L’ossigenoterapia ad alto flusso nella fibrobroncoscopia diagnostica: strategie di utilizzo e nuove prospettive

Corso di Laurea Magistrale in

Medicina e Chirurgia

Tesi di Laurea Sperimentale in Anestesiologia

L’ossigenoterapia ad alto

flusso nella fibrobroncoscopia

diagnostica: strategie di

utilizzo e nuove prospettive

Candidata Relatore Correlatore A.A. 2021/2022

Francesca Maria Prof. Prof.

Pagnozzi Fausto Ferraro Luca De Nicola

Matr.A24/002609 Ad Antonio e Arianna.

Questo traguardo è anche vostro.

F.M.

Indice

Capitolo 1: la fibrobronconcoscopia……………………………………………….4

Capitolo 2: anestesia e monitoraggio nella fibrobroncoscopia……………………30

Capitolo 3: la terapia umidificata ad alti flussi……………………………………49

Capitolo 4: terapia ad alti flussi vs ossigenoterapia standard in pazienti in sedazione

cosciente durante la fibrobroncoscopia……………………………………….......77

Bibliografia e sitografia………………………………………………………......92

Ringraziamenti……………………………………………………………….......98

1. La fibrobroncoscopia

1.1 Introduzione –o

Da oltre 150 anni, la broncoscopia, specialmente la broncoscopia flessibile

è il principale strumento per l’ispezione delle vie aeree,

fibrobroncoscopia-, la diagnosi di

l’aspirazione delle secrezioni a livello dell’apparato

lesioni a livello delle stesse,

nonché per l’esecuzione

respiratorio, di biopsie transbronchiali a scopo diagnostico. Ad

oggi, è difficile immaginare di poter diagnosticare e trattare le patologie delle vie aeree e

1

dei polmoni senza il broncoscopio . Oltre alla possibilità di visualizzare completamente le

vie aeree, attraverso la fibrobroncoscopia è possibile diagnosticare e trattare molte

patologie polmonari grazie allo sviluppo di strumenti appositi, che vengono inseriti

attraverso il broncoscopio e così utilizzati con il paziente, spesso, solo moderatamente

sedato. Anche il successo del trapianto polmonare è dovuto, in gran parte, alla

L’utilità della fibrobroncoscopia per la diagnosi dei

2

fibrobroncoscopia . noduli polmonari

e per trattamenti differenti dall’aspirazione delle secrezioni, resta ancora limitata.

periferici sia dell’imaging

Tuttavia, negli ultimi 10-15 anni si è assistito ad un miglioramento

toracico, sia delle tecniche di esecuzione della broncoscopia stessa. Il risultato è che la

fibrobroncoscopia è altresì disponibile nell’armamentario per la diagnosi e il trattamento

di diverse patologie dell’apparato respiratorio, e sembrerebbe esserlo potenzialmente per

altre condizioni ancora, come ad esempio enfisema, asma, riacutizzazioni di patologie

3

polmonari croniche e così via .

1 Criner GJ, Eberhardt R, Fernandez-Bussy S, Gompelmann D, Maldonado F, Patel N, Shah PL,

Slebos DJ, Valipour A, Wahidi MM, Weir M, Herth FJ. Interventional Bronchoscopy. Am J Respir

Crit Care Med. 2020 Jul 1;202(1):29-50. doi: 10.1164/rccm.201907-1292SO. PMID: 32023078.

2 Ibidem.

3 Ibidem. 4

4

1.2 Storia della broncoscopia

L’era della broncoscopia ebbe inizio nel 1876, quando Gustav Killian, otorinolaringoiatra

tedesco, rimosse un frammento di osso dalle vie aeree di un allevatore utilizzando un

esofagoscopio. Successivamente, i collaboratori di Killian, von Eiken, Brunings, Seiffert e

Albrecht diedero continuità a ciò che Killian aveva introdotto e iniziarono a sviluppare il

broncoscopio rigido. La Storz e la Wolf divennero due importanti compagnie che

introdussero nuove tecnologie e delle più recenti versioni di broncoscopi rigidi. Negli Stati

Uniti, lo sviluppo del broncoscopio rigido fu inizialmente opera di Chevalier Jackson,

otorinolaringoiatra, e George P. Pilling.

Un tirocinante del dottor Jackson, E. Broyles, introdusse l’ottica telescopica nella

broncoscopia (1940), i forcipi ottici (1948), e tecniche di illuminazione in fibra (1962).

4 Panchabhai TS, Mehta AC. Historical perspectives of bronchoscopy. Connecting the dots. Ann

Am Thorac Soc. 2015 May;12(5):631-41. 5

Dopo l’introduzione della fibrobroncoscopia, l’uso dei broncoscopi rigidi si ridusse per

circa due decadi, finché non furono sviluppati degli strumenti speciali da parte di J.-F.

e l’utilizzo del laser Nd:YAG

Dumon per il posizionamento degli stent (laser a stato

solido che sfrutta come mezzo laser

attivo un cristallo di granato di ittrio e alluminio (YAG) drogato al neodimio (Nd:Y Al O

3 5

Da quel momento, l’uso della broncoscopia rigida riguadagnò terreno, specialmente

5

) ).

12

per tecniche terapeutiche broncoscopiche avanzate. Il chirurgo toracico Shigeto Ikeda

primo broncoscopio flessibile a fibre ottiche negli anni ‘60,

sviluppò il rivoluzionando la

pneumologia e la chirurgia polmonare. Ad ogni modo, ci vollero anni di precedenti

progressi scientifici prima di giungere a tal punto. Nel 1854 John Tyndall dimostrò il

fenomeno ottico che porta il suo nome (effetto Tyndall, o della luce curva). Nel 1888, fu

un gruppo di fisici austriaci ad integrare tale concetto fisico nella medicina, sviluppando

le cavità all’interno del

dei cilindri in vetro, di piccolo calibro e ricurvi, per illuminare

Tra gli anni ’20 e ’30 del XX secolo, multipli gruppi di studio separati giunsero alla

corpo.

conclusione che, oltre alla semplice trasmissione della luce, anche le immagini potevano

essere trasmesse attraverso fasci di fibre di vetro. Nel 1954, Hopkins and Kapany

svilupparono il prototipo dell’endoscopio flessibile utilizzando fasci di fibre ottiche. Nel

1958, Hirscowitz brevettò un gastroscopio flessibile per visualizzare lo stomaco. Nel 1964,

prototipo di fibrobroncoscopio al “IX

il dottor Ikeda presentò il primo Congresso

Internazionale sulle Patologie del Torace” a Copenhagen, in Danimarca. Nonostante questo

5 https://it.wikipedia.org/wiki/Laser_Nd:YAG.

6

primo prototipo avesse delle limitazioni anche importanti, inclusa l’impossibilità di piegare

o direzionare l’estremità distale dello strumento, e non includesse un canale per

l’inserimento di altri strumenti, l’importanza clinica del broncoscopio flessibile fu subito

evidente. La presentazione del dottor Ikeda fu pubblicata sul New York Times quasi subito

dopo la conclusione della conferenza. Il primo fibrobroncoscopio disponibile in

commercio, che permetteva anche l’angolazione dell’estremità distale, prodotto dalla

Machida Company, apparve sul mercato nel 1968. Il broncoscopio della Machida fu

rapidamente seguito da quello della Olympus, che includeva anche un canale per la suzione

e il passaggio degli strumenti. Negli anni successivi si susseguirono rapidi miglioramenti

per quanto riguarda la qualità delle immagini, la flessibilità e l’angolazione, e verso la metà

degli anni ’70 il fibrobroscopio era ormai uno strumento utilizzato in tutto il mondo. La

svolta principale arrivò quando la Asahi Optical Company (poi Pentax Corporation),

attraverso l’utilizzo di videocamere, rimpiazzò il fascio di fibre ottiche flessibili con un

dispositivo video in miniatura integrato nell’estremità distale del broncoscopio, creando

quindi immagini video di alta qualità che potevano essere viste su un più largo schermo.

Nonostante i progressi nella tecnologia video, la tecnologia a fibre ottiche del dottor Ikeda

ha mantenuto una certa rilevanza nei broncoscopi cosiddetti ibridi. Il fibrobroncoscopio ha

dato inizio ad una nuova era nella broncoscopia e, nelle decadi successive alla sua

immissione in commercio, vi sono state numerose innovazioni che hanno allargato il campo

della medicina polmonare e toracica. Inizialmente alcune di queste innovazioni venivano

usate nella broncoscopia rigida, ma non erano adottate interamente a causa delle limitazioni

intrinseche del broncoscopio rigido in quanto tale. Una delle più importanti innovazioni

nella fibrobroncoscopia fu l’introduzione del lavaggio bronco-alveolare (BAL) nel 1974 da

parte di Reynolds e Newball. Questa tecnica innovativa permise ai broncoscopisti di

ottenere materiale dalle basse vie aeree utile alla diagnosi di malattie infiammatorie,

infettive e neoplastiche di tale distretto anatomico, oltre che aiutare a comprendere meglio

la risposta cellulare nell’ambito delle malattie polmonari. Nonostante la biopsia polmonare

7

transbronchiale (TBLB) attraverso il broncoscopio rigido sia stata utilizzata in centri

specializzati prima dell’avvento del fibrobroncoscopio, l’impossibilità di raggiungere le

lesioni con precisione, in particolare nei lobi superiori, ha limitato la sua utilità. Il dottor

riconobbe il potenziale del fibrobroncoscopio nell’ambito della diagnosi di lesioni

Ikeda

maligne e inventò il primo fibrobroncoscopio proprio con tale obiettivo in mente. Con

l’evoluzione del design del fibrobroncoscopio, la TBLB è diventata una procedura standard

facilmente appresa e performata dai pneumologi. L’agoaspirato transbronchiale (TBNA),

originariamente sviluppato per la broncoscopia rigida da Schiepatti nel 1948, aveva le

stesse limitazioni della TBLB rigida, e veniva eseguito raramente. Kato Oho sviluppò per

un ago che poteva essere usato attraverso il fibrobroncoscopio per l’aspirazione di

primo

lesioni paratracheali nel 1979, un anno dopo che Ko-Pen Wang dimostrò la tecnica del

TBNA mediastinico attraverso il broncoscopio rigido. Tutti questi risultati espansero per

sempre il ruolo del broncoscopista e furono un importante passo per lo sviluppo della

moderna EBUS (ecografia endobronchiale lineare moderna). Numerose modalità avanzate

sono state sviluppate per migliorare il ruolo dei broncoscopisti nella diagnosi e nel

trattamento delle patologie delle vie aeree e del polmone. Nel 1979, due scoperte

indipendenti dimostrarono che il broncoscopio flessibile poteva essere usato per molte altre

cose oltre alla biopsia di lesioni sospette maligne. Doiron e colleghi allargarono il ruolo

8

della broncoscopia introducendo la broncoscopia a fluorescenza, e Toty e colleghi furono

i primi a pubblicare la propria esperienza con l’utilizzo del laser Nd:YAG inserito

attraverso il canale di lavoro del broncoscopio a fibre ottiche per trattare le ostruzioni

tracheobronchiali. I successivi miglioramenti nella broncoscopia includono, tra gli altri, la

narrow band imaging (NBI), il microscopio confocale, la tomografia ottica a coerenza di

l’EBUS,

fase, e la navigazione elettromagnetica. Sono seguiti anche importanti sviluppi

delle tecniche terapeutiche: terapia fotodinamica, brachiterapia endobronchiale,

crioterapia, inserimento endobronchiale di valvole, termoplastica bronchiale,

avanzò per primo l’ipotesi di

elettrocauterizzazione a contatto e non. Howard Anderson

poter accedere al parenchima polmonare attraverso il broncoscopio per compiere prelievi

bioptici da analizzare istologicamente. Dopo aver compiuto degli esperimenti sugli

e colleghi riportarono la loro esperienza circa l’ottenimento di campioni

animali, Anderson

bioptici con l’utilizzo di forcipi flessibili in una coorte preliminare di 13 pazienti. Anderson

e Fontana pubblicarono poi un report successivo su un più alto numero di pazienti, 450.

Anderson e colleghi descrissero la tecnica per ottenere un campione di tessuto polmonare

senza rompere la pleura. Il tasso di pneumotorace fu del 19% nei primi 150 pazienti e 11%

6

nei restanti 300 . La biopsia polmonare transbronchiale attraverso il broncoscopio flessibile

fu poi impiegata con successo da molti ricercatori, ed è oggi il gold standard diagnostico

per quanto riguarda una moltotudine di patologie polmonari e lesioni, nonché parte

integrante della procedura di trapianto polmonare. Nel 1958, Eduardo Schieppati propose

l’agoaspirato polmonare transbronchiale (TBNA), o meglio l’idea di poter oltrepassare il

tessuto bronchiale e giungere ai linfonodi mediastinici per poterne prelevare campioni

biologici. Ko-Pen Wang (1978) pubblicò il primo report sul successo del TBNA di tumori

paratracheali attraverso il fibrobroncoscopio. Il TBNA convenzionale (C-TBNA) dei primi

anni ’80 ha dato poi spazio al TBNA ecoguidato (EBUS-guided TBNA), che permette una

6 Andersen HA, Fontana RS. Transbronchoscopic lung biopsy for diffuse pulmonary diseases:

technique and results in 450 cases. Chest 1972;62:125–128.

9

migliore localizzazione dei linfonodi mediastinici e una migliore esecuzione

dell’aspirazione. Nel 1981, Lucien Toty e colleghi riportarono il primo utilizzo del laser

Nd:YAG nelle vie aeree attraverso il broncoscopio rigido. La luce laser, con lunghezza

d’onda di 1064 nm, veniva emessa da un filamento di quarzo flessibile per coagulare o

7

vaporizzare lesioni endobronchiali . J.F. Dumon rifinì meglio la tecnica di fotoresezione

laser di lesioni endobronchiali benigne e maligne. Istruì numerosi broncoscopisti a livello

mondiale sull’utilizzo in sicurezza del laser nelle vie aeree, ed è ad oggi considerato il padre

8

della pneumologia interventistica . Trendelenburg e Bond furono i primi ad impiantare

stent nelle vie aeree per il trattamento di stenosi delle vie aeree. Iniziata nel 1965,

l’applicazione di stent endobronchiali andò successivamente incontro a rapidi progressi.

Montgomery inventò il primo tubo T con un ramo esterno in silicone per il trattamento

delle stenosi, ancora usato per il trattamento di stenosi sottoglottiche. Dumon raggiunse un

ulteriore importante risultato nello stenting delle vie aeree introducendo una particolare

ha un’unica superficie esterna che funge da perno e

protesi tracheobronchiale: questo stent

permette di preservare la funzione mucociliare. Ad ogni modo, bisogna fare un appunto:

gli stent metallici sono semplici da inserire con un fibrobroncoscopio ma possono indurre

un’esuberante formazione di tessuto di granulazione, rendendo la loro rimozione alquanto

complicata. Per cui, il loro ruolo è limitato principalmente ai processi maligni, e sono il

trattamento di prima scelta per le deiscenze bronchiali, specialmente dopo l’esecuzione di

un trapianto polmonare. Il trapianto polmonare è diventato un intervento universalmente

accettato per un certo numero di patologie polmonari end-stage per le quali vi è stato un

fallimento della terapia clinica. Il successo del trapianto polmonare non potrebbe essere

stato immaginato senza l’aiuto della fibrobroncoscopia. La fibrobroncoscopia è altrettanto

cruciale nella diagnosi e nel trattamento delle complicanze respiratorie post-trapianto

Toty L, Personne C, Colchen A, Vourc’h G. Bronchoscopic management

7 of tracheal lesions using

the neodynium yttrium aluminium garnet laser. Thorax 1981;36:175–178.

8 Dumon JF. A dedicated tracheobronchial stent. Chest 1990;97:328–332.

10

polmonare. La possibilità di campionare i linfonodi mediastinici attraverso il TBNA ha

portato i ricercatori a perseguire l’abilità di visualizzare in tempo reale l’atto del

evidenziò l’immenso potenziale dell’EBUS

campionamento. Il lavoro di Heinrich Becker

nel campionamento di linfonodi mediastinici e lesioni parenchimali. Hurter e Hanrath

riportarono per primi l’utilità dell’EBUS a sonda radiale (RPEBUS) in 74 pazienti con

. Nonostante l’RP-

9

lesioni centrali e 26 pazienti con parenchimali in procedure consecutive

EBUS continui ad avere un ruolo fondamentale nella diagnosi di lesioni polmonari

periferiche, l’esperienza con il suo utilizzo ha portato allo sviluppo dell’EBUS a sonda

convessa (CP-EBUS). Una delle principali limitazioni della RP-EBUS, è che, dopo la

localizzazione della lesione, il campionamento è comunque eseguito in cieco. Proprio le

hanno tracciato il sentiero per lo sviluppo dell’attuale

limitazioni della RP-EBUS

l’EBUS, il quale ha un diametro maggiore rispetto a un normale

bronscoscopio lineare per

fibrobronscoscopio e una visione più angolata. Il campo della broncoscopia ha importato il

concetto di endoscopia a sonda lineare dalla gastroenterologia. Nel 1996, Pedersen e

l’utilità della EBUS lineare nel campionamento di lesioni

colleghi descrissero

mediastiniche. Kazuhiro Yasufuku e colleghi dimostrarono per primi il notevole

rendimento della CP-EBUS. Da quel momento, CP-EBUS è diventata il principale

strumento per stabilire lo stadio non solo del cancro polmonare ma anche di patologie

ha tra l’altro

polmonari idiopatiche come ad esempio la sarcoidosi. La CP-EBUS

rimpiazzato la mediastinoscopia chirurgica in quanto opzione meno invasiva. Nonostante

l’evoluzione della l’accesso alle

RP-EBUS, lesioni periferiche del polmone pone ancora

delle sfide significative. La navigazione elettromagnetica (EMN) è una tecnologia in

continua evoluzione dai tardi anni. Il concetto della EMN ebbe origine nel laboratorio

animale di Stephen Solomon. La tecnica fu rifinita e applicata per la prima volta negli

umani da Yehuda Schwarz e colleghi nel 2006. Varie tecniche addizionali come la

9 Hurter T, Hanrath P. Endobronchial sonography: feasibility and preliminary results. Thorax

1992;47:565–567. 11

fluoroscopia, RP-EBUS, tecniche guided sheath, e la citologia estemporanea sono state

L’utilizzo del calore per indurre

importanti nel migliorare il rendimento della EMN.

cambiamenti strutturali nella parete respiratoria e ridurre la reattività delle vie aeree stesse

è alla base della termoplastica bronchiale (BT). Ricerche preliminari nei can