Quantifizierung des Gefäßkühleffektes von Lebergefäßen bei der multipolaren Radiofrequenzablation ex vivo

Abstract

Einleitung: Die Radiofrequenzablation (RFA) ist als minimalinvasiver Therapieansatz bei Lebertumoren klinisch etabliert. Allerdings limitiert die hohe Lokalrezidivrate in der Nähe von Lebergefäßen aufgrund des vaskulären Kühleffektes die kurative Anwendung. Ziel dieser Arbeit war es, den Kühleffekt bei der multipolaren RFA ex vivo systematisch zu evaluieren. Material und Methoden: Ex vivo wurden RFA an Schweinelebern mit drei bipolaren, intern gekühlten Applikatoren im multipolaren Ablationsmodus und einem Applikatorabstand von 20 mm durchgeführt. Diese Ablationsparameter wurden in Vorversuchen speziell für die verwendeten Applikatoren erarbeitet. Zur Simulation eines perfundierten Gefäßes (Hauptversuch) wurde eine Glasröhre (3 mm Innendurchmesser, Flussvolumen 100 ml/min H2O) im geometrischen Mittelpunkt der Applikatoren, sowie in 2,5-mm-Schritten exzentrisch, bis zu einem Abstand von 10 mm, platziert. Als Leerversuch wurden RFA mit zentral platziertem Kühlgefäß ohne Kühlfluss durchgeführt. Versuchsendpunkt war jeweils eine zugeführte Gesamtenergie von 40 kJ. Die Thermoläsionen wurden entlang der Querschnittsfläche auf Höhe des größten Läsionsdurchmessers, orthogonal zu den Applikatoren, digital planimetrisch vermessen. Ergebnisse: Es wurden in den Hauptversuchen 36 RFA durchgeführt. Im Unterschied zum Leerversuch konnte in allen gekühlten Versuchen ein Saum makroskopisch unveränderten Gewebes unmittelbar um das Gefäß beobachtet werden (Kühlfläche in einem 3 mm-Sektor um das Gefäß: 60-70 % vs. 0 % in Leerversuchen; p < 0,01). Die Applikatoren- Gefäß-Anordnung wirkte sich auf die Geometrie, jedoch kaum auf die Fläche (859,0 – 1072,4 mm2 vs. 958,2 mm2; p > 0,05) des denaturierten Bereichs aus. Für zentral platzierte Kühlgefäße wurden ringförmig geschlossene Läsionen erzielt, während mit zunehmend exzentrisch ausgelagertem Kühlgefäß die Flächen in Gefäßnähe aufbrachen und nierenförmig erschienen. Im Randbereich wurde eine Flächenzunahme (bis zu 20,9 %; p < 0,01) gegenüber dem Leerversuch gemessen. Schlussfolgerung: Lebergefäße mit kontinuierlichem Blutfluss führen unabhängig von der Applikatorposition bei der multipolaren RFA zu einem signifikanten perivaskulären Kühleffekt. Die vollständige Ablation eines Tumors kann hierdurch verhindert werden. Eine temporäre Gefäßflussunterbrechung sollte deshalb bei Tumoren in Gefäßnähe in Betracht gezogen werden.

Introduction: Radiofrequency ablation (RFA) is a clinically established minimally invasive therapy option for liver tumors. However, a high local recurrence rate due to the vascular cooling effect of nearby liver vessels limits its curative application. The aim of this study was to evaluate the cooling effect of different vessel positions in multipolar radiofrequency ablation. Material and Methods: Radiofrequency ablation was performed in porcine livers ex vivo with three bipolar, internally cooled applicators, using a multipolar ablation mode and an applicator distance of 20 mm. In order to simulate a perfused vessel, a glass tube (3 mm inner diameter, 100 ml/min flow volume, H20) was placed in the geometric applicator center, as well as eccentric in 2.5-mm-steps up to a distance of 10 mm to the applicator center. Additionally, a dry run without flow was performed with a centrally placed glass tube. The endpoint of each experiment was an energy application of 40 kJ. Thermolesions were digitally and planimetrically measured along the cross- section area at the level of the largest lesion diameter, orthogonally to the applicators. Results: 36 RFA with perfusion were performed. In contrast to the dry run, a macroscopic margin of unchanged tissue, located directly around the vessel was found in all experiments with perfusion (area in a 3 mm-sector around the vessel: 60 – 70 % vs. 0 % in the dry run; p < 0.01). The applicator-vessel-configuration had a strong effect on lesion geometry, but not on the thermally denatured area (859 – 1072 mm2 vs. 958 mm2; p > 0.05). Circular and closed lesions were obtained around centrally placed cooling vessels. Eccentrically placed vessels resulted in an opening of the lesion area close to the vessel with kidney-shaped lesions. A lesion area increase was measured at the lesion border in comparison to the dry run (up to 20.9 %; p < 0.01). Conclusion: Simulated liver vessels with a continuous blood flow cause a significant perivascular cooling effect in radiofrequency ablation, independent of applicator positioning. This can lead to incomplete tumor ablation in clinical practice. Open-surgical radiofrequency ablation with temporary blood flow occlusion can avoid cooling effects and should be considered for tumors close to intrahepatic vessels.