1 Einleitung

• 1.1  Derzeitiger Wissensstand

  • 1.1.1  Das Pankreaskarzinom

  • 1.1.2  Diagnosemöglichkeiten

  • 1.1.3  Therapiemöglichkeiten

• 1.2 Prinzip der laserinduzierten Thermotherapie

• 1.3 Herleitung der Aufgabenstellung

• 1.4 Detaillierte Fragestellung

2 Material und Methodik

• 2.1  Versuchstiere

• 2.2 Versuchsgruppen

• 2.3 Lasersystem und Applikatorset

• 2.4 Punktionstechnik unter CT-Kontrolle

• 2.5 Laserinduzierte Thermotherapie unter MRT-Kontrolle

• 2.6 Magnetresonanztomographie unmittelbar nach Thermotherapie und im Follow-up

• 2.7 Tötung der Tiere und Entnahme des Pankreas

• 2.8 Histologische Aufarbeitung

  • 2.8.1  Herstellung der Gewebeblöcke

  • 2.8.2  Herstellung der histologischen Schnittpräparate

• 2.9 Auswertekriterien

  • 2.9.1  Auswertung der magnetresonanztomographischen Bilder

  • 2.9.2  Beurteilung der makroskopischen Gewebeproben

  • 2.9.3  Auswertung der histologischen Schnittpräparate

  • 2.9.4  Grundlagen zur statistischen Analyse

3 Ergebnisse

• 3.1  Allgemein

• 3.2 Magnetresonanztomographische Ergebnisse

  • 3.2.1  Magnetresonanztomographische Größe der Läsionen in der 1. Gruppe (5F-Applikator, 5 Watt)

  • 3.2.2  Magnetresonanztomographische Größe der Läsionen in der 2. Gruppe (9F-Applikator, 10 Watt)

  • 3.2.3  Magnetresonanztomographische Größe der Läsionen in der 3. Gruppe (9F-Applikator, 20 Watt)

  • 3.2.4  Magnetresonanztomographische Größe der Läsionen in der 4. Gruppe (zwei 5F-Applikatoren, je 5 Watt)

  • 3.2.5  Magnetresonanztomographische Intensität der Läsion unmittelbar nach LITT

  • 3.2.6  Magnetresonanztomographische Intensität der Läsion 7 Tage nach LITT

• 3.3 Makroskopische Ergebnisse

  • 3.3.1  Allgemein

  • 3.3.2  Makroskopische Ergebnisse im zeitlichen Verlauf

• 3.4 Mikroskopische Ergebnisse der histologisch aufgearbeiteten Präparate

  • 3.4.1  Allgemein

  • 3.4.2  Mikroskopische Ergebnisse in der 1. Gruppe (5F-Applikator, 5 Watt)

  • 3.4.3  Mikroskopische Ergebnisse in der 2. Gruppe (9F-Applikator, 10 Watt)

  • 3.4.4  Mikroskopische Ergebnisse in der 3. Gruppe (9F-Applikator, 20 Watt)

  • 3.4.5  Mikroskopische Ergebnisse in der 4. Gruppe (zwei 5F-Applikatoren, je 5 Watt)

  • 3.4.6  Mikroskopische Ergebnisse im zeitlichen Verlauf

  • 3.4.7  Beurteilung des Ductus pancreaticus

  • 3.4.8  Beurteilung weiterer Gewebestrukturen

• 3.5 Vergleichsbetrachtungen

  • 3.5.1  Lineare Vergleichsbetrachtungen zwischen der Laserleistung und der magnetresonanztomographischen und histopathologischen Nekrosegröße in den Gruppen 1 bis 3

  • 3.5.2  Weiterführende Vergleichsbetrachtungen zwischen der Laserleistung und der Nekrosegröße in der MRT in den Gruppen 1 bis 3

  • 3.5.3  Weiterführende Vergleichsbetrachtungen zwischen der Laserleistung und der Nekrosegröße in den histopathologischen Präparaten in den Gruppen 1 bis 3

  • 3.5.4  Vergleichsanalyse zwischen der Laserleistung und der Nekrosegröße in der MRT und Histopathologie in den Gruppen 1 bis 4

4 Diskussion

• 4.1  Aktuelle Situation

• 4.2 Die laserinduzierte Thermotherapie – eine Alternative

• 4.3 Die Magnetresonanztomographie zur Prozessbeobachtung

• 4.4 Zielsetzung

• 4.5 Besprechung der vorliegenden Ergebnisse

  • 4.5.1  Durchführbarkeit

  • 4.5.2  Die Magnetresonanztomographie als Monitoringverfahren

  • 4.5.3  Ergebnisse in der pathologischen Untersuchung

  • 4.5.4  Ergebnisse im zeitlichen Verlauf

  • 4.5.5  Korrelation der magnetresonanztomographischen Ergebnisse und der histopathologischen Ergebnisse

• 4.6 Perspektiven für die Zukunft

• 4.7  Schlussfolgerung 

5 Zusammenfassung

Literaturverzeichnis

Danksagung

Eidesstattliche Erklärung

Tab. 1: Klassifikation der Tumoren des Pankreas

Tab. 2: Diagnosemöglichkeiten für das Pankreaskarzinom

Tab. 3: Therapieverfahren für das Pankreaskarzinom mit wichtigen Merkmalen

Tab. 4: Versuchsgruppen

Tab. 5: Bildparameter für T1-gewichtete Gradientenechosequenz (FLASH) zur Positionskontrolle und T1-gewichtete thermo-FLASH-Sequenz (FLASH: fast low angle shot) zur Prozesskontrolle

Tab. 6: Bildparameter für T1-gewichtete Spinechosequenz und T2-gewichtete SE-Sequenz zur Kontrolle nach Thermoablation

Tab. 7: Kontrast- zu- Rausch- Verhältnis (CNR) der Läsionen in den MRT-Aufnahmen unmittelbar nach und 7 Tage nach LITT.

Tab. 8: Korrelationseffizienten und entsprechende Signifikanzen bei linearer Korrelation zweier Variablen.

Abb. 1: Inzision der Haut nach Desinfektion und steriler Abdeckung

Abb. 2: Nd:YAG-Laser (medilas fibertom 5100, Dornier Med Tech, Wessling, Deutschland) in Betrieb, mit rot leuchtender Faserspitze (Pfeil)

Abb. 3: Perkutanes Einführen des Schleusensystems über einen ventralen Zugang unter aseptischen Bedingungen

Abb. 4: Schematische Darstellung des Laserapplikators mit interner Wasserspülung

Abb. 5: CT in transversaler Schnittführung nach Applikation von Ultravist mit deutlich sichtbarem Pankreaskopf, -korpus und jetzt auch Pankreasschwanz (Pfeile)

Abb. 6: CT-Kontrollscan in transversaler Schnittführung zur Lagekontrolle der Punktionsnadel im Pankreasschwanz nach transgastraler Punktion

Abb. 7: Applikatorenanordnung im Pankreas bei der Multiapplikation mit multifokalem Zugang und Temperatursonde mit separatem Zugang  

Abb. 8: Auszug der makroskopischen Längsschnitte durch das Pankreasgewebe mit deutlich abzugrenzender Nekrosezone

Abb. 9: Skizze der pathologischen Schnittpräparate in 5 mm Schichtdicke mit roter Markierung der makroskopisch sichtbaren Nekrosezone (rote Flächen).

Abb. 10: Magnetresonanztomographisch ermittelte mittlere Nekrosegröße in mm in thermo-FLASH-Sequenz während Thermoablation und kontrastmittelverstärkten T1-gewichteten Sequenzen nach LITT in der 1. Gruppe

Abb. 11: Magnetresonanztomographisch ermittelte mittlere Nekrosegrößen in mm in thermo-FLASH-Sequenz während der LITT und kontrastmittelverstärkten T1-gewichteten Sequenzen nach LITT in der Gruppe 2

Abb. 12: Magnetresonanztomographisch ermittelte mittlere Nekrosegröße in mm in den thermo-FLASH-Sequenzen während der LITT und den kontrastmittel-verstärkten T1-gewichteten Sequenzen nach LITT in der Gruppe 3

Abb. 13: Magnetresonanztomographisch ermittelte mittlere Nekrosegröße in mm in thermo-FLASH-Sequenzen während der LITT und in kontrastmittelverstärkten T1-gewichteten Sequenzen nach der LITT in der Gruppe 4, Darstellung der einzelnen Läsionen unterteilt in a/ b für unabhängig entstandene Läsionen in den Versuchstieren 1 – 5  

Abb. 14: T1-gewichtete FLASH-Aufnahme nativ in transversaler Schnittführung 8 min nach Beginn der LITT. Die Pfeile kennzeichnen die deutlich abzugrenzende hypodense Zentralnekrose mit weniger hypodensem Randsaum im Pankreasschwanzbereich.

Abb. 15: T1-gewichtete FLASH-Aufnahme nativ in koronarer Schnittführung 8 min nach Beginn der Intervention. Die Pfeile kennzeichnen die gleiche Nekrose wie oben.

Abb. 16: T2-gewichtete Sequenz in transversaler Schnittführung. Der gelbe Pfeil zeigt die Zentralnekrose mit noch sichtbarem Einstichkanal, roter Pfeil den Randsaum. Das umgebende Pankreas ist vergleichsweise hypointens.

Abb. 17: T2-gewichtete Sequenz, Ausschnitt aus koronarer Schnittführung, Zentral-nekrose (gelber Pfeil), hyperintenser Randsaum (roter Pfeil)

Abb. 18: T1-gewichtete Aufnahme 7 Tage postinterventionem mit gut sichtbarer Nekrose (gelbe Pfeile) und beginnender Organisation der Nekrose erkennbar an der Inhomogenität der Nekrose (grüner Pfeil)

Abb. 19: T2-gewichtete Aufnahme 7 Tage postinterventionem mit deutlich sichtbarer hyperdenser Zentralnekrose (gelber Pfeil) und hyperdensem Randsaum (grüner Pfeil) im Pankreasschwanzbereich

Abb. 20: Frisches Pankreaspräparat mit deutlich sichtbarer Nekrosezone im Zentrum gekennzeichnet durch den schwarzen Kreis  

Abb. 21: Schnitt durch ein formalinfixiertes Präparat mit Aufsicht auf die Nekrose

Abb. 22: Graphische Darstellung der Mittelwerte der Nekrosegrößen in mm der einzelnen Gruppen, mit Unterteilung in 4a (Einzelnekrosen), 4b (suboptimale Verschmelzung) und 4c (optimale Verschmelzungsnekrosen)

Abb. 23: Makroskopischer Schnitt durch das Pankreaspräparat mit deutlich sichtbarer Nekrose mit dunklem Randsaum (gelbe Pfeile) nach Therapie mit einem 5F-Applikator bei 5 Watt über 15 min (Nebenniere, schwarzer Pfeil)

Abb. 24: Makroskopische Schnitte von 5 mm Dicke durch ein formalinfixiertes Pankreaspräparat mit deutlich erkennbarer heller Nekrosezone (roter Pfeil) und dunklem Randsaum (gelbe Pfeile)

Abb. 25: Makroskopische Schnitte von 5 mm Dicke durch das gesamte Pankreaspräparat mit deutlich erkennbarer Nekrose mit Randsaum (gelbe Pfeile) sowie Einstichkanal im Zentrum (roter Pfeil)

Abb. 26: Makroskopische Schnitte von kranial (links) nach kaudal (rechts) durch ein Präparat: Schnitt 3 zeigt die 1. Nekrose mit Zentrum (roter Pfeil) und Randsaum (gelbe Pfeile), Schnitt 4 zeigt die angrenzende Nekrose ca. 5 mm weiter kaudal.  

Abb. 27: Makroskopischer Schnitt durch ein formalinfixiertes Pankreaspräparat mit Nekrose (Pfeile), entnommen unmittelbar nach LITT

Abb. 28: Makroskopische Schnitte von 5 mm Dicke, Entnahme 7 Tage nach LITT mit Nekrose im Korpusbereich (schwarze Pfeile) und deutlichem Randsaum (gelber Pfeil)

Abb. 29: Makroskopische Schnitte 7 Tage nach Laserapplikation mit deutlicher Abgrenzbarkeit der Nekrose (gelbe Pfeile) und des dunklen Randsaumes (rote Pfeile)

Abb. 30: Zentralnekrose mit Zytoplasmaverschmelzung der Zellen bei einer Laserleistung von 5 Watt, 400fache Vergrößerung

Abb. 31: Ungeschädigtes Pankreasparenchym mit vollständig erhaltenen Zellen, 400fache Vergrößerung

Abb. 32: Graphische Darstellung der histopathologisch ermittelten mittleren Nekrosegrößen in der 1. Gruppe  

Abb. 33: Graphische Darstellung der histopathologisch ermittelten mittleren Nekrosegrößen in der 2. Gruppe

Abb. 34: Mikroskopisches Präparat einer Nekrose nach Laserapplikation mit 20 Watt. Die Pfeile kennzeichnen den Übergang von Nekrosezone zu nicht geschädigtem Gewebe.  

Abb. 35: Graphische Darstellung der histopathologisch ermittelten mittleren Nekrosegrößen in der 3. Gruppe  

Abb. 36: Graphische Darstellung der histopathologisch bestimmten mittleren Nekrosegrößen in der 4. Gruppe

Abb. 37: Mikroskopisches Präparat einer Nekrose unmittelbar nach LITT, der Nekroserand ist deutlich erkennbar (schwarze Pfeile) in 50facher Vergrößerung

Abb. 38: Mikroskopisches Präparat einer Nekrose unmittelbar nach LITT, der Nekroserand ist deutlich erkennbar (schwarze Pfeile) in 200facher Vergrößerung

Abb. 39: Nekrose 7 Tage nach LITT mit Granulozytenwall (schwarze Pfeile), Übergangszone (gelbe Pfeile) in 26facher Vergrößerung

Abb. 40: Nekrose 7 Tage nach LITT mit Granulozytenwall (schwarze Pfeile), Übergangszone (gelbe Pfeile) in 50facher Vergrößerung

Abb. 41: Nekrose 7 Tage nach LITT mit Granulozytenwall (schwarze Pfeile), Übergangszone (gelbe Pfeile) in 100facher Vergrößerung

Abb. 42: Nekroseübergang mit Abhebung der Nekrose vom umliegenden Gewebe (oranger Pfeil), Normalgewebe (blauer Pfeil), Nekrosezone (schwarzer Pfeil). Ebenfalls gut erkennbar sind die hypervaskularisierte Granulationszone (grüner Pfeil) mit einsprossenden Kapillaren (roter Pfeil) sowie die Vakuolen innerhalb der Nekrose (schwarzer Pfeil mit Punkt) und die beginnende bindegewebige Durchsetzung der Nekrosezone (gelber Pfeil) bei 50facher Vergrößerung. 

Abb. 43: Nicht geschädigter Pankreasgang in einem Abstand von 2 cm zur Zentralnekrose mit intaktem Gangepithel und vollständig erhaltener Ganglichtung, 100fache Vergrößerung

Abb. 44: Vergrößerungsausschnitt mit vollständig intaktem Gangepithel (schwarze Pfeile) und nicht geschädigtem umliegendem Pankreasparenchym, 400fache Vergrößerung

Abb. 45: Leicht alterierter Pankreasgang in einem Abstand von 10 mm zur Zentralnekrose (schwarze Pfeile) mit leichter Epithelabschilferung (blauer Pfeil), 50fache Vergrößerung

Abb. 46: Vergrößerungsausschnitt mit leichter Epithelabschilferung (blauer Pfeil) und Granulozyten (gelber Pfeil) in unmittelbarer Umgebung des Ganges, 200fache Vergrößerung

Abb. 47: Destruierter Pankreasgang im Zentrum der Nekrose, abgehobenes Gangepithel (schwarzer Pfeil), Sekret in der Ganglichtung (gelber Pfeil), umgebende Nekrose (blauer Pfeil)

Abb. 48: Aktivierter Lymphknoten mit Sekundärfollikeln (gelbe Pfeile) bei 26facher Vergrößerung

Abb. 49: Aktivierter Lymphknoten mit Sekundärfollikeln (gelbe Pfeile) bei 50facher Vergrößerung

Abb. 50: Graphische Darstellung der mittleren Nekrosegröße in thermo-Flash und T1-gewichteten kontrastmittelverstärkten MRT Sequenzen in Abhängigkeit von der Laserleistung  

Abb. 51: Graphische Darstellung der histopathologisch ermittelten mittleren Nekrosegröße in Abhängigkeit von der Laserleistung der Gruppen 1 – 3  

Abb. 52: Graphische Darstellung der magnetresonanztomographisch und histopathologisch ermittelten mittleren Nekrosegröße in Abhängigkeit von der Laserleistung der Gruppen 1 - 3

Abb. 53: Graphische Darstellung der Mittelwerte der Nekrosegrößen in den Gruppen 1 bis 4 mit Untergruppen 4a - 4c in der MRT (T1 mit KM und thermo-Flash) sowie Histologie