Informativeness of the doppler twinkling artifact in the diagnosis of urinary tract calculi

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The kidney stone disease (nephrolithiasis, urolithiasis) is a common urological problem that affects both adults and children and has a high recurrence rate. Early and reliable imaging diagnosis of urolithiasis is important for early pain relief and the avoidance of complications that require surgical intervention. Non-contrast computed tomography is considered the method of choice in the diagnosis of urolithiasis, however, this method is associated with exposure to ionizing radiation. Ultrasound diagnostics or sonography, in contrast, is considered as the method of early diagnosis of urolithiasis that is widely spread, highly accessible and does not use ionizing radiation. Recently, the attention of sonographers has been attracted by the so-called twinkling artifact or the artifact of the “colored comet tail”, which occurs in the Doppler color flow mapping behind a calculus in the urinary tract. The twinkling artifact is a phenomenon of a rapid change (“twinkle”) of red and blue behind the calculus. Among adult patients, the artifact shows high sensitivity in finding urinary stones, but at the same time a high level of false-positive results. However, the sensitivity of the artifact in children is higher than in adults, whereas the rate of false-positive findings is much lower. According to many authors, the sensitivity and specificity of the twinkling artifact as an independent diagnostic sign of urolithiasis are both very heterogeneous, especially compared to non-contrast computed tomography. Nevertheless, the artifact is known to increase the diagnostic efficiency in stone detection to more than 90%. We believe that the twinkling artifact in the Doppler color flow mapping should always be considered as an additional diagnostic tool, which is complementary to B-mode ultrasonography and increases its sensitivity and specificity.

About the authors

Vladimir V. Ryazanov

Saint Petersburg State Pediatric Medical University; Military Medical Academy

Email: 79219501454@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-0037-2854
SPIN-code: 2794-6820

M.D., D.Sc. (Medicine); Assotiated Professor

Russian Federation, Saint Petersburg; Saint Petersburg

Gulnaz K. Sadykova

Saint Petersburg State Pediatric Medical University; Military Medical Academy

Email: kokonya1980@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6791-518X
SPIN-code: 3115-7430

M.D., Ph.D. (Medicine)

Russian Federation, Saint Petersburg; Saint Petersburg

Igor S. Zheleznyak

Military Medical Academy

Email: igzh@bk.ru
ORCID iD: 0000-0001-7383-512X
SPIN-code: 1450-5053

M.D., D.Sc. (Medicine); Professor

Russian Federation, Saint Petersburg

Valeriy P. Kutsenko

Saint Petersburg State Pediatric Medical University

Email: val9126@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9755-1906
SPIN-code: 5760-0218

M.D., Ph.D. (Medicine)

Russian Federation, Saint Petersburg

Angelina A. Libert

Saint Petersburg State Pediatric Medical University

Email: angelinalbrt@mail.ru
ORCID iD: 0009-0004-0726-1809
SPIN-code: 6982-7498

6th grade student

Russian Federation, Saint Petersburg

Roman A. Postanogov

Saint Petersburg State Pediatric Medical University

Email: r.a.postanogov@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-0523-9411
SPIN-code: 8686-1597

radiologist

Russian Federation, Saint Petersburg

Natalya Yu. Kuznetsova

Scientific Research Institute of Pulmonology

Author for correspondence.
Email: kznnataly@mail.ru
ORCID iD: 0009-0005-1057-5048

M.D., Ph.D. (Medicine)

Russian Federation, Moscow

Emiliya N. Stolova

Saint Petersburg State Pediatric Medical University

Email: emilinast@mail.ru
ORCID iD: 0009-0008-0590-9906
SPIN-code: 2779-4372

M.D., Ph.D. (Medicine)

Russian Federation, Saint Petersburg

References

  1. Nabheerong P, Kengkla K, Saokaew S, Naravejsakul K. Diagnostic accuracy of Doppler twinkling artifact for identifying urolithiasis: a systematic review and meta-analysis. J Ultrasound. 2023;26(2): 321–331. doi: 10.1007/s40477-022-00759-z
  2. Verhagen MV, Watson TA, Hickson M. Acoustic shadowing in pediatric kidney stone ultrasound: a retrospective study with non-enhanced computed tomography as reference standard. Pediatr Radiol. 2019;49(6):777–783. doi: 10.1007/s00247-019-04372-x
  3. Behbahan AG, Emami E. Etiology of Urolithiasis in Children. Journal of Pediatric Nephrology. 2022;10(2):74–82. doi: 10.22037/jpn.v10i2.37104
  4. Ryazanov VV, Kutsenko VP, Sadykova GK, et al. Differential diagnosis of urinary stones of different chemical composition, by using dual energy computed tomography. Vrach. 2023;34(3):43–48. (In Russ.) doi: 10.29296/25877305-2023-03-08
  5. Din XJ, Hing EY, Abdul Hamid H. Diagnostic Value of Colour Doppler Twinkling Artefact in Detecting Nephrolithiasis. Hong Kong Journal of Radiology. 2020;3(4):268–274. doi: 10.12809/hkjr2017049
  6. Hanafi MQ, Fakhrizadeh A, Jaafaezadeh E. An investigation into the clinical accuracy of twinkling artifacts in patients with urolithiasis smaller than 5 mm in comparison with computed tomography scanning. J Family Med Prim Care. 2019;8(2):401. doi: 10.4103/jfmpc.jfmpc_300_18
  7. Krakhotkin DV, Chernylovskyi VA, Sarica K, et al. Diagnostic value ultrasound signs of stones less than or equal to 10 mm and clinico-radiological variants of ureteric colic. Asian Journal of Urology. 2023;10(1):39–49. doi: 10.1016/j.ajur.2022.03.015
  8. Roberson NP, Dillman JR, O’Hara SM, et al. Comparison of ultrasound versus computed tomography for the detection of kidney stones in the pediatric population: a clinical effectiveness study. Pediatr Radiol. 2018;48(7):962–972. doi: 10.1007/s00247-018-4099-7
  9. Cunitz BW, Harper JD, Sorensen MD, et al. Quantification of Renal Stone Contrast with Ultrasound in Human Subjects. J Endourol. 2017;31(11):1123–1130. doi: 10.1089/end.2017.0404
  10. Abdel-Gawad M, Kadasne RD, Elsobky E, et al. Prospective Comparative Study between Color Doppler Ultrasound with Twinkling and Non-Contrast Computed Tomography in the Evaluation of Acute Renal Colic. The Journal of Urology. 2016;196(3):757–762. doi: 10.1016/j.juro.2016.03.175
  11. Laher AE, McDowall J, Gerber L, et al. The ultrasound ‘twinkling artefact’ in the diagnosis of urolithiasis: hocus or valuable point-of-care-ultrasound? A systematic review and meta-analysis. Eur J Emerg Med. 2020;27(1):13–20. doi: 10.1097/MEJ.0000000000000601
  12. Bacha R, Manzoor I, Gilani SA, Khan AI. Clinical Significance of Twinkling Artifact in the Diagnosis of Urinary Stones. Ultrasound Med Biol. 2019;45(12):3199–3206. doi: 10.1016/j.ultrasmedbio.2019.08.015
  13. Rokni E, Simon JC. The effect of crystal composition and environment on the color Doppler ultrasound twinkling artifact. Phys Med Biol. 2023;68(3):035021. doi: 10.1088/1361-6560/acb2ad
  14. Rokni E, Zinck S, Simon JC. Evaluation of Stone Features That Cause the Color Doppler Ultrasound Twinkling Artifact. Ultrasound Med Biol. 2021;47(5):1310–1318. doi: 10.1016/j.ultrasmedbio.2021.01.016
  15. Gromov AI, Sapozhnikov OA, Kaprin AD. Doppler twinkling artifact: physical mechanisms and place in diagnostic practice. State of the art. Medical Visualization. 2023;27(1):120–134. (In Russ.) doi: 10.24835/1607-0763-1206
  16. Adel H, Sattar A, Rahim A, et al. Diagnostic Accuracy of Doppler Twinkling Artifact for Identifying Urinary Tract Calculi. Cureus. 2019;11(9):e5647. doi: 10.7759/cureus.5647

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Rice. 1. Transabdominal sonograms (a, c): two stones (solid arrows) measuring 3 and 4 mm in non-dilated calyxes without a clear acoustic shadow. The AM of each stone is indicated by dotted arrows on the corresponding images. fermentations in the color flow mode on the right (b, d)

Download (171KB)
3. Rice. 2. Transabdominal sonograms (a–d) of two patients: a — a calculus of one patient measuring 12 mm in non-expanded renal pelvis with acoustic shadow; c — a stone of another patient measuring 8 mm in an expanded cup with acoustic shadow. Concretions are indicated by solid arrows, the acoustic shadow is indicated by an asterisk. Corresponding sonograms in the mode The CDC is shown in images b and d. The AM of each stone is indicated by dotted arrows

Download (146KB)
4. Rice. 3. Transabdominal sonograms (a, b) and non-contrast CT images (c, d) of a 49-year-old patient: a — calculus (solid arrow) 6 mm in a dilated cup without a clear AT; b — the corresponding sonogram in the Color Doppler mode, AM is indicated by dotted lines arrow; c and d — the same calculus, visualized on the images along the long (c) and short (d) axes of the kidney, respectively. Transabdominal sonograms (e, f) and non-contrast CT images (g, h) of a 60-year-old patient: e — two stones (solid arrows) 3 and 4 mm, without acoustic shadow, in the juxtavesical region of the right ureter; e - corresponding sonogram in color flow mode; AM are indicated by dotted arrows; g and h - images of non-contrast CT in the axial plane, performed 15 minutes after the ultrasound, one stone is still in the juxtavesical section of the right ureter (g), and the second is displaced entered the intramural part of the right ureter (h). The phlebolith is circled in white

Download (240KB)

Copyright (c) 2023 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».