dc.contributor.author
Grieser, Christian
dc.date.accessioned
2018-06-07T19:35:39Z
dc.date.available
2015-01-12T10:23:36.811Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/6229
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-10428
dc.description.abstract
Die radiologische Bildgebung besitzt im Rahmen der Leberchirurgie eine
zentrale Rolle bei der Detektierung, Charakterisierung und Differenzierung
fokaler Leberläsionen sowie der Darstellung der exakten anatomischen
Verhältnisse vor leberchirurgischen Eingriffen. Im Zuge der fortschreitenden
radiologischen Entwicklung haben sich hierzu zwei bildgebende Verfahren
hervorgetan, nämlich die CT und die MRT. Die CT mit schneller
Untersuchungszeit und hoher räumlicher Auflösung eignet sich vor allem zur
exakten Darstellung der chirurgisch wichtigen anatomischen Leberverhältnisse.
Die MRT hat in den letzten Jahren aufgrund der Einführung immer schnellerer
Sequenzen sowie der Verwendung Leber-spezifischer Kontrastmittel eine zentrale
Rolle eingenommen und sich mittlerweile als bildgebendes Verfahren der Wahl in
der Läsionsdiagnostik etabliert. So steht zur Charakterisierung fokaler
Leberläsionen mit dem leberspezifischen Kontrastmittel Gd-EOB-DTPA seit
einiger Zeit ein Kontrastmittel zur Verfügung, welches die Vorteile
unspezifischer und leberspezifischer Kontrastmittel vereint. Auch wenn schon
viele Studien zu den oben genannten Themenkomplexen veröffentlicht wurden, ist
doch eine ständige Neubewertung der radiologischen Verfahren und der
Zusammenhänge in diesem Kontext notwendig. Das Ziel der hier dargelegten
Studien war es daher, Forschungsergebnisse vorzustellen, die sich mit den oben
dargestellten Problemfeldern befassen. Eine wichtige Differenzierung in der
Leberdiagnostik ist die Unterscheidung zwischen einer FNH und einem HCA. Hier
scheint laut aktueller Studienlage die Gd-EOB-DTPA-verstärke MRT eine zentrale
Rolle einzunehmen. Ein Problem aktueller Studien beruht jedoch auf der
tatsächlichen Quantifizierung der Gd-EOB-DTPA-Aufnahme dieser Läsionen sowie
dem fehlendem Referenzstandard dieser Studien. Entscheidendes
Einschlusskriterium für die hier vorgelegten Studien war eine
histopathologische Verifizierung aller Läsionen. In einem ersten Schritt
wurden die Gd-EOB-DTPA-verstärkten MRT-Charakteristika von histologisch
gesicherten HCA evaluiert (Originalarbeit 1). Insgesamt wurden dazu 24
Patienten mit 34 histologisch gesicherten HCA durch zwei erfahrene Untersucher
im Konsensus analysiert. Es konnte gezeigt werden, dass HCA signifikant Gd-
EOB-DTPA in der hepatobiliären Phase aufnehmen (50 (±55)% SI-Steigerung;
p<0,001), wenn auch signifikant weniger als das umgebende Lebergewebe (116
(±89) % SI-Steigerung; p<0,001). In der hepatobiliären Phase waren 31 (91%)
der HCA visuell hypointens im Vergleich zum umliegenden Lebergewebe; nur 3 HCA
zeigten sich iso- bis hyperintens. In einem zweiten Schritt wurden die Gd-EOB-
DTPA-verstärkten MRT-Charakteristika von histologisch gesicherten FNH
evaluiert (Originalarbeit 2). Es wurden insgesamt 27 Patienten mit 36 FNH
durch zwei erfahrene Untersucher im Konsensus analysiert. Es konnte gezeigt
werden, dass FNH im Vergleich zum Lebergewebe signifikant Gd-EOB-DTPA in der
hepatobiliären Phase aufnehmen (p<0,001), wobei die Gd-EOB-DTPA-Aufnahme im
Randbereich (145 (±112)% SI-Steigerung) signifikant höher war als die Aufnahme
der gesamten Läsion (127 (±90)% SI-Steigerung) oder der zentralen Narbe (102
(±62)% SI-Steigerung; p<0,001). Visuell zeigten sich in der hepatobiliären
Phase 26 (72%) der FNH homogen hyperintens, während sich 3 FNH (8%) mit
heterogenem Enhancement und 7 FNH (19%) mit einem deutlichen Randbereich-
Enhancement zeigten. In Originalarbeit 3 wurden die MRT und Gd-EOB-DTPA-
Charakteristika in einem größeren Patientenkollektiv (dem bisher größten
veröffentlichten Patientenkollektiv mit histopathologischer Sicherung) von
histologisch gesicherten HCA und FNH evaluiert. Es wurden 68 Patienten mit
insgesamt 115 histopathologisch gesicherten Läsionen (44 FNH und 71 HCA) durch
2 verblindete Untersucher im Konsens retrospektiv ausgewertet. Als bester MRT-
Parameter in unserer Studie zeigte sich eine starke Gd-EOB-DTPA-Aufnahme der
FNH gegenüber einer hypointensen Darstellung des HCA in der hepatobiliären
Phase (Genauigkeit von 92%). Dieser Parameter zeigte eine bessere Genauigkeit
als alle anderen morphologischen und dynamischen Parameter allein und in
Kombination (Genauigkeit von 54-85%). Bezüglich der präoperativen Evaluierung
der anatomischen Verhältnisse vor leberchirurgischen Eingriffen wurden in
einer Studie zur Bestimmung der diagnostischen Genauigkeit der CT mit CTA
bezüglich therapierelevanter Gefäßkonfigurationen und der Prädiktabilität des
möglichen Auftretens eines Splenic Artery Steal Syndroms post
transplantationem bei Zirrhosepatienten vor Lebertransplantation
(Originalarbeit 4) insgesamt 145 Patienten eingeschlossen. Ausgewertet wurden
die axialen CT-Datensätze sowie je nach Bedarf die 3D-Datensätze durch zwei
verblindete Radiologen. Es wurden alle therapierelevanten hepatischen
Normvarianten (akzessorische oder dystope Gefäße, Truncus coeliacus-Stenosen,
Pfortaderthrombosen) dokumentiert. Bezüglich des möglichen Auftretens eines
Splenic Artery Steal Syndroms wurden das Milzvolumen, die Milzgröße sowie der
Durchmesser der Milzarterie erhoben. Es konnte gezeigt werden, dass im
Hinblick auf das operative Vorgehen bei möglicher Lebertransplantation die
präoperative CTA mit Anfertigung von 3Ds eine zuverlässige und umfassende
Visualisierung der hepatischen Gefäßsituation gewährleistet. Bei 12 Patienten
trat nach Lebertransplantation ein SASS auf. Die logistische
Regressionsanalyse ergab ein Milzvolumen von ≥829 ml als prädiktiven Faktor
für das mögliche Auftreten eines SASS post transplantationem (Genauigkeit:
75%; p=0,0105). Zur Bestimmung des Zugewinns von Modulationen des FW in der
Schwellenwert-basierten Lebervolumetrie (Originalarbeit 5) wurden insgesamt 20
Patienten ausgewertet, die eine Gd-EOB-DTPA-verstärkte MRT der Leber mit einer
späten KM-gestützten T1-gewichteten 3-D-Sequenz mit alternierendem FW von 10°
(FW10) und 30° (FW30) erhielten. Die Lebervolumetrien wurden von zwei
verblindeten, unabhängigen Untersuchern (U1 und U2) in zwei Schritten
ausgewertet: manuell (man) und schwellenwert-basiert (thresh; Studienmethode)
jeweils mit nachfolgendem Optimierungsschritt (man+opt und thresh+opt;
Referenzmethode: man+opt (FA10)). Die entsprechenden Lebervolumina und
Segmentationszeiten wurden verglichen. Der Leberumrechnungsfaktor wurde anhand
des Gesamtlebervolumens und des Schwellenwert-basierten Lebervolumens
berechnet. Thresh+opt (FA10) zeigte sich signifikant schneller als die
Referenzmethode (p<0,001). Beide Untersucher überschätzten jedoch das mediane
Volumen im Vergleich zum Referenzvolumen mit jeweils 4% und 8% (p<0,001).
Mittels thresh+opt (FA30) zeigte sich die Lebervolumetrie noch schneller
(p<0,001) mit geringer medianer Volumenabweichung im Vergleich zum
Referenzvolumen (0% und 2%; für beide Untersucher p>0,2). Der
Umrechnungsfaktor zur Bestimmung des Anteils des Gesamtlebervolumens am
Schwellenwert-basierten Lebervolumen lag bei 10%. Zusammenfassend konnte
gezeigt werden, dass sich die Schwellenwert-basierte Lebervolumetrie mittels
Gd-EOB-DTPA-MRT mit hepatobiliärer Phase gut zur Bestimmung des funktionellen
Lebervolumens eignet, wobei sich mit Erhöhung des FW ein Vorteil bezüglich
Genauigkeit und Segmentationszeit ergibt. Schlussfolgernd ist festzuhalten,
dass in den oben genannten Studien gezeigt werden konnte, dass HCA und FNH
spezifische Gd-EOB-DTPA-Charakteristika aufweisen, die eine Differenzierung
beider Läsionen möglich machen. Zur präoperativen Planung können die
vaskulären anatomischen Verhältnisse durch CT mit CTA sicher dargestellt
werden und eine Abschätzung des Risikos für das Auftreten eines möglichen
Splenic Artery Steal Syndroms erfolgen. Zusätzlich eignet sich die Gd-EOB-
DTPA-MRT mit hepatobiliärer Phase zur Bestimmung des Schwellenwert-basierten
Lebervolumens, wobei sich ein Vorteil bei der Verwendung eines höheren FW
ergibt.
de
dc.description.abstract
Radiological imaging plays a central role in the detection, characterization
and differentiation of focal liver lesions as well as the preoperative
evaluation of the exact anatomical conditions in patients undergoing liver
surgery. Computed tomography (CT) is particularly suitable for the exact
determination of surgically important anatomical liver conditions due to fast
image acquisition and high spatial resolution. However, with the introduction
of faster sequences and the use of liver-specific contrast agents such as Gd-
EOB-DTPA, magnetic resonance imaging (MRI) is now the method of choice for the
differentiation of liver lesions. Although many studies on the topics listed
above have already been published, an ongoing re-evaluation of radiological
procedures is necessary. The presented studies address the diagnostic problems
outlined above. The differentiation of focal nodular hyperplasias (FNHs) and
hepatocellular adenomas (HCAs) is an important aspect in liver imaging.
According to current studies, Gd-EOB-DTPA-enhanced MRI plays a central role in
the differentiation of both lesions. However, many of those studies are
limited in power due to small sample size or inconclusive reference standards
consisting only of follow-up examinations in a substantial number of included
cases without conclusive subgroup analysis of confirmed cases. Therefore, the
central inclusion criterion for all studies presented herein was the
histopathological validation of all included lesions. In a first step, Gd-EOB-
DTPA-enhanced MRI characteristics of 24 patients with 34 histopathologically
confirmed HCAs were retrospectively evaluated by 2 radiologists in consensus
(original article 1). All HCAs showed enhancement (SI increase, 50 ± 55 %; P
<0.001) in the hepatobiliary phase, although liver uptake was stronger (116 ±
89 %). Thus, 31 of all HCAs (91 %) appeared hypointense to the surrounding
liver in the hepatobiliary phase, while 3 out of 34 lesions were
iso-/hyperintense. In a second step, Gd-EOB-DTPA-enhanced FNHs MRI
characteristics of 27 patients with 36 FNHs were evaluated by 2 radiologists
in consensus (original article 2). All FNHs (100%) showed enhancement (overall
SI increase, 118% (±91%), P<0.001) in the hepatobiliary phase, with at least
partial hyperintensity to the liver. Upon visual comparison, 3 of 36 FNHs
showed heterogeneous/partial enhancement (8%) and 7 (19%) showed rim-
accentuated enhancement. In a third step, Gd-EOB-DTPA-enhanced MRI
characteristics of histopathologically confirmed FNHs and HCAs was evaluated
in a larger patient collective (original article 3). Sixty-eight patients with
115 histopathologically confirmed lesions (FNHs, n=44; HCAs, n=71) examined
with gadoxetic acid enhanced MRI were retrospectively enrolled. Two
radiologists evaluated all MR-images regarding morphological features as well
as the vascular and hepatocyte specific enhancement in consensus. For the
hepatobiliary phase, relative enhancement of the lesions and lesion to liver
enhancement were significantly lower for HCAs (mean, 48.7 (±48.4)% and 49.4
(±33.9)%) compared to FNHs (159.3 (±92.5) %; and 151.7 (±79)%; accuracy of 89%
and 90%, respectively; P<0.001). Visual strong uptake of FNHs vs.
hypointensity of HCAs in the hepatobiliary phase resulted in an accuracy of
92%. This parameter was superior to all other morphologic and dynamic vascular
criteria alone and in combination (accuracy, 54-85%). The accuracy of CT for
preoperative assessment of hepatic vascular anatomy and the identification of
liver-transplantation (OLT) patients at risk of developing subsequent splenic
artery steal syndrome (SASS) was evaluated in the fourth study (original
article 4). A total of 145 patients with liver cirrhosis who had undergone OLT
and pre-operative three-phase CT were enrolled retrospectively. CT and three-
dimensional post-processing (3Ds) data sets were reviewed by two independent,
blinded radiologists regarding the vascular liver anatomy. It was shown that
CT with 3Ds is highly accurate for pre-operative hepatic vessel evaluation in
patients before OLT. Twelve patients developed SASS after OLT. The logistic
regression model revealed spleen volume (P=0.0105) as a predictive factor of
SASS. With spleen volumes ≥829 ml, an accuracy of 75% for prediction of SASS
was achieved. Practicability of threshold-based segmentation of liver volume
using Gd-EOB enhanced MRI including a customized 3D sequence were evaluated in
the fifth study. A total of 20 patients examined with Gd-EOB MRI
(hepatobiliary phase T1-weighted 3D sequence (VIBE); flip angle (FA), 10° and
30°) were enrolled in this retrospective study. The data sets were
independently processed by two blinded observers (O1 and O2) in two ways:
manual (man) and threshold-based (thresh; study method) segmentation of the
liver, each followed by an optimization step (man+opt and thresh+opt; man+opt
(FA10°) served as reference method). Resulting liver volumes and segmentation
times were compared. A liver conversion factor was calculated in percent,
describing the non-hepatocellular fraction of the total liver volume, i.e.
bile ducts and vessels. Thresh+opt (FA10°) was significantly faster compared
to the reference method leading to a median volume overestimation of 4%/8%
(p<0.001). Using thresh+opt (FA30°), segmentation was even faster (p<0.001)
and even reduced median volume deviation of 0%/2% (O1/O2; both p>0.2). The
liver conversion factor was found to be 10%. It could be shown, that
threshold-based liver segmentation employing Gd-EOB-enhanced hepatobiliary
phase standard T1-w 3D sequence is accurate and faster compared to the other
evaluated segmentation methods. The performance of this approach can be
further improved by increasing the FA. In conclusion, the presented studies
were able to show that HCAs and FNHs have specific Gd-EOB-DTPA-characteristics
enabling the differentiation of both entities. CT with 3Ds is highly accurate
for the pre-operative evaluation hepatic vessels. In addition, spleen volume
is a good predictive factor for developing SASS after OLT. Furthermore,
threshold-based liver segmentation employing Gd-EOB-enhanced hepatobiliary
phase with a standard T1-w 3D sequence is accurate and time efficient. The
performance of this approach can be further improved by increasing the FA.
en
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject.ddc
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::610 Medizin und Gesundheit::610 Medizin und Gesundheit
dc.title
Anatomische und funktionelle Bildgebung im Rahmen leberchirurgischer
Fragestellungen
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. med. Mathias Langer
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. med. Elmar M. Merkle
dc.date.accepted
2015-01-14
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000098288-9
dc.title.translated
Anatomic and functional liver imaging in the context of liver surgery
en
refubium.affiliation
Charité - Universitätsmedizin Berlin
de
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FUDISS_thesis_000000098288
refubium.mycore.derivateId
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