Combination of ultrasound guided percutaneous microwave ablation and radioiodine therapy in benign thyroid diseases

Summary

Aim: Goiters and thyroid nodules are an ongoing problem in healthcare. There has not been any treatment of goiters and thyroid nodules based on the combined therapy of microwave ablation (MWA) and radioiodine therapy (RIT) until now. In this study the potential benefit of a combined therapy versus single RIT is evaluated in order to achieve improvements concerning ¹³¹I-dose and hospitalization time. Patients, material, methods: Ten patients with goiter and benign thyroid nodules or Graves' disease were included. Pre-ablation assessments included sonographical imaging, functional imaging with ^99mTc and FNAB to collect data of nodules and total thyroid volume and to exclude malignancy. Prior to treatment, radioiodine uptake test was performed. MWA was operated under local anesthesia with a system working in a wavelength field 902–928 MHz. Post-MWA, thyroid volume was recalculated ultrasonically. Due to reduced vital volume, changes of ¹³¹I-dose and hospitalization time could be monitored. Results: Mean absolute thyroid volume reduction by MWA before applying RIT was 22 ± 11 ml, meaning a relative reduction of 24 ± 6% (p < 0.05). Thereby, administered activity could be reduced by 393 ± 188 MBq using the combined therapy, reflecting a relative reduction of 24 ± 6% (p < 0.05). Additionally, mean hospitalization time was decreased by 2.1 ± 0.8 days using MWA prior to RIT, implying a relative reduction of 28 ± 6% (p < 0.05). Conclusion: Depending on ablated volume by MWA, RITmonotherapy requires on average 31.2% more ¹³¹I-activity than the combined therapy. The combined therapy remarkably decreases ¹³¹I-dose and hospitalization time. The combined MWA and RIT therapy is a considerable, effective and safer alternative to surgery for the treatment of very large benign nodular goiters.

Zusammenfassung

Ziel: In Deutschland sind Strumen und Schilddrüsenknoten ein alltägliches Problem und werden in der Regel chirurgisch und nuklearmedizinisch therapiert. Die Thyreoidektomie birgt verschiedene Risiken (z. B. Narkoserisiko, permanente Rekurrensparese). Bis heute wurde eine kombinierte Therapie aus Mikrowellenablation und Radiojodtherapie für Schilddrüsenkrankheiten in keiner klinischen Studie untersucht. Für die RIT-Monotherapie sind Nebenwirkungen wie beispielsweise Hypothyreose, Radiothyreoiditis, eine chronische Entzündung der Speicheldrüsen oder die Entwicklung einer autoimmunen Schilddrüsenerkrankung, die aufgrund hoher ¹³¹I Aktivitäten auftreten, bekannt. Ziel der Studie ist, potenzielle Vorteile der Kombinationstherapie im Vergleich zur Radiojodmonotherapie hervorzuheben. Genauer untersucht wurden die benötigte ¹³¹I Therapieaktivität und die Krankenhausliegedauer, die abhängig vom Erreichen des in Deutschland gesetzlich vorgeschriebenen Grenzwertes ist. Patienten, Material, Methoden Zehn Patienten (medianes Alter 58 Jahre) mit Struma, M. Basedow und/oder benignen Schilddrüsenknoten wurden in diese Studie einbezogen. Um das Volumen der Schilddrüse sowie der Schilddrüsenknoten zu berechnen und eine Malignität der Schilddrüsenknoten auszuschließen, waren Voruntersuchungen notwendig. Diese beinhalteten Ultraschall und funktionelle Bildgebung mit ^99mTc-Methoxy-isobutyl-isonitril (MIBI), ^99mTc-Pertechnetat und FNP. Vor der Behandlung wurde der Radioiodtest durchgeführt. Für die unter Lokalanästhesie durchgeführte MWA wurde ein System, das im Wellenlängenbereich 902–928 MHz arbeitet (Avecure MWG881, MedWaves, Inc. San Diego, CA), eingesetzt. Durch die sonographische Bestimmung des durch MWA zerstörten Gewebes fand eine Neuberechnung des vitalen Targetvolumens statt. Mit dem verkleinerten vitalen Volumen konnten dann eine Reduzierung der ¹³¹I Therapieaktivität und der Krankenhausliegedauer berechnet werden. Ergebnisse: Die durchschnittliche absolute Volumenreduktion der Schilddrüse durch die MWA betrug 22 ± 11 ml, eine relative Reduktion um 24 ± 6%; (p < 0,05). Hierbei wurde die durchschnittliche ¹³¹I Therapieaktivität um 393 ± 188 MBq reduziert; eine relative Reduktion um 24 ± 6% (p < 0,05). Zusätzlich konnte die durchschnittliche Liegedauer durch die Kombinationstherapie um 2,1 ± 0,8 Tage verkürzt werden; dies stellt eine Reduktion um 28 ± 6% (p < 0,05) dar. Schlussfolgerung: Abhängig vom Volumen, das durch MWA abladiert wurde, benötigte die Radioiodmonotherapie im Durchschnitt 31,2% mehr berechnete ¹³¹I-Aktivität als die Kombinationstherapie. ¹³¹I-Therapieaktivität und Krankenhausliegedauer werden also durch Einsatz der MWA vor der RIT deutlich reduziert. Je größer das Knotenvolumen vor Therapiebeginn und damit verbunden das Gewebe, das abladiert werden kann, desto besser die Resultate. In Zukunft könnten Patienten, die nach den Leitlinien der Deutschen Nuklearmedizin aufgrund ihres großen Schiddrüsenvolumens operiert werden müssten, mit einer konservativen Therapie bestehend aus MWA und RIT behandelt werden. Die Kombinationstherapie ist eine effektive und sichere Alternative zur chirurgischen Behandlung von benignen nodulären Strumen.

Keywords

Thyroid nodules - dosimetry - microwave ablation - radioiodine therapy - combined therapy - Marinelli

Schlüsselwörter

Schilddrüsenknoten - Dosimetrie - Mikrowellenablation - Radioiodtherapie - Kombinationstherapie - Marinelli

^* Both authors contributed equally to this work.

• References

• 1 Alexander C, Bader JB, Schaefer A. et al. Intermediate and long-term side effects of high-dose radioiodine therapy for thyroid carcinoma. J Nucl Med 1998; 39: 1551-1554.
• 2 Baek JH, Lee JH, Sung JY. et al. Complications encountered in the treatment of benign thyroid nodules with US-guided radiofrequency ablation: a multicenter study. Korean Society of ThyroidRadiology 2012; 262: 335-342.
• 3 Berghout A, Wiersinga WM, Drexhage HA. et al. Comparison of placebo with L-thyroxine alone or with carbimazole for treatment of sporadic non-toxic goiter. Lancet 1990; 336: 193-197.
• 4 Brace CL. Microwave Tissue Ablation. Biophysics, Technology and Applications. Critical Reviews in Biomedical Engineering 2010; 65-78.
• 5 Dietlein M, Dressler J, Grünwald F. et al. Deutsche Gesellschaft für Nuklearmedizin. Guideline for radioiodine therapy for benign thyroid diseases (version 4). Nuklearmedizin 2007; 46: 220-223.
• 6 Dietlein M, Dressler J, Eschner W. et al. Deutsche Gesellschaft für Nuklearmedizin; Deutsche Gesellschaft für Medizinische Physik. Procedure guideline for radioiodine test (version 3). Nuklearmedizin 2007; 46: 198-202.
• 7 Etzel M, Happel C, von Müller F. et al. Palpation and elastography of thyroid nodules in comparison. Nuklearmedizin 2013; 52: 97-100.
• 8 Feldkamp J. Qualitätsstandards in der Schilddrüsenmedizin: Versorgung von Schilddrüsenkranken in Deutschland. In: Dralle H. (Hrsg) Schilddrüse; 2009
• 9 Feng B, Liang P, Cheng Z. et al. Ultrasound-guided percutaneous microwave ablation of benign thyroid nodules: experimental and clinical studies. Eur J Endocrinol 2012; 166: 1031-1037.
• 10 Franklyn JA. Thyroid disease and its treatment: short- and long-term consequences. Journal of the Royal College of Physicians of London 1999; 564-567.
• 11 Hall P, Boice Jr. JD, Berg G. et al. Leukaemia incidence after iodine-131 exposure. Lancet 1992; 340: 1-4.
• 12 Happel C, Truong PN, Bockisch B. et al. Colour-coded duplex-sonography versus scintigraphy. Can scintigraphy be replaced by sonography for diagnosis of functional thyroid autonomy? Nuklearmedizin 2013; 52: 186-191.
• 13 Hoffmann R, Rempp H, Clasen S. Microwave ablation. Der Radiologe 2012; 55: 22-28.
• 14 Huysmans D, Hermus A, Edelbroek M. et al. Radioiodine for nontoxic multinodular goiter. Thyroid 1997; 7: 235-239.
• 15 Kemmer W. Richtlinie Strahlenschutz in der Medizin 2002. Berlin: H. Hoffmann; 2003
• 16 Korkusuz H, Happel C, Heck K. et al. Percutaneous thermal microwave ablation of thyroid nodules: Preparation, feasibility, efficiency. Nuklearmedizin 2014; 53: 123-130.
• 17 Korkusuz H, Happel C, Grünwald F. Ultrasound guided percutaneous microwave ablation of hypofunctional thyroid nodules: evaluation by scintigraphic ^99mTc-MIBI imaging. Nuklearmedizin 2013; 52: N68.
• 18 Malik M, Lin LS. Khaw et al. Radioiodine I-131 for the therapy of Graves' diseases. Malaysian Journal of Medical Sciences 2009; 16: 25-33.
• 19 Marinelli LD, Quimby EH, Hine GJ. Dosage determination in the use of radioactive isotopes; practical considerations in therapy and protection. Am J Roentgenol Radium Ther 1948; 59: 260-281.
• 20 Müller F, Happel C, Reinhardt J. et al. Evaluation of radiation and isolation fear in a nuclear medicine ward before and after radioiodine therapy. Thyroid 2014; 24: 1151-1155.
• 21 Nagarajah J, Farahati J, GÖrges R. et al. Success rate of repeated fine needle aspiration biopsy of clinically suspicious thyroid nodules. Nuklearmedizin 2012; 51: 116-118.
• 22 Noaparast Z, Hosseinimehr SJ. Radioprotective agents for the prevention of side effects induced by radioiodine-131 therapy. Future Oncol 2013; 9: 1145-1159.
• 23 Nygaard B, Hegedüs L, Gervil M. et al. Radioiodine treatment of multinodular non-toxic goitre. BMJ 1993; 307: 828-832.
• 24 Reiners C, Wegscheider K, Schicha H. et al. Prevalence of thyroid disorders in the working population of Germany: ultrasonography screening in 96,278 unselected employees. Thyroid 2004; 14: 926-932.
• 25 Rivkees SA, Sklar C, Freemark M. Clinical review 99: The management of Graves' disease in children, with special emphasis on radioiodine treatment. J Clin Endocrinol Metab 1998; 83: 3767-3776.
• 26 Robertson IS. Dosimetry of radionuclides. In: Falk S. (Hrsg) Thyroid disease. Raven, New York: 1997
• 27 Ronga G, Filesi M, D'Apollo R. et al. Autonomous functioning thyroid nodules and ¹³¹I in diagnosis and therapy after 50 years of experience. Clin Nuc Med 2013; 38: 349-353.
• 28 Sahlmann CO, Meller J, Siggelkow H. et al. Patients with autoimmune thyroiditis. Prevalence of benign lymphadenopathy. Nuklearmedizin 2012; 51: 223-227.
• 29 Schilddrüsen-Liga Deutschland e.V. Ultraschallstatistik Schilddrüse 2002–2012.
• 30 Yue W, Wang S, Wang B. et al. Ultrasound guided percutaneous microwave ablation of benign thyroid nodules: Safety and imaging follow-up in 222 patients. Eur J Radiol 2013; 82: 11.