Scriptiebank overzicht

Hepatocellulair carcinoom (HCC) is wereldwijd de derde belangrijkste oorzaak van kankergerelateerde sterfte. Een beschikbare behandeling is transarteriële radio-embolisatie, waarbij radioactieve microsferen rechtstreeks naar de tumor worden geïnjecteerd. Deze techniek maakt gebruik van de unieke arteriële bloedvoorziening van levertumoren om het therapeutisch effect te versterken, terwijl het omliggende gezonde weefsel wordt gespaard. Het succes van deze behandeling wordt sterk beïnvloed door klinische factoren, waaronder de patiëntspecifieke vaatstructuren van de lever, de injectiesnelheid van de deeltjes en het type katheter. Deze elementen zorgen voor aanzienlijke variatie in de behandelingsuitkomsten.

Deze thesis heeft als doel om de toediening van emboliserende deeltjes te optimaliseren met behulp van computationele stromingsdynamica (CFD), zodat de verdeling van de deeltjes beter overeenkomt met de bloedstroompatronen. Hiervoor wordt een zijgatkatheter ontworpen die deze afstemming moet verbeteren en de invloed van klinische variabelen moet verminderen, wat leidt tot meer voorspelbare resultaten en een betere tumortargeting. In het bijzonder onderzoekt dit werk zowel standaard microkatheters met eindopening (SMC) als zijgatkatheters (SHC) met gesloten voorzijde en verschillende zijgatdiameters.

Met Ansys Discovery werden verschillende kathetergeometrieën ontwikkeld en geïntegreerd in een patiëntspecifiek arterieel levermodel om deeltjestrajecten en stromingsdynamica te simuleren. Een roostergevoeligheidsanalyse werd uitgevoerd om de optimale volumemesh te bepalen. De simulaties omvatten zowel stationaire als transiënte analyses en onderzochten hoe het type katheter, de zijgatdiameter en de oriëntatie van de katheter de verdeling van de deeltjes beïnvloeden.

De resultaten van de in Ansys Discovery ontwikkelde katheters kwamen overeen met de verwachtingen wat betreft deeltjesverspreiding en verdeling. De Discovery-gebaseerde workflow behield de oorspronkelijke anatomie met een oppervlakteafwijking van slechts 0,0003% ten opzichte van het gesegmenteerde model. Belangrijke prestatie-indices zoals de Matching Deviation Index (MDI) en Targeting Deviation Index (TDI) bleken echter afhankelijk van de oriëntatie van de zijgaten. De MDI, die de overeenkomst tussen deeltjesverdeling en bloedstroom weergeeft, toonde aan dat de SHC beter presteerde dan de SMC. SHC’s met kleinere zijgaten (0,2 mm) vertoonden een hogere variabiliteit tussen oriëntaties (2,53%) door de vorming van geconcentreerde injectiestralen dicht bij de arteriewanden. De TDI, die de medische relevantie weerspiegelt door deeltjesverdeling te vergelijken met tumorperfusie, gaf consequent de voorkeur aan SHC’s met grotere zijgaten (0,4 mm). Deze vertoonden minder afhankelijkheid van de oriëntatie (0,89% variabiliteit t.o.v. 2,84%).
Deze bevindingen werden bevestigd in transiënte simulaties, die een twaalfvoudige toename in deeltjesverspreiding lieten zien. Transiënte simulaties leverden over het algemeen lagere MDI- en TDI-waarden op. SHC 0.2 behaalde de beste MDI dankzij de meest uniforme verdeling van de deeltjes, maar dit ging ten koste van de doelgerichtheid, wat resulteerde in de laagste TDI.

Deze thesis toont aan dat het zijgatkatheterontwerp het potentieel heeft om de gevoeligheid voor klinische parameters te verminderen en de behandeling beter te laten aansluiten bij de geplande therapie.

Achtergrond: 80-90% van de leverkankers worden beschouwd als een hepatocellulair carcinoom (HCC). Dit is een primaire tumor die ontstaat in de hepatocyten. Doordat HCC wordt geassocieerd met levercirrose en er een groot risico op metastasering bestaat, bedraagt de overlevingskans van patiënten slechts 50-70% binnen de vijf jaar. Een tumormerker om HCC te detecteren, is Glypican-3.

Doel: Het doel van deze bachelorproef omvat het optimaliseren en valideren van het monoklonaal antilichaam Glypican-3, zodat HCC in een vroeg stadium gedetecteerd kan worden in formol-gefixeerd humaan weefsel.

Methode: Om dit doel te bereiken, werd gebruik gemaakt van immuunhistochemie (IHC). Hierbij zal het antigen GPC3 opgespoord worden in weefsels, met behulp van het antilichaam. Het toestel dat voor deze proef gebruikt werd, is de Dako Omnis van Agilent. De kleuring werd vervolgens gevalideerd door de patholoog-anatoom aan de hand van vooropgestelde scoringscriteria en verwachtingen van NordiQC. Er kon eveneens een onderscheid gemaakt worden tussen resultaten van het ready-to-use (RTU) antilichaam en het geconcentreerd antilichaam.

Resultaten: De verkregen data geven aan dat het geconcentreerde antilichaam voldoet aan de gewenste criteria om de test succesvol te volbrengen. Bij het positieve controleweefsel kan het antigen-antilichaam complex gevisualiseerd worden door de bruine neerslag van 3‘3 diaminobenzidine. Bij de negatieve controleweefsels was, zoals gewenst, enkel de tegenkleuring van hematoxyline waarneembaar. Het RTU-antilichaam voldoet niet aan de eisen en is afgekeurd voor verder gebruik.

Conclusie: Het geconcentreerd antilichaam werd goedgekeurd voor routinematig gebruik op de Dako Omnis. Aan de hand van Glypican-3 kunnen de pathologen een duidelijk onderscheid maken tussen gezond leverweefsel en HCC. Glypican-3 is dus geschikt om HCC in een vroeg stadium op te sporen.

In deze scriptie wordt de invloed van het type partikel op de dosisverdeling onderzocht via Monte Carlo simulaties voor de behandeling van leverkanker met transarteriële radio-embolisatie. Hierbij wordt rekening gehouden met de patiëntspecifieke dichtheden en de partikeldistributie verkregen via CFD-modellering.

HCC-Surveillance is ondermaats. Determinanten zijn onvoldoende kennis van de (huis)arts, gebrek aan gespecialiseerde zorg en overkoepelend programma, NAFLD, macronodulaire cirrose en infiltratieve tumoren. Kwaliteitsverbeterende initiatieven werken, maar kunnen optimaler.