Resumen de Impact of virtual bronchoscopic navigation in the assessment of peripheral pulmonary lesions
Marta Diez Ferrer
MARCO CONTEXTUAL: El cáncer de pulmón es globalmente el más frecuente y mortal de los cánceres. El cribado de cáncer de pulmón es ya una realidad en los Estados Unidos y es previsible que en los próximos·años, tras la finalización de diversos ensayos desarrollados en nuestro continente, pueda llegar a Implementarse en nuestro medio. Es de prever que la implementación de un programa de cribado de cáncer de pulmón aumentará considerablemente el número de lesiones pulmonares tributarias de diagnóstico y, por ello, resulta necesario que llegado el momento dispongamos de las herramientas necesarias para asegurar un proceso diagnóstico eficaz y seguro. En este sentido, mientras que la broncoscopia flexible es la técnica de referencia para el estudio de lesiones centrales por su precisión y seguridad, cuando hablamos de lesiones periféricas el diagnóstico resulta más complejo.
En los últimos años se han desarrollado diversas tecnologías que han incrementado significativamente el rendimiento del abordaje endobronquial para el diagnóstico de lesiones pulmonares periféricas, incluyendo la broncoscopia ultrafina, la ecobroncoscopia radial asociada o no al uso de funda-guía, la navegación electromagnética y la navegación virtual.
El uso de broncoscopfos ultrafinos guiados por navegación virtual permite alcanzar de una forma segura y sin un coste excesivo un importante número de lesiones pulmonares periféricas. Sin embargo, los ensayos clínicos son escasos y existen todavía dudas sobre los factores asociados al rendimiento de dicha exploración.
HIPÓTESIS Y OBJETIVOS: Esta Tesis se fundamenta sobre varias hipótesis que pueden resumirse en dos. La primera, que el rendimiento diagnóstico de la broncoscopia ultrafina guiada por navegación es superior al de fa broncoscopia uftrafina convencional, y que dicho rendimiento depende en gran medida de la segmentación obtenida por el sistema de navegación virtual. La segunda, que es posible mejorar la segmentación de la vía aérea si conseguimos una TC con una mayor contraste en la vía aérea, y que este mayor contraste podría obtenerse aplicando una presión positiva sobre la vía aérea durante la adquisición de la TC.
En base a estas hipótesis, los objetivos concretos fueron: 1) Comparar la broncoscopia ultrafina convencional con la broncoscopia ultrafina guiada por navegación, 2) Analizar los factores clínicos y técnicos asociados a un mayor rendimiento diagnóstico de la broncoscopia ultrafina guiada por navegación, 3) Comparar la calidad de las segmentaciones proporcionadas por el navegador virtual a partir de diferentes adquisiciones de tomografía computarizada (TC) incluyendo inspiración, espiración, y tras la aplicación de diferentes presiones sobre la vía aérea, 4) Identificar el patrón de adquisición de la TC que proporcione una mejor segmentación de la vla aérea, y 5) Proponer un algoritmo de diagnóstico de las lesiones pulmonares periféricas basado en la segmentación obtenida con el navegador virtual y que permita decidir el mejor enfoque para el diagnóstico endobronquial de dichas lesiones.
MÉTODOS: En primer lugar, para comparar la broncoscopia ultrafina guiada por navegación con la broncoscopla ultrafina convencional, realizamos un estudio de casos (broncoscopia ultrafina guiada por navegación virtual) y controles (broncoscopia ultrafina convencional). Los casos se recogieron prospectivamente de forma consecutiva, siendo el único requisito de inclusión el disponer de un TC de t6rax de al menos 200 imágenes, grosor de corte 1,25 mm y espaciado 0,625 mm, según los requisitos técnicos del fabricante. Elegimos este tipo de diseño para facilitar la comparación de las lesiones pulmonares con características similares. Los controles se obtuvieron de forma retrospectiva a partir de una base de datos que incluye más de 250 procedimientos de broncoscopia ultrafina convencional. Los casos y los controles fueron emoare1ados orimero cor el tamaño de la lesión lueoo oor la distancia de la lesión al hilio en los cortes axiales de la TC y finalmente por la presencia de signo del bronquio. Para aumentar el poder estadístico, optamos por emparejar 1 caso con 2 controles.
Los procedimientos guiados por navegador se planificaron con el software LungPoint®, que proporciona automáticamente la segmentación de la vía aérea y sugiere hasta 3 rutas para alcanzar la lesión previamente delimitada de forma manual por el broncoscopista. Las segmentaciones proporcionadas por el navegador se clasificaron en: segmentación óptima con lesión endobronquial, segmentación óptima con lesión extrabronquial y segmentación subóptima (cuando la distancia entre el bronquio aferente y la lesión era > 5 mm, en cuyo caso ya no se podía determinar por la segmentación si se trataba de una lesión endobronquial o extrabronqulal).
Todos los procedimientos se realizaron bajo anestesia general e intubación orotraqueal. En el grupo broncoscopia guiada por navegación virtual se usó fluoroscopia sólo para confirmar la posición del broncoscopio y sólo en aquellos casos en los que no se observó lesión endobronquial. En el grupo control de broncoscopia ultrafina convencional se usó la fluoroscopia para guiar el broncoscopio a través del árbol bronquial. En ambos grupos, en el caso de hallarse una lesión endobronquial se realizaban 4 biopsias con un fórceps de 1mm mientras que si no se observaba lesión endobronquial se obtenían 4 extensiones citológlcas mediante. Se cursaron también en todos los pacientes aspirados bronquiales para anatomía patológica y microbiología.
El rendimiento diagnóstico entre casos y controles se comparó mediante regresión logística condicional. Posteriormente se realizó un análisis de subgrupos con el fin de determinar la asociación entre las variables clínicas y técnicas en los pacientes diagnosticados, y para estimar la probabilidad de obtener un diagnóstico.
En segundo lugar, para analizar el efecto de la aplicación de prestón positiva durante la adquisición de la TC para mejorar la segmentación de la vía aérea, planteamos un estudio de viabilidad en pacientes consecutivos que iban a ser sometidos a una broncoscopia ultrafina para diagnóstico de una lesión pulmonar periférica y que no disponían de TC. En todos los pacientes se realizaron 3 adquisiciones: una basal al final de la Inspiración y dos con presión positiva sobre la vía aérea, al final de la inspiración y al final de la expiración. Las adquisiciones con presión positiva se realizaron en 4 protocolos distintos diseñados para explorar 2 dispositivos (EzPAP y CPAP), 2 tiempos de exposición {O y 15 minutos) y 2 niveles de presión (10 y 15 cmH2O). Los pacientes fueron incluidos de forma consecutiva en 1 de los 4 protocolos de CPAP. Todas las adquisiciones se realizaron en un TC de 320 coronas.
Para evaluar la calidad de las segmentaciones obtenidas se utilizaron dos variables de resultado. La primera fue el número de vías aéreas segmentadas y contadas automáticamente por el sistema de navegación virtual LungPoint®. La segunda fue el número de puntos distales, cuyo valor permitía cuantificar el alcance de las ramas segmentadas tras dividir el volumen pulmonar en capas concéntricas hasta la pleura.
Para el análisis se construyó un modelo lineal generalizado mixto para cada unos de los protocolos y variables. El volumen de aire en el pulmón, calculado de forma automatizada por software específico, se usó como factor de corrección en todos los casos. Los modelos sirvieron para calcular el efecto de la presión positiva sobre cada variable (número de vías aéreas y número de puntos distales).
RESULTADOS: En el primer estudio, en el que se comparaban la broncoscopia ultrafina guiada por navegación con la broncoscopia ultrafina convencional, se incluyeron 55 casos y 110 controles. El rendimiento diagnóstico no difirió entre ambos grupos (47 y 40%, respectivamente; p = 0.354). En el análisis de subgrupos el rendimiento fue ligeramente superior en el grupo de broncoscopia ultrafina guiada por navegación para las lesiones 20 mm, aunque la diferencia no alcanzó signlficancla estadística (p "' 0,069). En cuanto a la segmentación, se observó un rendimiento diagnóstico del 85% en los casos con segmentación óptima con lesión endobronquial, del 30% en los casos de segmentación subóptima y del 20% en los casos de segmentación óptima con lesión extrabronquial.
En el segundo estudio, diseñado para evaluar la viabilidad de la aplicación de presión positiva durante la adquisición de ta TC para mejorar la segmentación de la vía aérea, se incluyeron 5 pacientes en cada protocolo siendo un total de 20 pacientes. En comparación con las adquisiciones inspiratorias basales de referencia, las adquisiciones obtenidas en expiración tras 15 minutos de exposición a 14 cmH2O de presión positiva segmentaron 1.63 veces más vías aéreas (IC 95% 1.07-2.48; p = 0.018) y alcanzaron 1.34 veces más puntos distales (IC 95% 1.08-1.66; p"' 0.004). Las adquisiciones realizadas en Inspiración inmediatamente tras la aplicación de 10 cmH2O de presión positiva alcanzaron 1,20 veces más puntos distales (IC del 95%: 1,09-1,33; p <0,001) mientras que transcurridos 15 minutos· con la misma presión el aumento fue de 1,14 veces (IC del 95%: 1,05 a 1,24; p <0,001).
CONCLUSIONES: La broncoscopia ultraflna guiada por navegación no es superior a la broncoscopla ultrafina convencional. El Impacto de la navegación virtual depende en gran medida de la calidad de la segmentación y de la ubicación endobronquial de la lesión oulmonar. Debe considerarse la calidad de la seomentaclón antes de comenzar un procedimiento y optar por una técnica alternativa para el diagnóstico en los casos en que se prevea una bajo rendimiento de la broncoscopla ultrafina, pudiendo así mejorar el rendimiento diagnóstico, así como ahorrar tiempo y recursos.
La aplicación de presión positiva sobre la vía aérea durante la adquisición de la TC permite obtener segmentaciones con un mayor número de vías aéreas así como alcanzar más puntos distales, en comparación con las adquisiciones convencionales en Inspiración. La mejora en la segmentación es particularmente evidente en las adquisiciones obtenidas en expiración tras 15 minutos de exposición a 14 cmH20 de presión positiva. En futuros estudios, debería evaluarse que esta mejora incrementa el rendimiento diagnóstico de la broncoscopia ultrafina guiada por navegación en el estudio de lesiones pulmonares periféricas.
En conclusión, los principales hallazgos de esta Tesis son que la segmentación de la vía aérea es la piedra angular de la navegación virtual, y que es posible mejorar la segmentación de la vía aérea con la aplicación de presión positiva durante la adquisición de la TC.
