肺部超声在新型冠状病毒肺炎中的应用研究进展

闫俊红 段舒惠 郇美玉 潘磊

1滨州医学院附属医院（山东滨州256003）；2滨州医学院医学影像学院17 级（山东滨州256003）

新型冠状病毒肺炎（coronavirus disease 2019，COVID-19）是由严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）感染所致的肺炎，常见的症状为发热、咳嗽、气促以及腹泻等［1-2］。自疫情发生以来，肺部超声作为一种新兴的非侵入性床旁技术受到越来越多的关注。肺部超声已用于分析病理条件下的胸膜和肺组织超声图，已经在肺炎［3］、心源性肺水肿［4］、肺挫伤［5］、急性呼吸窘迫综合征［6］以及间质性肺病［7-8］中得到广泛应用，尤其对于重症监护室的患者更能体现其便携、无辐射和可重复性的优势［9］。目前，国内外学者已将肺部超声用于COVID-19 的诊断和病情评估。本文就肺部超声在COVID-19 中的研究进展进行综述，以期为临床上应用肺部超声筛查、诊断和评估COVID-19 病情提供有价值的信息。

1 COVID-19

COVID-19 的肺部病理变化和进展非常适合超声检查［10］。初期COVID-19 的肺部病变局限，主要位于一个或两个肺部的胸膜下区域，组织病理学特征是肺泡水肿和损害，而炎性成分通常是片状且比较轻，可能伴有细胞增生和/或间质增厚的修复过程；在COVID-19 进展期，肺实质的变化始于肺的远端区域，并向近端发展，包括COVID-19 诱导的急性呼吸窘迫综合征在内，肺部超声检查显示为白色区域，在该区域中看不到A 线或分离的B线，这种表现被称为“白肺”；而晚期则表现为肺实变、水肿、肺泡充血、出血性坏死和纤维化［11］。早期在计算机断层扫描（CT）成像中看到“毛玻璃样变”和“碎石征”变化，在病程的后期，肺基底或从属肺区域出现较大的实变［12］，受影响最常见的区域是右中叶和下叶，其次是左上叶［13］。COVID-19 的组织病理学在肺的远端区域进展，其特征是肺泡损伤和水肿、间质增厚和肺实变。因此，肺部远端的这些病理改变恰好是肺部超声所能检测到的。因此，COVID-19 所致的肺部病变多发生于肺部表面，胸膜下实变、不规则胸膜线和B 线的存在高度提示COVID-19［14］，这些有利于肺部超声对其进行诊断和评估。

2 肺部超声

肺部常见的超声征象主要是A线和B线（图1）。A 线是静止的、与胸膜平行的、重复出现的、有规则间隔的数条高回声线，是正常的胸膜线混响伪影，其间距等于皮肤到胸膜线的距离［15］。B 线曾被描述为“彗星尾征”，被定义为离散的像激光一样的垂直高回声混响伪影从胸膜线产生，延伸到屏幕底部不会褪色，并与肺滑动同步移动［16-19］，目前被认为是振铃伪像。B 线有几种不同的形状，如单根锥形线、单根细线和单根粗线，可同时出现单条或多条，呈局限或弥漫分布［15］。B 线数量异常是不同的间质性疾病综合征的特征性表现（例如肺水肿、间质性肺炎和肺纤维化等）。PERSONA等［20］进行了一项旨在评估COVID-19 患者的典型超声模式及其在不同情况下的疾病演变各个阶段的肺部超声征像的研究，发现在重症监护室入院和出院的COVID-19 合并急性呼吸衰竭患者中肺部超声似乎主要表现为侧面和后方的肺实变和融合B线。然而，B线在疾病中征像并不是特定的，实际上，所有间质性和肺泡间质性肺疾病都具有COVID-19 所有的异常征像，包括不同病因的病毒性肺炎、原发性或继发性肺纤维化、过敏性肺泡炎、充血性心力衰竭和弥漫性肺泡出血等［21］。因此，临床医师在根据B 线诊断疾病时，应该始终与患者当前的临床表现、病史以及流行病学史等相结合［22］。BUNOSENSO 等［23］报道了一个确诊的病例，肺部超声显示出不规则的胸膜线、胸膜下实变、白肺和厚厚的、融合的、不规则的B 线。LUS 在COVID-19 患者肺受累的特征性表现呈多样性，比如胸膜线增厚和胸膜不规则、各种样式的B 线（分离、聚集和融合等）、支气管充气征以及较少见的胸腔积液［24-27］。实际上，结合多种超声征像可提高肺部超声诊断COVID-19 肺炎的准确性［28］。

图1 COVID-19 患者的LUS 声像图（红色箭头为融合B 线，白色箭头为A 线）Fig.1 LUS image of a patient with COVID-19（the red arrow represents the fused B lines and the white arrow represents the A lines）

LUS 的分区评分系统有多种。在临床实践中，已经提出了几种分区评分系统，如4 区、6 区、8 区、12 区和14 区方法，每种分区系统中根据胸壁区域的B 线数量来量化肺部受累程度［15］。使用4 区、6 区或8 区评分系统，计数胸腔多个肋间中的B 线条数，并且在单个肋间空间中存在3 条或更多B 线定义为B 模式［29］。不同的是，在12 区域评分系统中，在每个区域中没有B 线得0 分，分离的B 线得1 分，聚集或融合的B 线得2 分，肺部实变得3 分［30］。最后，在14 区域的评分系统中，区域为光滑的胸膜线和A 线得0 分，探头下方的白色垂直区域有呈凹痕的胸膜线得1 分，白色垂直区域有间断不连续的胸膜线得2 分，有较大融合密集的B 线或大范围扩展的白肺得3 分［31］。B 线性质的识别和量化是主观的，扫描区域越大，就越能展现肺部受累的情况［31-32］。使用12 区超声评分可以一定程度的客观性来量化肺部受累程度，能对肺部进行全面的评估［33］。但是，操作员需要经验来生成高质量和可再现的超声图像，并且对许多区域进行成像非常耗时。而6 区域扫描的使用将为肺部关键区域提供快速而集中的图像［34］。因此，扫描区域大小的选择取决于操作者的经验和临床需求。

3 肺部超声在COVID-19 中的应用

3.1 肺部超声筛查、诊断COVID-19的价值来自意大利的一项研究评估了肺部超声筛查养老院疑似COVID-19 患者的可行性，发现肺部超声预测鼻咽拭子阳性的敏感性为79%，肺部超声发现肺损伤者占有症状的患者比例为73%，提示肺部超声可以用于识别有或没有COVID-19症状的高级疗养院居民的肺损伤［35］。PARE等［36］回顾性分析43例同时接受肺部超声和胸部X 线（CXR）检查的COVID-19 患者，发现肺部超声敏感高于CXR（88.9%vs.51.9%），肺部超声和CXR 特异性分别为56.3%和75.0%，表明肺部超声比CXR 更能评估COVID-19，尤其是在没有病毒检测的地方，应发挥LUS在筛查COVID-19低危人群的作用。另一项研究认为当与临床数据整合时，肺部超声可以反映出胸部CT 的发现，在筛查疑似COVID-19患者中肺部超声可以提供有效的辅助诊断效能［37］。NARINX等［38］进行了一项回顾性研究，纳入93 例疑似COVID-19 感染而收入急诊科的患者，研究发现与病毒核酸逆转录-聚合酶链反应诊断COVID-19 相比，肺部超声显示出优异的敏感性和阴性预测值（分别为93.3%和94.1%），而显示出的特异性、阳性预测值和准确性值较低（分别为21.3%、19.2%和33.3%）。相反，使用胸部CT诊断COVID-19具有出色的敏感性、特异性、阴性预测值和准确性（分别为80.0%、86.7%、95.6%和85.6%），阳性预测值为54.5%。上述结果提示肺部超声可为早期急诊分诊以评估可能的COVID-19感染提供了有用、快速、低阈值且安全的筛查工具。

一项回顾性队列研究来评估肺部超声在COVID-19 患者中的诊断效能，以SARS-CoV-2 核酸检查为金标准，结果提示肺部超声的敏感性为90.9%、特异性为75.6%、阴性预测值为87.2%、阳性预测值为82.0%、受试者工作特征（ROC）曲线下面积为0.89，在适当的患者人群中使用肺部超声是一种廉价而可靠的工具，用于有流感样症状患者的SARS-CoV-2 的快速筛查和诊断，尤其适合资源有限的环境中和高峰期进行大量病毒核酸测试筛查COVID-19 患者的时候［39］。肺部超声在某些情况下甚至可以代替CT来诊断和评估COVID-19 病情。VOLPICELLI 等［40］进行的一项描述性研究显示在早期评估疑似COVID-19 的患者中，肺部超声诊断准确性优于CXR。TÜRE 等［40］学者的研究评估了肺部超声在诊断COVID-19患儿方面的价值。作者在急诊室对74 例患儿进行了实时肺部超声检查。在疾病的早期阶段，肺部超声的发现比胸部X线检查更为敏感。尽管部分患儿病毒核酸阴性，肺部超声仍能观察到某些与COVID-19 患者有密切接触史中有症状患者的肺部异常。考虑到肺部超声检查是非侵入性的、快速的、可重复的并且涉及简单的灭菌的低成本，肺部超声可用作临床医生诊断COVID-19 的有用的补充手段。

3.2 肺部超声评估COVID-19 病情的价值研究发现，肺部超声可以检测到与COVID-19 感染进展相关的肺部变化［10］。在早期阶段，最常见的超声检查结果是局灶性B 线，而在疾病进展期间，B 线会随着实变的进展而变成多灶性和融合性，然后在恢复期，肺部超声特征主要表现在B 线和实变逐渐减少和消失，并被A 线所取代［28］。在轻型和普通型COVID-19 患者，肺部超声特征主要表现在B 线开始出现数量和分布的增加，胸膜线开始变得不规则，双肺可见＜1 cm的实变。B线区域与正常肺滑动区及A线相邻，正常肺滑动区及A 线区为病变的“幸免区域”［41］。在重型COVID-19 患者，肺部超声特征主要表现在B 线的数量和分布持续增加，并开始融合，同时开始影响肺上部和前部，双肺实变的数量和大小都在增加［41］。在危重型COVID-19 患者，肺部超声特征主要表现在B 线广泛融合，并明显影响肺的上部和前部，肺实变开始变得显著，肺后基底层可见明显的双侧肺泡间质综合征，进展为实变，伴或不伴支气管充气征［41］。在大型转诊和治疗中心进行的一项单中心研究纳入91 例重症和危重COVID-19 患者，肺部超声可以检测出气胸、肺水肿、肺实变、胸腔积液等超声征像，其中59 例有离散的B 线，56 例有融合的B 线，58 例有肺泡间质综合征表现，48 例有肺实变，6 例有胸膜增厚，39 例有胸腔积液，20 例存在气胸［42］。另外，有研究对8例COVID-19死者的8个肺分区进行肺部超声检查，并与三种肺组织病理学（正常肺、渗出性弥漫肺泡损伤和纤维增生性弥漫肺泡损伤）相比较，发现肺部超声可以用于评估COVID-19患者的肺损伤的进展和严重程度。但该项研究样本量仅有8 例，需要更大样本量的研究以证实结果；另外，该研究未对患者死亡前进行肺部超声检查，死亡后肺部超声不一定反映病人生前的肺部超声征像。活体体内和尸体肺部超声图像之间可能存在差异性是因为死后肺实质发生了一些收缩。因此，不仅是较大的尸检研究，更需要进行临床研究以验证该研究发现。另一项前瞻性、观察性研究纳入再次住院的88 例COVID-19 患者，肺部超声检查发现肺损伤最主要区域是肺背段区域，声像图主要以集中和融合的B 线为主，70.4%的患者出现胸膜不规则；肺部超声的使用与住院率有相关性（P＜0.001），但是它与死亡率或短期并发症无相关性［43］。该研究认为肺部超声检查可鉴别SARS-CoV-2引起的非危重性肺损伤。ZIELESKIEWICZ 等［46］进行了一项多中心观察性研究来评估肺部超声在确定COVID-19 严重程度方面的性能（作者以胸部CT 和临床特征来确定COVID-19 严重程度），结果提示肺部超声评分与COVID-19 严重程度有相关性，认为肺部超声评分可预测其严重程度。何炼图等［44］也发现肺炎严重程度与肺部超声评分有着较高的一致性，提示肺部超声可能对COVID-19 患者肺部炎症严重程度的评估治疗监控具有一定价值。

3.3 肺部超声评估COVID-19 预后的价值国内谢明星等针对肺部超声评分对COVID-19 患者的预后价值进行了一项前瞻性、单中心、观察性研究，发现肺部超声评分在预测COVID-19 患者的不良结局方面表现良好，对于COVID-19 患者的风险分层非常重要。苏中振等［45］总结了31例COVID-19患者的肺部超声表现，揭示了床旁超声在识别有严重疾病风险的患者中的临床价值。这项回顾性研究使用Cox 比例风险回归模型对7 个候选参数（包括肺部超声和氧合指数）进行多因素分析，进行ROC 曲线分析以评估肺部超声的预测值；结果发现COVID-19 患者的肺部超声图像主要反映了肺部间质性病变的存在（90.3%，28/31），病变主要分布在胸膜下和肺外周。多因素分析确定了氧合指数、肺部超声和淋巴细胞计数是与COVID-19 患者进展为重症的相关因素（P＜0.05），阈值为9.5，ROC 曲线下面积为0.91，肺部超声的敏感性和特异性分别为81.3%和93.0%（P≤0.001），总体准确度为75%［45］。因此，肺部超声在监测和评估COVID-19 患者中具有重要的临床价值，肺部超声可以预测COVID-19 患者发展为重症的可能性，以便临床医师进行早期干预。

4 肺部超声在COVID-19 中应用的局限性

当然，肺部超声也有一定的局限性。一般情况下，对于COVID-19 重症或危重症患者，肺部超声评估肺部受累的能力较高，而在轻度或中度情况下，其评估能力降低了［46］。另外，由于难以与患者保持足够的距离而延长了操作者的暴露时间，增加了感染的机会；探头的消毒方式未得到充分优化，消毒程序应具有最小的复杂性，需要兼顾保护患者和探头的安全。而且，肺部超声很难透过气体窥探远端肺组织的损伤，因此对肺深部的探查有限［22］，这也是目前超声和CT 相比最大的劣势。最后，肺部超声操作人员的经验不同对结果的潜在影响也需要考虑，由于操作人员的经验不同，会造成不同操作者之间诊断的差异。因此未来需要对肺部超声的操作和超声影像学知识进行集中培训，使医师具有更加扎实的技能，确保诊断准确无误。

5 总结与展望

肺部超声可以较好的反映出COVID-19 患者的肺部病理变化、病情进展和病情严重程度，可作为筛查COVID-19 的工具；LUS 是一种低成本、便携且无辐射的影像学检查手段，更适用于儿童和孕妇患者。它允许在床旁进行检查，只需要对很小的接触区域进行消毒，减少高传染性患者的暴露，因此在急诊和重症监护病房中特别有用。肺部超声的主要缺点是对肺深部的病变探查有限以及难以避免与患者的近距离接触而导致潜在感染风险等。

在全球性呼吸道传染性疾病大流行中，肺部超声有望在COVID-19 相关性肺损伤患者的临床管理中发挥重要作用。目前肺部超声技术远未普及，因此未来需要进一步普及肺部超声的培训，尤其针对呼吸科、重症医学科、感染科、急诊科等密切相关专业；未来的工作应侧重优化肺部超声检测肺部区域方法，开发远程超声与机器人联合技术，既能最佳呈现肺损伤的超声图像，又能避免超声医生潜在被感染的风险，为临床上筛查、诊断COVID-19 和评估其病情提供便捷、无创、无辐射、可实现床旁实时重复监测的影像学检查工具。