Bronchoskopische Lungenvolumenreduktion zur Therapie der chronisch obstruktiven Lungenerkrankung: Auswirkungen auf das Diaphragma und Darstellung der Volumenveränderungen im Röntgenbild des Thorax

Abstract

Einleitung: Die chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD) führt bereits in körperlicher Ruhe durch die Überblähung der Lunge zu einem Diaphragmatiefstand mit verringerter muskulärer Vorspannung, einer eingeschränkten Diaphragmaamplitude (Normalwert: ca. 40 mm bis 100 mm; bei COPD: ca. 20 mm bis 40 mm) und verminderter pulmonaler Ventilation. Unter körperlicher Belastung führt die erhöhte Atemfrequenz in Kombination mit dem durch die Obstruktion verlängerten Exspirium über den Pathomechanismus der dynamischen Überblähung zur Dyspnoe. In der Therapie der COPD werden z. Zt. neben der Lungenvolumenreduktionschirurgie (LVRS) mehrere Verfahren der bronchoskopischen Lungenvolumenreduktion (BLVR) angewendet. Diese haben die Reduzierung der Überblähung durch Volumenreduktion der am stärksten vom Emphysem betroffenen Lungenabschnitte zum Ziel. Für die BLVR mit Endobronchialventilen (EBV) und bronchoskopischer Dampfablation (BTVA) wurden Verbesserungen in der Lungenfunktionsuntersuchung und in Markern für körperliche Leistungsfähigkeit beschrieben. Der Einfluss der BLVR auf das Diaphragma, den wichtigsten inspiratorischen Muskel, ist hingegen noch nicht untersucht worden. Zudem ist die Abbildbarkeit der Volumenveränderungen durch die BLVR im Röntgenbild des Thorax unklar. Methode: Die Auswirkungen der BLVR mit EBV bzw. BTVA auf das Diaphragma und auf die Position der Fissura minor als Marker für den Volumenverlust im rechten Oberlappen wurden untersucht. Hierzu wurden prä- und postinterventionelle Thorax-Röntgenbilder mit Hilfe selbstentwickelter Methoden bemessen und mit Daten der Lungenfunktionsuntersuchungen auf Zusammenhänge analysiert. Ergebnisse: 48 Patienten mit COPD erhielten eine BLVR, von denen 38 mit EBV und 10 mit BTVA therapiert wurden. Die auf zwei verschiedenen Breiten des therapierten Hemithorax gemessenen kranialen Positionsveränderungen des Diaphragmas betrugen im EBV-Kollektiv -4,9 mm (± 10,9 mm; P = 0,009) bzw. -4,8 mm (± 10,4 mm; P = 0,007) und im BTVA-Kollektiv -8,4 mm (± 4,1 mm; P = 0,005) bzw. -7,3 mm (± 7,2 mm; P = 0,022). Weiterhin wurde bei im rechten Oberlappen therapierten Patienten eine kraniale Positionsveränderung der Fissura minor gemessen (-31,4 mm ± 40,4 mm; P = 0,001 im EBV-Kollektiv (N = 23); -38,5 mm ± 29,7 mm; P = 0,018 im BTVA-Kollektiv (N = 7), die mit Verringerungen in den Lungenfunktionsparametern für pulmonale Überblähung einherging. Schlussfolgerung: Zusammenfassend führte die BLVR mit EBV bzw. BTVA zur kranialen Positionsveränderung des Diaphragmas. Dies sollte zu einer deutlichen Zunahme der Diaphragmaamplitude und -funktionalität führen. Bei im rechten Oberlappen therapierten Patienten bildete die kraniale Positionsveränderung der Fissura minor die Volumenreduktion im Ziellappen ab. Die beschriebenen Effekte waren bei den BTVA-Patienten stärker ausgeprägt als bei den EBV-Patienten, was vor allem in der Unabhängigkeit der BTVA von pulmonaler Kollateralventilation begründet sein dürfte.

Introduction: In chronic obstructive pulmonary disease (COPD), pulmonary hyperinflation leads to caudal displacement of the diaphragm. The amplitude of diaphragm excursion is reduced from approximately 40 mm to 100 mm in healthy subjects to 20 mm to 40 mm in patients with COPD, resulting in insufficient ventilation of the lungs. During exercise, the combination of prolonged expiration and a high respiratory rate leads to dynamic hyperinflation and dyspnea. Bronchoscopic lung volume reduction (BLVR) is currently investigated in treatment of COPD as an alternative to lung volume reduction surgery (LVRS). BLVR with endobronchial valves (EBV) and bronchoscopic thermal vapor ablation (BTVA) both reduce hyperinflation by volume reduction of the most emphysematous parts of the lung improving on lung function and exercise capacity. However, the effect of BLVR on the diaphragm, the most important inspiratory muscle, has not yet been investigated. Additionally, it is unclear whether the effects of BLVR are sufficiently depicted at chest radiography to detect changes in lung volume. Methods: New algorithms were developed to quantify the impact of EBVs and BTVA on the diaphragm and on the position of the horizontal fissure as a marker for volume reduction in the right upper lobe at chest radiography. Lung function data was analysed. Results: 48 patients with COPD were treated with BLVR. 38 received EBVs, 10 underwent BTVA. Using two algorithms, a cranial shift of the diaphragm was detected on the treated side in both EBV (-4,9 mm ± 10,9 mm; P = 0,009 and -4,8 mm ± 10,4 mm; P = 0,007) and BTVA groups (-8,4 mm ± 4,1 mm; P = 0,005 and -7,3 mm ± 7,2 mm; P = 0,022). BLVR of the right upper lobe lead to a cranial shift of the horizontal fissure (-31,4 mm ± 40,4 mm; P = 0,001; EBV, N = 23; -38,5 mm ± 29,7 mm; P = 0,018; BTVA, N = 7) which was associated with a reduction in pulmonary hyperinflation, reflecting volume reduction in the treated lobe. Take Home Points: BLVR with EBV and BTVA, respectively, lead to cranial repositioning of the diaphragm. This should significantly improve on diaphragmatic excursion and functionality. BLVR of the right upper lobe resulted in a cranial shift of the horizontal fissure representing volume reduction of the target lobe. The effects were more pronounced in the BTVA group, supporting the efficacy of BTVA as a therapy independent of collateral ventilation.