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Bibliographic Metadata

Title
5-aminolevulinic acid (5-ALA) in brain tumor surgery / submitted by Georg Widhalm
Additional Titles
5-aminolevulinic acid (5-ALA) in brain tumor surgery
AuthorWidhalm, Georg
CensorWolfsberger, Stefan
Published2013
Description158 S. : Ill., graph. Darst.
Institutional NoteWien, Med. Univ., Diss., 2013
Annotation
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
Zsfassung in dt. Sprache
LanguageEnglish
Bibl. ReferenceOeBB
Document typeDissertation (PhD)
Keywords (DE)5-ALA / Hirntumore / Maximale Resektion / Anaplastische Foci / Stereotaktische Biopsien
Keywords (EN)5-ALA / Brain Tumors / Maximal Resection / Anaplastic Foci / Stereotactic Biopsies
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-351 Persistent Identifier (URN)
Restriction-Information
 The work is publicly available
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5-aminolevulinic acid (5-ALA) in brain tumor surgery [19.89 mb]
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Reference
Classification
Abstract (German)

Diffus infiltrierende Gliome stellen eine der häufigsten Gruppen primärer Hirntumore dar, die entsprechend nach histopathologischen Kriterien in langsam wachsende Low-Grade Gliome und rasch progrediente High-Grade Gliome eingeteilt werden. Die neurochirurgische Resektion ist die primäre Therapie bei der Mehrzahl dieser Gliome. Aufgrund der schlechten intraoperativen Erkennbarkeit von Tumorgewebe kommt es jedoch nicht selten zu einer unvollständigen Tumorentfernung und histopathologischen Fehl- bzw. Untergradierung mit anschließendem Therapieversagen. 5-Aminolävulinsäure (5-ALA) wird derzeit für Fluoreszenz-gesteuerte Resektionen von High-Grade Gliomen eingesetzt.

Der Stellenwert der 5-ALA induzierten Protoporphyrin IX (PpIX) Fluoreszenz für die intraoperative Visualisierung von anderen Tumoren neben den High-Grade Gliomen ist unklar.

Im Rahmen dieser Arbeit haben wir die 5-ALA Fluoreszenz-gesteuerten Eingriffe bei Hirntumoren an unserer Abteilung eingeführt und eine signifikant höhere Rate an kompletten Resektionen von High-Grade Gliomen mit dieser neuen Technik im Vergleich zu Kontrollpatienten erzielen können. Zusätzlich konnten wir zeigen, dass das MRT-Spektroskopie basierte Chemical Shift Imaging (CSI) als eine leicht verfügbare Methode geeignet ist, höhergradige Tumoranteile (=anaplastische Herde) während navigationsgestützten Tumorentfernungen zu identifizieren, um eine histologische Untergradierung zu vermeiden. Die Genauigkeit des Navigationssystems mit den integrierten präoperativen Bilddaten wie dem CSI nimmt jedoch während der Resektion durch den intraoperativen Brain-Shift ab. Wir konnten erstmals in einer weiteren Studie zeigen, dass die 5-ALA induzierte PpIX Fluoreszenz imstande ist, anaplastische Herde bei primär suszipierten Low-Grade Gliomen unabhängig vom Brain-Shift zu identifizieren. Schließlich konnten wir auch nachweisen, dass die Anwendung von 5-ALA bei Nadelbiopsien von Bedeutung ist um repräsentatives Tumorgewebe zu identifizieren, welches den neurochirurgischen Eingriff oft deutlich verkürzt, die Blutungsgefahr verringert und eine korrekte histopathologische Diagnose erlaubt.

Unsere Ergebnisse zeigen, dass 5-ALA nicht nur von großer Bedeutung für die Entfernung von High-grade Gliomen ist, sondern auch für die vom Brain-Shift unabhängige Visualisierung von anaplastischen Herden und Tumorgewebe bei Nadelbiopsien. Daher könnte die Anwendung von 5-ALA in der Neurochirurgie zu einem neuen Standard werden, um die sichere Tumorentfernung zu maximieren, die Probenentnahmen für die präzise Gradierung zu verbessern und die Genauigkeit von Nadelbiopsien zu erhöhen um damit die postoperativen Therapieentscheidungen und das daraus resultierende Patientenmanagement zu optimieren.

Abstract (English)

Diffusely infiltrating gliomas represent one of the most common primary brain tumors that are classified according to histopathological criteria in slow growing low-grade gliomas and rapidly progressive high-grade gliomas. Neurosurgical resection is the primary treatment in the majority of these gliomas. Due to insufficient intraoperative identification of tumor tissue, however, incomplete tumor removal and histopathological undergrading with subsequent treatment failure are not uncommon. 5-aminolevulinic acid (5-ALA) is currently applied for fluorescence-guided resections of high-grade gliomas. The value of 5-ALA induced protoporphyrin IX (PpIX) fluorescence for intraoperative visualization of other tumors than high-grade gliomas remains unclear.

Within the frame of this thesis, we introduced 5-ALA fluorescence-guided procedures for brain tumors at our department and found a significantly higher rate of complete resections of our high-grade gliomas by using this new technique as compared to control cases. Additionally, we showed that MRI-spectroscopy based chemical shift imaging (CSI) is capable as a widely available method to identify intratumoral high-grade glioma areas (=anaplastic foci) during navigation-guided tumor resections to avoid histopathological undergrading. However, the accuracy of the navigation system with integrated preoperative imaging data such as CSI declines during resection due to intraoperative brain-shift. In a further study, we found that 5-ALA induced PpIX fluorescence is capable as a novel intraoperative marker to detect anaplastic foci within initially suspected low-grade gliomas independent of brain-shift. Finally, we showed that the application of 5-ALA is also of relevance in needle biopsies for identification of representative tumor tissue that results frequently in significantly shortened neurosurgical procedures, reduced risk of intracranial hemorrhages and allows correct histopathological diagnosis.

The data of this thesis indicate that 5-ALA is not only of major importance for resection of high-grade gliomas, but also for visualization of anaplastic foci and tumor tissue in needle biopsies unaffected by brain-shift. Consequently, the use of 5-ALA in neurosurgery might become a novel standard in order to maximize safe tumor resections, improve tissue sampling for precise glioma grading and increase the accuracy of needle biopsies to optimize treatment decisions and thus the postoperative patient management.

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