振動反應(yīng)成像技術(shù)在急性呼吸窘迫綜合征患者肺復(fù)張評估中的應(yīng)用

王 麗，宋寧寧，孫麗華，劉 云，譚 焰

0 引 言

肺復(fù)張是急性呼吸窘迫綜合征（acute respira?tory distress syndrome，ARDS）重要的治療策略。ARDS患者的肺均有一定的可復(fù)張性，臨床應(yīng)用呼氣末正壓（positive end-expiratory pressure，PEEP）實現(xiàn)肺復(fù)張。目前評估肺復(fù)張效應(yīng)的方法有胸部CT、肺部超聲、壓力容積曲線（pressure-volume curve，PV）法等［1-2］，但其應(yīng)用均受到一些客觀因素的限制。振動反應(yīng)成像技術(shù)（vibration response imaging，VRI）是一種便攜，床邊可實施的肺部成像技術(shù)。研究顯示，VRI可以反映呼吸過程中不同區(qū)域的肺通氣狀況［3-4］。本研究旨在探討VRI在ARDS患者肺復(fù)張評估中的應(yīng)用價值。

1 資料與方法

1.1 研究對象選取2015年1月至2017年6月南京醫(yī)科大學(xué)附屬南京醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科20例ARDS患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡18～75歲；②符合柏林指南的中-重度ARDS診斷標(biāo)準(zhǔn)［5］；③需進(jìn)行有創(chuàng)機械通氣；④血流動力學(xué)穩(wěn)定。排除標(biāo)準(zhǔn)：顱內(nèi)高壓、氣胸、大量胸腔積液、支氣管胸膜瘺、胸廓脊柱畸形、皮膚損傷、妊娠、起搏器安置術(shù)后及2個以上肺外器官功能障礙。患者平均年齡（67.1±6.0）歲，其中男14例，女6例。APACHE II評分平均（22.5±5.6）分，主要病因為重癥肺炎患者15例，嚴(yán)重全身感染患者5例。本研究通過南京醫(yī)科大學(xué)附屬南京醫(yī)院（南京市第一醫(yī)院）倫理委員會批準(zhǔn)（批準(zhǔn)號：2015-03-18），患者及其家屬均簽署知情同意書。

1.2 方法所有患者均充分鎮(zhèn)靜，實施機械通氣（Hamilton G5呼吸機），潮氣量設(shè)置為6 mL/kg，呼吸頻率20次/min，呼氣末正壓通氣（PEEP）5 cmH2O（1 cmH2O=0.98 kPa），吸氧濃度100%。通氣15 min，抽取動脈血進(jìn)行血氣分析，床邊記錄VRI圖像，描記靜態(tài)PV曲線。再將PEEP調(diào)至15 cmH2O通氣15min，重復(fù)上述操作，然后將通氣參數(shù)恢復(fù)至基線水平。

1.2.1 PV曲線評估肺復(fù)張效應(yīng) 患者充分鎮(zhèn)靜肌松，采用低流速法描記PEEP為5、15 cmH2O時靜態(tài)PV曲線，分別記錄2條曲線在壓力為15 cmH2O時對應(yīng)的容積，其差值即為肺復(fù)張容積［6］。

1.2.2 VRI評估肺復(fù)張效應(yīng) 采用VRIxp設(shè)備（Deep Breeze，以色列Or-Akiva），分別記錄PEEP為5和15cmH2O時患者的VRI圖像?；颊咂脚P位，將2個傳感器陣列通過負(fù)壓分別吸附于前胸部，記錄12s肺部的振動，并通過濾波消除胸壁運動和心音等干擾。監(jiān)測振動能量曲線、振動能量圖、肺部定量數(shù)值（quantitative lung data，QLD）、干濕啰音和左右肺能量峰曲線（EVP曲線）。其中吸氣相振動能量曲線達(dá)峰值時對應(yīng)的振動能量圖為最大能量圖，記錄雙肺上中下6個區(qū)域的QLD值。用MATLAB 7.0軟件計算最大能量圖的灰階圖像平均灰度值和面積占比。

1.2.3 動脈血氣 抽取動脈血，測動脈血氧分壓、二氧化碳分壓和血氧飽和度，計算氧合指數(shù)。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析采用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行分析。計量資料采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（xˉ±s）表示，組間均值比較采用配對t檢驗，相關(guān)性檢驗使用Pearson檢驗。以P≤0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 VRI圖像分析結(jié)果與PEEP 5 cmH2O比較，PEEP 15 cmH2O的VRI圖像最大能量圖平均灰度值下降（P＜0.05），圖像面積占比顯著增加（P＜0.01），QLD左上、左中顯著降低，左下、右下顯著升高（P＜0.05），見表1。圖1顯示PEEP 15 cmH2O較5 cmH2O最大能量圖平均灰度值由171.3降至157.5，面積占比由56.4%增至61.1%，QLD值雙側(cè)上中肺區(qū)域降低，而下肺區(qū)域增高。

2.2 VRI圖像與肺復(fù)張容積的相關(guān)性患者的平均肺復(fù)張容積為（535±283）mL。PEEP 15 cmH2O的VRI圖像平均灰度較PEEP 5 cmH2O增加-5.6±12.8，增加值與肺復(fù)張容積呈負(fù)相關(guān)（r=-0.785，P＜0.01）。圖像面積占比增加（3.8±4.8）%，增加值與肺復(fù)張容積呈正相關(guān)（r=0.793，P＜0.01），見圖2。

PEEP為5、15 cmH2O時，患者氧合指數(shù)分別為（116.3±25.6）、（175.4±33.5）mmHg，改善值為（59.1±36.2）mmHg，與VRI圖像的平均灰度增加值呈負(fù)相關(guān)（r=-0.740，P＜0.01），與圖像面積占比增加值正相關(guān)（r=0.581，P＜0.01）。

表1ARDS患者不同PEEP水平時VRI圖像分析結(jié)果的比較（xˉ±s）Table 1 VRI data on the ARDS patients with different levels of PEEP（xˉ±s）

圖1 典型ARDS患者的VRI圖像Figure 1 VRI images of a patient with typical ARDS

圖2 VRI與肺復(fù)張容積的相關(guān)性Figure2 Correlation of the mean gray value and gray area of VRI with the recruited lung volume

3 討 論

肺復(fù)張是ARDS保護性通氣策略的重要組成部分。目前對ARDS患者肺復(fù)張效應(yīng)評估主要是影像學(xué)和功能學(xué)評估［6-8］。VRI可記錄肺部氣流產(chǎn)生的振動信息，經(jīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理，得到與時間相關(guān)的肺部動態(tài)圖像。已用于重癥患者的床旁監(jiān)測，實時顯示呼吸過程中肺泡復(fù)張及通氣情況［9］。本研究進(jìn)一步觀察VRI在ARDS患者肺復(fù)張評估中的價值。

本研究中，PEEP由5增加至15 cmH2O時，VRI最大能量圖的面積明顯增加，提示原先無氣流通過的塌陷肺泡得到復(fù)張；當(dāng)氣體經(jīng)過這部分區(qū)域時也較前容易，因而圖像的灰度值明顯下降。同時，氣流在肺內(nèi)的分布也發(fā)生了改變，由兩上肺向雙下肺有所增加。Lev等［10］研究也顯示，當(dāng)機械通氣患者的PEEP水平從0至15 cmH2O增加時，VRI動態(tài)圖像監(jiān)測到肺內(nèi)氣流分布自肺尖向橫膈有明顯變化，且氣流分布與肺順應(yīng)性有關(guān)，順應(yīng)性較差的區(qū)域分布減少，與本研究結(jié)果相似，監(jiān)測結(jié)果顯示了很好的可重復(fù)性。

VRI圖像的QLD值反映了兩肺6個不同區(qū)域的振動能量占全肺振動能量的百分比，直觀地顯示了肺內(nèi)氣流和氣道阻力的分布情況，可以直接從機器讀取。研究顯示，正常人的VRI圖像QLD值上中下左側(cè)為12%、20%、24%；右側(cè)為8%、15%、21%［11-12］。ARDS患者因肺損傷的不均一性造成了QLD值的異常。本研究中，PEEP為5cmH2O時，肺內(nèi)氣流分布主要集中在雙側(cè)上、中肺區(qū)域，而雙下肺較少（左下11.7%，右下11.5%），這與ARDS的病理生理特征基本相符。當(dāng)PEEP增至15 cmH2O時，雙下肺氣流分布明顯增加（左下14.0%，右下15.7%），表明下肺塌陷的肺泡復(fù)張，雖未能達(dá)到完全正常，但氣流在肺內(nèi)的分布趨于均一。此外，VRI動態(tài)圖像可以識別氣胸、胸腔積液、肺炎、肺氣腫等［13-15］，有助于判斷肺復(fù)張是否導(dǎo)致了肺泡過度膨脹或氣胸。

本研究顯示，PEEP由5增至15 cmH2O時，ARDS患者VRI圖像改變與肺復(fù)張容積有良好的相關(guān)性，且氧合指數(shù)的改善值與VRI圖像改變也有較為一致，提示VRI可作為評估ARDS患者肺復(fù)張效應(yīng)和氧合的有效方法。

與其他方法比較，VRI可以在床旁實施，直觀、無輻射、安全便捷，可重復(fù)性好，有助于指導(dǎo)ARDS患者肺復(fù)張的科學(xué)實施和PEEP的合理設(shè)置。Shi等［16］通過動物實驗比較了VRI與電子阻抗成像，兩者在評估ARDS不同區(qū)域的肺通氣分布上無顯著差異。當(dāng)然，VRI也存在一些局限性。其結(jié)果受肺組織、胸壁、皮膚軟組織厚度及周圍環(huán)境噪聲的影響，尤其是患者存在胸腔積液、咳嗽、氣道痙攣時，會直接影響圖像的形態(tài)和結(jié)果。因此，需要有經(jīng)驗的醫(yī)師進(jìn)一步對圖像進(jìn)行分析，去除偽影和干擾。此外，VRI機器雖能直觀地看到圖像，直接讀取QLD值，但無法精確計算圖像平均灰度和面積，需要后期應(yīng)用圖像軟件進(jìn)行分析計算，給臨床應(yīng)用帶來一定困難。

綜上所述，本研究結(jié)果顯示床邊VRI監(jiān)測能較好地評價PEEP對ARDS患者所致的肺復(fù)張效應(yīng)。如能改進(jìn)VRI機器的軟件功能和計算能力，將進(jìn)一步提升VRI的床邊實時監(jiān)測價值，為個體化實施ARDS的肺保護性通氣提供新的方法。