Kühleffekte bei der hepatischen Mikrowellenablation

Thermoablative Therapien haben sich in den letzten Jahren zu einer wichtigen Alternative in Behandlung von nicht resektablen Lebertumoren etabliert. Das führende Verfahren der sogenannten In-situ-Ablationen war bisher die Radiofrequenzablation. Hier konnten an einem ausgewählten Patientenkollektiv vergleichbare Ergebnisse zur chirurgischen Resektion werden. Allerdings ist die Anwendung der Radiofrequenzablation durch die Tumorgröße und lokale vaskuläre Kühleffekte durch lebereigene Gefäße limitiert. Aus diesem Grund gewann Mikrowellenablation von Lebermetastasen in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung. eine größere Eindringtiefe der Mikrowellen in das Lebergewebe können im Vergleich zur Radiofrequenzablation größere Lebertumore abladiert werden. Die Mikrowellenablation soll zudem weniger anfällig für vaskuläre Kühleffekte sein. Letztlich ist jedoch die Bedeutung von vaskulären Kühleffekten bei der hepatischen Mikrowellenablation nicht abschließend geklärt sollte daher in dieser Arbeit näher untersucht werden. Die In-vivo-Analyse von vaskulären Kühleffekten bei In-situ-Ablationen ist komplex. Aus Grund waren standardisierte Ex-vivo-Versuche zur Analyse von vaskulären Kühleffekten bei hepatischen Mikrowellenablation notwendig. Im ersten Abschnitt der vorliegenden Arbeit die makroskopische Auswertung von Mikrowellenablation an frischer Schlachthofleber Hier zeigte sich im Vergleich zur histologischen Aufarbeitung der Ablationen, dass eine rein makroskopische Auswertung von Ex-vivo-Ablationen an frischer Schlachthofleber in Bezug die Ablationsform aussagekräftig ist und daher im nachfolgenden Ex-vivo-Versuche zur Untersuchung von vaskulären Kühleffekten valide sind. Im zweiten Abschnitt dieser Arbeit wurden Kühleffekte bei der Mikrowellenablation in einem standardisierten Ex-vivo-Versuchsaufbau im Ablationszentrum analysiert. Hierzu wurden Kühleffekte durch eine perfundierte Glasröhre innerhalb von Schweinelebern induziert. Hier zeigte sich, dass auch bei der Mikrowellenablation ex vivo mit Kühleffekten gerechnet muss. Die Kühleffekte wurden im Wesentlichen durch den Abstand zwischen der Mikrowellenantenne und des Kühlgefäßes beeinflusst. So traten am Ablationsrand stärkere Kühleffekte als im Ablationszentrum auf. Der Gefäßdurchmesser hatte keinen Einfluss auf Kühleffekt. Im dritten Abschnitt dieser Arbeit wurde der vaskuläre Kühleffekt im dreidimensionalen Raum Rahmen von Ex-vivo-Versuchen an frischer Schlachthofleber untersucht. Auch hier wurde perfundierte Glasröhre zur standardisierten Induktion von Kühleffekten verwendet. zu den Erkenntnissen der vorherigen Arbeit, zeigte sich, dass nicht primär der Abstand zwischen der Mikrowellenantenne zum Gefäß für den Kühleffekt entscheidend war, sondern Kühleffekt abhängig vom Abstand zwischen dem Ablationsmittelpunkt und dem Gefäß war. kam es im Ablationsmittelpunkt zu geringeren Kühleffekten als in der Peripherie der Ablationen. Im vierten Abschnitt dieser Arbeit wurden die vaskulären Kühleffekte in vivo an nativer Schweineleber untersucht. Erwartungsgemäß zeigten sich auch hier vaskuläre Kühleffekte. Kühleffekte waren in vivo ebenfalls am Rande der Ablation stärker ausgeprägt als im Ablationszentrum. So konnte um zentral gelegene Gefäße innerhalb der klinisch relevanten inneren White Zone keine Kühleffekte um Lebergefäße detektiert werden. Insgesamt Portalfelder einen stärkeren Kühleffekt als Lebervenen, wobei der Gefäßdurchmesser keinen Einfluss auf den Kühleffekt hatte. Die Ausdehnung von Mikrowellenablation kann in der Regel nur indirekt mittels Bildgebung kontrolliert werden. Nachdem Mikrowellenablationen häufig CT-gestützt durchgeführt werden, erfolgt eine erste Ablationskontrolle in der Regel ebenfalls mittels CT-Bildgebung. Im fünften Abschnitt dieser Arbeit sollte daher die Darstellung von Mikrowellenablationen im CT mit der entsprechenden histologischen Schnittebene verglichen werden. Dies erfolgte im Rahmen Versuchen an nativer Schweineleber. Hier zeigte sich, dass sich in der CT-Bildgebung nur eine einzelne Ablationszone unmittelbar nach einer Mikrowellenablation demarkiert. Dies im Gegensatz zu den drei histologisch erkennbaren Ablationszonen (White Zone, Red Zone Red Zone 2). Die Ablationszone in der CT-Bildgebung korrelierte am ehesten mit der histologischen Red Zone 2, welche weitgehend aus intakten Zellverbänden bestand. Die relevante innere White Zone, in welcher keine Kühleffekte im vorhergehenden Abschnitt Arbeit nachgewiesen werden konnten, konnte in der CT-Bildgebung nicht dargestellt werden. Somit überschätzte die kontrastmittelverstärkte CT-Bildgebung den Bereich des vollständigen Zelluntergangs (White Zone) nach einer Mikrowellenablation geringfügig. Prinzipiell besteht die Gefahr einer unvollständigen Tumorzellzerstörung am Ablationsrand nach einer Mikrowellenablation. Zusammenfassend ist auch bei der hepatischen Mikrowellenablation mit vaskulären zu rechnen. Diese Kühleffekte sind aus tumortherapeutischer Sicht von entscheidender und müssen daher in die Planung von Mikrowellenablationen, sowie in die Entwicklung von computergestützter Planungssoftware für Mikrowellenablationen einbezogen werden

Perivascular vital cells in the ablation center after multibipolar radiofrequency ablation in an in vivo porcine model

Multibipolar radiofrequency ablation (RFA) is an advanced ablation technique for early stage hepatocellular carcinoma and liver metastases. Vessel cooling in multibipolar RFA has not been systematically investigated. The objective of this study was to evaluate the presence of perivascular vital cells within the ablation zone after multibipolar RFA. Multibipolar RFA were performed in domestic pigs in vivo. Three internally cooled bipolar RFA applicators were used simultaneously. Three experimental settings were planned: (1) inter-applicator-distance: 15 mm; (2) inter-applicator-distance: 20 mm; (3) inter-applicator-distance: 20 mm with hepatic inflow occlusion (Pringle maneuver). A vitality staining was used to analyze liver cell vitality around all vessels in the ablation center with a diameter>0.5 mm histologically. 771 vessels were identified. No vital tissue was seen around 423 out of 429 vessels (98.6%) situated within the central white zone. Vital cells could be observed around major hepatic vessels situated adjacent to the ablation center. Vessel diameter (>3.0 mm; p<0.05) and low vessel-to-ablation-center distance (<0.2 mm; p<0.05) were identified as risk factors for incomplete ablation adjacent to hepatic vessels. The vast majority of vessels, which were localized in the clinically relevant white zone, showed no vital perivascular cells, regardless of vessel diameter and vessel type. However, there was a risk of incomplete ablation around major hepatic vessels situated directly within the ablation center. A Pringle maneuver could avoid incomplete ablations

Influence of interapplicator distance on multibipolar radiofrequency ablation during physiological and interrupted liver perfusion in an in vivo porcine model

Radiofrequency ablation (RFA) is a curative treatment option for early stage hepatocellular carcinoma (HCC). Vascular inflow occlusion to the liver (Pringle manoeuvre) and multibipolar RFA (mbRFA) represent possibilities to generate large ablations. This study evaluated the impact of different interapplicator distances and a Pringle manoeuvre on ablation area and geometry of mbRFA. 24 mbRFA were planned in porcine livers in vivo. Test series with continuous blood flow had an interapplicator distance of 20 mm and 15 mm, respectively. For a Pringle manoeuvre, interapplicator distance was predefined at 20 mm. After liver dissection, ablation area and geometry were analysed macroscopically and histologically. Confluent and homogenous ablations could be achieved with a Pringle manoeuvre and an interapplicator distance of 15 mm with sustained hepatic blood flow. Ablation geometry was inhomogeneous with an applicator distance of 20 mm with physiological liver perfusion. A Pringle manoeuvre led to a fourfold increase in ablation area in comparison to sustained hepatic blood flow (p < 0.001). Interapplicator distance affects ablation geometry of mbRFA. Strict adherence to the planned applicator distance is advisable under continuous blood flow. The application of a Pringle manoeuvre should be considered when compliance with the interapplicator distance cannot be guaranteed

Skin cancer classification via convolutional neural networks: systematic review of studies involving human experts

Background: Multiple studies have compared the performance of artificial intelligence (AI) -based models for automated skin cancer classification to human experts, thus setting the cornerstone for a successful translation of AI-based tools into clinicopathological practice. Objective: The objective of the study was to systematically analyse the current state of research on reader studies involving melanoma and to assess their potential clinical relevance by evaluating three main aspects: test set characteristics (holdout/out-of-distribution data set, composition), test setting (experimental/clinical, inclusion of metadata) and representativeness of participating clini-cians. Methods: PubMed, Medline and ScienceDirect were screened for peer-reviewed studies published between 2017 and 2021 and dealing with AI-based skin cancer classification involving melanoma. The search terms skin cancer classification, deep learning, convolutional neural network (CNN), melanoma (detection), digital biomarkers, histopathology and whole slide imaging were com-bined. Based on the search results, only studies that considered direct comparison of AI results with clinicians and had a diagnostic classification as their main objective were included. Results: A total of 19 reader studies fulfilled the inclusion criteria. Of these, 11 CNN-based ap-proaches addressed the classification of dermoscopic images; 6 concentrated on the classification of clinical images, whereas 2 dermatopathological studies utilised digitised histopathological whole slide images. Conclusions: All 19 included studies demonstrated superior or at least equivalent performance of CNN-based classifiers compared with clinicians. However, almost all studies were conducted in highly artificial settings based exclusively on single images of the suspicious lesions. Moreover, test sets mainly consisted of holdout images and did not represent the full range of patient populations and melanoma subtypes encountered in clinical practice. (c) 2021 The Author(s). Published by Elsevier Ltd. This is an open access article under the CC BY-NC-ND license (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/)

Study of Photon Strength Function of Actinides : the Case of U-235, Np-238 and Pu-241

The decay from excited levels in medium and heavy nuclei can be described in a statistical approach by means of Photon Strength Functions and Level Density distributions. The study of electromagnetic cascades following neutron capture based on the use of high efficiency detectors has been shown to be well suited for probing the properties of the Photon Strength Function of heavy (high level density) and/or radioactive (high background) nuclei. In this work we have investigated for the first time the validity of the recommended PSF of actinides, in particular U-235, Np-238 and Pu-241. Our study includes the search for resonance structures in the PSF below S-n and draws conclusions regarding their existence and their characteristics in terms of energy, width and electromagnetic nature.Peer reviewe

Neutron Capture Measurements on Minor Actinides at the n_TOF Facility at CERN : Past, Present and Future

The successful development of advanced nuclear systems for sustainable energy production and nuclear waste management depends on high quality nuclear data libraries. Recent sensitivity studies and reports [1-3] have identified the need for substantially improving the accuracy of neutron cross-section data for minor actinides. The n_TOF collaboration has initiated an ambitious experimental program for the measurement of neutron capture cross sections of minor actinides. Two experimental setups have been constructed for this purpose: a Total Absorption Calorimeter (TAC) [4] for measuring neutron capture cross-sections of low-mass and/or radioactive samples and a set of two low neutron sensitivity C(6)D(6) detectors for the less radioactive materials.Peer reviewe