Bibliographic Metadata

Title
Analysis of 5-ALA fluorescence in surgery of different brain tumors / eingereicht von Petra Andrea Mercea
Additional Titles
Evaluation of 5-ALA fluorescence behavior in brain metastases - A systematical analysis
AuthorMercea, Petra
Thesis advisorWidhalm, Georg
Published2018
Description80 Blatt : Illustrationen
Institutional NoteMedizinische Universität Wien, Diplomarb., 2018
Annotation
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
Date of SubmissionJuly 2018
LanguageEnglish
Document typeThesis (Diplom)
Keywords (DE)5-ALA / Fluoreszenz / Hirnmetastasen / Fluoreszenzhomogenität / Marklagerinfiltration
Keywords (EN)5-ALA / fluorescence / Brain metastases / Fluorescence homogeneity / Surrounding tissue / Tumorinfiltration
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Abstract (German)

Einleitung: Hirnmetastasen stellen die häufigsten Tumore des zentralen Nervensystems dar. Die vollständige Tumorresektion ist eine wichtige Therapieoption bei Hirnmetastasen. Im klinischen Alltag sind jedoch inkomplette Entfernungen dieser Tumore, mit daraus resultierender schlechter Tumorkontrolle, nicht selten. Deshalb entstehen, selbst nach postoperativer Strahlentherapie, häufig lokale Rezidive. Eine wichtige Ursache hierfür ist dabei die unzureichende, intraoperative Visualisierung von Tumorgewebe und möglicherweise verbleibende Tumorzellen im umgebenden Marklager. 5-Aminolävulinsäure (5-ALA) induzierte Fluoreszenz ist eine innovative Methode zur verbesserten Visualisierung von malignem Gewebe und heutzutage ein chirurgisches Standardverfahren bei High-grade Gliomen. Zuletzt konnte in ersten Studien gezeigt werden, dass auch eine Subgruppe von Hirnmetastasen mithilfe von 5-ALA Fluoreszenz intraoperativ dargestellt werden kann. Das Ziel unserer Studie war deshalb den Stellenwert von 5-ALA Fluoreszenz zur intraoperativen Visualisierung von Hirnmetastasen zu analysieren.

Methodik: 5-ALA wurde vor der Resektion bei 119 Hirnmetastasen bei insgesamt 114 Patienten verabreicht. Zur Darstellung der 5-ALA Fluoreszenz wurde ein modifiziertes neurochirurgisches Mikroskop verwendet. Intraoperativ wurden die unterschiedlichen 5-ALA Fluoreszenzgrade der Hirnmetastase (stark, schwach, nicht sichtbar) und deren Homogenität (homogen vs. heterogen) bestimmt. Weiters wurde das umgebende Marklager auf das Vorliegen einer sichtbaren Fluoreszenz analysiert.

Resultate: Eine sichtbare 5-ALA Fluoreszenz wurde bei 71/119 (59.7%) Hirnmetastasen (stark n=23/71; 32.4%; schwach n=48/71; 67.6%) festgestellt. Bei 48 Tumoren (40.3%) konnte keine Fluoreszenz beobachtet werden. Bei den meisten Metastasen (n=62/71; 87.3%) zeigte sich die sichtbare Fluoreszenz heterogen. Eine meist schwache 5-ALA Fluoreszenz im umgebenden Marklager wurde bei 63.1% (n=53/84) der analysierten Hirnmetastasen und eine fehlende Fluoreszenz bei 36.9% (n=31/84) der Tumore beobachtet.

Schlussfolgerung: Unsere Studie zeigt, dass die 5-ALA Fluoreszenz ein potentieller intraoperativer Marker für Hirnmetastasen und ihre Grenzen ist um die Radikalität der Resektion zu steigern und damit die Patientenprognose zu verbessern. Jedoch zeigen die meisten Hirnmetastasen nur eine schwache, heterogene 5-ALA Fluoreszenz. Der Stellenwert der häufig im Marklager beobachteten 5-ALA Fluoreszenz sollte in zukünftigen Studien geklärt werden.

Abstract (English)

Introduction: Brain metastases are the most common tumors of the central nervous system. Complete surgical resection represents an important treatment modality of such tumors. However, incomplete resections are not uncommon resulting in insufficient local tumor control. Hence, local recurrences are more likely to occur despite postoperative radiotherapy. One important reason for such incomplete resections is insufficient intraoperative detection of brain metastasis tissue and its margins, with potentially remaining tumor cells in the surrounding brain parenchyma. 5-aminolevulinic acid (5-ALA) fluorescence is an innovative technique for improved visualization of malignant tissue and represents nowadays a standard procedure in the surgical management of high-grade gliomas. Recently, 5-ALA fluorescence was also observed in a subgroup of brain metastases in the first patient series. Thus, the aim of this study was to systematically evaluate the behavior of 5-ALA fluorescence in surgery of brain metastases.

Methods: 5-ALA was administered prior to resection of 119 brain metastases in 114 patients. A modified neurosurgical microscope was used for visualization of 5-ALA fluorescence. Intraoperatively, the 5-ALA fluorescence levels (strong, vague and no visible fluorescence) and 5-ALA fluorescence homogeneity (homogenous vs. heterogeneous) of the brain metastases were documented. Additionally, the surrounding brain tissue was investigated for visible 5-ALA induced fluorescence.

Results: Visible 5-ALA induced fluorescence was observed in 71/119 (59.7%) brain metastases with either strong (n=23/71; 32.4%) or vague (n=48/71; 67.6%) fluorescence. In the remaining 48 tumors (40.3%) no visible fluorescence was detected. In most cases (n=62/71; 87.3%), a heterogeneous fluorescence pattern was present. Mainly vague 5-ALA fluorescence was observed in the surrounding brain tissue in 63.1% (n=53/84) of the analyzed metastases and no visible 5-ALA fluorescence was detected in 36.9% (n=31/84) of cases.

Conclusion: Our data of this study indicate that 5-ALA fluorescence is a potential intraoperative marker for brain metastases and their margins to improve the radicality of resection and thus patient prognosis. However, such tumors show frequently only vague 5-ALA fluorescence with a heterogeneous fluorescence pattern. The value of the frequently observed fluorescence in the surrounding brain tissue has to be clarified in further studies.

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