Endobronchial ultrasound: a minimally invasive technology to assist diagnosis of thoracic diseases.

The endobronchial ultrasound is a minimally invasive technique that simultaneously associates ultrasound and bronchoscopy, to visualize lung nodule or masses, airway wall, and structures adjacent to the tracheobronchial tree. Endobronchial ultrasound has been incorporated into clinical practice all over the world because of its low risk and high diagnostic yield in neoplastic and non-neoplastic disease.

INTRODUCTION

Since it was introduced by Hurter and Hanrath, in 1992, endobronchial ultrasound (EBUS) has been a useful technique that allows the bronchoscopist to see beyond the airways, including airway wall, lung and mediastinum. Endobronchial ultrasound is performed during bronchoscopy and permits sample collection for different thoracic disease. There are two types of EBUS: convex-probe EBUS (CP-EBUS) and radial-probe (RP-EBUS). These technologies will be discussed in the following topics.

Convex endobronchial ultrasound

The currently available CP-EBUS is a dedicated ultrasound equipment, placed on the tip of a flexible bronchoscope to obtain images of the airways by direct contact of the probe with the tracheobronchial wall. The equipment has a working channel, Doppler function and a dedicated needle to perform a safe transbronchial needle aspiration, with ultrasound images, in real-time. The procedure is called EBUS transbronchial needle aspiration (EBUS-TBNA). All lesions near or in contact with the tracheobronchial tree can be accessed by EBUS-TBNA. In this way, the most frequent indications for EBUS-TBNA are diagnosis of mediastinal and hilar lesions of any etiology, mediastinal staging and restaging of lung cancer, staging of extra-thoracic cancer.[1]

The needle size varies from 19 to 25G, for histological and cytological, respectively. The needles available in Brazil are for cytological sampling only (21, 22 and 25G).

Especially for mediastinal staging of lung cancer, EBUS-TBNA requires a systematic assessment. In this context, in 2009 the International Association for the Study of Lung Cancer (IASLC)[2] established a mediastinal map and the lymph node stations were numbered from 1 to 14. The EBUS-TBNA can assess the stations 2, 4, 7, 10, 11 and 12. The assessment of each lymph node station depends on clinical indication, computed tomography (CT) or positron emission tomography CT (PET-CT) findings, and etiology of the tumor. For example, during mediastinal staging of lung cancer, it is mandatory to start from N3 station (from contralateral or mediastinal hilum), followed by N2 (mediastinal or ipsilateral subcarinal lymph node) and N1 nodes (ipsilateral hilum or lobar) at the end of exam. As we have a large number of lymph node stations to be evaluated, it is necessary to choose the suspected lymph node to be sampled by EBUS-TBNA according to ultrasonographic aspects. Malignant nodes tend to be round, with well-defined margin, heterogeneous, without central hilar structure. Furthermore, it is important to add this information to tomographic or PET-CT analysis. On figure 1 , there is an example of a male patient with lung cancer (adenocarcinoma) and a chest tomography with a large lymph node at station 7. The respective PET-CT showed a SUV of 12.6 and EBUS-TBNA was performed ( Figure 2 ).

Figure 1

Chest tomography and subcarinal lymph node (station 7 - arrow)

Figure 2

Positron emission tomography (SUV 12.6) and endobronchial ultrasound. Transbronchial needle aspiration with real-time lymph node puncture

Other important factor during EBUS-TBNA is the rapid on-site evaluation (ROSE) by a pathologist, to assess the representativeness of the sample and conduct the detailed specific analysis.[3] The remaining material is placed in formalin for cellblock analysis. Molecular analysis for cancer can be carried out in EBUS-TBNA samples.[3 - 5] If non-cancer is suspected during ROSE, the sample can be sent to microbiological analysis, flow cytometry or polymerase chain reaction (PCR). The sensitivity of EBUS-TBNA ranges from 84 to 96%.[4 - 7]

Radial-probe endobronchial ultrasound

Radial-probe EBUS is performed using a 20mHz flexible delicate probe (UM-3R, Olympus Medical Systems Corp., Tokyo, Japan), which is inserted through the working channel of the conventional bronchoscope towards to the target pulmonary lesion. It allows a 360osurrounding view of the parenchyma. It also helps to identify the correct bronchus of the lesion, based on echogenicity differences between bronchus, lesion and normal tissue.[5 , 8] In this way, the development of RP-EBUS has emerged to improve bronchoscopy diagnostic sensitivity and accuracy for pulmonary nodules and masses.[8]

Radial-probe EBUS should be performed under fluoroscopy guidance to help evaluating the target lesion. Cytologic examination and transbronchial biopsies (brush and peripheral transbronchial needle aspiration) can be performed during the procedure, and the samples can be sent for microbiological, cytological and histological analysis, depending on clinical, radiological and cytological evaluation.[8 , 9] For instance, figure 3 shows an upper left lobe nodule in a 72-year-old female smoker patient. We performed a bronchoscopy with radial EBUS and fluoroscopy ( Figures 4 and 5 ). The final diagnosis was lung adenocarcinoma.

Figure 3

Upper left lobe nodule

Figure 4

Bronchoscopy with radial endobronchial ultrasound and fluoroscopy for better visualization and performance of transbronchial biopsy of the pulmonary nodule in the upper left lung lobe

Figure 5

Radial endobronchial ultrasound and transbronchial biopsy guided by fluoroscopy

Some factors, such as nodule size and capacity to visualize and locate the probe inside the lesion may affect the diagnostic yield of RP-EBUS. Our preliminary experience with RP-EBUS in Brazil showed good sensitivity for both nodules and masses (74.1 and 92%, respectively).[8]

EBUS-TBNA and RP-EBUS are safe procedures with low complication rates. The most common complication in EBUS-TBNA is damage to equipment during needle manipulation. Other complications like bleeding and infectious are rare. In RP-EBUS the complications are pneumothorax and bleeding, ranging from 1 a 4% and 3 a 5%, respectively, in most series.[9 , 10]

Table 1 displays the summary of characteristics of RP-EBUS and EBUS-TBNA.

Table 1

Summary of characteristics of radial-probe endobronchial ultrasound and endobronchial ultrasound-transbronchial needle aspiration

Topics	RP-EBUS	EBUS-TBNA
Characteristics	Conventional bronchoscopy with flexible probe	Dedicated bronchoscope with EBUS in the tip
	No doppler function	Doppler function
Target	Peripheral lung lesions (nodules and masses)	Mediastinal and hilar lesions (staging and restaging lung cancer, other neoplasms, inflammatory and infectious lesions)
Sensitivity	70 to 92%, depending on the characteristics of the lesion	84-96%
Associated techniques	Fluoroscopy, guide sheath	TBNA
	TBLB, TBNA, BAL	ROSE
	ROSE
Complications	Pneumothorax (1-4%)	Overall (1.4%)
	Bleeding (3-5%)	Perforation by bronchoscope working channel

RP: radial-probe; EBUS: endobronchial ultrasound; TBNA: transbronchial needle aspiration; TBLB: transbronchial lung biopsy; BAL: bronchoalveolar lavage; ROSE: rapid on-site evaluation.

CONCLUSION

Radial and convex endobronchial ultrasound is a safe procedure, with low complication rate and good sensitivity for both nodules and masses.

INTRODUÇÃO

Desde sua introdução por Hurter e Hanrath, em 1992, a ultrassonografia endobrônquica (EBUS - endobronchial ultrasound ) tem se mostrado técnica útil, que permite ao operador visualizar além das vias aéreas, incluindo a parede das vias, o pulmão e o mediastino. A EBUS é realizada durante a broncoscopia e permite a coleta de amostras para diversas doenças torácicas. Há dois tipos de EBUS: a EBUS com transdutor convexo (CP-EBUS - convex-probe EBUS) e com transdutor radial (RP-EBUS - radial-probe EBUS). Essas tecnologias são discutidas nos tópicos a seguir.

Ultrassonografia endobrônquica convexa

A CP-EBUS disponível atualmente usa um equipamento de ultrassonografia dedicado, colocado na ponta de um broncoscópio flexível, para obter imagens da região das vias aéreas, por contato direto do transdutor com a parede traqueobrônquica. O equipamento tem canal de trabalho, função Doppler e agulha dedicada para a realização segura de punção aspirativa transbrônquica, com imagens de ultrassonografia, em tempo real. O procedimento é conhecido como punção aspirativa transbrônquica guiada por EBUS (EBUS-TBNA). Todas as lesões próximas ou em contato com a árvore traqueobrônquica podem ser acessadas por EBUS-TBNA. Por isso, as indicações mais frequentes para EBUS-TBNA são diagnóstico de lesões mediastinais e hilares de qualquer etiologia, estadiamento mediastinal e restadiamento de câncer de pulmão, e estadiamento de câncer extratorácico.[1]

O tamanho da agulha varia entre calibre 19 e 25G, para análise histológica e citológica, respectivamente. As agulhas disponíveis no Brasil servem apenas para coleta de amostras citológicas (calibres 21, 22 e 25G).

Para o estadiamento mediastinal de câncer de pulmão, em particular, a EBUS-TBNA precisa incluir uma avaliação sistemática. Nesse contexto, em 2009, a International Association for the Study of Lung Cancer (IASLC)[2] estabeleceu um mapa mediastinal, e as cadeias de linfonodos foram numeradas de 1 a 14. A EBUS-TBNA consegue acessar as cadeias 2, 4, 7, 10, 11 e 12. A avaliação de cada cadeia de linfonodos depende da indicação clínica, dos resultados da tomografia computadorizada (TC) ou da TC por emissão de pósitrons (PET-TC), e da etiologia do tumor. Por exemplo, durante o estadiamento mediastinal do câncer de pulmão, é obrigatório começar pela cadeia N3 (a partir do hilo contralateral ou mediastinal), seguida de N2 (linfonodo mediastinal ou subcarinal ipsilateral) e N1 (hilo ipsilateral ou lobar) no fim do exame. Como é grande o número de cadeias de linfonodos para avaliar, é necessário escolher o linfonodo suspeito do qual deve ser coletada a amostra para EBUS-TBNA, de acordo com aspectos ultrassonográficos. Linfonodos malignos tendem a ser arredondados, com margens bem definidas, heterogêneos e com estrutura hilar central. Além disso, é importante acrescentar essas informações à análise por tomografia ou PET-CT. A figura 1 mostra o exemplo de um paciente do sexo masculino, com câncer de pulmão (adenocarcinoma) e tomografia de tórax com linfonodo aumentado na cadeia 7. O PET-CT correspondente mostrou SUV de 12,6 e foi realizada EBUS-TBNA ( Figura 2 ).

Figura 1

Tomografia de tórax com linfonodo subcarinal (cadeia 7)

Figura 2

Tomografia de tórax por emissão de pósitrons (SUV 12.6) e punção transbrônquica do linfonodo, guiada por ultrassonografia em tempo real

Um outro fator importante durante a EBUS-TBNA é a avaliação rápida on-site (ROSE) por um patologista, para avaliar a representatividade da amostra e conduzir uma análise específica mais aprofundada.[3] O material restante é colocado em formol para análise de blocos de células. É possível realizar análise molecular para câncer em amostras de EBUS-TBNA.[3 - 5] Caso haja outra suspeita que não seja câncer durante a ROSE, a amostra pode ser enviada para análise microbiológica, citometria de fluxo ou reação em cadeia da polimerase (PCR). A sensibilidade da EBUS-TBNA varia de 84 a 96%.[4 - 7]

Ultrassonografia endobrônquica com transdutor radial

A EBUS com RP-EBUS usa um transdutor delicado e flexível, de 20mHz (UM-3R, Olympus Medical Systems Corp., Tóquio, Japão), que é inserido pelo canal de trabalho de um broncoscópio convencional, em direção à lesão pulmonar a ser investigada. A técnica permite uma visão de 360oda região e ajuda a identificar o brônquio da lesão, com base nas diferenças de ecogenicidade entre este e o parênquima normal.[5 , 8] Dessa forma, a RP-EBUS surgiu para melhorar a sensibilidade e a exatidão diagnóstica da broncoscopia na investigação de nódulos e massas pulmonares.[8]

A EBUS com RP-EBUS deve ser realizada sob fluoroscopia para auxiliar na avaliação da lesão-alvo. É possível realizar exame citopatológico e biópsia transbrônquica (escovado e punção aspirativa transbrônquica) durante o procedimento, e as amostras podem ser enviadas para análise microbiológica, citológica e histológica, dependendo da avaliação clínica, radiológica e citológica.[8 , 9] Por exemplo, a figura 3 mostra um nódulo no lobo superior esquerdo em paciente do sexo feminino, tabagista, 72 anos. Realizamos broncoscopia com EBUS radial e fluoroscopia ( Figuras 4 e 5 ). O diagnóstico final foi adenocarcinoma pulmonar.

Figura 3

Nódulo no lobo superior esquerdo

Figura 4

Broncoscopia com ultrassonografia endobrônquica radial e fluoroscopia para melhor visualização e coleta de biópsia transbrônquica do nódulo no lobo superior do pulmão esquerdo

Figura 5

Ultrassonografia endobrônquica radial e biópsia transbrônquca guiada por fluroscopia

Alguns fatores, como tamanho do nódulo, capacidade de visualização e localização do transdutor dentro da lesão, podem afetar o rendimento diagnóstico da RP-EBUS. Nossa experiência preliminar com RP-EBUS no Brasil mostrou boa sensibilidade para nódulos e massas (74,1 e 92%, respectivamente).[8]

A EBUS-TBNA e a RP-EBUS são procedimentos seguros, com baixos índices de complicações. A complicação mais frequente na EBUS-TBNA corresponde aos danos aos equipamentos durante a manipulação da agulha. Outras complicações, como sangramento e infecções, são raras. Na RP-EBUS, as complicações são pneumotórax e sangramento, que variam de 1 a 4% e 3 a 5%, respectivamente, na maioria das casuísticas.[9 , 10]

A tabela 1 mostra o resumo de características da RP-EBUS e da EBUS-TBNA.

Tabela 1

Resumo de características da ultrassonografia endobrônquica com transdutor radial e da punção aspirativa transbrônquica guiada por ultrassonografia endobrônquica

Tópicos	RP-EBUS	EBUS-TBNA
Características	Broncoscopia convencional com transdutor flexível	Broncoscópio dedicado com EBUS na ponta
	Sem função Doppler	Função Doppler
Alvo	Lesões pulmonares periféricas (nódulos e massas)	Lesões mediastinais e hilares (estadiamento e reestadiamento de câncer de pulmão, outras neoplasias, lesões inflamatórias e infecciosas)
Sensibilidade	70 a 92%, dependendo da característica da lesão	84-96%
Técnicas associadas	Fluoroscopia, bainha-guia	TBNA
	TBLB, TBNA, LBA	ROSE
	ROSE
Complicações	Pneumotórax (1-4%)	Geral (1,4%)
	Sangramento (3-5%)	Perfuração pelo canal de trabalho do broncoscópio

RP: radial-probe ; EBUS: ultrassonografia endobrônquica; TBNA: punção aspirativa transbrônquica; TBLB: biópsia pulmonar transbrônquica; LBA: lavagem bronco-alveolar; ROSE: avaliação rápida on-site.

CONCLUSÃO

A ultrassonografia endobrônquica dos tipos radial e convexa é um procedimento seguro, com baixas taxas de complicações e boa sensibilidade para nódulos e massas.