Technological innovations in endobronchial lung cancer diagnostics

Samenvatting proefschrift Roel L.J. Verhoeven

Radboud University Medical Center, 7 juni 2021
Promotoren: Prof. dr. ir. C.L. de Korte
Co-promotor: Dr. E.H.F.M. van der Heijden

Dit proefschrift gaat over flexibele bronchoscopie binnen de longkanker diagnostiek. Er wordt gekeken naar de toegevoegde waarde van beeldvormende en navigatie technieken voor zowel de stadiering als diagnose van longkanker. Het proefschrift is opgedeeld in twee delen; 1) de endoscopische lymfeklier stadiëring, en 2) het endoscopische benaderen van verdachte perifere longafwijkingen.

Het eerste deel van dit proefschrift beschrijft de waarde van beeldende echotechnieken zoals gemeten met de EBUS-endoscoop in het longkanker stadiëringsproces. Uit een prospectief verzamelde multi-center internationale dataset met 327 patiënten (525 lymfeklieren) wordt geconcludeerd dat een relatief nieuwe techniek – genaamd ultrasound strain elastografie – kan helpen bij het inschatten van de kans op maligniteit. Deze techniek probeert de vervorming van weefsel in opeenvolgende echobeelden in kaart te brengen, met als bron van vervorming het cardiovasculaire systeem. Een lagere strain – stijver weefsel – blijkt voorspellend voor de kans op maligniteit in de individuele lymfeklier. We kunnen daarbij concluderen dat deze techniek individueel gebruikt kan worden, maar ook in combinatie met andere waardevolle klinische informatie zoals PET-aviditeit en de van oudsher gebruikte lymfeklier-grootte. Er wordt tevens gekeken naar de waarde van de bekende conventionele echo karakteristieken zoals korte-as grootte, centraal hilaire structuur aanwezigheid, necrose, klier ovaliteit en kliermarge. De kliergrootte blijkt een objectieve voorspellende waarde, terwijl de overige kenmerken van beperkte meerwaarde zijn. Dit wordt mede veroorzaakt doordat verschillende longartsen deze kenmerken (behalve de grootte) niet afdoende reproduceerbaar kunnen scoren (intra- en interobserver variabiliteit).

Het tweede deel van dit proefschrift beschrijft de endoscopische benadering van verdachte perifere longafwijkingen, ook wel de navigatie bronchoscopie. Een eerste prospectieve studie vergelijkt in welke mate twee verschillende navigatie technieken tot een succesvolle diagnose van deze perifere afwijkingen kunnen leiden. De primaire techniek is daarbij 1.) electromagnetische navigatie óf 2.) de navigatie faciliteiten van de hybride OK. Bij het niet adequaat bereiken van de afwijking middels de primaire techniek wordt er een cross-over toegepast door ook gebruik te maken van de tweede techniek. De electromagnetische navigatie berust op plaat onder de patiënt die een zwak elektromagnetisch genereert en bijbehorende sensoren die in stuurbare catheters door de bronchoscoop opgevoerd kunnen worden. Door de sensoren i.c.m. het veld kan in 3D bepaald worden hoe de stuurbare catheter georiënteerd en gepositioneerd is. Nadat het systeem gekalibreerd is met de positie van de patient kan er door middel van een pre-procedurele CT met daarop een uitgestippeld pad via een virtueel bronchoscopie beeld genavigeerd worden. De tweede techniek - de hybride OK faciliteiten - duidt op het gebruik van een cone-beam CT systeem, een systeem wat zowel röntgen doorlichtingsbeelden als cone beam CT scans kan maken. Omdat dit syteem exact weet waar de tafel met daarop de patiënt zich in de ruimte bevindt, kunnen cone beam CT scans met röntgenbeelden gefuseerd worden. Na het maken van een eerste cone beam CT scan kan er op het bijbehorende werkstation een afwijking en navigatiepad geselecteerd worden, en vervolgens op het röntgendoorlichtingsbeeld in de kamer geprojecteerd. Met elke draaiing en beweging van het röntgensysteem in 3D wordt de projectie correlerend aangepast. Onder geleiding van deze projecties en de mogelijkheid van additionele cone beam CT scans wordt een stuurbare catheter naar de afwijking geleid. Na implementatie van deze procedure en inclusie van de eerste 87 patiënten blijkt de combinatie van technieken vooralsnog het meest accuraat, en wordt zo’n 90% van de afwijkingen bereikt. Indien er slechts één techniek gebruikt wordt blijkt het cone beam CT systeem het meest accuraat.
Ervaring en het toespitsen van de beeldvormende protocollen van het cone beam CT systeem naar deze specifieke procedure blijkt echter ook een belangrijke verbetering van de stralingsveiligheid en diagnostische accuraatheid teweeg te brengen. In de tijd dat 238 cone beam CT-geleide navigatie bronchoscopiën worden uitgevoerd in het Radboudumc, verbetert de diagnostische accuraatheid significant van 72% naar 90%. Tegelijkertijd wordt de effectieve procedurele dosis gereduceerd van 14.3 naar 5.8 mSv. Een gedetailleerde analyse van procedurele karakteristieken laat tevens zien dat het succesvol bereiken van een afwijking niet garant staat voor een accurate diagnose en dat het soort instrumentarium om weefsel te verkrijgen hierin een belangrijke factor speelt. De uitkomsten van deze studies zijn van waarde voor toekomstige implementatie en verbetering van nationale en internationale navigatie bronchoscopie programma’s.