Ultrasound Imaging of Nd:YAG Laser-Induced Tissue Coagulation in Porcine Livers

Abstract

Aims: Absorption of laser light energy induces denaturation of proteins and thermocoagulation of irradiated tissue. Recently, MRI-guided laser coagulation in combination with MR thermometry was reported as a treatment of liver tumours. In the present study ultrasonographic imaging was evaluated for its suitability in laser induced tissue thermocoagulation. Methods: Fresh porcine livers were used for ex vivo examinations. Placement of the laser catheter and tissue coagulation during laser light emission were online monitored by ultrasonography. Nd:YAG laser-induced tissue damage was evaluated by macroscopical and microscopical examinations of histological sections. Results: During laser light emission a marked hyperdense signal enhancement was observed by ultrasonography which strongly correlated with the extent of macroscopic tissue damage. The size of laser-induced coagulation zone depended on both the power setting and total energy delivered. Carbonization of the tissue surrounding the laser tip is a limiting factor because of laser light absorption. However our data indicate that using appropriate laser energy and exposure time prevent carbonization although carbonization can not be visualized by ultrasonography. Conclusions: It is concluded from the present ex vivo studies that laser coagulation can be effectively performed under ultrasonographic guidance.

Sonographische Darstellung und Kontrolle von Nd:YAG Laserkoagulation in Schweinelebern

Studienziel: Die Absorption von energiereichem Laserlicht (Nd:YAG Laser) nahe dem Infrarotbereich (1064nm) führt durch koagulative und thermische Effekte zur Gewebsnekrose. Eine Laserkoagulation zur Zerstörung von Lebermetastasen wurde bislang unter MRT-Kontrolle durchgeführt. In den vorliegenden Untersuchungen wurde evaluiert, inwiefern eine gezielte Laserkoagulation unter Ultraschallkontrolle möglich ist. Methode: In vitro wurden Laserkatheter in frische Schweinelebern unter sonographischer Kontrolle platziert und der Koagulationsprozess im Ultraschallbild verfolgt. Die Koagulationsherde wurden anschließend makroskopisch und histologisch aufgearbeitet und ausgewertet. Ergebnisse: Sowohl die Führung des Laser-Lichtleiters in der Schweineleber als auch der eigentliche Koagulationsprozess konnten unter den gewählten Bedingungen sonographisch gut verfolgt werden. Dabei stellte sich das koagulierte Areal während der Laserlichtemission im Ultraschallbild als hyperechogenes Areal dar. Ausdehnung und Lokalisation des sonographisch sichtbaren Koagulationsareals korrelierte mit der makroskopisch sichtbaren Koagulationszone in der Leber. Die Größe der Nekrosezonen war abhängig von der Laserleistung, der Expositionszeit und der Gewebekarbonisierung. Schlussfolgerung: Die vorliegenden Untersuchungen an Schweinelebern zeigen, dass bei Wahl geeigneter Parameter eine gezielte Laserkoagulation effektiv unter sonographischer Kontrolle durchgeführt werden kann.

Key words:

Ultrasonography - Laser coagulation - Porcine liver

Schlüsselwörter:

Ultrasonographie - Laserkoagulation - Schweineleber

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