Background: Thermal ablation is a treatment option for patients with solid tumors or metastases in various parenchymal organs. An unresolved challenge is the immediate monitoring of the treatment to ensure complete ablation of the tumor tissue. Computed tomography-based thermography (CTT) is potentially suitable as a non-invasive method for in-traprocedural ablation monitoring.
Objectives: The aim of the present work was to evaluate CTT in liver tissue based on animal model.
Methods: A total of four microwave ablations (MWA) were performed on normal liver tissue in a pig under general anesthesia. The heating and cooling phases were monitored by computed tomography (CT). After each ablation, a contrast-enhanced computed tomog-raphy (CECT) was performed as a control. At the end of the experiment, the liver was removed and the lesions were macroscopically assessed and measured. First, the CT scans of three successful ablations were registered. 15 radiologists blindly evaluated two registration methods (I and II) and two combined registrations (III and IV) as well as non-registered data (V). The results were statistically tested using the Friedman test. This was followed by a quantitative evaluation of the registration methods of all four ablations based on the change in position of the region of interest (ROI) at the tip of the ablation probe in CT. In the next step, the CT scans were analyzed with the selected registration method in CTT, whereby the ablation zone was measured. The relationship between the falling tissue density and increasing temperature during the ablation was examined using linear regression analysis and a regression coefficient was calculated. The ablation zones imaged in CTT were compared with the macroscopic measure-ments and the lesions measured in CECT. The CTT approach was retrospectively ap-plied to the CT examination of the patient with renal cell carcinoma (RCC) undergoing radiofrequency ablation (RFA).
Results: With the qualitative analysis, the Friedman test showed the greatest influence of regis-tration on the movement of the ablation probe (p<0.006). In the quantitative analysis, it was found that double registration (III: 1.0 mm ± 0.3 mm; IV: 0.9 mm ± 0.1 mm) per-formed better compared to single registration (I: 1.2 mm ± 0.6 mm; II: 1.5 mm ± 0.3 mm). A negative correlation between tissue density and temperature with r =-0.77 (95% CI: -0.89 to -0.57) was confirmed in this study. The regression coefficient in our experiment was 1.96 HU/°C. The ablation zone could be accurately visualized using CTT. The application of CTT could be demonstrated retrospectively using the CT data set of the RFA treatment of a patient with RCC.
Conclusions: This work shows that CTT is suitable for the non-invasive monitoring of thermal abla-tion. Further studies should investigate the diagnostic accuracy of CTT in the ablation of tumor tissue in humans.
Hintergrund: Die Thermoablation ist eine Behandlungsoption für Patientinnen und Patienten mit soliden Tumoren oder Metastasen in unterschiedlichen parenchymatösen Organen. Eine ungelöste Herausforderung ist die direkte Therapiekontrolle, mit der die vollstän-dige Ablation des Tumorgewebes sichergestellt wird. Die Computertomographie-basierte Thermografie (CTT) eignet sich potenziell als nicht invasives Verfahren zum intraprozeduralen Ablationsmonitoring.
Zielsetzung: Das Ziel der vorliegenden Arbeit war die tierexperimentelle Evaluation der CTT im Le-bergewebe.
Methoden: In der Leber eines narkotisierten Schweines wurden insgesamt vier Mikrowellenablati-onen (MWA) durchgeführt und mit Computertomographie (CT) überwacht. Im An-schluss an jede Ablation erfolgte eine kontrastmittelgestützte Computertomographie (KM-CT). Am Ende des Experiments wurde die Leber entnommen und die Läsionen wurden makroskopisch ausgemessen. Zunächst wurden die CT-Aufnahmen von drei erfolgreichen Ablationen registriert. 15 Radiologinnen und Radiologen bewerteten verblindet zwei Registrierungsmethoden (I und II) und zwei kombinierte Registrierun-gen (III und IV) sowie nicht registrierte Daten (V). Die Ergebnisse wurden mit Fried-man-Test evaluiert. Im Anschluss erfolgte eine quantitative Auswertung der Registrie-rungsmethoden aller vier Ablationen anhand der Positionsänderung der Region of Interest (ROI) an der Spitze der Ablationssonde in CT. Im nächsten Schritt wurden die Ablationszonen in der CTT ausgemessen. Dafür wurde das Verhältnis zwischen der fallenden Gewebedichte und der steigenden Temperatur während der Ablation mit li-nearer Regressionsanalyse untersucht und ein Regressionskoeffizient berechnet. Die abgebildeten Ablationszonen in CTT wurden mit den makroskopischen Messungen sowie den Läsionen in KM-CT verglichen. Der CTT-Ansatz wurde retrospektiv auf die CT-Untersuchung einer Radiofrequenzablation (RFA) eines Patienten mit Nierenzell-karzinom (NZK) angewandt.
Ergebnisse: Mit der qualitativen Analyse zeigte der Friedman-Test den größten Einfluss der Regist-rierung auf die Bewegung der Ablationssonde (p<0,006). In der quantitativen Analyse konnte festgestellt werden, dass die doppelte Registrierung (III: 1,0 mm ± 0,3 mm; IV: 0,9 mm ± 0,1 mm) im Vergleich zu Einzelregistrierung (I: 1,2 mm ± 0,6 mm; II: 1,5 mm ± 0,3 mm) Bewegungsartefakte am besten kompensiert. Eine negative Dich-te-Temperatur-Korrelation mit r =-0,77 (95% CI: 0,89 bis 0,57) konnte in dieser Studie bestätigt werden. Der Regressionskoeffizient lag in unserem Experiment bei 1,96 HU/°C. Die Ablationszone konnte mittels CTT akkurat dargestellt werden. Die Anwendung der CTT konnte retrospektiv anhand des CT-Datensatzes der RFA-Behandlung eines Patienten mit NZK demonstriert werden.
Schlussfolgerungen: Diese Arbeit zeigt, dass die CTT für das nicht-invasive Monitoring der Thermoablation geeignet ist. Weitere Studien sollten die diagnostische Genauigkeit der CTT bei der Ablation von Tumorgewebe im Menschen untersuchen.
