Key words
brachytherapy - interventional procedures - ultrasound computed tomografy (US/CT)
Einleitung
Die CT-geführte, interstitielle Brachytherapie (HDR-BT) ist ein Katheter-basiertes Verfahren, welches u. a. eine lokal-ablative Strahlenbehandlung thorakaler und abdomineller Malignome erlaubt.
Die Anlage der Bestrahlungskatheter erfolgt perkutan üblicherweise mit Hilfe der CT-Fluoroskopie.
Im Gegensatz zu thermischen Ablationsverfahren, wie der Radiofrequenzablation (RFA) und Mikrowellenablation (MWA), besteht bei dieser Behandlungsmethode keine technische Limitation hinsichtlich der Tumorgröße und Nähe zu hitzevulnerablen Strukturen [1]
[2]. Weiterhin unterliegt die interstitielle Bestrahlung keinen thermischen Kühlungseffekten durch benachbarte Gefäße und weist durch die feste Platzierung des Bestrahlungskatheters im Tumor gegenüber der Stereotaxie (SBRT) keine Beeinflussung durch die Atemexkursion auf [3]
[4].
Da für multiple und größere Läsionen mehrere Katheter eingebracht werden müssen, entsteht ein komplexer Eingriff, der typischerweise mit einer höheren Strahlenexposition für den Radiologen assoziiert ist [5]
[6]. Weiterhin ist die Zugänglichkeit insbesondere kleinerer Läsionen unter der CT-Fluoroskopie häufig erschwert und erfordert Erfahrung, um dosissparend die Zielläsion zu erreichen [7]
[8].
Bei thermischen Ablationsverfahren, wie der Radiofrequenzablation, hat sich neben der Computertomografie auch die Sonografie in der Bildführung etabliert und stellt damit eine Alternative ohne ionisierende Strahlung dar [9].
Wir berichten in dieser Arbeit über erste Erfahrungen mit der sonografisch-assistierten Katheter-Anlage bei der interstitiellen Brachytherapie hepatischer und renaler Malignome als Ergänzung zur CT-Fluoroskopie.
Material und Methoden
Patientenkohorte
In einer prospektiven Machbarkeitsstudie wurden seit Juli 2017 Patienten rekrutiert und eingeschlossen. Die Einschlusskriterien umfassen Patienten mit einer geplanten, interstitiellen Brachytherapie zur Ablation von Tumoren in sonografisch gut darstellbaren Organen wie der Leber und den Nieren. Die Studie wurde durch die örtliche Ethikkommission beraten und zustimmend bewertet. Alle Patienten stimmten vor dem Eingriff mit einer informierten Einwilligung den studienspezifischen Maßnahmen zu und genehmigten die Weiterverarbeitung ihrer klinischen und radiologischen Daten zu Studienzwecken nach den Richtlinien des Datenschutzes.
Eingeschlossen wurden 12 Patienten (8 Männer, 4 Frauen; mittleres Alter 70 Jahre) mit insgesamt 16 zu behandelnden Tumoren (kolorektale Lebermetastasen n = 9; Nierenzellkarzinome n = 3; hepatozelluläre Karzinome n = 2 sowie cholangiozelluläre Karzinome n = 2).
3 Patienten waren an der Leber voroperiert, hiervon 1 Patient mit einer Trisektorektomie sowie 2 Patienten mit einer atypischen Resektion. Von den 13 behandelten Leberläsionen waren 5 Lokalrezidive nach Radiofrequenzablation oder atypischer Resektion.
Zur Objektivierung der Patientenselektion wurde auf eine präinterventionelle Evaluierung der sonografischen Zugänglichkeit verzichtet.
Sonografisch-assistierte, CT-gestützte Brachytherapie
Der Eingriff der Katheter-Anlage wurde in einem 80-Zeilen-CT (Aquillion Prime, Canon Medical Systems, Neuss, Deutschland) unter einer begleitenden Analgosedierung des Patienten mit bedarfsadaptierter, intravenöser Applikation von Fentanyl und Midazolam unter pulsoxymetrischer Überwachung durchgeführt. Der interstitielle Zugang zur Zielläsion erfolgte über eine initiale, bildgeführte Punktion (nach Möglichkeit sonografisch geführt, sonst CT-fluoroskopisch) mit einer 18Ga-Coaxialnadel und das anschließende Einwechseln von 25 cm langen 6F-Katheter-Schleusen (Terumo Radifocus® Introducer II, Terumo Europe, Leuven, Belgien) über einen steifen Führungsdraht (Amplatz SuperStiff™, Boston Scientific, Marlborough, USA). Hierüber konnte ein bündig mit dem Innenlumen der Schleuse abschließender 6F-Bestrahlungskatheter (Afterloading-Katheter, Primed® Medizintechnik GmbH, Halberstadt, Deutschland) eingebracht und das System mit einer Hautnaht fixiert werden.
Bei kleinen, rundlichen Läsionen (< 4 cm) und zentraler Punktion erfolgte die Anlage eines Bestrahlungskatheters. Im Fall einer größeren oder irregulär geformten Läsion erfolgte die Einbringung mehrerer Katheter zur Anpassung der Form der Ablationszone (in Abhängigkeit des Zugangsweges in einer gefächerten oder überkreuzten Anordnung).
Nach Verbringen in die Strahlentherapie erfolgte dort eine Bestrahlungsplanung auf der Basis eines Planungs-CT (Oncentra® Brachy, Elekta Instrument AB, Stockholm, Schweden) und die Einzeitbestrahlung durch eine Iridium-192-Quelle in Afterloading-Technik. Nach Definierung des Tumorvolumens (gross tumor volume, GTV) anhand der verfügbaren Bildinformationen wurde computerassistiert ein Sicherheitssaum von 5 mm zur Generierung des klinischen Zielvolumens (clinical target volume, CTV) hinzugefügt. Aufgrund der stabilen Katheter-Lage im Zielvolumen konnte dann das CTV mit dem letztendlichen Planungszielvolumen (planning target volume, PTV) gleichgesetzt werden. Für das CTV bzw. PTV wurde in Abhängigkeit der Tumorentität eine Zieldosis von 15 Gy (Nierenzellkarzinome, hepatozelluläre Karzinome), 20 Gy (cholangiozelluläre Karzinome) oder 25 Gy (kolorektale Lebermetastasen) verschrieben.
Im Rahmen der Studie wurde nach Möglichkeit die CT-Fluoroskopie (120 kVp / 30 mAs; 0,5 s Rotationszeit; 6 mm Einzelschichtaquisition; Bildmatrix 512 × 512) bei der initialen Punktion und zwischenzeitlichen Lagekontrolle der Katheter-Schleusen auf dem CT-Tisch durch die seitlich positionierte Sonografie mit niederfrequenten Konvex (1 – 5 MHz)- und Matrix (1 – 6 MHz) -Schallköpfen (EPIQ7, Philips Medical Systems, Amsterdam, Niederlande) ersetzt (siehe [Abb. 1]). Bei 8 Läsionen kam die Freihand-Punktionstechnik zum Einsatz, bei 4 Läsionen erfolgte die Punktion über eine koaxiale Führungshilfe am Ultraschallkopf.
Abb. 1 Geräteanordnung im Interventions-CT für die ultraschallassistierte Punktion.
Am Ende jeden Eingriffs wurde dann eine bei Bedarf kontrastmittelverstärkte Computertomografie durchgeführt, um anhand dieser die Bestrahlungsplanung durchzuführen.
Für die Durchführung und Beurteilung der Eingriffe waren 2 Fachärzte für Radiologie mit 7 bzw. 4 Jahren Erfahrung in perkutanen Interventionen (mindestens 1000 bzw. 300 dokumentierte, perkutane Eingriffe) verantwortlich.
Datenauswertung und Statistik
Patientencharakteristika, die Anzahl der Katheter je Bildführungsmodalität, Intervention und Läsion, Läsionsdiameter sowie Fluoroskopiezeiten wurden tabellarisch dokumentiert. Die Bilddatensätze wurden für jede durchgeführte Intervention aufgezeichnet und die Sichtbarkeit der Läsionen durch die durchführenden Interventionsradiologen im Konsens mit Schulnoten bewertet. Zusätzlich wurden die Dosisinformationen (CTV, Zieldosis, D100) aller behandelten Läsionen aus dem Bestrahlungsplanungssystem erfasst.
Die Klassifikation der Society for Interventional Radiology (SIR) diente zur Bewertung von Major- und Minorkomplikationen [10].
Die erhobenen Daten wurden zunächst in SPSS 24.0 (IBM® SPSS® Statistics, IBM Deutschland GmbH, Ehningen, Deutschland) deskriptiv mit Ermittlung von Mittelwert und Standardabweichung sowie Median und Spannweite ausgewertet. Die Darstellung erfolgte über Box-Plots. Sofern ein Vergleich von statistischen Variablen zwischen den Bildgebungsmodalitäten CT und Ultraschall in dem kleinen Patientenkollektiv methodisch durchführbar war, erfolgte dieser mittels Mann-Whitney-U-Test für unabhängige Stichproben sowie mittels Wilcoxon-Test für verbundene Stichproben.
Ergebnisse
Bildgeführte Katheter-Platzierung
Insgesamt wurden 16 Tumoren mit einem mittleren Diameter von 3,9 ± 2,7 cm (min. 1,5 cm bis max. 12,9 cm) durch 2,3 ± 1,5 Bestrahlungskatheter (1 bis 5 Katheter pro Läsion, insgesamt 28 Katheter) behandelt.
Bei 12 von 16 Läsionen bzw. bei 23 von 28 Kathetern konnte die Katheter-Anlage vollständig mittels Ultraschall erfolgen. Bei 4 Tumoren musste aufgrund unzureichender Schallbedingungen die initiale Punktion unter CT-Fluoroskopie erfolgen; hierbei lag eine Leberläsion direkt unter dem Zwerchfell an einem Resektionsrand nach Trisektorektomie und eine weitere direkt im Leberhilus. Bei 2 weiteren Tumoren wurde die sonografische Sichtbarkeit nicht ausreichend für eine sichere Punktion eingeschätzt.
Insgesamt waren alle Punktionen bzw. Katheter-Anlagen bei Nierentumoren sowie bei Lebertumoren in der kaudalen Segmentreihe (Segment 3/4B/5/6) erfolgreich sonografisch durchführbar. Bei 1 Patienten mit einer im CT nicht sichtbaren Läsion konnte durch die sonografisch-assistierte Punktion und Katheter-Anlage vollständig auf die CT-Fluoroskopie verzichtet werden (siehe [Abb. 2]). An dieser Stelle war nur noch eine Computertomografie mit Kontrastmittelapplikation für die Bestrahlungsplanung nötig.
Abb. 2 Interstitielle Brachytherapie bei einem subkapsulären HCC im Lebersegment III. Auf der nativen Planungs-CT A und in der CT-Fluoroskopie war die zuvor im MRT detektierte Läsion kaum abgrenzbar. In der Sonografie ist das HCC klar als echoarme Raumforderung zu erkennen (Pfeile) und entsprechend zu punktieren (Pfeilspitze) B. Anschließend konnte in der CT für die Bestrahlungsplanung nach Kontrastmittelapplikation in der arteriellen Phase eine mittige Lage des Bestrahlungskatheters in der Läsion (Kreis) dokumentiert werden C.
Die geplante Dosis für das Zielvolumen (CTV) konnte bei 14 von 16 Läsionen erreicht werden. In 2 Fällen musste aufgrund der Nähe des zu behandelnden Tumors zu Risikoorganen eine Dosisreduktion erfolgen (Gallenblase, Punktdosis maximal 20 Gy; Magen/Duodenum, Punktdosis maximal 14 Gy).
Fluoroskopiezeit und Läsionssichtbarkeit
Auch bei der ultraschallassistierten Intervention erfolgten zwischenzeitliche Kontrollen der Katheter-Lage mittels CT-Fluoroskopie (120 kVp / 30 mAs; 0,5 s Rotationszeit; 6 mm Einzelschichtaquisition; Bildmatrix 512 × 512). Die mittlere Fluoroskopiezeit war bei sonst sonografisch-geführten Eingriffen mit 14,5 s gegenüber 105,5 s bei Hinzunahme der CT-Fluoroskopie für die initiale Punktion jedoch signifikant kürzer (p = 0,006; siehe [Abb. 3]).
Abb. 3 Mittlere Fluoroskopiezeit (± Standardabweichung) in beiden Gruppen bei sonografisch-assistierter Punktion (Sonografie± CT) vs. alleiniger CT-fluoroskopisch geführter Punktion (CT) zur Katheter-Anlage einschließlich zwischenzeitlicher Lagekontrollen.
Die Sichtbarkeit der Zielläsionen wurde durch die 2 durchführenden Radiologen für beide Bildgebungsmodalitäten im Konsens beurteilt. In der Sonografie wurde die Erkennbarkeit bei 8 von 16 Läsionen anhand von Schulnoten als sehr gut bewertet, bei der CT-Fluoroskopie traf dies nur auf 2 Läsionen zu. Bei 4 bzw. 7 Läsionen erfolgte die Bewertung mit gut, bei 2 bzw. 5 Läsionen mit befriedigend. Bei jeweils 2 Tumoren lag nur eine mangelhafte Erkennbarkeit im Ultraschall (2 cholangiozelluläre Karzinome) oder CT (1 hepatozelluläres Karzinom, 1 kolorektale Lebermetastase) vor. Die übrigen Schulnoten wurden bei der geringen Fallzahl nicht vergeben. [Abb. 4] gibt einen Überblick über die Bewertung der Läsionssichtbarkeit. Statistisch bestand zwischen den Modalitäten kein signifikanter Unterschied (p = 0,27), obwohl bei insgesamt 6 Läsionen die Sichtbarkeit in der Sonografie besser als im CT bewertet wurde.
Abb. 4 S ichtbarkeit der Zielläsionen (n = 16) nach Bildführungsmodalität (Sonografie vs. CT).
Interstitielle Tumorablation
Die tumorumschließende Dosis bei der Einzeitbestrahlung wurde in Abhängigkeit der vorliegenden Tumorentität bei 15 bis 25 Gy festgelegt, die mittlere Zieldosis betrug 20,6 ± 4,0 Gy. In Bezug auf das klinische Zielvolumen (CTV) wurde bei der letztendlichen Dosisverteilung (D100) in 14 von 16 Fällen die Zieldosis erreicht und lag im Mittel bei 19,3 ± 4,8 Gy. Ursache für eine reduzierte Dosis war bei 2 Patienten die Nähe des Tumors zu strahlensensiblen Nachbarorganen (Magen n = 1; Duodenum n = 1).
Komplikationen
Nach der Entfernung der Katheter-Schleusen wurde jeweils nach ca. 2 Stunden eine Kontrolle mittels Sonografie oder CT durchgeführt. Hierdurch konnte in allen Fällen eine akute Blutungskomplikation ausgeschlossen werden.
Im Nachuntersuchungszeitraum von 30 Tagen wurden keine weiteren Major- oder Minorkomplikationen nach sonografisch-assistierter oder direkter CT-fluoroskopischer Katheter-Anlage im Patientenkollektiv beobachtet.
Diskussion
In der vorliegenden Machbarkeitsstudie wurde nach unserer Kenntnis erstmalig bei der bildgeführten, interstitiellen HDR-Brachytherapie hepatischer und renaler Tumoren die Sonografie als Bildführungsmodalität für die initiale Punktion bzw. Katheter-Einbringung eingesetzt. Bisher kamen an dieser Stelle nur die CT- oder MRT-Fluoroskopie zum Einsatz [11]
[12].
In einer ersten, explorativen Analyse konnte hierbei gezeigt werden, dass ein Großteil der Katheter-Anlagen für die CT-gestützte HDR-Brachytherapie bereits mit dem zusätzlich neben dem CT-Tisch positionierten Sonografiegerät durchgeführt werden kann. Als sonografisch zugängliche Region erschienen die Nieren sowie kaudalen Lebersegmente (3/4B/5/6) besonders geeignet, unzugänglich waren im bisherigen Patientenkollektiv lediglich einige Läsionen in einem der kranialen Lebersegmente (2/4A/7/8). Die Ergebnisse sind an dieser Stelle korrespondierend zu Arbeiten, die beispielsweise für die Radiofrequenzablation von hepatozellulären Karzinomen die Wertigkeit der Sonografie und CT evaluiert haben und vergleichbare Ergebnisse dokumentieren konnten [9]. Bekannt sind jedoch auch die Vorteile der CT-Fluoroskopie, wenn ähnlich unserem Kollektiv bestimmte Regionen des Abdomens schwer für den Ultraschall zugänglich sind [13]
[14]. Für viele perkutane Eingriffe in der interventionellen Radiologie fehlen jedoch weiterhin vergleichende, randomisierte Studien zwischen Sonografie und CT-Fluoroskopie.
Limitierend für die Aussagekraft der Studie ist vorrangig die kleine Patientenanzahl, an der zunächst nur explorativ die Möglichkeiten des Verfahrens festgestellt werden sollten. Es wird nun das Ziel sein, anhand einer größeren Fallzahl die Wertigkeit der ultraschallassistierten Katheter-Anlage für eine praxisnahe Implementierung bei der CT-gestützten HDR-Brachytherapie zu definieren. Als ein geeignetes Vergleichskriterium erscheint die Reduzierung der Fluoroskopiezeit im CT, die proportional zu der Strahlenexposition des beteiligten medizinischen Personals zu sehen ist und bereits in der vorliegenden Arbeit signifikant durch Zuhilfenahme des Ultraschalls reduziert werden konnte [15]. Ebenso verbessert die unmittelbare Verfügbarkeit einer zweiten Bildgebungsmodalität die Sichtbarkeit und Zugänglichkeit bestimmter Läsionen ähnlich dem Prinzip der CT/Ultraschall-Bildfusion [16]. Letztendlich kann hieraus eine verbesserte Positionierung der Bestrahlungskatheter oder eine Reduktion der benötigten Anzahl für eine suffiziente Bestrahlung resultieren. Für die Bestrahlungsplanung wird jedoch weiterhin eine CT-Bildgebung erforderlich bleiben und das Verfahren damit nicht völlig in den Bereich der Sonografie zu verlegen sein.
Zusammenfassung
Die sonografisch-assistierte Katheter-Anlage bei der interstitiellen HDR-Brachytherapie hat das Potenzial, den Gebrauch der CT-Fluoroskopie und damit die Strahlenexposition des interventionell tätigen Radiologen zu verringern. Die Sichtbarkeit der Zielläsion in der Sonografie ist dabei der CT-Fluoroskopie in einigen Fällen überlegen und erlaubt selbst bei voroperierten Patienten eine exakte Katheter-Anlage.
Die anhand dieser Studie gewonnenen Ansätze sollen in folgenden Untersuchungen an einem größeren Patientenkollektiv den konkreten Mehrwert des Verfahrens erarbeiten.
Kernaussagen/Klinische Relevanz
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Die ultraschallassistierte Katheter-Anlage bei der CT-geführten Brachytherapie abdomineller Tumoren ist technisch machbar und sicher.
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Die Ultraschallpunktion kann die Katheterpositionierung verbessern.
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Eine signifikante Reduktion der Fluoroskopiezeit kann bei der Reduktion der Strahlenexposition des medizinischen Personals helfen.
