Summary
Hier präsentieren wir eine abzutragen und resezieren prospektive Studie zur Beurteilung der Machbarkeit, Sicherheit, und Genauigkeit der intraoperativen hochintensive fokussiert Ultraschall Ablation bei Patienten mit Hepatektomie für Lebermetastasen.
Abstract
Heute ist die einzige potenziell kurative Option bei Patienten mit kolorektalen Lebermetastasen Chirurgie. Leber Resektion ist in weniger als 20 % der Patienten möglich. Chirurgie hat in Zusammenarbeit mit Radiofrequenztherapie, Kryotherapie oder Mikrowellen verbreitet, um die Anzahl der Behandlungen mit heilender Absicht zu erweitern. Dennoch wurden mehrere Einschränkungen bei der Verwendung dieser Techniken (d. h. einer traumatischen Punktion das Parenchym, eine begrenzte Größe der Läsionen und die Unfähigkeit, die Behandlung in Echtzeit überwachen) dokumentiert. Hochintensiven fokussierten (HIFU) Ultraschalltechnologie kann präzise Ablationen von biologisches Gewebe ohne Einschnitte oder Strahlung erreichen. Aktuelle HIFU-Geräte basieren auf einem extrakorporalen Ansatz in begrenztem Umfang auf die Leber. Wir haben ein HIFU-Gerät für den intraoperativen Einsatz entwickelt. Die Verwendung von einem Ringkern Wandler ermöglicht eine Ablation (10 cm3·min-1) höher als jede andere Behandlung und ist unabhängig von der Perfusion.
Die Machbarkeit, Sicherheit und Genauigkeit der intraoperativen HIFU Ablation wurden während einer abzutragen und resezieren prospektive Studie ausgewertet. Dieser klinische Phase I und IIa-Studie wurde bei Patienten mit Hepatektomie für Lebermetastasen durchgeführt. Die HIFU-Behandlung wurde auf gesundes Gewebe für Resektion geplant durchgeführt. Lebermetastasen von weniger als 20 mm werden in Phase IIb (derzeit) ausgerichtet sein. Dieser Aufbau ermöglicht die Echtzeit-Auswertung der HIFU-Ablation bei gleichzeitigem Schutz der teilnehmende Patienten von Nebenwirkungen im Zusammenhang mit dieser neuen Technik.
Fünfzehn Patienten wurden in Phase-IIa und 30 HIFU Ablationen entstanden sicher innerhalb von 40 s und mit einer Genauigkeit von 1 – 2 mm. Die durchschnittlichen Abmessungen der HIFU-Ablationen wurden 27,5 x 21,0 mm2, entspricht einem Volumen von ca. 7,5 cm3. Der laufenden Phase IIb soll Metastasen von weniger als 20 mm im Durchmesser mit 5 mm Rand abtragen.
Introduction
Kolorektalen Lebermetastasen (CLMs) stellen eine wichtige gesundheitspolitische Frage. Resektion und/oder Ablation von CLM erreicht werden kann, eine Heilung ist möglich, als fünf-Jahres-Überlebensrate von bis zu 51 % wurden berichtet1. Trotz der Fortschritte in der Chirurgie (komplexe chirurgische Techniken)2 und Downsizing mit Chemotherapie3erhalten nur eine Minderheit der Patienten haben Anspruch auf Chirurgie (weniger als 20 %). Wenn Metastasen auf der Leber beschränkt sind, ist Chirurgie durch die Größe und/oder Ort von Metastasen, ihre Zahl ausgeschlossen oder weil die notwendige Resektion eine unzureichende Volumen der funktionellen Leber4verlassen wird.
Radiofrequenz-Ablation (RFA) und Mikrowelle Ablation (MWA) wurden häufig in Verbindung mit einer Operation zur Erhöhung der Zahl der Patienten mit heilender Absicht. Diese Techniken erfordern jedoch die Intraparenchymal Einführung einer Sonde. Darüber hinaus diese Techniken sind unzureichend durch den Kühlkörper Effekt des Blutflusses und Echtzeit-Überwachung ist nicht möglich mit diesen Techniken.
Medizinischen Ultraschall ist vor allem bekannt als ein diagnostisches bildgebendes Verfahren. Jedoch Ultraschall als eine Modalität lässt sich absichtlich Gewebeschäden verursachen. Die Energie des Strahls HIFU ist mehrere Größenordnungen größer sind als die eines standard diagnostischen Ultraschall-Balkens. Die hohen Energieniveaus in einem HIFU-Strahl durchgeführt werden verstärkt durch Fokussierung Strahl tief in Gewebe mit Präzision auf ein kleines Volumen unter Schonung der umgebenden Gewebe. Die Gewebetemperatur im Brennpunkt steigt schnell auf 70 – 90 ° C, was zu einer irreversiblen Zerstörung von coagulative Nekrose5. HIFU bewährt hat in einer Vielzahl von klinischen Anwendungen, insbesondere Prostatakrebs6,7. Aktuelle medizinische Geräte mit HIFU basieren auf einem extrakorporalen Ansatz, und die einzige Ablation erreicht ist klein und Ellipsoid. Die Abmessungen der jedes einzelne Läsion variieren je nach der Wandler Merkmale aber sind in der Regel 1 – 3 mm (quer) und 8-15 mm (entlang der Strahlachse)8. Zur Behandlung von Tumoren müssen Hunderte von Läsionen systematisch nebeneinander auf der Ziel-Tumor und einige der umliegenden Normalgewebe Rand Abtragen platziert werden. Die Platzierung von kleinen Läsionen nebeneinander verlangt Präzision, das ist schwierig, bei der Bewegung der Organe zu gewährleisten und führt zu lang andauernden Behandlungen (in der Größenordnung von 1 – 2 h). Während zahlreiche Publikationen zur Behandlung von CLM9,10,11,12,13über MWA und RFA berichtet haben, haben nur wenige Studien über HIFU für CLM14 erschienen ,15. HIFU-Behandlung bietet mehrere Vorteile im Vergleich zu MWA oder RFA wie folgt: besteht keine Notwendigkeit, das Parenchym zu durchbohren, die Behandlung ist unabhängig von der Perfusion8und Echtzeit-Überwachung möglich ist. Extrakorporale Behandlung der Leber ist schwierig, weil die fokussierende Wirkung verändert wird durch die Atemwege Bewegung der Leber und die Anwesenheit des Brustkorbs, die die Ausbreitung der Ultraschallwellen stoppen kann.
Als fokale Zerstörung oft mit offenen Leber Chirurgie in der Behandlung von Patienten mit CLM verbunden ist, wollten wir einen neuen und leistungsfähigen HIFU entwerfen. Ein solches Gerät wäre in der Lage, große Ablationen in kürzester Zeit durchzuführen. So, wir entwickelt eine neue Technologie, basierend auf Ringkern Wandler16 mit ermutigenden Ergebnisse in in-vitro- und präklinischen Vorarbeiten17,18,19. Wir nachweislich bereits in einem porcinen Modell dieses HIFU Gerät reproduzierbare Ablationen in 40 s20erstellen kann. Das durchschnittliche Volumen der diese Ablationen war 7 cm3, entspricht einem mittleren Durchmesser von 20 mm und einer durchschnittlichen langen Achse von 25 mm. Diese Ablationen entstanden durch die Aktivierung jeder Emittent mit derselben Phase und durch die Anwendung einer akustische Leistung von 70 W (Freifeld Schallleistung) für 40 s18. Um diese Ergebnisse zu bestätigen, diente dieses HIFU-Gerät in einer kontrollierten Studie bei Patienten mit Hepatektomie für CLM. Das Ziel der Studie war, die Sicherheit und die Machbarkeit des Verfahrens zu beurteilen. Daten über die Wirksamkeit und die Genauigkeit des Verfahrens wurden ebenfalls erfasst. Dieses HIFU-Gerät wurde nicht entwickelt, um die Resektion Teil der Operation zu ersetzen. Das langfristige Ziel ist es, ein ergänzendes Instrument zum Chirurgen zur Verfügung zu stellen, um die Zahl der Patienten mit heilender Absicht durch Behandlung von sonst inoperablen Patienten mit HIFU erweitern.
Die Teilnehmer der Studie konnten nicht erwarten, einen persönlichen Nutzen aus ihrer Beteiligung, und die Priorität war es, Chance, zu vermeiden, weshalb eine abzutragen und resezieren Studie wurde entworfen. Der chirurgische Eingriff war identisch mit dem eines Patienten unterzogen If nicht in die Studie eingeschlossen haben würde. Für diese erste Verwendung der HIFU-Gerät beim Menschen entstanden Ablationen seitens der Leber geplant für Resektion, um die teilnehmende Patienten von Nebenwirkungen im Zusammenhang mit der Nutzung dieses neuen Gerätes zu schützen.
Studiendesign:
Das Protokoll wurde eine prospektive, Single-Center Phase ich / II-Studie entwickelt, um spezifische Ziele in drei verschiedenen Phasen (I, IIa und IIb) zu bewerten. In Phasen I und IIa, die HIFU-Behandlung wurde in Teilen der Leber geplant für Resektion, sondern in einer Entfernung von Metastasen durchgeführt. Lebermetastasen zielten in Phase IIb. Daten der Phase IIb werden nicht dargestellt, wie dieser Teil des Protokolls ist noch nicht abgeschlossen.
Die primären Ziele der Phase ich wurden zur Bewertung der Sicherheit, Machbarkeit und Verträglichkeit der HIFU-Ablation für Patienten mit CLM. Die Sicherheit und Machbarkeit wurden durch die Fähigkeit zur Nutzung der HIFU-Gerät unter aseptischen Bedingungen bewertet. Die Fähigkeit, zwei HIFU Ablationen durchzuführen, ohne zu verletzen Organe neben der Leber wurde auch bewertet. Bei allen Patienten eine HIFU-Läsion war oberflächlich und entstand eine mit der Fokuszone mindestens 1 cm tiefer gelegt. Vitalzeichen wurden während und für 5 min nach der HIFU-Ablationen überwacht, um die Verträglichkeit des Verfahrens zu beurteilen.
Sekundäre Ziele waren die Zuverlässigkeit der Ultraschallbilder und die einfache Bedienung des Gerätes zu bestimmen. Die Zuverlässigkeit der Ultraschallbilder wurde mithilfe der bildgebenden Sonde integriert mit dem HIFU-Gerät zu visualisieren und zu Zielen die Region behandelt werden bewertet. Einfache Bedienung wurden abgeschätzt, indem die Möglichkeit, die HIFU-Gerät platzieren, so dass Ablationen in mindestens 80 % der gesamten Leber durchgeführt werden konnten. Das gesamte HIFU-Verfahren hat in weniger als 30 Minuten durchgeführt werden.
Dieser zweistufige Phase war nach Lees sequentielle Kriterien21, so dass einer vorzeitigen Beendigung der Registrierung bei einer inakzeptablen globalen Ausfallrate konzipiert. Die Definition des Scheiterns war ein Zeitraum von mehr als 30 min, das HIFU-Verfahren durchzuführen, die Unfähigkeit, die Brennweite bauen zone mindestens 1 cm von Glissons Kapsel, Asepsis Fehler bei Verwendung von Gerät, HIFU Läsionen in benachbarter Organe, Veränderungen im Vitalfunktionen überlegen 10 % von der Grundlinie. Die Registrierung wurde als geschlossen werden, wenn ein Fehler bei mindestens 2/2-Patienten beobachtet wurde (erster Schritt) und 3/6 Patienten (zweiter Schritt).
In Phase IIa war eine große anatomische Struktur durch eine metallische Marker mit einem Durchmesser von 5 mm in das Leberparenchym implantiert nachgeahmt. Das primäre Ziel der Phase IIa wurde die Genauigkeit der HIFU-Gerät zu bewerten. In Schritt 1 wurde die Fähigkeit, die metallische Marker mit Sicherheitsmargen Ziel bewertet. In Schritt 2 war die Fähigkeit, die Leber in einem vorbestimmten Abstand von metallischen Marker Abtragen bewertet. Der ideale Abstand zwischen den metallischen Marker und der nächste Ablation Grenze wurde mit 7,5 mm, mit einer verträglichen Palette von 1 – 15 mm fixiert. Das sekundäre Ziel war es, die Sicherheit des Verfahrens zu bewerten, durch die Schaffung von HIFU Läsionen in der Leber ohne Verletzung benachbarter Organe. Die Machbarkeit zu Bild HIFU Ablationen mit Hilfe der integrierten Ultraschall-Bildgebung Sonde wurde eine gemeinsame sekundärer Endpunkt mit Phase ich. Drei bis sechs Patienten wurden in beiden Schritten der Phase IIa eingeschlossen. Binomialen Wahrscheinlichkeiten in 3 und 6 Patienten dienten. Wenn ein Fehler in mindestens 54 % und 32 % der Patienten, bzw. aufgetreten, gab es eine Wahrscheinlichkeit von 90 % der Beobachtung, dass der Ausfall.
Protocol
Das Protokoll wurde überprüft und validiert durch eine nationale Ethikkommission nach französischen und europäischen Richtlinien, mit schriftlicher Einwilligung der Patienten.
(1) Aufnahme
- Gehören Sie Patienten mit entfernbaren CLM und einer guten klinischen Zustand (Eastern Cooperative Oncology Group ECOG/Weltgesundheitsorganisation WHO Performance-Status 0-1), die mindestens 18 Jahre alt sind. Schriftliche Einwilligung der Patienten.
- Ausgeschlossen Sie Patienten mit früheren Leber, Gallenwege, oder große Bauchchirurgie, Schwangerschaft oder die Unfähigkeit, für die Dauer der Studie gefolgt werden.
2. die HIFU-Behandlung
- Führen Sie die Narkose des Patienten mit einer Induktion bestehend aus Propofol (2 bis 3 mg/kg), Sufentanil (0,2 bis 0,3 µg/kg), Cisatracurium (0,15 mg/kg) und Ketamin (0,15 mg/kg).
- Anästhesie mit Sevofluran, einen Bispectral Index zwischen 40 und 60 Zielen zu erhalten.
- Führen Sie trachealen Intubation mit der Lunge mechanisch belüftet mit inspiriert Sauerstoff-Anteil von 80 %.
- Bereiten Sie die HIFU-Gerät im OP-Saal durch Abdecken der sterilisierten HIFU-Sonde mit den engagierten sterilen Umschlag mit einer sterilen Ultraschall Kupplung Flüssigkeit (Abbildung 1).
Hinweis: Die HIFU-Sonde wurde mit einem Niedertemperatur-Gas-Plasma-Sterilisator sterilisiert. - Durchführen Sie Laparotomie mit einer monopolaren Messer nach klassische chirurgische Asepsis.
- Legen Sie die Retraktoren unter den Brustkorb und zwischen den Kanten der chirurgischen Inzision.
- Durch die Erforschung der Leber mit intraoperativen diagnostischen Ultraschall-Bildern mit einer 7,5 MHz Typ T-Wandler und Palpation zu bestätigen, dass keine weiteren Metastasen Kompromisse bei der Resektion wurde verpasst mit präoperativen Bildgebung22 Leber Resektion zu bestätigen .
- Die Leber von peritonealen und vaskulären anhängen mit der Schere frei.
- Legen Sie einen schützende Abdominal-Gaze Schwamm (20 x 20 cm2) mit Röntgen nachweisbar Threads unter den Zielbereich, Ultraschall-Ausbreitung und unbeabsichtigte HIFU hemmen auf benachbarte Organe schädigen.
- Bringen Sie die HIFU-Sonde in Kontakt mit der Leber (Abbildung 2).
- Verschieben Sie die HIFU-Sonde auf der Oberfläche der Leber, bis die Position der erwarteten HIFU Ablation (vertreten durch den weißen Kegel überlagert das Sonogramm) am richtigen Ort nach den Zielen der verschiedenen Phasen (Abbildung 3a) ist.
-
Aktivieren Sie die HIFU-Exposition durch die Aktivierung jeder Emittent mit derselben Phase für 40 S. übernehmen eine akustische Leistung von 70 Watt (Freifeld Schallleistung) für oberflächliche Ablationen und 90 W (Freifeld Schallleistung) für eingehende Läsionen.
- Ultraschall-Bilder wurden nicht synchronisiert mit HIFU Belichtungen und daher Störungen während Ablationen in Sonogramme sichtbar waren. Beachten Sie, dass Kochen in Leber Gewebe behandelt während HIFU Einzelaufnahmen erstellt wird. Beachten Sie, dass eine Wolke von Ebullition kurzzeitig für 1 min am Ort der Läsion (Abb. 3 b) angezeigt wird.
Hinweis: Die einzige Läsion erscheint auf dem Sonogramm als eine Hyperechoic Zone in der Mitte und einer echoarmen Zone an seine Grenzen (Abb. 4a).
- Ultraschall-Bilder wurden nicht synchronisiert mit HIFU Belichtungen und daher Störungen während Ablationen in Sonogramme sichtbar waren. Beachten Sie, dass Kochen in Leber Gewebe behandelt während HIFU Einzelaufnahmen erstellt wird. Beachten Sie, dass eine Wolke von Ebullition kurzzeitig für 1 min am Ort der Läsion (Abb. 3 b) angezeigt wird.
- Markieren Sie die Position der HIFU-Sonde, vor allem die akustische Achse an der Oberfläche der Leber, mit einem chirurgischen Marker, wissen, wo Sie schneiden Sie die Leber für grobe Prüfung (Abbildung 2).
- Messen Sie die Dimensionen der HIFU-Ablationen entlang zwei orthogonalen Ebenen nach jeder HIFU-Belichtung, mit Hilfe der integrierten Ultraschall-Bildgebung Sonde.
- Verschieben Sie die HIFU-Sonde auf der Leber Oberfläche zu bestätigen, dass alle acht Lebersegmente können, unabhängig von deren Konformation des einzelnen Patienten abgedeckt werden.
3. macroscopical und histologische Bewertung der HIFU-Läsionen
- Führen Sie die geplanten Leber Resektion mit einem Kelly Schelle um das Leberparenchym und eine Schere zum Schneiden der Leberzellkrebs zu zerquetschen. Führen Sie Blutstillung mit Titan-Clips und/oder bewässernde bipolare Pinzetten.
- Schließen Sie die Aponeurose mit monofilen, lang anhaltende resorbierbare N ° 0 oder N ° 1 Nahtmaterial.
- Schließen Sie die Haut mit ungefärbt, kurzfristige resorbierbare N ° 3/0 Nahtmaterial.
- Geben Sie dem Patienten oral Paracetamol (1 g alle 6 Std.).
Hinweis: Übelkeit und Erbrechen wurden mit 4 mg intravenös Ondansetron behandelt. Mundflüssigkeiten und Fütterung waren am Tag nach der Operation begonnen. Morphin wurde gegeben, um eine visuelle analoge Schmerzskala unter 30/100 zu erhalten. - Die HIFU-Ablationen und Bereiche des CLM mit einem Skalpell zu trennen.
- Schneiden Sie die Ablationen entlang der Achse der Exposition mit einem Skalpell.
- Die HIFU-Ablationen fotografieren.
- Messen Sie die Abmessungen des abgetragenen makroskopisch mit einem Lineal und auf ein Foto, mit entsprechenden Bildanalyse-Software.
- Schneiden Sie jede Ablation in 5 mm Abschnitte zu makroskopischen Homogenität zu beurteilen.
- Die abgetragenen Bereiche in 10 % Phosphat-gepufferte Formalin zu beheben (pH = 7), eingebettet in Paraffin und färben sie mit Hämatoxylin und Eosin.
- Histologisch untersuchen Sie die abgetragenen und umliegenden Gewebe.
(4) Follow-up
- Folgen Sie die Patienten für einen Monat nach den Richtlinien des Instituts für Patienten reseziert für CLM.
- Zusammenfassen von Daten in Bezug auf demografische Merkmale, Vitalparameter (Grundlinie und 5 min nach HIFU), und Sicherheit Beobachtungen und Messungen über die HIFU-Läsionen.
- Verwenden der Spearman Rank Korrelationskoeffizient, um die Assoziation zwischen Variablen zu testen.
Representative Results
Fünfzehn Patienten wurden zwischen März 2010 und November 2011. Sechs Patienten wurden in Phase I. aufgenommen, die in Schritt 1 der Phase IIa sechs Patienten aufgenommen wurden. Drei Patienten wurden in Schritt 2 der Phase IIa eingeschlossen. Eine richtige oder erweiterten Rechten Hepatektomie wurde bei allen Patienten durchgeführt. Phase-IIb läuft derzeit, und Ergebnisse sind nicht beschrieben. Vollständige Ergebnisse der Phasen, die i und IIa bisher, veröffentlicht14.
Phase I:
Insgesamt zwölf HIFU Ablationen erfolgreich entstanden in den sechs Phase-ich Patienten (Abbildung 5). Eine oberflächliche HIFU Ablation und einem tiefen HIFU-Ablation wurden in jeder der 6 Patienten erstellt. Tiefe HIFU Läsionen wurden in einer mittleren Tiefe von 12 ± 2 (10 – 20) mm entspricht einer Brennweite von 22 ± 2 mm (20-40) (Abbildung 3a) platziert. Die daraus resultierende mittlere Entfernung zwischen Glissons Kapsel und die HIFU-Ablation war durchschnittlich, 7 ± 4 mm. (2 / 13) Asepsis bestand nicht bei allen Patienten bei der Vorbereitung und der Nutzung des Gerätes. Es gab keine Läsion im benachbarten Geweben nach HIFU-Ablation. Atemwege und hämodynamischen Parameter gab es keine wesentlichen Änderungen. Die Dauer der HIFU-Verfahren wurde im Durchschnitt 15 ± 7 min (9-27). Der Ultraschall-Bildgebung Sonde integriert mit dem HIFU-Gerät ermöglicht die Visualisierung durchschnittlich 88 % (95 % CI: 67-100 %) der 15 vordefinierte Bereiche.
Phase IIa:
Für die ersten drei Patienten von Schritt 1 hatte die metallische Marke nicht in die HIFU-Läsionen in einer der sechs Ablationen aufgenommen worden. Nach der Überprüfung des Datensatzes des Verfahrens, wurde festgestellt, dass ein Glissonian Stiel mit dem metallischen Marker (Abbildung 6) verwechselt wurde. Je nach Bedarf durch das Design der Studie aufgenommen wurden drei weitere Patienten, und alle sechs zusätzliche HIFU Läsionen wurden korrekt erstellt, um alle sechs metallic Marker. Da das primäre Ziel der Stufe 1 erreicht wurde, genehmigt das Steering Committee der Fortsetzung des Studiums.
Das Ziel von Schritt 2 war zu weit entfernt von einem metallischen Marker Ablationen von 7,5 mm. sechs Ablationen mit einem Abstand von 7,0 ± 2,3 mm (4.3 – 9,8) erreicht wurden zeigen, dass es möglich war, ein Gebiet vor Schäden zu bewahren. Das Verfahren war sicher, Asepsis war nicht gefährdet, und gab es keine Läsion in den benachbarten Organen und kein Abbruch Glissons Kapsel.
Sekundäre Ziele der Phasen I und IIa:
Alle 30 HIFU-Ablationen bei 15 Patienten erstellt wurden, leicht konisch. Die durchschnittliche Länge der HIFU-Ablationen betrug 27,5 ± 6 mm. Die durchschnittliche überlegene Breite der HIFU-Ablationen betrug 21 ± 3,9 mm. In Ultraschallbildern, betrug die durchschnittliche Länge der HIFU-Ablationen 28,9 ± 4,6 mm und die durchschnittliche überlegenen Breite war 23.9 ± 3,8 mm. Abbildung 4 b zeigt den Rang Korrelationskoeffizienten (R = 0,88; p < 0,001; 95 % CI, 0,82-0,91) zwischen makroskopischen Messungen und Messungen mit Ultraschall-Bildern.
Abbildung 7 zeigt die Fähigkeit des imaging Systems, Metastasen zu visualisieren. Abbildung 7a und 7 c zeigen Beispiele von zwei Metastasen abgebildet mit der Ultraschall-Bildgebung Sonde mit dem HIFU-Gerät integriert. Abbildung 7 b und 7D zeigen die entsprechenden Metastasen auf Brutto Pathologie nach der Operation beobachtet. Der HIFU-Schwerpunktregion war das Sonogramm überlagert und in der Benutzeroberfläche, die es ermöglichen, legen Sie den Speicherort der Ablation mit Präzision (Abb. 7a) angezeigt.
Wie in Abbildung 8dargestellt, ist die Abgrenzung zwischen behandelten und unbehandelten Leber sehr scharf (ca. 200 µm). Es gab ein Heiligenschein von kongestiver Gewebe um alle HIFU Ablationen. Die mikroskopische Untersuchung bestätigte homogene Nekrose mit allen HIFU Ablationen. Da gab es nur 1 bis 2 h zwischen HIFU Ablation und Hepatektomie, war es nicht möglich, Nachweis der Apoptose zu beobachten. Ausgeprägte Veränderungen in Hepatozyten wurden jedoch alle HIFU Ablationen beobachtet. Die mikroskopische Analyse bestätigt homogene Ablationen mit allen Fällen, vor allem um Schiffe (Abbildung 8).
Abbildung 1: Vorbereitung der HIFU Gerät. Die HIFU-Gerät wurde durch Abdecken der sterilisierten HIFU-Sonde mit einer sterilen Umschlag mit Ultraschalluntersuchung Flüssigkeit Kupplung vorbereitet. (ein) zeigt dieses Fenster die HIFU-Wandler mit einem sterilen Umschlag bedeckt. (b) zeigt dieses Fenster die Röhre für den Kühlkreislauf. (c) zeigt dieses Fenster die Stecker für die Stromversorgung. (d) dieses Panel zeigt den Anschluss für die bildgebenden Ultraschallsonde. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 2: Verwendung des Prüfpunkts HIFU. Die HIFU-Sonde wurde von hand gehalten und mit der Leber Oberfläche in Kontakt gebracht. (ein) zeigt dieses Fenster die HIFU-Sonde. (b) die Position der HIFU-Sonde zum Zeitpunkt der Ablation zeichnete sich auf die Leber. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 3: Targeting Prozess. (ein) der Benutzer-Oberfläche angezeigt die Position der HIFU-Schwerpunktregion überlagert das Sonogramm, so dass es möglich ist, legen Sie den Speicherort der Ablation in den Geweben. (b) unmittelbar nach die HIFU-Ausstellung, eine Wolke von Ebullition kurzzeitig (für ca. 1 min) am Ort der Läsion erschien. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 4: Überwachung. Nach dem Kochen, erschien die einzige Läsion auf das Sonogramm als eine Hyperechoic Zone in der Mitte und einer echoarmen Zone an seine Grenzen. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 5: makroskopische Visualisierung von zwei HIFU Ablationen. HIFU-Ablationen waren deutlich sichtbar durch grobe Pathologie. (ein) zeigt das Panel ein typisches HIFU-Ablation. (b) dieses Panel zeigt ein Beispiel für eine HIFU-Läsion bei Schritt 1 der Phase IIa erstellt. Ziel war es die metallische Markierung ausrichten. Die Form und die Homogenität der Ablation wurden durch das Vorhandensein von hepatische Adern nicht verändert. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 6: makroskopische Visualisierung ein HIFU-Ablation in Phase IIa erstellt. In einem Fall waren die metallische Marker in der HIFU nicht enthalten. Nach der Überprüfung des Datensatzes des Verfahrens, wurde festgestellt, dass ein Glissonian Stiel mit dem metallischen Marker verwechselt wurde. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 7: Visualisierung von Metastasen mit Hilfe der integrierten Ultraschall-Bildgebung Sonde. Platten (ein) und (c) zeigen Beispiele von zwei Metastasen abgebildet mit der Ultraschall-Bildgebung Sonde mit dem HIFU-Gerät integriert. Platten (b) und (d) zeigen die entsprechenden Metastasen von Brutto Pathologie nach der Operation beobachtet. (ein) angezeigt, das User-Interface die Position der HIFU-Schwerpunktregion überlagert das Sonogramm, so dass es möglich ist, legen Sie den Speicherort der Ablation in den Geweben und zu visualisieren, wenn die Metastase mit Sicherheitsmargen behandelt werden. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 8: histopathologische Untersuchung nach HIFU Ablation. Dieses Fenster zeigt eine repräsentative Leber Untersuchung mittels H & E Färbung. Gab es eine scharfe Abgrenzung zwischen behandelten und unbehandelten Leber mit ausgeprägten Veränderungen in Hepatozyten. Hier ist die Vergrößerung 200 X. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Discussion
Das Ziel dieser Studie war, die Machbarkeit, Sicherheit und Wirksamkeit eines neuen intraoperativen HIFU-Gerätes zu bestätigen. Da dies zum ersten Mal beim Menschen wurde, wurde eine abzutragen und resezieren Studie entworfen, um zu überprüfen, die Fähigkeit des Gerätes, vollständige Ablation und genaue Ausrichtung ohne die Möglichkeit von potentiell kurative Therapie für Patienten zu schaffen. Insgesamt 30 HIFU Ablationen entstanden sicher bei 15 Patienten, jeweils innerhalb von 40 s. Die durchschnittlichen Abmessungen der HIFU-Ablationen wurden 27,5 x 21,0 mm2. Es gab keine sekundäre Läsion im benachbarten Organe. Wichtig ist, war die Form der HIFU-Ablationen durch die großen Blutgefäße (bis zu 5 mm Durchmesser) nicht verändert. Dies ist von besonderer Bedeutung, da es berichtet wurde, dass Blutfluss eine entscheidende Rolle bei thermische Ablation spielt durch Begrenzung der Ablation Größe und Ablation Form23zu verändern. Ein weiterer wichtiger Vorteil dieser intraoperativen HIFU-Gerät im Vergleich mit Ablationen mit Hochfrequenz oder Mikrowellen durchgeführt ist, dass es keine Notwendigkeit, eine Sonde in das Leberparenchym einfügen.
Die Wahl der entwickelt ein HIFU Gerät intraoperative Nutzung gewidmet wurde von onkologischen Notwendigkeiten und technologische Herausforderungen, die ungedeckten HIFU Technologie bleiben unterstützt. Extrakorporale HIFU Behandlungen haben klinisch durchführbar erwiesen. Das Lebervolumen zugänglich zu einer extrakorporalen HIFU-Behandlung ist jedoch ca. 30 % sei eine partielle Rippe Resektion durchgeführt24. Darüber hinaus bei HIFU extracorporeally für die Behandlung von Tumoren der Leber, Haut brennt und Magen Läsionen können25,26erstellt werden. Die intraoperative Ansatz wurde ausgewählt, um diese potenziell wichtigen Komplikationen zu vermeiden. Noch wichtiger ist, sind intraoperative Ablationen weithin in der Verwaltung der CLM, beschäftigt, ob sie Chirurgie zugeordnet oder nicht sind. Trotz Verbesserungen in der Bildgebung neue Lebermetastase sind in etwa 15 % der Patienten22und neue Erkenntnisse, wie peritonealen Carcinomatosis gefunden, kann die Notwendigkeit einer Therapie unter der Regie von Leber entgegen. Für diesen ersten Einsatz beim Menschen das intraoperative HIFU-Gerät entstanden Ablationen in der Nähe von Metastasen und nur in Bereichen, die für Resektion geplant. Dieser erste Schritt galt als wesentlich für die Genauigkeit und die Sicherheit dieser neuen HIFU Gerät demonstrieren vor der Prüfung ihrer routinemäßigen Einsatz zur Behandlung von CLM.
Die Größe der HIFU-Sonde (10 cm im Durchmesser) schränkt nicht seine Benutzerfreundlichkeit, da konnte man die Sonde so zu platzieren, die es erlaubt, eine Ausrichtung der etwa 90 % der gesamten Leber. Dies gelang auch durch eine begrenzte Mittellinie Laparotomie. HIFU-Ablationen waren leicht zu erkennen durch Ultraschall Bildgebung, so dass eine zuverlässige Überwachung der Behandlung, die was ein großer Vorteil gegenüber anderen ablativen Techniken ist. Der geringe Unterschied zwischen Ablation Dimensionen auf Ultraschallbilder gemessen und den gemessenen auf makroskopische Untersuchung war wegen der Schwierigkeit, frische Leber genau entlang der Abbildungsebene zu schneiden.
Obwohl diese Studie bestätigt die theoretischen Vorteile von HIFU für Leber Ablation (d. h. keine Notwendigkeit für eine Intraparenchymal Einführung einer Sonde und Echtzeitüberwachung und Unabhängigkeit von den Kühlkörper Effekt), sollte die Wirksamkeit der intraoperativen HIFU nachgewiesen Sie auf Leber-Metastasen werden. Wenn die Fähigkeit, Lebermetastasen Ziel während der Phase IIb bestätigt wird, werden im nächste Schritt entwerfen eine multizentrische prospektive Kohorte von Patienten mit heilenden Absicht mit intraoperativen HIFU behandelt.
Disclosures
Die Autoren haben nichts preisgeben.
Acknowledgments
Diese Arbeit wurde teilweise durch die LYriCAN (Inka-DGOS-Inserm_12563) finanziert. Die Autoren erkennen die Claude Bernard Universität Lyon 1 für die Verleihung des Preises Antonin Poncet für Arbeiten im Zusammenhang mit dieser Studie. Die Autoren dankbar anerkennen die bereit Beteiligung der Patienten beteiligt, EDAP TMS, die Rolle des Steering Committee (Dominique Elias, Olivier Rouviere, Alain Sezeur, Frédéric Marchal), bestehend aus Verantwortung für die Entscheidung über die Fortsetzung des Studiums nach einer Zwischenanalyse sowie Jean-Yves Scoazec für pathologische Untersuchung.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| MFOCUS | N/A | The transducer has a toroidal geometry and is divided into eight radial ultrasound emitters of 4.16 cm2 each. The working frequency of the transducer is 3 MHz. Each of the eight emitters is divided into 32 individual transducers of equal surface (13 mm2). The radius of curvature of the transducer was 7 cm and the diameter was 7 cm. A curved array ultrasound imaging probe working at a frequency of 7.5 MHz (Vermon, Tours, France) was placed in the center of the device and connected to an ultrasound imaging scanner. The imaging transducer is composed of 128 elements with a 63% bandwidth. The ultrasound imaging plane was aligned with the HIFU acoustic axis in order to position the region to be treated and visualize the ablation with the same device. Due to the geometrical characteristics of a torus, the ultrasound beams coming from each of the eight emitters intersect beyond the principal focal ring and form a secondary focal zone, which contributes to reinforce the homogeneity of the lesion at its center. The location of the focal zones could be changed by electronic focusing or by adjusting the quantity of liquid between the device and the tissue. | |
| Curved array ultrasound imaging probe working at a frequency of 7.5 MHz | Vermon | 6,5/R11,5/192 | |
| Ultrasound imaging scanner BK HAWK | B-K Medical | 2102 EXL | |
| Metallic marker | BIP GmbH | O-twist-marker | |
| ImageJ Image analysis software | Wayne Rasband | ||
| Sterile envelope | CIVCO | CIV-Flex Transducer Cover | |
| Ultrasound coupling liquid | EDAP-TMS | Liv-kit |
References
- Nordlinger, B., et al. Perioperative FOLFOX4 chemotherapy and surgery versus surgery alone for resectable liver metastases from colorectal cancer (EORTC 40983): long-term results of a randomised, controlled, phase 3 trial. The Lancet Oncology. 14 (12), 1208-1215 (2013).
- Adam, R., Laurent, A., Azoulay, D., Castaing, D., Bismuth, H. Two-stage hepatectomy: A planned strategy to treat irresectable liver tumors. Annals of Surgery. 232 (6), 777-785 (2000).
- Folprecht, G., Grothey, A., Alberts, S., Raab, H. R., Kohne, C. H. Neoadjuvant treatment of unresectable colorectal liver metastases: correlation between tumour response and resection rates. Annals of Oncology. 16 (8), 1311-1319 (2005).
- Pawlik, T. M., Schulick, R. D., Choti, M. A. Expanding criteria for resectability of colorectal liver metastases. The Oncologist. 13 (1), 51-64 (2008).
- Kennedy, J. E. High-intensity focused ultrasound in the treatment of solid tumours. Nature Reviews Cancer. 5 (4), 321-327 (2005).
- Uchida, T., et al. High-intensity focused ultrasound therapy for prostate cancer. International Journal of Urology. 19 (3), 187-201 (2012).
- Crouzet, S., et al. Whole-gland ablation of localized prostate cancer with high-intensity focused ultrasound: oncologic outcomes and morbidity in 1002 patients. European Urology. 65 (5), 907-914 (2014).
- Haar, G. T., Coussios, C. High intensity focused ultrasound: physical principles and devices. International Journal of Hyperthermia. 23 (2), 89-104 (2007).
- van Amerongen, M. J., Jenniskens, S. F. M., van den Boezem, P. B., Futterer, J. J., de Wilt, J. H. W. Radiofrequency ablation compared to surgical resection for curative treatment of patients with colorectal liver metastases - a meta-analysis. HPB (Oxford). 19 (9), 749-756 (2017).
- Lin, Z. Y., et al. Effect of heat sink on the recurrence of small malignant hepatic tumors after radiofrequency ablation. Journal of Cancer Research and Therapeutics. 12, C153-C158 (2016).
- Stoltz, A., Gagniere, J., Dupre, A., Rivoire, M. Radiofrequency ablation for colorectal liver metastases. Journal of Visceral Surgery. 151, Suppl 1. S33-S44 (2014).
- Vogl, T. J., et al. Evaluation of microwave ablation of liver malignancy with enabled constant spatial energy control to achieve a predictable spherical ablation zone. International Journal of Hyperthermia. 34 (4), 492-500 (2018).
- Shady, W., et al. Percutaneous Microwave versus Radiofrequency Ablation of Colorectal Liver Metastases: Ablation with Clear Margins (A0) Provides the Best Local Tumor Control. Journal of Vascular and Interventional Radiology. 29 (2), 268-275 (2018).
- Dupre, A., et al. First Clinical Experience of Intra-Operative High Intensity Focused Ultrasound in Patients with Colorectal Liver Metastases: A Phase I-IIa Study. PLoS One. 10 (2), e0118212 (2015).
- Aubry, J. F., et al. The road to clinical use of high-intensity focused ultrasound for liver cancer: technical and clinical consensus. Journal of Therapeutic Ultrasound. 1, 13 (2013).
- Melodelima, D., N'Djin, W. A., Parmentier, H., Chesnais, S., Rivoire, M., Chapelon, J. Y. Ultrasound surgery with a toric transducer allows the treatment of large volumes over short periods of time. Applied Physics Letters. 91 (19), 193901 (2007).
- N'Djin, W. A., et al. Utility of a tumor-mimic model for the evaluation of the accuracy of HIFU treatments. results of in vitro experiments in the liver. Ultrasound in Medicine & Biology. 34 (12), 1934-1943 (2008).
- Melodelima, D., et al. Thermal ablation produced using a surgical toroidal high-intensity focused ultrasound device is independent from hepatic inflow occlusion. Physics in Medicine & Biology. 54 (20), (2009).
- Melodelima, D., et al. Thermal ablation by high-intensity-focused ultrasound using a toroid transducer increases the coagulated volume. Results of animal experiments. Ultrasound in Medicine & Biology. 35 (3), 425-435 (2009).
- Parmentier, H., et al. High-intensity focused ultrasound ablation for the treatment of colorectal liver metastases during an open procedure: study on the pig. Annals of Surgery. 249 (1), 129-136 (2009).
- Lee, Y. J., Wesley, R. A. Statistical contributions to phase II trials in cancer: interpretation, analysis and design. Seminars in Oncology. 8 (4), 403-416 (1981).
- Arita, J., et al. Routine Preoperative Liver-specific Magnetic Resonance Imaging Does Not Exclude the Necessity of Contrast-enhanced Intraoperative Ultrasound in Hepatic Resection for Colorectal Liver Metastasis. Annals of Surgery. 262 (6), 1086-1091 (2015).
- Vahldiek, J. L., et al. Measuring and optimizing results in multipolar RFA: Techniques and early findings in an experimental setting. Clinical Hemorheology and Microcirculation. 58 (1), 77-87 (2014).
- Zhu, H., et al. High intensity focused ultrasound (HIFU) therapy for local treatment of hepatocellular carcinoma: role of partial rib resection. European Journal of Radiology. 72 (1), 160-166 (2009).
- Tanter, M., et al. Compensating for bone interfaces and respiratory motion in high-intensity focused ultrasound. International Journal of Hyperthermia. 23 (2), 141-151 (2007).
- Jung, S. E., Cho, S. H., Jang, J. H., Han, J. Y. High-intensity focused ultrasound ablation in hepatic and pancreatic cancer: complications. Abdominal Radiology. 36 (2), 185-195 (2011).
