影像學(xué)評價(jià)肺復(fù)張適宜呼氣末正壓選擇的研究進(jìn)展

郝文瀚，閆淯淳

首都兒科研究所附屬兒童醫(yī)院 放射科，北京 100020

引言

急性呼吸窘迫綜合征（Acute Respiratory Distress Syndrome，ARDS）是由肺內(nèi)和（或）肺外原因引起的以頑固性低氧血癥及非心源性肺水腫為顯著特征的急性彌漫性炎癥肺損傷[1]。2011年柏林定義明確了成人ARDS的診斷標(biāo)準(zhǔn)[2]，主要依據(jù)氧合指數(shù)（PaO2/FiO2）對嚴(yán)重程度進(jìn)行分級（重度200～300 mmHg，中度100～200 mmHg，輕度小于100 mmHg）。隨后，兒童急性肺損傷共識會議（Pediatric Acute Lung Injury Consensus Conference，PALICC）中兒童ARDS診治標(biāo)準(zhǔn)[3]以及新生兒ARDS（蒙特勒）診治標(biāo)準(zhǔn)[4]分別于2015年和2017年相繼推出。在治療ARDS方面，以肺保護(hù)性通氣策略取代傳統(tǒng)機(jī)械通氣目前已形成廣泛共識。其中，肺復(fù)張及呼氣末正壓（Positive End-Expiratory Pressure，PEEP）為保護(hù)性通氣的重要內(nèi)容[5]。PEEP指在機(jī)械通氣時(shí)，在呼吸末期對氣道施加正壓，應(yīng)用PEEP可使塌陷的肺泡復(fù)張，減少肺內(nèi)分流，改善低氧合狀態(tài)[6]。同時(shí)，順應(yīng)性低下的肺泡維持?jǐn)U張狀態(tài)可減少反復(fù)開閉造成的損傷，即呼吸機(jī)相關(guān)性肺損傷（Ventilator Induced Lung Injury，VILI），并改善預(yù)后[7]。肺復(fù)張過程中PEEP的設(shè)定至關(guān)重要，壓力過低無法有效維持肺泡擴(kuò)張，過高則會導(dǎo)致肺泡過度充氣，造成肺損傷。同時(shí)，高壓會增加肺血管阻力甚至引起循環(huán)障礙，導(dǎo)致系統(tǒng)性損傷[8]。PALICC對兒童ARDS的肺復(fù)張標(biāo)準(zhǔn)提出采用成人PEEP標(biāo)準(zhǔn)（10～15 cmH2O）的建議[9]，同時(shí)需要在可控范圍內(nèi)滴定壓力以明確適宜PEEP值，并同時(shí)監(jiān)控呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性、血流動力學(xué)等指標(biāo)。目前，兒童ARDS的PEEP應(yīng)用較寬泛，缺乏細(xì)化標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，如何選擇適宜的PEEP需進(jìn)一步探索[10-13]。

氧合指數(shù)和壓力-容積（Pressure-Volume，P-V）曲線在臨床上常作為評價(jià)肺復(fù)張效果的指標(biāo)，但影響氧合指數(shù)的因素過多，P-V曲線的判讀往往帶有很大的主觀性，不能準(zhǔn)確反映肺復(fù)張的效果。而影像學(xué)是較單純的臨床指標(biāo)，能夠更加直觀地評價(jià)肺復(fù)張效果，在觀察基礎(chǔ)疾病的同時(shí)還可進(jìn)行定量分析，便于為ARDS患者選擇更加適宜的PEEP值。不同影像方式成像原理不同，評價(jià)肺復(fù)張的效果也各有特點(diǎn)。本文對不同影像檢查方法評價(jià)ARDS肺復(fù)張時(shí)適宜PEEP選擇的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 CT

CT可顯示肺泡充氣狀態(tài)，即肺泡對PEEP的反應(yīng)程度，因此被認(rèn)為是定量評價(jià)肺復(fù)張效果及肺泡過度膨脹的“金標(biāo)準(zhǔn)”[14-15]。熊旭明等[16]在犬ARDS模型研究中，按肺密度值分區(qū)，比較了高通氣區(qū)（-1000～-900 HU）、正常通氣區(qū)（-900～-500 HU）、肺泡塌陷區(qū)（-500～-100 HU）和塌陷區(qū)（-100～100 HU）的體積比，比較不同干預(yù)方法下肺復(fù)張的效果，結(jié)果顯示正常通氣區(qū)較高、塌陷區(qū)較低的方法為優(yōu)選。隆云等[17]的家兔研究分析了不同通氣分區(qū)體積占比與PEEP、開放氣道和血氧分壓（PaO2）的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)PaO2與正常通氣區(qū)占比呈正相關(guān)，與塌陷區(qū)占比呈負(fù)相關(guān)，但該研究只進(jìn)行了8、12、16 cmH2O三個(gè)壓力梯度的研究。因此，建議在利用CT評價(jià)肺復(fù)張效果時(shí)應(yīng)當(dāng)以正常通氣區(qū)和塌陷區(qū)的占比情況作為優(yōu)劣評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

目前肺復(fù)張PEEP的選擇方法，通常采用的是對多壓力梯度進(jìn)行PEEP滴定操作[18]，CT表現(xiàn)常作為滴定操作后評價(jià)肺復(fù)張效果的指標(biāo)，同時(shí)聯(lián)合其他影像與非影像學(xué)指標(biāo)對肺復(fù)張效果進(jìn)行綜合評價(jià)以選擇更可靠的PEEP。單世民等[19]在ARDS成人研究中比較了10、15、20 cmH2O三組壓力下PaO2/FiO2、PaCO2、平均動脈壓和心率等指標(biāo)，提出15 cmH2O壓力下肺復(fù)張效果最好且血流動力學(xué)受影響較小。而Du等[20]采用標(biāo)準(zhǔn)15 cmH2O壓力時(shí)，發(fā)現(xiàn)動脈血?dú)飧纳撇⒉幻黠@，并在CT及超聲幫助下確定了適宜PEEP為20 cmH2O。Borges等[21]在最大肺復(fù)張下以遞減梯度PEEP進(jìn)行滴定，每個(gè)梯度壓力維持4 min直至血氧指標(biāo)達(dá)到PaO2+PaCO2＜380 mmHg。同時(shí)，對不同PEEP下CT塌陷區(qū)面積與PaO2進(jìn)行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)塌陷區(qū)面積與PaO2水平顯著相關(guān)，PaO2高于380 mmHg時(shí)，塌陷區(qū)面積占比多小于5%。

2012年 Galbán等[22]提出了用CT的參數(shù)響應(yīng)圖（Parametric Response Mapping，PRM）技術(shù)來量化慢性阻塞性肺疾?。–hronic Obstructive Pulmonary Diseases，COPD）的不同表現(xiàn)，其對小氣道病變和肺氣腫敏感度高。PRM對比CT同層面肺密度隨呼吸的變化，基于算法將含氣肺組織分為正常、小氣道病變、氣腫。Boes等[23]認(rèn)為PRM可作為COPD可靠的量化手段。研究表明，PRM也能有效反映肺移植與干細(xì)胞移植導(dǎo)致的肺器質(zhì)性病變，如閉塞性細(xì)支氣管炎綜合征等，其通過對比雙氣相之間肺泡CT值差異來量化不同肺泡內(nèi)氣流動力情況[24-25]，間接反映了肺泡及肺間質(zhì)結(jié)構(gòu)及功能狀態(tài)。對于肺泡含氣狀態(tài)及肺泡功能的進(jìn)一步研究離不開對肺影像的量化分析，目前尚無PRM技術(shù)應(yīng)用于PEEP選擇的研究，該技術(shù)有可能通過對ARDS肺復(fù)張后肺泡功能的評估間接反映肺復(fù)張PEEP選擇的優(yōu)劣。

CT對于肺內(nèi)病變的評價(jià)較其他手段空間分辨率高、異質(zhì)性評價(jià)效果好，在臨床應(yīng)用中不可替代，因此其對不同PEEP下肺復(fù)張效果的量化分析更可靠，PEEP的選擇更可信。但缺點(diǎn)在于持續(xù)性CT掃描對患者和醫(yī)護(hù)人員均涉及輻射劑量問題。因此，掃描應(yīng)選擇低劑量方案，對于需要多次掃描的患者可選取肺內(nèi)病變集中的層面（如雙肺背側(cè)、底段）進(jìn)行掃描[26-27]。另外由于CT無法床旁檢查，應(yīng)注意重癥患者的轉(zhuǎn)運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)，需制定完備的轉(zhuǎn)運(yùn)流程與應(yīng)急預(yù)案[26]。

2 超聲

正常或過度充氣的肺可見與胸膜平行的偽影，稱為A線，而肺通氣不良會產(chǎn)生激光樣垂直于胸膜的B線[28]。B線越多、分布越密集，肺的通氣狀態(tài)越差。Bouhemad等[29]利用B線分布對15 cmH2O壓力下的肺復(fù)張效果和肺通氣進(jìn)行評價(jià)，并制定了評分標(biāo)準(zhǔn)，證實(shí)了超聲評估PEEP肺復(fù)張效果的可行性。蘇勇等[30]對比了超聲和傳統(tǒng)壓力滴定選擇“最佳”PEEP的效果，指出超聲指導(dǎo)下選擇的PEEP可明顯改善氧合指標(biāo)和肺順應(yīng)性。符珉等[31]在肺復(fù)張后，遞減滴定出PEEP壓力最佳值，得出“最佳”PEEP為（15.2±1.7）cmH2O。羅前程等[32]將P-V曲線同超聲指導(dǎo)PEEP滴定結(jié)合，利用曲線呼氣支最大曲率點(diǎn)設(shè)定初始PEEP后進(jìn)行增量滴定，可更早、更快地找到適宜PEEP，避免經(jīng)驗(yàn)判斷。Cho等[33]通過對膈肌移動的監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，背側(cè)膈肌在PEEP高于基線3～6 cmH2O的過程中發(fā)生了明顯位移。因此，膈肌運(yùn)動能潛在反映肺復(fù)張效果，為超聲PEEP滴定提供了新的參考指標(biāo)。

超聲指導(dǎo)PEEP選擇具有顯著優(yōu)勢，且操作流程較CT簡單、可重復(fù)性高、無須考慮放射劑量問題，同時(shí)可避免患者的轉(zhuǎn)運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)，可床旁進(jìn)行PEEP滴定操作及多PEEP梯度的比較研究。COVID-19疫情期間，超聲對ARDS的早期診斷、預(yù)測進(jìn)展、通氣監(jiān)控[34]更不可或缺。但其缺點(diǎn)同樣明顯，超聲無法分辨正常通氣和過度充氣，且無法觀察肺泡充氣的直觀影像，所以在進(jìn)行超聲PEEP滴定時(shí)應(yīng)注意避免過度通氣引起的肺損傷。因此不建議單獨(dú)利用超聲評價(jià)肺復(fù)張效果。此外，創(chuàng)傷后皮下氣腫和胸部敷料會干擾成像。床旁超聲近距離接觸傳染病患者可增加感染風(fēng)險(xiǎn)。

3 電阻抗斷層成像

電阻抗斷層成像（Electrical Impedance Tomography，EIT）是醫(yī)學(xué)成像的新技術(shù)，利用人體不同組織狀態(tài)的電導(dǎo)率不同重建反映組織狀態(tài)的圖像[35]。肺通氣過程肺的體積變化大，且較接近表皮，更容易探測其電導(dǎo)率的變化，因此EIT通氣成像是其臨床的關(guān)鍵應(yīng)用[36]。功能EIT（Functional EIT，fEIT）成像通過全局不均勻性（Global Inhomogeneity，GI）指數(shù)、呼氣末肺阻抗（End-Expiratory Lung Impedance，EELI）梯度等指標(biāo)反映肺區(qū)域通氣及灌注狀態(tài)，從而指導(dǎo)PEEP滴定[37-38]。吳佳銘等[39]報(bào)道的一項(xiàng)豬ARDS模型研究指出呼吸機(jī)參數(shù)和GI指數(shù)指導(dǎo)滴定所得的“最佳”PEEP基本一致，但過度膨脹和塌陷比指導(dǎo)滴定所得的PEEP小于前兩者。Bikker等[40]發(fā)現(xiàn)EIT滴定結(jié)果與呼吸機(jī)滴定結(jié)果不同，說明呼吸機(jī)動態(tài)順應(yīng)性參數(shù)也并非“金標(biāo)準(zhǔn)”。EIT目前已實(shí)驗(yàn)性用于COVID-19引起的ARDS（C-ARDS）治療中。Perier等[41]將PEEP由18 cmH2O以每2 min 3 cmH2O遞減滴定至6 cmH2O，臥位C-ARDS適宜的PEEP中值為12 cmH2O，此時(shí)EIT過度膨脹和塌陷比最小。低PEEP下，C-ARDS易出現(xiàn)肺泡塌陷；高PEEP下，較少出現(xiàn)過度通氣。但不同EIT參數(shù)的研究結(jié)果差異較大，Zhao等的研究指出以膨脹塌陷比為指標(biāo)，PEEP值較低；以GI、EELI為指標(biāo)，PEEP值更高[42]。

EIT的優(yōu)勢在于無輻射、床旁操作便捷，同時(shí)彌補(bǔ)了超聲不能識別過度充氣的缺陷。這為新生兒等高放射防護(hù)要求、肺順應(yīng)性較差的患者提供了新的床旁滴定方案，具有一定的臨床應(yīng)用潛力。不足的是，目前現(xiàn)有的EIT研究結(jié)果之間差異較大，其不同研究間的偏倚仍需要進(jìn)一步探究。長時(shí)間的肺復(fù)張操作中EIT成像對人體的影響尚無明確結(jié)論。胸部EIT在廣泛應(yīng)用于臨床前仍需大型多中心研究支持[35]。

4 小結(jié)

不同影像學(xué)方法評價(jià)ARDS肺復(fù)張中PEEP的選擇各有優(yōu)劣。利用影像學(xué)量化評價(jià)不同PEEP下的肺復(fù)張效果來選擇適宜PEEP值，迎合了當(dāng)下不斷擴(kuò)大的精準(zhǔn)醫(yī)療需求。EIT等新技術(shù)的出現(xiàn)為特殊患者選擇適宜PEEP值提供了更多方式。影像學(xué)定量評價(jià)與非臨床指標(biāo)相結(jié)合，能更全面地反映肺復(fù)張效果，便于為患者選擇更加可靠的PEEP值。