肺部超声在呼吸系统疾病中的应用进展

陈亮 逄博 陆志伟

影像学检查是诊断呼吸系统疾病的重要方法,常用的肺部影像学检查包括X-ray和CT由于其存在放射性而受到一定的临床使用限制,所以需要寻找新的、无放射性的、可以替代的方法,肺部超声影像检查应运而生。除无创外,它的优点在于可在床旁动态连续观察。2008年,Lichtenstein首次提出了BLUE方案[1],其后肺部超声在重症医学领域的发展迅猛,甚至发展到急救医学。但在国内肺部超声技术很少被用于呼吸科病房。本文对肺部超声在呼吸系统疾病的应用及进展进行综述。

一、气胸

由于气胸时胸腔内被气体填充,传统的观点认为是超声检查的禁区,但是随着对气胸研究的深入,发现气胸患者的超声征象包括胸膜滑动征消失、肺点征,M模式下为典型的平流层征,超声对气胸诊断具有高度的敏感度和特异度。一项Meta分析显示,超声对成人气胸诊断的特异度为98.2%,加上胸膜滑动征消失则特异度提高到99.4%,再加上肺点征则特异度达到100%[2]。对于局限性气胸,床边胸片有时候会漏诊,用胸膜滑动征消失能达到100%的诊断敏感度,然而特异度较低,只有78%;如果联合A线则能达到95%的敏感度和78%的特异度[3]。肺部超声诊断气胸也是有局限性的,Maria Giulia Tinti等[4]认为在气胸并发皮下气肿时、或者气胸局限于纵隔时肺部超声诊断价值有限,超声作为二维图像不便于医生对三维人体结构的理解、也不便于对气胸体积的判断。

二、肺水肿

肺水肿包括渗出性水肿如ARDS和压力性水肿如充血性心力衰竭,早期在对此类患者进行心脏超声检查时经常会发现肺部的激光束现象,后来随着认识的逐渐增加,这种激光束被命名为B线。B线的病理生理学意义为血管外胸水含量增加,所以B线在诊断ARDS和心源性肺水肿中意义显著。血管外肺水的标准监测方法为PICCO经肺热稀释法,一项研究用肺部超声与其进行对比,发现肺部超声28分区法能够获得同样精确的诊断[5],这提示肺部超声作为一种非侵袭性的方法来代替侵袭性方法监测血管外胸水成为可能。对于ARDS,肺部超声可以很敏感地发现肺水肿,根据柏林标准需要排除心源性及容量负荷因素,同时施行心脏超声及下腔静脉超声则可以有效地鉴别诊断。肺部超声作为诊断媒介对ARDS的诊断预测价值如何?一项研究[6]对比肺部超声和胸部CT对ARDS的诊断预测价值,文献将肺部超声观察到的B线、组织样征和支气管气像计算积分作为半定量方法,发现前胸壁的组织样征和支气管气像诊断ARDS的敏感度为94%,特异度为100%。一篇定量的研究报道对胸膜超声的gray-level co-occurrence matrix (GLCM)进行分析能够有效地鉴别ARDS和急性心源性肺水肿[7]。对于心源性肺水肿,除了肺部超声的B线,超声发现心脏结构和功能改变、两侧胸腔积液都是重要的诊断依据。对于临床症状不典型的心源性肺水肿,肺部超声能早期发现急性前壁的STEMI所致的无症状肺水肿。对于急性心源性肺水肿,便携式超声更有价值,它能快速地得出肺部B线的数量,并据此有效地预测住院死亡率[8]。发现B线是否一定是肺水肿?这需要依靠患者的临床资料、操作者对超声影像准确判读,还要考虑到超声探头转换器的影响等多种因素。

三、胸腔积液

超声实时引导穿刺能大大提高穿刺的成功率和安全性,并且是可临床操作的。借助一些算法,超声可以精确评估胸腔积液的体积,为精准医学提供依据。少量胸腔积液与肺实变、胸膜增厚有时很难鉴别,多普勒超声和M型超声提供了很好的帮助,少量胸腔积液在超声多普勒会表现为流动,M型超声会表现出面向和背向胸壁的正弦波征。正常胸膜在0.2 mm到0.3mm,胸腔积液伴壁层胸膜增厚大于10 mm或者横膈胸膜大于7mm伴胸膜结节往往提示恶性胸腔积液。技术的发展使无创检查代替有创操作成为可能,超声测量胸腔积液图像的灰度值(pixel density)可以区分漏出液和渗出液[9]。技术的发展使人工智能诊断胸腔积液同样成为可能,通过深度学习软件,超声能自动识别胸腔积液[10]。

四、支气管肺癌

超声在支气管肺癌的诊断中起着极其重要的作用。气管内超声(EBUS)包括扇面超声和环状超声,对应的纵隔淋巴结穿刺和外周肺活检是支气管镜诊断肺癌的重要方法;经胸壁超声可引导胸膜或者胸膜下病灶活检。EBUS-TBNA由于是在超声“直视”下穿刺,故安全性好,大出血、感染等并发症极低,在年龄大于70岁的人群中安全性和耐受性同样良好。对于弥漫性间质性肺疾病,环状超声小探头联合冷冻活检是有效的诊断方法。经皮超声引导胸部病灶(包括胸壁、胸膜、肺、纵隔)活检有很高的阳性率(90.5%)及较低的并发症(2.7%,气胸及出血),是值得临床推荐的方法[11]。肺部超声同样可以评价肋骨,有助于诊断肺癌骨转移。

五、肺炎

靠近胸壁的肺炎和间质性肺炎是可以被超声发现的。大叶性和小叶性肺炎的超声征象主要是实变征象,包括组织样征、碎片征、支气管气像,间质性肺炎的征象为间质综合征。尽管对深部病变超声在诊断上存在局限性,但优点是床旁、迅速、动态、经济以及减少放射暴露,是临床诊断肺炎的重要的补充手段[12]。超声对肺炎的诊断效率是不低于胸片的[12],甚至对成人肺炎渗出的诊断是优于胸片的[13]。在急诊,对于拟诊肺炎的患者应该第一时间施行肺部超声检查,大于1cm厚度的实变诊断肺炎的特异度为85%,不需要进一步胸片检查,为早期经验性抗感染治疗争取了时间[14]。能否更进一步提高超声对肺炎的诊断效率呢?一项针对老年人肺炎患者的研究提出,如果把肺部超声和一些临床、护理评分系统相结合能够进一步提高诊断效率,能够使ROC曲线下面积(AUC)值由0.86上升到0.92[15]。对于呼吸机相关肺炎,肺部超声因为无创、床旁、动态观察的特性而更为实用,引入评分系统甚至可以定量监测呼吸机相关肺炎所导致的肺通气功能变化。

六、肺栓塞

肺栓塞理论上可以出现肺部楔形阴影,且往往会累及胸膜,这是肺部超声诊断肺栓塞的基础,虽然无特异性的肺部征象,但有Meta分析认为经胸壁肺部超声对肺栓塞诊断的阳性似然比和阴性似然比分别为0.85和0.83[16],是诊断肺栓塞的重要补充,可能会改变肺栓塞的诊断流程。另外一项较早的Meta分析也得出类似的结果,肺部超声对肺栓塞诊断的敏感度为87.0%,特异度为81.8%,在肾衰、孕妇等肺动脉造影CT(CTPA)有禁忌或者不可及时,肺部超声是诊断肺栓塞的有力工具[17]。肺部超声不能直接诊断肺栓塞,联合心脏超声大大提高诊断特异性,最近的一项Meta分析认为心肺联合超声对肺栓塞诊断的敏感度为77%,特异度为99%[18]。下腔静脉超声联合右心超声可以识别高危组肺栓塞患者。多器官超声联合,肺、心脏、下肢血管超声联合,能够对肺栓塞有很好的诊断效率,可作为CTPA前的初筛工具。有研究[19]还认为肺、心脏、下肢血管多器官联合超声诊断肺栓塞的敏感度是90%,特异度是86.2%,在多器官联合超声阴性的患者中发现一个可以解释其他疾病的超声征象或D-二聚体阴性则可以100%排除肺栓塞。Wells评分是诊断肺栓塞的重要工具,但是其特异度和敏感度均较差,有学者[20]将肺部超声、下肢血管超声、D-二聚体阳性植入Wells评分后,避免50.5%的肺栓塞病人行CTPA检查。基于胸膜的楔形实变阴影,右心室扩张、D字征、运动减弱,室间隔矛盾运动,深静脉血栓形成均是肺栓塞特征性征象,再联合Wells评分或Geneva评分、胸痛胸闷咯血三联征、右心功能不全的体征、低血压、心肌损害标记物阳性、BNP升高、S1Q3T3的心电图表现,基本上能推导出CTPA阳性的诊断。

七、间质性肺疾病

间质性肺疾病由于其弥漫性肺实质损害使得超声在肺实质阻抗增大、透射增强,超声表现为类似肺水肿时的B线,这是间质性肺疾病肺部超声检查的病理生理学基础。尽管胸部HRCT是诊断间质性肺疾病的最广泛的工具,然而近期出现大量的肺部超声在该领域的研究,Yan[21]对比了胸部HRCT和肺部超声对间质性肺疾病的诊断效率,胸部HRCT的敏感度和特异度分别是100%、80.2%,肺部超声的敏感度和特异度分别是93%、73%,二者AUC的差别无统计学意义(P=0.48),这使得肺部超声作为诊断间质性肺疾病的常规工具成为可能。间质性肺疾病肺部超声发现包括B线、B线的数量、胸膜增厚、胸膜连续性破坏和胸膜线下低回声区。有学者认为,由于B线的影响因素众多,其数量不能作为半定量指标,但有一篇文献[22]比较了IPF的肺部超声、胸部HRCT、肺功能,发现它们之间有良好的正相关。

八、慢性阻塞性肺疾病及支气管哮喘

肺部超声对慢性阻塞性肺疾病及支气管哮喘的诊断价值在于鉴别诊断和稳定期管理。对于急性呼吸困难的病因诊断,尤其是在急诊,肺部超声能有效地诊断和鉴别诊断,大大缩短了诊断流程,在鉴别呼吸困难的病因是心源性还是肺源性方面,肺部超声很受欢迎[23]。在慢阻肺稳定期管理中,肺部超声膈肌功能评估也起到重要作用,并且越来越流行[24]。

九、新型冠状病毒肺炎

新冠肺炎诊治中超声作为“可视化听诊器”可以先于临床症状发现异常,引入半定量评分系统使得肺部超声检查效果更加直观,对照氧合指数等临床指标可以发现超声评分与其有良好的相关性,这为肺部超声作为动态监测指标提供依据。对新冠肺炎的诊断,肺部超声优于胸片[25];肺部超声与胸部CT有很好的相关性,是其重要补充[26]。肺部超声在新冠肺炎疾病进展和预后方面有很强的预测价值,联合一些临床指标可以预测新冠肺炎住院风险、死亡风险,超声评分系统还可以对死亡危险进行分层[27],以及机械通气时间进行预测[28]。

综上所述,肺部超声可广泛应用于多种呼吸系统疾病的诊断。