Validierung interventionell radiologischer Thermoablationsverfahren und ihre Visualisierung in der offenen 1 Tesla Magnetresonanztomographie

Abstract

Thermoablationsverfahren wie die Radiofrequenzablation und Mikrowellenablation werden in der Therapie von Primärtumoren und Metastasen in Organen und Knochen eingesetzt. Die initial vollständige Tumorablation ist für die weitere Prognose der Erkrankung von besonderer Bedeutung. Hierfür ist die möglichst frühzeitige Kenntnis wichtig, ob die Ablation vollständig ist oder ob Teile des zu therapierenden Areals einer weiteren Intervention bedürfen. In dieser Arbeit wurde u.a. untersucht, wie die Ausdehnung des Ablationsareals direkt nach der Intervention in einem offenen 1 T MRT ersichtlich war und insbesondere ob der Randbereich der Ablationszone beurteilt werden konnte. Bei der Mikrowellenablation können mit einer einzelnen Elektrode auf Grund der Reichweite der elektromagnetischen Wellen im Gewebe nur kleinere Tumorherde therapiert werden. Diverse Studien mit der RFA haben gezeigt, dass sich das Ablationsvolumen mittels Flüssigkeitsinjektion vergrößern ließ. Ein Studienziel dieser Arbeit bestand in der Evaluation, ob Flüssigkeitsinjektionen vor der MWA mit unterschiedlichen Natrium- Ionenkonzentrationen ähnlich zu einer Vergrößerung des Ablationsareals führen konnten wie mit der RFA. Methodik: In dieser Rahmenschrift wurden zwei Originalarbeiten für die Radiofrequenzablation sowie eine Originalarbeit zur Mikrowellenablation zusammengefasst. Zuerst wurden die Arbeiten zur RFA gemeinsam vorgestellt und anschließend die Arbeit zur MWA. Ergebnisse: Für die Arbeiten der RFA zeigte sich, dass alle Systeme das Zielvolumen der 3 cm- Läsionen von 14,14 cm3 übertrafen. Die Ergebnisse für die 5 cm-Läsionen mit einem Zielvolumen von 65,45 cm3 zeigten ein gemischtes Bild: Die Systeme von Boston Scientific und Celon übertrafen das Zielvolumen, die Systeme von Radionics und AngioDynamics blieben unterhalb des Zielvolumens. Im MRT zeigten sich bei allen Läsionsgrößen und Serien kleinere Volumina als in der makroskopischen Messung. Gemittelt über alle vier RFA-Systeme und Läsionsgrößen waren etwa 60 % des Ablationsvolumens im MRT mit den untersuchten Sequenzen nicht sichtbar. In den Versuchen zur Mikrowellenablation zeigte sich kein signifikanter Unterschied zwischen den Versuchsreihen mit iso- oder hypertoner NaCl-Lösung im Vergleich zu der Versuchsreihe mit Wasser oder der Versuchsreihe ohne Flüssigkeitsinjektion. Diskussion: Im Vergleich der beiden verschiedenen Sequenzen zeigten sich sowohl für die RFA als auch die MWA größer visualisierte Ablationsvolumina mit der T1-Sequenz im Vergleich zur PD-Sequenz. Allerdings konnte mit den gewählten Sequenzen der Übergang von Transitionalzone zu gesundem Gewebe nicht abschließend beurteilt werden. Somit konnte unmittelbar nach der Intervention keine abschließende Aussage über die Vollständigkeit der Ablation allein aus der MR-Visualisierung getroffen werden. Mit den Versuchen der Mikrowellenablation zeigte sich, dass, im Gegensatz zu entsprechenden RFA- Versuchen, eine Flüssigkeitsinjektion vor der Intervention in das Gewebe, gleich welcher Natrium-Konzentration, nicht zu einer Vergrößerung des Ablationsareals führte. Zu einer Vergrößerung des Ablationsareals musste die MW-Antenne entweder repositioniert oder mit mehreren Elektroden gleichzeitig therapiert werden.

Thermal ablation techniques like RFA and MWA became a therapy option for primary and secondary malignancies in organs and bones. An entire tumor ablation directly after intervention is crucial for the further course of the disease. Therefore, an image validation right after intervention should ratify whether the ablation was sufficient or further therapy is mandatory. One aim of this thesis was to evaluate if the entire thermal ablation necrosis, especially the border from ablated to healthy tissue, was visible directly after intervention in an open 1 T MRI system. For the MWA using a single antenna, only smaller necroses can be produced because of the limited range of microwaves in tissue. Several RFA-studies reported possible enlargement of necroses by installing sodium solutions into tissue previous to RFA. One aim of this thesis was to investigate whether preinterventional fluid injection before MWA might enlarge the necrosis similarly to fluid injection performing RFA. Methods: In this thesis, two original scientific articles for RFA and one original scientific article on MWA were summarized. Therefore, the articles related to RFA were presented together. Subsequently the MWA article was presented. Results: For the 3 cm ablation all tested RF systems exceeded the target volume of 14.14 cm3. For the 5 cm lesion only the Boston Scientific and the Celon system exceeded the target volume of 65.45 cm3. The Radionics and AngioDynamics system achieved smaller ablation volumes and remained below the target volume. For the MR-volumetry all volumes for every test series and lesion size were smaller than the macroscopically measured and calculated volumes. Averaged over all four RFA-systems, lesion sizes and sequences, 60 % of the necrosis zone after Intervention was not visible. For MWA no significant differences were detected between the test series including fluid preinjection of iso- or hypertonic saline solutions in comparison to the trials without preinjection or only water-injection. Discussion: After evaluation of the two MR sequences, in both RFA and MWA-trials the T1-sequence detected larger ablation-volumes than the PD-sequence. However, the border from the transitional zone to healthy tissue was not detectable by MRI with the respective sequences directly after intervention. Therefore, no accurate statement about the completeness of the thermal ablation by MR-imaging could be given. For MWA, fluid preinjection did not enlarge the necrosis in contrast to RFA, irrespective of sodium concentration in water. Therefore larger ablations volumes needed a repositioning of the MW-antenna or the simultaneous use of more than one MW-system.