Abordarea intervențională a tumorilor toracice și abdominale

TEZĂ DE DOCTORAT

Abordarea intervențională a tumorilor toracice și abdominale

Doctorand Andrei Roman

Conducător de doctorat Prof.dr. Andrada Seicean

UNIVERSITATEA DE MEDICINĂ ŞI FARMACIE “IULIU HAŢIEGANU”CLUJ-NAPOCA

CLUJ-NAPOCA 2018


Conducător de doctorat Prof.Dr. Andrada Seicean

2

Andrei Roman

LISTA DE PUBLICAŢII

Articole publicate in extenso ca rezultat al cercetării doctorale

1. Vogl TJ, Nour-Eldin NA, Albrecht MH, Kaltenbach B, Hohenforst-Schmidt W, Lin H,

Panahi B, Eichler K, Gruber-Rouh T, Roman A. Thermal Ablation of Lung Tumors:

Focus on Microwave Ablation. RoFo : Fortschritte auf dem Gebiete der Rontgenstrahlen

und der Nuklearmedizin. 2017;189(9):828-43. (1)

ISI - Factor de impact – 1.6 (studiu cuprins în capitolul ”Stadiul actual al cunoașterii”)

2. Vogl TJ*, Roman A*, Nour-Eldin NA, Hohenforst-Schmidt W, Bednarova I, Kaltenbach B.

A comparison between 915 MHz and 2450 MHz microwave ablation systems for the

treatment of small diameter lung metastases. Diagnostic and interventional radiology

(Ankara, Turkey). 2018;24(1):31-7. (2)

ISI - Factor de impact – 1.6 (studiu cuprins în capitolul 2.)

3. Roman A*, Kaltenbach B*, Gruber-Rouh T, Naguib NN, Vogl TJ, Nour-Eldin NA. The role

of MRI in the early evaluation of lung microwave ablation. International journal of

hyperthermia : the official journal of European Society for Hyperthermic Oncology,

North American Hyperthermia Group. 2017:1-8. (3)

ISI, quartila roșie - Factor de impact – 3.4 (studiu cuprins în capitolul 3.)

4. Roman A, Achimas-Cadariu P, Fetica B, Gata V, Seicean A. CT-guided procedures: an

initial experience. Clujul Medical, 2018 (4)

CNCSIS B+ (studiu cuprins în capitoulul 4.)

* Autorii au contribuit în mod egal la efectuarea studiilor

3


CUPRINS

INTRODUCERE 13

STADIUL ACTUAL AL CUNOAŞTERII

1. Biopsiile și drenajele ghidate CT 17

1.1. Tehnică 17

1.2. Particularități ale biopsiilor în funcție de regiunea corporală 18

1.2.1. Mediastin 18

1.2.2. Plămân 19

1.2.3. Ficat 20

1.2.4. Retroperitoneu. Pancreas. Glande suprarenale 20

1.2.5. Rinichi 21

1.2.6. Pelvis 22

1.2.7. Os 22

1.3. Drenaje 23

2. Termoablația tumorilor pulmonare 24

2.1. Introducere 24

2.2. Considerații tehnice 25

2.3. Tehnica ablației 26

2.4. Urmărirea imagistică 27

2.5. Complicații 30

2.6. Indicații și rezultate 32

2.6.1. NSCLC (Non-small-cell lung Carcinoma) 32

2.6.2. Metastaze 33

CONTRIBUŢIA PERSONALĂ

1. Ipoteza de lucru/obiective 37

2. Studiul 1 - Comparație între un sistem de ablație cu microunde de 915 MHz și unul de 2450 MHz în tratamentul tumorilor pulmonare de dimensiuni reduse

39

2.1. Introducere 39

2.2. Ipoteza de lucru/obiective 39

2.3. Material şi metodă 40

2.4. Rezultate 43

2.5. Discuții 46

3. Studiul 2 - Rolul RMN în evaluarea precoce a ablațiilor

pulmonare cu microunde 51

4

Andrei Roman

3.1. Introducere 51

3.2. Ipoteza de lucru/obiective 51


3.4. Rezultate 56

3.5. Discuții 62

4. Studiul 3 - Intervențiile ghidate CT: experiență inițială 65

4.1. Introducere 65

4.2. Obiective 65


4.4. Rezultate 67

4.4.1 Mediastin 69

4.4.2 Plămân 70

4.4.3. Retroperitoneu 72

4.4.4. Pelvis 73

4.4.5. Os 75

4.4.6. Drenaj 77

4.4.7. Complicații 79

4.5. Discuţii 82

5. Concluzii generale 87

6. Originalitatea şi contribuţiile inovative ale tezei 89

REFERINŢE 91

Cuvinte cheie: radiologie intervențională, biopsii, drenaje, ablații

5


INTRODUCERE

În România, radiologia intervențională este un domeniu în stare nascentă. Deși în capitală procedurile intervenționale au devenit parte a rutinei clinice, în multe centre penetrarea acestora este limitată. Cu excepția câtorva tentative sporadice din trecut, în anul premergător finalizării acestei lucrări au fost efectuate de către radiologi primele proceduri intervenționale angiografice (chimioembolizări transarteriale) și CT-ghidate din centrul universitar Cluj-Napoca. Alte proceduri angiografice, precum intervențiile arteriale periferice sau intervențiile TIPS au fost preluate de către cardiologi, respectiv gastroenterologi. De asemenea, procedurile de biopsie și termoablație sub ghidaj ecografic sunt efectuate în majoritate covârșitoare de către specialiști din alte domenii decât radiologia. Având toate acestea în vedere, am ales ca temă pentru lucrarea de față învățarea, aplicarea și aprofundarea prin cercetare a procedurilor intervenționale ghidate CT în scop diagnostic și de tratament.

Dintre procedurile intervenționale sub ghidaj CT, ablațiile tumorilor pulmonare cu radiofrecvență și, în special cu microunde (MWA), sunt în momentul de față în plină dezvoltare. Aceste tehnici se utilizează cu succes în terapia minim-invazivă, cu scop curativ, a tumorilor pulmonare primare și secundare la pacienții inoperabili din considerente clinice. Deși inferioare chirurgiei din punctul de vedere al recidivei locale, ablațiile reprezintă, alături de radioterapia stereotactică singura opțiune terapeutică cu scop potențial curativ la acești pacienți.

Ablațiile cu microunde în tratamentul tumorilor pulmonare au început să fie aplicate relativ recent, prima serie de pacienți fiind publicată în 2008 de către un colectiv din Statele Unite(5), iar a doua, în 2011 de către colectivul Institutului de Radiologie Diagnostică și Intervențională al Clinicii Universitare din Frankfurt am Main, Germania (6). Institutul din Frankfurt dispune de o experiența vastă, de peste 20 de ani, și de un număr impresionant de publicații în domeniul procedurilor ghidate CT și, mai ales, al tehnicilor de termoablație. Prin urmare, în perioada studiilor doctorale am aplicat cu succes pentru un fellowship cu durata de un an la această instituție. Aici am îmbinat activitatea de formare profesionala cu activitatea de cercetare, în vederea dobândirii cunoștințelor necesare pentru efectuarea procedurilor ghidate CT. Ca urmare a acestui fellowship, am publicat trei articole referitoare la ablația cu microunde a tumorilor pulmonare, toate incluse în lucrarea de față.

În țară, am efectuat biopsii și drenaje sub ghidaj CT în cadrul serviciului de radiologie al Institutului Oncologic Prof. Dr. I. Chiricuță. Dintre acestea, biopsiile pulmonare, mediastinale și osoase au reprezentat o premieră în Cluj-Napoca, Institutul Oncologic fiind momentan unul dintre puținele centre din țară în care se efectuează astfel de proceduri.

6

Andrei Roman

STADIUL ACTUAL AL CUNOAŞTERII

1. Biopsiile și drenajele ghidate CT

Puncțiile ghidate CT s-au dezvoltat în paralel cu tehnologia CT, prima astfel de procedură, efectuată pe o tumoră retroperitoneală, fiind raportată în 1975, la doar 4 ani după introducerea CT în practica clinică(7). Acest tip de procedură a devenit în scurt timp larg răspândită, utilizarea ei luând și mai mult amploare în anii `90, odată cu introducerea CT-urilor spirale multi-slice(8).

Tehnica de ghidaj pentru o puncție trebuie selectată în funcție de natura și localizarea leziunii, de tehnica disponibilă și, nu în ultimul rând, de experiența intervenționistului. Ca regulă generală, ghidajul ecografic este de preferat oricând acesta este posibil, fiind o tehnică simplă, neiradiantă și care nu întrerupe workflow-ul unui aparat CT. Ghidajul ecografic este, însă, limitat de lipsa de penetranță a ultrasunetelor dincolo de structurile osoase sau cu conținut aeric, precum și de atenuarea acustică în cazul structurilor profunde. De asemenea, pentru unele localizări specifice cu accesibilitate particulară sunt de preferat tehnicile endoscopice de biopsie. În celelalte situații, ghidajul CT permite o vizualizare excelentă atât a structurilor anatomice, indiferent de profunzime sau localizare, iar instrumentarul utilizat, oferă o precizie foarte mare a prelevării biopsiilor. Dezavantajele tehnicii constau în durata procedurii care duce la întreruperea rutinei uzuale de diagnostic și amplificarea iradierii atât a pacientului cât și, în anumite condiții, a medicului. Mai mult, pot să apară și unele dificultăți cauzate de vizualizarea deficitară a leziunii și de necesitatea ghidajului în afara planului axial.

Indicația pentru o puncție se face la un pacient deja investigat clinico-biologic și imagistic, preferabil ca urmare a unui consens multidisciplinar. Fezabilitatea tehnică a puncției percutane se stabilește de către intervenționist, la fel și metoda de ghidaj corespunzătoare. Din aceste considerente este recomandat ca intervenționistul să fie familiarizat cu interpretarea examinărilor CT și RMN și să stăpânească atât tehnica ghidajului ecografic, cât și a celui CT.

2. Termoablația tumorilor pulmonare

Tratamentul cu intenție curativă al tumorilor pulmonare primare și metastatice

a cunoscut o diversificare substanțială în ultimele două decenii. Aceste noi modalități

de tratament cuprind tehnici chirurgicale de rezecție cu cruțarea parenchimului sau

toracoscopice (VATS: Video-Assisted Thoracoscopic Surgery), radioterapia

stereotactică (SBRT: Stereotactic Body Radioation Therapy) și nu în ultimul rând

tehnicile de termoablație ghidate imagistic precum ablația cu radiofrecvență (RFA), cu

7


microunde (MWA) sau crioablația. Multitudinea tehnicilor, precum și îmbunătățirile

permanente pe care le suferă, fac dificilă alegerea tratamentului optim. Cu toate că

SBRT și tehnicile de termoablație au rate de control local mai reduse decât rezecția

chirurgicală, ele au avantajul de a fi minim invazive și de a nu afecta funcția pulmonară.

Prin urmare, aceste proceduri oferă pacienților cu NSCLC în stadiu incipient precum și

a acelor cu boală pulmonară oligometastatică o șansă la vindecare. Comparativ cu RFA

care în prezent este cea mai bine studiată și răspândită tehnică, fiind în uz de la

începutul anilor 2000, MWA este o opțiune de tratament relativ recentă, prima serie

mare de pacienți fiind publicată in 2008 de Wolf et al. et al (5). De atunci au fost

publicate peste 20 de articole având ca temă tratamentul MWA al NSCLC și al bolii

oligometastatice pulmonare(6, 9-28).

RFA și MWA sunt tehnicile cele mai răspândite în practica clinică, fiind ambele

bazate pe inducerea de necroză tisulară prin temperaturi înalte. Alte tehnici precum

crioablația sau electroporarea ireversibilă, care sunt mult mai rar aplicate vor fi

descrise pe scurt. Urmărirea imagistică, indicațiile și majoritatea complicațiilor sunt

identice pentru MWA și RFA.

CONTRIBUŢIA PERSONALĂ

Studiul 1. Comparație între un sistem de ablație cu

microunde de 915 MHz și unul de 2450 MHz în

tratamentul tumorilor pulmonare de dimensiuni reduse

Scop: Comparația retrospectivă a ratei de control local între un sistem de ablație

cu microunde cu frecvență scăzută (LF) și unul cu frecvență înaltă (HF) în tratamentul

metastazelor mai mici de 3 cm.

Material și metode: Treizeci și șase de pacienți (55 tumori) au fost tratați cu

sistemul LF (915 MHz) și 30 de pacienți cu sistemul HF (39 tumori) cu sistemul HF

(2450 MHz) între ianuarie 2011 și martie 2016. O examinare CT efectuată imediat

premergător ablației și una efectuată la 24 de ore după au fost utilizate pentru a calcula

8

Andrei Roman

dimensiunea ariei de ablație și a calcula grosimea marginii de siguranță. Au fost

analizați posibili factori predictivi pentru progresia locală. Toți pacienții au avut un

follow-up minim de 3 luni cu o mediană de 13,8 luni în grupul LF și 11,7 luni in grupul

HF. Curbe Kaplan-Mayer și analiza log-rang au fost utilizate pentru evaluarea

supraviețuirii fără progresie locală.

Rezultate: Marginea de siguranță (p=0.02), proximitatea față de vasele de sânge

(p=0.04) și originea metastazelor (p=0.02) au influențat în mod semnificativ rata

progresiei locale după ablațiile LF. Nici unul dintre acești factori predictivi nu a fost

semnificativ statistic pentru ablațiile HF. Rata de progresie locală pentru ablațiile LF a

fost de 36,3%, iar pentru ablațiile HF, de 12,8%. Supraviețuirea fără progresie locală la

6, 12 și 18 luni a fost de 79%, 65.2% și 53% pentru ablațiile LF și de 97.1%, 93.7 % și

58.4 % pentru ablațiile HF, cu o diferență semnificativă între curbele de supraviețuire

(p=0.048).

Concluzie: Ablațiile HF au produs arii de ablație mai mari și au avut o rată mai

redusă a progresiei locale decât cele LF.

Studiul 2. Rolul RMN în evaluarea precoce a ablațiilor

pulmonare cu microunde

Scop: Investigarea retrospectivă a rolului unei examinări RMN cu substanță de

contrast efectuată la 24 de ore după ablația cu microunde a unei tumori pulmonare în

prezicerea progresiei locale și identificarea complicațiilor prin comparație cu o

examinare CT nativă.

Material și metode: Patruzeci și nouă de pacienți ce au fost tratați prin ablația a

77 de metastaze pulmonare între 2008 și 2015 au fost incluși. Toți pacienți au fost

supuși unei examinări CT și RMN (ce a inclus secvențe T2 și T1 cu substanță de

contrast) toracice la 24 de ore după ablație. Vizibilitatea tumorii tratate și al conturului

periferic al ariei de ablație au fost cuantificate prin scoruri de la 1 la 3 și comparate

între examinări. Marginea de siguranță a fost măsurată în mod direct dacă ambele

scoruri au fost mai mari sau egale cu 2 și în mod indirect prin metoda substracției.

Capacitatea fiecărei tehnici imagistice de a prezice apariția progresiei locale bazată pe

grosimea marginii de siguranță a fost analizată utilizând curbe ”reciever operating

characteristic (ROC)”. Capacitatea RMN de a identifica un pneumotorace a fost

comparată cu cea a examinării CT.

9


Rezultate: Conturul periferic s-a vizualizat cel mai bine pe secvența T2, urmată

de T1 și CT. Tumora s-a vizualizat cel mai bine pe CT, urmat de T1 și T2. Măsurătoarea

directă a marginii de siguranță a fost posibilă pe CT, T1 și T2 în 68.8%, 64.9% și 27.3%

din cazuri. Măsurătorile directe CT (AUC=0.77) și T1 (AUC=0.76) au avut o

performanță diagnostică mai bună decât măsurătorile indirecte CT (AUC=0.72), T1

(AUC=0.70) și T2 (AUC=0.69). Sensibilitatea și specificitatea examinării RMN pentru

penumotorace au fost de 60,8%, respectiv 87,0%. Un singur caz de pneumotorace >1

cm a fost ratat.

Concluzie: O examinare RMN cu substanță de contrast efectuată la 24 de ore

după ablația cu microunde a unei tumori pulmonare are o abilitate similară de a

prezice apariția progresiei locale cu o examinare CT.

Studiul 3. Intervențiile ghidate CT: experiență

inițială

Introducere: Procedurile intervenționale ghidate CT sunt puțin răspândite în

România în ciuda utilității lor crescute. Studiul de față descrie o primă experiență în

efectuarea acestor proceduri

Material și metode: În studiu au fost incluse tumori sau colecții lichidiene

neabordabile pentru biopsie sau drenaj prin ghidaj ecografic sau endoscopic.

Procedurile au fost efectuate în cadrul Institutului Oncologic Prof. Dr. I. Chiricuță, Cluj-

Napoca pe un sistem CT GE Optima CT660 cu 64 slice-uri. Pentru biopsii s-a utilizat

tehnica coaxială cu un pistol semiautomat 18 G. Drenajele de tip ”pig tail” 10F au fost

introduse prin tehnica Seldinger. Au fost înregistrate retrospectiv date despre

dimensiunile și localizarea leziunii-țintă, tehnica utilizată, ratele de succes și

complicații.

Rezultate: În intervalul 30.05.2017-02.04.2018 s-au desfășurat 30 de

intervenții, dintre care 26 biopsii și 4 drenaje. Au fost efectuate 3 biopsii mediastinale,

8 pulmonare, 6 retroperitoenale, 4 pelvine și 5 osoase. Drenajele au vizat limfocele

pelvine. Dimensiunea leziunilor abordate a fost de 3,2 cm (0,7-9 cm), cu o profunzime

de la tegument de 9,1 cm (0,6-15,2 cm). Durata intervențiilor a fost de 58 minute (31-

93 minute). În urma a 92,3% din biopsii s-a putut pune un diagnostic hisptopatologic

definitiv. Trei proceduri toracice s-au soldat cu complicații, două ușoare (hemotorace,

hematom de părți moi) și una severă (penumotorace sub tensiune tratat prin montare

de dren).

10

Andrei Roman

Concluzii: Ghidajul CT reprezintă o modalitate sigură de acces la leziunile ce nu

pot fi puncționate sub ghidaj ecografic sau endoscopic.

Originalitatea și contribuțiile inovative ale tezei

1) S-a dovedit pentru prima oară într-un context clinic faptul că între două

sisteme MWA poate exista o diferență semnificativă în eficiența tratamentului

tumorilor pulmonare. Aceste cunoștințe pot fi utile în vederea alegerii informate a unui

echipament optim de ablație.

2) S-a dovedit pentru prima oară faptul că o examinare RM efectuată la 24 de

ore după ablația unei tumori pulmonare are o performanță similară cu o examinare CT

în identificarea complicațiilor tardive și în prezicerea apariției progresiei locale a

tumorii. Prin demonstrarea viabilității examinării RM în evaluarea postintervențională

precoce se deschide calea evaluării tehnicii RM în urmărirea de lungă durată a

evoluției bolii.

3) A fost raportată experiența introducerii procedurilor CT-ghidate în practica

clinică a IOCN, biopsiile pulmonare, mediastinale și osoase ghidate CT incluse în acest

studiu fiind primele efectuate în Cluj-Napoca.

11


REFERINŢE

1. Vogl TJ, Nour-Eldin NA, Albrecht MH, Kaltenbach B, Hohenforst-Schmidt W, Lin H, et al. Thermal Ablation of Lung Tumors: Focus on Microwave Ablation. RoFo : Fortschritte auf dem Gebiete der Rontgenstrahlen und der Nuklearmedizin. 2017;189(9):828-43. 2. Vogl TJ, Roman A, Nour-Eldin NA, Hohenforst-Schmidt W, Bednarova I, Kaltenbach B. A comparison between 915 MHz and 2450 MHz microwave ablation systems for the treatment of small diameter lung metastases. Diagnostic and interventional radiology (Ankara, Turkey). 2018;24(1):31-7. 3. Roman A, Kaltenbach B, Gruber-Rouh T, Naguib NN, Vogl TJ, Nour-Eldin NA. The role of MRI in the early evaluation of lung microwave ablation. International journal of hyperthermia : the official journal of European Society for Hyperthermic Oncology, North American Hyperthermia Group. 2017:1-26. 4. Roman A, Achimas-Cadariu P, Fetica B, Gata V, Seicean A. CT-guided procedures: an initial experience. 2018. 2018. 5. Wolf FJ, Grand DJ, Machan JT, DiPetrillo TA, Mayo-Smith WW, Dupuy DE. Microwave Ablation of Lung Malignancies: Effectiveness, CT Findings, and Safety in 50 Patients. Radiology. 2008;247(3):871-9. 6. Vogl TJ, Naguib NN, Gruber-Rouh T, Koitka K, Lehnert T, Nour-Eldin NE. Microwave ablation therapy: clinical utility in treatment of pulmonary metastases. Radiology. 2011;261(2):643-51. 7. Alfidi RJ, Haaga J, Meaney TF, MacIntyre WJ, Gonzalez L, Tarar R, et al. Computed tomography of the thorax and abdomen; a preliminary report. Radiology. 1975;117(2):257-64. 8. Cerci JJ, Bogoni M, Delbeke D. History of Image-Guided Biopsy. Oncological PET/CT with Histological Confirmation: Springer; 2016. p. 1-7. 9. Lu Q, Cao W, Huang L, Wan Y, Liu T, Cheng Q, et al. CT-guided percutaneous microwave ablation of pulmonary malignancies: Results in 69 cases. World journal of surgical oncology. 2012;10:80. 10. Carrafiello G, Mangini M, Fontana F, Di Massa A, Ierardi AM, Cotta E, et al. Complications of microwave and radiofrequency lung ablation: personal experience and review of the literature. La Radiologia medica. 2012;117(2):201-13. 11. Wolf FJ, Aswad B, Ng T, Dupuy DE. Intraoperative microwave ablation of pulmonary malignancies with tumor permittivity feedback control: ablation and resection study in 10 consecutive patients. Radiology. 2012;262(1):353-60. 12. Vogl TJ, Worst TS, Naguib NN, Ackermann H, Gruber-Rouh T, Nour-Eldin NE. Factors influencing local tumor control in patients with neoplastic pulmonary

12

Andrei Roman

nodules treated with microwave ablation: a risk-factor analysis. AJR American journal of roentgenology. 2013;200(3):665-72. 13. Alexander ES, Hankins CA, Machan JT, Healey TT, Dupuy DE. Rib fractures after percutaneous radiofrequency and microwave ablation of lung tumors: incidence and relevance. Radiology. 2013;266(3):971-8. 14. Belfiore G, Ronza F, Belfiore MP, Serao N, di Ronza G, Grassi R, et al. Patients' survival in lung malignancies treated by microwave ablation: our experience on 56 patients. European journal of radiology. 2013;82(1):177-81. 15. Carrafiello G, Mangini M, Fontana F, Ierardi AM, De Marchi G, Rotolo N, et al. Microwave ablation of lung tumours: single-centre preliminary experience. La Radiologia medica. 2014;119(1):75-82. 16. Liu H, Steinke K. High-powered percutaneous microwave ablation of stage I medically inoperable non-small cell lung cancer: a preliminary study. Journal of medical imaging and radiation oncology. 2013;57(4):466-74. 17. Wei Z, Ye X, Yang X, Zheng A, Huang G, Li W, et al. Microwave ablation in combination with chemotherapy for the treatment of advanced non-small cell lung cancer. Cardiovascular and interventional radiology. 2015;38(1):135-42. 18. Yang X, Ye X, Zheng A, Huang G, Ni X, Wang J, et al. Percutaneous microwave ablation of stage I medically inoperable non-small cell lung cancer: clinical evaluation of 47 cases. Journal of surgical oncology. 2014;110(6):758-63. 19. Zheng A, Wang X, Yang X, Wang W, Huang G, Gai Y, et al. Major complications after lung microwave ablation: a single-center experience on 204 sessions. The Annals of thoracic surgery. 2014;98(1):243-8. 20. Acksteiner C, Steinke K. Percutaneous microwave ablation for early-stage non-small cell lung cancer (NSCLC) in the elderly: a promising outlook. Journal of medical imaging and radiation oncology. 2015;59(1):82-90. 21. Han X, Yang X, Ye X, Liu Q, Huang G, Wang J, et al. Computed tomography-guided percutaneous microwave ablation of patients 75 years of age and older with early-stage nonsmall cell lung cancer. Indian journal of cancer. 2015;52 Suppl 2:e56-60. 22. Ni X, Han JQ, Ye X, Wei ZG. Percutaneous CT-guided microwave ablation as maintenance after first-line treatment for patients with advanced NSCLC. OncoTargets and therapy. 2015;8:3227-35. 23. Splatt AM, Steinke K. Major complications of high-energy microwave ablation for percutaneous CT-guided treatment of lung malignancies: Single-centre experience after 4 years. Journal of medical imaging and radiation oncology. 2015;59(5):609-16. 24. Sun YH, Song PY, Guo Y, Sheng LJ. Computed tomography-guided percutaneous microwave ablation therapy for lung cancer. Genetics and molecular research : GMR. 2015;14(2):4858-64.

13


25. Wei Z, Ye X, Yang X, Huang G, Li W, Wang J, et al. Microwave ablation plus chemotherapy improved progression-free survival of advanced non-small cell lung cancer compared to chemotherapy alone. Medical oncology (Northwood, London, England). 2015;32(2):464. 26. Xu X, Ye X, Liu G, Zhang T. Targeted percutaneous microwave ablation at the pulmonary lesion combined with mediastinal radiotherapy with or without concurrent chemotherapy in locally advanced non-small cell lung cancer evaluation in a randomized comparison study. Medical oncology (Northwood, London, England). 2015;32(9):227. 27. Cheng M, Fay M, Steinke K. Percutaneous CT-guided thermal ablation as salvage therapy for recurrent non-small cell lung cancer after external beam radiotherapy: A retrospective study. International journal of hyperthermia : the official journal of European Society for Hyperthermic Oncology, North American Hyperthermia Group. 2016;32(3):316-23. 28. Egashira Y, Singh S, Bandula S, Illing R. Percutaneous High-Energy Microwave Ablation for the Treatment of Pulmonary Tumors: A Retrospective Single-Center Experience. Journal of vascular and interventional radiology : JVIR. 2016;27(4):474-9.

14

Andrei Roman

PHD THESIS SUMMARY

An interventional approach to thoracic and abdominal tumors


Conducător de doctorat Prof.dr. Andrada Seicean

UNIVERSITATEA DE MEDICINĂ ŞI FARMACIE “IULIU HAŢIEGANU”CLUJ-NAPOCA

CLUJ-NAPOCA 2018

PhD student Andrei Roman

PhD supervisor Prof.Dr. Andrada Seicean

15


Publcations

1. Vogl TJ, Nour-Eldin NA, Albrecht MH, Kaltenbach B, Hohenforst-Schmidt W, Lin H,

Panahi B, Eichler K, Gruber-Rouh T, Roman A. Thermal Ablation of Lung Tumors:

Focus on Microwave Ablation. RoFo : Fortschritte auf dem Gebiete der Rontgenstrahlen

und der Nuklearmedizin. 2017;189(9):828-43. (1)

ISI – Impact factor: 1.6

2. Vogl TJ*, Roman A*, Nour-Eldin NA, Hohenforst-Schmidt W, Bednarova I, Kaltenbach B.

A comparison between 915 MHz and 2450 MHz microwave ablation systems for the

treatment of small diameter lung metastases. Diagnostic and interventional radiology

(Ankara, Turkey). 2018;24(1):31-7. (2)

ISI – Impact factor: 1.6

3. Roman A*, Kaltenbach B*, Gruber-Rouh T, Naguib NN, Vogl TJ, Nour-Eldin NA. The role

of MRI in the early evaluation of lung microwave ablation. International journal of

hyperthermia : the official journal of European Society for Hyperthermic Oncology,

North American Hyperthermia Group. 2017:1-8. (3)

ISI, red quartile – Impact factor: 3.4 (studiu cuprins în capitolul 3.)

4. Roman A, Achimas-Cadariu P, Fetica B, Gata V, Seicean A. CT-guided procedures: an

initial experience. Clujul Medical, 2018 (4)

CNCSIS B+

* The authors contributed equally to this work

16

Andrei Roman

CONTENT

INTRODUCTION 13

CURRENT KNOWLEDGE

1. CT guided biopsies and drainages 17

1.1. Technique 17

1.2. Biopsy particularities based on body region 18

1.2.1. Mediastinum 18

1.2.2. Lung 19

1.2.3. Liver 20

1.2.4. Retroperitoneum. Pancreas. Adrenal glands 20

1.2.5. Kidneys 21

1.2.6. Pelvis 22

1.2.7. Bone 22

1.3. Drainages 23

2. Thermal ablation of lung tumors 24

2.1. Introduction 24

2.2. Technical aspects 25

2.3. Ablation technique 26

2.4. Imaging follow-up 27

2.5. Complications 30

2.6. Indications and results 32

2.6.1. NSCLC (Non-small-cell lung Carcinoma) 32

2.6.2. Metastases 33

PERSONAL CONTRIBUTION

1. Objectives 37

2. Fist study - A comparison between 915 MHz and 2450 MHz microwave ablation systems for the treatment of small diameter lung metastases

39


2.2. Objectives 39

2.3. Material and method 40

2.4. Results 43

2.5. Discussion 46

3. Second study - The role of MRI in the early evaluation of lung

microwave ablation 51

17



3.2. Objectives 51


3.4. Results 56

4.5. Discussion 62

4. Third study - CT-guided procedures: an initial experience 65


4.2. Objectives 65


4.4. Results 67

4.4.1 Mediastinum 69

4.4.2 Lung 70

4.4.3. Retroperitoneum 72

4.4.4. Pelvis 73

4.4.5. Bone 75

4.4.6. Drainages 77

4.4.7. Complications 79

4.5. Discussion 82

5. General conclusions 87

6. Originality and innovative contributions of the thesis 89

REFERENCES 91

Keywords: interventional radiology, biopsy, drainage, ablation

INTRODUCTION

18

Andrei Roman

In Romania, the subspecialty of interventional radiology is in its earlier stages

of development. Although in the capital city the interventional procedures have become part of the clinical routine, in many institutions their penetration is still limited. With the exception of some sporadic attempts in the past, the year prior to the finalization of these thesis has witnessed the first angiographic (transarterial chemoembolizations) and CT- guided procedures being performed by radiologists in the university center of Cluj-Napoca. Other angiographic procedures such as the endovascular interventions for peripheral artery disease and TIPS are being performed by cardiologists and gastroenterologists, respectively. Similarly, ultrasound-guided biopsies and thermal ablation techniques are being performed in their vast majority by non-radiologists. Considering the aforementioned reasons, the subject I have chosen for the present thesis were the diagnostic and therapeutic CT-guided procedures

Among the CT guided procedures, radiofrequency and microwave ablation of lung tumors are currently under full development. These techniques are being successfully used in the minimally-invasive curative treatment of primary and secondary lung tumors in medically inoperable patients. Although inferior to surgery regarding local tumor progression, the ablations are, besides stereotactic radiotherapy, the only curative option for these patients.

Lung microwave ablations have been only recently introduced, the first large patient series having been published in 2008 by a research group in the United States (5), and the second one in 2011 by the team working at the Institute for Diagnostic and Interventional Radiology of the Frankfurt am Main University Hospital (6). The Institute in Frankfurt has a vast experience and an impressive number of publications in the area of CT-guided and ablation procedures. Therefore, during my doctoral studies I applied for a one-year fellowship at this institution where I acquired the necessary skills for performing CT-guided procedures and performed research. As a result of this fellowship I published three papers regarding the microwave ablation of lung tumor, all included in the present doctoral thesis.

Back in Romania, I performed CT-guided biopsies and drainages in the radiology department of the Prof. Dr. I. Chiricuță Oncology Institute. Of those, the lung, mediastinal and bone biopsies have been a premier in Cluj-Napoca, the Oncology Institute, being currently one of the few institutions in Romania where such procedures are being performed.

CURRENT KNOWLEDGE

19


1. CT guided biopsies and drainages

CT-guided procedures emerged and developed in parallel with CT technology, the first CT-guided biopsy being performed in 1975 on a retroperitoneal tumor, just four years after CT was introduced in the clinical practice (7). Shortly thereafter, these procedures had become widespread, their usage gaining momentum in the 90`s after the introduction of multi-slice spiral CT technology (8).

The guidance technique must be selected based on the type and location of the lesion, on the materials available and on the experience of the physician. Generally, ultrasound guidance is preferable whenever possible because it is a simple, radiation-free technique which does not interrupt the diagnostic workflow of a CT machine. US guidance is, however, limited by the low penetration of bony and air containing structures and by the acoustic attenuation of deep structures. The disadvantages of the technique are represented by the high procedural duration which interrupts the usual diagnostic routine as well as the radiation burden affecting both the patient, and sometimes, the physician. Moreover, some problems might appear due to poor contrast resolution and by the need of guidance outside of the axial plane.

The biopsy indication is made after a comprehensive clinical, biological and radiologic investigation, and is preferably discussed in a multidisciplinary board. The technical feasibility as well as choice of the guidance technique are chosen by the interventional radiologist. For these reasons it is recommended for the performing physician to be familiar with the interpretation of CT and MRI examinations and to be able to perform both CT and ultrasound guided procedures.

2. Thermal ablation of lung tumors

The curative treatment of lung tumors, both primary and metastatic, has undergone

substantial diversification in the last two decades. New treatment techniques provide a

range of options from parenchyma-sparing surgical resection techniques and video-

assisted thoracoscopic surgery (VATS) to the highly efficient radiation delivery method

represented by stereotactic body radiation therapy (SBRT) and image-guided thermal

ablation therapies, such as radiofrequency (RFA), microwave (MWA), and

cryoablation. The multitude of techniques and their constant improvement raise the

question of which approach is most beneficial for optimal patient outcome. Although

SBRT and the thermal ablation therapies have shown lower control rates compared to

surgical resection, their main advantage is their reduced invasiveness and impact on

respiratory function. Therefore, they offer patients with medically inoperable early-

stage NSCLC or oligometastatic disease a potentially curative treatment option. In

comparison to RFA which has been in use since the early 2000s and is currently the

most widely performed and evaluated thermal ablation technique, MWA is a relatively

20

Andrei Roman

new treatment option, with the first large patient series study being published in 2008

by Wolf et al. (5). Since then, more than 20 articles have been published in the

literature concerning the MW treatment of NSCLC and lung metastases with a main

focus on outcome and complications (6, 9-28). RFA and MWA are the most widely

used techniques that are based on inducing necrosis through high temperatures with

both procedures performed in a similar fashion. Other techniques that are used less

often, such as cryoablation and irreversible electroporation, will only be briefly

discussed. The imaging follow-up, indications and some of the complications are

identical between MWA and RFA.

PERSONAL CONTRIBUTION

First study. A comparison between 915 MHz and

2450 MHz microwave ablation systems for the treatment

of small diameter lung metastases

Purpose: To retrospectively compare the local tumor control rates between a

low frequency (LF) and a high frequency (HF) microwave ablation device in the

treatment of lung metastases <3 cm.

Materials and methods: Thirty six patients (55 tumors) were treated with the

LF system (915 MHz) and 30 patients (39 tumors) were treated with the HF system

(2450 MHz) between January 2011 and March 2016. A CT performed just before the

ablation and one 24 hours after were used to measure the size of the ablation zone and

to calculate the safety margin. The subsequent CTs were used to detect local tumor

progression. Possible predictive factors for local progression were analyzed. All

patients had a minimum follow-up of 3 months with a median of 13.8 months for the

LF group and 11.7 months for the HF group.

Results: The safety margin (p=0.02), blood vessel proximity (p=0.04), and

metastasis origin (p=0.02) significantly influenced the local progression rate after the

LF ablations. None of these predictors was significant for the HF ablations. The local

21


progression rates were 36.3% for the LF ablations and 12.8% for the HF ablations. The

6, 12 and 18 months local progression free survival rates were 79%, 65.2% and 53%

for the LF group and 97.1%, 93.7 % and 58.4 % respectively for the HF group, with a

significant difference between the survival curves (p=0.048).

Conclusion: The HF ablations produced larger ablation zones and had fewer

local progressions compared to the LF ablations.

Second study. The role of MRI in the early evaluation

of lung microwave ablation

Purpose: To retrospectively investigate the role of a contrast enhanced MRI

(ceMRI) performed 24 hours after a microwave ablation (MWA) of the lung, in

predicting local tumor progression (LTP) and detecting complications compared to an

unenhanced CT.

Material and methods: Forty-nine patients that underwent MWA of 77 lung

metastases between 2008 and 2015 were included. All patients received an

unenhanced chest CT and a ceMRI (including T2 and ceT1) 24h after MWA. The

conspicuities of the peripheral rim and of the ablated tumor were scored using 1-3

scales and compared between examinations. The safety margin was measured directly

(both scores ≥2) and indirectly using a subtraction method. The ability of each imaging

modality to predict LTP based on safety margin width was analyzed using receiver

operating characteristic curves. The MRI ability to detect a pneumothorax was

compared to CT.

Results: The peripheral rim was best visualized on T2 followed by T1 and CT.

The tumor was best visualized on CT, followed by T1 and T2. Direct safety margin

measurement was possible on CT, ceT1 and T2 in 68.8%, 64.9% and 27.3% of cases

respectively. Direct CT (AUC=0.77) and ceT1 (AUC=0.76) measurements had better

diagnostic performance than indirect CT (AUC=0.72), ceT1 (AUC=0.70) and T2

(AUC=0.69) measurements. The MRI sensitivity and specificity for pneumothorax were

60.8% and 87.0%, respectively. Only one pneumothorax >1 cm was missed.

Conclusion: A ceMRI performed 24h after MWA of lung tumors has a similar

ability to predict LTP and detect important complications as a CT has.

22

Andrei Roman

Third study. CT-guided procedures: an initial

experience

Background & Aims: Despite their utility, CT-guided procedures have a low

spread in Romania. The current study has the purpose of describing a first experience

in performing these procedures.

Methods: Tumors and fluid collections that were inaccessible for biopsy or

drainage by ultrasound or endoscopic guidance were included. The procedures were

performed using a 64-slice GE Optima CT660 CT scanner. The biopsies were carried

out using the coaxial technique with an 18 G semiautomatic needle. The drainages

were performed using 10 F pig-tail drains that were inserted using the Seldinger

technique. Data regarding the size and location of the target lesion, puncture

technique, success and complication rates were recorded.

Results: Between May 2017 and April 2018, 30 procedures were performed of

which 26 biopsies and 4 drainage insertions. Of the biopsies 3 were mediastinal, 8

pulmonary, 6 retroperitoneal, 4 pelvic, and 5 of the bone. The drainages were

performed for pelvic lymphoceles. The average lesion size was 3.2 cm (0.7-9.0 cm),

with a depth from the skin of 9.1 cm (0.6-15.2 cm). The average procedure duration

was 58 minutes (31-93 minutes). A conclusive histopathological diagnosis was set

after 92.3% of biopsies. Three procedures resulted in complications, two being minor

(hemothorax, soft tissue hematoma) and one severe (tension pneumothorax requiring

drainage).

Conclusions: CT guidance offers safe access to lesions that cannot be biopsied

or drained under ultrasound or endoscopic guidance.

Originality and innovative contributions of the thesis

1) It was shown for the first time in a clinical setting that a significant difference

in the treatment efficiency of lung tumors can exist between different MWA devices.

This knowledge is useful when choosing the optimal ablation system.

23


2) It was shown for the first time that a MRI performed 24 hours after MWA of a

lung tumor has a significant performance in detecting complications and predicting de

occurrence of local tumor progression as a CT. By demonstrating the viability of an

early postinterventional MRI, the perspective of long-term of MRI follow-up can be

considered.

3) The early experience of CT-guided procedures at IOCN was reported. The

lung, mediastinal and bone biopsies included in this study were the first performed in

Cluj-Napoca.

24

Andrei Roman

REFERENCES

1. Vogl TJ, Nour-Eldin NA, Albrecht MH, Kaltenbach B, Hohenforst-Schmidt W, Lin H, et al. Thermal Ablation of Lung Tumors: Focus on Microwave Ablation. RoFo : Fortschritte auf dem Gebiete der Rontgenstrahlen und der Nuklearmedizin. 2017;189(9):828-43. 2. Vogl TJ, Roman A, Nour-Eldin NA, Hohenforst-Schmidt W, Bednarova I, Kaltenbach B. A comparison between 915 MHz and 2450 MHz microwave ablation systems for the treatment of small diameter lung metastases. Diagnostic and interventional radiology (Ankara, Turkey). 2018;24(1):31-7. 3. Roman A, Kaltenbach B, Gruber-Rouh T, Naguib NN, Vogl TJ, Nour-Eldin NA. The role of MRI in the early evaluation of lung microwave ablation. International journal of hyperthermia : the official journal of European Society for Hyperthermic Oncology, North American Hyperthermia Group. 2017:1-26. 4. Roman A, Achimas-Cadariu P, Fetica B, Gata V, Seicean A. CT-guided procedures: an initial experience. 2018. 2018. 5. Wolf FJ, Grand DJ, Machan JT, DiPetrillo TA, Mayo-Smith WW, Dupuy DE. Microwave Ablation of Lung Malignancies: Effectiveness, CT Findings, and Safety in 50 Patients. Radiology. 2008;247(3):871-9. 6. Vogl TJ, Naguib NN, Gruber-Rouh T, Koitka K, Lehnert T, Nour-Eldin NE. Microwave ablation therapy: clinical utility in treatment of pulmonary metastases. Radiology. 2011;261(2):643-51. 7. Alfidi RJ, Haaga J, Meaney TF, MacIntyre WJ, Gonzalez L, Tarar R, et al. Computed tomography of the thorax and abdomen; a preliminary report. Radiology. 1975;117(2):257-64. 8. Cerci JJ, Bogoni M, Delbeke D. History of Image-Guided Biopsy. Oncological PET/CT with Histological Confirmation: Springer; 2016. p. 1-7. 9. Lu Q, Cao W, Huang L, Wan Y, Liu T, Cheng Q, et al. CT-guided percutaneous microwave ablation of pulmonary malignancies: Results in 69 cases. World journal of surgical oncology. 2012;10:80. 10. Carrafiello G, Mangini M, Fontana F, Di Massa A, Ierardi AM, Cotta E, et al. Complications of microwave and radiofrequency lung ablation: personal experience and review of the literature. La Radiologia medica. 2012;117(2):201-13. 11. Wolf FJ, Aswad B, Ng T, Dupuy DE. Intraoperative microwave ablation of pulmonary malignancies with tumor permittivity feedback control: ablation and resection study in 10 consecutive patients. Radiology. 2012;262(1):353-60. 12. Vogl TJ, Worst TS, Naguib NN, Ackermann H, Gruber-Rouh T, Nour-Eldin NE. Factors influencing local tumor control in patients with neoplastic pulmonary

25


nodules treated with microwave ablation: a risk-factor analysis. AJR American journal of roentgenology. 2013;200(3):665-72. 13. Alexander ES, Hankins CA, Machan JT, Healey TT, Dupuy DE. Rib fractures after percutaneous radiofrequency and microwave ablation of lung tumors: incidence and relevance. Radiology. 2013;266(3):971-8. 14. Belfiore G, Ronza F, Belfiore MP, Serao N, di Ronza G, Grassi R, et al. Patients' survival in lung malignancies treated by microwave ablation: our experience on 56 patients. European journal of radiology. 2013;82(1):177-81. 15. Carrafiello G, Mangini M, Fontana F, Ierardi AM, De Marchi G, Rotolo N, et al. Microwave ablation of lung tumours: single-centre preliminary experience. La Radiologia medica. 2014;119(1):75-82. 16. Liu H, Steinke K. High-powered percutaneous microwave ablation of stage I medically inoperable non-small cell lung cancer: a preliminary study. Journal of medical imaging and radiation oncology. 2013;57(4):466-74. 17. Wei Z, Ye X, Yang X, Zheng A, Huang G, Li W, et al. Microwave ablation in combination with chemotherapy for the treatment of advanced non-small cell lung cancer. Cardiovascular and interventional radiology. 2015;38(1):135-42. 18. Yang X, Ye X, Zheng A, Huang G, Ni X, Wang J, et al. Percutaneous microwave ablation of stage I medically inoperable non-small cell lung cancer: clinical evaluation of 47 cases. Journal of surgical oncology. 2014;110(6):758-63. 19. Zheng A, Wang X, Yang X, Wang W, Huang G, Gai Y, et al. Major complications after lung microwave ablation: a single-center experience on 204 sessions. The Annals of thoracic surgery. 2014;98(1):243-8. 20. Acksteiner C, Steinke K. Percutaneous microwave ablation for early-stage non-small cell lung cancer (NSCLC) in the elderly: a promising outlook. Journal of medical imaging and radiation oncology. 2015;59(1):82-90. 21. Han X, Yang X, Ye X, Liu Q, Huang G, Wang J, et al. Computed tomography-guided percutaneous microwave ablation of patients 75 years of age and older with early-stage nonsmall cell lung cancer. Indian journal of cancer. 2015;52 Suppl 2:e56-60. 22. Ni X, Han JQ, Ye X, Wei ZG. Percutaneous CT-guided microwave ablation as maintenance after first-line treatment for patients with advanced NSCLC. OncoTargets and therapy. 2015;8:3227-35. 23. Splatt AM, Steinke K. Major complications of high-energy microwave ablation for percutaneous CT-guided treatment of lung malignancies: Single-centre experience after 4 years. Journal of medical imaging and radiation oncology. 2015;59(5):609-16. 24. Sun YH, Song PY, Guo Y, Sheng LJ. Computed tomography-guided percutaneous microwave ablation therapy for lung cancer. Genetics and molecular research : GMR. 2015;14(2):4858-64.

26

Andrei Roman

25. Wei Z, Ye X, Yang X, Huang G, Li W, Wang J, et al. Microwave ablation plus chemotherapy improved progression-free survival of advanced non-small cell lung cancer compared to chemotherapy alone. Medical oncology (Northwood, London, England). 2015;32(2):464. 26. Xu X, Ye X, Liu G, Zhang T. Targeted percutaneous microwave ablation at the pulmonary lesion combined with mediastinal radiotherapy with or without concurrent chemotherapy in locally advanced non-small cell lung cancer evaluation in a randomized comparison study. Medical oncology (Northwood, London, England). 2015;32(9):227. 27. Cheng M, Fay M, Steinke K. Percutaneous CT-guided thermal ablation as salvage therapy for recurrent non-small cell lung cancer after external beam radiotherapy: A retrospective study. International journal of hyperthermia : the official journal of European Society for Hyperthermic Oncology, North American Hyperthermia Group. 2016;32(3):316-23. 28. Egashira Y, Singh S, Bandula S, Illing R. Percutaneous High-Energy Microwave Ablation for the Treatment of Pulmonary Tumors: A Retrospective Single-Center Experience. Journal of vascular and interventional radiology : JVIR. 2016;27(4):474-9.

Abordarea intervențională a tumorilor toracice și abdominale

Documents

Transcript of Abordarea intervențională a tumorilor toracice și abdominale