Rofo 2001; 173(7): 632-638
DOI: 10.1055/s-2001-15832
EXPERIMENTELLE RADIOLOGIE
ORIGINALARBEIT
© Georg Thieme Verlag Stuttgart · New York

Kryotherapie maligner Tumoren: Untersuchungen mittels MRT im Tierexperiment und Vergleich mit morphologischen Veränderungen[*]

Cryotherapy of malignant tumors: MR imaging in comparison with pathological changes in miceB. Romaneehsen1 , M. Anders1 , B. Röhrl*1 , H.-J. Hast1 , J. G. Hengstler2 , I. Schiffer1 , B. Neugebauer*1 , E. Teichmann1 , W. G. Schreiber1 , M. Thelen1
  • 1Klinik und Poliklinik für Radiologie
  • 2Institut für Toxikologie
  • Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Further Information

Publication History

Publication Date:
31 December 2001 (online)

Zusammenfassung.

Ziele: Evaluierung der Durchführbarkeit und Effizienz einer perkutanen Kryotherapie mittels 7-F-Kryosonde in Nacktmäusen. Erheben des histopathologischen Befundes der Kryoläsion nach definierten Zeitintervallen und Überprüfung einer möglichen Rolle der Apoptose nach Kryotherapie. Darstellung morphologischer Veränderungen des Tumors und des angrenzenden Gewebes im Anschluss an die Kryotherapie mittels kontrastmittelunterstützter MRT. Methodik: Zweiminütige Kryotherapie subkutan implantierter Tumoren eines nicht-kleinzelligen Bronchialkarzinoms (Lu1-Zellreihe) bei 15 Nacktmäusen. Gruppe a (9 Tiere): Präparation und histomorphologische Begutachtung (HE-Färbung; TUNEL-Assay) von 7 Tieren nach 0 - 28 Tagen; Langzeitverlauf von zwei Tieren. Gruppe b: zusätzliche MRT-Untersuchung von 6 Tieren vor sowie zu definierten Zeitintervallen nach der Kryotherapie mittels T1- und T2-gewichteter sowie kontrastverstärkter T1-gewichteter Spin-Echo-Sequenzen und anschließende Präparation. Vergleichende histologische Kontrolluntersuchung an unbehandelten Mäusen. Ergebnisse: Rasche Tumorverkleinerung nach Kryotherapie (50 % innerhalb zwei Wochen) und narbige Ausheilung mit einer rezidivfreien Überlebenszeit von über 6 Monaten bei zwei Mäusen. In der nach der Kryotherapie durchgeführten MRT fehlende Kontrastmittelanreicherung im behandelten Gewebe mit stark anreicherndem Randsaum als Zeichen einer zentralen Stase und peripheren Hyperämie. Histologisch zunehmende, nach 4 Tagen fast vollständige Nekrose des eingefrorenen Bezirkes sowie Apoptose-positive Kerne im TUNEL-Assay. Schlussfolgerung: Etablierung eines geeigneten Tier-Modelles für weitere Fragestellungen. Vollständige Tumorablation der bis zu 2 cm messenden Tumoren mit narbiger Ausheilung nach zweiminütiger Kryotherapie. Die Apoptose nimmt neben der Koagulationsnekrose eine mögliche Rolle bei der Tumordestruktion nach Kryotherapie ein. Die kontrastmittelunterstützte MRT ist zur Beurteilung der Kryoläsion nach der Therapie geeignet.

Cryotherapy of malignant tumors: MR imaging in comparison with pathological changes in mice.

Purpose: Aim of our study was to investigate the efficacy of 7 F cryoprobes for percutaneous use morpho- and histologically, to examine the role of apoptosis after cryotherapy, and to compare contrast-enhanced MRI with histopathological findings at different time intervals in a tumor-mouse model. Methods: Percutaneous cryotherapy was performed in 15 immunocompromised nude mice with subcutaneously implanted tumors using the non-small-cell lung cancer cell line Lu 1. In group a) 7 mice were sacrificed after definite time intervals and histological examinations were done for evaluation of necrosis and apoptosis (HE; TUNEL assay); 2 mice are in long-term follow-up. In group b) in 6 mice tumor destruction and perfusion before and after freezing were investigated with native and contrast-enhanced MR imaging (T1- and T2-weighted spin-echo) and compared with histopathological findings. Histological control were done in 2 untreated mice. Results: We observed fast tumor-reduction within two weeks (ca. 50 %). On long-term follow-up (> 6 months) no recurrence has been noticed so far. Tumors were well vascularized prior to treatment and did not-show contrast enhancement an any time after cryotherapy. A narrow contrast-enhanced zone was seen on the tumor border subcutaneously as a sign of peripheral hyperemia and central vascular stasis after cryotherapy. On histology there was evidence of both apoptosis and necrosis. Conclusion: We have established a tumor-mouse model for further investigations. Two minutes freezing of a 2-cm tumor in the mouse model is sufficient for tumor ablation with scarred healing. Apoptosis may play a role in cryotherapy of experimental tumors. Contrast-enhanced MRI is suitable for the estimation of the cryolasion.

1 * Diese Publikation enthält Ergebnisse der Dissertationen von cand. med. B. Röhrl und cand. med. B. Neugebauer

Literatur

  • 1 Cooper I S. Cryogenic surgery - a new method of destruction or extirpation of benign or malignant tissues.  N Engl J Med. 1963;  268 743-774
  • 2 Onik G, Cohen J, Reyes G, Rubinsky B, Chang Z, Baust J. Transrectal ultrasound-guided percutaneous radical cryosurgical ablation of the prostate.  Cancer. 1993;  72 1291-1299
  • 3 Ravicumar T S, Steele G D. Hepatic cryosurgery.  Surg Clin North Am. 1989;  69 433-439
  • 4 Staren E D, Sabel M S, Gianakakis L M. Cryosurgery of breast cancer.  Arch Surg. 1997;  132 28-33
  • 5 Zhou X D, Zhao-You T, Ye-Quin Y, Zeng-Chen M. Clinical evaluation of cryosurgery in the treatment of primary liver cancer: report of 60 cases.  Cancer. 1988;  61 1889-1892
  • 6 Lee F T, Chosy S G, Littrup P, Warner T F, Kuhlman J E, Mahvi D. CT-monitored percutaneous cryoablation in a pig liver model: pilot study.  Radiology. 1999;  211 687-692
  • 7 Speetzen R, Tacke J, Heschel I, Adam G, Rau G, Günther R W. Minimal-invasive interstitielle Kryochirurgie unter MR-Kontrolle: Möglichkeiten für In-vivo Forschung und klinische Anwendung.  Biomedizinische Technik. 1998;  43 12-13
  • 8 Adam R, Akpinar E, Johann M, Kunstlinger F, Majno P, Bismuth H. Place of Cryosurgery in the Treatment of Malignant Liver Tumors.  Ann Surg. 1997;  225 39-50
  • 9 Gage A, Baust J. Mechanisms of tissue injury in cryosurgery.  Cryobiology. 1998;  37 171-186
  • 10 Mazur P. The role of intracellular freezing in the death of cells cooled at supraoptimal rates.  Cryobiology. 1997;  14 251-272
  • 11 Stucke K, Hirte D. Zur Kryochirurgie maligner Lebertumoren.  Acta Hepatospenol. 1970;  6 416-422
  • 12 Rabin Y, Coleman R, Mordohovich D, Ber R, Shitzer A. A new cryosurgical device for controlled freezing II. In vivo experiments on skeletal muscle of rabbit hindlimbs.  Cryobiology. 1996;  33 93-105
  • 13 Stucke K, Kahlert F. Morphologische Studien zur Kryochirurgie der Leber.  Acta Hepatosplenol. 1969;  5 311-324
  • 14 Saraste A. Morphologische Kriterien und Nachweis von Apoptose.  Herz. 1999;  24 189-195
  • 15 Chen C T, Burton-Wurster I, Borden C, Lust G. Necrosis followed by apoptosis in articular cartilage after repetitive impacts. Presented at 23rd Annual meeting of the American Society of Biomechanics.  1999: Oct 21 - 23
  • 16 Daniel B, Butts K, Block W. Magnetic resonance imaging of frozen tissues: Temperature-dependent MR signal characteristics and relevance for monitoring of cryosurgery.  Magn Reson Med. 1999;  41 627-630
  • 17 Saliken J, McKinnon G, Gray R. CT for monitoring cryotherapy.  Am J Roentgenol. 1996;  166 853-855
  • 18 Tacke J, Speetzen R, Schorn R, Glowinski A, Grosskortenhaus S, Adam G, Rasche V, Rau G, Günther R W. Experimentelle MR-gesteuerte Kryotherapie des Gehirns mit nahezu Echtzeitdarstellung durch radiale k-Raum Abtastung.  Fortschr Röntgenstr. 1999;  170 214-217
  • 19 Layer G. Bildgesteuerte Interventionen bei Lebertumoren.  Radiologe. 1999;  39 750-755
  • 20 Tacke J, Speetzen R, Heschel I, Hunter D W, Rau G, Günther R W. Imaging of interstitial cryotherapy - an in vitro comparison of ultrasound, computed tomography and magnetic resonance imaging.  Cryobiology. 1999;  38 250-259
  • 21 Hawighorst H, Dörsam J, Knopp M V, Jugowski W, Schoenberg S O, Wiesel M, Essig M, van Kaick G. MR-tomographische Verlaufskontrollen des Prostatakarzinoms nach Kryotherapie: Erste Ergebnisse.  Fortschr Röntgenstr. 1998;  168 44-48
  • 22 Kalbhen C L, Hricak H, Shinohara K, Chen M, Parivar F, Kurhanewicz J, Vigneron D B, Caroll P R. Prostate carcinoma: MR-imaging findings after cryosurgery.  Radiology. 1996;  198 807-811

1 * Diese Publikation enthält Ergebnisse der Dissertationen von cand. med. B. Röhrl und cand. med. B. Neugebauer

Dr. Bernd Romaneehsen

Klinik und Poliklinik für Radiologie
Johannes Gutenberg-Universität

Langenbeckstraße 1
55131 Mainz

Phone: + 49-6131-172019

Fax: + 49-6131-175558

Email: roman@radiologie.klinik.uni-mainz.de

    >