L'imaging nella malattia polmonare cronica ostruttiva

L’IMAGING NELLA MALATTIA

POLMONARE CRONICA OSTRUTTIVA

IL TERMINE BRONCOPNEUMOPATIA CRONICA OSTRUTTIVA (BPCO) comprende la bronchite asmatica,

1

la bronchite cronica, la bronchite cronica ostruttiva e l'enfisema. L'imaging fornisce indizi

importanti sulla presenza e l'estensione di ciascuna di queste entità. Alcuni pazienti con BPCO

possono avere un enfisema esteso, mentre altri con uguale compromissione funzionale hanno poco o

nessun enfisema. Per fornire una valutazione completa del paziente con BPCO, l'imager deve

documentare la presenza e la gravità dell'enfisema, dell'ispessimento della parete bronchiale e

dell'intrappolamento dell'aria.

Oltre a identificare l'enfisema, la tomografia computerizzata (TC) del torace ad alta risoluzione può

identificare altre malattie polmonari correlate al fumo, come la bronchiolite respiratoria, la polmonite

interstiziale desquamativa e l'isticitosi di Langerhans. L'imaging può anche essere utilizzato per

identificare le complicanze della BPCO, tra cui l'atelettasia lobare, l'ipertensione polmonare e il cancro

del polmone, e per valutare i pazienti prima e dopo l'intervento chirurgico di riduzione del volume

polmonare (LVRS).

In questo capitolo, esaminiamo le modalità di imaging attuali e in evoluzione disponibili per la

valutazione della BPCO, descriviamo le caratteristiche di imaging dell'enfisema e di altre malattie

polmonari correlate al fumo e discutiamo il ruolo dell'imaging nell'identificazione delle complicanze

della BPCO e della LVRS.

Modalità di imaging

Radiografia del torace

La radiografia convenzionale del torace è solitamente la prima procedura di imaging eseguita nel

paziente con BPCO nota o sospetta. La variazione della qualità delle immagini analogiche (cartacee)

del torace ottenute negli studi ambulatoriali può portare a misdiagonosi. La sovraesposizione della

radiografia può simulare l'enfisema, mentre la sottoesposizione può portare a una falsa diagnosi di

malattia polmonare interstiziale. L'imaging digitale del torace, utilizzando una piastra al fosforo

fotostimolabile, un tamburo al selenio o una piastra al selenio, in combinazione con un sistema di

archiviazione e comunicazione delle immagini (PACS), consente la diffusione immediata delle

immagini del paziente alle aree di lettura radiologica e alle cliniche. Due recenti innovazioni

nell'imaging digitale possono essere importanti per il rilevamento di noduli nei pazienti con BPCO.

L'imaging a doppia energia consente la "sottrazione" delle ossa sovrastanti per creare un'immagine

composta quasi interamente da tessuti molli. La tecnica della sottrazione temporale sottrae

elettronicamente una radiografia precedente dall'immagine corrente per migliorare il rilevamento dei

cambiamenti. Queste tecniche richiedono un'ulteriore valutazione, ma in ultima analisi possono

competere con la TC come modalità convenienti per lo screening del cancro del polmone.

Tomografia computerizzata

La TC è sempre più utilizzata per fornire una caratterizzazione fenotipica della BPCO. Tipicamente,

l'intero polmone viene visualizzato in un'unica apnea (5-20 secondi), utilizzando la TC spirale,

producendo un set di dati volumetrici tridimensionali. Questo tipo di acquisizione consente la

costruzione di immagini sovrapposte, immagini multiplanari (Figura 1) e modelli tridimensionali.

Facilita inoltre la valutazione quantitativa dei volumi polmonari, dell'entità dell'enfisema e delle

anomalie delle vie aeree. Le immagini a sezione sottile (tomografia computerizzata ad alta risoluzione

[HRCT]) possono essere ricostruite dallo stesso set di dati per consentire una caratterizzazione precisa

dell'enfisema e delle anomalie delle piccole vie aeree.

L'imaging TC durante l'espirazione è utile per l'identificazione dell'intrappolamento dell'aria

(Figura 2) e può accentuare le aree sottili di enfisema centrilobulare. Le immagini espiratorie sono in

genere ottenute alla fine dell'espirazione. Alcune istituzioni ottengono solo poche immagini

espiratorie a livelli selezionati, mentre altre acquisiscono una scansione espiratoria volumetrica

completa per valutare l'intero polmone. Più recentemente, la tecnica dell'espirazione dinamica

(imaging durante un'espirazione forzata) è stata introdotta come tecnica complementare per valutare

la tracheomalacia. Anche l'imaging dinamico durante la tosse può essere utilizzato per lo stesso

scopo.

La TC spirale inspiratoria ed espiratoria può essere utilizzata per calcolare la capacità polmonare

totale (TLC) e il volume residuo (RV). In uno studio di Kauczor e colleghi, il volume dei polmoni

misurato alla TC elicoidale inspiratoria, eseguita senza controllo spirometrico, era circa il 12%

2

inferiore rispetto alla TLC, ma era altamente correlato con la TLC. Il volume dei polmoni

all'espirazione profonda era altamente correlato con il volume del gas toracico, ma era meno correlato

con il ventricolo destro. Questi risultati suggeriscono che il livello di inspirazione per la TC elicoidale

inspiratoria è inferiore di circa il 12% rispetto alla TLC, mentre nella TC espiratoria, il livello di

espirazione è più vicino alla capacità funzionale residua che alla RV. Allo stesso modo, in uno studio

su pazienti prima e dopo LVRS, la TLC calcolata dalla TC si correlava molto bene con la TLC

3

pletismografica, ma la RV calcolata tendeva a sovrastimare la RV pletismografica.

I nuovi scanner TC a spirale veloce consentono l'imaging dell'intero volume polmonare in un'apnea

inspiratoria di 10-20 secondi. Da questo set di dati volumetrici, è possibile ricostruire immagini

contigue a sezione spessa e immagini a sezione sottile non contigue. Le sezioni spesse (3-5 mm)

consentono la visulizzazione dell'intero polmone, rilevando noduli e altre patologie significative,

mentre le sezioni più sottili consentono una migliore valutazione dell'enfisema e delle malattie delle

vie aeree. Le immagini possono anche essere ricostruite su più piani e possono essere creati modelli

tridimensionali. Le grandi vie aeree possono essere segmentate dai polmoni, utilizzando una tecnica di

crescita regionale.

La standardizzazione del volume d'aria inspirata può essere importante per garantire la riproducibilità

delle misurazioni TC quantitative sulla TC polmonare. Diversi autori hanno utilizzato dispositivi di

innesco spirometrici, ma questi non sono ampiamente disponibili. Se la TC spirale viene utilizzata per

acquisire informazioni volumetriche in un'unica apnea, i volumi polmonari raggiunti possono essere

misurati direttamente,2 ovviando alla necessità di un gating spiromemetrico.

LIMITAZIONI

A volte, anche con gli scanner moderni, il movimento respiratorio o cardiaco può provocare aree a

bassa attenuazione adiacenti ai vasi polmonari che possono simulare l'enfisema. Una fotografia

inappropriata può rendere invisibile l'enfisema I limiti della misurazione della densità polmonare con

la TC includono la variabilità dovuta alle dimensioni del paziente, al posizionamento del paziente

all'interno dello scanner, alla posizione e all'ambiente dell'area polmonare da valutare, al tipo di

scanner CT, al kilovoltaggio e all'algoritmo di ricostruzione.

Anche le misurazioni dell'attenuazione polmonare rimangono criticamente dipendenti dall'imaging

in piena inspirazione. Poiché la densità polmonare può cambiare di 200 HU tra la piena inspirazione e

la piena espirazione,5 alcuni autori hanno sostenuto la scansione spiromemetrica di routine per

6

verificare la profondità dell'inspirazione.

La densità polmonare media diminuisce con l'iperinflazione in assenza di enfisema,7 quindi

l'osservazione di una diminuzione della densità polmonare media non è specifica per l'enfisema. Aree

localizzate di enfisema di diametro inferiore a 0,4 cm spesso non possono essere viste alla TC;

L'enfisema centrilobulare lieve (CLE) e l'enfisema panlobulare lieve (PLE) possono essere entrambi

8-10

persi utilizzando le tecniche TC da 1,0 e 10 mm.

Risonanza magnetica polmonare

La risonanza magnetica per immagini (MRI) del polmone è una tecnica molto attraente, in particolare

a causa della mancanza di radiazioni ionizzanti associate alla maggior parte delle altre modalità di

imaging e perché va oltre il semplice imaging anatomico e fornisce anche informazioni funzionali.

Tuttavia, fattori come la piccola polarizzazione dello spin nucleare all'equilibrio termico e i problemi

di disomogeneità del campo associati al polmone hanno notevolmente limitato l'applicazione di questa

11

tecnica. La risonanza magnetica convenzionale dei polmoni con protoni è difficile a causa della bassa

concentrazione di idrogeno nel parenchima polmonare, negli spazi aerei e nelle vie aeree e delle

molteplici interfacce aria-tessuti molli all'interno del polmone che causano artefatti di suscettibilità.

Gli artefatti del movimento respiratorio e cardiaco sono un problema comune e sono accentuati da

intensità di campo più elevate.

La risonanza magnetica a trattenimento del respiro con eco a gradiente rapido è stata utilizzata a

piena inspirazione ed espirazione per valutare i cambiamenti nei volumi polmonari e nelle dimensioni

12

toraciche dopo LVRS. I volumi polmonari derivati dai dati di risonanza magnetica utilizzando un

metodo computerizzato semiautomatico per delineare i polmoni e le aree della sezione trasversale sono

stati confrontati con i volumi misurati alla pletismografia e alla TC a una collimazione da 8 a 10 mm.

Gli autori hanno scoperto che le misurazioni della risonanza magnetica dei volumi polmonari erano

paragonabili a quelle derivate dai dati TC, ma diverse dai volumi derivati dalla pletismografia, che

12

rimane il gold standard. La risonanza magnetica con eco gradiente può essere utilizzata anche per

valutare le anomalie del movimento diaframmatico nei pazienti con enfisema. La risonanza magnetica

con mezzo di contrasto dinamico con gadolinio è stata utilizzata per quantificare l'entità dell'enfisema

13

in un modello animale.

Gli investigatori hanno seguito percorsi diversi nella ricerca di immagini degli spazi aerei mediante

risonanza magnetica. Misselwitz e colleghi hanno ottenuto un miglioramento relativamente omogeneo

dei polmoni in un modello di ratto utilizzando una formulazione aerosolizzata di acido gadolinio-

dietilentriammina pentaacetico (DTPA) e immagini di spin echo pesate in T 1 con un'intensità di

Altri 14

campo di 2 T. ricercatori hanno eseguito l'imaging di acquisizione tridimensionale del volume con

eco a gradiente con angolo di inversione limitato util