Uso de imágenes de tomografía computerizada (TC) cuantitativa para identificar a respondedores a la termoplastia bronquial.

Use of Quantitative CT Imaging to Identify Bronchial Thermoplasty Responders.

Artículo seleccionado: Samant M, Krings JG, Lew D, Goss CW, Koch T, McGregor MC, Boomer J, Hall CS, Schechtman KB, Sheshadri A, Peterson S, Erzurum S, DePew Z, Morrow LE, Hogarth DK, Tejedor R, Trevor J, Wechsler ME, Sam A, Shi X, Choi J, Castro M. Use of Quantitative CT Imaging to Identify Bronchial Thermoplasty Responders. Chest. 2024 Apr;165(4):775-784. doi: 10.1016/j.chest.2023.12.015. Epub 2023 Dec 18. PMID: 38123124; PMCID: PMC11026166.

Revisor: Francisco Javier Callejas González, MD, PhD. Servicio de Neumología. Complejo Hospitalario Universitario de Albacete (CHUA).

Tema: La termoplastia bronquial (TB) es un tratamiento para pacientes con asma grave mal controlada. Sin embargo, los predictores actuales de la respuesta al tratamiento de la TB no están del todo definidos, por lo que los autores plantean si existen características radiológicas y clínicas basales que puedan predecir la respuesta a la TB.

Palabras clave: Atrapamiento aéreo; termoplastia bronquial; deformación pulmonar; TC cuantitativa; asma grave.

Resumen

El asma actualmente causa una morbi-mortalidad significativa en los Estados Unidos, con un coste estimado anual de atención de > 80 mil millones de dólares^1,2, del que el asma grave representa casi el 80% de dicho coste³. En el consenso de la European Respiratory Society (ERS) y la American Thoracic Society (ATS) se define el asma grave según la necesidad de tratamiento con un corticoesteroide inhalado a dosis altas más un segundo controlador, con o sin corticosteroides sistémicos, para mantener el control o pacientes que, a pesar de esta terapia, tienen un control subóptimo de la enfermedad⁴. La termoplastia bronquial (TB), en uso desde en 2010 en Estados Unidos para el tratamiento del asma grave, re realiza por broncoscopia y actúa suministrando energía térmica por radiofrecuencia directamente sobre la pared de las vías respiratorias⁵, reduciendo eficazmente la masa del músculo liso de las vías respiratorias y se cree que atenúa el efecto de la remodelación de las vías respiratorias en personas con asma grave⁶. Se ha demostrado que la TB produce una mejora significativa en múltiples medidas de control del asma, incluida la calidad de vida, los días sin síntomas y el número de exacerbaciones^7-10.

Debido a que la respuesta clínica a la TB es variable y puede asociarse transitoriamente con un empeoramiento de los síntomas del asma relacionados con el procedimiento, es fundamental comprender mejor el fenotipo óptimo del paciente para la realización de la misma¹¹. Estudios previos han encontrado que un mejor control inicial del asma, un mayor número de activaciones de la TB durante el procedimiento^12,13, también marcadores de inflamación tipo 2 elevados, incluidos mayores niveles de IgE o eosinófilos en sangre¹⁴, mayor expresión de interferón-α de mastocitos y más eosinófilos de la mucosa y células mucosas + para IL-33, cada uno está asociado con la respuesta a la TB¹⁵. Sin embargo, todos estos estudios presentaron la limitación de un tamaño muestral bajo¹⁶, además de que algunas de estas determinaciones no están disponibles en muchos de los centros de forma rutinaria.

Por ello, la tomografía computarizada cuantitativa del tórax se utiliza cada vez más para caracterizar mejor las características fisiopatológicas del asma¹⁷. Estudios anteriores han demostrado que las mediciones cuantitativas por TC de la morfometría de las vías respiratorias, la densidad pulmonar y la expansión pulmonar se correlacionan con la gravedad de la enfermedad, los síntomas del asma y la remodelación de las vías respiratorias^18,19. Los pacientes que reciben TB muestran cambios en los hallazgos cuantitativos de la TC, incluida una mejora en el atrapamiento aéreo, la densidad pulmonar y el grosor de la pared de las vías respiratorias²⁰. Sin embargo, no está claro si las imágenes cuantitativas de TC pueden predecir la respuesta futura a la TB.

Así, los autores de este trabajo plantearon un estudio de pacientes con asma grave sometidos a TB para determinar si las características clínicas y cuantitativas de la tomografía computarizada inicial se asociaron con una respuesta positiva futura a la TB. Para ello, plantearon la hipótesis de que una combinación de tomografía computarizada cuantitativa y de algunas características clínicas podría predecir la respuesta clínica a la TB, definida por la mejora en las puntuaciones del Asthma Control Test (ACT) o del cuestionario Asthma Quality of Life Questionnaire (AQLQ).

Realizaron un estudio de cohorte prospectivo longitudinal de participantes con asma grave que recibieron TB en ocho centros médicos académicos estadounidenses. Los participantes recibieron tres tratamientos de TB separados y fueron monitorizados a intervalos de 3 meses durante 1 año después de la misma. Al igual que en otros estudios previos, una respuesta positiva a la termoplastia bronquial se definió como una mejora en los resultados del ACT de ≧ 3 o del cuestionario de calidad de vida del asma (AQLQ) de ≧ 0,5. Se utilizaron análisis de regresión para evaluar la asociación entre las medidas clínicas y cuantitativas de la tomografía computarizada previa al tratamiento con la respuesta posterior de TB.

Desde 2006 hasta 2017, 88 participantes recibieron TB, y 70 participantes (79,5%) fueron identificados como respondedores mediante ACT o AQLQ (se presenta un diagrama de flujo de la población de estudio – figura 1).

TB = termoplastia bronquial; LSU = Centro de Ciencias de la Salud de LSU; qCT = CT cuantitativa; QOL = calidad de vida; U de Alabama = Universidad de Alabama; Universidad de Arizona = Universidad de Arizona; Universidad de Chicago = Universidad de Chicago; Wash U = Universidad de Washington.

Las imágenes de TC basales obtenidas antes de la TB se obtuvieron durante las apneas en la capacidad pulmonar total y la capacidad residual funcional. Todas las tomografías computarizadas se analizaron posteriormente utilizando el software Apollo versión 2.0 (VIDA Diagnostics, Inc.). Después de la confirmación de la segmentación de las vías respiratorias por dos radiólogos analistas capacitados, el software de imágenes genera cálculos cuantitativos de tomografía computarizada.

Las mediciones de densidad pulmonar incluyeron: porcentaje de hiperinflación, porcentaje de atrapamiento aéreo, así como medidas de probabilidad de enfermedad (DPMs)^21,22. El determinante jacobiano es una medida del cambio de volumen de aire y el índice de deformación anisotrópica (ADI) es una medida de la magnitud de la preferencia direccional en el cambio de volumen de aire^23,24.

Los que respondieron tuvieron menos probabilidades de ser ingresados ​​en la UCI por asma en el año anterior (3% frente a 25%; p = 0,01). En las imágenes de TC cuantitativas basales, los pacientes que respondieron a TB mostraron un menor porcentaje de atrapamiento aéreo (OR, 0,90; IC del 95 %, 0,82-0,99; p = 0,03), un mayor determinante jacobiano (OR, 1,49; IC del 95 %, 1,05 -2,11), mayor DE del determinante jacobiano (OR, 1,84; IC 95%, 1,04-3,26) y mayor índice de deformación anisotrópica (OR, 3,06; IC 95%, 1,06-8,86).

Este estudio es el estudio más grande hasta la fecha que evalúa si las características clínicas y cuantitativas de la TC basales podrían predecir una futura respuesta positiva a la TB. Los autores encontraron que los pacientes con valores más altos para los índices de expansión pulmonar (determinante jacobiano y ADI) tenían más probabilidades de responder a la termoplastia. Esto sugiere que las personas con asma más grave tienen menos probabilidades de responder a la TB, posiblemente debido a una mecánica pulmonar anormal. La expansibilidad disminuida de los pulmones de los que no respondieron a TB puede ser el resultado de un atrapamiento aéreo y una hiperinflación más graves, que también fue mayor en los que no respondieron. Se ha demostrado que el determinante jacobiano refleja la función pulmonar y se ha estudiado ampliamente en la enfermedad pulmonar obstructiva, mostrando una correlación inversa con el atrapamiento aéreo (es decir, los pacientes con mayor expansión pulmonar según lo definido por el determinante jacobiano muestran menos atrapamiento aéreo)²⁵.

Los hallazgos encontrados en este estudio sugieren que puede existir un punto en el que los pulmones de los pacientes con asma grave se remodelan demasiado y ya no son capaces de obtener un grado de expansibilidad normal, lo que hace que la termoplastia sea menos efectiva. El mecanismo detrás de por qué la TB tiene más probabilidades de beneficiar a quienes tienen una mayor deformación pulmonar no está claro sin una correlación patológica. Dado el mecanismo de acción de la TB para reducir el músculo liso de las vías respiratorias¹⁴, es probable que aquellos con menos distensibilidad tengan menos músculo liso u otros factores que contribuyan a una menor capacidad de respuesta. Por ello, los hallazgos cuantitativos de la tomografía computarizada encontrados sugieren una propiedad mecánica de ciertos pacientes con asma grave que se asocia con la respuesta de TB. Además, el estudio mostró que los índices basales de deformación pulmonar pueden ser útiles no sólo para predecir resultados clínicos, sino también para determinar la probabilidad de una respuesta positiva a tratamientos específicos.

El estudio contiene varios puntos fuertes. En primer lugar, fue un ensayo multicéntrico que examinó a un grupo bien caracterizado de pacientes sometidos a termoplastia durante, al menos, un período de 10 años, enriquecido por la inclusión de pacientes más enfermos y graves. Por otro lado, realizaron análisis cuantitativos de tomografía computarizada utilizando protocolos estandarizados con controles de calidad regulares para garantizar la precisión de los datos de imágenes, por lo que la caracterización de un fenotipo respondedor a TB mediante análisis cuantitativo de tomografía computarizada podría estar disponible para los médicos en un futuro cercano.

En cuanto a las limitaciones del estudio, se incluye la definición de respondedor/no respondedor. Las definiciones de respuesta a la TB han sido heterogéneas y varían desde la mejora en la calidad de vida relacionada con el asma, la disminución de las exacerbaciones, la disminución del uso de corticosteroides inhalados u orales, o una combinación de estos. Otra limitación del estudio es que pocos participantes recibieron terapia biológica antes o durante el curso del estudio, lo que difiere de la práctica actual en el mundo real con asma grave (en el momento del estudio (2006-2017), omalizumab era la terapia biológica más utilizada). Además, los pacientes eran predominantemente blancos y mujeres, lo que limita la generalización de sus resultados y, finalmente, los análisis estuvieron limitados por el pequeño tamaño de la muestra, lo que dificultó el control de comparaciones múltiples. Por ello, aunque los resultados fueron alentadores, la disponibilidad limitada de análisis cuantitativos de tomografía computarizada probablemente limite su uso clínico generalizado fuera de los centros médicos académicos.

Figura 2. A, B, Muestra de tomografías computarizadas analizadas cuantitativamente que muestran vistas coronal y sagital de un respondedor de TB (A) y un no respondedor de TB (B).

La fila superior de cada parte muestra los valores del mapeo de probabilidad de enfermedad teñidos en una escala de rojo a amarillo basada en el predominio de hiperinflación (rojo) o atrapamiento aéreo (amarillo). Además, en estas imágenes, el grado de normalidad del tejido a nivel de vóxel está indicado por la transparencia en la que los píxeles normales no tienen coloración (es decir, escala puramente de grises). La fila inferior de cada sección muestra los valores de deformación pulmonar teñidos en una escala de rojo a amarillo basada en el valor del índice de deformación anisotrópica (ADI), donde el rojo demuestra un valor de ADI de 0,0 (deformación perfectamente isotrópica) y el amarillo tiene un ADI de 1,0. En esta sección, la transparencia está indicada por el valor del determinante jacobiano en el que un determinante jacobiano de 1,0 tiene coloración pura (sin escala de grises) y un determinante jacobiano de 2,5 no tiene coloración (es decir, escala de grises pura). Las imágenes se realizaron en colaboración con VIDA Imaging (VIDA Diagnostics, Inc.). BT = termoplastia bronquial.

En conclusión, los autores muestran que algunas métricas cuantitativas de expansión pulmonar en la tomografía computarizada están asociadas con una respuesta positiva a la TB, lo que sugiere que, a medida que las vías respiratorias de los pacientes con asma grave se remodelan más, existe un umbral en el que la termoplastia tiene menos probabilidades de ser eficaz.

Comentario

La termoplastia bronquial es un procedimiento terapéutico útil en un determinado perfil de pacientes con asma grave, aunque actualmente no se sabe con certeza qué perfil de asmáticos graves podrían beneficiarse más de este tratamiento.

Los autores de este trabajo sugieren que la combinación de la tomografía computarizada cuantitativa y de algunas características clínicas definidas por una mejora en el Asthma Control Test (ACT) y/o del cuestionario Asthma Quality of Life Questionnaire (AQLQ) puede ser útil para predecir la mejor respuesta a la TB de unos pacientes sobre otros.

De hecho, algunas métricas cuantitativas de expansión pulmonar en la tomografía computarizada se asociaron con una respuesta positiva a la termoplastia, lo que sugiere la existencia de un umbral menos eficaz para la TB.

En cualquier caso, se necesita seguir trabajando en esta línea de investigación para poder confirmar los resultados tan interesantes obtenidos con este proyecto.

Bibliografía

1. Samant M, Krings JG, Lew D, Goss CW, Koch T, McGregor MC, Boomer J, Hall CS, Schechtman KB, Sheshadri A, Peterson S, Erzurum S, DePew Z, Morrow LE, Hogarth DK, Tejedor R, Trevor J, Wechsler ME, Sam A, Shi X, Choi J, Castro M. Use of Quantitative CT Imaging to Identify Bronchial Thermoplasty Responders. Chest. 2024 Apr;165(4):775-784. doi: 10.1016/j.chest.2023.12.015. Epub 2023 Dec 18. PMID: 38123124; PMCID: PMC11026166.
2. Nurmagambetov T, Kuwahara R,Garbe P. The economic burden of asthma in the United States, 2008-2013. Ann Am Thorac Soc. 2018;15(3):348-356.
3. Moore WC, Bleecker ER, Curran- Everett D, et al. Characterization of the severe asthma phenotype by the National Heart, Lung, and Blood Institute’s Severe Asthma Research Program. J Allergy Clin Immunol. 2007;119(2):405-413.
4. Chung KF, Wenzel SE, Brozek JL, et al. International ERS/ATS guidelines on definition, evaluation and treatment of severe asthma. Eur Respir J. 2014;43(2): 343-373.
5. Doeing DC, Mahajan AK, White SR, Naureckas ET, Krishnan JA, Hogarth DK. Safety and feasibility of bronchial thermoplasty in asthma patients with very severe fixed airflow obstruction: a case series. J Asthma. 2013;50(2):215-218.
6. Pretolani M, Dombret MC, Thabut G, et al. Reduction of airway smooth muscle mass by bronchial thermoplasty in patients with severe asthma. Am J Respir Crit Care Med. 2014; 190 (12): 1452-1454.
7. Cox G, Thomson NC, Rubin AS, et al. Asthma control during the year after bronchial thermoplasty. N Engl J Med. 2007;356(13):1327-1337.
8. Castro M, Rubin AS, Laviolette M, et al. Effectiveness and safety of bronchial thermoplasty in the treatment of severe asthma: a multicenter, randomized, double-blind, sham-controlled clinical trial. Am J Respir Crit Care Med. 2010;181(2):116-124.
9. Thomson NC, Rubin AS, Niven RM, et al. Long-term (5 year) safety of bronchial thermoplasty: Asthma Intervention Research (AIR) trial. BMC Pulm Med. 2011;11:8.
10. Chupp G, Laviolette M, Cohn L, et al. Long-term outcomes of bronchial thermoplasty in subjects with severe asthma: a comparison of 3-year follow-up results from two prospective multicentre studies. Eur Respir J. 2017;50(2): 01140-02017.
11. Tan LD, Yoneda KY, Louie S, Hogarth DK, Castro M. Bronchial thermoplasty: a decade of experience: state of the art. J Allergy Clin Immunol Pract. 2019;7(1):71-80.
12. Langton D, Sha J, Ing A, Fielding D, Thien F, Plummer V. Bronchial thermoplasty: activations predict response. Respir Res. 2017;18(1):134.
13. Langton D, Wang W, Sha J, et al. Predicting the response to bronchial thermoplasty. J Allergy Clin Immunol Pract. 2020;8(4):1253-1260 e2.
14. Goorsenberg AWM, d’Hooghe JNS, Srikanthan K, et al. Bronchial thermoplasty induced airway smooth muscle reduction and clinical response in severe asthma. The TASMA randomized trial. Am J Respir Crit Care Med. 2021;203(2):175-184.
15. Ladjemi MZ, Di Candia L, Heddebaut N, et al. Clinical and histopathologic predictors of therapeutic response to bronchial thermoplasty in severe refractory asthma. J Allergy Clin Immunol. 2021;148(5):1227-1235.e6.
16. Svenningsen S, Cox G, Nair P. Eosinophilia and response to bronchial thermoplasty. Am J Respir Crit Care Med. 2021;203(1):148.
17. Trivedi A, Hall C, Hoffman EA, Woods JC, Gierada DS, Castro M. Using imaging as a biomarker for asthma. J Allergy Clin Immunol. 2017;139(1):1-10.
18. Busacker A, Newell JD Jr, Keefe T, et al. A multivariate analysis of risk factors for the air-trapping asthmatic phenotype as measured by quantitative CT analysis. 2009;135(1):48-56.
19. Choi S, Hoffman EA, Wenzel SE, et al. Quantitative assessment of multiscale structural and functional alterations in asthmatic populations. J Appl Physiol (1985). 2015;118(10):1286-1298.
20. Zanon M, Strieder DL, Rubin AS, et al. Use of MDCT to assess the results of bronchial thermoplasty. AJR Am J Roentgenol. 2017;209(4):752-756.
21. Pompe E, van Rikxoort EM, Schmidt M, et al. Parametric response mapping adds value to current computed tomography biomarkers in diagnosing chronic obstructive pulmonary disease. Am J Respir Crit Care Med. 2015;191(9): 1084-1086.
22. Kirby M, Yin Y, Tschirren J, et al. A novel method of estimating small airway disease using inspiratory-to-expiratory computed tomography. Respiration. 2017;94(4): 336-345.
23. Choi S, Haghighi B, Choi J, et al. Differentiation of quantitative CT imaging phenotypes in asthma versus COPD. BMJ Open Respir Res. 2017;4(1): e000252.
24. Krings JG, Goss CW, Lew D, et al. Quantitative CT metrics are associated with longitudinal lung function decline and future asthma exacerbations: results from SARP-3. J Allergy Clin Immunol. 2021;148(3):752-762.
25. Young HM, Eddy RL, Parraga G. MRI and CT lung biomarkers: towards an in vivo understanding of lung biomechanics. Clin Biomech (Bristol, Avon). 2019;66:107-122.