Glioblastoma (GBM) is the most common and most aggressive form of primary brain tumor. In newly diagnosed GBM patients, despite utilizing the trimodality treatment approach, including neurosurgical resection, radiotherapy and chemotherapy with TMZ, the median survival time is only 14.6 months. The recurrence rate of GBM is very high, and the prognosis after recurrence is extremely poor. TTFields ...
Abstract (English)
Glioblastoma (GBM) is the most common and most aggressive form of primary brain tumor. In newly diagnosed GBM patients, despite utilizing the trimodality treatment approach, including neurosurgical resection, radiotherapy and chemotherapy with TMZ, the median survival time is only 14.6 months. The recurrence rate of GBM is very high, and the prognosis after recurrence is extremely poor. TTFields is a novel treatment method that uses alternating electric fields of 200 kHz to interrupt tumor cell mitosis and induce cell death. A prospective randomized-phase 3 trial (EF-14) evaluated the use of TTFields with TMZ in newly diagnosed GBM, and demonstrated a 3 months longer PFS and OS as compared to controls. The efficacy of TTFields depends on the level of compliance or device “on-time”, and its intensity (1 to 3 V/cm) in the tumor tissue. The intensity of TTFields in the tumor tissue is influenced by its conductivity and permittivity. The ability of a material to orient dipole in repose to an electric field is permittivity and the ability to move charges is conductivity. The permittivity of a material opposes the applied electric field. The electric field intensity in a material is inversely proportional to its conductivity. The conductivity and permittivity for GBM at 200 kHz are unknown. In this study, conductivity and permittivity of GBM tissue were measured from patients who went under surgical resection. It was measured in vitro by utilizing the parallel-plates method and the E4980AL Precision LCR meter. The mean conductivity of GBM was 0.353 (S/m) with SD of 0.133 and mean permittivity was 3896.778 Farad/m with SD of 2461.872. This study showed a high inter- / intraindividual variability in conductivity and permittivity of GBM. Histological analysis demonstrated that low myelin content and higher cellularity was linked to higher conductivity. The dielectric properties of GBM tissue from this study could be used for more effective treatment planning with TTFields. This study also suggests to obtain values from each individual patient due to high inter- and intra-heterogeneity in dielectric properties of GBM. Moreover, our study design provides a reliable method to investigate the dielectric properties of healthy and tumor tissues in a laboratory setting.
Translation of the abstract (German)
Das Glioblastom (GBM) ist die häufigste und aggressivste Form eines primären Hirntumors. Bei neu diagnostiziertem GBM beträgt die mediane Überlebenszeit trotz des trimodalen Behandlungsansatzes, der eine neurochirurgische Resektion, Strahlentherapie und Chemotherapie umfasst, nur 14,6 Monate. Die Rezidiv-Rate des GBM ist sehr hoch und die Prognose nach einem Rezidiv ist extrem schlecht. TTFields ...
Translation of the abstract (German)
Das Glioblastom (GBM) ist die häufigste und aggressivste Form eines primären Hirntumors. Bei neu diagnostiziertem GBM beträgt die mediane Überlebenszeit trotz des trimodalen Behandlungsansatzes, der eine neurochirurgische Resektion, Strahlentherapie und Chemotherapie umfasst, nur 14,6 Monate. Die Rezidiv-Rate des GBM ist sehr hoch und die Prognose nach einem Rezidiv ist extrem schlecht. TTFields ist eine neuartige Behandlungsmethode, bei der elektrische Wechselfelder von 200 kHz ein-gesetzt werden, um die Mitose der Tumorzellen zu unterbrechen und den Zelltod herbeizuführen. In einer klinischen Phase-3-Studie wurde der Einsatz von TTFields in Kombination mit TMZ bei neu diagnostiziertem GBM untersucht und dabei ein um drei Monate längeres PFS und OS im Vergleich zu den Kontrollen nachgewiesen. Die Wirksamkeit von TTFields hängt vom Grad der Compliance oder der "On-Time" des Geräts und seiner Intensität (1 bis 3 V/cm) im Tumorgewebe ab. Die Intensität der TTFields im Tumorgewebe wird durch dessen Leitfähigkeit und Permittivität beeinflusst. Die Fähigkeit eines Materials, Dipole in Ruhe auf ein elektrisches Feld auszurichten, ist die Permittivität, die Fähigkeit, Ladungen zu bewegen, die Leitfähigkeit. Die Permittivität eines Materials wirkt dem angelegten elektrischen Feld entgegen. Die Stärke des elektrischen Feldes in einem Material ist umgekehrt proportional zu seiner Leitfähigkeit. Die Leitfähigkeit und Permittivität von GBM bei 200 kHz sind unbekannt. In dieser Studie wurden Leitfähigkeit und Permittivität von GBM-Gewebe von Patienten gemessen, die sich einer chirurgischen Resektion unterzogen. Die Messung erfolgte in vitro mit der Parallelplattenmethode und dem E4980AL Precision LCR-Meter. Die mittlere Leitfähigkeit von GBM lag bei 0,353 (S/m) mit einem SD von 0,133 und die mittlere Permittivität bei 3896,778 Farad/m mit einem SD von 2461,872. Diese Studie zeigte eine hohe inter- / intraindividuelle Variabilität in der Leitfähigkeit und Permittivität von GBM. Die histologische Analyse zeigte, dass ein geringer Myelingehalt und eine höhere Zellularität mit einer höheren Leitfähigkeit verbunden waren. Die dielektrischen Eigenschaften von GBM-Gewebe aus dieser Studie könnten für eine effektivere Behandlungsplanung mit TTFields genutzt werden. Diese Studie legt auch nahe, Werte von jedem einzelnen Patienten zu erhalten, da die dielektrischen Eigenschaften von GBM stark inter- und intraheterogen sind. Darüber hinaus bietet unser Studiendesign eine zuverlässige Methode zur Untersuchung der dielektrischen Eigenschaften von gesundem und Tumorgewebe in einem Labor.
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