dc.contributor.author
Geisel, Dominik
dc.date.accessioned
2018-06-07T20:37:35Z
dc.date.available
2015-05-22T05:54:10.715Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/7007
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-11206
dc.description.abstract
Die chirurgische Resektion zur kurativen Behandlung primärer und sekundärer
Lebermalignome strebt eine maximale Radikalität zur Erreichung eines
tumorfreien Zustandes an. Hieraus ergibt sich eine Gratwanderung zwischen
möglichst großem zu resezierenden Volumen auf der einen und dem Verhindern
eines postoperativen Leberversagens auf der anderen Seite. Die präoperative
radiologische Diagnostik, die Konditionierung durch die interventionell-
radiologische Pfortaderembolisation und die Vorhersage des postoperativen
Leberversagens sind daher von großer Bedeutung. Ziel der vorliegenden Studien
war eine Optimierung der Pfortaderembolisation zur Erhöhung der
Hypertrophierate bei gleichzeitig gutem Sicherheitsprofil und die Evaluation
des Gd-EOB-verstärkten MRT als bildgestütztem Leberfunktionstest. In
Originalarbeit 1 wurde die Pfortaderembolisation (PVE) mittels
Polyvinylalkohol-Partikeln (PVA-Gruppe) mit einer zusätzlichen zentralen
Okklusion durch einen Amplatzer Vascular Plug (AVP) und/oder Coils (AVP/Coil-
Gruppe) hinsichtlich der Hypertrophierate des links-lateralen Sektors
(Lebersegmente II + III) verglichen. Es konnten 40 Patienten in die PVA-Gruppe
und 35 Patienten in die AVP/Coil-Gruppe eingeschlossen werden. Der prozentuale
Volumenzuwachs in der PVA-Gruppe betrug 30,1 % und 53,3 % in der AVP/Coil-
Gruppe-Gruppe und lag damit bei zusätzlicher zentraler Okklusion signifikant
höher (p = 0,003). Die Komplikationsrate in der AVP/Coil-Gruppe war höher als
in der PVA-Gruppe, es kam jedoch zu keiner Komplikation, die die anschließende
Operation verzögerte oder unmöglich machte. In Originalarbeit 2 wurden die in
der MRT und CT entstehenden Artefakte durch Coils mit denen des AVP
vergleichen. Da das Embolisationsmaterial im Leberhilus an einer kritischen
Stelle liegt, können Artefakte durch das Embolisationsmaterial die Beurteilung
einer postinterventionellen Bildgebung erschweren. Bei 13 Patienten wurde eine
Embolisation mit einem AVP und bei 7 Patienten eine Embolisation mit Coils
durchgeführt. Die Artefakte durch Coils waren in der CT deutlich ausgeprägter
als in den T1- und T2-gewichteten MRT-Sequenzen (p < 0,05). Der
Artefaktdurchmesser durch den AVP war in den T1-Sequenzen höher als in den
T2-Sequenzen und in der CT. Insgesamt war der Grad an Artefakten durch AVP
jedoch so gering, dass keine Beeinträchtigung der Diagnosequalität bestand.
Bei Coils bestand in der CT zum Teil eine eingeschränkte Beurteilbarkeit. Nun
wurde der bisherige Goldstandard an bildgestützten Leberfunktionstests – die
hepatobiliäre Sequenzszintigraphie – untersucht. Ein neues
Untersuchungsprotokoll, bei dem der szintigraphische Detektor in rechts
anterior-obliquer Position ausgerichtet war, wurde in Originalarbeit 3
evaluiert. Der Ausrichtungswinkel hierfür wurde direkt auf dem
Untersuchungstisch im vorherigen Niedrigdosis-CT bestimmt. Es wurden 14
Patienten in die Studie eingeschlossen. Für die strenge ap-Orientierung wurde
ein relatives Überlappungsvolumen bezogen auf das Gesamtlebervolumen von
durchschnittlich 31,3 % ermittelt, bei dem rotierten Detektor mit dem Winkel
aus dem vorherigen Schwächungskorrektur-CT betrug es 3,6 %. Eine
seitengetrennte szintigraphische Leberfunktionsmessung sollte daher mit rechts
anterior-oblique rotiertem Detektor durchgeführt werden. Um die Validität der
Gd-EOB-verstärkten MRT als bildgestütztem Leberfunktionstest zu evaluieren,
wurde in Originalarbeit 4 ein Vergleich mit der hepatobiliären
Sequenzszintigraphie durchgeführt. Verglichen wurde die Bestimmung der
seitengetrennten Funktion 14 Tage nach Pfortaderembolisation. Insgesamt
konnten 14 Patienten eingeschlossen werden, die beide Untersuchungen innerhalb
von 24h absolvierten. Der Mebrofenin Uptake korrelierte statistisch
signifikant mit dem Relativen Enhancement (RE) und dem Hepatocellular Uptake
Index (HUI) für beide Leberlappen. Die aus den jeweiligen Verfahren
berechneten prozentualen Funktionsanteile aus den jeweiligen Verfahren
korrelierten ebenfalls statisch signifikant miteinander (r2 = 0,775; p =
0,002). Basierend auf diesen Ergebnissen kann die Gd-EOB-verstärkte MRT die
hepatobiliären Sequenzszintigraphie mittels 99mTc-Mebrofenin zur Bestimmung
der seitengetrennten Leberfunktion ersetzen. Die folgenden beiden Studien
beziehen sich auf die Gd-EOB-verstärkte MRT. In Originalarbeit 5 wurde der
Effekt einer Flipwinkelerhöhung beim Gd-EOB-verstärkten MRT nach
Pfortaderembolisation evaluiert. Hierfür wurden zwei vergeichbare T1-VIBE-
Sequenzen mit 10° und 30° Flipwinkel jeweils vor und 20 Minuten nach
intravenöser Applikation von Gd-EOB gemessen. Anschließend wurde für jedes
Flipwinkelpaar das relative Enhancement (RE) ermittelt. In dieser Studie
konnten zehn Patienten nach rechtsseitiger Pfortaderembolisation ausgewertet
werden. Das RE des rechten Leberlappens betrug 0,52 bei 10° Flipwinkel und
1,41 bei 30°. Das RE des linken Leberlappens betrug 0,58 bei 10° und 2,05 bei
30°. In beiden Leberlappen war das RE bei 30° Flipwinkel signifikant höher als
bei 10°. Die Flipwinkelerhöhung auf 30° führt zu einem verbesserten
Kontrastmittelsignal und dadurch zu einer Erhöhung der Sensitivität bei der
Detektion kleinerer Unterschiede in der Kontrastmittelaufnahme. Zuletzt konnte
in Originalarbeit 6 der Funktionszuwachs des nicht-embolisierten Leberanteils
nach der Pfortaderembolisation gezeigt werden. Dieser Funktionsanstieg kann
durch die Volumetrie nicht adäquat abgebildet werden, da er die bloße
Hypertrophierate übersteigt. Hierfür wurden zehn Patienten unmittelbar vor und
14 Tage nach rechtsseitiger PVE mittels Gd-EOB-verstärktem MRT untersucht. Es
wurde seitengetrennt für beide Untersuchungszeitpunkte das relative
Enhancement (RE) und der Hepatocellular Uptake Index (HUI) berechnet. Das RE
im rechten Leberlappen (RLL) betrug 1,95 vor PVE und 1,41 nach PVE, für den
linken Leberlappen (LLL) betrug es 1,18 vor PVE und 2,05 nach PVE. Der HUI im
RLL betrug 1.829 vor PVE und 1.511 nach PVE, für den LLL betrug er 1.006 vor
PVE und 1.477 nach PVE, damit sank er im RLL statistisch signifikant ab und
stieg im LLL statistisch signifikant an (p < 0,05). Schon 14 Tage nach PVE
kommt es zu einer signifikanten Funktionsverschiebung, die mittels Gd-EOB-
verstärktem MRT dargestellt werden kann. Eine wesentliche Limitation der hier
vorgestellten Studien sind die z.T. relativ geringen Patientenzahlen. Diese
sind primär dadurch zu erklären, dass die erweiterte Hemihepatektomie eine
selten durchgeführte Operation ist und die häufig körperlich eingeschränkten
Patienten vielfach nicht in der Lage sind, zusätzliche Untersuchungen zu
absolvieren. Die vorgestellten Studien konnten sowohl die Effektivität, die
Sicherheit als auch die geringe Beeinträchtigung einer folgenden Bildgebung
des Amplatzer Vascular Plug zur zentralen Okklusion bei der
Pfortaderembolisation belegen. Zudem liefern die Ergebnisse zur Gd-EOB-
verstärkten MRT zukunftsweisende Anwendungsfelder für einen neuen
bildgestützten Leberfunktionstest, nachdem er im Modell der
Pfortaderembolisation mit ihrer künstlich herbeigeführten
Funktionsinhomogenität evaluiert wurde.
de
dc.description.abstract
Extensive right liver resection is an established technique for achieving
radical tumour removal and to improve recurrence-free and overall survival. To
increase the number of resectable tumours, a preoperative portal vein
embolisation is an accepted strategy in the case of small FRL. Embolisation of
the right portal vein leads to a measurable increase in left liver lobe volume
facilitating safe extended right hemihepatectomy after a growth interval of
approximately 3-6 weeks. Combination of volumetry and global liver function
tests are unsuitable for predicting FRL function after PVE because the
function is distributed unequally between the left and right liver lobe. The
following studies were performed to optimize portal vein embolization
technique and to evaluate Gd-EOB-enhanced MRI as an imaging-based liver
function test. Purpose of study 1 was to retrospectively analyze efficacy as
measured by volume gain of future remnant liver (FRL) after right portal vein
embolization (PVE) using particles only versus particles and additional
central plug and/or coil (CP/C) embolization. All patients who underwent PVE
between July 2011 and December 2012 were retrospectively analyzed. Right PVE
was performed either with particle-only (PO) embolization or additional CP/C
embolization. All enrolled patients underwent computed tomography or magnetic
resonance imaging before PVE and surgery. The images were used for volumetry
of the FRL. Of 75 patients, 40 had PO and 35 CP/C embolization. Age, sex, and
tumor entities did not differ significantly between the two groups. Tumor
entities included cholangiocarcinoma (n = 52), metastasis from colorectal
cancer (n = 14), hepatocellular carcinoma (n = 2), and others (n = 7). Time
from PVE to preoperative imaging was similar in both groups. FRL volume before
PVE was 329±121 ml in the PO group and 333±135 ml in the CP/C group, and 419 ±
135 ml and 492 ± 165 ml before operation. The average percentage volume gain
was significantly higher in the CP/C group than in the PO group, with 53.3 ±
34.5 % versus 30.9 ± 28.8 % (p = 0.002). Right PVE with additional CP/C
emboliza- tion leads to a significantly higher gain in FRL volume than
embolization with particles alone. Purpose of study 2 was to retrospectively
analyze the degree of artefacts in CT and MRI scans caused by coils and
vascular plugs used for portal vein embolization (PVE). All patients who
underwent PVE between July 2011 and December 2012 and received either plug or
coil embolization additional to particle embolization were retrospectively
ana- lyzed. Artefacts causes by embolization materials were measured in CT and
MRI scans following PVE. The sum of the artefact diameters caused from coils
was significantly higher in CT (188.3 ± 26.1 mm) than in MRI T1 (50.5 ± 6.5
mm) or T2 imaging (39.5 ± 9.7 mm) (P < 0.05). In MRI, the diameter in T1 and
T2 sequences did not differ significantly (P = 0.977). The sum of the artefact
diam- eters from vascular plugs in MRI T1 sequences (62.5±8.7mm) was
significantly higher than in CT (46.6 ± 4.8 mm; P < 0.05) and MRI T2 sequences
(52.8 ± 3.8 mm; P < 0.05). PVE with particles and vascular plug causes
significantly fewer artefacts than PVE with par- ticles and coils on CT scans
following embolization, which can be important in the event of vascular
complications or in follow-up scans, should the patient become unresectable.
To correctly display the left and right liver lobe separately on dynamic
projection scintigraphy, it is essential to adjust the collimator to the angle
of the plane between the two liver lobes. We propose an optimized protocol for
separating left and right liver lobe in 99mTc- mebrofenin hepatobiliary
scintigraphy in a hybrid SPECT- CT device. The protocol uses the inherent
attenuation correction low-dose CT (AC-CT) for individually adjusting gamma
camera head angulation. The results of this proto- col are compared with
hypothetical results based on pre- vious MRI, fixed angle, and traditional
frontal projection. The absolute and relative degrees of overlap- ping volume
between left and right liver lobe parenchyma for frontal projection, 45° right
anterior oblique (RAO) projection, RAO angulation based on previously acquired
MRI, and RAO based on the AC-CT were measured in 14 patients who underwent
99mTc-mebrofenin hepatobiliary scintigraphy. Relative degree of overlap was
31.3 ± 15.2 % for frontal projection, 8.2 ± 6.5 % for 45° RAO, 5.5 ± 3.5 % for
RAO based on previous MRI, and 3.6 ± 2.5 % for RAO based on AC-CT. The
relative overlap of RAO projections based on previous MRI was significantly
lower than for frontal projection (p \ 0.05). Use of the angle from the prior
AC-CT, however, resulted in an even lower degree of overlap (p \ 0.05).
Performing 99mTc-mebrofenin hepatobiliary scintigraphy using RAO detector
alignment with an angle derived from a prior CT obtained in the SPECT-CT scan-
ner can significantly reduce the degree of overlap between right and left
liver lobe. If SPECT-CT is not available, previous CT or MRI or a fixed angle
of 45° may be used. Objective of study 4 was to compare Gd-EOB-enhanced MRI
and 99mTc- mebrofenin hepatobiliary scintigraphy (HBS) as imaging- based liver
function tests for separate evaluation of right (RLL) and left liver lobe
(LLL) function. Fourteen patients underwent Gd-EOB-enhanced MRI and 99mTc-
mebrofenin HBS after portal vein embolization within 24 h. Relative
enhancement (RE) and hepatic uptake index (HUI) were determined from MRI; and
Tmax, T1/2 and mebrofenin uptake were determined from HBS, all values
separately for RLL and LLL. Mebrofenin uptake correlated significantly with
HUI and RE for both liver lobes. There was strong correlation of mebrofenin
uptake with HUI for RLL (r2 = 0.802, p = 0.001) and RE for LLL (r2=0.704,
p=0.005) and moderate correlation with HUI for LLL (r2=0.560, p=0.037) and RE
for RLL (r2 = 0.620, p = 0.018). Correlating the percentage share of RLL
function derived from MRI (with HUI) with the percentage of RLL function
derived from mebrofenin uptake revealed a strong correlation (r2 = 0.775, p =
0.002). Both RE and HUI correlate with mebrofenin uptake in HBS. The results
suggest that Gd-EOB- enhanced MRI and 99mTc-mebrofenin HBS may equally be used
to separately determine right and left liver lobe function. Study 5 was
designed to because the optimal sequence for Gd-EOB-DTPA uptake measurement in
the liver with the purpose of liver function measurement is still not defined.
Objective was to prospectively evaluate the effect of an increased flip angle
(FA) of a T1-weighted fat-saturated 3D sequence for the measurement of
hepatocyte uptake of Gd-EOB-DTPA magnetic resonance imaging (MRI) after right
portal vein embolization (PVE).: T10 patients who received a PVE prior to an
extended hemihepatectomy were examined 14 days after PVE using Gd-EOB-DTPA
enhanced MRI of the liver using the standard FA of 10° and the increased FA of
30°. Relative enhancement of the right liver lobe (RLL) was 0.52 ± 0.12 for
10° and 1.41 ± 0.39 for 30°. Relative enhancement of the left liver lobe (LLL)
was 0.58 ± 0.11 for 10° and 2.05 ± 0.61 for 30°. Relative enhancement of the
RLL was significantly higher for 30° than for 10° (p = 0.009) and
significantly higher in the 30° than in the 10° sequences (p = 0.005) for the
LLL. A flip angle of 30° increases the contrast between liver partitions with
and without portal venous embolization. Thereby, the sensitivity for
differences in uptake intensity is increased. This could be of value for a
more exact determination of differences in regional liver function and,
consequently, the estimation of the future remnant liver function. The last
study was designed to prospectively evaluate the early development of regional
liver function after right portal vein embolisation (PVE) with Gd-EOB-DTPA-
enhanced MRI in patients scheduled for extended right hemihepatectomy. Ten
patients who received a PVE before an extended hemihepatectomy were examined
before and 14 days after PVE using Gd-EOB-DTPA-enhanced MRI of the liver. In
these sequences representative region of interest measure- ments were
performed in the embolised right (RLL) and the non-embolised left liver lobe
(LLL). The volume as well as hepatic uptake index (HUI) was calculated
independently for each lobe. Relative enhancement 14 days after PVE decreased
in the RLL and increased significantly in the LLL (P < 0.05). Average hepatic
uptake index (HUI) for RLL was signifi- cantly lower 14 days after PVE than
before PVE (P < 0.05) and significantly higher for LLL (P<0.05). A significant
shift of contrast uptake from the right to the left liver lobe can be depicted
as early as 14 days after right PVE by using Gd-EOB-DTPA-enhanced MRI, which
could reflect the redirected portal venous blood flow and the rapid
utilisation of a hepatic functional reserve.
en
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
portal vein embolization
dc.subject
liver function
dc.subject
hepatobiliary scintigraphy
dc.subject.ddc
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::610 Medizin und Gesundheit
dc.title
Präoperative Pfortaderembolisation – Optimierung der Technik und Messung des
Funktionszuwachses durch MRT mit hepatozytenspezifischem Kontrastmittel und
hepatobiliärer Sequenzszintigraphie
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. U. Teichgräber / Jena
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. U. Neumann / Aachen
dc.date.accepted
2015-05-18
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000099344-3
dc.title.translated
Preoperative portal vein embolization - technical optimization and measurement
of functional gain using MRI with hepatocyte-specific contrast media and
hepatobiliary sequence scintigraphy
en
refubium.affiliation
Charité - Universitätsmedizin Berlin
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000099344
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FUDISS_derivate_000000017113
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open access