Évaluation de la performance de la navigation par résonance magnétique (NRM) par succès de ciblages des billes à élution de médicaments (MDEBs) dans les artères hépatiques

Abstract

Introduction : Le carcinome hépatocellulaire est la 4ème cause de mortalité par cancer mondialement. Il est généralement diagnostiqué à des stades intermédiaires lorsque la chimioembolisation transartérielle (TACE) sous fluoroscopie constitue l’approche privilégiée. La TACE est invasive et la fluoroscopie limite la visualisation des tumeurs. On propose la navigation par résonance magnétique (NRM) comme alternative non-invasive et plus sélective. Les gradients d’une Imagerie par résonance magnétique (IRM) sont utilisés pour guider des billes magnétiques à élution de médicament (MDEBs) vers les tumeurs. Le but de ce projet est d’évaluer la performance de la NRM au fil de l’augmentation des injections. Méthodes et matériel : La NRM a été faite sur 12 porcs (4 témoins, 5 visés côté gauche, 3 visés côté droit) avec un injecteur de particules pour 100 injections de 20 MDEBs dans chaque foie, maintenant une vitesse de flux sanguin en dessous de 1 mL/s. La segmentation des foies, des arbres hépatiques et des particules a été faite principalement sur le logiciel 3D Slicer. Les agrégats de MDEBs ont été comptés manuellement pour déterminer le nombre réel de particules et pour établir les pourcentages de ciblage dans les lobes et côtés visés ainsi que les artères proximales sujettes au blocage de particules. Le test t pours échantillons appariés et le test des rangs signés de Wilcoxon bilatéral ont été utilisés comme tests statistiques. Résultats : Le succès de ciblage diminue entre 25 et 100 injections indépendamment du coté visé (80.9% ± 10.1% (injection 25), 74.5% ±12.4% (injection 100)) (P = 0.037). Le succès de ciblage rebondit de 74.5% ±12.4% (injection 100) à 81.9% ± 11.2% (injection 100 out) (P =0.012), tel qu’attribué au blocage des particules dans les artères proximales. La même tendance est observée pour les lobes visés. Les expériences démontrent que lorsque la vitesse de flux est supérieure à 0.8 ml/s, aucun blocage n’est observé si ce n’est que pour un cas témoin (Porc #3) et que les vaisseaux de petit diamètre sont plus sujets au blocage à une vitesse de flux basse. Discussion et conclusion : La NRM démontre des résultats prometteurs comme procédure d’embolisation sélective et non invasive. À l’avenir, la détection précoce de blocage de MDEBs dans les artères proximales permettra de retirer le patient rapidement du champ magnétique, réduisant l’embolisation hors cible. Introduction: Hepatocellular carcinoma is the 4th leading cause of mortality by cancer worldwide. It is mostly diagnosed at intermediate stages where only transarterial chemoembolization (TACE) is privileged. TACE is invasive, and the use of fluoroscopy limits tumor documentation. Our team proposes Magnetic Resonance Navigation (MRN) as a non-invasive and selective alternative procedure. The gradients of a magnetic resonance imaging (MRI) are used to steer magnetic drug-eluting beads (MDEBs) to the site of the tumor. The goal of the project is to evaluate the performance of MRN at different stages of embolization. Methods and materials: MRN was done on 12 pigs (4 control, 5 left liver-targeted, and 3 right liver-targeted) and by using a particle injector for 100 injections of 20 MDEBs in each liver, while maintaining a flow velocity under 1 mL/s. Liver, hepatic arterial trees, and particle segmentation and merging were mainly done through the open-source software 3D Slicer. MDEBs aggregates were counted manually to determine the real particle number and to find MRN targeting success percentages in each targeted side, lobe or proximal arteries prone to blockage. A paired t-test and a two-tailed Wilcoxon signed-rank test were used to establish statistical significance. Results: Targeting success decreases between 25 to 100 injections regardless of the targeted side (80.9% ± 10.1% (injection 25), 74.5% ±12.4% (injection 100)) (P =0.037). Targeting success rebounds from 74.5% ±12.4% (injection 100) to 81.9% ± 11.2% (injection 100 out) (P =0.012), attributed to blockage of MDEBs in proximal arteries. The same trend is observed for lobe targeting. Experiments highlight that when the flow rate exceeds 0.8 mL/s, no blockage is observed with MRN except in one control case (pig #3), and that small-diameter vessels are more prone to blockage at low flow rates. Discussion and conclusions: MRN shows promising results as a non-invasive and selective steering embolization procedure. In the future, early detection of MDEBs blockage in proximal arteries will enable quick removal of patients from the magnetic field, reducing off-target embolization.