Appendicitis: Imaging andAlternative Diagnoses

Mindy M. Horrow, MD, FACR, FSRU

January, 2013

Director of Body Imaging

Einstein Medical Center

Professor of Radiology

Thomas Jefferson University Medical School

Background

Most common cause ofabdominal pain requiring surgery

Rare in the past and inunderdeveloped countries

Prompt diagnosis minimizesmorbidity and mortalityassociated with perforation

Anatomy

Diverticulum approx 10 cm arisingfrom post-med cecum, approx 3 cmbelow ileocecal valve.  Variablelocation influences presentation.

Location of base constant, butremainder is free: retro or sub cecal,retro or pre ileal, pelvic.  May ascendto right lobe of liver

From Gray’s Anatomy

Pathophysiology

Luminal obstruction secondary tofecalith, lymphoid hyperplasia, foreignbody, parasite, primary and secondarytumors

Fecaliths in 11-52%, true calculi lesscommon but associated more withperforation

After obstruction, mucus secretioncontinues with luminal distention

Pathophysiology

Distention stimulates visceral nervesresulting in ill-defined epigastric pain,nausea, vomiting (4-6 hours)

Vascular engorgement leads toischemia and transmural inflammationwhich extends to peritoneum.  Thissomatic pain localizes to appendix.

Afebrile or low grade fever

Higher fevers, consider perforation(may be walled off or into peritoneum)

Types of Appendicitis

Mild appendicitis may resolve if obstruction isrelieved

Recurrent appendicitis: multiple, similarattacks of RLQ pain leading to appendectomy,CT and surgical findings of acute appendicitis,occuring in 7% cases of acute appendicitis

Chronic appendicitis: RLQ pain at least 3weeks, no other diagnosis, histologic findingsof chronic, active inflammation or fibrosis,surgery cures symptoms

Unrecognized malignancy in 0.5 – 1% surgicalspecimens for appendicitis

Clinical Diagnosis

Classic presentation in 60%

Diagnosis may be missed or delayed ifatypical location of appendix, extremesof age, pregnancy

Overall clinical accuracy = 80%resulting in false negative surgery in20%, reached clinical plateau in mid-1980s

Accuracy in men: 78-92%

Accuracy in women: 58-85%

Perforation

Overall incidence of 20%

Highest in very young and old (40-70%)

Conventional surgical wisdom basedupon inverse relationship betweenfalse-negative appendectomy rate andperforation rate.  This justifies FNappendectomy rate of 15-23%.However, may not be true.

Perforation correlates with time ofonset of symptoms to treatment

Visualization of Normal Appendix

Mean frequency of visualization of normal appendix atun-enhanced CT :  79%

Mean frequency of visualization after rectal contrast :90-100%

Mean thickness when contents are not visualized(cannot be subtracted) : 6.6mm (range, 4.0-11.0mm)

Mean thickness when contents are visualized (can besubtracted) :  3.6 mm (range, 2.0-6.0)

Location of appendiceal tip: 62% paracolic, 19% pelvic,9% midline, 10% retrocecal, <1% subhepatic

Benjaminov, etal. Radiology 2002; 225:400

Visualization of Normal Appendix

Reproducibility of identification of appendix

–increases with BMI and increasing abdominal fat

–Depends upon position

–Depends upon gas within lumen

–Does not depend upon enhancement

Visualization and confidence increases withthinner reconstruction sections.

Keyzer, etal. AJR 2008;191:507

Johnson, etal. AJR 2009;192:833

Visualization of Normal Appendix

Frequency of visualizing at least oneappendicolith: 7.7%

Increased incidence of appendicealvisualization with adequate fat

Periappendiceal stranding suggested by 1of 3 reviewers in 5% (no clinical findings ofappendicitis)

Benjaminov, etal. Radiology 2002;225:400

•Authors recommend 10.0 mm as upper limit normal

appendix if contents not visualized and no adjacent

inflammation

CT in Acute Appendicitis

Readily available, operator-independent,relatively easy to perform and interpret

Accuracy unaffected by perforation,aberrant appendiceal location, or bodyhabitus.

Sensitivities 90-100%

Specificities 91-99%

CT Technique at AEMC

1. Oral and intravenous contrast

2. Abdomen and pelvis with 5mm andthinner collimation

3. View coronal reconstructions formore rapid and confident diagnosis

•Jacobs, etal. Radiology 2001; 220:683

•Paulson, etal. Radiology 2005;235:879

CT Technique at AEMC

Rationale:

–1. thin sections improve visualizationof appendix, appendicoliths andadjacent inflammation

–2. IV contrast enhances wall ofinflamed appendix, permitting easieridentification

–3. Opacification of appendix with oralcontrast excludes appendicitis.  Oralcontrast helps identify cecum  andterminal ileum

Weltman, etal. Radiology 2000;216:172

Other Techniques

Focused CT of right lower quadrantafter rectal contrast

–Rao, etal. AJR 1997; 169:1275

Non-enhanced helical CT of abdomen& pelvis (better in heavier patients,optimum technique to visualizeappendicoliths)

–Lane, etal. AJR 1997; 168:405

CT Findings in Appendicitis

Inflamed appendix usually 7-15mm in diameter

Circumferential and symmetricwall thickening

Homogeneous wall enhancement

Peri-appendiceal inflammation:linear fat stranding, local fascialthickening, mesenteric haziness

Focal, cecal apical thickening

Arrowhead sign- cecal contrastfunnels to point of appendicealocclusion

Birnbaum & Wilson. Radiology 2000; 215:337

CT Criteria for Acute Appendicitis

Visualize abnormal appendix OR appendicolithwith periappendiceal inflammation

•Appearance of abnormal appendix varies withstage and severity of inflammatory process

•Most subtle findings in those scanned shortlyafter onset of symptoms- minimally distendedfluid filled structure (5-6 mm) with little or noinflammation (< 5%)

•Most have greater luminal distention and trans-mural inflammation

Birnbaum & Wilson, Radiology 2000; 215:337

Sensitivities & Specificities of CTsigns of appendicitis

Fat stranding

Appendix> 6mm

Cecal apical thickening

Adenopathy

Appendicolith

Paracolic fluid

100%, 80%

93%, 100%

69%, 100%

62%, 66%

44%, 100%

18%, 86%

(Oral and rectal contrast only)

Rao, etal. J. Comp Assit. Tomography. 1997;21:686

Appendiceal and Peri-appendicealAir at CT

Intraluminal, air bubbles

Intraluminal, A/F levels

Intraluminal, tubular

Intramural

Peri-appendiceal, air bubbles

Peri-appendiceal, A/F levels

Within appendicolith

12               30

  7                 2

  0               25

  5                 0

  4                 0

  9                 0

13                 0

% in Appendicitis      in  Normals

Rao, etal. Clinical Radiology, 1997; 52:750

Appendicitis

Appendix posterio-lateral to cecum with enhancingwall, inflammation, and intra-luminal bubbles of gas

Terminal Ileum                                         Arrowhead Sign

Periappendiceal inflammation

Enhancing, dilated appendix

Simple Appendicitis

Mild Appendicitis

Findings: minimal

inflammation, focal cecal

thickening (cecal bar), non-filling of appendix with oralcontrast,enhancing wall,

filled with fluid, bubbles

1.Thickening of terminal ileum

2.Thickening of cecum

3.Enhancing appendix with adjacentinflammation

4.Lymphadenopathy

1

2

3

4

Proximal appendix normal, distal appendixobstructed and inflamed

15 year old male with RLQ pain and dysuria

Acute Appendicitis:value of contrast

What are the findings on the scout film?

Smooth, defect along medial cecum due to cecalbar and inflamed appendix

   Inflamed appendix with

   Simple fluid collection:

Unruptured Appendicitis

Lith at base                   Dilated, enhancing

 of appendix                    distal appendix

Difficult and Unusual Cases

Sagittal and coronal reformats from astone search for right sided pain

Inflamed appendix simulates small bowel loop,liths better visualized without oral contrast

N.B. Pneumatosis of appendix, extraluminal gas

Right lower quadrant pain

Non-contrast filled inflamed appendix

Distal to large appendicolith,

initially missed

Nonspecific abdominal pain

Missed Appendicitis

One week later

Perforated appendicitis withabscess

January

August

Acute Appendicitis

Normal Appendix

November

Recurrent Appendicitis

Recurrent Appendicitis

60 patients with clinical and ultrasoundpositive appendicitis were treatedconservatively, over 10 years

23/60 (38%) had recurrent appendicitis aftermedian of 14 weeks with 70% within oneyear of initial attack

The larger the appendix on the initial study,the more likely the recurrence

Cobben, Radiology 2000;215:349

Acute Appendicitis versus Mesenteric Adenitis?

One Hour Later

Acute Appendicitis with lymph nodes

Lymphoma versus Appendicitis?

Perforated Appendicitis with adenopathy

Appendicitis with Malrotation

Two other cases of malrotation: findthe appendix

9 week pregnancy

Right lower quadrant pain

Right Ovarian VeinThrombosis

24 year old woman with right lower quadrant pain

Crohn’s Diseaseinvolving appendix

Incidental Appendicoliths

Incidental Appendicoliths

Over 4 years, retrospective review found 74patients with appendicolith who did not undergosurgery

52 (70%) had an alternate diagnosis and did notreturn

22 were discharged with possible appendicitis and5 returned with path proven acute appendicitisj

Appendicolith may be a marker for increased riskof appendicitis, but not necessarily an indicationfor prophylactic appendectomy

Emerg Radiol 2007;14:161

Chronic appendicoliths?

CT in trauma patient

Study 1 year earlier

Acute right lower quadrant pain

Acute Appendicitisno surgery

3 months later, recurrent pain

Simple Mucocele of the Appendix

Mucocele due to low grademucinous appendiceal tumor

Mucocele of the Appendix

Definition: A dilated appendix withabnormal accumulation ofintraluminal mucus.

–Simple mucocele due to chronicobstruction.

–Complex mucocele due to mucoidhyperplasia secondary to benign ormalignant neoplasm.

Curvilinear mural calcification isspecific for diagnosis but present in< 50%.

Intra-luminal bubbles suggest superinfection.

Appendix with mean diameter > 15-20 mm highly suggestive ofmucocele.

Bennett, etal. AJR. 2009;192:W103

Our diagnosis: Possible early appendicitis

Surgery: Lymphoma of appendix

Mucinous adenocarcinoma of the appendix

Pseudomyxoma Peritoneii secondary to mucinousadenocarcinoma of appendix

Primary Neoplasms of the Appendix

In AFIP study of 60 patients, 26 (40%)presented with acute appendicitis

Morphologic changes of neoplasm werepresent in 19/26 (86%) in additional to acuteinflammatory changes

Tumors: mucinous adenoma (29), mucinousadenocarcinoma (15) adenocarcinoma (9),carcinoid (7), lymphoma (5)

Mucoceles (generic description for cysticdilatation of appendiceal lumen from slowgrowth of tumor with obstruction) were causedby mucinous neoplasms in all but one

Pickardt. Radiology 2002;224:775

Perforated cecal carcinoma with obstructedappendix, abscess and liver metastases

CT Findings in PerforatedAppendicitis

Classic findings: abscess, extra-luminal air orextra-luminal appendicolith- 69% sensitivity ifone sign is present

Additional findings: defect in enhancingappendiceal wall, phlegmon- 94.9% sensitivityif one of 5 signs is present

Defect in enhancing wall had highestsensitivity of individual signs (64%)

Horrow, White, etal. Radiology, 2003; 227:46-51

Foley, etal. Radiology 2005;235:89-86

CT Findings in PerforatedAppendicitis

Approximately 80% demonstratedwall enhancement

Appendix only visualized in 82%perforated cases (100%- non-perforated)

All patients > 60 years withappendicitis had perforation

Horrow, White, etal. Radiology, 2003;227:46-51

Other helpful findings inperforated group

Larger appendix, though no specificcut off

Secondary findings such as cecalthickening and inflammatorystranding are worse

Strong association between degreeof periappendiceal inflammatorystranding and length of hospital stay

Foley, etal Radiology, 2005;235:89

Re-examination of findings withmulti-detector CT

Of 40 surgically proven cases of perforatedappendicitis, a defect in the enhancing wallwas found in 38 and only in 2 patients out of62 with simple appendicitis

Sensitivity 95%, specificity 96.8%, accuracy96.1%

Cine mode of transverse images most helpful

Tsuboi. Radiology 2008; 246:142

Break in enhancing appendiceal wall with adjacent

collection extra-luminal gas and inflammation

Ruptured Appendicitis

1

2

1. Intact appendix with phlegmon

2. Focal defect in enhancing wall

1.Focal defect in

 enhancing wall

2. Larger defect

3. Extruding

 appendicolith

1

2

3

1a

1b

2

1.Enhancing appendixwith defect in wall

2. Abscess

1. SBO                                        2. Inter-loop abscess

  3. Appendicolith actualappendix not identified

Ruptured

Appendicitis

Fever and right upper quadrantpain, R/O cholecystitis

Liver Abscess

Ruptured retrocecal appendix

Liver Abscesses

Appendicitis

9-24 Ruptured Appendicitis

Patient returns 11/24 with pain and fever

Peritonitis with left TOA and right pyosalpinx

Conclusion

“… a dedicated search for five specific CTfindings – extraluminal air, extraluminalappendicolith, abscess, phlegmon, and a defectin the enhancing appendiceal wall – allowsexcellent sensitivity (94.9%) and specificity(94.5%) for the diagnosis of perforatedappendicitis when evaluated in a group ofpatients with known appendicitis.  A defect inthe enhancing appendiceal wall had the highestsensitivity (64.3%) of any individual finding.”

Impact of CT on NegativeAppendectomy Rates

Negative appendectomy rate decreased:

22% to 4%  Balthazar, eta. Am J Gastro 1998;93:768

20% to 7%  Rao, etal. Ann. Surg. 1999;229:344

15.5% to 2%  Applegate, etal. Radiology 2001;220:103

Before and after pre-operative CT

Non-Visualized Appendix atMultidetector CT

Of 400 consecutive patients: 80 (20%)appendicitis, 79 (19.8%) another dx, 182 (45.5%)normal appendix and no cause for pain, 59(14.8%) appendix not visualized.

50 with adequate follow-up (3 mos), 49 normal, 1with appendicitis initially scanned post partum

“Thus, in an otherwise normal MDCT scan in a patient suspected ofhaving acute appendicitis, non visualization of the appendix was negativefor appendicitis in 98%.  Conversely, when the appendix was seen atMDCT and was abnormal, appendicitis was present in 95% of cases.”

Ganguli Radiology 2006;241:175

Nikolaidis, AJR 2004;183:889

Appendicitis in Pregnant Patients

Ultrasound: use high frequency transducerand graded compression

CT

MR- 51 consecutive patients, using 300 mLferumoxil and 300 mL barium sulfate toprovide negative contrast on T1 and T2,found sensitivity of 100% and specificity of93.6%

Oto, etal. Radiology 2005:234:445

Pedrosa Radiology 2006;238:891

RLQ pain during first trimester ofpregnancy: normal appendix

Blind ending, non-compressible tubularstructure, 7mm thickness, adjacentechogenic fat indicating inflammation

Appendicitis

Sagittal                                                                      Transverse

Acute appendicitis with large lith

Pelvic US to rule out torsion

Perforated appendicitis withabscess

Acute Appendicitis inthe third trimester

Appendicitis in Pregnancy

MR should be integrated into work up of appendicitis inpregnant patients

Recent retrospective review of negative laparotomy rate(NLR) and perforation rate (PR) before and after additionof MR into diagnostic imaging of pregnant patients:

–Pre- MR, NLR = 55% with PR = 21%

–Post-MR, NLR = 29% (47% decline) with PR = 26% (statisticallyunchanged)

–Sensitivity (89%), specificity (97%) , PPV (74%) , NPV (99%)of MR imagingin diagnosis of appendicits:

Rapp etal. Radiology. 2013, published online

Doi: 10.1148/radiol. 12121027

US or CT for Diagnosis of Appendicitisin Children and Adults? A Meta-Analysis

Pooled sensitivity and specificity:

–Children: US 88/94      CT 94/95

–Adults:    US 83/93       CT 94/94

“From a diagnostic performance, CT had a significantlyhigher sensitivity than did US in studies of children andadults; from the safety perspective, however, one shouldconsider the radiation associated with CT, especially inchildren”

Dona. Radiology 2006;241:83

Common Alternate Diagnoses

Crohn’s Disease-long segment TI thickening

PID- especially a right sided hydrosalpinx

Acute pyelonephritis

Urinary tract obstruction

Hemorrhagic ovarian cyst- most frequent gynecologiccondition presenting with RLQ pain

Right sided diverticulitis

Mesenteric adenitis- enlarged lymph nodes with normalappendix

Epiploic appendigitis

R colon CA with obstruction or perforation

Infectious ileocolitis: yersinia, campylobacter, salmonella

Yu, etal. AJR 2005;184:1136-1142

Uncommon Alternate Diagnoses

Mucocele: 2° post appy scarring, tumors, fecaliths

Right ovarian vein thrombosis

Ovarian dermoid: torsion, rupture, hemorrhage

Necrotic leiomyoma

Ovarian torsion

Endometriosis- involves terminal ileum, thickening,stranding

Typhlitis- length of involved cecum thicker thanappendicitis

Sigmoid colon diverticulitis

Intussusception

Yu, etal. AJR 2005;184:1143-1149

Recent review of alternative diagnosesto suspected appendicitis

Recent retrospective review of 1571 ER CT casesfor possible appendicitis

Specific diagnosis made in 55.2% of patients

–Acute appendicitis in 23.6% (371)

–Alternative diagnosis in 31.6% (496)

•204 of 496 (41.1%) with alternative diagnosis were hospitalized

•109 of 496 (22.0%) underwent surgical of image guided intervention for alternativediagoses compared to admission and procedural rates of 14.1% and 4.4% inpatients in whom a specific diagnosis was NOT made at CT.

•Alternative diagnoses: GI (46%), GYN (21.6%), GU (16.9%) andhepatopancreaticobiliary (7.7%)

Pooler, etal. Radiology 2012;265:733-742

PID with an inflamed right fallopian tube

PID versus Appendicitis?

Blind ending tubular structure: Appendicitis

Cecal Diverticulitis

Cecal Carcinoma causing obstruction of appendix

Meckel’s Diverticulum

Appendix

History of rectal carcinoma with surgery and radiation therapy

Meckel’s Diverticulum

Omphalomesenteric duct anomaly

True diverticulum with all ileal layers

Contains heterotopic tissue in 50%,especially gastric mucosa

A blind ending tubular structure arisingfrom the antimesenteric border of the distalileum

Can undergo inflammation, ulceration,perforation, hemorrhage, intussuception

Radiographics 2004;24:565

ALL, neutropenia, fever, RLQ pain

Typhlitis, resolved with medical therapy

Terminal Ileum Diverticulitis

SBO secondary to ileal-colic intussuception

Carcinoid

Ileal Carcinoid

Manifests as muralthickening,desmoplastic reactionand kinking of the bowel

Radiographics 2007;27:236

Small Bowel Carcinoid

Of all GI carcinoids, 42% occur in small intestine

Carcinoid syndrome (flushing, sweating,bronchospasm in < 10%, secondary to serotonin)

Primary tumor produces infiltrative cords whichinsinuate through muscularis propri causing a focalmass in the subserosa and mesentery.  Serotonincauses desmoplastic reaction

Kinks and sharp curvatures in small bowel =“hairpin turn” secondary to infiltration and fibrosis

Transmural extension causes concentric wallthickening

Radiographics 2007;27:237

9 weeks pregnant with RLQ pain

RLQ inflammation, normal appendix

Right ovarian vein

Septic phlebitis

Crohn’s Disease with involvement of appendix

Kings Canyon National Park, California, August 2007

THE END