The transbronchial ultrasound in diagnostics of respiratory system diseases

Wprowadzenie
Wykorzystanie przezoskrzelowej ultrasonografii (PU) do przezoskrzelowej biopsji płuca oraz biopsji węzłów chłonnych wnęk i śródpiersia z użyciem bronchofiberoskopu zwiększa liczbę diagnostycznych rozpoznań nowotworów złośliwych. Metoda umożliwia w sposób precyzyjny pobieranie materiału do badania histopatologicznego i ograniczenie liczby diagnostycznych zabiegów chirurgicznych. Skuteczność biopsji przy zastosowaniu PU uwarunkowana jest w dużej mierze doświadczeniem wykonującego zabieg. Na podstawie przytoczonych publikacji autorzy omawiają aktualne poglądy na możliwości zastosowania PU w diagnostyce chorób układu oddechowego.

Badanie ultrasonograficzne
Głowica ultradźwiękowa o średnicy od 2,5 do 3,2 mm, emitująca fale o częstotliwości 20 MHz, wprowadzana jest przez kanał roboczy bronchofiberoskopu do wybranego miejsca tchawicy i drzewa oskrzelowego. W skład urządzenia wchodzi zestaw sterujący, pozwalający na rotację sondy oraz procesor wytwarzający fale ultradźwiękowe przenoszone za pośrednictwem głowicy do otaczających struktur. Odbite echa przekształcane są w sygnał elektryczny, a uzyskane w czasie rzeczywistym obrazy mogą zostać zarejestrowane w formie zdjęć lub filmu. Głowica umieszczana jest cewniku zakończonym balonem wypełnionym roztworem soli fizjologicznej lub w cewniku bez balonu. Głowice konweksowe pozwalają na obrazowanie otaczających struktur anatomicznych w przekroju poprzecznym w zakresie 360o, podczas gdy głowice liniowe umożliwiają uzyskiwanie obrazów w zakresie 180o w przekroju strzałkowym Możliwość obrazowania w głąb otaczającej struktury wynosi od 1,5 do 12,0 cm, natomiast wymiar uzyskiwanego obrazu zawiera się w przedziale od 3 do 9 cm i zależy od rodzaju użytej sondy. Należy zauważyć, że jakość obrazu ulega znacznemu pogorszeniu ze wzrostem odległości od sondy. Zaletą sondy ultradźwiękowej bez balonu jest możliwość umieszczania jej w zwężonych lub bardziej obwodowo położonych oskrzelach, a wadą ograniczenie pola widzenia przez zmniejszenie powierzchni kontaktu sondy z otaczającą strukturą anatomiczną. Zabieg może być wykonywany w znieczuleniu miejscowym, z użyciem leków uspokajających lub bez nich oraz w znieczuleniu ogólnym [1]. Nie stwierdzono przeciwwskazań specyficznych dla PU oraz znaczących różnic w częstości ich występowania w porównaniu do bronchofiberoskopii [2].
Zabieg powinien być wykonywany przez doświadczonych bronchoskopistów, dobrze znających anatomię dróg oddechowych i struktur śródpiersia, posiadających umiejętność obrazowania ultradźwiękowego i wykonywania biopsji przezoskrzelowych. Samodzielne przeprowadzanie PU poprzedzone powinno być co najmniej 40–50 zabiegami pod nadzorem osoby doświadczonej w ich przeprowadzaniu, a dla zachowania i rozwijania umiejętności zalecane jest wykonywanie nie mniej niż 20 badań rocznie. W porównaniu do standardowej bronchofiberoskopii, zabieg z zastosowaniem PU zajmuje dodatkowo 5–10 min [1, 3].

Dotychczasowe obserwacje
Wyrazem coraz szerszego zastosowania PU w diagnostyce chorób układu oddechowego jest wzrastająca liczba publikacji na ten temat. Najważniejsze wnioski przedstawiono poniżej.

PU i diagnostyka histopatologiczna
Dla obwodowo położonych zmian nowotworowych większych niż 2 cm pozytywny wynik przezoskrzelowej biopsji płuca przy użyciu PU był znacząco wyższy i wynosił 66 proc. w porównaniu do wyników biopsji uzyskanych bez udziału PU – 42,3 proc. [2]. Dla zmian nowotworowych mniejszych niż 2 cm potwierdzenie raka płuca uzyskano w 54,5 proc. biopsji przy udziale PU, w porównaniu do biopsji wykonanej bez PU – 0 proc. Stwierdzono ponadto, że biopsja przezoskrzelowa przeprowadzona w połączeniu z PU poprawiła częstość rozpoznań nowotworów położonych w górnym płacie lewego płuca, które są uważane za trudniejsze do diagnostyki przy wykorzystaniu samej bronchofiberoskopii [2]. W innym opracowaniu [3] potwierdzono wysoką skuteczność przezoskrzelowej biopsji płuca przy zastosowaniu PU jako metody uzyskiwania wycinków z obwodowo położonych zmian zbyt małych, by mogły zostać uwidocznione we fluoroskopii. Głowica ultradźwiękowa została umieszczona wewnątrz prowadnicy, a następnie wprowadzona przez kanał roboczy bronchofiberoskopu. Po uwidocznieniu zmiany głowicę usuwano, z pozostawieniem prowadnicy, przez którą wprowadzano następnie kleszczyki biopsyjne. Stwierdzono, że biopsje przezoskrzelowe przy użyciu PU były diagnostyczne średnio w 77 proc. Uzyskano rozpoznanie w 76 proc. biopsji przy wielkości zmiany ≤10 mm, 76 proc. przy wielkości >10 i ≤15 mm, 66 proc. przy wielkości >15 i ≤20 mm i 77 proc. w przypadku zmian wielkości >20 i ≤30 mm. Umieszczenie głowicy ultradźwiękowej w obrębie zmiany miało znacznie wyższą wartość diagnostyczną, w porównaniu do sytuacji, gdy głowica tylko przylegała do zmiany (odpowiednio 85 i 42 proc. dodatnich wyników) [4].
Według innych autorów, przezoskrzelowa biopsja płuca przy wykorzystaniu PU pozwoliła na uzyskanie materiału diagnostycznego w 58,3 proc. biopsji, przy wielkości zmiany Ł30 mm. W przypadku, gdy rozmiary zmiany były poniżej 20 mm, czułość metody wynosiła 53 proc. [3]. Lamb dokonał następujących obserwacji: PU podwyższa diagnostyczną skuteczność przezoskrzelowej biopsji aspiracyjnej niezależnie od rozmiarów lub położenia zmiany patologicznej (średni wymiar węzła 1,7 cm z czułością 86 proc. i potwierdzone rozpoznanie raka 72 proc.), wykrywalność chorób zlokalizowanych we wnękach płucnych i śródpiersiu sięga 92 proc., a w połączeniu z KT niemal 100 proc., bezpośrednie nacieczenie nowotworowe układu naczyniowego płuc rozpoznawane jest z dokładnością 92 proc., określenie głębokości inwazji wczesnej postaci odoskrzelowego raka płaskonabłonkowego jest możliwe z czułością 85,7 proc. i swoistością 67 proc., różnicowanie zmian łagodnych i złośliwych położonych w miąższu płuca jest możliwe z dużym przybliżeniem [1].

PU i ocena zaawansowania nowotworu
PU oraz przezoskrzelowa aspiracyjna biopsja cienkoigłowa przy udziale PU posiada istotne znaczenie w różnicowaniu łagodnych i nowotworowo zmienionych regionalnych węzłów chłonnych dostępnych badaniu. Stwierdzono, że wszystkie węzły chłonne wnęk i śródpiersia widoczne w tomografii komputerowej zostały również uwidocznione metodą przezoskrzelowej ultrasonografii. Wykazano znaczną czułość, swoistość i dokładność biopsji pod kontrolą PU, wynoszącą odpowiednio 95,7, 100 i 97,1 proc. [5]. Jednorodny obraz echa wydaje się korelować ze zmianami o charakterze łagodnym, podczas gdy niejednorodny sugeruje zmianę złośliwą. Odpowiednia czułość i swoistość tych obrazów nie może jednak zastąpić rozpoznania histopatologicznego [1].

Nie wykazano istotnej statystycznie różnicy przy zastosowaniu przezoskrzelowej aspiracyjnej biopsji cienkoigłowej węzłów chłonnych położonych pod ostrogą główną przy użyciu standardowej bronchofiberoskopii (wynik pozytywny w 74 proc. wykonanych biopsji) w porównaniu do 86 proc. biopsji przy użyciu PU. Natomiast w przypadku pozostałych węzłów chłonnych dostępnych w badaniu podczas standardowej bronchofiberoskopii uzyskano potwierdzenie rozpoznania w 58 proc. biopsji, w porównaniu do 84 proc. biopsji przy zastosowaniu PU. Kontrola za pomocą PU znacznie podwyższa wartość diagnostyczną przezoskrzelowej biopsji węzłów chłonnych wszystkich stacji, z wyjątkiem węzłów położonych pod ostrogą główną [6]. Aspiracyjna biopsja cienkoigłowa przy udziale PU jest obiecującą metodą do rozpoznawania przerzutów raka płuca w węzłach chłonnych oraz diagnostyki zmian litych położonych wewnątrzoskrzelowo lub przylegających do tchawicy i oskrzeli głównych, niedostępnych innymi metodami oprócz zabiegu operacyjnego [7, 8].
PU jest aktualnie jedyną metodą, umożliwiającą określenie struktury ściany oskrzela. Obraz ściany prawidłowego oskrzela składa się z 5 warstw, a uzyskane echo ma kształt litery W (ryc. 1.). Nacieczenie nowotworowe ściany oskrzela powoduje zaburzenie jej 5-warstwowej struktury i zmianę kształtu echa. Dokładniejszy obraz struktury ściany oskrzela otrzymano stosując sondę o częstotliwości 30 MHz w porównaniu do sondy 20 MHz [9].
Nacieczenie ściany tchawicy i oskrzeli może być dokładnie rozpoznane w PU. Badanie pozwala także określić rozprzestrzenianie się nacieku poza ścianę oskrzela. Możliwe jest również różnicowanie nacieczenia ściany oskrzela i tchawicy z uciskiem oskrzela z zewnątrz (ryc. 2.). Wykazano istotną przewagę PU w różnicowaniu nacieczenia ściany oskrzela lub ucisku z zewnątrz przez zmianę nowotworową w porównaniu z tomografią komputerową. PU może znacząco pomóc w przypadku wątpliwości, co do radykalnej resekcji zmiany [10–12].

Inne zastosowania PU
Terapia fotodynamiczna
PU wykorzystywana była w wyborze właściwych kandydatów do terapii fotodynamicznej z centralnie położonym rakiem płuca we wczesnym stadium rozwoju. Stanowić może w tym względzie uzupełnienie bronchofiberoskopii i tomografii komputerowej wysokiej rozdzielczości. Pacjenci niekwalifikujący się do terapii fotodynamicznej mogą m.in., na podstawie wyniku PU, zostać poddani innym formom leczenia, takim jak zabieg chirurgiczny, chemioterapia i radioterapia [13].

Astma oskrzelowa
PU zastosowana u chorych na astmę oskrzelową pozwala określić wymiar światła i grubość ściany oskrzeli oraz proces przebudowy ściany oskrzeli (remodeling). Przewlekłe zapalenie w astmie oskrzelowej charakteryzujące się obrzękiem podnabłonkowym, widoczne jest w postaci zgrubienia podnabłonkowej warstwy błony śluzowej. Otrzymane wyniki są zgodne z uzyskanymi w tomografii komputerowej wysokiej rozdzielczości [14].
Podsumowanie
W podsumowaniu należy podkreślić, że przezoskrzelowa ultrasonografia może stanowić uzupełnienie oraz poprawić skuteczność innych metod stosowanych w rozpoznawaniu chorób, szczególnie nowotworowych, zlokalizowanych w klatce piersiowej, dzięki następującym możliwościom:
1) określaniu położenia zmian litych w miąższu płuca i śródpiersiu,
2) ocenie regionalnych węzłów chłonnych,
3) określaniu stopnia zaawansowania raka płuca,
4) ocenie przylegających do oskrzeli narządów śródpiersia (serce, przełyk, duże naczynia),
5) różnicowaniu struktur naczyniowych ze zmianami o innym charakterze,
6) określaniu głębokości nacieku nowotworowego w ścianę oskrzela i różnicowaniu nacieku z uciskiem z zewnątrz,
7) poprawie skuteczności przezoskrzelowej cienkoigłowej biopsji aspiracyjnej,
8) określaniu rozmiarów światła oraz grubości i struktury ściany oskrzela,
9) kwalifikacji do terapii fotodynamicznej, brachyterapii, elektrokoagulacji, założenia stentu,
10) ocenie odpowiedzi na zastosowane leczenie [15].

Biorąc pod uwagę znane ograniczenia bronchofiberoskopii i tomografii komputerowej, rozwój przezoskrzelowej ultrasonografii stwarza nowe możliwości rozpoznawania i oceny stopnia zaawansowania raka płuca oraz innych chorób układu oddechowego, w celu podejmowania właściwych decyzji terapeutycznych i zapobieżenia wielu niepotrzebnym torakotomiom.
Piśmiennictwo
1. CR, Beamis JF. Endobronchial ultrasound. Pulmonary and Critical Care Update 2004; 18, lesson 12.
2. Yang MC, Liu WT, Wang CH, et al. Diagnostic value of endobronchial ultrasound-guided transbronchial lung biopsy in peripheral lung cancers. J Formos Med Assoc 2004; 103 (2): 124-9.
3. Kikuchi E, Yamazaki K, Sukoh N i wsp. Endobronchial ultrasonography with guide-sheath for peripheral pulmonary lesions. Eur Respir J 2004; 24 (4): 533-7.
4. Kurimoto N, Miyazawa T, Okimasa S, et al. Endobronchial ultrasonography using a guide sheath increases the ability to diagnose peripheral pulmonary lesions endoscopically. Chest 2004; 126 (3): 959-65.
5. Yasufuku K, Chiyo M, Sekine Y, et al. Real-time endobronchial ultrasound-guided transbronchial needle aspiration of mediastinal and hilar lymph nodes. Chest 2004; 126 (1): 122-8.
6. Herth F, Becker HD, Ernst A. Conventional vs endobronchial ultrasound-guided transbronchial needle aspiration: a randomized trial. Chest 2004; 125 (1): 322-5.
7. Krasnik M, Vilmann P, Larsen SS, Jacobsen GK. Preliminary experience with a new method of endoscopic transbronchial real time ultrasound guided biopsy for diagnosis of mediastinal and hilar lesions. Thorax 2003; 58: 1083-6.
8. Omori S, Takiguchi Y, Hiroshima K, et al. Peripheral pulmonary diseases: evaluation with endobronchial US initial experience. Radiology 2002; 224: 603-8.
9. Nakamura Y, Endo C, Sato M, et al. A new technique for endobronchial ultrasonography and comparison of two ultrasonic probes: analysis with a plot profile of the image analysis software NIH Image. Chest 2004; 126 (1): 192-7.
10. Tanaka F, Muro K, Yamasaki S, et al. Evaluation of tracheo-bronchial wall invasion using transbronchial ultrasonography (TBUS). Eur J Cardiothorac Surg 2000; 17: 570-4.
11. Herth F, Ernst A, Schulz M, Becker H. Endobronchial ultrasound reliably differentiates between airway infiltration and compression by tumor. Chest 2003; 123: 458-462.
12. Shaw TJ, Wakely SL, Peebles CR, et al. Endobronchial ultrasound to assess airway wall thickening: validation in vitro and in vivo. Eur Respir J 2004; 23 (6): 813-17.
13. Miyazu Y, Miyazawa T, Kurimoto N, Iwamoto Y, Kanoh K, Konho N. Endobronchial ultrasonography in the assessment of centrally located early-stage lung cancer before photodynamic therapy. Am J Respir Crit Care Med 2002; 165: 832-7.
14. Yamasaki A, Tomita K, Sano H, et al. Measuring subepithelial thickness using endobronchial ultrasonography in a patient with astma: a case report. Lung 2003; 181 (3): 115-20.
15. Ernst A, Silvestri GA, Johnstone D; American College of Chest Physicians. Interventional pulmonary procedures: Guidelines from the American College of Chest Physicians. Chest 2003; 123: 1693-717.
Adres do korespondencji
dr n. med. Tomasz Piorunek
Katedra i Klinika Ftyzjopneumonologii
Akademia Medyczna im K. Marcinkowskiego
ul. Szamarzewskiego 84
60-569 Poznań
tel./faks +48 61 841 70 61
e-mail: t_piorun@op.pl