Safety and Efficacy of Low-power Radiofrequency Ablation Compared with High-power Radiofrequency Ablation Using an Ex-vivo Subcapsular Tumor Mimic Model

Abstract

본 연구에서는 간 외 종양 확산 위험이 있는 생체 외 피막하 종양 유사 모델을 이용하여 고출력 고주파절제와 비교하였을 때 저출력 고주파 절제의 전극 접근 방법에 따른 안정성 및 효능에 대하여 평가하고자 하였다. 본 연구는 생체 외 소 간 블록에 아가로오스, 셀룰로오스 및 요오드 조영제를 섞어 초음파 유도하에 주입하여, 간 피막에 인접한 고에코성, 1.5 cm2 크기의 종양 유사 모델을 42개 만들었다. 고주파 절제는 단극성 내부 냉각 전극을 종양 유사 물질을 관통하여 간 피막에서 전극 끝이 5mm 위치하도록 평행 또는 수직으로 삽입하여 5분간 시행하였다. 고주파절제는 저출력 프로토콜 (최대 70 와트까지 점진적으로 전력 증가, 그룹 1) 과 고출력 프로토콜 (최대 200 와트까지 급격한 전력 증가, 그룹 2) 로 각각 평행 또는 수직으로 전극을 삽입하여 시행하였다. 컴퓨터 단층 촬영을 고주파 절제 전 후에 촬영, 비교하여 조영제 누출을 평가하였다. 조영제 누출 여부, 절제 영역의 크기, 첫번째 펑 소리 (popping sound) 시간, 첫번째 출력이 떨어지는 시간 (roll-off)을 카이 제곱 검정과 티 검정을 이용하여 비교하였다. 만들어진 종양 유사 모델의 크기는 저출력, 고출력 프로토콜 간 차이가 없었다 (1.5 ± 0.3 cm2 vs 1.6 ± 0.5 cm2) 평행하게 전극을 삽입하였을 때, 9개의 조영제 누출이 그룹 2에서 발견 되었고 (9/10, 90 %), 그룹 1에서는 한 개의 조영제 누출이 발견되었다 (1/10, 10 %; p < 0.05). 첫번째 펑 소리가 나는 시간과 출력이 떨어지는 시간은 어떤 전극 삽입 방법에 상관 없이 그룹 2에 비하여 그룹 1에서 의미있게 느리게 발생하였다 (p < 0.05). 절제 영역의 크기는 두 그룹간 차이가 없었다. 피막 바로 밑의 절제 영역의 직경이 수직으로 전극을 삽입하였을 때 그룹 1에 비하여 그룹 2에서 유의하게 크기가 작았다 (p = 0.042). 결론적으로, 평행하게 전극을 삽입하여 저출력 고주파 절제는 피막하에 위치한 간의 고형종양에서 간외 종양확산에 비교적 효과적이고 안전한 방법이 될 수 있다. 간 피막에 수직하게 전극을 삽입하는 것은 어떠한 출력 프로토콜에 관계 없이 간 외 종양 확산에 위험이 있다. ;The aim of this study was to evaluate the safety and efficacy of low-power radiofrequency (RF) ablation protocol compared with high-power RF ablation protocol according to electrode access methods using an ex-vivo subcapsular tumor mimic model with the risk of extrahepatic tumor spreading. Forty two tumor-mimics were created in ex vivo bovine liver blocks by injecting a mixture of agarose, cellulose and iodine contrast material just below the liver capsule to form about 1.5 cm2 hyperechoic, discrete lesions abutting the capsule on ultrasound. RF ablation was performed for 5 minutes using a monopolar internally cooled electrode placed parallel or perpendicular to the hepatic surface with 5-mm distance from the liver capsule through the center of the tumor mimic. RF ablation was performed with low-power protocol (i.e. gradual growing of power until 70 watts, Group 1) and high-power protocol (i.e. steep growing of power until maximum 200 watts, Group 2) using parallel and perpendicular access methods (low-power protocol and parallel access, n = 10; high-power protocol and parallel access, n = 10; low-power protocol and perpendicular access, n = 11; high-power protocol and perpendicular access, n = 11). Computed tomography (CT) scans were obtained before and after RF ablations for the evaluation of contrast leak on the outer surface of the liver. Presence of contrast leak, the size of ablation zone and timing of the first popping sound and rolled-off were recorded and compared between two groups with Chi-Square test or t-test. The size of created tumor-mimics was not significantly different between low- and high-power protocols (1.5 ± 0.3 cm2 vs 1.6 ± 0.5 cm2). With parallel access, contrast leak on post-RF ablation CT was identified in one of group 1 (1/10, 10 %) and nine of group 2 (9/10, 90 %; P < .001). With perpendicular access, six contrast leak (6/11, 54.5 %) was identified in each group. The first popping sound and roll-off occurred with significantly delayed timing in group 1 compared with group 2 (P < 0.05) with any access method. Ablation zone size measured on the liver specimen was not different statistically in both groups. The transverse diameter of ablation zone just beneath the capsule was significantly smaller in group 2 than group 1 with the perpendicular access (P = 0.042). Low-power RF ablation with parallel access would be effective and safe from extrahepatic tumor spreading in the RF ablation of a solid hepatic tumor in subcapsular location. Perpendicular placement of an electrode to the capsule has the risk of extrahepatic tumor spreading regardless the power of RF applied.