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Method Article
Die Magnetresonanz könnte eine Echtzeitüberwachung der Position und Temperatur des fokussierten Ultraschalls bei der thermischen Ablation von schmerzhaften Knochenmetastasen ermöglichen, unabhängig von der Krebsart oder früheren lokalen Behandlungen. Unsere innovative Methode der Qualitätssicherung könnte die Anwendung dieser effektiven und sicheren Behandlung erleichtern.
Knochen sind eine der häufigsten Stellen für Krebsmetastasen, die in der Regel Schmerzen verursachen und die Lebensqualität beeinträchtigen. Die Strahlentherapie in Kombination mit Opioiden ist die Standardbehandlung bei schmerzhaften Knochenmetastasen. Diese Behandlung erreicht bei 60-74 % der Patienten eine wirksame Schmerzkontrolle, aber bei wiederkehrenden oder verbleibenden schmerzhaften Knochenmetastasen nach der Strahlentherapie stehen nur begrenzte Behandlungsmöglichkeiten mit begrenztem Nutzen zur Verfügung. Mehr als 40 % der Patienten leiden nach einer erneuten Bestrahlung immer noch unter mäßigen bis starken Knochenschmerzen. Der magnetresonanzgesteuerte fokussierte Ultraschall (MRgFUS) kombiniert hochintensiven fokussierten Ultraschall, der eine thermische Ablation von Knochenmetastasen und eine anschließende Schmerzreduktion ermöglicht, mit der Echtzeit-Magnetresonanz (MR)-Thermometrie zur Überwachung der Temperatur von anatomischen MRT-Bildern mit einer Genauigkeit von 1 °C, einer räumlichen Auflösung von 1 mm und einer zeitlichen Auflösung innerhalb von 3 s. Neben dem zunehmenden klinischen Einsatz zur Kontrolle metastasierender Knochenschmerzen wurde auch der Einsatz von MRgFUS bei anderen Erkrankungen getestet. Die Verwendung der MR-Software als Thermometer ist jedoch die einzige verfügbare Technik, um die Genauigkeit der Software zu überprüfen und die Energieversorgung sicherzustellen. Hier beschreiben wir eine effiziente Methode der Qualitätssicherung, die wir für die thermische Detektion und Energieabgabe vor jeder MRgFUS-Behandlung entwickelt haben, und schlagen einen modifizierten Arbeitsablauf vor, um den Behandlungsverlauf zu beschleunigen und die Schmerzen der Patienten während des Eingriffs zu reduzieren.
Knochen sind eine der häufigsten Stellen für Krebsmetastasen, die in der Regel Schmerzen verursachen und die Lebensqualität beeinträchtigen. Die Strahlentherapie (RT) in Kombination mit Opioiden ist die Standardbehandlung bei schmerzhaften Knochenmetastasen. Diese Behandlung erreicht bei 60-74 % der Patienten eine wirksame Schmerzkontrolle1. Für wiederkehrende oder verbleibende metastasierende Knochenschmerzen nach RT stehen jedoch nur begrenzte Behandlungsmöglichkeiten zur Verfügung. Rebestrahlung, chirurgische Eingriffe, perkutane Kryoablation oder Radiofrequenzablation und erhöhte Dosen von systemischen Opioiden und Analgetika sind Optionen mit begrenzten Indikationen und in der Regel mit Nebenwirkungen. Darüber hinaus haben diese Zweitbehandlungen zu unbefriedigenden Ergebnissen geführt: Mehr als 40 % der Patienten leiden nach einer erneuten Bestrahlung weiterhin unter mäßigen bis starken Knochenschmerzen2.
Hochintensive fokussierte Ultraschallsysteme integrieren Ultraschall aus mehreren Winkeln in einen Punkt und übertragen akustische Energie bei ablativen Temperaturen von mehr als 65 °C3. Diese nichtinvasive Technik wurde für die thermische Ablation an verschiedenen Stellen und für verschiedene Arten von Läsionen eingesetzt 4,5. Im Allgemeinen erzeugen fokussierte Ultraschallsysteme akustische Energie bei Frequenzen von 200 kHz bis 4 MHz 6,7 und erzeugen eine Intensität im Brennpunkt in der Größenordnung von 100 bis 10.000 W/cm2. Bei diesen Energieniveaus lösen die fokussierten Ultraschallstrahlen einen Anstieg der Zelltemperatur über das behandelte Gewebevolumen aus. Der Temperaturanstieg variiert in Abhängigkeit vom Absorptionskoeffizienten des Gewebes, der mit Hilfe der Arrhenius-Analyse oder der thermischen Dosisbeziehung des Sapareto-Dewey-Isoeffekts vorhergesagt wird. Um eine bessere Kontrolle und einen schnelleren Temperaturanstieg zu erreichen, werden für jede Beschallung Brennvolumina von 0,2-5 mm3 empfohlen. Daher erfordert der Abtrag größerer Flächen das Fliesen mit mehreren Beschallungen, um ein großes Volumen abzudecken und eine homogene thermische Schädigung zu erzeugen. Fokussierter Ultraschall verursacht nicht nur Schäden durch thermische Effekte, sondern erzeugt auch Mikrobläschen aufgrund physikalischer Faktoren wie der rektifizierten Diffusion im behandelten Bereich. Wenn die Größe der Mikrobläschen einen Grenzwert erreicht, implodieren sie schließlich, verursachen Mikroschockwellen und beeinträchtigen das umliegende Gewebe. Dieser parallele nichtthermische Effekt trägt auch zu Gewebeverletzungen und Tumornekrosen bei.
Im Gegensatz zu anderen Bildführungstechniken, wie z. B. der Ultraschallbildgebung, liefert die Magnetresonanztomographie (MRT) ein dreidimensionales Bild der Anatomie mit Bildern von Weichgewebe mit klarer Auflösung und quantitativer Temperaturüberwachung. Die Mapping-Software der quantitativen MRT-Thermometrie kann die thermische Veränderung in Grad Celsius berechnen und dann die jeweiligen Orte auf die anatomischen MRT-Bilder überlagern8. Durch die Detektion der Frequenzverschiebung der Protonenresonanz in Wasserwasserstoff, die etwa 0,01 ppm pro Grad Celsius entspricht, kann die temperaturempfindliche MR-Sequenz die Energiedeposition mit einer Genauigkeit von 1 °C zur Messung thermischer Änderungen, einer räumlichen Auflösung von 1 mm und einer zeitlichen Auflösung innerhalb von 3 ssteuern 9,10. Mit dieser erweiterten Software kann das MRT-Gerät diagnostische Bilder liefern und auch thermische Veränderungen innerhalb von Sekunden erkennen und diese während des gesamten Behandlungsverlaufs auf die anatomischen Bilder abbilden. Trotz der Entwicklung einer solchen innovativen Technik gibt es nur wenige Artikel, die die qualitative Sicherheit während jedes Behandlungszyklus beschreiben. Hier möchten wir unser Protokoll und unsere Erfahrungen mit MRgFUS teilen.
Für diese Studie wurde die Genehmigung des Taipei Medical University Joint Institutional Review Board eingeholt.
HINWEIS: Das gleiche Protokoll, das in Kao et al.11 validiert wurde, wurde zwischen 2015 und 2019 zur Behandlung von 138 Fällen verwendet. Die Einschlusskriterien für die Aufnahme in die Behandlung waren: 1) das Vorhandensein einer einzelnen, unterscheidbaren schmerzhaften Knochenmetastase; 2) keine Verabreichung einer vorherigen lokalen Therapie an die angestrebte Knochenläsion; und 3) die Fähigkeit, mit MRgFUS auf die angestrebte Knochenläsion zuzugreifen (Table of Materials). Patienten mit drohenden pathologischen Frakturen wurden ausgeschlossen. Detaillierte Materialien und Geräte sind in der Materialtabelle aufgeführt.
1. Beratung vor der Behandlung und CT-Simulation für den Behandlungsspot
2. Vorbereitung des Patienten auf MRgFUS am Behandlungstag
3. Tägliche Qualitätssicherung (DQA) vor MRgFUS
4. Patientenpositionierung und MRT-Scan vor der Behandlung
5. Konturierung und Planung der Behandlung
6. Überprüfung und Behandlung
7. Bewertung nach der Behandlung
Bei einem 68-jährigen männlichen Patienten wurde im Oktober 2012 ein hepatozelluläres Karzinom (HCC) diagnostiziert. Am 18. Oktober 2012 erhielt er eine linke Lobektomie und die Pathologie berichtete von einem 8,8 cm großen HCC. Nach der Operation litt er unter Schmerzen und Schmerzen im unteren Rückenbereich, und ein MRT am 2. November 2012 zeigte eine große metastasierende Masse, die das linke Kreuzbein, das Darmbein und das Gesäßweichgewebe bet...
Mehrere Studien haben gezeigt, dass MRgFUS sicher und effizient ist, um Schmerzen durch wiederkehrende oder verbleibende Knochenmetastasen nach RTzu kontrollieren 12,13. Bei 64,3-72,0 % der Patienten bestehen metastasierende Knochenschmerzen nach RT und Opioiden. Studien haben auch gezeigt, dass MRgFUS eine begrenzte Toxizität und einen tolerierbaren Behandlungsverlauf aufweist.
MRgFUS erhielt 2011 di...
Die Autoren haben nichts offenzulegen.
Die Autoren danken der Medizinphysikerin Renyi Wang für ihre Hilfe bei der Untersuchung von DQA.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1L degasseed water pouch | InSightec | ASM001480 | for good ultrasound beam transmission |
CT scan | Philips | Brilliance Big Bore 16 Slice CT, 7387 | Acquire CT images for positioning |
EXABLATE | InSightec | EXABLATE 2000 | System for non-invasive tumor ablation through Focal Ultrasound (FUS) treatment under Magnetic Resonance (MR) guidance |
Gel Pad ASSY | InSightec | SET999014 | Transmission gel pad for single Body treatment. |
MR scan | GE | HDxT | Acquire MR images for contouring and planning |
MRI contrast | Guerbet | Dotarem | Enhance MR for acquiring images |
Patient accessory kit | InSightec | SET000016 | clinical applications single use treatment kit |
Patient plastic drape | InSightec | DTP000067 | Cover the panel of ultrasound transducer. Deposible, hygiene use |
Pelvic RF coil | GE | ASM000956 | Enhance MR for acquiring images |
phantom | ATS Labs ATS Labs Inc | Model TxS-100 | for calibration |
ultrasound transmission gel | InSightec | SET000885 | gel for calibration prior MR-guided FUS treatment |
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