M. G. Mack

MR-guided laser-induced thermotherapy (LITT) of liver tumours: experimental and clinical data

MR-guided laser-induced interstitial thermotherapy (LITT) is a percutaneous, minimally invasive treatment modality for treating liver lesions/metastases, soft tissue tumours and musculoskeletal lesions. In this group, MR-guided LITT is currently performed under local anaesthesia on an out-patient basis with a specially designed saline-cooled laser application system. Nd:YAG laser (1064 nm wave length) was used for tumour ablation. Magnetic resonance imaging (MRI) using both open and closed MR units has proven clinically effective in validating the exact positioning of optical fibres. It also allows for real time-monitoring of thermal effects and the evaluation of treatment-induced coagulation necrosis. In liver tumours, percutaneous MR-guided LITT achieves a local tumour control rate of 98.7% at 3 months post-therapy and 97.3% at 6 months with metastases smaller than 5 cm in diameter. The mean survival rate for 1259 patients with 3440 metastases treated with 14 694 laser applications at the institute (calculated with the Kaplan-Meier method) was 4.4 years (95% confidence interval: 4.1–4.8 years) and median survival was 3.00 years. No statistically significant difference in survival rates was observed in patients with liver metastases from colorectal cancer vs metastases from other primary tumours. The rate of clinically relevant side effects and complications requiring secondary treatment was 2.2%. The clinical use of MR guided LITT (size<5 cm, number<5) is justified in patients with liver metastases of colorectal and/or breast cancers if the inclusion criteria are carefully observed. Further indications for MR guided LITT include recurrent cancer lesions in the head and neck, lung metastases and bone and soft tissue lesions.

MRT-gezielte perkutane Biopsie bei unklaren fokalen Leberläsionen: Technik und Ergebnisse

PURPOSE To evaluate safety and precision of liver tumor biopsies performed in an open low field system using different sequence techniques. MATERIALS AND METHODS In 47 patients with liver tumors, MR-guided biopsies were performed in a low field system (0.2 Tesla, Magnetom Open, Siemens) using two different sequences. The procedure was monitored with T1-weighted FLASH sequences (TR/TE = 100/9; 70(3)) in all patients and with FISP-Rotated-Keyhole-sequence (TR/TE = 18/8; 90(3)) in additional 20 patients. After positioning of the needle tip in the tumors, 166 biopsy specimens were acquired with 16 G cutting needles (Somatex*). The diameter of the biopsied lesions ranged from 1 to 10 cm (mean diameter 3.2 cm). Visibility of the needles and precision of the biopsies were evaluated. RESULTS All interventional biopsies were performed without vascular or organ injuries. Adequate specimens for histologic interpretation were obtained in 42 cases (89.3%). The biopsy results were non-specific in 2 patients (4.2%) and the lesions missed in 3 patients (6.3%). Mean in-room time was 35 minutes and the intervention time was 8.3 minutes. T1-weighted FLASH images proved optimal for confirming needle-tip placement during the biopsies or punctures. Organs, tumors and vessels were easily identified. The FISP sequence proved to be inferior in visualizing vessels and tumors. CONCLUSION MR-guided liver biopsies are safely and precisely performed using T1-weighted FLASH-sequences with sufficient visualization of the lesions and might be complementary to US- or CT-guided biopsies.

Roboterunterstützte Punktion in einem Hochfeld-Kernspintomografen – erste klinische Ergebnisse

PURPOSE The purpose of this study was to examine the clinical use of MR-guided biopsies in patients with suspicious lesions using a new MR-compatible assistance system in a high-field MR system. MATERIALS AND METHODS Six patients with suspicious focal lesions in various anatomic regions underwent percutanous biopsy in a high-field MR system (1.5 T, Magnetom Espree, Siemens) using a new MR-compatible assistance system (Innomotion). The procedures were planned and guided using T 1-weighted FLASH and TrueFISP sequences. A servopneumatic drive then moved the guiding arm automatically to the insertion point. An MRI compatible 15G biopsy system (Somatex) was introduced by a physician guided by the needle holder and multiple biopsies were performed using the coaxial technique. The feasibility, duration of the intervention and biopsy findings were analyzed. RESULTS The proposed new system allows accurate punctures in a high-field MR system. The assistance device did not interfere with the image quality, and guided the needle virtually exactly as planned. Histological examination could be conducted on every patient. The lesion was malignant in four cases, and an infectious etiology was diagnosed for the two remaining lesions. Regarding the differentiation of anatomical and pathological structures and position monitoring of the insertion needle, TrueFISP images are to be given preference. The average intervention time was 41 minutes. Lesions up to 15.4 cm beneath the skin surface were punctured. CONCLUSION The proposed MR-guided assistance system can be successfully utilized in a high-field MR system for accurate punctures of even deep lesions in various anatomic regions.

Applikatorentwicklung und Bestrahlungsplanung bei der Laserinduzierten Thermotherapie (LITT)

EINLEITUNG Die Laserinduzierte Interstitielle Thermotherapie (LITT) ist eine minimal invasive Methode zur Behandlung von malignen und benignen Tumoren (z.B. in Leber, Gehirn, HalsKopfbereich, Prostata). Ziel ist durch die Absorption von Laserstrahlung Gewebetemperaturen im Tumor von 50 bis 100 °C zu erzeugen. Dadurch kommt es zur Koagulation und damit zur sofortigen oder verzögerten Gewebsnekrose. Das Verfahren kann sowohl perkutan als auch intraoperativ angewendet werden. Zur optimalen Verteilung der Laserstrahlung im Gewebe war die Entwicklung von an die Therapiesituation angepaßten Laserapplikatoren und Punktionssystemen notwendig. Um die Wirkung verschiedener Laserquellen auf das Gewebe beurteilen und Vorhersagen über das Ausmaß der Koagulationen machen zu können wurden umfangreiche Untersuchungen zur Dosimetrie durchgeführt, die zur Entwicklung eines computergestützten Systems zur Bestrahlungsplanung führten.

[Retrospective 5-year analysis of MR-guided biopsies in a low-field MR system].

Auch wenn es noch ein junger Zweig der Radiologie ist, sind die Entwicklungen der letzten Jahren in der „Interventionellen Radiologie“ beeindruckend. Während in den Anfangsjahren die Interventionen ausschließlich unter Röntgendurchleuchtung durchgeführt wurden, finden inzwischen auch andere Verfahren wie die Sonografie (US), die Computertomografie (CT) und die Magnetresonanztomografie (MRT) zur Steuerung der Instrumente während der Interventionen Anwendung. Die MRT stellt hierbei das neueste bildgebende Verfahren dar. Die Zusammenfassung Ziel: Evaluierung der Sicherheit und klinischen Wertigkeit von MRT-gesteuerten Biopsien in einem Niederfeldsystem. Material und Methoden: Bei 322 Patienten mit unklaren Läsionen wurden in einem offenen 0,2Tesla-MR-System (Magnetom Concerto, Siemens) bildgesteuerte Biopsien in verschiedenen Körperregionen durchgeführt. Die Bildgebung erfolgte mittels T1-gewichteter Flash-Sequenzen (TR/ TE =100/9; 70°). Nach Positionierung einer 15Gauge-Punktionsnadel (Durchmesser 2mm) im Tumorgewebe wurden repetitiv Proben in Koaxialtechnik entnommen. Komplikationen und Biopsieergebnisse wurden retrospektiv analysiert. Ergebnisse: Die Punktionen konnten bei allen Patienten technisch erfolgreich durchgeführt werden. Bei 298 Patienten konnte mittels der gewonnenen Proben eine richtige Diagnosestellung erfolgen. Bei 24 Patienten wurde anhand der histologischen Proben ein falsch negatives Ergebnis gestellt. Hieraus ließ sich für alle Punktionen (n =322) eine Sensitivität von 86%, eine Spezifität von 87% sowie eine Genauigkeit von 93% errechnen. Bei 2 Patienten führte eine Majorkomplikation zu einer stationären Aufnahme (Morbidität von 0,6%). Schlussfolgerung: MRT-gesteuerte Biopsien in einem offenen Niederfeldsystem können sicher und präzise durchgeführt werden und stellen eine Ergänzung zur USund CT-gezielten Biopsie dar. Abstract !PURPOSE The purpose of this study was to evaluate the safety and clinical value of MR-guided biopsies in an open 0.2 T low-field system. MATERIALS AND METHODS A total of 322 patients with suspicious lesions of different body regions were biopsied in a low-field MRI system (0.2 T, Concerto, Siemens). The procedures were guided using T 1-weighted Flash sequences (TR/TE = 100/9; 70 degrees). The lesions were repeatedly biopsied using the coaxial technique with a 15-gauge (diameter 2 mm) puncture needle. Complications and biopsy findings were analyzed retrospectively. RESULTS In all cases the biopsy procedures were successfully performed with MR guidance. In 298 patients diagnosis was able to be confirmed on the basis of the probes. The clinical follow-up showed that in 24 patients the lesions were missed by MR-guided biopsy. From this a sensitivity of 86%, a specificity of 87% and an accuracy of 93% were calculated. In two patients major complications were observed (morbidity rate 0.6 %). CONCLUSION MR-guided biopsy can be performed safely and precisely in a low-field MR system and are a supplement to US or CT-guided biopsies.

Chemoperfusion and embolization in the treatment of liver metastases

Presentation of techniques and procedures for regional chemotherapy in the treatment of unresectable liver metastases from different primary tumors as a modality of interdisciplinary therapy management. Such transarterial therapy methods include hepatic arterial infusion (HAI), transarterial chemoembolization (TACE), chemoembolization with cytostatic-loaded microspheres (DEBs), transarterial embolization (TAE) and selective internal radiation therapy (SIRT). Regional chemotherapy procedures in the treatment of liver metastases represent a minimally invasive treatment option that can be successfully combined with surgical resection and/or radiofrequency (RFA), laser-induced thermotherapy (LITT), microwave ablation (MWA). These procedures allow optimization of the local control rate with strictly intrahepatic processes and lead to increased survival rates without any quality of life restriction.

Laser-Induced and Microwave Thermotherapy of Hepatocellular Carcinoma

Small and unifocal hepatocellular nodules are currently treated best via hepatic resection of liver transplantation. Alternatively some studies present also excellent survival rates for local ethanol injection (percutaneous ethanol injection – PEI). In more advanced stages of hepatocellular carcinoma, transarterial chemoembolization (TAE) has proven in some studies to be effective in reducing tumor volume and increasing survival. MR-guided laser-induced thermotherapy presents a new alternative therapeutic approach in malignant liver lesions [1–3]. Additionally, microwave thermotherapy has proven to be therapeutically effective in some limited studies; recently developed cooled application systems might further expand the clinical use of that technique [4, 5].

[MR-guided interventions of the prostate gland: a literature review].

In recent years MR imaging has played an increasingly important role in the diagnosis and treatment of prostate cancer. MR imaging of the prostate allows clear delineation of the anatomic structures and prostate tumors using T 2-weighted images combined with spectroscopy and dynamic examinations. The advantages of MRI make it possible to perform interventions, like biopsies, brachytherapy or different local therapies of the prostate gland. MRI robotic assistance will improve the accuracy of the interventions. Due to the advantages of MR imaging, MR-guided prostate interventions will play a greater role in the future.

Ergebnisse der lokalen transartriellen Chemoembolisation (TACE) in einer Phase II Studie mit Gemcitabine bei inoperablen Lebermetastasen eines Mammakarzinoms

Ziele: Die Wirksamkeit und die Tolerabilitat der transarteriellen Chemoembolisation mit Gemcitabine bei Patienten mit inoperablen Lebermetastasen eines Mammakarzinoms wurde evaluiert. Methode: Nach histologischer Verifizierung des Primarius erfolgte eine bildmorphologische Diagnose einer Lebermetastasierung mittels MRT/CT. Pat. wurden nur mit einer definierten angemessenen hamatologischen, renalen und hepatischen Funktion, einem Karnofsky Status von >70% und einer Lebenserwartung von >3 Mon. eingeschlossen. Die Tumorresponse wurde mittels CT und MRT ermittelt. Die Zytostatika- Suspension, bestehend aus 1200mg/m2 Gemcitabine, 10ml/m2 Lipiodol und 5ml Mikrospharen wurde bei Patientinnen mit rein hepatischen Metastasen eines Mammakarzinoms dreimal intraarteriell im 4-Wochen-Intervall regional und selektiv appliziert. Ergebnis: Alle 43 Patientinnen zeigten eine gute Vertraglichkeit ohne eine dosislimitierende Toxizitat. In den 3-monatigen MRT- Verlaufskontrollen zeigten 18 Patientinnen eine partielle Remission, 7 eine stabile Tumorsituation und 13 Patientinnen eine Progredienz bezuglich der hepatischen Metastasierung. Funf Patienten waren nicht auswertbar. 10 Patientinnen wurden im Anschluss mit einer Laser-induzierten interstitielle Thermotherapie (LITT) kurativ behandelt. 40% der behandelten Metastasen zeigte eine hohe Embolisatbelegung, 40% eine moderate, 20% eine geringe. Schlussfolgerung: Die transarterielle Chemoembolisation mit Gemcitabine mit einer Dosis von 1200mg/m2 von den Patientinnen mit inoperablen Lebermetastasen eines Mammakarzinoms zeigt in den ersten Ergebnissen eine sehr gute Vertraglichkeit und eine bemerkenswerte Ansprechrate. Korrespondierender Autor: Eichler K Institut fur Diagnostische und Interventionelle Radiologie, Theodor-Stern-Kai 7, 60590 Frankfurt/Main E-Mail: k.eichler@em.uni-frankfurt.de

Volumetrische Evaluation von Lebermetastasen nach thermischer Ablation: Langzeitergebnisse

Ziele: Volumetrische Analyse von Lebermetastasen nach thermischer Ablation in einer Langzeitstudie mittels kontrastverstarkter MRT. Methode: Retrospektive Analyse von 40 PatientInnen mit Lebermetastasen des kolorektalen Karzinoms (n=20) und Mammakarzinoms (n=20) bezuglich initialer Tumorlast und thermoinduzierter Nekrose nach MRT-gesteuerter laserinduzierter Thermotherapie (LITT). Alle Patienten wiesen oligonodulare Lebermetastasen auf und wurden mittels kontrastverstarkter MRT in 3-Monats-Abstanden uber einen Zeitraum von mindestens 3 Jahren nachkontrolliert. Es wurden keine begleitenden onkologische Therapien durchgefuhrt. Ergebnis: Die volumetrische MRT zeigte 40 Met mit einer anfanglichen Tumorlast ≤5ml (x=1.75), 9 Met:5–20ml (x=12.35) and 8 Met >20ml (x=50.57). Fur das kolorektale Karzinom (Mittelwert 8.2 m) betrug die Nekrose x-499% der anfanglichen Tumorlast, fur das Mammakarzinom (Mittelwert: 12.4 m) 604%. Nach 3 Monaten gab es eine Nekrosereduktion von 48.6% (6 Monate: 63%, 12 Monate: 70.2%, 36 Monate: 92.2%) beim kolorektalen Karzinom, wahrend beim Mammakarzinom die Kontrolle nach 36 Monaten eine niedrigere Tumorreduktion von 80.61% aufwies. Schlussfolgerung: MR-gesteuerte LITT induziert ein initiales hohes Nekrosevolumen, mit folgender maximaler Reduktion im ersten Jahr und niedrigeren Werten in den folgenden Jahren. Die Volumenreduktion der Metastasen im Follow-up ist beim kolorektalen Karzinom groser als beim Mammakarzinom. Korrespondierender Autor: Vogl TJ Klinikum der Johann Wolfgang Goethe-Universitat Frankfurt am Main, Institut fur Diagnostische und Interventionelle Radiologie, Theodor-Stern-Kai 7, 60590 Frankfurt/Main E-Mail: T.Vogl@em.uni-frankfurt.de