DERLEME Sanal Bronkoskopi Erkan Y lmaz 1, Atila Akkoçlu 2, Emine Osma 1 1 Dokuz Eylül Üniversitesi T p Fakültesi, Radyodiagnostik AD, zmir 2 Dokuz Eylül Üniversitesi T p Fakültesi, Gö üs Hastal klar AD, zmir ÖZET Bilgisayar teknolojisinde son geliflmeler ince kesit spiral BT ile elde edilen bilgilerle trakeobronfliyal yap lar n sanal olarak endobronfliyal görüntülenmesine olanak sa lam flt r. Endobronfliyal lezyonlar n veya hava yolu stenozlar n n de erlendirilmesi ve bronkoskopiye rehberlik, sanal bronkoskopinin bafll ca uygulama alanlar n oluflturmaktad r. Bu yaz da teknik yöntemler, bu yöntemlerin trakeobronfliyal patolojilerin tan s ndaki rolü ve fiberoptik bronkoskopi ile karfl laflt r lmas tart fl lmaktad r. Anahtar sözcükler: spiral BT, sanal bronkoskopi, fiberoptik bronkoskopi Toraks Dergisi, 2004;5(1):47-52 ABSTRACT Virtual Bronchoscopy Current advances in computer technology have yielded virtual endobronchial images of the tracheobronchial tree using data sets from thin-section spiral CT. Proposed uses of virtual bronchoscopy mainly include the evaluation of endobronchial lesions or airway stenosis and guiding bronchoscopy. In this paper, the technique methods, the role of this procedure in diagnosis of the tracheobronchial pathologies and the comparison with fiberoptic bronchoscopy are discussed. Keywords: spiral CT, virtual bronchoscopy, fiberoptic bronchoscopy G R fi Yaz flma Adresi: Prof. Dr. Atila Akkoçlu Dokuz Eylül Üniversitesi T p Fakültesi Gö üs Hastal klar AD 35340 nciralt, zmir Tel : (0232) 259 59 59/3801 E-posta : atilla.akkoclu@deu.edu.tr Sanal bronkoskopi (SB), spiral bilgisayarl tomografi (BT) yard m yla trakea, ana bronfl ve dallar n n anatomik iç yüzeylerinin gerçek benzeri görüntülenmesidir. SB bilgisayar teknolojisindeki geliflim sayesinde olanakl hale gelmifltir. Teknik ile tek bir aç dan de erlendirmenin güç oldu u hava yollar n n iç yüzeyleri devaml l k halinde gösterilmektedir. Çoklu aç dan görüntüler (MPR=multiplanar rekonstrüksiyon) eflli inde de erlendirme seçene i ve 3. boyut alg lama ile anatomik yap lara hakimiyet sa lanmas kolaylaflt r lmaktad r. BT cihazlar nda slip-ring geometrideki gantri sistemlerinin gelifltirilmesiyle spiral tarama yani belli bir hacimden bilgi edinebilme olana sa lanm flt r. Bu hacim bilgisi bilgisayarlardaki özel yaz l mlarla üç boyutlu görüntülere dönüfltürülmektedir. Sanal bronkoskopik görüntüleme için gereksinimler 1. Hacimsel bilginin elde edilebilmesi için spiral BT cihaz Spiral tarama ile incelenecek alan n kesintisiz bilgileri elde edilir. Sonras nda bu hacimsel bilgiler interpolasyon ile planar görüntülere çevrilir. 2. Üç boyutlu görüntü oluflturmak için özel yaz l m programlar Önce spasyal senkronite sa lan r (registration) ve veriler istenilen anatomik bölgeleri içerecek flekilde ayarlan r (segmentation). Bu ayarlama asl nda en önemli aflamay oluflturur. Operatör taraf ndan uygun eflik de erler seçil- TORAKS DERG S C LT 5, SAYI 1 N SAN 2004 47
Y lmaz E. ve ark. 1a 1b 1c 1d 1e 1f 1g 1h 1 1i Resim 1 (a-i). Ayn trakeobronfliyal ana dallanma noktalar ndan geçen fiberoptik bronkoskopi, sanal bronkoskopi ve flematik çizim görüntüleri. a-karina, b-sa ana bronfl, c-sa üst lob bronfl, d-sa intermediyer bronfl, e-sa alt lob bronfl, f-sol ana bronfl, g-sol üst lob bronfl, h-lingula, -sol alt lob bronfl, i-sol alt lob bazal bronfllar. 48 TORAKS DERG S C LT 5, SAYI 1 N SAN 2004
Sanal Bronkoskopi Spiral taramada teknik parametreler 1. Mümkün oldu unca ince kesitler: Z aks (longitudinal eksen) çözünürlü ünü art rmak için ince kesit kal nl klar kullan lmal d r. Kesit kal nl klar 1.5-3.5 mm, rekonstrükte kesitler 0.5-1.5 mm olmal d r. 2. Üst üste binen (overlapping) kesitler: Ard fl k kesitlerin belli oranda ortak veriler içermesi için üst üste binme oran %30 ile %50 aras nda seçilmelidir. 3. Uygun masa h z /kesit kal nl oran ( pitch oran ) Z aks çözünürlü ünü azaltmamak için 1.5 de eri geçilmemelidir. Resim 2. Trakeobronfliyal varyasyon anomalisi. Sa üst lob bronflu trakeadan ç k yor ve buna ba l yalanc çift karina görünümü izleniyor. dikten sonra yüzey bilgileri geometrik flekilde kodlan r. Geometrik yüzey yap lar renklendirilir, fl kland r l r ve yap sal desen oluflturulur. ki boyutta ifllenmifl bu desenler üç boyutlu gösterimler haline getirilir. Üç boyutta sunum için genellikle gölgeli yüzeysel gösterim (surface shaded display) veya hacimsel gösterim (volume rendering) algoritmalar kullan l r. ki algoritma aras ndaki temel fark, gölgeli yüzeysel gösterimde belli hat boyunca eflik de erlerdeki ilk voksel görüntüyü olufltururken, hacimsel gösterimde hat boyunca eflik de erlerdeki tüm voksellerdeki verilerin kullan lmas d r. Çekim s ras nda ve rekonstrüksiyonlarda teknik 1. Solunuma ba l oluflacak artefaktlar en aza indirgemek için hastaya çekim s ras nda nefes tutturulmal d r. 2. Üç boyutlu görüntülerin elde edilmesi öncesi segmentasyonda uygun eflik de eri seçilmelidir. Seçilen de er tüm hava yolu iç duvar n kesinti yaratmayacak flekilde kapsamal, ancak yalanc darl klara yol açacak düzeyde olmamas na dikkat edilmelidir. En az geometrik distorsiyon trakeobronfliyal sistem için 50 de erindedir. Ancak hasta ve kullan lan çekim parametreleri baflta olmak üzere çok de iflik nedenlerle bu de er %10-30 pozitif ya da negatif yönde ideal de erden sapma gösterebilmektedir. Bu nedenle eflik de er saptanmas aksiyel BT kesitleri ile kontrol edilerek yap lmal d r. Sanal bronkoskopik de erlendirme Üç boyutlu sanal bronkoskopik görüntüler elde edildikten sonraki ifllem monitörde bu görüntülerin de erlendirilmesidir. Amaç trakea proksimalinden bafllayarak, her iki ana bronflun ve bunlar n segmental hatta subsegmental dallar n n, fiberoptik bronkoskopide (FOB) oldu u flekliyle, lümen içi görünümlerini incelemektir. Öncelikle FOB ile uyum sa lamas amac yla, BT tetkiklerinde al flagelmifl kauda-kraniyal görünüm yerine kraniyo-kaudal görüntüleme tercih edilmelidir. Lümen içerisinin incelenmesinin her aflamas nda, çoklu aç dan görüntülerle senkron ilerlenmelidir. Ço unlukla 3 boyutlu görüntülerin yan nda, çoklu aç ola- Resim 3. Sol ana bronflu tam t kayan kitlenin sanal bronkoskopi ve FOB görüntüleri. TORAKS DERG S C LT 5, SAYI 1 N SAN 2004 49
Y lmaz E. ve ark. Resim 4. Aspergillozis enfeksiyonuna ba l trakeobronfliyal mukoza düzensizlikleri ve deforme karina. rak sagital ve koronal rekonstrükte planlar kullan l r. Trakeobronfliyal yolda her ilerlemede lokalizasyonun tespiti, lümen duvar ve ekstra lüminal yap lar n de erlendirilmesi için bu iki plandaki görüntüler ile kontrol yap lmal d r. Gerekti inde trakeobronfliyal duvardan d flar ya uzan m gösteren lezyonlar n de erlendirilmesinde 3 boyutlu eksternal bronfliyal simülasyonlar da kullan labilir. Trakea tümüyle incelendikten sonra karina aç s ve karinal keskinlik de erlendirilmelidir. Ard ndan önce sa ana bronfl, üst lob bronfl ve segmental dallar, intermedier bronfl, orta lob ve segmental dallar, alt lob bronflu, alt lob apikal segment bronflu, alt lob bazal segment bronfllar tek tek de erlendirilmelidir. Sonra ayn ifllemler s ras yla sol ana bronfl, üst lob-alt lob bileflkesi, üst lob ve segmental bronfl dallar, alt lob ve apikal segment bronflu, alt lob bazal segment bronfllar için yap lmal d r. Çok aç l rekonsrükte görüntüler eflli inde kartilaj halkalar n n indentasyonundaki simetri, lümen mukozal paterninin intakt oluflu, fokal ya da segmental daralma, nodüler yap da lümen içi dolum, tam ya da parsiyel oklüzyon varl klar ve özellikle bronfliyal dallanma noktalar ndaki aç lanmalar kontrol edilmelidir. Trakeobronfliyal duvarda diffüz ya da fokal kal nlaflma, ekstralüminal lezyon ya da lenf nodu varl araflt r lmal d r. Tüm lümen içi yap lar n gözden kaç r lmadan de erlendirildi inden emin olunmad kça inceleme sonland r lmamal d r (Resim 1 a-i). TARTIfiMA Spiral BT teknolojisi sayesinde, tek nefes tutma süresinde tüm akci erin bir volüm olarak taranmas mümkün olmaktad r. Son y llarda multidedektör sistemleri ile ince kesit kal nl nda tüm toraks n hacim bilgisi k sa sürede elde edilmektedir [1]. Bu geliflmelere paralel 90 l y llar n ortalar nda SB uygulamalar bafllam flt r. SB de 2 boyutlu reformat görüntüler eflli inde, santral hava yollar dansite farkl l klar na dayanan yüzey voksellerin kodlanmas ile 3 boyutlu olarak endoluminal de erlendirilmektedir [1-4]. Ana bronfllardan perifere, hangi segmental düzeye kadar yeterli de erlendirmenin sa lanaca n belirleyen temel faktör kesit kal nl - d r. Günümüzde 1 mm kal nl nda FOB ile ulafl lamayan subsegmental bronfl dallar görüntülenebilmektedir. Trakeobronfliyal anormalliklerin saptanmas nda FOB alt n standartt r. Ancak baz hastalarca FOB tolere edilemezken, hava yolunda ileri darl k bulunan veya massif hemoptizili baz hastalarda ise uygulama güçlü ü yaflanabilmektedir. FOB invazif bir giriflim oldu undan, nadir de olsa, oksijen desatürasyonu ve taflikardi gibi iyi bilinen komplikasyonlara yol açabilmektedir. yi bir teknik ve deneyimli radyologlar n incelemelerinde trakea, ana bronfllar, lober bronfllar ve segmentel bronfl orifisleri, hatta kesit kal nl - na ba l olarak subsegmental bronfl dallar FOB benzeri, SB görüntüleri ile de erlendirilebilmektedir. Sanal bronkoskopinin klinik uygulama alanlar n flunlar oluflturur: (Resim 2-4) 1. Bronkoskopi endikasyonu olup, bu giriflimi kabul etmeyen hastalar 2. Santral hava yollar nda endoluminal yer kaplayan lezyonlar n araflt r lmas 3. Trakeobronfliyal lezyonlar n karakterizasyonu 4. Hava yolu stenozlar n n de erlendirilmesi 5. Bronkoskopi öncesi rehberlik 6. Konjenital veya edinsel hava yolu anomalileri (varyasyonlar, fistüller vb) 7. Pediyatrik olgularda hava yolunun de erlendirilmesi 8. Endoluminal giriflimlere rehberlik 9. Tedavi sonras kontrol (radyoterapi sonras takip, cerrahi sonras güdük de erlendirme vb) Sanal bronkoskopi alan nda ilk çal flmalar k s tl say daki hasta üzerinde Vining ve arkadafllar [5] taraf ndan yap lm flt r. SB ile endobronfliyal 5 mm nin üzerindeki patolojiler rahatl kla saptanabilmektedir. Ferretti ve arkadafllar n n [6] benign lezyonlar ve karsinoid tümörleri içeren çal flmalar nda, bronfliyal patolojilerin saptanmas nda SB nin duyarl l %92 olarak bulunmufltur. SB görüntülerinin aksiyel kesitlerle birlikte de erlendirilmesiyle duyarl l k %90 aflm flt r. Bronfliyal patolojiye neden olan etiyolojinin tan s n koymada ise duyarl l k, aksiyel BT kesitleri ile birlikte %76 bulunmufltur. Benzer çal flmalarda SB nin duyarl l n n FOB a benzer düzeyde yüksek olmas na karfl n, özgüllü ünün yüksek olmad iflaret edilmektedir [7-9]. Fleiter ve arkadafllar [8] SB nin FOB ile karfl laflt r ld serilerinde lümende belirgin daralmaya yol açan kitlelerin FOB ile ayn duyarl l kta gösterilmesine karfl n, hafif eksternal bas ve- 50 TORAKS DERG S C LT 5, SAYI 1 N SAN 2004
Sanal Bronkoskopi ya minimum infiltrasyonlar n SB ile gösterilemedi ini belirtmektedir. Özellikle SB trakeobronfliyal stenozlar n de erlendirilmesinde invazif olmayan güvenilir bir yöntemdir. Hoppe ve arkadafllar [10] yapt klar çal flmada stenozlar n gösterilmesinde SB nin do rulu unun %98 oldu unu bildirmektedir. Çal flmada FOB ile SB bulgular aras nda uyumluluk istatistiksel olarak mükemmel bulunmufltur (r=0.91). Özellikle multiplanar reformatlarla beraber, stenozun derecelendirilmesinde ve stenoz distalinin de erlendirilmesinde FOB ye üstünlük sa lamaktad r. McAdams ve arkadafllar [11] akci er transplantasyonu yap lan 17 hastada SB ile anastomoz yeri komplikasyonlar - n de erlendirmifltir. Bu araflt rmac lar anastomik stenozlar n gösterilmesinde SB nin aksiyel BT kesitlerine oranla az da olsa üstün bulmufllard r. Santral hava yollar nda endobronfliyal inflamasyon ve buna ba l stenozlar ile seyreden granülomatöz hastal klar da SB ile de erlendirilebilmektedir. Summers ve arkadafllar n n [12] Wegener granülomatozisli hastalarda yapt çal flmada, 40 stenozun 32 si SB ile saptan rken, BT kesitleri ile saptanan stenoz say s 22 olarak belirtilmektedir. SB görüntüleri invazif baz giriflimlerde rehber olarak kulan lmaktad r. McAdams ve arkadafllar [13] hiler ve mediastinal lenf nodlar ndan transbronfliyal i ne aspirasyon biyopsisi için SB görüntülerini rehber olarak baflar yla kullanm fllard r. Seçilmifl baz hastalarda SB uygulamalar, FOB öncesi ifllemin haz rl k ve ifllem süresini k saltmaktad r. FOB s ras nda özellikle vasküler yap lardan kaç n lmas ve anatomik detay n önceden bilinmesi, FOB iflleminin daha güvenli ve baflar l olmas na yard m etmektedir. Travma sonras hava yolu anastomozlar n n onar m, transplantasyon ya da akci er rezeksiyonu gibi cerrahi giriflimler sonras hastan n de erlendirilmesinde SB kullan labilir. Pediyatrik hastalar SB nin bir di er klinik uygulama alan n oluflturmaktad r. Özofageal atrezi, distal trakeoözofageal fistül, H tipi fistül ve bronfl anastomozlar sonras stenoz de erlendirme bu yafl grubunda SB nin bafll ca kullan m alanlar d r. Sanal bronkoskopi FOB ile karfl laflt r ld nda çeflitli avantaj ve dezavantajlar içermektedir [10-16]. Sanal bronkoskopinin avantajlar : 1. nvazif olmayan bir yöntem olup, komplikasyon riski tafl - mamas 2. Çok farkl aç lardan görüntüleme olana 3. Obstrükte lümenin distalinin de erlendirilebilmesi 4. Aksiyel BT kesitlerinin saklanabilmesi, görüntülerin tekrar tekrar elde edilebilmesi 5. Ekstraluminal yap lar n da de erlendirilmesi 6. Multiformat görüntülerle beraber bronfl çap, lezyon boyutlar, stenoz uzunlu u gibi kantitatif ölçümler sa lamas 7. Multiformat görüntülerle beraber global anatomik yaklafl m sa lamas d r. Sanal bronkoskopinin dezavantajlar : 1. Mukozan n de erlendirilememesi (frajilite, renk de iflikli- i, vaskülarite) 2. Biyopsi al namamas 3. Küçük lezyonlar n (5 mm ) saptanmas nda duyarl l - n n yüksek olmamas 4. Submukozal infiltrasyonlar n saptanamamas 5. Duyarl l n n yüksek olmas na karfl n, özgüllü ünün düflük olmas (karsinom, mukus t kac, p ht, benign kitle ayr m nda güçlük çekilmesi) 6. Gerçek zamanl de erlendirme olana n n olmamas d r (trakeomalazi gibi patolojilerde dinamik inceleme flans bulunmaz). Asl nda SB nin aksiyel BT kesitlerine istatistiksel anlamda çok belirgin üstünlü ü olmamas na karfl n gö üs hastal klar uzmanlar n n BT ye güvenini art rmaktad r. Bunun nedeni gö üs hastal klar uzmanlar n n aksiyel kesitlerden daha çok, üç boyutlu perspektifte endobronfliyal anatominin görüntülerine al fl k olmalar d r [2]. Sonuç olarak SB son y llarda kullan lmaya bafllayan, santral hava yolu patolojilerinin tan s na ve FOB a katk lar olabilecek bir görüntüleme yöntemidir. Görüntüleme cihazlar nda ve bilgisayar teknolojisindeki ilerlemelerle gelecekte SB nin daha çok kullan m alan bulaca düflünülmektedir. KAYNAKLAR 1. Haponik EF, Aquino SL, Vining DJ. Virtual bronchoscopy. Clin Chest Med 1999;20:201-17. 2. Quint LE, Whyte RI, Kazerooni EA, et al. Stenosis of the central airways: evaluation by using helical CT with multiplanar reconstructions. Radiology 1995;194:871-7. 3. Summers RM. Navigational aids for real-time virtual bronchoscopy. AJR 1997;168:1165-70. 4. Summers RM, Feng DF, Holland SM, et al. Virtual bronchoscopy: segmentation method for real-time display. Radiology 1996;200:857-62. 5. Vining DJ, Liu K, Choplin RH, et al. Virtual bronchoscopy: relationships of virtual reality endobronchial simulations to actual bronchoscopic findings. Chest 1996;109:549-53. 6. Ferretti GR, Thony F, Bosson J, et al. Benign abnormalities and carcinoid tumors of the central airways: diagnostic impact of CT bronchography. AJR 2000;174:1307-13. 7. Naidich DP, Harkin TJ. Airways and lung: correlation of CT with fiberoptic bronchoscopy. Radiology 1995;197:1-12. 8. Fleiter T, Merkle EM, Aschoff AJ, et al. Comparison of real-time virtual and fiberoptic bronchoscopy in patients with bronchial carcinoma: opportunities and limitations. AJR 1997;169:1591-5. 9. Liewald F, Lang G, Fleiter T, et al. Comparison of virtual and fiberoptic bronchoscopy. Thorac Cardiovasc Surg 1998;46:361-4. 10. Hoppe H, Walder B, Sonnenschein M, et al. Multidetector CT virtual bronchoscopy to grade tracheobronchial stenosis. AJR 2002;178:1195-200. TORAKS DERG S C LT 5, SAYI 1 N SAN 2004 51
Y lmaz E. ve ark. 11. McAdams HP, Palmer SP, Erasmus JJ, et al. Bronchial anastomotic complications in lung transplant recipients: virtual bronchoscopy for noninvasive assessment. Radiology 1998;209:689-95. 12. Summers RM, Aggarwal NR, Sneller MC, et al. CT virtual bronchoscopy of the central airways in patients with Wegener s granulomatosis. Chest 2002;121:242-50. 13. McAdams HP, Goodman PC, Kussin P. Virtual bronchoscopy for directing transbronchial needle aspiration of hilar and mediastinal lymph nodes: a pilot study. AJR 1998;170:1361-4. 14. Neumann K, Winterer J, Kimming M, et al. Real-time interactive virtual endoscopy of the tracheobronchial system: influence of CT imaging protocols and observer ability. Eur J Radiol 2000;33:50-4. 15. Jolesz FA, Lorensen WE, Shinmoto H, et al. Interactive virtual endoscopy. AJR 1997;169:1229-35. 16. Pue CA, Pacht ER. Complications of fiberoptic bronchoscopy at a university hospital. Chest 1995;107:430-2. 52 TORAKS DERG S C LT 5, SAYI 1 N SAN 2004