialien unterschiedlich geschwächt werden. Dieses Verhalten kann durch Referenzmaterialien (z. B. Wasser und Kontrastmittel) bestimmten chemischen Verbindungen zugeordnet werden. Die Nachbearbeitung dieser Bildinformation ermöglicht dann z. B. eine farbliche Darstellung unterschiedlicher Steine. Nachdem anfänglich die unterschiedlichen Spannungen durch eine Spannungsquelle abwechselnd erzeugt wurden, kann mit Geräten der neueren Generation die Untersuchung durch 2 Röhren gleichzeitig und dadurch wesentlich schneller erfolgen. Die Strahlenbelastung für den Patient liegt dabei etwas über der Low-dose-CT jedoch unter einer Standard-CT (Thomas et al. 2010). Aktuelle Untersuchungen ergeben für die bildgebende Steinanalyse eine vielversprechende hohe Genauigkeit, die für die Therapiewahl herangezogen werden kann an den Standorten mit der entsprechenden Ausstattung und Kenntnis (Rudenko et al. 2020). Die Technik ist in einzelnen Zentren verfügbar und könnte zukünftig die Qualität der Steindiagnostik weiter verbessern. Insbesondere die Erarbeitung geeigneter Protokolle bei adipösen Patienten und die genauere Detektion und Differenzierung kleiner Steine muss dazu jedoch noch verbessert werden.

Neben der Diagnostik der Urolithiasis spielt für den Urologen besonders die Qualität der interventionellen Bildgebung eine entscheidende Rolle. Seit der Einführung der urologischen Dyna-CT 2011 können die Vorteile der Schnittbildgebung und der 3D-Rekonstruktionen gegenüber herkömmlicher Durchleuchtungs- und Röntgentechnik während urologischer Interventionen genutzt werden (Abb. 4). Das System besteht aus einem deckengehängten C-Bogen der motorisiert in 5 Ebenen isozentrisch bewegt werden kann und abhängig vom gewählten Untersuchungsprotokoll innerhalb von 5–20 sec CT-ähnliche Bilder und 3D-Rekonstruktionen erstellen kann. Dies gelingt durch die Kombination des Systems mit einem endourologischen Eingriffstisch aus Kohlefaser, der auch in Steinschnittlage die Erstellung eines Dyna-CT ohne Metallartefakte ermöglicht (Michel et al. 2012). Die Strahlenbelastung für die Patienten liegt dabei im Bereich der Low-dose-CT bei einer sehr hohen Ortsauflösung und insbesondere bei Hartkontrastdarstellungen (z. B. Steine, KM) besseren Bildqualität. Das Haupteinsatzgebiet des Systems in der Steintherapie liegt zum einen in der besseren Beurteilbarkeit von Reststeinen bei der Behandlung großer Konkremente mittels PCNL oder URS. Zusätzlich können mit Hilfe des Systems sehr exakte 3D-geplante, lasergesteuerte Punktionen durchgeführt werden, sodass die Etablierung des Zugangs zum Nierenbeckenkelchsystem besonders in anatomisch schwierigen Fällen besser und sicherer gelingen kann als sonographisch- oder durchleuchtungsgesteuert. Durch die verbesserte intraoperative Bildgebung könnten in der Zukunft die initiale Steinfreiheitsrate gesteigert werden und Zweiteingriffe aufgrund von Reststeinen reduziert werden. Die Technik ist mittlerweile in vielen Kliniken in interdisziplinären Hybrid-Eingriffssälen verfügbar und könnte in komplexen anatomischen Konstellationen zur Anwendung kommen.

Wie bereits unter CT (Abschn. 3) beschrieben, hängt die Strahlenbelastung aber auch die Bildqualität entscheidend von der Wahl des Untersuchungsprotokolls ab. Dabei gehen Protokolle mit einer niedrigeren Strahlendosis häufig mit einem erhöhten Bildrauschen und dadurch mit einer eingeschränkten klinischen Beurteilbarkeit einher. Die iterative Bildrekonstruktion reduziert dieses Bildrauschen und verbessert damit die Beurteilbarkeit. Dabei werden die vorhandenen Bildinformationen mittels aufwändiger Algorithmen vom Computer bearbeitet. In ersten Untersuchungen konnte damit eine subjektiv gleichwertige Bildqualität mit einer Dosisreduktion um 80 % erreicht werden (Kulkarni et al. 2012). Dies bietet insbesondere rezidivierenden Steinbildnern einem großen Vorteil, die sich wiederholten CT-Untersuchungen unterziehen müssen. Ein Nachteil des Verfahrens liegt bislang darin, dass die Berechnungen sehr zeitintensiv sind und einer enormen Rechenleistung bedürfen, sodass die Nutzung der Technik bislang im klinischen Alltag noch nicht praktikabel ist. Die Weiterentwicklung der iterativen Verfahren könnte jedoch durch die weitere Verbesserung der Computertechnik in Zukunft zu einer Reduktion der Strahlenbelastung für die Patienten führen. Bei der Untersuchung adipöser Patienten kann durch die iterative Rekonstruktion ebenfalls Strahlendosis eingespart werden und die Bildqualität verbessert werden (Chang et al. 2019). Die Verbesserung der Bildqualität durch iterative Verfahren ist in Abb. 5 dargestellt.