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JOURNAL ONKOLOGIE – Artikel

10. April 2004 Die virtuelle CT-Bronchoskopie – Stellenwert im Vergleich zur flexiblen Bronchoskopie bei der Diagnostik des Bronchialkarzinoms

Ray Valencia1, Friedrich Knollmann1, Christian Stroszczynski1, Bettina Temmesfeld-Wollbrück2, Norbert Suttorp2, Roland Felix1, Klinik für Strahlenheilkunde, Campus Virchow-Klinikum, Charité - Universitätsmedizin Berlin (1), Medizinische Klinik mit Schwer

Die Computertomographie (CT) spielt eine entscheidende Rolle bei der Diagnostik von Lungentumoren. Als virtuelle CT-Bronchoskopie wird die computerbasierte 3D-Rekonstruktion von Bildern und Filmsequenzen aus intrakorporaler Perspektive bezeichnet. Trachea und Bronchien sind mit dieser Methode in der Regel bis in die subsegmentalen Aufzweigungen gut einsehbar, tracheobronchiale Stenosen und Tumoren lassen sich aus mehreren Blickwinkeln beurteilen und abgrenzen. Die virtuelle Bronchoskopie hat sich in der klinischen Praxis bei einer Reihe von Indikationen als Ergänzung zur flexiblen Bronchoskopie bewährt.
Das Bronchialkarzinom ist die mit Abstand häufigste maligne Erkrankung des Mannes, bei der Frau nimmt es nach dem Mammakarzinom und dem Kolonkarzinom in der Häufigkeit die dritte Stelle ein. In Deutschland verursachte das Bronchialkarzinom 1996 etwa 37.000 Todesfälle, die Inzidenz wird für Männer auf 71/100.000 und für Frauen auf 20/100.000 geschätzt (1).
Nichtinvasive bildgebende Verfahren spielen eine entscheidende Rolle bei der Diagnose, dem Staging und der Verlaufskontrolle von Patienten mit malignen Erkrankungen des Tracheobronchialsystems. Die Spiral-Computertomographie (Spiral-CT) stellt ein wichtiges Verfahren in der bildgebenden Diagnostik des Thorax dar. Beim Bronchialkarzinom ist mit der CT neben der Stadieneinteilung auch eine Abschätzung des geeigneten weiteren diagnostischen Vorgehens (perkutane Nadelbiopsie, Mediastino- oder Bronchoskopie) sowie der stadiengerechten Behandlungsstrategie (operative Resektion und/ oder nichtoperative Therapie) möglich. Die virtuelle Mehrzeilen-CT-Bronchoskopie erlaubt als Zusatzmethode zudem eine nicht-invasive, dreidimensionale Darstellung des Tracheobronchialsystems.
Als invasives Verfahren gilt die flexible Bronchoskopie als Methode der Wahl bei der Diagnostik von Bronchialerkrankungen, da hier der aktuelle endobronchiale Status festgelegt und Schleimhautveränderungen früh erkannt sowie Probebiopsien zur histologischen und zytologischen Aufarbeitung gewonnen werden können. Mit der virtuellen CTBronchoskopie steht jedoch ein in der klinischen Praxis zunehmend relevantes, komplementäres Verfahren zur Verfügung.

Methode und Technik

Die Computertomographie hat seit ihrer klinischen Einführung durch Hounsfield im Jahre 1974 eine kontinuierliche Weiterentwicklung erfahren. Durch Veränderungen der Hard- und Software konnten Verbesserungen in allen Bereichen dieser Technik erzielt werden. Im Jahr 1990 wurde mit Einführung der Spiral-CT eine im Vergleich zur konventionellen CT deutlich verbesserte Diagnostik der Krankheiten des Thorax möglich. Das Verfahren der Mehrzeilen- Spiral-CT wurde 1992 mit Vorstellung des ersten Zweizeilenscanners eingeführt und konnte über Vier- und Achtzeilenscanner bis hin zu den heute modernen 16-Zeilenscannern hinsichtlich räumlicher Auflösung, Kontrastauflösung, Akquisitions-Geschwindigkeit und Verringerung von Bewegungsartefakten weiter optimiert werden. Mit Hilfe der Mehrzeilen-Spiral-CT sind die Untersuchung des gesamten Thorax während eines Atemstillstandes und die Akquirierung dünnschichtiger axialer Schnittbilder möglich. Die aufgrund enger Kollimation und Rekonstruktion überlappender Schichten verbesserte longitudinale Auflösung sowie die hohe Ortsauflösung ermöglichen eine optimierte weitere Bildbearbeitung zur visuellen Datendarstellung. Die Mehrzeilen- Spiral-CT in Dünnschicht-Technik erlaubt die Bildnachverarbeitung der akquirierten Volumendatensätze und die Rekonstruktion verschiedener alternativer Darstellungstechniken wie Multiplanare Rekonstruktion (MPR), Maximum Intensitäts Projektion (MIP), Volumendarstellung (Volume Rendering (VR)), Oberflächenschattierte Darstellung (Surface Rendering (SSD)) und virtuelle Bronchoskopie.
Die diagnostische Auswertung mehrerer hundert axialer 1,25-mm Schichten des gesamten Thorax ist aufgrund der enorm hohen Anzahl an auszuwertenden Schnittbildern und der damit verbundenen Datenflut bei der ärztlichen Interpretation nicht immer ideal (2). Verschiedene Studien konnten zeigen, dass die Anwendung alternativer Techniken zur visuellen Datendarstellung im CT die anatomisch-topographische Orientierung erleichtern und optimieren kann (3, 4, 5).
Die virtuelle Bronchoskopie stellt nun eine neue Methode der Dateninterpretation dar, basierend auf der Möglichkeit, qualitativ hochwertige volumetrische Mehrzeilen-Spiral-CT-Daten mittels computerbasierter Darstellungswerkzeuge dreidimensional und aus intrakorporaler Sicht darzustellen. Der Tracheobronchialbaum lässt sich bei dieser perspektivischen Darstellung von innen betrachten, die Ansicht ähnelt der einer flexiblen Bronchoskopie. Durch Verknüpfung der Bilder eines Datensatzes lassen sich unterschiedliche Blickwinkel sowie Filmsequenzen, welche eine realistische, räumliche Bewegung durch den Datensatz ermöglichen, simulieren. Tracheobronchiale Stenosen und Tumoren lassen sich somit aus mehreren Blickwinkeln heraus beurteilen und abgrenzen (Abb. I), Bronchienäste bis 6.-7. Ordnung können routinemäßig dargestellt werden. Eine wichtige Voraussetzung für die optische Darstellung der virtuellen Endoskopie sind ausreichende Bildkontraste. Der natürliche, hohe Dichteunterschied zwischen Luft (-1000 Hounsfield- Einheiten (HE)) und Weichteilen (zirka -100 bis +100 HE) ist für die 3-DBildnachverarbeitung bei der virtuellen Bronchoskopie sehr hilfreich. Methodisch kann die 3-D-Bildnachverarbeitung entweder mit Hilfe einer Oberflächen- schattierten Darstellung (SSD) oder mit auf Volumendarstellung (VR) beruhenden Systemen erfolgen. Es gibt derzeit in der Literatur keinen Konsens, welche Technik zu bevorzugen ist. Die in unserer Abteilung verwandte transparente, farbkodierte 3-D-Oberflächendarstellung mittels Surface Rendering ermöglicht jedoch nach eigener Erfahrung eine gute endoluminale Darstellung. Auch andere Autoren berichten über gute Ergebnisse bei Verwendung dieser Methode (2, 4, 6). 0

Indikationen zur flexiblen Bronchoskopie
Eine frühzeitige Diagnose des Bronchialkarzinoms ist aufgrund des Fehlens einer spezifischen Beschwerdesymptomatik schwierig. Klinische Symptome treten vielfach erst in Abhängigkeit von dem lokalen Ausbreitungs- bzw. Metastasierungsmuster und somit in fortgeschrittenen Tumorstadien auf. Die explorativ-diagnostischen Indikationen zur flexiblen Bronchoskopie umfassen die wesentlichen Leitsymptome einer endobronchialen Tumorausbreitung wie persistierenden Reizhusten, neu aufgetretene Hämoptysen oder durch einen tumorbedingten Bronchusverschluss verursachte Atelektasen und konsekutive Retentions- oder poststenotische Pneumonien. Neben den vorgenannten explorativ-diagnostischen Indikationen kann die flexible Bronchoskopie zur weiteren Tumordiagnostik (histologische und zytologische Probeentnahme), zu therapeutischen Zwecken und zur Therapiekontrolle genutzt werden (Tabelle I). Mit der flexiblen Bronchoskopie können Aussagen über Schleimhautveränderungen, mögliche Bronchitis- oder Tumorzeichen, Sekretmenge und -beschaffenheit, Blutungsquellen sowie das Vorliegen einer Atemwegsinstabilität getroffen werden. Auch ist mit der flexiblen Bronchoskopie eine Diagnostik von Fisteln,Traumen und Fremdkörpern möglich. Bei der Diagnostik des Bronchialkarzinoms wird die Bronchoskopie heutzutage als obligat angesehen, da sie neben der histopathologischen Sicherung eine gute Beurteilung der endobronchialen Tumorausbreitung erlaubt und somit wichtige Informationen über den Umfang einer zu erwartenden Resektion liefern kann (7). Nach Literaturangaben finden sich tumorbedingte, endobronchial erkennbare Veränderungen in 59-74% der Fälle, mit einer definitiven Diagnose durch zytologische oder histologische Probeentnahmen ist hierbei in 86-96% zu rechnen (7, 8).

Indikationen zur virtuellen Bronchoskopie
Die Spiral-CT ist zur Früherkennung tumoröser pulmonaler Raumforderungen und als Standarduntersuchung zum Staging des Bronchialkarzinoms unverzichtbar, da sie eine Aussage zur Größenausdehnung des Primärtumors, zu pathologischen Lymphknotenvergrößerungen und zum Vorliegen einer möglichen thorakalen und/oder abdominellen Metastasierung erlaubt. Hierbei kann die virtuelle Bronchoskopie als Zusatzmethode zur besseren Befundvisualisierung im CT verstanden werden. Eine wichtige klinische Indikation zur virtuellen Bronchoskopie ist die Beurteilung des Querschnitts und der Längsausdehnung tracheobronchialer Stenosen (2, 4, 6), wobei auch eine Korrelation der endoluminalen Befunde mit umgebenden extraluminalen Strukturen möglich ist (Abb. 2). Zudem erlaubt die virtuelle im Gegensatz zur flexiblen Bronchoskopie eine Beurteilung der Atemwege distal von unpassierbaren Stenosen und Verschlüssen, was als weitere Indikation zur Durchführung einer virtuellen Bronchoskopie angesehen werden kann. Die somit gewonnenen Informationen bezüglich der jeweiligen, individuellen Anatomie sowie Pathologie des Patienten erlauben eine dreidimensionale Vorstellung der Strukturen und können die Planung möglicher Interventionen und/oder Biopsien erleichtern. Die virtuelle Bronchoskopie kann daher auch bei der gezielten transbronchialen Nadelbiopsie im Rahmen von Tumordiagnostik und Staging sowie bei der Operationsplanung von großem Nutzen sein. Ein weiteres Indikationsgebiet stellt die Planung und Erfolgskontrolle endoskopisch palliativer Maßnahmen sowie die Verlaufsbeurteilung nach operativen Interventionen dar (2, 9). Nicht zuletzt ist die virtuelle Bronchoskopie auch im Falle einer Ablehnung der flexiblen Bronchoskopie durch den Patienten und bei nicht durchführbarer oder kontraindizierter flexibler Bronchoskopie einsetzbar.

Stellenwert der virtuellen im Vergleich zur flexiblen Bronchoskopie
Sowohl die Computertomographie als auch die flexible Bronchoskopie stellen fundamentale, komplementäre Untersuchungstechniken bei der Diagnostik und dem Staging des Bronchialkarzinoms dar. Dementsprechend ist auch die Rolle der virtuellen Bronchoskopie als der flexiblen Bronchoskopie komplementär, in seltenen Ausnahmen auch alternativ anzusehen (2, 3, 5, 6, 10). Ein prinzipieller Vorteil der virtuellen Bronchoskopie besteht darin, dass es sich hierbei, im Gegensatz zur flexiblen Bronchoskopie, um ein nicht-invasives und den Patienten wenig belastendes Verfahren handelt. Durch die virtuelle Bronchoskopie entsteht keine zusätzliche Belastung des Patienten, da es sich hierbei nur um eine modifizierte Auswertung der ohnehin durchgeführten Spiral-CT handelt und daher keine zusätzliche Strahlenexposition notwendig ist. Vielfach wird in der Literatur über eine enge Korrelation der bei der virtuellen Bronchoskopie erhobenen Befunde mit den bei der flexiblen Bronchoskopie gewonnenen Ergebnissen bezüglich des Gradings und der Beurteilung tracheobronchialer Stenosen berichtet (3, 4, 6). Finkelstein et al. fanden gar eine Sensitivität der virtuellen Bronchoskopie von 100% bei der Detektion obstruktiver stenotischer Läsionen (3). Die virtuelle Bronchoskopie ermöglicht es dem Beobachter im Gegensatz zur flexiblen Bronchoskopie zudem, gleichzeitig das Lungenparenchym sowie die extraluminalen Weichteilstrukturen jenseits der Tracheobronchialwand zu betrachten. Somit ist eine Aussage über die Ursache der Stenose (endoluminale tracheobronchiale Stenose oder extraluminale Kompression der Luftwege) sowie ihre genaue Ausdehnung möglich.Auch gestattet die virtuelle Bronchoskopie Einblicke in die Areale jenseits einer Obstruktion, was bei hochgradigen Stenosen mit dem Bronchoskop meist nicht gelingt. Durch die somit gewonnenen zusätzlichen anatomisch-topographischen Informationen kann eine transbronchiale Biopsie auch in technisch schwierigen oder risikoreichen Arealen ermöglicht werden (11, 12). Ebenso kann die präoperativ durchgeführte virtuelle Bronchoskopie bei der Operationsplanung und Klärung der Operabilität der Patienten von Bedeutung sein (2). Ein wesentlicher Nachteil der virtuellen Bronchoskopie besteht darin, dass eine genaue Beschreibung der Farbe und Oberflächenbeschaffenheit der Tracheobronchialschleimhaut, wie sie die flexible Bronchoskopie erlaubt, derzeit nicht möglich ist. Neben den Schleimhautveränderungen sind auch Veränderungen der Bronchialsekretmenge und -beschaffenheit mit der virtuellen Bronchoskopie nicht erfassbar. Die virtuelle Bronchoskopie ist daher als Screeningmethode in der Früh-Diagnostik endobronchialer Tumore nicht geeignet, bei der die Probeentnahme zur histologischen und zytologischen Diagnostik unerlässlich ist (3).
1


Indikationen zur flexiblen Bronchoskopie
Hier ist die reale Bronchoskopie mit der Möglichkeit der Probengewinnung weiterhin die Methode der Wahl. Ein weiteres Einsatzgebiet der virtuellen Bronchoskopie liegt bei Patienten, die etwa aufgrund von Anastomosenstrikturen nach Lungentransplantation oder endobronchialen Stents häufige Kontrolluntersuchungen benötigen – hier könnte die virtuelle Untersuchung die flexible Bronchoskopie bei einigen Patienten ablösen oder auch in schwierigen Fällen bei der Planung der konventionellen Bronchoskopie hilfreich sein (13). Ebenso könnten kurzfristige Verlaufskontrollen bei Patienten mit primär suspekten konventionellen Bronchoskopiebefunden (2) beziehungsweise auch postoperative Kontrolluntersuchungen nach Tumorresektionen oder sonstigen therapeutischen Eingriffen (2, 9) Indikationsgebiete für die virtuelle Bronchoskopie sein. Diesbezüglich liegen jedoch derzeit nur wenige Erfahrungen vor, eingehende Studien zur weiteren Evaluation des Verfahrens sind hier notwendig. 2

Zusammenfassung
Die bei der Mehrzeilen-Spiral-CT in Dünnschicht-Technik gewonnenen Datensätze bieten ein großes Potential, über die bei der Routinedarstellung in axialen Querschnittsbildern gewonnenen hinaus weitere Informationen zu erhalten, da sie die Bildnachverarbeitung der akquirierten Volumendatensätze und die Rekonstruktion verschiedener alternativer Darstellungstechniken erlauben. Die virtuelle Bronchoskopie kann hierbei als wichtige Zusatzmethode zur besseren Befundvisualisierung und -präsentation im CT verstanden werden. Bei Patienten, die eine konventionelle Bronchoskopie ablehnen, oder bei denen die konventionelle Bronchoskopie nicht durchführbar oder kontraindiziert ist, stellt die virtuelle Untersuchung eine praktikable Alternative dar. Weiterhin kann die virtuelle Bronchoskopie die Korrelation zwischen CT und konventionellen bronchoskopischen Befunden erleichtern und in schwierigen Fällen bei der Planung der flexiblen Bronchoskopie hilfreich sein.


Als komplementäres Verfahren kann die virtuelle Bronchoskopie bei der Beurteilung tracheobronchialer Stenosen, der Durchführung transbronchialer Nadelbiopsien, der Operationsplanung sowie bei postoperativen Nachsorgeuntersuchungen dienen. Das Potential dieser noch recht jungen Methode ist sicherlich aufgrund der noch zu erwartenden weiteren technischen Verbesserungen auf den Gebieten der Hard- und Software nicht vollständig ausgeschöpft. Die virtuelle Untersuchung wird die flexible Bronchoskopie nur in Ausnahmen vollständig ablösen können, eine „Wachablösung in der Rolle des Goldstandards“ (2) ist schon aufgrund der fehlenden Möglichkeit einer histologischen und zytologischen Probeentnahme durch die virtuelle Bronchoskopie nicht zu erwarten.Auch bleibt bei Patienten mit in der virtuellen Bronchoskopie negativem Untersuchungsergebnis und fortbestehenden Symptomen die Durchführung einer flexiblen Bronchoskopie zur weiteren Klärung obligat (9). Insbesondere bei der initialen Diagnose von endobronchialen Anomalien der Atemwege, die nicht in den axialen Schnittbildern nachzuweisen sind, sind in Zukunft weitere Studien zur Evaluation der Methode notwendig. Insgesamt ist die virtuelle Bronchoskopie aber bereits schon jetzt als wichtige komplementäre Untersuchungsmethode bei der Diagnostik und Therapie des Bronchialkarzinoms anzusehen. 3

Quelle: Literatur


1. Fenton KN, Richardson JD (1995) Diagnosis and management of malignant pleural effusion. Am J Surg 170:69-74

2. Shields T(1994) Anatomy of the pleura. General Thoracic Surgery, Williams and Wilkens, Baltimore:31-35

3. Miserocchi G (1997) Physiology and pathophysiology of pleural fluid turnover. Eur Respir J. 10:2-3

4. Kvale PA, Simmoff M, Prakash UB (2003) Lung cancer. Palliative care. Chest 123 (Suppl): 284S-311S

5. Antunes G., Neville E., Fuffy J., Ali N., on behalf of the BTS Pleural Disease Group, a subgroup of the BTS Standards of Care Committee (2003) BTS guidelines for the management of malignant pleural effusion. Thorax 58 [Suppl II]: II29-II38

6. Antony VB, Loddenkemper R, Astoul P, Boutin C, Goldstraw P, Hott J, Rodriguez Panadero F, Sahn SA (2001) ERS/ATS statement: Management of malignant pleural effusions. Eur Respir J 18:402-419

7. Loddenkemper R, Boutin C (1996) Thorakoskopie: aktuelle diagnostische und therapeutische Indikationen. Pneumologie 50: 189-201

8. Walker-Renard PB, Vaughan LM, Sahn SA (1994) Chemical Pleurosedis for malignant pleural effusions. Ann Intern Med 120: 56-64

9. Viallat JR, Rey F, Astoul P, Boutin C (1996) Thoracoscopic talc poudrage pleurodesis for malginant effusions – a review of 360 cases. Chest 110: 1387-1393

10. Cardillo G, Facciolo F, Carbone L, Regal M, Corzani F, Ricci A, Di Martino M, Martelli M (2002) Long-term follow-up of video-assited talc pleurodesis in malignant recurrent pleural effusions. Eur J Cardiothorac Surg 21: 302-305

11. Thomas M, Baumann M, Deppermann M, Freitag L, Gatzemeier U, Huber R, Paslick B, Serke M, UkenaD (2002) Empfehlungen zur Therapie des Bronchialkarzinoms. Pneumologie 56: 113-131

12. Pien GW, Gant MJ, Washam CL, Sterman DH (2001) Use of an implantable pleural catheter for trapped lung syndrome in pathients with malignant pleural effusion. Chest 119: 1641-1646

13. Shoji T, Tanaka F, Yanagihara K, Inui K, Wada H (2002) Phase II study of repeated intrapleural chemotherapy using implantable access system for management of malignant pleural effusion. Chest 121: 821-824


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