Magnetische Thermoablation mit Ferrofluiden : Einfluss von Gewebeart und Applikationsweg auf den thermischen Effekt

• Magnetic thermoablation with ferrofluids : effect of thermoablation on different ways of application and different tissue

Oversohl, Jessica; Mahnken, Andreas H. (Thesis advisor)

Aachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University (2009)
Doktorarbeit

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2009

Kurzfassung

Das Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung des Effektes der magnetischen Thermoablation auf verschiedene Gewebearten. Die Applikation der superparamagnetischen Nanopartikel erfolgt dabei über zwei verschiedene Wege: erstens die Bolusinjektion, bei der die Ferrofluide direkt in das Zielgewebe injiziert werden oder zweitens die kontinuierliche Infusion der Ferrofluide über einen Perfusor, bei der die Nanopartikel über die gesamte Ablationszeit kontinuierlich zugeführt werden. Es werden drei Ferrofluide, die eine unterschiedliche Konzentration an Eisenoxidpartikeln enthalten (171 mg/ml, 192 mg/ml, 214 mg/ml) in jeweils drei verschiedenen Geweben (Niere, Leber, Muskel) des Schweines untersucht. Die Proben werden dem magnetischen Wechselfeld, welches durch eine ringförmige Spule erzeugt wird, fünf Minuten lang ausgesetzt. Um den Temperaturanstieg der Gewebe im Zentrum und außerhalb des Nanopartikeldepots zu messen, werden zwei Temperatursonden im Abstand von einem Zentimeter eingesetzt. Die Temperatursonden werden durch den Stichkanal der Nanopartikelinjektion eingelassen, gemessen wird die Temperatur bis zum Erreichen der Ausgangstemperatur. Nach der Exposition im magnetischen Wechselfeld werden die Gewebeproben makroskopisch auf Nekrosezeichen untersucht, wozu sie längs und quer aufgeschnitten werden, Nekrosezeichen zeigen sich an einer Aufhellung des Gewebes rund um das schwarze Nanopartikeldepot. Bei der Bolusapplikation der Nanopartikel wurden folgende mittlere maximale Nekrosevolumina ermittelt. Das maximale Nekrosevolumen im Nierengewebe von 149,33 ± 59,37 mm³ wurde mit Fluid 3 (214 mg/ml) erreicht. Im Lebergewebe wurde das maximale Nekrosevolumen von 199,91 ± 77,65 mm³ mit Fluid 3 (214 mg/ml) gemessen und im Muskelgewebe erreichte man das maximale Nekrosevolumen von 199,18 ± 123,66 mm³ ebenfalls mit Fluid 3 (214 mg/ml). Bei der kontinuierlichen Infusion der Nanopartikel wurden größere mittlere maximale Nekrosevolumina erreicht. Im Nierengewebe wurde ein Nekrosevolumen von 976,41 ± 565,52 mm³ mit Fluid 2 (192 mg/ml) errechnet, im Lebergewebe ein Nekrosevolumen von 457,21 ± 242,96 mm³ ebenfalls mit Fluid 2 (192 mg/ml). Im Muskelgewebe wurde das maximale Nekrosevolumen von 1441,47 ± 438,19 mm³ mit Fluid 3 (214 mg/ml) gemessen. Die höchsten Temperaturen bei der Bolusapplikation der Nanopartikel waren 64 ± 6,09°C im Nierengewebe, 75,94 ± 9,34°C im Lebergewebe und 64,32 ± 7,61°C im Muskelgewebe. Bei der kontinuierlichen Infusion wurden maximale Temperaturen von 78,44 ± 4,27°C im Nierengewebe, 73,82 ± 9,55°C im Lebergewebe und 69,22 ± 3,40°C im Muskelgewebe gemessen. Die Ergebnisse in dieser Arbeit bestätigen die Durchführbarkeit der magnetischen Thermoablation zweier verschiedener Applikationsarten, der Bolusapplikation und der kontinuierlichen Infusion. Mit Hilfe der kontinuierlichen Infusion wurden im Vergleich zur Bolusapplikation größere Nekrosezonen erreicht. Zudem zeigen die Ergebnisse das signifikante Unterschiede in der maximalen Temperatur und der Nekrosegröße zwischen den drei Gewebearten Niere, Leber und Muskel bestehen. Mit Hilfe der Nanopartikel vermittelten Thermoablation könnten in Zukunft Tumore in jedem Bereich des Körpers erreicht und therapiert werden, bei geringer Nebenwirkungsrate und ohne Strahlenbelastung für den Patienten.

Einrichtungen

• [811001-1]