肺部超聲診斷肺水腫的原理及應用研究進展

陳 獻，李光宗 綜述 杜?？?審校

急性肺水腫是指各種原因引起的肺內組織液的生成增多和回流障礙，使液體從肺毛細血管內快速外滲至肺間質及肺泡內，從而造成肺順應性降低，通氣與換氣功能嚴重障礙，引起呼吸困難、端坐呼吸、咳泡沫樣痰、雙肺彌漫性濕啰音等癥狀和體征也是導致急診院前呼吸困難的第二位病因，住院死亡率高達4%～10%。目前診斷肺水腫的檢查手段主要包括胸部X線、胸部CT、肺部超聲，以及經(jīng)肺熱稀釋技術(pulse indicator continuous cardiac output，PiCCO)等。然而X線、胸部CT，不適用于現(xiàn)場診斷及危重患者的床旁使用；PiCCO受肺切除和局部血管收縮影響，需要深靜脈和股動脈穿刺，創(chuàng)傷較大且容易并發(fā)導管相關感染。便攜式掌上超聲具有簡易性、便攜性、無創(chuàng)性、診斷快速等特點，使得其應用于肺水腫早期診斷成為可能。本文對肺部超聲對肺水腫的診斷原理及應用研究進展進行綜述。

1 診斷原理

隨著理論依據(jù)、操作技術、劃分細則的形成和建立，肺部超聲已逐漸成為診斷肺部疾患的可靠手段。該檢查主要區(qū)別解剖影像和偽影兩種圖像，可通過有無胸膜線異常、B線異常及肺實變的表現(xiàn)以明確肺部疾病的診斷。主要原理是當肺內液體量增加時，氣體與水的比例發(fā)生變化，聲阻抗增大，此時氣液界面出現(xiàn)強大的共振回響，表現(xiàn)為特征性彗星尾征，又稱為B線。B線是一種與胸膜線垂直的高回聲線。超聲中呈現(xiàn)的垂直回聲偽影是肺部超聲鑒別診斷肺水腫的典型特征。它一般分為兩種，一種是B線偽影(B-line artefacts，BLA)，另一種是彗星尾偽影(comet tail artefacts，CTA)，尤其是B線，相比X線更容易明確分辨。B線數(shù)大于3即可判定有病理學改變，其數(shù)量會隨著空氣數(shù)量的減少而增加，并且其總數(shù)與血管外肺水指數(shù)(extravascular lung water index,EVLWI)有直接相關性。Lichtenstein等最早提出，肺部超聲B線與胸部CT診斷肺水腫存在相關性(圖1-2)，也初步闡明了B線的形成原理。

2 應用研究

國內外對肺部超聲診斷急性肺水腫進行了大量研究。Agricola等通過與胸部X線、肺動脈楔壓和熱稀釋法定量的血管外肺水比較，評估了肺彗星尾影像診斷的準確性，結果發(fā)現(xiàn)，彗星尾偽影評分與PiCCO系統(tǒng)確定的血管外肺水(extravascular lung water, EVLW)、楔壓和放射性肺水評分(radiologic lung water score)存在線性相關，彗星尾影像的出現(xiàn)和數(shù)量提供了間質性肺水腫的可靠信息。連細華等通過對肺水腫模型的新西蘭兔進行肺部超聲和病理學檢查的對比，發(fā)現(xiàn)B線評分與病理組織學評分相關性高(=0.897)，B線評分可反映肺組織病理學嚴重程度。Platz等通過右心導管置入與肺部超聲對比發(fā)現(xiàn)，B線數(shù)的增加與平均肺動脈壓、肺動脈收縮壓和肺血管阻力的增加存在分級關聯(lián)性。除了通過B線來明確肺水腫，還可通過肺超聲表面波彈性成像這種可對肺表淺組織彈性性質定量的技術，以評估肺水腫的病情變化。

2.1 高原肺水腫(high altitude pulmonary edema，HAPE)的診斷和療效評估 HAPE是指快速進入海拔2500 m以上高原后，機體組織缺氧導致肺血管收縮、肺動脈壓力升高、肺血容量增加、肺毛細血管內液體滲出至肺間質及肺泡等改變。HAPE的臨床癥狀主要以乏力、呼吸困難、咳嗽、發(fā)紺、心動過速、發(fā)熱等為主，病情可迅速進展出現(xiàn)急性呼吸窘迫綜合征 (acute respiratory distress syndrome，ARDS)，病死率高達50%。交感神經(jīng)刺激、一氧化氮生物利用度降低、內皮素增加，以及間質液重吸收減少也是HAPE發(fā)生的重要因素。同時基因學研究表明HAPE的發(fā)生與多種缺氧相關基因有關，如BNIP3L、VEGFA、ANGPTL4和EGLN1等。全軍高山病防治研究中心研究發(fā)現(xiàn)，在3658 m、3900 m和4520 m高度，HAPE患病率分別為0.77%、1.61%和6.67%，嚴重威脅初進高原的官兵及人民群眾健康。通過對西藏軍區(qū)總醫(yī)院126例診斷為HAPE的住院患者臨床資料分析發(fā)現(xiàn)，在治療前肺部超聲對HAPE的診斷敏感性可達98.41%，特異性為90.91%，超過了癥狀體征(81%)和X線(93%)的診斷敏感度。青海大學附屬醫(yī)院對60例嚴重HAPE住院患者用床邊超聲測定B線數(shù)和肺動脈壓，結果顯示患者治療前后B線評分與氧合指數(shù)存在顯著負相關，與急性生理與慢性健康評分Ⅱ(acute physiology chronic Health evaluation Ⅱ, APACHE Ⅱ)存在顯著正相關，提示HAPE患者的B線越多，病情也越嚴重。國外學者通過HAPE患者和對照組的彗星尾評分對比研究發(fā)現(xiàn)，彗星尾技術可有效識別和監(jiān)測HAPE患者的肺水腫程度，并且彗星尾偽影評分的減少與氧合和臨床狀態(tài)的改善成平行關系，該評分每增加1分，血氧飽和度下降0.67%。Pratali等同樣在泥泊爾的一項研究表明，對于以單純氧飽和度降低和肺動脈收縮壓升高的無癥狀高原性肺水腫患者，肺部超聲能早期判斷。Carl Alsup等采用肺部超聲評價高原病時發(fā)現(xiàn)，亞臨床HAPE隨著海拔高度的增加而增加，B線評分在低海拔(1240 m)上升到高海拔(3810 m)后平均增加1.37。

2.2 其他肺水腫的診斷和療效評估 肺部超聲在心源性肺水腫的臨床應用上較多見，有肺部超聲評估心源性肺水腫的指南指出，肺部超聲可以評估心力衰竭治療的有效性，敏感度和特異度均為95%，并可以通過整合到負荷心動圖中用于評估血流動力學變化，以預測心力衰竭患者的臨床預后。Pivetta等的一項7個中心的前瞻性隊列研究也同樣表明，肺部超聲對于心源性肺水腫的診斷敏感度達97%，高于臨床檢查和B型鈉尿肽等的診斷敏感度。除了心源性肺水腫，肺部超聲對尿毒癥性肺水腫、重癥感染性肺水腫等均有明顯的診斷和臨床療效評估價值。

2.3 肺水腫和其他肺部疾病 鑒別診斷由于靜水壓升高性肺水腫和滲透性肺水腫其B線可分別表現(xiàn)為無胸膜線改變的均勻分布和重力-非重力依賴區(qū)不均勻表現(xiàn)，因此，心肺聯(lián)合超聲通過胸膜滑動征的改變可明確鑒別出肺水腫的原因。除急性肺水腫以外，肺間質纖維化、ARDS、重癥肺炎等疾病也可能會在肺部超聲中出現(xiàn)B線。Brusasco等將肺部超聲數(shù)字化處理，利用圖像灰度共生矩陣對胸膜線和胸膜下空間進行了數(shù)字分析，可鑒別診斷急性肺水腫和ARDS，這一結論提示了肺部超聲在現(xiàn)代化數(shù)字應用中有著重要前景。同時也有研究表明使用兩種不同頻率的超聲凸面換能器對垂直偽影進行可視化和聲形態(tài)學分析，可有助于區(qū)分肺水腫和肺間質性病變，陽性預測率可達97%。

2.4 肺水腫病情變化監(jiān)測與治療效果評估 Frassi等評估了肺部超聲評分對出現(xiàn)呼吸困難和胸痛住院患者的預后價值，對290名主訴呼吸困難和(或)胸痛的住院患者，入院后行心肺超聲評估，通過計算每個掃面空間的B線數(shù)目取得肺部超聲評分并隨訪16個月。結果表明，與包括射血分數(shù)、室壁運動評分指數(shù)等其他公認的具有預測價值的超聲心動變量比較，肺部超聲預測預后能力更強大。對于ARDS引起的肺水腫，國外學者通過對重癥監(jiān)護病房的ARDS患者進行肺部超聲、PiCCO和EVLWI監(jiān)測，結果表明超聲評分預測ARDS患者存活與非存活的臨界值為16.5，而對應國內的研究結果是當肺部超聲評分閾值為20.5時,其預測敏感度和特異度分別為85.7%、81.2%。對于HAPE患者，肺部超聲通過監(jiān)測B線的變化，可作為評估HAPE患者血管外肺水變化及肺動脈壓變化的有效手段。

2.5 超聲應用于高原環(huán)境的前景 在高原環(huán)境下，傳統(tǒng)超聲對于疾病的診療具有便攜性、時效性、安全無創(chuàng)性、多用性、廉價性等優(yōu)勢，同時也存在耐久性差、操作技術人員要求高等劣勢。隨著5G技術在超聲醫(yī)學上開拓應用，5G遠程超聲會診中心的建立、遠程超聲機器人的使用，使得上述劣勢能得到解決。解放軍總醫(yī)院已在武警西藏總隊那曲支隊建立了5G遠程超聲診斷機器人監(jiān)測點，使官兵在高原營區(qū)也能接受專家的指導，有效解決了高原偏遠基層部隊官兵超聲診斷的難題。因此，肺部超聲對于在HAPE的診斷在信息化時代下更具有充分的應用價值。