Orthotopic Liver Transplant:Post Operative Imaging with Ultrasound
Mindy M. Horrow, MD, FACR, FSRU, FAIUM
Director of Body Imaging, Einstein Medical Center
Philadelphia, PA
Professor of Radiology
Thomas Jefferson Medical College
Surgical Technique
End to end arterial anastomosis using Carel patch ofdonor aorta or hepatic artery and recipient hepatic artery
Variant anatomy
If insufficient inflow from native hepatic artery, may use donor iliacartery interposition graft anastomosis to infra-renal aorta
End to end portal vein anastomosis between donor andrecipient portal veins
With recipient portal vein thrombosis, portal inflow can beestablished using an iliac vein interposition graft from the superiormesenteric, splenic or renal veins
End to end biliary anastomosis, occasional T-tube,Cholecystectomy
IVC anastomosis: “piggy-back” currently favored, creatinganastomosis between supra hepatic donor IVC andrecipient hepatic venous confluence
IMJ22054-5.jpeg
Post Operative Ultrasound Evaluation
Gray Scale imaging of liver, perihepatic space
Hepatic Artery
Porta hepatis, right and left intra-hepatic arteries, anastomosis ifpossible
Portal Vein
Main portal vein, left and right intra-hepatic branches
IVC and Hepatic Veins (right, middle and left)
Bile Duct
Bhargava, etal AJR 2011;196:WS15
Hepatic Artery
1.Prompt systolic upstroke withacceleration time (time fromend diastole to first systolicpeak) < 100 msec
2.Continuous flow throughoutdiastole
3.Resistive index between 0.55and 0.8
hep a.jpg
Portal Vein
1.Antegrade flow, sometimes turbulent inimmediate post operative imaging
2.Slight fluctuation due to respiratory variability
3.Maximum velocity range 13 – 30 cm/sec
4.Minimum velocity range 6 – 20 cm/sec
5.RI 0.39  0.1
splenic v
Barakat BrJRad 2002;75:417
main PV.jpg
  Hepatic Vein
1.Atrial and ventricular systole
2.Atrial and ventricular diastole
3.Deep inspiration increases abdominal pressurereducing mesenteric blood flowing toward heart.This causes a dampening of normal phasicity.
Abu-Yousef JUM 1992;6:263
R HEP V pulsed DOppler.jpg
Initial “near normal” findings
Hepatic artery high resistance flow
Portal vein
Recipient-donor size mismatch
Helical flow
Portal venous gas
Loss of hepatic venous pulsatility
Other
Brody, Horrow, etal. US Q. 2008;24:257
        Day 1                         Day 3
2 2 days later.jpg
Initial high resistance waveform                    Spontaneous normalization
9-15-06.jpg
Early High Resistance Arterial Flow
High resistance flow, even with RI=0, notuncommon in first few days after surgery
Not associated with poor clinical course ordecreased survival
Longer cold ischemia times and older donorsindependently associated with elevated RI
Possible association with chronic cholestaticdisease as indication for transplantation
If concerned can administer a vasodilator
Garcia, etal. AJR 2003;181:831
Chen, etal. JUM 2006;25:631
Immediate Portal Vein Stenosis withspontaneous resolution
5 2 yrs later acc 5908711.jpg
1 imed post op acc 4803426.jpg
3 immed.jpg
4 2 yrs later acc 5908711.jpg
         Immediate post op                                                   One year later
Helical Portal Vein Flow
color PV.jpg
Pulsed Doppler.jpg
Helical Portal Vein Flow
Spiral flow in an overall hepatopetaldirection
May be seen in up to 43% after liver tx
More common with size discrepancybetween donor and recipient portal veins
Alternating parallel red and blue bands
Pulsed Doppler tracing varies with locationof cursor
Brody, Horrow, etal. US Q. 2008;24:257
Friedewald, etal, US Q. 2003;19:71
Portal Venous Gas
011
012
Chezmar, etal. AJR 1989;153:1203
Uncommon but likely
Insignificant finding.
3.jpg
008
Loss of hepatic venous phasicity
1.Sensitive, but non-specific indicator of rejection.
2. Triphasic flow helps eliminate possibility of rejectionwith high negative predictive value (92%).
Jequier, etal. Radiology 2003;226:105
Small resolving perihepatichematoma
Day 1
Day 1.jpg
Day 12
Day 12.jpg
Free air- immediately aftersurgery
1.jpg
Clip fromcholecystectomy
GB clip.jpg
Hepatic Artery Complications
Thrombosis
Early- immediate post-operative
Late
Biliary complications
Collateralization
Stenosis
Other
Pseudoaneurysm
Arcuate ligament syndrome
Arterio-venous fistula
Splenic artery steal
Initial low resistance
Hepatic Artery Thrombosis
Incidence: 3-5% in adults, 9-42% inchildren
Clinical:  non-specific
Risk Factors:
prolonged cold ischemia, donor-recipient HAmismatch, small caliber, interposition grafts,CMV infection, acute rejection
Associated complications:
Bile leak, non-anastomotic biliary strictures,liver infarction or abscess, recurrentbacteremiaor cholangitis
Langnas, etal Am J Surg 1991;161:76
Nolten, etal. Radiology 1996;198:553-539
Wozney, etal AJR 1986;147:657
Hepatic Artery Thrombosis
Screen with duplex Doppler
Sensitivity and specificity ~ 87- 92%
Early- near 100% sensitivity
Late 73% sensitivity
CTA, MRA and conventional catheterAngiography for confirmation and confusingcases
Microbubble contrast to improve sensitivity
Horn, etal. Radiology 2006;241:267
Horrow, etal AJR 2007;189:346
Kim, etal Abdom Imaging 2007;32:635
Nolten, etal. Radiology 1996;198:553-539
Flint, etal AJR 1988;151:481
Early versus Late HAT
Early thrombosis < 1 week is usually considereda surgical complication, requiring surgicalrevascularization
Clinical: acute graft failure, sepsis, liver abscess, biliarycomplications
Lack of flow is best indicator in peri-operative period.
US more sensitive
Late thrombosis  1 week due to a variety offactors
Clinical: cholangitis with or without strictures or abscesses,bile leaks, or may remain clinically silent with abnormal LFTs
US less sensitive
Hedegard, etal US Q 2011;27:49
Horrow, etal AJR 2007;189:346
Silva, etal. Liver Trans. 2006;12: 146-151
Day 1 US, HAT
Day 1 US, abn L lobe
Routine post operative US, 8 hours post tx
Absent hepatic arterial flow, abnormal left lobe
Celiac injection, HAT, Day 1
Hepatic artery thrombosis, patient returns foremergency surgical thrombectomy
Day 3 SP thrombectomy nl US HA
CT 5-22 nl HA R lobe
CT 3-17 necrotic l lobe
CT 3-22 w contrast
Immediate post thrombectomyUS and subsequent  CTs
Day 11
Day 16
2 mos.
Infarction left lobe of liver
Impending HAT first post tx US
3 acc 6457407.jpg
1.jpg
5 intra op after repair.jpg
5 few hours later.jpg
Intraoperative post unkinking of HA
Few hours post thrombectomy
Very difficult to visualize HA
Still high resistance but muchbetter velocities
Dissection RHA related to procedure
13 days RHA stenosis.jpg
10 13 days RHA stenosis.jpg
13 days angio.jpg
2 weeks later- asymmetric L and R hepatic arteries
US HA post op day 3 color
po day 15 HAT on US, power
CTA w HAT recon
HA
POST OP DAY 1
POST OP DAY 15
Hepatic ArteryThrombosis
po day 15 HAT abn l lobe trv
CT 2- 16 bilomas
       POST OP DAY 15                    POST OP DAY 25
Development of Bilomas
CT 3-22-06
cholangiogram 3-29-06
Follow up with drainage of infected, sludgefilled bile ducts
CT 8-17, biloma gone, diffuse PV thrombosis, varices
Several months laterafter biloma and biliarydrainage, diffuse portalvenous thrombosis.
pre-hep PV thrombosed
Porta w art collats, thrombosed PV
US of arterial flow
Interval Development of arterial collaterals
early SMA run
mid SMA run
PV phase with PV thrombosis
Exuberant arterialcollaterals predominantlyfrom SMA, main PVthrombosis
US PT flow 11-11-05
US 11-11-05 mild ductal dil
US 12-6-05 PT flow
Dilated ducts RLobe 12-6
               11/11                                       12/06
Patient with rising LFTs 2 years after transplant
Angio 12-12 HAT w collats-1
Angio SMA inject, collats
Late HAT with arterial collaterals
PTCA-1
Dilated, sludge filled ducts
Late HAT and arterial collaterals
Sonography becomes less sensitive for HAT as timefrom transplant increases because of collateralization.
Collateral arterial waveforms may be parvus tardus andsimulate hepatic artery thrombosis
Collateral arterial waveforms may be indistinguishablefrom normal, so called Collateral transformation of thehepatic artery
Suspicion for this complication should increase if : intra-hepatic biliary dilatation, sludge, bilomas, pattern similarto sclerosing cholangitis
Probably a more common occurrence than recognizedwith some asymptomatic patients.
Dydynski, etal. AJR 2008;191:546
Horrow, etal. AJR 2007;189:346-351
033
034
Abnormal LFTs
Left HA
Right HA
035
Thrombosed right hepatic artery branch with left branchsupplying right lobe.  Parvus tardus waveform from right sidebecause of collateral filling.
LHA
036
Coil embolization of gastro-duodenal arteryimproves flow to left hepatic artery branch andthrough collaterals to right lobe.
Initial low hepatic artery resistiveindex
May be a predictor for subsequent vascularcomplications, including hepatic artery, portalvein, hepatic vein and IVC
Persistently low RI more significant than atransient finding.
Recommendation to carefully monitorperioperative patients with resistive index < 0.6
Hedegard etal. US Quarterly 2011;27:49
Uzochukwu etal. AJR 2005;185:1558
Hepatic Artery Stenosis
Second most common arterial complication in 5 – 11%
Typically occurs at anastomosis
Can cause ischemia, biliary complications and progressto thrombosis and graft loss
If stenotic site is visible, velocities elevate to > 200cm/sec with distal parvus tardus waveform
Pitfalls include: tortuosity, HAT with collaterals, celiacstenosis and intra-hepatic arteriovenous fistula
Low grade stenosis may not cause significant Dopplerabnormality, so if high clinical suspicion (biopsy withischemia) proceed to CTA, MRA or catheter angiography
Dodd etal. Radiology 1994;192:657
Vaidya, etal. US Quarterly 2007;23:239
Hepatic artery stenosis
HA bruit.jpg
HA high vel.jpg
PT in HA.jpg
Proximal                        At  Stenosis
Post stenotic
Parvus tardus waveform
Color Bruit
Pre and post angioplasty
post stent angio.jpg
selective HA inject w stenosis.jpg
post stent HA, high vel, no PT.jpg
Some improvement in waveform
Immediately post angioplasty
Patient with rising LFTs
HA 7-4-10, TX on 6-20-10.jpg
HA 9-24-10.jpg
Waveforms not very abnormal, but distally withslight delay in upstroke and decreasing resistiveindex
Regions of ischemia and biliarydilatation
r lobe trv.jpg
R lobe.jpg
CTA: Hepatic artery stenosis
10-1-10 CTA 1 HAS.jpg
10-2-10 pre embo, splenic art steal.jpg
10-1-10 Angio, delayed HA opacification.jpg
Catheter angiogram
Splenic artery steal, HASwith slow HA inflow
10-1-10 Angio, post HA angioplasty.jpg
Early
Late
Mid
Post hepatic artery angioplasty andsplenic artery embolization: normalization of resistive index, higher velocitiesgradually decreasing size of spleen
10-2-10 HA post angioplasty, lower RI.jpg
spleen 9-24 13cm.jpg
spleen 12-23 11.5cm.jpg
9-24
12-23
Splenic Artery Steal Syndrome
Shunting of hepatic artery flow to splenic artery
Clinically significant shunting may be due to factors thatincrease hepatic artery resistance (prolonged ischemictime and acute rejection)
Portal hyperperfusion from pre-existing hypersplenismmay contribute
Doppler will show increased hepatic artery resistiveindex and high portal vein velocities
Splenic artery > 4mm or 150% of hepatic artery issuggestive.
Tx: usually transcatheter splenic artery embolization
Sanyal, Shah. JUM 2009;28:471
          Hepatic Artery waveformsImmediate                   6 months
3- US 6 mos after TX.jpg
5- US 2.5yrs after TX.jpg
1.jpg
Median Arcuate Ligament Syndrome
1- CT.jpg
6.jpg
Celiac Artery Stenosis
Causes: atherosclerosis, median arcuate ligament
Median arcuate ligament formed by fibers of left and right cruraand can compress celiac axis
Often asymptomatic before transplant because of richcollateral blood supply
After tx, flow increases in celiac because of new liverand severed collaterals and patient may becomesymptomatic
Unclear if median arcuate ligament significantlypredisposes to HAT after transplant and whether itshould be ligated at time of transplantation
Jurin, etal. Ann Surg 1993;18:10
Dravid, etal. AJR 1994;163:585
Hepatic Artery Pseudoaneurysm
1.jpg
2.jpg
Septicemia post transplant
Intrahepatic PSA treated with thrombin
3 intrahept PSA MRN 100290619.jpg
4.jpg
Same patient several days later
5 post thrombin.jpg
Hepatic Artery Pseudoaneurysm
Uncommon complication 0.3 – 1.2%
Usually at anastomosis, usually mycotic, intrahepaticPSA 2 biopsy
Imaging: use color and pulsed Doppler for a new cysticmasses, lesions will enhance on CT and MR
May rupture spontaneously, treatment includes:
Surgical resection and vascular reconstruction
Embolization
Endovascular stent
Caiado, etal. Radiographics 2007;27:1401
Strange, etal Transplant Proc 2000;32;533
Portal Vein Complications
Thrombosis and stenosis occur in 1 – 2% oftransplants
Causes include: faulty surgical technique,misalignment or excessive vessel length,hypercoagulable states, previous portal vein surgery,large residual varices with steal effect
  any variation in standard anastomosis  
Clinical: portal hypertension, hepatic failure, edema,massive ascites
Treatment: angioplasty, thrombolysis, stent, surgicalcorrection with thrombectomy or jump graft
Mullan, etal. AJR 2010;195:1438
Settmacher, etal. Clin Gtransplant 2000;14:235
Wozney, etal. AJR 1986;147:657
Peri-operative PVT with flow re-established after thrombectomy
Introp US after thrombectomy.jpg
Day 4 CT.jpg
Day 4 US.jpg
Day 5 post thrombectomy.jpg
US and CT 4 days post tx
One day post thrombectomy
Intra-op after thrombectomy
Portal Vein Stenosis
color.jpg
pre stenosis normal velocities.jpg
post stenosis high velocities.jpg
PRE
POST
Portal Vein Angioplasty
angio PV stenosis.jpg
PV stent.jpg
Portal Vein Stenosis
Peak systolic velocity > 80 - 150 cm/sec OR
Anastomotic to pre-anastomotic velocity ratio of 3:1 or4:1, have specificity of 95% or greater for PV stenosis
Signs of portal hypertension are supportive evidence:splenomegaly, varices (may result in lower PVvelocities), ascites
Narrowing of portal vein to < 2.5 mm
Treatment: balloon angioplasty and/or stent placement
A difficult diagnosis with further evaluation and treatmentdepending upon clinical findings
Mullan, etal. AJR 2010;195:1438
Vaidya, etal. US Quarterly 2007;23:239
Shibata, etal. Radiology 2005;235:1078
5 months post transplant-Portal Vein Thrombosis
color.jpg
large varices.jpg
cavagram w thrombus.jpg
Acute thrombus
trace PV flow on Doppler.jpg
large coronary varices
Embolization of varices and angioplastyof portal vein re-establishes flow
embolization of varices.jpg
angioplasty of PV.jpg
post US Doppler.jpg
Poor portal vein flow in perioperative periodPatient returned to OR
US PV Post op Day 1.jpg
US PV Post op Day 2 trace bidirectional flow.jpg
Day 1
Day 2
intra op SP PV repair, v slow flow 1.jpg
intra op SP PV repair, v slow flow 2.jpg
Despite revising anastomosis,intraoperative flow is very poor
Large splenorenal varices shunted flow from PVLigation of varix improved PV flow
intra op retrogr flow LRV.jpg
intra op large varix.jpg
pre op CT 2.jpg
intra op improved PV after ligation varices.jpg
Pre-operative imaging
Horrow, etal. JUM 2010;29:125
Suggestions and Tips
Pre-operative CTA: PVT, anatomic variations, celiac stenosis,size of splenic artery, size of varices (spleno-renal
Talk to surgeons
Unusual anastomoses and donor anatomy
Do not have tunnel vision and only do liver images withDoppler. Measure spleen, look for varices, celiac stenosis
Combinations of complications may occur
Use gray scale images, especially for signs of ischemicliver parenchyma or bile ducts
Sludge in bile ducts may be isoechoic or just slightly moreechogenic than liver, may see isolated areas of biliary dilatation
If high index of suspicion for vascular complication andUS negative, get CTA, MRA or catheter angiography
IVC Complications
Thrombosis and stenosis relatively rarecomplications in < 1%, more common in childrenand after re-transplantation
Stenosis- 3-4 times increase in velocity
Other US findings in stenosis include ascites, pleuraleffusions, hepatomegaly
Significant supra hepatic caval stenosis may resultin reversed flow or loss of phasicity in hepatic veins
Thrombus may be partial or occlusive, hypo orhyperechoic
Mild IVC anastomotic stenosis
sag IVC.jpg
sag IVC color.jpg
doppler.jpg
US-2
US-1
Recent transplant
CT -1
CT -4 IVC thrombus
Left hepatic vein and partial IVC thrombus
CT -3 FU
US-3 flow re-estab
Several months later
Thrombus Resolved
Biliary Complications
Abnormal LFTs several months aftertransplant
Right lobe
1.jpg
Left lobe
3.jpg
CHD 2.jpg
Anastomotic Stricture
ERCP.jpg
ERCP post dilat.jpg
Initial ERCP
Post biliary dilatation
072
073
074
Abnormal LFTs
075
076
077
Stricture at bile duct anastomosis with biloma
Biliary stricture develops over timesecondary to arterial ischemia
5-2-2011.jpg
5-2
7-8-2011 1.jpg
6-9-2011.jpg
6-9
7-8
096
Hepatic artery thrombosis
US Color HA flow-7
US PT flow-6
Arterial collaterals
Celiac angiogram
6 months later
US CBD sludge-1
US CBD sludge w stent-4
US dilated l lobe ducts-5
US R L ducts w sludge-3
Gray scale images of liver
PTCA-2
PTCA-1
Post HAT biliary strictures and sludge
Abnormal LFTs
1.jpg
3 CHD.jpg
Liver Biopsy: acute cellular rejection andpericholangitis with ductal intraepithelial infiltrateconsisting of lymphocytes, plasma cells andneutrophils
CT 1.jpg
CT 3.jpg
Partially calcified biliary sludge
trv central ducts with stones-sludge.jpg
CT 1.jpg
Several months after documented HAT
Biliary Complications
Incidence:  10-33%
Most occur within 6 months of tx
Obstruction, leak, sludge and stones
Strictures
Anastomotic- secondary to scar tissue
Non-anastomotic- often ischemic 2º hepatic a. abnormality
(Blood supply to proximal duct and intrahepatic ductsderives solely from reconstructed artery
Imaging
US sensitivity for dilatation reported as 50 – 60%(likely because sludge filled ducts and stricturesare difficult to appreciate)
Cholangiography (ERCP, MRCP) is definitivestudy
Miscellaneous Complications
Acute hematomadifficult to appreciate because isoechoic with liver
sag.jpg
no flow.jpg
Immediate post operative imaging
Intra and extra-hepatic hematomas
US R lobe 1.jpg
CT 2.jpg
Immediate post operative imaging
101
102
Mucocele of cystic duct remnant
Mucocele of Cystic Duct Remnant
Very rare complication
Occurs when donor cystic duct with loworigin is incorporated into the surgicalanastomosis
Mucus produced by remnant has noegress, accumulates under tensioneventually compressing adjacent bile duct
Abcarian, etal J. Vasc Interven Radiol 5:127-130, 1994
103
104
Small subhepatichematoma, 3 days aftersurgery
Repeat study 1 weeklater with fever
PerihepaticAbscess
105
106
Perihepaticabscess
107
108
US and CT several daysafter transplantation
109
1 week later without therapy
Surgicel simulates an abscess
094
095
 Infarcts with necrosis
Infarcts
Variable appearance. May be round orgeographic, usuallly hypoechoic orhypodense, but solid.  May contain gas,even without infection.
Appearance may overlap with abscess,which tends to have thicker walls, but mayalso be hypoechoic and contain gas.
P3100001
P3100002
Abdominal painone week posttransplant
AcutePancreatitis
P3100018
P3100019
P3100020
6 months after transplant with abdominal pain and fever
Liver sag            trv
spleen
lymphoma-US-2
lymphoma-US-7
lymphoma-US-3
Lymphadenopathy,thickened small bowel
jejunum
P3100022
lymphoma-CT-5
lymphoma-CT-4
Post TransplantationLymphoproliferative Disorder
Interaction of Epstein-Barr virus with weakimmune system
Results in spectrum of disease from benignpolyclonal lymphadenopathy to malignantlymphomas
Occurs in 2.2% of liver transplant patients
Lymphomas in cyclosporine treated patientsoccur 4-6 months post transplant withwidespread involvement at presentation
PTLD
Nodal and extra-nodal involvementespecially tonsils, GI tract, liver, thorax
Enteric lesions have increased incidenceof ulceration and perforation
If detected early and treated with reductionin immunosuppressive agents, most casesresolve
Wu, etal. Abdom Imaging.2001;26:200-206
P3100025
Chest CT for unexplained pleural effusion, explanted liverhad hepatocellular carcinoma
P3100026
P3100027
Recurrent hepatocellular carcinoma in liverwith metastases to mediastinum, pleura,bone, lymph nodes, adrenal gland
P3100028
Original transplant for HCC, now with abnormal CXR
P3100029
P3100030
P3100031
Recurrent Hepatocellular CA
Lungs most common site of recurrence, 2nd mostcommon liver allograft.  Then abdominal lymphnodes and bone.
Rare to see recurrence in Stage 1 or 2 disease
Recurrence 4x more common with Stage 4 than3
CT more sensitive than tumor markers
Ferris, etal. Radiology 1996;198:233-238
Katyal, etal. Radiology 2000;216:698-703
Other Issues
Rejection: US appearance is non-specific.  Only findingmay be parenchymal heterogeneity.  Waveforms do notnecessarily correlate.
Re-infection with hepatitis C virus: occurs in nearly alltransplants. Benign in short and medium term in mostpatients (80-85%)
Small subset will develop fibrosing cholestatic hepatitis,progressing rapidly to liver failure.
Autoimmune hepatitis may recur.  These patients needhigher levels of immuno suppresion to preventrecurrence.
Keefe EB. Clin Liver Dis 2000;4:241-255
The End
P7300002.JPG