肺部超声诊断肺水肿的原理及应用研究进展

陈 献，李光宗 综述 杜海科 审校

急性肺水肿是指各种原因引起的肺内组织液的生成增多和回流障碍，使液体从肺毛细血管内快速外渗至肺间质及肺泡内，从而造成肺顺应性降低，通气与换气功能严重障碍，引起呼吸困难、端坐呼吸、咳泡沫样痰、双肺弥漫性湿啰音等症状和体征也是导致急诊院前呼吸困难的第二位病因，住院死亡率高达4%～10%。目前诊断肺水肿的检查手段主要包括胸部X线、胸部CT、肺部超声，以及经肺热稀释技术(pulse indicator continuous cardiac output，PiCCO)等。然而X线、胸部CT，不适用于现场诊断及危重患者的床旁使用；PiCCO受肺切除和局部血管收缩影响，需要深静脉和股动脉穿刺，创伤较大且容易并发导管相关感染。便携式掌上超声具有简易性、便携性、无创性、诊断快速等特点，使得其应用于肺水肿早期诊断成为可能。本文对肺部超声对肺水肿的诊断原理及应用研究进展进行综述。

1 诊断原理

随着理论依据、操作技术、划分细则的形成和建立，肺部超声已逐渐成为诊断肺部疾患的可靠手段。该检查主要区别解剖影像和伪影两种图像，可通过有无胸膜线异常、B线异常及肺实变的表现以明确肺部疾病的诊断。主要原理是当肺内液体量增加时，气体与水的比例发生变化，声阻抗增大，此时气液界面出现强大的共振回响，表现为特征性彗星尾征，又称为B线。B线是一种与胸膜线垂直的高回声线。超声中呈现的垂直回声伪影是肺部超声鉴别诊断肺水肿的典型特征。它一般分为两种，一种是B线伪影(B-line artefacts，BLA)，另一种是彗星尾伪影(comet tail artefacts，CTA)，尤其是B线，相比X线更容易明确分辨。B线数大于3即可判定有病理学改变，其数量会随着空气数量的减少而增加，并且其总数与血管外肺水指数(extravascular lung water index,EVLWI)有直接相关性。Lichtenstein等最早提出，肺部超声B线与胸部CT诊断肺水肿存在相关性(图1-2)，也初步阐明了B线的形成原理。

2 应用研究

国内外对肺部超声诊断急性肺水肿进行了大量研究。Agricola等通过与胸部X线、肺动脉楔压和热稀释法定量的血管外肺水比较，评估了肺彗星尾影像诊断的准确性，结果发现，彗星尾伪影评分与PiCCO系统确定的血管外肺水(extravascular lung water, EVLW)、楔压和放射性肺水评分(radiologic lung water score)存在线性相关，彗星尾影像的出现和数量提供了间质性肺水肿的可靠信息。连细华等通过对肺水肿模型的新西兰兔进行肺部超声和病理学检查的对比，发现B线评分与病理组织学评分相关性高(=0.897)，B线评分可反映肺组织病理学严重程度。Platz等通过右心导管置入与肺部超声对比发现，B线数的增加与平均肺动脉压、肺动脉收缩压和肺血管阻力的增加存在分级关联性。除了通过B线来明确肺水肿，还可通过肺超声表面波弹性成像这种可对肺表浅组织弹性性质定量的技术，以评估肺水肿的病情变化。

2.1 高原肺水肿(high altitude pulmonary edema，HAPE)的诊断和疗效评估 HAPE是指快速进入海拔2500 m以上高原后，机体组织缺氧导致肺血管收缩、肺动脉压力升高、肺血容量增加、肺毛细血管内液体渗出至肺间质及肺泡等改变。HAPE的临床症状主要以乏力、呼吸困难、咳嗽、发绀、心动过速、发热等为主，病情可迅速进展出现急性呼吸窘迫综合征 (acute respiratory distress syndrome，ARDS)，病死率高达50%。交感神经刺激、一氧化氮生物利用度降低、内皮素增加，以及间质液重吸收减少也是HAPE发生的重要因素。同时基因学研究表明HAPE的发生与多种缺氧相关基因有关，如BNIP3L、VEGFA、ANGPTL4和EGLN1等。全军高山病防治研究中心研究发现，在3658 m、3900 m和4520 m高度，HAPE患病率分别为0.77%、1.61%和6.67%，严重威胁初进高原的官兵及人民群众健康。通过对西藏军区总医院126例诊断为HAPE的住院患者临床资料分析发现，在治疗前肺部超声对HAPE的诊断敏感性可达98.41%，特异性为90.91%，超过了症状体征(81%)和X线(93%)的诊断敏感度。青海大学附属医院对60例严重HAPE住院患者用床边超声测定B线数和肺动脉压，结果显示患者治疗前后B线评分与氧合指数存在显著负相关，与急性生理与慢性健康评分Ⅱ(acute physiology chronic Health evaluation Ⅱ, APACHE Ⅱ)存在显著正相关，提示HAPE患者的B线越多，病情也越严重。国外学者通过HAPE患者和对照组的彗星尾评分对比研究发现，彗星尾技术可有效识别和监测HAPE患者的肺水肿程度，并且彗星尾伪影评分的减少与氧合和临床状态的改善成平行关系，该评分每增加1分，血氧饱和度下降0.67%。Pratali等同样在泥泊尔的一项研究表明，对于以单纯氧饱和度降低和肺动脉收缩压升高的无症状高原性肺水肿患者，肺部超声能早期判断。Carl Alsup等采用肺部超声评价高原病时发现，亚临床HAPE随着海拔高度的增加而增加，B线评分在低海拔(1240 m)上升到高海拔(3810 m)后平均增加1.37。

2.2 其他肺水肿的诊断和疗效评估 肺部超声在心源性肺水肿的临床应用上较多见，有肺部超声评估心源性肺水肿的指南指出，肺部超声可以评估心力衰竭治疗的有效性，敏感度和特异度均为95%，并可以通过整合到负荷心动图中用于评估血流动力学变化，以预测心力衰竭患者的临床预后。Pivetta等的一项7个中心的前瞻性队列研究也同样表明，肺部超声对于心源性肺水肿的诊断敏感度达97%，高于临床检查和B型钠尿肽等的诊断敏感度。除了心源性肺水肿，肺部超声对尿毒症性肺水肿、重症感染性肺水肿等均有明显的诊断和临床疗效评估价值。

2.3 肺水肿和其他肺部疾病 鉴别诊断由于静水压升高性肺水肿和渗透性肺水肿其B线可分别表现为无胸膜线改变的均匀分布和重力-非重力依赖区不均匀表现，因此，心肺联合超声通过胸膜滑动征的改变可明确鉴别出肺水肿的原因。除急性肺水肿以外，肺间质纤维化、ARDS、重症肺炎等疾病也可能会在肺部超声中出现B线。Brusasco等将肺部超声数字化处理，利用图像灰度共生矩阵对胸膜线和胸膜下空间进行了数字分析，可鉴别诊断急性肺水肿和ARDS，这一结论提示了肺部超声在现代化数字应用中有着重要前景。同时也有研究表明使用两种不同频率的超声凸面换能器对垂直伪影进行可视化和声形态学分析，可有助于区分肺水肿和肺间质性病变，阳性预测率可达97%。

2.4 肺水肿病情变化监测与治疗效果评估 Frassi等评估了肺部超声评分对出现呼吸困难和胸痛住院患者的预后价值，对290名主诉呼吸困难和(或)胸痛的住院患者，入院后行心肺超声评估，通过计算每个扫面空间的B线数目取得肺部超声评分并随访16个月。结果表明，与包括射血分数、室壁运动评分指数等其他公认的具有预测价值的超声心动变量比较，肺部超声预测预后能力更强大。对于ARDS引起的肺水肿，国外学者通过对重症监护病房的ARDS患者进行肺部超声、PiCCO和EVLWI监测，结果表明超声评分预测ARDS患者存活与非存活的临界值为16.5，而对应国内的研究结果是当肺部超声评分阈值为20.5时,其预测敏感度和特异度分别为85.7%、81.2%。对于HAPE患者，肺部超声通过监测B线的变化，可作为评估HAPE患者血管外肺水变化及肺动脉压变化的有效手段。

2.5 超声应用于高原环境的前景 在高原环境下，传统超声对于疾病的诊疗具有便携性、时效性、安全无创性、多用性、廉价性等优势，同时也存在耐久性差、操作技术人员要求高等劣势。随着5G技术在超声医学上开拓应用，5G远程超声会诊中心的建立、远程超声机器人的使用，使得上述劣势能得到解决。解放军总医院已在武警西藏总队那曲支队建立了5G远程超声诊断机器人监测点，使官兵在高原营区也能接受专家的指导，有效解决了高原偏远基层部队官兵超声诊断的难题。因此，肺部超声对于在HAPE的诊断在信息化时代下更具有充分的应用价值。