肺部超聲在呼吸系統疾病中的應用進展

陳亮 逄博 陸志偉

影像學檢查是診斷呼吸系統疾病的重要方法,常用的肺部影像學檢查包括X-ray和CT由于其存在放射性而受到一定的臨床使用限制,所以需要尋找新的、無放射性的、可以替代的方法,肺部超聲影像檢查應運而生。除無創外,它的優點在于可在床旁動態連續觀察。2008年,Lichtenstein首次提出了BLUE方案[1],其后肺部超聲在重癥醫學領域的發展迅猛,甚至發展到急救醫學。但在國內肺部超聲技術很少被用于呼吸科病房。本文對肺部超聲在呼吸系統疾病的應用及進展進行綜述。

一、氣胸

由于氣胸時胸腔內被氣體填充,傳統的觀點認為是超聲檢查的禁區,但是隨著對氣胸研究的深入,發現氣胸患者的超聲征象包括胸膜滑動征消失、肺點征,M模式下為典型的平流層征,超聲對氣胸診斷具有高度的敏感度和特異度。一項Meta分析顯示,超聲對成人氣胸診斷的特異度為98.2%,加上胸膜滑動征消失則特異度提高到99.4%,再加上肺點征則特異度達到100%[2]。對于局限性氣胸,床邊胸片有時候會漏診,用胸膜滑動征消失能達到100%的診斷敏感度,然而特異度較低,只有78%;如果聯合A線則能達到95%的敏感度和78%的特異度[3]。肺部超聲診斷氣胸也是有局限性的,Maria Giulia Tinti等[4]認為在氣胸并發皮下氣腫時、或者氣胸局限于縱隔時肺部超聲診斷價值有限,超聲作為二維圖像不便于醫生對三維人體結構的理解、也不便于對氣胸體積的判斷。

二、肺水腫

肺水腫包括滲出性水腫如ARDS和壓力性水腫如充血性心力衰竭,早期在對此類患者進行心臟超聲檢查時經常會發現肺部的激光束現象,后來隨著認識的逐漸增加,這種激光束被命名為B線。B線的病理生理學意義為血管外胸水含量增加,所以B線在診斷ARDS和心源性肺水腫中意義顯著。血管外肺水的標準監測方法為PICCO經肺熱稀釋法,一項研究用肺部超聲與其進行對比,發現肺部超聲28分區法能夠獲得同樣精確的診斷[5],這提示肺部超聲作為一種非侵襲性的方法來代替侵襲性方法監測血管外胸水成為可能。對于ARDS,肺部超聲可以很敏感地發現肺水腫,根據柏林標準需要排除心源性及容量負荷因素,同時施行心臟超聲及下腔靜脈超聲則可以有效地鑒別診斷。肺部超聲作為診斷媒介對ARDS的診斷預測價值如何?一項研究[6]對比肺部超聲和胸部CT對ARDS的診斷預測價值,文獻將肺部超聲觀察到的B線、組織樣征和支氣管氣像計算積分作為半定量方法,發現前胸壁的組織樣征和支氣管氣像診斷ARDS的敏感度為94%,特異度為100%。一篇定量的研究報道對胸膜超聲的gray-level co-occurrence matrix (GLCM)進行分析能夠有效地鑒別ARDS和急性心源性肺水腫[7]。對于心源性肺水腫,除了肺部超聲的B線,超聲發現心臟結構和功能改變、兩側胸腔積液都是重要的診斷依據。對于臨床癥狀不典型的心源性肺水腫,肺部超聲能早期發現急性前壁的STEMI所致的無癥狀肺水腫。對于急性心源性肺水腫,便攜式超聲更有價值,它能快速地得出肺部B線的數量,并據此有效地預測住院死亡率[8]。發現B線是否一定是肺水腫?這需要依靠患者的臨床資料、操作者對超聲影像準確判讀,還要考慮到超聲探頭轉換器的影響等多種因素。

三、胸腔積液

超聲實時引導穿刺能大大提高穿刺的成功率和安全性,并且是可臨床操作的。借助一些算法,超聲可以精確評估胸腔積液的體積,為精準醫學提供依據。少量胸腔積液與肺實變、胸膜增厚有時很難鑒別,多普勒超聲和M型超聲提供了很好的幫助,少量胸腔積液在超聲多普勒會表現為流動,M型超聲會表現出面向和背向胸壁的正弦波征。正常胸膜在0.2 mm到0.3mm,胸腔積液伴壁層胸膜增厚大于10 mm或者橫膈胸膜大于7mm伴胸膜結節往往提示惡性胸腔積液。技術的發展使無創檢查代替有創操作成為可能,超聲測量胸腔積液圖像的灰度值(pixel density)可以區分漏出液和滲出液[9]。技術的發展使人工智能診斷胸腔積液同樣成為可能,通過深度學習軟件,超聲能自動識別胸腔積液[10]。

四、支氣管肺癌

超聲在支氣管肺癌的診斷中起著極其重要的作用。氣管內超聲(EBUS)包括扇面超聲和環狀超聲,對應的縱隔淋巴結穿刺和外周肺活檢是支氣管鏡診斷肺癌的重要方法;經胸壁超聲可引導胸膜或者胸膜下病灶活檢。EBUS-TBNA由于是在超聲“直視”下穿刺,故安全性好,大出血、感染等并發癥極低,在年齡大于70歲的人群中安全性和耐受性同樣良好。對于彌漫性間質性肺疾病,環狀超聲小探頭聯合冷凍活檢是有效的診斷方法。經皮超聲引導胸部病灶(包括胸壁、胸膜、肺、縱隔)活檢有很高的陽性率(90.5%)及較低的并發癥(2.7%,氣胸及出血),是值得臨床推薦的方法[11]。肺部超聲同樣可以評價肋骨,有助于診斷肺癌骨轉移。

五、肺炎

靠近胸壁的肺炎和間質性肺炎是可以被超聲發現的。大葉性和小葉性肺炎的超聲征象主要是實變征象,包括組織樣征、碎片征、支氣管氣像,間質性肺炎的征象為間質綜合征。盡管對深部病變超聲在診斷上存在局限性,但優點是床旁、迅速、動態、經濟以及減少放射暴露,是臨床診斷肺炎的重要的補充手段[12]。超聲對肺炎的診斷效率是不低于胸片的[12],甚至對成人肺炎滲出的診斷是優于胸片的[13]。在急診,對于擬診肺炎的患者應該第一時間施行肺部超聲檢查,大于1cm厚度的實變診斷肺炎的特異度為85%,不需要進一步胸片檢查,為早期經驗性抗感染治療爭取了時間[14]。能否更進一步提高超聲對肺炎的診斷效率呢?一項針對老年人肺炎患者的研究提出,如果把肺部超聲和一些臨床、護理評分系統相結合能夠進一步提高診斷效率,能夠使ROC曲線下面積(AUC)值由0.86上升到0.92[15]。對于呼吸機相關肺炎,肺部超聲因為無創、床旁、動態觀察的特性而更為實用,引入評分系統甚至可以定量監測呼吸機相關肺炎所導致的肺通氣功能變化。

六、肺栓塞

肺栓塞理論上可以出現肺部楔形陰影,且往往會累及胸膜,這是肺部超聲診斷肺栓塞的基礎,雖然無特異性的肺部征象,但有Meta分析認為經胸壁肺部超聲對肺栓塞診斷的陽性似然比和陰性似然比分別為0.85和0.83[16],是診斷肺栓塞的重要補充,可能會改變肺栓塞的診斷流程。另外一項較早的Meta分析也得出類似的結果,肺部超聲對肺栓塞診斷的敏感度為87.0%,特異度為81.8%,在腎衰、孕婦等肺動脈造影CT(CTPA)有禁忌或者不可及時,肺部超聲是診斷肺栓塞的有力工具[17]。肺部超聲不能直接診斷肺栓塞,聯合心臟超聲大大提高診斷特異性,最近的一項Meta分析認為心肺聯合超聲對肺栓塞診斷的敏感度為77%,特異度為99%[18]。下腔靜脈超聲聯合右心超聲可以識別高危組肺栓塞患者。多器官超聲聯合,肺、心臟、下肢血管超聲聯合,能夠對肺栓塞有很好的診斷效率,可作為CTPA前的初篩工具。有研究[19]還認為肺、心臟、下肢血管多器官聯合超聲診斷肺栓塞的敏感度是90%,特異度是86.2%,在多器官聯合超聲陰性的患者中發現一個可以解釋其他疾病的超聲征象或D-二聚體陰性則可以100%排除肺栓塞。Wells評分是診斷肺栓塞的重要工具,但是其特異度和敏感度均較差,有學者[20]將肺部超聲、下肢血管超聲、D-二聚體陽性植入Wells評分后,避免50.5%的肺栓塞病人行CTPA檢查。基于胸膜的楔形實變陰影,右心室擴張、D字征、運動減弱,室間隔矛盾運動,深靜脈血栓形成均是肺栓塞特征性征象,再聯合Wells評分或Geneva評分、胸痛胸悶咯血三聯征、右心功能不全的體征、低血壓、心肌損害標記物陽性、BNP升高、S1Q3T3的心電圖表現,基本上能推導出CTPA陽性的診斷。

七、間質性肺疾病

間質性肺疾病由于其彌漫性肺實質損害使得超聲在肺實質阻抗增大、透射增強,超聲表現為類似肺水腫時的B線,這是間質性肺疾病肺部超聲檢查的病理生理學基礎。盡管胸部HRCT是診斷間質性肺疾病的最廣泛的工具,然而近期出現大量的肺部超聲在該領域的研究,Yan[21]對比了胸部HRCT和肺部超聲對間質性肺疾病的診斷效率,胸部HRCT的敏感度和特異度分別是100%、80.2%,肺部超聲的敏感度和特異度分別是93%、73%,二者AUC的差別無統計學意義(P=0.48),這使得肺部超聲作為診斷間質性肺疾病的常規工具成為可能。間質性肺疾病肺部超聲發現包括B線、B線的數量、胸膜增厚、胸膜連續性破壞和胸膜線下低回聲區。有學者認為,由于B線的影響因素眾多,其數量不能作為半定量指標,但有一篇文獻[22]比較了IPF的肺部超聲、胸部HRCT、肺功能,發現它們之間有良好的正相關。

八、慢性阻塞性肺疾病及支氣管哮喘

肺部超聲對慢性阻塞性肺疾病及支氣管哮喘的診斷價值在于鑒別診斷和穩定期管理。對于急性呼吸困難的病因診斷,尤其是在急診,肺部超聲能有效地診斷和鑒別診斷,大大縮短了診斷流程,在鑒別呼吸困難的病因是心源性還是肺源性方面,肺部超聲很受歡迎[23]。在慢阻肺穩定期管理中,肺部超聲膈肌功能評估也起到重要作用,并且越來越流行[24]。

九、新型冠狀病毒肺炎

新冠肺炎診治中超聲作為“可視化聽診器”可以先于臨床癥狀發現異常,引入半定量評分系統使得肺部超聲檢查效果更加直觀,對照氧合指數等臨床指標可以發現超聲評分與其有良好的相關性,這為肺部超聲作為動態監測指標提供依據。對新冠肺炎的診斷,肺部超聲優于胸片[25];肺部超聲與胸部CT有很好的相關性,是其重要補充[26]。肺部超聲在新冠肺炎疾病進展和預后方面有很強的預測價值,聯合一些臨床指標可以預測新冠肺炎住院風險、死亡風險,超聲評分系統還可以對死亡危險進行分層[27],以及機械通氣時間進行預測[28]。

綜上所述,肺部超聲可廣泛應用于多種呼吸系統疾病的診斷。