Genauigkeit der computerunterstützten Lungenrundherdvolumetrie an künstlichen pulmonalen Läsionen im Ex-vivo-Modell

Drews, Tobias

Die Entwicklung der Multidetektor-Computertomographie hat die Anzahl zufällig entdeckter pulmonaler Rundherde von kleiner als 10 mm Größe erhöht. Gleichzeitig wurde bekannt, dass selbst in Hochrisikogruppen für ein Lungenkarzinom mehr als 90% dieser Zufallsbefunde benigne sind. Eine invasive Abklärung aller Läsionen ist damit nicht zu rechtfertigen und daraus resultiert ein Bedarf an praktikablen, nicht-invasiven Techniken zur zuverlässigen Unterscheidung der überwiegend gutartigen von den wenigen malignen Herden. Ein weit verbreitetes diagnostisches Kriterium zur Unterscheidung gutartiger und bösartiger Befunde ist die Größenbestimmung und Beurteilung des Wachstumsverhaltens im Verlauf mittels nativer Dünnschnitt-Computertomographie. Da das etablierte Verfahren der Durchmesserbestimmung insbesondere bei sehr kleinen Herden unpräzise ist, bedarf es einer Methode, die die Herdgröße mit größerer Genauigkeit berechnen kann. Vorhergehende Studien, die den prognostischen Nutzen der computerunterstützten Lungenrundherdvolumetrie untersuchten, erzielten in vitro sehr vielversprechende Ergebnisse, konnten jedoch bisher nicht an echtem Lungengewebe durchgeführt werden. Ziel dieser Studie war daher die Untersuchung der Genauigkeit von computerunterstützten volumetrischen Messungen an artifiziellen, soliden kleinen Lungenknötchen unter Ex-vivo-Bedingungen, um zu klären, welcher Messfehler der Volumenmessung für Läsionen bei Kontakt zum Lungengewebe zu erwarten ist. Zu diesem Zweck wurde ein Thoraxphantom verwendet, das für Ex-vivo-Studien an belüfteten Herz-Lungen-Präparaten von Schweinen geeignet ist, und eine minimalinvasive Injektionstechnik entwickelt, die es ermöglichte, kleine pulmonale Rundherde zu implantieren. Mit dieser Methode wurden 23 belüftete Schweinelungen mit insgesamt 322 künstlichen Rundherden präpariert und an einem Mehrzeilen-Spiral-CT untersucht. Für die Volumenanalyse von soliden, klar abgrenzbaren Läsionen wurde ein handelsübliches Volumetrieprogramm benutzt. Das Programm bietet zum einen die Option einer semi-automatischen Volumetrie allein durch den Computer und zum anderen die Möglichkeit einer manuellen Korrektur durch den Untersucher. Nach der Computertomographie wurden die Lungen präpariert, um die Rundherde zur Bestimmung des Referenzvolumens zu gewinnen und mit den Resultaten der computerunterstützten Volumetrie zu vergleichen. 202 Rundherde mit einem mittleren Herddurchmesser von 8,3 mm (± 2,1 %) waren für die Volumenanalyse zu verwerten. Die mittlere relative Abweichung vom wahren Läsionsvolumen betrug – 9,2 % (± 10,6 %) für die semi-automatische und – 0,3 % (± 6,5 %) für die manuell korrigierte Volumetrie. Die Gruppe der Herde mit einem Durchmesser von 5 bis kleiner als 10 mm zeigte eine mittlere relative Abweichung von – 8,7% (± 10,9 %) für die semi-automatische und – 0,3 % (± 6,9 %) für die manuell korrigierte Volumetrie. Damit wurde eine Tendenz zur leichten Unterschätzung der Volumina erkennbar, die in erster Linie auf eine unvollständige Segmentation bei nicht exakt sphärischen Läsionen beruhen dürfte. Insgesamt demonstriert der Ex-vivo-Modellversuch eine sehr hohe Genauigkeit der computerunterstützten Lungenrundherdvolumetrie, wobei die Exaktheit der manuell korrigierten Volumetrie die der semi-automatischen Messung noch übertraf. Der realitätsnahe Modellversuch lässt erwarten, dass diese Fehlertoleranz von weniger als 10 % auf die klinische Situation übertragen werden kann. Im Vergleich mit dem etablierten Verfahren der Durchmesserbestimmung kann mit dieser neuen Methode ein Wachstum frühzeitiger und zuverlässiger detektiert werden. Vor entsprechenden Empfehlungen für die Routine ist jedoch die klinische Wertigkeit des Verfahrens mit weiteren Studien an Patienten zu belegen. Das Ex-vivo-Modell behauptete sich als eine effektive Alternative zu etablierten In-vitro-Lungenphantomen oder Tierversuchen, das auch zur Erprobung zukünftiger Volumetrieverfahren als Testplattform dienen kann.

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Drews, Tobias: Genauigkeit der computerunterstützten Lungenrundherdvolumetrie an künstlichen pulmonalen Läsionen im Ex-vivo-Modell.

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