DT-biopsi i fantomstudie: Ett nytt punktionshjälpmedel (SeeStar) vs frihandsteknik. Björn Alpe

DT-biopsi i fantomstudie: Ett nytt punktionshjälpmedel (SeeStar) vs frihandsteknik. Björn Alpe

Introduktion Datortomografin har sedan mitten av 1970-talet kommit att ta en allt större plats inom den interventionella radiologin [1]. Den höga upplösningen kombinerat med möjligheten till snabb bildtagning har lett till att datortomografisk vägledning blivit ett oumbärligt redskap för biopsitagning, framför allt då punktionsmålet omges av känsliga strukturer eller då andra radiologiska modaliteter inte kan erbjuda tillfredsställande avbildning. Det senare gäller t.ex. vid punktion mot små eller diffust avgränsade lesioner samt lesioner omgivna av gas (vilket omöjliggör användande av ultraljud som vägledningsmetod) [1]. Under årens lopp har en rad olika tekniker för DT-vägledda punktioner vuxit fram, men då ingen av dessa på ett tillräckligt övertygande sätt har kunnat visas vara effektivare än de andra är det oftast lokala traditioner eller operatörens tycke och smak som fått styra valet av punktionsmetod [1-4]. Gemensamt för de oftast använda metoderna är att de sker med hjälp av frihandsteknik [1-4]. Denna teknik går i korthet ut på att operatören positionerar nålen med ögonmått för att efter förnyade DTavsökningar sedan korrigera dess insticksvinkel tills dess att önskad position uppnåtts. Detta förfarande kan ibland vara ganska svårt och tidskrävande, särskilt vid djupt belägna lesioner kan ett stort antal korrigerande nålmanipulationer erfordras vilket medför onödig vävnadsskada [2, 3]. Särskild betydelse kan detta givetvis få då känsliga strukturer måste passeras. Vid punktion av ytliga lesioner blir istället problemet att det kan vara svårt att uppnå tillräcklig stadga i nålen för att den skall kunna sitta kvar i oförändrat läge under kontrollavsökningen [2]. Ett på senare år uppskattat hjälpmedel för DT-biopsier är laservägledning. Denna metod har visats kunna medföra ökad träffsäkerhet och en minskning av antalet nålmanipulationer [3]. En nackdel med metoden är att laserhjälpmedlen är dyra, stora och omständliga att använda [5]. En ytterligare begränsning är att punktion med laservägledning kräver att nålen introduceras relativt långsamt för att kunna hållas kvar i laserstrålen [2]. Ett sådant förfarande tenderar att öka patientens smärtupplevelse vilket kan leda till oförmåga att ligga still och hålla andan med följd att punktionsmålet missas. Särskilt väl märks detta vid punktioner genom pleura [2]. Att minimera patientens kontakt med punktionsnålen genom ett så kort punktionsförlopp som möjligt är av intresse då detta precis som antalet nålmanipulationer förmodas ha inverkan på förekomsten av de komplikationer som finns beskrivna i samband med DT-vägledda punktioner [1]. En annan relevant variabel i sammanhanget är antalet avsökningar; i synnerhet vid utdragna eller upprepade DT-undersökningar blir stråldosen en faktor av betydelse. Detta gäller även den framväxande DT-genomlysningstekniken [3, 6]. I denna studie testades ett nytt punktionshjälpmedel, SeeStar (Radi Medical Devices, Uppsala, Sweden), dels ensamt och dels tillsammans med laservägledning (SimpliCT ). Punktioner med konventionell frihandsteknik utfördes också som jämförelse. Syftet med studien var att undersöka om SeeStar kan medföra en effektivisering av DT-vägledda punktioner med avseende på procedurtid, nålmanipulationer och avsökningar.

Utrustning och metod Punktionshjälpmedlet (SeeStar) (fig. 1) SeeStar är ett engångsredskap i plast som adhereras mot hudytan över det område där punktionen ska utföras. Det består av en 40 mm lång punktionskanal, eller nålguide (avsedd för en 17G nål), som kan vinklas 60 i samtliga riktningar med hjälp av två stycken i varandra passande halvcirkelformade bågar, för att sedan fixeras i önskad position med en låsanordning. SeeStar appliceras så att punktionskanalen ligger an mot instickspunkten. Då denna punkt utgör bågarnas rotationspunkt kommer punktionskanalen ständigt att vara riktad mot instickspunkten, oberoende av vinkel. Punktionskanalens luminala vägg utgörs av ett metallrör. Detta ger på en DT-bild upphov till en stråkartefakt (beam hardening artefact) i punktionskanalens förlängning och som indikerar punktionsnålens väg (fig. 2). På grund av SeeStars ringa storlek och vikt kan den sitta kvar i oförändrat läge under pågående DTavsökning. Fig.1. Punktionshjälpmedlet SeeStar. Fig.2. SeeStars stråkartefakt (a) indikerar punktionsnålens väg (b).

Fantomen Fantomen bestod av en avsvålad skinkstek i vilken placerats ett punktionsmål bestående av en 1x1 cm stor, sfärisk klump röntgentät lera. Punktionsmålet var beläget på ett djup som varierade mellan ca 6 och 12 cm beroende på insticksvinkeln. En enda fantom användes vid samtliga punktioner. För att fantomen inte skulle ändra läge under punktionen fixerades den i en vacuumkudde. För att gamla stickkanaler ej skulle störa punktionerna vreds eller roterades fantomen till en ny position efter varje stick. Mellan punktionstillfällena förvarades fantomen infryst. Övrig utrustning Datortomograf (Somatom Sensation 16 (Siemens, Forchheim, Germany)) Indikatorstege (SeeGrid (Radi Medical Devices, Uppsala, Sweden)) Laservägledningshjälpmedel (SimpliCT (Neorad, Oslo, Norway)) Punktionsnål, 17G1, 146 mm (Co-axila Introducer Needle (Inter.V, PBN Medicals, Denmark)) Vacuumkudde Deltagare I försöket deltog nio operatörer fördelade på tre grupper efter erfarenhetsgrad enligt följande: Grupp 1, bestod av tre unga läkare under utbildning vilka helt saknade erfarenhet av radiologisk intervention. Grupp 2, bestod av tre erfarna interventionister, dock med ringa erfarenhet av DT-vägledd intervention. Grupp 3, bestod av tre erfarna DT-interventionister. Varje enskild operatör utförde en serie om totalt nio punktioner, tre punktioner vardera för var och en av de tre olika punktionsmetoderna som beskrivs nedan. De tre punktionerna med respektive punktionsmetod bestod i ett stick vardera i tre olika förutbestämda punktionsvinklar; 0, 20 samt 40. Samtliga nio punktioner för varje operatör randomiserades.

Punktionsteknik Varje punktion inleddes med att en röntgentät indikatorstege placerades över det approximerade punktionsområdet. Därefter gjordes en första DT-avsökning för att lokalisera punktionsmålet (tidpunkten för denna avsökning markerade starttiden för punktionen, se nedan). På den snittbild där målet syntes bäst drogs en linje, med hjälp av datortomografens mjukvara för distansmätning, mellan målet och fantomens yta i den vinkel som var aktuell för punktionen i fråga (en vinkelavvikelse på upp till 3 tolererades). Därigenom erhölls punktionsdjup, punktionsvinkel samt instickspunkten, mätt i relation till indikatorstegens läge. Fantomen förflyttades därefter i gantryt till det planerade punktionsplanet och instickspunkten markerades på fantomens yta med hjälp av indikatorstege och snittindikator. Det fortsatta förfarandet skilde sig åt mellan de tre olika punktionsmetoderna. Dessa var: 1. Frihandsteknik (F). Efter det att punktionsdjupet (minus 5 mm, se nedan) markerats på nålen placerades nålspetsen mot instickspunkten och riktades in till den planerade punktionsvinkeln med hjälp av ögonmått. Operatörerna var fria att utföra frihandspunktionen efter eget huvud vilket medförde att somliga förde in nålen stegvis mot målet och efter varje manipulation kontrollerade riktningen medan andra punkterade till planerat djup med en gång. Operatörerna hade även rätt att, om de så önskade, använda en kortare bedövningsnål som hjälpmedel för att snabbare hitta rätt insticksvinkel. Bedövningsnålen stacks då in strax bredvid instickspunkten och satt kvar som en riktningsvisare när punktionsnålen skulle stickas in. Detta är en variant på frihandsmetoden som föredras av vissa operatörer. Operatörerna var fria att själva bestämma när de önskade utföra DT avsökningar för att kontrollera nålens position. Den tvärgående laserlinjen som markerar snittlinjen och alltså nålens korrekta kraniokaudala position fick användas vid försöket. 2. SeeStar utan laser (SS). Till det uppmätta punktionsdjupet adderades 35 mm (SeeStars punktionskanals längd minus 5 mm, se nedan) och det erhållna djupet markerades på nålen. Sedan instickspunkten markerats på fantomen avlägsnades indikatorstegen. SeeStar applicerades över instickspunkten och häftades fast med hjälp av tejp. Därefter vinklades SeeStar med hjälp av ögonmått och datortomografens snittindikator i analogi med frihandsmetoden. Punktionskanalens riktning i förhållande till målet åskådliggjordes på snittbilderna med hjälp av stråkartefakten (fig.2). SeeStars vinkel justerades efter kontrollavsökningar enligt ovan. Då korrekt vinkel erhållits utfördes punktion genom SeeStars punktionskanal. Nålen fördes då in till det beräknade djupet i en enda snabb rörelse. En ny kontrollerande avsökning utfördes för att verifiera träff. Om träff inte kunde verifieras drogs nålen helt tillbaka och SeeStars position ställdes in på nytt enl. ovan följt av ny punktion tills dess att träff registrerats.

3. SeeStar med laser (L). Sedan instickspunkten markerats och indikatorstegen avlägsnats ställdes punktionsvinkeln in på SimpliCT som därefter positionerades så att laserstrålen var riktad mot instickspunkten och i den vinkel som punktionen skulle ske i. Därefter applicerades SeeStar över instickspunkten och vinklades så att laserstrålen sammanföll med punktionskanalen. Därefter gjordes en kontrollerande DT-avsökning. Om SeeStars vinkling då bedömdes vara korrekt utfördes punktion på samma sätt som för (SS) ovan. Om SeeStars position befanns vara i behov av korrigering gjordes detta med hjälp av ögonmått, följt av en ny avsökning till dess att korrekt position verifierats. Därefter utfördes punktion följt av kontrollerande avsökningar fram till träff. Verifiering av träff Som träff räknades i försöket varje nålposition som skulle ha medgivit provtagning av punktionsmålet. För att verifiera träff krävdes en snittbild med nålen riktad rakt mot punktionsmålet och ett avstånd mellan nålspetsen och punktionsmålet på 5mm eller kortare. Sedan det tidigt i försöket upptäckts att en direkt träff mot målet kunde få detta att deviera strävade operatörerna efter att inte nå riktigt ända fram till målet utan istället stanna med nålspetsen inom 5 mm:s avstånd från det. Registrering av data Följande tre variabler registrerades för varje punktion under försöket: Punktionstid (s): Den tid som förflöt från beräkningssnittet till det snitt där nålens träff verifierades. Nålmanipulationer (n): Det antal tillfällen då nålens djup eller vinkel justerades. Den initiala punktionen räknades inte utan endast korrigeringar. I de fall där en sådan användes räknades inte heller bedövningsnålens initiala införande. Detta då försöket var tänkt att efterlikna verkliga förhållanden och även SeeStar-punktionerna måste förmodas ha föregåtts av användandet av en bedövningsnål. Avsökningar (n): Det antal kontrollerande avsökningar som krävdes, inklusive träffsnittet. De avsökningar som gjordes i försöket omfattade som regel 3 bilder/avsökning. Den snittjocklek som användes var 3 mm. Statistik För att avgöra om en statistiskt signifikant skillnad förelåg mellan grupperna användes Kruskal- Wallis rangsummetest. Ett p-värde < 0.05 ansågs vara en signifikant skillnad.

Resultat Medelvärde ±SD och variationsvidd för procedurtid, antal nålmanipulationer och antal avsökningar för de tre olika metoderna presenteras i tabell 1. Värdena grundar sig på samtliga 27 punktioner utförda med respektive metod. Tabell 1. Procedurtid (s) Nålmanipulationer (n) Avsökningar (n) Frihand 309± 147 (124-680) 3,44± 2,45 (0-11) 3,26± 1,29 (1-7) SeeStar 329± 97 (159-558) 0,15± 0,36 (0-1) 3,00± 1,04 (2-6) Laser + SeeStar 393± 140 (225-708) 0,11± 0,42 (0-2) 2,56± 0,70 (2-4) Procedurtid Den kortaste procedurtiden registrerades för punktionerna utförda med frihandsteknik (F) (309±147 s) jämfört med enbart SeeStar (SS) (329±97s) och Laser guide + SeeStar (L) (393±140 s). Skillnaden mellan metoderna var dock inte statistiskt signifikant (p=0,0517). Avsökningar Minst antal avsökningar krävdes för punktioner utförda med Laser guide + SeeStar (L) (2,56±0,70). Motsvarande värde för SeeStar-punktioner (SS) var 3,00±1,04 och för frihandspunktion (F) 3,26±1,29. Dessa skillnader var inte statistiskt signifikanta (p=0,0601). 100% av kontrollavsökningarna vid frihandspunktion (F) utfördes med nålen sittande i fantomen, alltså efter det att punktion utförts. Vid punktion med SeeStar (SS) respektive Laser guide + SeeStar (L) utfördes merparten av avsökningarna före punktion alltså utan isittande nål. Antalet avsökningar med isittande nål för respektive metod var för frihandspunktion (F) 3,26±1,29, för SeeStar (SS) 1,15±0,36 och för Laser guide + SeeStar (L) 1,11±0,42. Nålmanipulationer En statistiskt signifikant skillnad (p<0,001) avseende antalet nålmanipulationer för de tre metoderna noterades under försöket. Medelvärdet för frihandspunktioner (F) var 3,44±2,45 nålmanipulationer. För punktion med SeeStar (SS) var motsvarande värde 0,15±0,36 och med laser guide + SeeStar (L) 0,11±0,42. Skillnaden mellan metoderna framgår i de kumulativa kurvorna i fig.3. Vid punktion med SeeStar träffades målet direkt i 23 av 27 fall. Vid de resterande 4 punktionerna krävdes en nålmanipulation vardera. Vid punktion med laser guide + SeeStar (L) utfördes 25 av 27 punktioner utan nålmanipulationer, resterande två punktioner krävde en respektive två nålmanipulationer. Spännvidden för frihandspunktioner (F) var betydligt större, från 0 (n=2) till 11 (n=1) nål-manipulationer.

100 80 Träff (%) 60 40 20 0 Frihand (F) Seestar (SS) Laser + Seestar (L) 0 2 4 6 8 10 12 Antal nålmanipulationer (n) Fig. 3 Kumulativa kurvor som visar antalet nålmanipulationer för att träffa målet med de olika teknikerna. Erfarenhetsgrad När hänsyn togs till operatörens erfarenhetsgrad märktes skillnader mellan grupperna, främst avseende antalet nålmanipulationer vid frihandspunktion (F). Medelvärdet för erfarenhetsgrupp 1 var 4,67± 3,28. För grupp 2 var motsvarande värde 3,00± 1,32 och för grupp 3 var det 2,67± 2,12. För (SS) och (L) märktes inte alls samma konsekventa samband mellan ökande erfarenhetsgrad och minskande antal nålmanipulationer. Det kan också noteras att erfarenhetsgrupp 1 hade den längsta procedurtiden för samtliga punktionsmetoder. Inga av de skillnader som förelåg mellan grupperna för någon av de parametrar som registrerades vid försöket var dock statistiskt signifikant.

Diskussion Trots att ingen studie genomförts för att visa det, råder det en bred konsensus bland DT-interventionister om att antalet nålmanipulationer och nålexpositionstid har betydelse för komplikationsfrekvensen för DT-vägledda punktioner. Den tydliga skillnaden i antalet nålmanipulationer mellan punktionerna utförda med frihandsteknik jämfört med dem där SeeStar användes var förväntad och förklaras med att stråkartefakten, som SeeStar framkallar, tillåter att punktionsvägen kan finjusteras innan nålen introduceras. Att stråkartefakten mycket tillförlitligt indikerar nålens väg är känt sedan tidigare [2]. Av de 54 punktioner som utfördes genom SeeStar resulterade 48 (89%) i träff utan nålmanipulationer (motsvarande värde från den tidigare studien med SimpliCT kombinerat med frihandsteknik var 85% [3]). När förklaringar skall sökas till varför några av punktionerna missade målet vid första sticket har fantomens struktur sannolikt stor betydelse. Stundtals fordrades det att operatören använde viss kraft för att det lager av plast och tejp som omgav fantomytan skulle kunna penetreras. Detta krävde viss koncentration för att undvika sidodeviationer av punktionsnålen, särskilt vid de större insticksvinklarna. Operatörerna fäste betydligt större uppmärksamhet till denna omständighet efterhand som punktionerna fortskred, vilket möjligen avspeglas i att fem av de sex punktionerna genom SeeStar vilka krävde nålmanipulationer återfinns bland de tre första punktionerna av nio i den aktuella operatörens punktionsschema. Vidare kan det faktum att endast en av de sex punktionerna utfördes av en operatör ur erfarenhetsgrupp 1, med två missade punktioner för grupp 2 och tre för grupp 3, ytterligare stödja antagandet att det var just de speciella omständigheter som rådde vid försöket, snarare än generell brist på erfarenhet, som hade betydelse för utebliven träff. Svårigheterna att penetrera fantomytan fick inte samma betydelse vid punktionerna enligt frihandstekniken eftersom nålen vid dessa punktioner ofta endast introducerades en kort bit då det förmodades att den skulle behöva korrigeras. Den procedurtid som registrerades vid försöket utgjordes av den tid som förlöpte från den initiala översiktsavsökningen till den avsökning som verifierade träff av målet. Den tidsrymd som i själva verket förmodas ha relevant klinisk betydelse är istället den tid som nålen sitter i patienten. Eftersom denna tidsrymd även omfattar tiden från det att träff verifierats till och med det att själva biopsitagningen avslutats kunde dock inga rättvisa skattningar av nåltider göras under försöket utan ovanstående tidsbegrepp fick användas som approximation. Då SeeStar medger snabb och säker åtkomst till punktionsmålet (se ovan) är det därför, trots att inga signifikanta skillnader uppmätts under försöket vad avser procedurtiden, inte otänkbart att SeeStar kan medföra en signifikant minskning av nålexpositionen i den kliniska situationen. Härom vittnar också den minskning av antalet avsökningar med isittande nål som noterades vid försöket. Vid bedömning av de tider som uppmätts under försöket är det också viktigt att ta i beaktande att ett flertal omständigheter förelåg som inverkade förkortande på procedurtiden. Bestämningen av instickspunkt och vinkel krävde vid försöket ingen annan omtanke än att en förutbestämd vinkel uppmättes. I motsvarande kliniska situation hade ett flertal helt andra hänsyn behövt tas innan punktion

kunnat ske. Det faktum att fantomen saknade känsliga strukturer ledde också till att frihandspunktionerna kunde utföras mycket ovarsammare och snabbare än i en klinisk situation, vilket förklarar varför även de mest oerfarna operatörerna gav sig på att sticka fantomen till synes helt utan fruktan. Den förväntade nyttan av att använda SeeStar tillsammans med lasersiktet i stället för ensamt var framför allt en minskning av antalet kontrollerande DT-avsökningar. Genom att ställa in en vinklingsbar laserstråle i önskad vinkel och överföra denna till SeeStar kan antalet kontrollerande avsökningar i idealfallet begränsas till två; en för att verifiera korrekt vinkling av SeeStar och en för att verifiera träff av målet. Under försöket krävdes dock ofta fler avsökningar än så och inga statistiskt signifikanta skillnader uppmättes mellan någon av metoderna. Den enda tänkbara förklaringen till att ett lägre antal avsökningar inte erhölls för lasermetoden är att det antingen varit svårt att ställa in korrekt vinkel med SimpliCT eller att det varit svårt att överföra korrekt vinkel till SeeStar. SimpliCT medger inställning av vinklar i storleksordningen 1, vilket medför att den maximala avvikelsen från den vinkel som uppmätts i datortomografen var 0,5. Detta torde inte ha haft någon avgörande betydelse vid försöket, varför den främsta förklaringen får accepteras vara svårigheter att överföra laserstrålens riktning till SeeStar. Detta gjordes under försöket genom att SeeStars punktionskanal vinklades så att laserstrålen tilläts passera genom den för att belysa instickspunkten, vilket om det utförts korrekt inte torde ha medfört några större riktningsavvikelser. Av detta kan dragas slutsatsen att det varit svårt för operatörerna att utföra ovanstående under försöket, alternativt att slarv förelegat. Ett mer säkert sätt att överföra laserriktningen till SeeStar skulle kanske kunna resultera i att antalet nödvändiga kontrollavsökningar närmar sig två, istället för de i genomsnitt tre avsökningar som under försöket krävdes för SeeStar utan laservägledning, vilket eventuellt kan ha klinisk betydelse. Utöver den påvisade skillnaden avseende nålmanipulationer och den antydda reduceringen av nåltiderna är den huvudsakliga förväntade kliniska nyttan av försöket det faktum att det går att konstatera att såväl oerfarna som erfarna operatörer med stor ackuratess och relativ enkelhet lyckades träffa det 1x1cm stora målet. I en genomgång av faktorer med betydelse för det prediktiva värdet av DT-vägledda biopsier av pulmonella lesioner [7] slogs det fast att den enskilda faktor med störst betydelse för falskt negativa biopsier var punktionsmålets storlek. Just 10mm angavs som gränsvärde för markant ökad risk för falsk negativitet. Ett påfallande behov av förfinade metoder för biopsitagning av lesioner i den storleksordningen måste därför anses föreligga och utvecklingen av tekniska hjälpmedel för att uppnå detta är därför välkommen. De egenskaper som efterfrågas hos tekniska hjälpmedel för DTvägledd biopsitagning är att de är billiga, små nog att kunna användas även inne i datortomografen, kompatibla med alla sorters hård- och mjukvara, enkla att använda och givetvis pålitliga [5]. Efter en analys av utfallet i denna studie kan det konstateras att SeeStar motsvarar dessa krav och således kan utgöra en tillgång vid DT-vägledd biopsitagning.

Slutsats Resultaten visar att användandet av punktionshjälpmedlet SeeStar medförde att målet kunde träffas med ett minskat antal nålmanipulationer och ett minskat antal kontrollbilder med nål i fantomen. Källor: 1. Haaga JR, et al: Computed Tomography and magnetic resonance imaging of the whole body (3rd edition, vol 2). Mosby-Year Book, Inc. 1994. 2. Radecka E, Magnusson A, et al: CT-guided punctures using a new guidance device. Acta Radiol 2005; 46:505-509. 3. Brabrand K, et al: A multicenter evaluation of a new laser guidance system for CT-intervention. Acta Radiol 2004; 45:308-312. 4. Magnusson A, Åkerfeldt D.: CT-guided core biopsy using a new guidance device. Acta Radiol 1991; 32:83-85. 5. Meyer J.M.A, Schmitz-Rode T, Krombach G, et al: Navi-Ball: A new guidance device for CTdirected punctures. Invest Radiol 2001; 36:299-302. 6. Khan M.F, Maataoui A, et al: Accuracy of biopsy needle navigation using the Medarpa system. Eur Radiol 2005; 15:2366-2374. 7. Montaudon M, et al: Factors influencing accuracy of CT-guided percutaneous biopsies of pulmonary lesions. Eur Radiol 2004; 14:1234-1240.