肺部超聲在新型冠狀病毒肺炎中的應用研究進展

閆俊紅 段舒惠 郇美玉 潘磊

1濱州醫學院附屬醫院（山東濱州256003）；2濱州醫學院醫學影像學院17 級（山東濱州256003）

新型冠狀病毒肺炎（coronavirus disease 2019，COVID-19）是由嚴重急性呼吸系統綜合征冠狀病毒2（SARS-CoV-2）感染所致的肺炎，常見的癥狀為發熱、咳嗽、氣促以及腹瀉等［1-2］。自疫情發生以來，肺部超聲作為一種新興的非侵入性床旁技術受到越來越多的關注。肺部超聲已用于分析病理條件下的胸膜和肺組織超聲圖，已經在肺炎［3］、心源性肺水腫［4］、肺挫傷［5］、急性呼吸窘迫綜合征［6］以及間質性肺病［7-8］中得到廣泛應用，尤其對于重癥監護室的患者更能體現其便攜、無輻射和可重復性的優勢［9］。目前，國內外學者已將肺部超聲用于COVID-19 的診斷和病情評估。本文就肺部超聲在COVID-19 中的研究進展進行綜述，以期為臨床上應用肺部超聲篩查、診斷和評估COVID-19 病情提供有價值的信息。

1 COVID-19

COVID-19 的肺部病理變化和進展非常適合超聲檢查［10］。初期COVID-19 的肺部病變局限，主要位于一個或兩個肺部的胸膜下區域，組織病理學特征是肺泡水腫和損害，而炎性成分通常是片狀且比較輕，可能伴有細胞增生和/或間質增厚的修復過程；在COVID-19 進展期，肺實質的變化始于肺的遠端區域，并向近端發展，包括COVID-19 誘導的急性呼吸窘迫綜合征在內，肺部超聲檢查顯示為白色區域，在該區域中看不到A 線或分離的B線，這種表現被稱為“白肺”；而晚期則表現為肺實變、水腫、肺泡充血、出血性壞死和纖維化［11］。早期在計算機斷層掃描（CT）成像中看到“毛玻璃樣變”和“碎石征”變化，在病程的后期，肺基底或從屬肺區域出現較大的實變［12］，受影響最常見的區域是右中葉和下葉，其次是左上葉［13］。COVID-19 的組織病理學在肺的遠端區域進展，其特征是肺泡損傷和水腫、間質增厚和肺實變。因此，肺部遠端的這些病理改變恰好是肺部超聲所能檢測到的。因此，COVID-19 所致的肺部病變多發生于肺部表面，胸膜下實變、不規則胸膜線和B 線的存在高度提示COVID-19［14］，這些有利于肺部超聲對其進行診斷和評估。

2 肺部超聲

肺部常見的超聲征象主要是A線和B線（圖1）。A 線是靜止的、與胸膜平行的、重復出現的、有規則間隔的數條高回聲線，是正常的胸膜線混響偽影，其間距等于皮膚到胸膜線的距離［15］。B 線曾被描述為“彗星尾征”，被定義為離散的像激光一樣的垂直高回聲混響偽影從胸膜線產生，延伸到屏幕底部不會褪色，并與肺滑動同步移動［16-19］，目前被認為是振鈴偽像。B 線有幾種不同的形狀，如單根錐形線、單根細線和單根粗線，可同時出現單條或多條，呈局限或彌漫分布［15］。B 線數量異常是不同的間質性疾病綜合征的特征性表現（例如肺水腫、間質性肺炎和肺纖維化等）。PERSONA等［20］進行了一項旨在評估COVID-19 患者的典型超聲模式及其在不同情況下的疾病演變各個階段的肺部超聲征像的研究，發現在重癥監護室入院和出院的COVID-19 合并急性呼吸衰竭患者中肺部超聲似乎主要表現為側面和后方的肺實變和融合B線。然而，B線在疾病中征像并不是特定的，實際上，所有間質性和肺泡間質性肺疾病都具有COVID-19 所有的異常征像，包括不同病因的病毒性肺炎、原發性或繼發性肺纖維化、過敏性肺泡炎、充血性心力衰竭和彌漫性肺泡出血等［21］。因此，臨床醫師在根據B 線診斷疾病時，應該始終與患者當前的臨床表現、病史以及流行病學史等相結合［22］。BUNOSENSO 等［23］報道了一個確診的病例，肺部超聲顯示出不規則的胸膜線、胸膜下實變、白肺和厚厚的、融合的、不規則的B 線。LUS 在COVID-19 患者肺受累的特征性表現呈多樣性，比如胸膜線增厚和胸膜不規則、各種樣式的B 線（分離、聚集和融合等）、支氣管充氣征以及較少見的胸腔積液［24-27］。實際上，結合多種超聲征像可提高肺部超聲診斷COVID-19 肺炎的準確性［28］。

圖1 COVID-19 患者的LUS 聲像圖（紅色箭頭為融合B 線，白色箭頭為A 線）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 的分區評分系統有多種。在臨床實踐中，已經提出了幾種分區評分系統，如4 區、6 區、8 區、12 區和14 區方法，每種分區系統中根據胸壁區域的B 線數量來量化肺部受累程度［15］。使用4 區、6 區或8 區評分系統，計數胸腔多個肋間中的B 線條數，并且在單個肋間空間中存在3 條或更多B 線定義為B 模式［29］。不同的是，在12 區域評分系統中，在每個區域中沒有B 線得0 分，分離的B 線得1 分，聚集或融合的B 線得2 分，肺部實變得3 分［30］。最后，在14 區域的評分系統中，區域為光滑的胸膜線和A 線得0 分，探頭下方的白色垂直區域有呈凹痕的胸膜線得1 分，白色垂直區域有間斷不連續的胸膜線得2 分，有較大融合密集的B 線或大范圍擴展的白肺得3 分［31］。B 線性質的識別和量化是主觀的，掃描區域越大，就越能展現肺部受累的情況［31-32］。使用12 區超聲評分可以一定程度的客觀性來量化肺部受累程度，能對肺部進行全面的評估［33］。但是，操作員需要經驗來生成高質量和可再現的超聲圖像，并且對許多區域進行成像非常耗時。而6 區域掃描的使用將為肺部關鍵區域提供快速而集中的圖像［34］。因此，掃描區域大小的選擇取決于操作者的經驗和臨床需求。

3 肺部超聲在COVID-19 中的應用

3.1 肺部超聲篩查、診斷COVID-19的價值來自意大利的一項研究評估了肺部超聲篩查養老院疑似COVID-19 患者的可行性，發現肺部超聲預測鼻咽拭子陽性的敏感性為79%，肺部超聲發現肺損傷者占有癥狀的患者比例為73%，提示肺部超聲可以用于識別有或沒有COVID-19癥狀的高級療養院居民的肺損傷［35］。PARE等［36］回顧性分析43例同時接受肺部超聲和胸部X 線（CXR）檢查的COVID-19 患者，發現肺部超聲敏感高于CXR（88.9%vs.51.9%），肺部超聲和CXR 特異性分別為56.3%和75.0%，表明肺部超聲比CXR 更能評估COVID-19，尤其是在沒有病毒檢測的地方，應發揮LUS在篩查COVID-19低危人群的作用。另一項研究認為當與臨床數據整合時，肺部超聲可以反映出胸部CT 的發現，在篩查疑似COVID-19患者中肺部超聲可以提供有效的輔助診斷效能［37］。NARINX等［38］進行了一項回顧性研究，納入93 例疑似COVID-19 感染而收入急診科的患者，研究發現與病毒核酸逆轉錄-聚合酶鏈反應診斷COVID-19 相比，肺部超聲顯示出優異的敏感性和陰性預測值（分別為93.3%和94.1%），而顯示出的特異性、陽性預測值和準確性值較低（分別為21.3%、19.2%和33.3%）。相反，使用胸部CT診斷COVID-19具有出色的敏感性、特異性、陰性預測值和準確性（分別為80.0%、86.7%、95.6%和85.6%），陽性預測值為54.5%。上述結果提示肺部超聲可為早期急診分診以評估可能的COVID-19感染提供了有用、快速、低閾值且安全的篩查工具。

一項回顧性隊列研究來評估肺部超聲在COVID-19 患者中的診斷效能，以SARS-CoV-2 核酸檢查為金標準，結果提示肺部超聲的敏感性為90.9%、特異性為75.6%、陰性預測值為87.2%、陽性預測值為82.0%、受試者工作特征（ROC）曲線下面積為0.89，在適當的患者人群中使用肺部超聲是一種廉價而可靠的工具，用于有流感樣癥狀患者的SARS-CoV-2 的快速篩查和診斷，尤其適合資源有限的環境中和高峰期進行大量病毒核酸測試篩查COVID-19 患者的時候［39］。肺部超聲在某些情況下甚至可以代替CT來診斷和評估COVID-19 病情。VOLPICELLI 等［40］進行的一項描述性研究顯示在早期評估疑似COVID-19 的患者中，肺部超聲診斷準確性優于CXR。TüRE 等［40］學者的研究評估了肺部超聲在診斷COVID-19患兒方面的價值。作者在急診室對74 例患兒進行了實時肺部超聲檢查。在疾病的早期階段，肺部超聲的發現比胸部X線檢查更為敏感。盡管部分患兒病毒核酸陰性，肺部超聲仍能觀察到某些與COVID-19 患者有密切接觸史中有癥狀患者的肺部異常。考慮到肺部超聲檢查是非侵入性的、快速的、可重復的并且涉及簡單的滅菌的低成本，肺部超聲可用作臨床醫生診斷COVID-19 的有用的補充手段。

3.2 肺部超聲評估COVID-19 病情的價值研究發現，肺部超聲可以檢測到與COVID-19 感染進展相關的肺部變化［10］。在早期階段，最常見的超聲檢查結果是局灶性B 線，而在疾病進展期間，B 線會隨著實變的進展而變成多灶性和融合性，然后在恢復期，肺部超聲特征主要表現在B 線和實變逐漸減少和消失，并被A 線所取代［28］。在輕型和普通型COVID-19 患者，肺部超聲特征主要表現在B 線開始出現數量和分布的增加，胸膜線開始變得不規則，雙肺可見＜1 cm的實變。B線區域與正常肺滑動區及A線相鄰，正常肺滑動區及A 線區為病變的“幸免區域”［41］。在重型COVID-19 患者，肺部超聲特征主要表現在B 線的數量和分布持續增加，并開始融合，同時開始影響肺上部和前部，雙肺實變的數量和大小都在增加［41］。在危重型COVID-19 患者，肺部超聲特征主要表現在B 線廣泛融合，并明顯影響肺的上部和前部，肺實變開始變得顯著，肺后基底層可見明顯的雙側肺泡間質綜合征，進展為實變，伴或不伴支氣管充氣征［41］。在大型轉診和治療中心進行的一項單中心研究納入91 例重癥和危重COVID-19 患者，肺部超聲可以檢測出氣胸、肺水腫、肺實變、胸腔積液等超聲征像，其中59 例有離散的B 線，56 例有融合的B 線，58 例有肺泡間質綜合征表現，48 例有肺實變，6 例有胸膜增厚，39 例有胸腔積液，20 例存在氣胸［42］。另外，有研究對8例COVID-19死者的8個肺分區進行肺部超聲檢查，并與三種肺組織病理學（正常肺、滲出性彌漫肺泡損傷和纖維增生性彌漫肺泡損傷）相比較，發現肺部超聲可以用于評估COVID-19患者的肺損傷的進展和嚴重程度。但該項研究樣本量僅有8 例，需要更大樣本量的研究以證實結果；另外，該研究未對患者死亡前進行肺部超聲檢查，死亡后肺部超聲不一定反映病人生前的肺部超聲征像。活體體內和尸體肺部超聲圖像之間可能存在差異性是因為死后肺實質發生了一些收縮。因此，不僅是較大的尸檢研究，更需要進行臨床研究以驗證該研究發現。另一項前瞻性、觀察性研究納入再次住院的88 例COVID-19 患者，肺部超聲檢查發現肺損傷最主要區域是肺背段區域，聲像圖主要以集中和融合的B 線為主，70.4%的患者出現胸膜不規則；肺部超聲的使用與住院率有相關性（P＜0.001），但是它與死亡率或短期并發癥無相關性［43］。該研究認為肺部超聲檢查可鑒別SARS-CoV-2引起的非危重性肺損傷。ZIELESKIEWICZ 等［46］進行了一項多中心觀察性研究來評估肺部超聲在確定COVID-19 嚴重程度方面的性能（作者以胸部CT 和臨床特征來確定COVID-19 嚴重程度），結果提示肺部超聲評分與COVID-19 嚴重程度有相關性，認為肺部超聲評分可預測其嚴重程度。何煉圖等［44］也發現肺炎嚴重程度與肺部超聲評分有著較高的一致性，提示肺部超聲可能對COVID-19 患者肺部炎癥嚴重程度的評估治療監控具有一定價值。

3.3 肺部超聲評估COVID-19 預后的價值國內謝明星等針對肺部超聲評分對COVID-19 患者的預后價值進行了一項前瞻性、單中心、觀察性研究，發現肺部超聲評分在預測COVID-19 患者的不良結局方面表現良好，對于COVID-19 患者的風險分層非常重要。蘇中振等［45］總結了31例COVID-19患者的肺部超聲表現，揭示了床旁超聲在識別有嚴重疾病風險的患者中的臨床價值。這項回顧性研究使用Cox 比例風險回歸模型對7 個候選參數（包括肺部超聲和氧合指數）進行多因素分析，進行ROC 曲線分析以評估肺部超聲的預測值；結果發現COVID-19 患者的肺部超聲圖像主要反映了肺部間質性病變的存在（90.3%，28/31），病變主要分布在胸膜下和肺外周。多因素分析確定了氧合指數、肺部超聲和淋巴細胞計數是與COVID-19 患者進展為重癥的相關因素（P＜0.05），閾值為9.5，ROC 曲線下面積為0.91，肺部超聲的敏感性和特異性分別為81.3%和93.0%（P≤0.001），總體準確度為75%［45］。因此，肺部超聲在監測和評估COVID-19 患者中具有重要的臨床價值，肺部超聲可以預測COVID-19 患者發展為重癥的可能性，以便臨床醫師進行早期干預。

4 肺部超聲在COVID-19 中應用的局限性

當然，肺部超聲也有一定的局限性。一般情況下，對于COVID-19 重癥或危重癥患者，肺部超聲評估肺部受累的能力較高，而在輕度或中度情況下，其評估能力降低了［46］。另外，由于難以與患者保持足夠的距離而延長了操作者的暴露時間，增加了感染的機會；探頭的消毒方式未得到充分優化，消毒程序應具有最小的復雜性，需要兼顧保護患者和探頭的安全。而且，肺部超聲很難透過氣體窺探遠端肺組織的損傷，因此對肺深部的探查有限［22］，這也是目前超聲和CT 相比最大的劣勢。最后，肺部超聲操作人員的經驗不同對結果的潛在影響也需要考慮，由于操作人員的經驗不同，會造成不同操作者之間診斷的差異。因此未來需要對肺部超聲的操作和超聲影像學知識進行集中培訓，使醫師具有更加扎實的技能，確保診斷準確無誤。

5 總結與展望

肺部超聲可以較好的反映出COVID-19 患者的肺部病理變化、病情進展和病情嚴重程度，可作為篩查COVID-19 的工具；LUS 是一種低成本、便攜且無輻射的影像學檢查手段，更適用于兒童和孕婦患者。它允許在床旁進行檢查，只需要對很小的接觸區域進行消毒，減少高傳染性患者的暴露，因此在急診和重癥監護病房中特別有用。肺部超聲的主要缺點是對肺深部的病變探查有限以及難以避免與患者的近距離接觸而導致潛在感染風險等。

在全球性呼吸道傳染性疾病大流行中，肺部超聲有望在COVID-19 相關性肺損傷患者的臨床管理中發揮重要作用。目前肺部超聲技術遠未普及，因此未來需要進一步普及肺部超聲的培訓，尤其針對呼吸科、重癥醫學科、感染科、急診科等密切相關專業；未來的工作應側重優化肺部超聲檢測肺部區域方法，開發遠程超聲與機器人聯合技術，既能最佳呈現肺損傷的超聲圖像，又能避免超聲醫生潛在被感染的風險，為臨床上篩查、診斷COVID-19 和評估其病情提供便捷、無創、無輻射、可實現床旁實時重復監測的影像學檢查工具。