Laserinduzierte interstitielle Thermotherapie (LITT) maligner Lebertumoren: Kann durch eine Messung der Hounsfieldeinheiten des Lebergewebes der Energiebedarf für die Ablation vorhergesagt werden?

Laserinduced Interstitial Thermotherapy (LITT) of malignant liver tumors: is it possible to gauge energy requirement for ablation with the aid of Hounsfield units?

  • Viele bösartige Tumore wie das kolorektale Karzinom oder das Mamma-Karzinom metastasieren in die Leber. Je nach Primarius kommen unterschiedliche Therapiestrategien in Frage. Die Laserinduzierte Thermotherapie (LITT) gehört neben vielen anderen minimalinvasiven Therapieformen zu den Thermotherapien und stellt eine Ergänzung zur Operation oder Chemotherapie dar und kann auch besonders bei isoliertem Leberbefall als alleinige Therapiestrategie angewandt werden. Vorteile sind die ambulante Durchführbarkeit und eine geringe Komplikationsrate. Nach CT-gesteuerter Punktion der Metastasen wird die Therapie unter Online-Monitoring im MRT mittels thermosensitiver Sequenzen überwacht. Unter Einwirkung der Laserphotonen auf das Lebergewebe kommt es durch Energieabsorption zu einer Erwärmung und Zerstörung des tumorösen Gewebes. Da der Energiebedarf zur Zerstörung der Metastasen auch bei volumengleichen Läsionen sehr schwankt, galt es anhand dieser Arbeit herauszufinden, ob ein Zusammenhang zwischen dem Energiebedarf und der im CT gemessenen Leberdichte besteht. Hierzu wurden 168 Patienten mit 279 Lebermetastasen unterschiedlicher Herkunft in die Studie eingeschlossen, die sich im Zeitraum von März 2006 bis März 2007 einer LITT-Behandlung unterzogen hatten. 55,4 % der Patienten waren mit einer Transarteriellen Chemotherapie (TACE) vorbehandelt, die aufgrund einer Reduzierung des Blutflusses in der Leber zu einem geringeren Energiebedarf führt. Vor der jeweiligen Laserung wurde im Punktions-CT die Leberdichte anhand der Hounsfieldeinheiten und im 24 h-MRT, sowie in den Kontrolluntersuchungen nach 3, 6 und 12 Monaten das Volumen der induzierten Nekrose bestimmt. Der benötigte Energiebedarf konnte aus der Anzahl, der Laufzeit und der Leistung der Laser errechnet werden. Bei Betrachtung der mittleren Nekrosevolumina konnte ein Rückgang in den Kontrolluntersuchungen verzeichnet werden. Dies spricht für Rezidivfreiheit bei der Mehrzahl der Metastasen an der jeweils gelaserten Stelle. Die Analyse der Überlebenszeiten nach der ersten LITT ergab bei einem Beobachtungszeitraum von 25 Monaten im Gesamtkollektiv eine mittlere Überlebenszeit von 21 Monaten, sowie eine kumulative Überlebensrate von 83,33 %. Patienten mit Metastasen des colorektalen Karzinoms wiesen im Mittel eine Überlebenszeit von 22 Monaten und eine Überlebensrate von 86,11 %, die des Mamma-Karzinoms ebenfalls eine mittlere Überlebenszeit von 22 Monaten und eine Überlebensrate von 84,91 % am Ende des Beobachtungszeitraumes auf. HCC-Patienten überlebten im Mittel 19 Monate und hatten eine Überlebensrate von 76,74 % nach 24 Monaten. Hieraus ergeben sich Überlebenszeiten, die deutlich über denen weiterer minimalinvasiver Verfahren, wie der Radiofrequenzablation oder der Mikrowellentherapie liegen. Ein direkter Vergleich mit den konventionellen Therapiemöglichkeiten, wie der chirurgischen Resektion oder der Chemotherapie gelingt bei unterschiedlichen Studiendaten, sowie -voraussetzungen nur schwer. Überlegen ist die LITT gegenüber der chirurgischen Resektion jedoch in der Krankenhausverweildauer und der geringen Invasivität. Gegenüber einer Chemotherapie ist die LITT hinsichtlich einer fehlenden systemischen Therapiekomponente im Nachteil. Nach anfänglicher Untersuchung des Gesamtkollektivs wurden die Patienten in 2 Gruppen unterteilt. Hierbei war das Unterscheidungsmerkmal die Vorbehandlung mit der TACE. Es wurde jeweils die Korrelation des Energiebedarfs mit der Nekrosengröße und den Hounsfieldeinheiten geprüft. Nachdem sich im Gesamtkollektiv und auch in den Untergruppen kein statistisch signifikanter linearer oder einfach exponentieller Zusammenhang zeigte, konnte nach Einteilung der Hounsfieldeinheiten in Dichtebereiche, sowie Berechnung eines mittleren Energiebedarfs nach erneuter Korrelationsberechnung ein positiver Zusammenhang gezeigt werden, so dass bei steigender Gewebsdichte von einem Mehrbedarf an Energie ausgegangen und eine Laserapplikatorenanzahl anhand der Gewebsdichte berechnet werden kann. Da die Streubreite der Werte um den Mittelwert jedoch sehr groß ist, ist fraglich, ob die Berechnung im Vorfeld der Therapie einen Nutzen für die Kosten- und Zeiteffizienz der LITT erbringt. Beim Vergleich des Energiebedarfes der 2 Untergruppen zeigte sich deutlich ein um ca. 0,5 kJ/cm3 niedriger Energiebedarf in der Gruppe der vorembolisierten Patienten, sowie eine im Durchschnitt höhere Gewebsdichte der TACE-Patienten aufgrund geringerer Durchblutung des Lebergewebes nach der Embolisation.
  • Many malignant tumors such as colorectal cancer or breast cancer cause liver metastases. The therapy strategy is dependent on the primary tumor. Laser induced Interstitial Thermotherapy (LITT), together with various other minimally invasive approaches, is a thermotherapy and could be applied in addition to surgery or as the exclusive method of treating isolated liver metastases. Major advantages of such an approach are the possibility of implementing an outpatient scheme, as well as a lower occurrence rate of complications. After a CT-controlled puncture of the metastases the therapy is monitored in the MRI by using thermosensitive sequences. Liver tissue absorbs energy from laser photons; heat caused by this effect leads to the destruction of tumorous tissue. As the amount of energy required to destroy the metastases varies greatly even with the volume of lesions being the same, the aim of this paper is to find out whether there is a relation between energy requirement and liver density as gauged by means of CT before treatment. For this purpose 168 patients with 279 liver metastases originating from different primaries who were treated with LITT between March 2006 and March 2007 were included in this study. 55.4 % of the patients were pretreated with TACE, which reduces the blood flow in the liver, thus reducing amount of energy required from laser photon treatment. Prior to every single LITT sequence liver density was gauged by puncture CT with the aid of Hounsfield units; also, the volume of the induced necrosis in the 24h MRI image and in the control MRI after 3, 6 and 12 months was measured. It was possible to calculate the actual energy consumption on the basis of number, running time and energy output of the laser employed. Check-up examinations showed a decrease of the mean necrosis-volumes, which indicates that absence of recurrence of the tumor in those spots that had been laser-treated. Analysis of the average survival time after the first LITT over an observation period of 25 months shows a mean survival time of 21 months in the main group and a cumulative survival rate of 83.33 %. Patients with metastases of colorectal or breast cancer survived on average 22 months and showed a survival rate of 86.11 % and 84,91 % respectively. Patients with HCC had an average survival time of 19 months and a survival rate of 76.74 % after 24 months. These results indicate that LITT brings about longer survival times than other minimally invasive therapies such as radiofrequency ablation or microwave therapy. A direct comparison with major established therapies like surgery or chemotherapy will, however, not be accomplished because of different study data and preconditions. Nevertheless, LITT is superior to surgery concerning the length of stay in hospital and a lower intrusive impact. LITT is, however, at a disadvantage against chemotherapy laser therapy due to the lack of a systematic therapy component. After a first survey of all patients, they were divided into two groups, one of which was pretreated with TACE, whereas the other group was not. In each group the relationship between energy requirements, volume of the necrosis and Hounsfield units has been proven. Having a statistically significant linear or plain exponential correlation neither in the entire collective nor the sub-groups it could be shown, after dividing the Hounsfield units into density categories and working out a mean energy requirement after renewed calculation of correlation, that there is a positive relationship between the abovementioned parameters. Therefore it is possible to gauge and work out an increased demand on energy depending on increasing liver density, which helps work out the number of laser applicators required. Due to a great scatter range of the figures around the mean value it is doubtful whether the calculation ahead prior to therapy benefits the cost- and time-efficiency of LITT. The comparison of the energy requirement of the two sub-groups shows that energy consumption is ca. 0.5 kJ/cm3 lower in the group of patients who had been pre-embolized. Furthermore, the average tissue density of TACE patients was higher because of reduced blood flow in the liver after embolization.

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Metadaten
Author:Anja Hilberg
URN:urn:nbn:de:hebis:30-89696
Referee:Martin Mack
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2011/02/16
Year of first Publication:2010
Publishing Institution:Universitätsbibliothek Johann Christian Senckenberg
Granting Institution:Johann Wolfgang Goethe-Universität
Date of final exam:2011/01/10
Release Date:2011/02/16
Tag:Energiebedarf; Hounsfieldeinheit
Hounsfield units; energy requirement
GND Keyword:Lasertherapie; Lebermetastase; Computertomographie; Dichtebestimmung
HeBIS-PPN:231078161
Institutes:Medizin / Medizin
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 61 Medizin und Gesundheit / 610 Medizin und Gesundheit
Sammlungen:Universitätspublikationen
Licence (German):License LogoDeutsches Urheberrecht