Diagnóstico broncoscópico por imagen microscópica en tiempo real in vivo en la EPI: una serie de casos Open Access

La tomografía computarizada de alta resolución (TCAR) no suele ofrecer resultados diagnósticos en pacientes con enfermedad pulmonar intersticial (EPI) [1, 2] debido a deficiencias en la resolución. En estos casos, las imágenes por TCAR suelen acompañarse de una broncoscopía con lavado broncoalveolar (LBA), y los resultados se analizan en una discusión multidisciplinaria (multidisciplinary discusión, MDD). En un número importante de pacientes, la MDD sigue careciendo de información para concluir un diagnóstico específico y, de acuerdo con los lineamientos actuales, una biopsia quirúrgica está indicada [3]. La criobiopsia transbronquial se introdujo recientemente como alternativa prometedora y más segura a la biopsia pulmonar quirúrgica (surgical lung biopsy, SLB) en la aproximación diagnóstica a las enfermedades pulmonares parenquimatosas difusas (diffuse parenchymal lung diseases, DPLD) [4, 5]. Sin embargo, tanto la SLB como la TCBC se ven afectadas por una morbilidad significativa y por el riesgo de exacerbación [4, 6‒10].

El examen estándar en pacientes con EPI consiste en una broncoscopía con un LBA (inmunológico), en el que se obtiene líquido para intentar diagnosticar un subtipo de EPI con base en la composición celular, a menudo acompañada de un análisis por FACS de la fracción de células mononucleares. La endomicroscopía láser confocal (confocal laser endomicroscopy, CLE) y la tomografía de coherencia óptica (optical coherence tomography, OCT) son nuevas técnicas complementarias para la obtención de imágenes microscópicas basadas en el láser y la luz; son mínimamente invasivas y pueden combinarse con la broncoscopía [11, 12]. Los resultados en la práctica neumológica han demostrado hasta ahora que las técnicas son seguras [13]. Los estudios realizados en otros campos han demostrado el potencial de las dos técnicas de alta resolución para visualizar los tejidos con resoluciones parecidas a la histología [14‒16].

La CLE y la OCT proporcionan imágenes de alta resolución de las vías respiratorias y el parénquima pulmonar [16]; sin embargo, difieren en su resolución. La CLE permite obtener imágenes en tiempo real a nivel celular, pero su campo de visión es limitado [17, 18]. Por su parte, la OCT presenta limitaciones en la visualización de células individuales, pero tiene un campo de visión amplio y una mayor profundidad de imagen [13, 19].

La CLE proporciona imágenes prospectivas de un plano tisular con una resolución de 3.5 μm, lo que permite visualizar las fibras de elastina autofluorescentes del andamiaje alveolar y células autofluorescentes, incluidos los macrófagos, en el espacio alveolar [20]. Recientemente, se reportaron las características de la pCLE para varias EPI diferentes, incluyendo la fibrosis pulmonar idiopática (FPI), la asbestosis, la sarcoidosis, la neumonía intersticial descamativa (desquamative interstitial pneumonia, DIP), la neumonía relacionada con la amiodarona y la neumonitis por hipersensibilidad [17, 21]. Sin embargo, la interpretación de las imágenes confocales pulmonares en la EPI sigue siendo difícil, porque en la mayoría de los casos no es posible compararla con la patología. Por lo tanto, este estudio tuvo como objetivo comparar los resultados de la CLE y la OCT con cuatro patrones principales de TCAR (vidrio esmerilado, fibrosis, granulomatoso y quistes).

La OCT se realiza con una fuente de luz rotativa en el infrarrojo cercano y proporciona imágenes sobre un área de 5.4 cm del espacio alveolar y las vías respiratorias, con una profundidad de aproximadamente 2–3 mm y una resolución de 10–15 μm [22, 23]. Recientemente se demostró que la OCT distingue con precisión la neumonía intersticial habitual (usual interstitial pneumonia, UIP) de la neumonía intersticial fibrótica inespecífica (fibrotic nonspecific interstitial pneumonia, fNSIP) y de la fibrosis centrada en las vías respiratorias, al visualizar características fibróticas específicas [24] y correlacionar sus hallazgos con la histología de las biopsias pulmonares. Las imágenes por OCT en la fNSIP mostraron un engrosamiento fibrótico homogéneo de las paredes alveolares intersticiales, mientras que en la UIP se encontraron quistes alveolares microscópicos y una fibrosis subpleural densa y destructiva en las imágenes por OCT. Hasta donde sabemos, no existen estudios de OCT en otros tipos de EPI (no fibróticas).

Los radiólogos describen cuatro patrones básicos de enfermedad pulmonar radiológica en la TCAR: (1) aumento de la atenuación (denominado «opacidad en vidrio esmerilado» y «consolidación»); (2) reticulación con distorsión del parénquima (fibrosis); (3) nódulos (grandes o pequeños, singulares o múltiples); y (4) patrones en mosaico y quistes [25]. Dado que la EPI es una enfermedad heterogénea, existe una gran variedad de características que intervienen en el diagnóstico de la EPI. El objetivo de este estudio fue correlacionar la CLE y la OCT con las imágenes por TCAR en pacientes con EPI.

Como objetivos secundarios, se compararon las imágenes de CLE y OCT con los resultados del LBA y la patología de las biopsias pulmonares, y se evaluó la viabilidad y la seguridad de la CLE y la OCT durante la broncoscopía en pacientes con EPI. Los datos se presentan en correlaciones visuales descriptivas. El estándar de referencia fue el diagnóstico final realizado mediante una discusión multidisciplinaria basada en la historia del paciente, además de los resultados sanguíneos del laboratorio, la tomografía computarizada de alta resolución, el LBA y la histología de las biopsias pulmonares, cuando se disponía de ellas.

Los pacientes con EPI referidos para broncoscopía con LBA y criobiopsia transbronquial opcional o SLB dieron su consentimiento para este estudio (Clin.Trials.gov No. NCT02689102) entre octubre de 2015 y abril de 2017. Todos los pacientes incluidos tenían más de 18 años. Se excluyeron pacientes embarazadas o en lactancia. Los pacientes que habían fumado en los últimos tres meses se excluyeron del estudio, para evitar que los macrófagos espumosos alteraran las imágenes de la CLE.

Tras la introducción del broncoscopio, se realizó un LBA en el pulmón contralateral. A continuación, se realizaron mediciones de CLE y OCT guiadas por fluoroscopía en segmentos previamente determinados en función de las anomalías de la TCAR. Posteriormente, se realizó una TCBC guiada por fluoroscopía o una SLB con cirugía torácica asistida por video. El diagnóstico final se estableció a partir de la historia del paciente, análisis sanguíneos de laboratorio, la TCAR, el LBA y, cuando se disponía de ella, la histología de las biopsias pulmonares.

Las mediciones de CLE in vivo se realizaron introduciendo la sonda delgada (1.4 mm) para CLE en el canal de trabajo del broncoscopio. Desde las vías respiratorias conductoras se hizo avanzar lentamente la sonda CLE hacia el compartimento alveolar, hasta alcanzar la pleura. En un solo paciente se evaluaron varios segmentos pulmonares y se registraron múltiples secuencias. Las imágenes por CLE se obtuvieron con la minisonda Alveo-flex (Mauna Kea Technologies, París, Francia) con una longitud de onda de 488 nm, resolución de 3.5 μm, profundidad de 0–50 μm y campo de visión de 600 μm. Las imágenes por CLE se analizaron con el software Cellvizio-viewer y se utilizó la función de mosaico automático para unir las imágenes y obtener una vista más amplia. Esta sección del método se describió con más detalle en una publicación anterior [26].

La obtención de imágenes OCT in vivo se realizó mediante el uso de un sistema C7-XR de St. Jude Medical Inc. introduciendo una vaina guía que contenía el catéter C7 Dragonfly (Ø 0.9 mm de diámetro) (St. Jude Medical Inc., St. Paul, MN, EE. UU.) en el canal de trabajo del broncoscopio. Desde las vías respiratorias conductoras, la sonda de OCT se hizo avanzar lentamente hasta el compartimento alveolar. Cuando se visualizaron las estructuras alveolares en la imagen por OCT, se retrajo la vaina guía y se dejó la sonda en el espacio alveolar. Se inyectó una pequeña cantidad de solución salina (0.5 mL de NaCl al 0.9%) en los alveolos a través del catéter de OCT, con el fin de abrir los espacios alveolares. El lavado de la solución salina fue seguido inmediatamente por la retracción y la toma automatizada de imágenes a lo largo de 5.4 cm, de los cuales se utilizó la parte alveolar para el análisis. Se utilizó el software FIJI de ImageJ para Windows (National Institutes of Health, Bethesda, MD, EE. UU.) para crear reconstrucciones en 3D.

La TCBC guiada por fluoroscopía y la SLB por cirugía torácica asistida por video se obtuvieron en el mismo segmento que las imágenes de CLE y OCT in vivo. El procedimiento de criobiopsia se realizó bajo sedación profunda con Propofol en un entorno de clínica diurna, con un tubo endotraqueal flexible sin manguito (Rush; Teleflex Medical, Westmeath, Irlanda) para el manejo de las vías respiratorias, y un globo Fogarty de 6Fr colocado profilácticamente en la vía aérea evaluada para controlar la hemorragia. Las biopsias de pulmón se fijaron en formalina tamponada al 10% y se incluyeron en parafina, tras lo cual se cortaron secciones de 4 µm de grosor y se tiñeron con H&E estándar más tinción para las fibras de elastina (Elastica von Gieson [EvG]), según la técnica habitual. Los portaobjetos se digitalizaron para su análisis con el software de Philips (Eindhoven, Países Bajos). Un patólogo pulmonar experimentado (JR) evaluó las imágenes histológicas de las biopsias pulmonares, y éstas se discutieron en una MDD de EPI. La histología de la biopsia pulmonar se comparó con las imágenes por CLE y OCT.

Las imágenes por TCAR se realizaron con escáneres de 64 cortes (TC Philips Brilliance [Philips Medical Systems, Best, Países Bajos] y TC Siemens Sensation [Siemens Healthineers, Erlangen, Alemania]). Radiólogos especializados en DPLD revisaron las imágenes por TCAR de forma estándar, y éstas se discutieron en una reunión multidisciplinaria de DPI.

Para el estudio, se utilizaron cuatro patrones radiológicos principales adoptados internacionalmente para DPLD con el fin de obtener una visión descriptiva de los subgrupos de pacientes con EPI: (1) aumento de la atenuación («opacidad en vidrio deslustrado» y «consolidación»); (2) reticulación con distorsión del parénquima (fibrosis); (3) nódulos; y (4) patrones de mosaico y quistes [25]. Un radiólogo especializado en DPLD (I.A.H.B.) determinó la presencia de uno de estos patrones radiológicos dominantes.

En 20 pacientes con EPI se obtuvieron imágenes por TCAR, CLE y OCT, así como histología de biopsia pulmonar, excepto en un único paciente a quien no se tomaron imágenes por OCT. Las características de los pacientes y el diagnóstico final se presentan en la Tabla 1. Fue factible obtener imágenes por CLE y OCT en los pacientes evaluados, y no se presentaron acontecimientos adversos relacionados con las mediciones del estudio. En promedio, se obtuvieron imágenes de tres segmentos de las vías respiratorias mediante CLE y OCT, y la obtención de la imagen de un solo segmento de las vías respiratorias llevó 10–20 s.

El parénquima pulmonar normal se caracteriza por la presencia de fibras alveolares finas que dan forma a las aberturas alveolares en las imágenes por CLE (Fig. 1d), lo que se correlaciona con la histología de una biopsia pulmonar normal (Fig. 1e). Las imágenes por OCT del parénquima pulmonar normal visualizan una estructura en red con espacios aéreos alveolares oscuros, de distribución y tamaño homogéneos, bordeados por septos alveolares delgados y brillantes (Fig. 1c).

El patrón radiológico de «atenuación aumentada» se denomina en la TCAR «opacidad en vidrio esmerilado» y «consolidación». Un total de 12 pacientes mostraron un patrón dominante de vidrio esmerilado o consolidaciones (diagnóstico final, neumonía intersticial descamativa (DIP) (n = 1), neumonía intersticial linfocítica (LIP) (n = 1), NSIP fibrótica y celular (n = 5), sarcoidosis (n = 2), neumonitis por hipersensibilidad crónica (cHP) (n = 1), proteinosis alveolar (n = 1) y diagnóstico desconocido (n = 1)) (Tabla 1). Se encontró el espacio alveolar lleno con estructuras celulares móviles en las imágenes de CLE en pacientes con DIP, LIP y NSIP celular, con los correspondientes infiltrados celulares en el espacio alveolar en la histopatología de la biopsia pulmonar. Se muestra un ejemplo de imágenes por CLE en un paciente diagnosticado con neumonía intersticial descamativa (DIP) (Fig. 2c). La OCT fue capaz de identificar consolidaciones, con la pérdida de espacios alveolares cargados con aire (Fig. 2b).

En pacientes con un patrón dominante de reticulación en las imágenes por TCAR, tanto la CLE como la OCT fueron adecuadas para identificar las características de la fibrosis pulmonar. La CLE permitió visualizar el aumento y la distorsión de las fibras de elastina en la fibrosis pulmonar, que coincidía con la estructura de las fibras de elastina en la histología de las biopsias pulmonares (Fig. 3c). La OCT visualizó paredes alveolares engrosadas y una pérdida de la estructura de «red» en la fibrosis (Fig. 3b). Tanto la CLE como la OCT fueron capaces de identificar la fibrosis en parches en un paciente con cHP al visualizar zonas con parénquima pulmonar normal y zonas adyacentes con signos de fibrosis en el parénquima pulmonar (Fig. 4).

En pacientes con un patrón nodular dominante (n = 2), los granulomas no eran lo suficientemente autofluorescentes para visualizarlos fácilmente en la imagen por CLE (Fig. 5d), y estos resultados fueron comparables con los de todo el subgrupo de pacientes diagnosticados con sarcoidosis (n = 4) y silicosis (n = 1). Del mismo modo, la OCT no identificó granulomas parenquimatosos individuales, pero sí visualizó cambios parenquimatosos (Fig. 5c) y detectó anomalías macroscópicas de las vías respiratorias en un paciente con sarcoidosis con granulomas en la mucosa (Fig. 5b). Se disponía de la histología de una biopsia pulmonar periférica en un paciente con silicosis; una mesa multidisciplinaria produjo el diagnóstico de los demás pacientes con base en la TCAR y la citología de las biopsias endoscópicas con aguja (por ejemplo, ecografía endobronquial/esofágica con aspiraciones transbronquiales/con aguja fina (EBUS-TBNA/EUS-FNA) de los ganglios linfáticos mediastínicos y/o biopsias de la mucosa de las vías respiratorias).

En pacientes con quistes como patrón radiológico dominante (n = 3), las imágenes por OCT detectaron quistes pulmonares solitarios y formaciones microscópicas en panal, demostrando entidades oscuras y con forma redonda que no se originaban en la luz de las vías respiratorias (Fig. 6). Se muestran ejemplos de imágenes por OCT y CLE in vivo de quistes en la histiocitosis de Langerhanscel (LCH) y el cHP (Fig. 6, 7). Con la OCT, se realizó una clara visualización de las estructuras quísticas grandes y microscópicas (Fig. 6b). Con la CLE, se constató un aumento en el diámetro de la abertura alveolar en los quistes (Fig. 7c) y la presencia de grandes células autofluorescentes en el espacio alveolar en la LCH (Fig. 6c). El LBA del segmento correspondiente del pulmón en el paciente con LCH reveló la presencia de macrófagos y pocas células CD1a+ positivas.

La OCT fue capaz de reconocer anomalías en los cuatro patrones radiológicos dominantes. La OCT proporcionó información adicional en comparación con las imágenes de la TCAR en pacientes con patrones radiológicos dominantes de (1) «reticulación», al identificar una distribución homogénea de la fibrosis frente a una distribución en parches (Fig. 3, 4); (2) «quistes», al visualizar un panal microscópico (Fig. 7), y (3) «patrón nodular», al detectar irregularidades en la mucosa causadas por granulomas en las vías respiratorias (Fig. 5).

La CLE fue capaz de reconocer anomalías en tres de los cuatro patrones radiológicos dominantes. La CLE proporcionó información adicional en comparación con las imágenes de la TCAR en pacientes con patrones radiológicos dominantes de (1) «atenuación aumentada», al identificar células individuales e infiltrados celulares y la ausencia de signos de fibrosis (Fig. 2), y (2) «reticulación», al visualizar áreas con una distribución homogénea de la fibrosis frente a una distribución en parches.

La CLE y la OCT broncoscópicas fueron capaces de identificar importantes características anatómicas de la EPI no visibles en las imágenes por TCAR, como quistes microscópicos, infiltrados celulares, fibrosis en parches y granulomas de las vías respiratorias. Ésta es una visión única de la comparación entre la TCAR, la histopatología y la combinación de OCT y CLE. La OCT y la CLE son técnicas complementarias, porque la OCT visualiza el parénquima pulmonar y las vías respiratorias en una extensión de 5.4 cm, con una profundidad de 1 a 2 mm, y la CLE obtiene imágenes de una zona pequeña con resoluciones muy altas. Dado que los pacientes con enfermedades pulmonares intersticiales suelen requerir una biopsia pulmonar cuando la TCAR no es concluyente, lo que implica el riesgo de complicaciones, las técnicas de imagen broncoscópica mínimamente invasiva tienen el potencial de guiar las biopsias pulmonares y reducir las posibilidades de diagnóstico diferencial asociadas con los patrones radiológicos dominantes. De este modo, la CLE y la OCT pueden contribuir en el futuro a reducir el número de biopsias pulmonares necesarias.

La OCT fue capaz de obtener imágenes de la fibrosis y de distinguir entre fibrosis «parcheada» y homogénea, así como de identificar los granulomas de las vías respiratorias. Además, la OCT visualizó quistes macroscópicos y microscópicos en diferentes EPI subyacentes, en consonancia con los quistes microscópicos que publicaron previamente Hariri et al. [12] detectados mediante OCT en pacientes con FPI [24]. De hecho, demostramos que estos quistes son detectables en un paciente con HP crónica y LCH, y que se visualizó una fibrosis homogénea en pacientes con NSIP.

En la población del estudio presentado, las imágenes por OCT no fueron adecuadas para detectar células individuales y granulomas que se localizan en el espacio alveolar debido a las limitaciones en la resolución (>10 μm). Sin embargo, las irregularidades en la mucosa de las vías respiratorias se visualizaron mediante la OCT y se correspondieron con la localización de los granulomas. En resumen, descubrimos que la OCT proporciona información adicional valiosa en pacientes con patrones radiológicos dominantes de fibrosis (reticulación), patrón nodular y quistes. La OCT fue menos informativa en pacientes con patrones de vidrio esmerilado causados por infiltrados alveolares celulares.

La CLE podría proporcionar información adicional sobre la causa subyacente de las opacidades en vidrio esmerilado. La CLE detectó la presencia de células en la DIP y la LIP. Las anomalías celulares con preservación del andamiaje de elastina normal del compartimento alveolar se distinguieron claramente de los pacientes con un patrón radiológico dominante de vidrio esmerilado, que en las imágenes por CLE presentaban un patrón fibrótico no celular, con un aumento del número de fibras de elastina. En una publicación reciente, demostramos que la CLE parece ser adecuada para identificar áreas con fibrosis pulmonar leve y grave durante los procedimientos de criobiopsia [26].

En este estudio no utilizamos un tinte autofluorescente. Con base en la autofluorescencia, no pudimos detectar granulomas mediante CLE. Es necesario investigar más a fondo si los granulomas son detectables al emplear un tinte autofluorescente. Por lo tanto, sostenemos que la CLE basada en la autofluorescencia es especialmente adecuada para pacientes con patrones radiológicos dominantes de vidrio esmerilado y reticulación, y menos adecuada para pacientes con patrones de nódulos y quistes.

Este estudio está limitado por el reducido número de pacientes (n = 20). Debido a que la EPI es una enfermedad heterogénea, incluimos una amplia gama de subconjuntos de EPI. Sin embargo, esto también provoca que un número importante de subconjuntos de EPI esté representado por un solo paciente. Por lo tanto, es deseable realizar futuros estudios con cohortes más amplias. Otra limitación de este estudio es el número limitado de pacientes con UIP/IPF incluidos (n = 1). Los pacientes con FPI representan un grupo importante, porque los lineamientos actuales aprueban la medicación antifibrótica para este tipo específico de EPI, y porque suele ser difícil diferenciar entre la FPI y una cHP o fNSIP. Afortunadamente, un estudio que correlaciona los resultados de las imágenes por OCT con la patología de las SLB que se realizó en 27 pacientes con EPI fibrótica (12 con UIP y 15 con otras EPI no-fibróticas distintas de la UIP) [24] aporta evidencias de la utilidad de la OCT, en particular para el diagnóstico de EPI histopatológica y FPI clínica, y apoya la posible inclusión de la OCT en el futuro para el diagnóstico de EPI y como alternativa a las SLB. El presente estudio reporta los hallazgos de la OCT en la EPI no-fibrótica, que, hasta donde sabemos, no se han publicado antes.

En conclusión, demostramos que la CLE y la OCT broncoscópicas mínimamente invasivas proporcionan imágenes en tiempo real de las características de la EPI en padecimientos fibróticos y no-fibróticos, con resoluciones más altas que con la TCAR. Estos resultados implican que hay potencial para que la CLE y la OCT acoten el diagnóstico diferencial de la EPI en pacientes con TCAR no-concluyente, omitiendo el riesgo de los procedimientos de biopsia pulmonar. Se necesitan estudios futuros para seguir explorando si la aplicación de la CLE y la OCT conducirá a una reducción real en el número de biopsias pulmonares necesarias en la EPI.

Agradecemos a los pacientes que participaron en este estudio.

El METC AMC revisó y aprobó el protocolo de este estudio, número de aprobación NL54612-018-15. Se obtuvo el consentimiento informado por escrito de los participantes.

Jouke Annema recibió material de Mauna Kea Technologies, a cambio de una reducción en los honorarios por la realización de este ensayo, y recibió financiamiento de Mauna Kea Technologies para otras investigaciones iniciadas por el investigador. Los demás autores no tienen conflictos de interés que reportar.

Este ensayo no recibió ninguna subvención específica de organismos de financiamiento del sector público, comercial o sin ánimo de lucro.

Lizzy Wijmans, Peter Bonta, Paul Brinkman, Daniel de Bruin, René Jonkers y Jouke Annema fueron responsables de la concepción y el diseño del estudio. Lizzy Wijmans, Peter Bonta, Inge van den Berk y Jouke Annema fueron responsables del análisis y la interpretación de datos. Lizzy Wijmans, Kirsten Kalverda, Daniel de Bruin, Inge van den Berk, Peter Bonta, Paul Brinkman, Joris Roelofs, René Jonkers y Jouke Annema fueron responsables de la redacción del manuscrito en cuanto a su contenido intelectual importante.

Los datos brutos se generaron en la UMC de Ámsterdam. Los datos derivados que apoyan las conclusiones de este estudio están disponibles, previa solicitud, con la autora corresponsal, Lizzy Wijmans.