Resumen
Antecedentes
Poco se sabe acerca de si se desarrollan cambios morfológicos de las vías respiratorias centrales más allá de las bronquiectasias por tracción y afectan los resultados clínicos en pacientes con fibrosis pulmonar idiopática (FPI). Este estudio tuvo como objetivo comparar exhaustivamente la estructura de las vías respiratorias centrales entre pacientes con FPI, sujetos con anomalía pulmonar intersticial (ILA) y aquellos sin ILA (control) mediante tomografía computarizada (TC). Además, examinamos el impacto pronóstico de los parámetros de las vías respiratorias por TC específicos de FPI en pacientes con FPI.
Métodos
Este estudio retrospectivo incluyó a pacientes masculinos con FPI y sujetos masculinos de controles de salud divididos en aquellos con ILA y control según la TC de detección de cáncer de pulmón. Utilizando una técnica de segmentación basada en inteligencia artificial, se cuantificó la extensión de las regiones fibróticas del pulmón. Después de la segmentación del árbol de las vías respiratorias, parámetros de TC para la morfología de las vías respiratorias centrales, incluido el área de la luz de las vías respiratorias extrapulmonares (LAextra), el área de la pared y la luz de las vías respiratorias intrapulmonares segmentarias/subsegmentarias (WAintra y LAintra), distorsión traqueal (tortuosidad y curvatura) y bifurcación Se calcularon el ángulo de la carina principal.
Resultados
Hubo 106 pacientes con FPI, 53 sujetos con ILA y 1295 controles. Los modelos multivariables ajustados por edad, altura e historial de tabaquismo revelaron que LAintra y WAintra eran mayores tanto en ILA como en IPF, y que la tortuosidad y curvatura traqueal eran mayores en IPF, pero no en ILA, que en el control, mientras que el ángulo de bifurcación no difieren entre los 3 grupos. Según los modelos multivariables de riesgos proporcionales de Cox que incluyen solo a pacientes con FPI, el aumento de WAintra se asoció significativamente con una mayor mortalidad (índice de riesgo estandarizado (intervalo de confianza del 95%) = 1,58 (1,17, 2,14)), independientemente del volumen de las regiones fibróticas, normal- regiones que aparecen, o todo el árbol de las vías respiratorias en el pulmón.
Conclusión
El aumento del área de la luz y el engrosamiento de la pared de las vías respiratorias centrales pueden estar involucrados en la patogénesis de ILA y FPI, y el engrosamiento de la pared puede afectar el pronóstico de los pacientes con FPI.
Fondo
La fibrosis pulmonar idiopática (FPI) es una enfermedad pulmonar intersticial (EPI) devastadora sin tratamientos curativos establecidos. A pesar de los amplios intentos de controlar la progresión de la enfermedad con fármacos antifibróticos, el pronóstico clínico sigue siendo insatisfactorio.1, 2). Además del epitelio alveolar, que es un sitio patológico primario de la FPI (3), un creciente cuerpo de literatura sugiere la participación de las células que constituyen las vías respiratorias centrales y periféricas en la fibrosis pulmonar (4,5,6). Estudios anteriores se han centrado principalmente en las bronquiectasias por tracción en las vías respiratorias centrales intrapulmonares visibles en la tomografía computarizada (TC) y en las vías respiratorias periféricas en la histología, mientras que se sabe poco sobre los cambios morfológicos en las vías respiratorias centrales como la tráquea, los bronquios principales o los bronquios segmentarios. .
La fibrosis del parénquima pulmonar genera fuerza de tracción y provoca dilatación bronquial, denominada bronquiectasia por tracción. La alta incidencia de bronquiectasias por tracción en la FPI sugiere que incluso otros cambios morfológicos en las vías respiratorias pueden ser secundarios a la fibrosis del parénquima pulmonar en pacientes con FPI. Sin embargo, este concepto ha sido cuestionado por estudios recientes que muestran que el número de bronquiolos terminales es menor incluso en regiones locales no fibróticas.7, 8) y que el volumen de las vías respiratorias se asocia con un pronóstico independiente de los cambios en el parénquima pulmonar (9). Se supone que las lesiones de las vías respiratorias pueden desarrollarse independientemente de la fibrosis circundante no sólo en pacientes con FPI sino también en pacientes con una enfermedad en etapa temprana que posteriormente se diagnosticaría como FPI. En la etapa temprana de la fibrosis pulmonar, la anomalía pulmonar intersticial (ILA), definida como una anomalía radiológica incidental que sugiere EPI subyacente (10), ha sido cada vez más reconocido como un precursor de las EPI, incluida la FPI (11), y recientemente se ha explorado la importancia de las lesiones de las vías respiratorias en la ILA (12). Por lo tanto, planteamos la hipótesis de que los cambios morfológicos de las vías respiratorias centrales independientes de la fibrosis del parénquima pulmonar están asociados con la patogénesis de la EPI, incluida la FPI.
El propósito de este estudio fue examinar si las vías respiratorias centrales muestran mayores cambios morfológicos en la TC en sujetos con ILA y FPI que en aquellos sin ILA o ILD. Desde el área de la pared, la tortuosidad y la excentricidad de las vías respiratorias se han informado como características morfológicas de las vías respiratorias en la EPI, sin análisis detallados de su relevancia clínica.12,13,14,15), este estudio cuantificó de manera integral la tortuosidad, curvatura, torsión y excentricidad de la tráquea; ángulo de bifurcación de la carina principal; áreas de luz de las vías respiratorias extrapulmonares e intrapulmonares; y áreas de la pared de las vías respiratorias intrapulmonares en pacientes con FPI, sujetos con ILA y sujetos de control. Se examinaron los parámetros de las vías respiratorias que diferían entre los controles y los pacientes con FPI para determinar el impacto pronóstico utilizando datos de seguimiento de pacientes con FPI.
Métodos
Diseño del estudio
Este estudio retrospectivo utilizó dos conjuntos de datos diferentes: los de una cohorte de FPI y una cohorte de controles médicos. Los datos de la cohorte de FPI incluyeron a todos los pacientes varones consecutivos con FPI de 40 años o más y que se sometieron a una TC y una espirometría en un período de 3 meses durante el período libre de exacerbaciones en el Hospital Universitario de Kioto entre 2011 y 2019. Los datos de la cohorte de controles médicos Incluyó a todos los sujetos masculinos consecutivos de 40 años o más que se sometieron a una espirometría y una TC de detección de cáncer de pulmón en el programa de chequeo médico japonés durante los siguientes períodos: 2012–2014 en el Hospital Kitano, 2016–2020 en el Hospital Takeda y 2019–2022 en el Centro Médico Preventivo de Kioto. En Japón, los sujetos en programas de chequeo médico pueden seleccionar voluntariamente una opción para la detección por TC de cáncer de pulmón independientemente de su historial de tabaquismo. En ambas cohortes, los criterios de exclusión fueron la falta de datos demográficos e información sobre el tabaquismo, imágenes de TC de calidad inadecuada, derrame pleural, neumotórax y neumomediastino. El estudio se realizó de acuerdo con la Declaración de Helsinki. Los comités de ética del Hospital Universitario de Kyoto (R2733-8, R2751-2, R1660-6, R1353, R1323-2) aprobaron el estudio y renunciaron al consentimiento informado por escrito debido a su naturaleza retrospectiva.
espirometria
La espirometría se realizó sin broncodilatador y fue evaluada en cada instalación por técnicos bien capacitados de acuerdo con la declaración de la Sociedad Torácica Americana/Sociedad Respiratoria Europea (16). El volumen espiratorio forzado previsto en 1 s (FEV1) y los valores de capacidad vital forzada (FVC) se calcularon utilizando las ecuaciones de referencia del método LMS (lambda, mu, sigma), teniendo en cuenta la edad, el sexo y la altura (17). La capacidad de difusión del pulmón para el monóxido de carbono (DLCO) se midió en la cohorte de FPI y los valores previstos se calcularon mediante las ecuaciones de referencia para la población japonesa (18).
adquisición de TC
Se escanearon todos los pulmones en plena inspiración utilizando un escáner Aquilion 64, Aquilion ONE, Aquilion PRIME (Canon Medical Systems, Otawara, Japón) y Revolution EVO (GE Healthcare, Chicago, Illinois, EE. UU.). Las condiciones de escaneo fueron 120 kVp y control de autoexposición. Las imágenes con un grosor de corte de 0,5 mm/1,25 mm se reconstruyeron con un núcleo afilado. En todos los escáneres se escanearon tubos fantasma que imitaban las vías respiratorias para validar la precisión de la segmentación. Como se muestra en la figura complementaria T1no hubo diferencias sistemáticas en los errores de medición entre los diferentes escáneres de TC.
análisis de TC
La segmentación tridimensional automática del parénquima pulmonar y el árbol completo de las vías respiratorias a partir de la TC de tórax original se realizó con el software SYNAPSE VINCENT (FUJIFILM, Tokio, Japón). A partir del volumen de parénquima pulmonar segmentado (volumen pulmonar CT), se calculó el porcentaje de volumen previsto de parénquima pulmonar (% volumen pulmonar CT) de acuerdo con los valores de referencia de la población japonesa (19). El árbol de vías respiratorias segmentado se exportó como archivos DICOM y se procesó posteriormente utilizando un script personalizado implementado en Python 3. Para realizar el análisis morfológico de las vías respiratorias, las imágenes se redimensionaron para tener vóxeles isotrópicos de 1 a 1,25 mm para análisis posteriores. La tráquea por encima del nivel del arco aórtico se eliminó automáticamente porque no siempre se incluyó toda la tráquea en la TC.
Diagnóstico de FPI e ILA
El diagnóstico de FPI se basó en las directrices oficiales ATS/ERS/JRS/ALAT (20, 21). Como se informó anteriormente (22), un radiólogo de tórax y dos neumólogos que no conocían la información del paciente evaluaron visualmente las imágenes de TC de tórax para ILA de acuerdo con las directrices de la Sociedad Fleischner (6). Los casos con discordancia fueron juzgados por un radiólogo de tórax o mediante consulta con dos evaluadores. También se clasificaron los subtipos de ILA (no subpleural, subpleural no fibrótica, subpleural fibrótica).
software AIQCT
Las anomalías radiológicas del parénquima y de las vías respiratorias del parénquima pulmonar se segmentaron y cuantificaron automáticamente utilizando un software de análisis de imágenes basado en inteligencia artificial llamado AIQCT (Fujifilm Corporation, Tokio, Japón) (9). AIQCT utiliza una arquitectura de red basada en U-Net para clasificar automáticamente las imágenes de TC de tórax en los siguientes tipos: pulmón normal, opacidad en vidrio esmerilado, reticulación, consolidación, panal, nódulos, hiperlucencia, tabique interlobulillar, bronquios y vasos. El porcentaje de área fibrótica (% Fibrosis) se definió como el porcentaje de volumen pulmonar ocupado por regiones con reticulación y panal.
Análisis geométrico de la vía aérea central.
La segmentación tridimensional automática de todo el árbol de las vías respiratorias a partir de la TC de tórax original se realizó mediante el software SYNAPSE VINCENT (FUJIFILM, Tokio, Japón). Cifra 1A proporciona una visión general de la evaluación geométrica de la vía aérea. En primer lugar, se midieron las áreas medias de luz y pared de las vías respiratorias. Para evaluar más a fondo las propiedades geométricas de la tráquea, se extrajeron los siguientes parámetros:…
