Virtual liver volume and function planning ahead of oncological liver resection through innovative 3D-CT-planning in combination with quantitative liver function tests

Hintergrund Obwohl nur 20% der Patienten mit einem malignen Tumor der Leber auf dem kurativen Weg der Leberteilresektion behandelt werden, sind dies im Jahr allein in Deutschland 15.000 Patienten. Zwischen 0,7 und 9% aller resezierten Patienten erleiden ein postoperatives Leberversagen. Der LiMAx- Test, ein 13C-Methacetin-Atemtest, ist ein neuartiges Verfahren zur Bestimmung der Leberfunktion. Der LiMAx-Wert eines Patienten ist stark an die Zahl funktionstüchtiger Hepatozyten und damit auch an das individuelle Lebervolumen gekoppelt. Gleichzeitig sind Grenzwerte des postoperativen LiMAx-Wertes bekannt, unterhalb dessen ein postoperatives Leberversagen wahrscheinlich ist. Das postoperative Lebervolumen lässt sich zwar gut voraussagen, hat aber alleine keine Aussagekraft für den postoperativen Verlauf. Daher müsste es durch eine Kombination beider Methoden möglich sein, die postoperative Leberfunktion vorauszusagen und somit die von einem postoperativen Leberversagen bedrohten Patienten zu erkennen. Ziel dieser Studie war es daher, eine Methode zur präoperativen Volumen-Funktionsplanung mittels 3D-CT- Planung und LiMAx-Leberfunktionstest zu evaluieren. Methoden Patienten mit einem malignen Lebertumor, die sich an der Klinik für Allgemein-, Viszeral- und Transplantationschirurgie, Charité – Universitätsmedizin Berlin, zu einer Leberteilresektion vorstellten, wurden nach Aufklärung und schriftlicher Einwilligung in die Studie eingeschlossen. Anhand eines präoperativ angefertigten CTs mit einer Schichtdicke <5mm erfolgte die virtuelle 3D- Resektionsplanung durch Fraunhofer MeVis (Bremen), die dem jeweiligen Operateur vorgelegt und durch ihn validiert oder angepasst wurde. Die präoperative Leberfunktion wurde mit Hilfe des LiMAx-Tests und zum Vergleich auch mittels des Indocyaningrün-Tests (ICG) ermittelt. Anhand des geplanten Restlebervolumens und der beiden Leberfunktionswerte wurden die postoperativ zu erwartenden Leberfunktionswerte berechnet. Um diesen prädiktiven Werte zu überprüfen, wurde direkt postoperativ ein erneutes CT der Leber angefertigt sowie sechs Stunden nach Operation, am ersten postoperativen Tag und im postoperativen Verlauf weitere LiMAx-und ICG-Tests durchgeführt. Ergebnisse 15 Patienten (9 Männer/6 Frauen; Alter: 68,86,6 Jahre) durchliefen das Studienprogramm. Das geplante Leberresidualvolumen zeigte zu dem im postoperativen CT gemessenen Leberresidualvolumen eine sehr hohe Korrelation (r= 0,959; p<0,001). Der geplante LiMAx-Leberfunktionswert zeigte eine hohe Korrelation zu dem 6 Stunden nach Operation gemessenen Wert sowie zu dem am 1. postoperativen Tag gemessenen Wert (r=0,868; p<0,001 bzw. r=0,886; p<0,001). Der geplante ICG-Wert zeigte eine hohe Korrelation zum 6 Stunden nach Operation gemessenen Wert sowie zu dem am 1. postoperativen Tag gemessenen Wert (r=0,782; p=0,001 bzw. r=0,869; p<0,001). Diskussion Die Ergebnisse zeigen, dass nicht nur das Lebervolumen sondern auch die Leberfunktion präoperativ gut vorausgeplant werden kann. Es zeigten sich für LiMAx- und ICG- Test ähnliche Korrelationen zwischen geplanten und gemessenen Werten. Dennoch erwies sich der LiMAx nicht nur durch seine geringere Beeinflussbarkeit durch klinische Faktoren als der methodisch überlegene Test, sondern auch durch das geringere Abweichen der geplanten von den postoperativ tatsächlich gemessenen Werten und die Möglichkeit die Leberregeneration beim einzelnen Patienten zu überwachen.Background Only 20% of patients with a malignant liver tumour can undergo a potentially curative treatment by partial liver resection. However, these are more than 15.000 patients per year in Germany. Although this treatment is considered relatively save, 0.7 to 9.1% of the these patients suffer from postoperative liver failure. The LiMAx-Test, a 13C-Methacetin-breathtest, is a current approach for the determination of liver function. The LiMAx-value is strongly associated with the amount of vital hepatocytes and thus functional liver volume. A cut-off value for the prediction of postoperative liver failure by the LiMAx-Test has recently been published. The residual liver volume on its own does not predict postoperative liver function and is not appropriate to identify patients threatened by postoperative liver failure. The primary outcome of this study was thus to evaluate an approach for preoperative volume-function-planning combining 3D-CT and the LiMAx-Test. Methods Patients with a malignant liver tumour and an indication for partial liver resection that presented at the Department for General, Visceral- and Transplantation Surgery at the Charité Hospital in Berlin, were consecutively screened for inclusion in this study. All patients gave written informed consent. Preoperative resection planning was performed by Fraunhofer MeVis (Bremen) using preoperative CT scans with a slice thickness <5mm. These resection plans were then preoperatively presented to the responsible surgeon and either validated or modified. The preoperative liver function was determined by LiMAx-Test and in order to compare the results also with the Indocyaningreen-Test (ICG). Using the planed residual liver volume and the preoperative liver function, the planed residual liver function was calculated. To validate this predicted value another CT scan was performed directly after surgery. LiMAx- and ICG-Tests were performed 6h and 1 day after surgery. Results 15 patients (9 male/6 female; age: 68.86.6 years) were included. The planed residual liver volume showed a very high correlation to the liver volume measured by the postoperative CT-scan (r= 0.959; p<0.001). For the planed LiMAx liver function, a high correlation with the ones measured 6 hours and one day after surgery was found (r=0.868; p<0.001 and r=0.886; p<0.001 respectively). The planed ICG liver function showed a high correlation with the ones measured 6 hours and one day after surgery (r=0.782; p=0.001 and r=0.869; p