肺部超声在成年肺炎患者中的临床应用及研究进展

2018-01-24 01:53张立涛
中国全科医学 2018年17期
关键词:含气声像胸膜

张立涛

肺炎是临床最常见的呼吸系统疾病之一,具有较高的住院率及死亡率[1]。肺炎的诊断主要依靠病史、临床表现、实验室检查和影像学检查,尤其是影像学检查[2-4],如胸部X线(CRX)。但是,CRX的使用受到一定的临床限制,如电离辐射、重症患者难以配合检查、检查者水平的差异[5]等。胸部CT检查被认为是诊断肺炎的“金标准”,但是其受场地限制,并且费用昂贵,辐射较大。超声医学(ultrasonography,US)作为临床最常用的影像学检查之一,近年得到迅速发展,尤其是将肺部超声(lung ultrasound,LUS)用于胸膜和肺部疾病的管理[6]。其中,应用LUS诊断肺部感染越来越受到关注,特别是儿童胸壁较薄,肺体积较小,更适合LUS检查[7]。研究证实,LUS是诊断儿童肺炎准确并且安全的方法[8-9],同时可用于观察病情变化[10]。然而,成年肺炎患者LUS的临床应用方法和应用价值仍然存在一定的争议。本文就LUS诊断成年肺炎患者的临床应用方法及研究进展进行总结。

1 正常肺的声像特征

正常肺组织内存在较多气体,超声声束在遇到气体时会产生全反射,所以,长期以来肺部被视为超声检查的禁区。然而,近年来随着超声设备的更新以及技术的提高,人们认识到当肺部有炎症时,肺泡中的一部分气体被渗出物取代,产生一些超声影像及伪影,使LUS检查变为可能。1986年,WEINBERG等[11]最早提出应用LUS评估肺炎。正常的肺组织在声像图上不能显示肺部结构,只能显示胸壁、胸膜、肺表面等与肺有关的声像图,认识与正常肺组织相关的声像图,是识别肺炎声像表现的基础。正常的声像图主要包括胸膜线(pleural line)、肺滑动征(pulmonary sliding sign)、蝙蝠征(bat sign)、A线(A-line)。胸膜线是指脏、壁两层胸膜在声像图上显示的线状强回声,在纵切面及横切面均可显示,其平行于胸壁,厚度均匀一致。在横切面经肋间隙探查时,声波不经过肋骨,声像图上没有肋骨结构,胸膜线可完整显示。在纵切面上,胸膜线显示于肋骨之间、胸壁后方,与上下两个肋骨的纵切面共同勾勒出蝙蝠的形象,被称为“蝙蝠征”。受检者正常呼吸时,随着肺的扩张和复位,脏、壁两层胸膜随着呼吸运动相互滑动,此种运动称为“肺滑动征”,超声中表现为肋骨下约0.5 cm随呼吸往复运动的高回声线。因空气的高声阻抗,超声声束到达胸膜后产生全反射,不能穿透到达肺实质,因而在胸膜后方发生混响伪像,产生多条与胸膜线平行的等距线,称为A线。

2 LUS探头及检查体位

2.1 超声探头 LUS最早使用的是5 MHz的微凸阵超声探头,无图像后处理功能。近年来,多种传感器用于LUS检查,最常用的除微凸阵探头,还包括5~10 MHz的线阵探头和2.5~5.0 MHz相控阵探头。线阵探头对观察胸膜和邻近胸膜的异常优于微凸阵探头和相控阵探头,而微凸阵探头更适合通过肋间隙对整个肺部进行扫描检查,如肺炎患者。CHAVEZ等[12]对10项研究共1 172例患者的Meta分析显示,9项研究使用3.5~5.0 MHz微凸阵探头,1项研究使用5~9 MHz 的凸阵探头。

2.2 检查体位 理想的检查体位为坐位(包括站位),不但能检查前胸壁和侧胸壁,还能检查后胸壁。如果条件不允许,可采取仰卧位、半卧位以及侧卧位。由于左侧部分肺部组织前方被心脏遮盖,后方被肩胛骨遮盖,超声探查困难,唯一可行的方法是患者取坐位,将左手放置在颈后[13]。

3 检查方法

关于LUS检查时的肺部分区尚无统一标准。对肺泡-间质综合征患者,2012年指南推荐将每侧胸部分为4个区域,一侧胸骨到腋前线为前胸壁,并以第二、三肋间隙水平分为上下半部,腋前线到腋后线为侧胸壁,并分为上半部和基底部[14]。但是此方法不包含后胸壁,因此不适合肺炎的诊断和观察随访。在PARLAMENTO等[15]和CORTELLARO等[16]的研究中,将每侧胸部分为5区,以胸骨旁线到腋前线为前胸部,上半部从锁骨到第二、三肋间隙,下半部从第三肋间隙到膈肌;侧胸部从腋前线到腋后线,并分为上、下半部;后胸部从腋后线到脊柱旁线。也有研究将每侧胸部分为6区,分别按照腋前线和腋后线将胸部分为前、侧、后胸部,每一部分又分为上下半区[17]。也有一些简化的分区方法,由于肺实变多发生于基底部,BERLET等[18]主要扫描肺基底部,如腋中线第四肋间,腋后线第九肋间或肩胛线。

LUS检查时每一肋间隙均需进行扫描。纵向扫描可显示大部分胸膜线,可以按照胸骨旁线、锁骨中线、腋前线、腋中线、腋后线和脊柱旁线进行纵向扫描[19]。但按此方法部分胸膜线会被肋骨的声影干扰。横断面的扫描可以更好地显示胸膜线,避免肋骨声学干扰,但是扫描范围局限在一个肋间隙。局灶病变可以进行纵向的、倾斜的和横向的不同角度扫描,甚至使用不同的探头。扫描时探头要垂直于胸壁。一般情况下,扫描从有症状的区域开始,如胸痛的区域、听诊或叩诊检查有异常的区域[20]。为获得连续而精确的图像,操作者需掌握一定的方法使整个胸壁能完整成像。因此,相对于分区,扫描方法更为重要。

4 成年肺炎患者的超声声像特征

典型的胸膜下肺实变为边界模糊、不规则的等回声或低回声区域,并常伴有含气支气管征、含液支气管征、血管模式以及局部远场B线[14]。含气支气管征为点状或线状高回声影,分静态和动态。静态含气支气管征为不张肺区域内静止的支气管内充气影,动态含气支气管征为支气管充气影随呼吸运动呈现动态离心运动。含液支气管征为有高回声壁的低回声管状结构,无血流通过,表明分泌物堵塞气道,常出现于阻塞后肺炎患者中。血管模式为在彩色或能量多普勒成像上,肺炎时血流表现为肺实变区的分支状成像[21]。胸腔积液为局限于横膈与胸膜之间的无回声区。B线(彗尾征)为一系列起源于胸膜线并与之垂直、呈放射状发散至肺野深部,并直达扫描屏幕边缘的线样高回声影。B线间距是指B线起始部位即胸膜处的间距,通常认为,间距≥7 mm的B线与胸膜下小叶间隔增厚有关,被称为“B7”线,间距≤3 mm的B线与肺泡水肿或实变相关,可被称为“B3”线,对应X线或CT所见的肺毛玻璃样变。肺纤维化、放射性肺炎、急性呼吸窘迫综合征、心源性肺水肿、肾源性肺水肿、透析所致容量负荷加重等,均可引起肺间质增厚、肺泡积液,从而在声像图上产生B线。因此,常将B线描述为一种肺泡-间质综合征的特征性表现,而不单是肺炎的特征性表现。

5 肺炎的LUS诊断标准

目前,肺炎的超声诊断尚无统一标准,部分诊断依据仍存在争议。BLAIVAS[21]将肺炎的超声表现归纳为以下几方面:不同大小和形状的低回声区,不规则和锯齿状的边界,不均匀的回声组织,静态含气支气管征,动态含气支气管征,胸腔积液,彩色或能量多普勒成像显示肺实变中的血流,肺组织中的肝样变声影。REISSIG等[20]将成年社区获得性肺炎(community acquired pneumonia,CAP)的超声表现总结为:(1)肺实质方面,边界模糊的不均一、低回声区域,伴有含气支气管征、含液支气管征以及肺内病灶可能的坏死区域;(2)胸膜方面,病变区域胸膜线的运动减弱,胸腔积液;(3)血管方面,彩色多普勒的血管成像等。也有研究将超声下局部B线、胸膜线增厚>2 mm纳入肺炎的诊断标准[22]。

LUS能够观察到肺炎声像的关键是,肺部损失了部分通气功能以及并发的含水量增加,即肺实变,当肺实变影响到胸膜即可被超声发现[21]。现有的资料显示,高达98%的重症肺炎患者胸膜受到侵犯[23]。因此,发现肺实变是LUS诊断肺炎的关键。但在临床实践中,并不是所有的超声肺实变均提示肺炎,如肺栓塞、肺癌及转移灶、压迫性及阻塞性肺膨胀不全、肺挫伤。肺实变的边界特征、含气支气管征、含液支气管征、B线、血管模式等超声声影有助于鉴别诊断[14]。

6 LUS在成年肺炎应用中的研究进展

有研究显示,LUS诊断CAP的灵敏度为94.6%,特异度为98.5%,诊断正确率为96.1%;而CRX诊断CAP的灵敏度为77.7%,特异度为94.0%,诊断正确率为83.8%,两者诊断CAP的灵敏度及正确率存在差异(P<0.001),而特异度没有区别(P=0.940)[22]。另一项包含了362例患者的前瞻性多中心研究同样证实了LUS诊断CAP的价值,该研究发现,LUS诊断肺炎的灵敏度为93.4%〔95%CI(89.2%,96.3%)〕,特异度为97.7%〔95%CI(93.4%,99.6%)〕,阳性似然比和阴性似然比分别为40.5〔95%CI(13.2,123.9)〕、0.07〔95%CI(0.04,0.11)〕;同时发现,LUS联合听诊可以使阳性似然比提高到42.9〔95%CI(10.8,170.0)〕,阴性似然比降低到0.04〔95%CI(0.02,0.09)〕,说明联合使用LUS和其他诊断方法可提高诊断价值[24]。另外,此研究中同时应用LUS监测患者病变大小及胸腔积液量,以评估病情变化。

MONGODI等[25]进行了一项多中心前瞻性研究评估LUS诊断呼吸机相关性肺炎(ventilator associated pneumonia,VAP)的应用价值,结果显示,肺部超声评分(VPLUS)诊断VAP的ROC曲线下面积(area under the curve,AUC)为0.743,而VPLUS联合气管吸引分泌物革兰染色(VPLUS-EAgram)诊断VAP的AUC为0.832;VPLUS≥2诊断VAP的灵敏度为71%,特异度为69%,VPLUS-EAgram≥3诊断VAP的灵敏度为78%,特异度为77%,说明LUS联合病原学检查可以早期诊断VAP的发生。而另一项研究显示,对伴有肺炎症状和体征的患者,超声肺实变(包括静态或动态含气支气管征)声像诊断VAP的灵敏度为100%,特异度为60%,阳性预测值(PPV)为0.6〔95%CI(0.4,0.8)〕,阴性预测值(NPV)为1.0〔95%CI(0.7,1.0)〕,如果不伴有肺实变(包括静态或动态含气支气管征)的超声声像,则VAP的可能性较小[26]。上述两项研究LUS诊断VAP的灵敏度和特异度差异较大,考虑与LUS检查方法和诊断标准有关。

一项纳入14项研究共1 911例患者的Meta分析显示,LUS诊断肺炎的合并灵敏度为90.4%〔95%CI(88.4%,92.1%),P<0.001〕,合并特异度为88.4%〔95%CI(86.1%,90.4%),P<0.001〕, 阳 性 似 然 比 为 6.6〔95%CI(3.7,11.7),Cochran Q值=135.32,P<0.001〕,阴性似然比为0.08〔95%CI(0.04,0.19),Cochran Q 值 =196.87,P<0.001〕,AUC为0.961;对其中9项(共1 343例患者)比较LUS和CRX诊断肺炎准确性的研究分析显示,LUS、CRX诊断肺炎的灵敏度分别为92.8%、75.1%,特异度分别为89.7%、90.5%,AUC分别为0.972、0.867[27]。最近一项包含16项研究共2 359例患者的Meta分析同样显示,LUS诊断肺炎的AUC为 0.93,诊断优势比为 50〔95%CI(21,120)〕[28]。对于特殊人群的研究发现,LUS诊断老年患者肺部感染同样具有较高的准确性、灵敏度及特异度[29],LUS诊断卒中相关性肺炎与CRX具有较好的一致性,同样可以帮助诊断肺部感染[30]。

NAZERIAN等[31]研究发现,以胸部CT作为诊断金标准,LUS诊断肺实变的灵敏度为82.8%〔95%CI(73.2%,90.0%)〕,特异度为95.5%〔95%CI(91.5%,97.9%)〕;亚组分析显示,LUS诊断肺实变的灵敏度优于CRX,分别为81.4%〔95%CI(70.7%,89.7%)〕、64.3%〔95%CI(51.9%,75.4%)〕,两者特异度无差异,分别为94.2%〔95%CI(88.4%,97.6%)〕、90.0%〔95%CI(83.2%,94.7%)〕。PAGANO等[32]比较了LUS和CRX诊断肺炎的可靠性,结果显示,LUS诊断肺炎的灵敏度为98.5%〔95%CI(93.7%,99.7%)〕,特异 度 为64.9%〔95%CI(56.0%,67.1%)〕,PPV为83.8%〔95%CI(79.7%,84.8%)〕,NPV为96.0%〔95%CI(82.9%,99.3%)〕;CRX的灵敏度、特异度、PPV和NPV分别为73.5%〔95%CI(66.6%,79.7%)〕、59.5%〔95%CI(46.8%,70.7%)〕、76.9%〔95%CI(69.7%,83.3%)〕 和 55.0%〔95%CI(43.3%,65.4%)〕。一项包含了5篇文献共742例患者的Meta分析显示,以出院诊断作为金标准,LUS诊断成年CAP患者的灵敏度为95%〔95%CI(93%,97%)〕,特异度为90%〔95%CI(86%,94%)〕,CRX诊断灵敏度为77%〔95%CI(73%,80%)〕,特异度为91%〔95%CI(87%,94%)〕;而将胸部CT作为诊断金标准,LUS、CRX诊断成年CAP的AUC分别为0.901、0.590[33]。因此,LUS诊断肺炎具有较高的灵敏度和特异度,可用于CRX检查诊断成年肺炎的补充,减少X线检查次数,甚至取代CRX成为一线诊断手段。但需要注意,相对于LUS,CRX还可提供其他重要的信息,如胸部骨质、纵隔、气管和软组织的信息。

CORTELLARO等[16]研究显示,LUS用于急诊科诊断肺炎的灵敏度为99.0%〔95%CI(93.3%,99.9%)〕,特异度为95.0%〔95%CI(82.7%,99.4%)〕,PPV 为 19.3%〔95%CI(5.0%,74.2%)〕,NPV为1.0%〔95%CI(0.2%,9.0%)〕;CXR的灵敏度为67%〔95%CI(56.4%,76.9%)〕,特异度为85.0%〔95%CI(73.3%,95.9%)〕,PPV为4.3%〔95%CI(2.0%,37.7%)〕,NPV为39.0%〔95%CI(20.0%,76.0%)〕。并且,患者均在5 min内完成了LUS检查,可行性为100%。该研究说明,LUS是急诊科诊断肺炎的可靠工具,并且优于CRX,LUS的广泛使用可以快速做出诊断,指导治疗。BOURCIER等[34]甚至推荐将LUS作为急诊科诊断肺炎的一线检查手段。

综上所述,LUS是诊断肺炎的重要手段,具有较高的准确性和可行性。并且,LUX无射线照射,方便使用,几乎可以在任何场所进行,尤其可用于新生儿、婴幼儿、儿童等发育期人群、孕妇等特殊期人群和重症患者的床旁检查以及监测疾病过程和随访。同时,LUS可指导某些治疗干预手段,如胸腔积液和脓胸的穿刺引流;对涉及胸膜的周围肺组织病变,LUS引导下的组织活检可达到与CT同样的效果[6]。

7 LUS应用的局限性

虽然LUS具有床旁快速检查、可重复性、价格相对低廉、避免电离辐射等优点,但是LUS同样具有一定的局限性。(1)部分患者在特定情况下不适合LUS检查,如皮下气肿、胸膜钙化、肥胖患者和乳房巨大患者(胸壁过厚),同时某些情况下如胸部绷带包扎、皮肤异常、胸壁假体,会影响超声穿透胸部,影响检查效果。(2)超声波可被骨质结构阻碍,因此,LUS无法探查肩胛骨和锁骨下、脊柱旁和胸骨后的病变,20%的肺部表面无法通过LUS观察到[20]。(3)LUS只能观察胸膜水平的病变,距离胸膜较远的肺部中心的病变可能无法被探查到。而约有8%的肺炎患者由于病变未扩展至胸膜线,或受胸部骨性结构的影响而未能发现[35]。(4)超声检查受操作者水平的影响较大,只有经过大量的训练才能熟练地掌握肺部疾病的超声评估。但是指南同时指出,LUS是基础的超声技术,比较容易掌握[14]。

鼓励LUS的使用并不是LUS取代其他的检查手段(如CRX),而需扬长避短,将其整合到肺炎的临床路径之中,用于早期诊断、治疗和随访,而胸部CT仅用于对肺炎诊断存在困难的患者。

本文无利益冲突。

本文文献检索策略:

计算机检索PubMed、EMBase、Google Scholar近5年的相关文献以及过去10年的重要相关文献,检索表达式为Ultrasound and Pneumonia。

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