Guidelines and standards

is compatible with aortic injury. The most significant CXR findings

include, but are not limited to, widened mediastinum, an obscured

aortic knob, rightward deviation of the trachea or nasogastric tube,

and opacification of the aortopulmonary window. A more complete

list of CXR findings seen in BAI is shown in

Table 20

.

2. Aortography.

As mentioned, selective contrast aortography was

long considered to be the reference standard examination for the diag-

nosis of traumatic aortic injury. Compared with necropsy, prior reports

claimed

sensitivity,

specificity,

and

accuracy

approaching

100%,

296,299,306

but with the introduction of CT and TEE, the

failings of aortography became readily apparent. Indeed, modern CT

and TEE are able to identify minimal injuries such as intimal tears,

which constitute up to 10% of BAIs, whereas such injuries cannot be

detected by contrast aortography. Moreover, significant interobserver

variability in the interpretation of aortographic images has been

reported. On an aortogram, the diagnosis of an intimal injury

requires the demonstration of an intimal irregularity or filling defect

caused by an intimal flap.

307

The presence of contrast media outside

the lumen of the aorta is an important sign of transmural laceration:

when the leak is contained, it may be termed a pseudoaneurysm,

whereas free extravasation indicates frank rupture.

307

Diagnostic pit-

falls of aortography for blunt thoracic aortic injury include the ductus

diverticulum, the aortic spindle (a short segment of fusiform dilatation

of the aorta just distal to the isthmus), atherosclerotic disease, artifacts

from streaming or mixing of contrast media, and motion artifacts.

3. CT.

The introduction of multidetector computed tomographic angi-

ography, with up to eightfold reduction in scan times, made whole-

body CT technically feasible,

308,309

and over the past decade, CT has

almost completely replaced aortography and TEE as the first-line imag-

ing test for BAI.

300-304

Some of the advantages of MDCT include

Table 21

CT findings in blunt traumatic thoracic aortic injury

Direct signs

Contrast extravasation

Intimal flaps

Pseudoaneurysm formation

Filling defects (e.g., mural thrombus)

Indirect signs

Periaortic hematomas

Mediastinal hematomas

Table 22

Advantage of TEE in blunt traumatic thoracic aortic

injury

1. Highly accurate in region of aortic isthmus (most common region

for BAI)

2. Can be performed at bedside or in OR

3. Can be performed in unstable patients who need emergency OR

and when there is not time for CT

4. No radiation exposure

5. Does not require contrast; safe in renal insufficiency

6. Can assess other cardiac injuries and cardiac function

OR, Operating room.

Table 23

Disadvantages of TEE in blunt traumatic thoracic

aortic injury

Difficulty imaging distal ascending aorta

Difficulty evaluating arch vessels

Operator dependent (requires skilled operator)

Training and experience required

Availability

Not always safe in patients with facial, cervical, spine, oropharynx,

or esophageal injuries

Reverberation artifact

160 Goldstein et al

Journal of the American Society of Echocardiography

February 2015

superb diagnostic accuracy, availability, and speed. Importantly, at most

trauma centers, CT of the thorax in patients at risk for BAI is not

performed as a sole examination but is rather integrated into a

whole-body CT—the so-called trauma panscan—with unique ability to

identify associated injuries in the same diagnostic sitting (brain, facial

bones, neck, chest, abdomen, pelvis). This latter technique has been

shown to improve survival and reduce imaging time.

307,310,311

Computed tomographic findings (both direct and indirect signs) in

BAI are listed in

Table 21

. Nonaxial reconstructions of thin-section sli-

ces and careful evaluation of the aortic wall as well as exclusion of

periaortic hemorrhage or hematomas may help in making an accurate

diagnosis.

303,310

Although the presence of periaortic hemorrhage

should lead to careful evaluation of the aorta for evidence of injury,

conversely, the absence of a hematoma does not exclude aortic

injury. Therefore, both aortography and TEE still have a role,

especially in difficult cases and instances in which CT findings are

equivocal.

280,303,310

In addition, there is still a role for aortography

in some patients in whom branch-vessel injury is suspected, when

there is a need to evaluate and manage active bleeding at other sites

and in the planning of endovascular management.

304

4. TEE.

Because of its wide availability, portability, and accuracy, as

well as the fact that no contrast medium is required, TEE is also a

powerful diagnostic tool that gained popularity as a first-line study

in the 1990s,

312-319

with reported sensitivities and specificities as

high as 100% and 98%, respectively.

315

However, subsequent studies

failed to confirm such high accuracy of TEE in suspected BAI.

320-322

Thus, its use as a first-line diagnostic tool is controversial. Furthermore,

TEE may fail to adequately image the distal ascending aorta (TEE’s

known blind spot) and may not identify all of the branches of the

aortic arch.

317-320

TEE is heavily operator dependent, and

inexperience can lead to both false-positive and false-negative results.

Moreover, a skilled operator may not be available at night and on

weekends. Additionally, patients with craniofacial trauma, cervical

spine injuries, and airway concerns may not be suitable candidates

for TEE. Last, as described above, patients with multiple traumatic in-

juries are likely to better served by a comprehensive computed tomo-

graphic scan rather than multiple individual diagnostic examinations.

One important role for TEE may be its ability to follow small or

questionable intimal injuries that may not be seen well with either

aortography or CT. In addition, TEE may be the only modality suitable

for patients who require immediate laparotomy to control ongoing

hemorrhage before CT.

Tables 22 and 23

list some of the relative

advantages and disadvantages of TEE for evaluating BAI.

Transesophageal echocardiographic findings in patients with BAIs

include (1) dilatation in the region of the isthmus, (2) an abnormal

aortic contour, (3) an intraluminal medial flap, (4) a pseudoaneurysm,

(5) a crescentic or circumferential thickening of the aortic wall (IMH),

and (6) mobile linear echodensities attached to the aortic wall consis-

tent with an intimal tear or a thrombus. Similar findings are seen in

patients with spontaneous aortic dissection, but there are some

important differences. With traumatic aortic injury, the medial flap

tends to be thicker, has greater mobility, and is typically perpendicular

(rather than parallel) to the aortic wall so that there is an absence of

two channels. The aortic contour is usually deformed because of

the presence of a localized pseudoaneurysm. Last, with traumatic

aortic injury, the findings are confined to the isthmus region, rather

than propagating distally all the way to the iliac arteries.

5. IVUS.

There is limited information on the role of IVUS for evalu-

ating BAI. IVUS, like helical CT but unlike aortography, can visualize

the lumen and both the aortic wall and the periaortic structures.

Although limited by the absence of a reference-standard technique,

a recent study found that IVUS performed better than catheter

Table 24

Recommendations for choice of imaging modality for aortic trauma

Modality

Recommendation

Advantages

Disadvantages

CT

First-line

 Diagnostic test of choice

 Sensitivity for detecting aortic trauma ap-

proaches 100%; negative predictive value ap-

proaches 100%

 Patients with multiple injuries; whole-body CT

feasible (‘‘trauma panscan’’)

 Images lumen, aortic wall, and periaortic struc-

tures

 False-positive results based on presence of

mediastinal blood alone is substantial

 Contrast streaming artifact and motion artifact

TEE

Second-line

 Wide availability, portability, rapid

 May be first-line in some hemodynamically

unstable patients

 Can be performed during laparotomy, other

procedures

 Can detect minimal injuries (up to 10% of BAIs)

 Failure to image distal ascending aorta/proximal

arch in some patients

 Requires immediate presence of skilled operator

Aortography

Second-line

 May be useful when CT is uninterpretable or

inconclusive

 Invasive, time consuming, requires specialized

team, and transfer to catheterization laboratory

 False-positive and false-negative results

 Interobserver variability in interpretation

IVUS

Third-line

 Can image lumen, aortic wall, periaortic struc-

tures

 Can be performed by the operating team

 Accuracy not yet proved in large clinical series

MRI

Third-line

 Useful primarily for chronic phase and serial ex-

aminations

 Examination times relatively long

 Not suitable for unstable patients

 Limited data available

Journal of the American Society of Echocardiography

Volume 28 Number 2

Goldstein et al 161

aortography in patients who had equivocal computed tomographic

findings.

323

A decided disadvantage of IVUS is its limited field of

view. In addition, the high cost of disposable transducers and the inva-

sive nature limit IVUS to a problem-solving tool at present.

323

6. MRI.

Until very recently, MRI has had limited applicability in the

evaluation of acute aortic trauma. Its examination times are long, and

access to patients is limited while they are in the magnet. MRI is not

commonly used to evaluate injury to the thoracic great vessels in the

acute phase, and few data are available in this setting. It can, however,

be particularly useful for detecting the hemorrhagic component of a

traumatic lesion. MRI is also an excellent method in the chronic phase

of aortic trauma when serial examinations are required.

324,325

This is

especially true if there is a contraindication to computed tomographic

angiography. Modern MRI sequences allow both contrast and

noncontrast techniques. Although these noncontrast techniques

may be more time consuming, they may be of particular benefit in

more stable patients with renal insufficiency, in whom iodinated

contrast may be relatively contraindicated.

C. Imaging Algorithm

Contrast-enhanced MDCT is currently the preferred first-line imaging

technique for suspected BAI, especially for patients with multiple in-

juries. Injuries to several organ systems (e.g., the brain, cervical spine,

and abdomen and pelvis) can be detected in a matter of minutes, and

diagnostic accuracy in both the detection and exclusion of acute

traumatic aortic injury with both single-detector CT and MDCT is

quite high.

302-304

Very importantly, the negative predictive value

approaches 100% in some studies.

302

Although in most cases aortog-

raphy is not necessary, there may be a role when branch-vessel injury

is suspected and in the planning of endovascular therapy.

325

TEE and

aortography are reserved for instances in which computed tomo-

graphic findings are equivocal. In some hemodynamically unstable

patients, TEE may be a first-line technique, especially if CT requires

transportation to a remote area. Recommendations for choice of

imaging modality are listed in

Table 24

.

D. Imaging in Endovascular Repair

TEVAR is increasingly being used for acute aortic injury.

326,327

In the

past, TEVAR was used selectively in high-risk patients with significant

comorbidities. However, as experience with the technique has

increased, in many institutions TEVAR has become the preferred in-

terventional approach for BAI.

Imaging plays a key role when TEVAR is used to treat BAI.

Measurements of aortic diameter should be based on aortic measure-

ments

obtained

preoperatively

by

computed

tomographic

angiography or by IVUS. Length of graft coverage should be

based on intraoperative aortography or IVUS measurements.

Postprocedurally, aortography of the grafted segment is usually per-

formed. Follow-up imaging is based on guidelines for evaluating en-

dografting for nontraumatic aortic aneurysms, with computed

tomographic angiography performed at 48 hours, at the time of

discharge, and at 1, 6, and 12 months postprocedurally.

280

VI. AORTIC COARCTATION

Aortic coarctation is a relatively uncommon congenital cardiovascular

disorder. It is most commonly located just distal to the left subclavian

artery. Aortic coarctation causes reduced blood flow to the lower

body, which can present as hypertension and congestive heart failure

early in life, or may be identified when a search for a cause of hyper-

tension is performed later in life.

Patients with aortic coarctation also have a form of vasculopathy

with increased risk for aneurysm formation in the ascending aorta,

at the site of coarctation repair, and in the intracranial vasculature.

328

A BAV is present in >50% of patients with aortic coarctation.

The diagnosis of aortic coarctation can usually be made using TTE

with Doppler imaging. The area of coarctation is often identified by

2D transthoracic echocardiographic techniques with color-flow imag-

ing. Pulsed-wave Doppler assessment of the abdominal aorta in

patients with severe aortic coarctation demonstrates reduced and

Figure 51

Abdominal aortic pulsed-wave Doppler examination

in a patient with severe aortic coarctation demonstrates

reduced and delayed systolic forward flow and persistent for-

ward flow during diastole (yellow arrow). This ‘‘diastolic tail’’ is

a pathognomonic sign of a hemodynamically significant coarc-

tation.

Figure 52

Computed tomographic 3D volume-rendered recon-

struction of the thoracic aorta demonstrating severe aortic

coarctation (arrow) and extensive collateral formation.

162 Goldstein et al

Journal of the American Society of Echocardiography

February 2015

delayed forward flow in systole as well as continuation of forward flow

in diastole (

Figure 51

) compared with the normal pattern of brisk for-

ward flow in systole followed by early reversal of flow in diastole in per-

sons without coarctation. Pulsed-wave Doppler is also used to measure

the velocity in the descending aorta proximal to the region of obstruc-

tion. The peak and mean velocities and peak, mean, and maximum

instantaneous gradients across the region of coarctation are measured

by continuous-wave Doppler techniques and are used to help deter-

mine the severity of obstruction. It can be difficult to determine the

severity of aortic coarctation obstruction by Doppler echocardio-

graphic techniques alone when extensive collateral vessels are present.

The exact site, length, degree of obstruction, and presence and extent

of collateral vessels are best confirmed by CT or MRI (

Figure 52

).

Dilatation of the ascending aorta in patients with aortic coarctation

is generally easily visualized by TTE, but dilatation of the coarctation

repair site in the descending thoracic aorta is not well seen by TTE

(

Figure 53

). These associated aortic complications emphasize the

importance of multimodality imaging in patients with both unoper-

ated and repaired aortic coarctation. Some key points related to multi-

modality imaging of coarctation are listed in

Table 25

.

A. Aortic Imaging in Patients with Unoperated Aortic

Coarctation

TTE can usually confirm the clinical diagnosis of aortic coarctation

and is used to identify associated cardiovascular disorders such as

BAV (present in >50% of patients with coarctation) and aortic dilata-

tion. CT or MRI is recommended at the time of initial evaluation to

determine the site and degree of obstruction and assess the aortic

Figure 54

Computed tomographic 3D volume-rendered recon-

struction of the thoracic aorta demonstrating features of prior

aortic coarctation repair, aortic arch hypoplasia, and an

ascending-to-descending bypass graft (asterisk).

Table 25

Coarctation of aorta: key points

 Discrete narrowing of aortic lumen just distal to left subclavian

artery

 Approximately 50% of patients with coarctation have BAVs

 <10% of patients with BAVs have coarctation

 Direct imaging of arch/proximal descending aorta often limited by

TTE

 CT and MRI can best determine exact site, degree of obstruction,

and extent of collaterals

 Doppler detects systolic flow acceleration/gradient with persis-

tence of gradient into diastole

 Doppler gradients difficult to obtain by TEE because Doppler

beam is relatively perpendicular to flow

 MRI can quantify gradient and collateral flow through velocity-

encoded phase-contrast sequences

 Pseudocoarctation can be differentiated from true coarctation by

identifying high, elongated arch, kinking that lacks luminal nar-

rowing, and absence of enlarged collateral arteries

Figure 53

(A) Parasternal long-axis transthoracic echocardiogram in a patient with coarctation demonstrates marked dilatation of

the ascending aorta (AscAo). (B) Three-dimensional reconstruction of the thoracic aorta using MR angiography in a different patient

after coarctation repair demonstrating dilation of the proximal descending aorta, at the site of the prior repair (asterisk).

Journal of the American Society of Echocardiography

Volume 28 Number 2

Goldstein et al 163

segments incompletely visualized by TTE. Patients with mild degrees

of coarctation who do not require intervention should undergo

annual TTE and periodic (every 3–5 years) CT or MRI to monitor

for changes in the aorta. TEE is generally not used for initial diagnosis

or follow-up of coarctation, because of its semi-invasive nature and

difficulty comparing degree of obstruction over time.

B. Postoperative Aortic Imaging in Coarctation

Patients with prior coarctation repair require regular informed cardio-

vascular follow-up and imaging to evaluate for clinical and cardiovas-

cular complications such as recurrent coarctation, ascending and

descending thoracic aortic dilatation, and aortic dissection.

329

Patients with complex recoarctation or coarctation and associated

cardiovascular disease that requires operative intervention, such as

coronary artery disease or aortic stenosis, may have an ascending-

to-descending aortic bypass graft placed. These grafts can be partially

visualized by TTE but require comprehensive imaging with CT or

MRI to determine patency (

Figure 54

).

VII. ATHEROSCLEROSIS

Various terms have been used to describe the appearance of atheroscle-

rotic lesions of the aorta on imaging. The simplest lesions are usually re-

ported as ‘‘atheroma’’ or ‘‘atheromatous plaque.’’ When mobile

components are seen attached to these plaques, the terms ruptured pla-

que, mobile plaque, mobile debris, and superimposed thrombi are used.

Some believe that mobile echodensities represent fibrous caps of

ruptured plaques,

330

but autopsy and surgically examined specimens

indicate that they are most often superimposed thrombi.

331-335

Supporting the latter conclusion, mobile lesions have been shown to

disappear after anticoagulant therapy.

336

Both necropsy

337

and

TEE

338,339

have demonstrated that the frequency and severity of

atherosclerotic plaque is lowest in the ascending aorta, greater in the

arch, and greatest in the descending thoracic aorta.

A growing body of evidence has established an association be-

tween echocardiographically demonstrated aortic atheroma and

embolic events, both cerebral and peripheral.

331,335,338,340-347

In

addition, thoracic aortic atherosclerosis has been identified as a

stronger predictor of significant coronary artery disease than are

conventional risk factors

348

and as a marker of increased mortality.

349

Aortic atherosclerosis has also been associated with cholesterol embo-

lization (blue-toe syndrome), stroke after coronary artery bypass sur-

gery, and catheter-related embolism after cardiac catheterization and

intra-aortic balloon pump insertion. Therefore, the detection of aortic

atherosclerosis on imaging has prognostic implications.

A. Plaque Morphology and Classification

On ultrasound examination, the normal aortic wall is seen as two par-

allel echogenic lines separated by a relatively hypoechoic space

(

Figure 55

). The inner line represents the luminal-intimal interface,

whereas the outer line represents the medial-adventitial border.

Thus, the distance between the lines reflects the combined thickness

of the intima and media, the ‘‘intimal-medial thickness,’’

350

which is

normally

#1 mm. Moreover, the normal aortic wall has a smooth,

continuous surface. Any irregular thickening of