肺超聲A線偽像定性及定量新指標(biāo)對(duì)肺氣腫的診斷價(jià)值及特征分析

趙浩天,白楊,姚光耀,劉元琳,李麗,薛紅元

肺氣腫是由于肺細(xì)支氣管壁結(jié)構(gòu)破壞、彈性下降,終末細(xì)支氣管和肺泡管腔過度膨脹,肺殘氣量和肺總氣量增加為主要病理生理學(xué)表現(xiàn)的一類疾病[1]。肺氣腫通過破壞肺泡毛細(xì)血管單位,影響肺通氣量和氣體交換效率,導(dǎo)致氣短、呼吸困難癥狀,進(jìn)而發(fā)展至慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD),嚴(yán)重影響生活質(zhì)量和生存率,且肺癌風(fēng)險(xiǎn)增加[2-3]。肺CT是目前診斷肺氣腫的最佳影像學(xué)工具[4-5],然而關(guān)于肺氣腫的超聲表現(xiàn)尚無相關(guān)研究。

由于肺氣腫和正常肺組織均為含氣結(jié)構(gòu),在超聲下均表現(xiàn)為A線,系超聲波傳至胸膜線時(shí)與后方氣體發(fā)生全反射而呈現(xiàn)的偽像。在實(shí)際超聲工作檢查中發(fā)現(xiàn),由于肺氣腫和正常肺組織含氣量的不同,其A線特點(diǎn)具有一定差異。此外,肺氣腫患者由于肺殘氣量和肺總量的增加、肺通氣程度減少,其膈肌運(yùn)動(dòng)和胸膜滑動(dòng)弱于正常人。本研究采用膈肌及肺超聲技術(shù)對(duì)肺氣腫患者進(jìn)行檢查,以期探究肺氣腫的超聲表現(xiàn)特征,報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2021年12月—2022年8月于河北省人民醫(yī)院確診為肺氣腫的患者26例納入肺氣腫組,男21例,女5例,年齡55～87(72.8±9.8)歲。納入標(biāo)準(zhǔn):(1)年齡≥18歲;(2)符合肺氣腫臨床表現(xiàn)和體征,具有慢性支氣管炎病史,存在氣短、呼吸困難等癥狀,查體可見桶狀胸、語顫減弱、肺肝濁音界下移等體征;(3)肺CT檢查符合典型肺氣腫表現(xiàn),且右側(cè)前胸壁可見典型肺氣腫病灶[4-6]。排除標(biāo)準(zhǔn):(1)胸膜腫瘤、肺腫瘤、大量胸腔積液、肺間質(zhì)纖維化、氣胸、皮下氣腫等肺疾病;(2)膈肌萎縮、膈神經(jīng)傳導(dǎo)異常;(3)肥胖、過瘦或肋間隙過窄。另選取年齡相近的無肺疾病的受試者30例為健康對(duì)照組,男17例,女13例,年齡46～95(67.0±14.4)歲。2組性別、年齡比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),具有可比性。本研究已通過醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(科研倫審2020第265號(hào)),受試者及家屬均知情同意并簽署知情同意書。

1.2 肺超聲測(cè)量指標(biāo)與方法

1.2.1 “海岸征”或“平流層征”觀察:使用GE vivid iq床旁超聲儀,凸陣探頭(頻率1.7～3.4 MHz)經(jīng)胸壁掃查肺組織,選取受試者右側(cè)前胸壁(胸骨旁線與腋前線之間第2～4肋間)作為掃查位點(diǎn),觀察有無胸膜滑動(dòng)征并記錄,凍結(jié)并保存二維圖像,見圖1。將取樣線垂直于胸膜并切換M模式,觀察并記錄“海岸征”或“平流層征”,見圖2A、B。

注:A.健康對(duì)照組前胸壁肺超聲顯示為A線;B.肺氣腫患者肺超聲顯示為A線,間距較小;C.健康對(duì)照組肺CT表現(xiàn);D.肺氣腫患者肺CT表現(xiàn)。圖1 健康對(duì)照組與肺氣腫組的二維肺超聲和肺CT比較Fig.1 Comparison of two-dimensional lung ultrasound and lung CT between healthy control group and Emphysema group

注:A.健康對(duì)照組肺超聲M模式表現(xiàn)為海岸征;B.肺氣腫患者肺超聲M模式表現(xiàn)為平流層征;C.健康對(duì)照組胸膜線與A1線間距21.58 mm,A1線與A2線間距21.35 mm;D.肺氣腫患者胸膜線與A1線間距8.44 mm,A1線與A2線間距8.54 mm。圖2 健康對(duì)照組與肺氣腫組間超聲M模式特征與A線間距比較Fig.2 Comparison of M-mode characteristics and A-line spacing between healthy control group and Emphysema group

1.2.2 A線的dP-A、 dA1-A2檢測(cè):選擇高頻線陣9L探頭(頻率3～9 MHz),選取受試者右側(cè)前胸壁(同上),囑患者平靜呼吸,使用超聲探頭垂直于胸壁進(jìn)行掃查,于呼氣末凍結(jié)圖像,可見胸膜線和后方多條平行的A線。測(cè)量胸膜線與第1條A線的垂直距離(distance between pleura and A1-line,dP-A1),以及第1條A線與第2條A線的垂直距離(distance between A1-line and A2-line,dA1-A2),見圖2C、D。

1.2.3 胸膜滑動(dòng)度(pleura sliding displacement,PSD)檢測(cè):將線陣探頭置于患者腋中線,同時(shí)顯示肺胸膜、肝臟和膈肌,觀察肺肝交界區(qū)隨呼吸發(fā)生往返運(yùn)動(dòng),固定探頭位置,分別于呼氣末期和吸氣末期沿胸膜線方向測(cè)量肺肝交界點(diǎn)與聲窗左緣的距離,二者差值即PSD,見圖3A、B。

注:A、B.同一受試者呼氣末和吸氣末期肺肝交界區(qū)距離聲場(chǎng)左緣距離,二者差值即胸膜滑動(dòng)度(PSD),25.25-14.92=10.33 mm;C.肺氣腫患者的膈肌移動(dòng)度(DD)10.7 mm;D.健康對(duì)照組膈肌移動(dòng)度18.3 mm。圖3 胸膜滑動(dòng)度和膈肌移動(dòng)度的測(cè)量Fig.3 Measurement of pleural sliding and diaphragmatic movement

1.2.4 膈肌移動(dòng)度(diaphragm displacement,DD)檢測(cè):將凸陣探頭以橫切面置于右側(cè)鎖骨中線與肋緣下交點(diǎn)位置,獲取膈肌頂部聲像,采用M模式,測(cè)量呼氣末期至吸氣末期的垂直距離,即DD,見圖3C、D。

2 結(jié) 果

2.1 2組受試者一般資料比較 肺氣腫組呼吸頻率高于健康對(duì)照組,氧飽和度低于健康對(duì)照組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01);肺氣腫組與健康對(duì)照組之間性別、年齡、心率、收縮壓、舒張壓等指標(biāo)間比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),見表1。

表1 健康對(duì)照組和肺氣腫組間一般資料比較Tab.1 Comparison of general data between healthy control group and Emphysema group

2.2 2組受試者超聲指標(biāo)比較 肺氣腫組的dP-A1、dA1-A2、DD和PSD顯著低于健康對(duì)照組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);肺氣腫組M模式為平流層征的比例高于健康對(duì)照組,海岸征低于健康對(duì)照組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01);2組間胸膜滑動(dòng)征比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),見表2。

表2 健康對(duì)照組和肺氣腫組超聲指標(biāo)比較Tab.2 Comparison of ultrasound indicators between healthy control group and Emphysema group

2.3 各超聲指標(biāo)對(duì)肺氣腫的診斷效能 dP-A1、dA1-A2分別以17.7 mm和16.7 mm為截?cái)嘀?AUC值分別為0.790和0.787,診斷肺氣腫的敏感度分別為0.800和0.967,特異度分別為0.731和0.577;PSD以12.13 mm為截?cái)嘀?AUC值為0.833,診斷肺氣腫的敏感度為0.700,特異度為0.885;DD以14.05 mm為截?cái)嘀?AUC值為0.659,診斷肺氣腫的敏感度為0.433,特異度為0.885,見表3。

表3 各超聲指標(biāo)對(duì)肺氣腫的診斷效能分析Tab.3 Analysis of the diagnostic efficacy of various ultrasound indicators for Emphysema

2.4 肺氣腫的肺超聲特征小結(jié) 整合上述肺超聲定性及定量指標(biāo),對(duì)肺氣腫的肺超聲特征描述小結(jié),見表4。

表4 肺氣腫和正常肺的超聲特征對(duì)比小結(jié)Tab.4 Summary of comparison of ultrasonic characteristics between Emphysema and normal lung

3 討 論

肺氣腫是以終末細(xì)支氣管和肺泡永久性膨大和充氣過度,破壞肺組織和通氣功能為主要表現(xiàn)的一類疾病[2]。既往關(guān)于肺氣腫的肺超聲征象研究較少。在床旁急診肺超聲(bedside lung ultrasound emergency, BLUE)方案中,正常肺、氣胸和以肺氣腫為主要病理基礎(chǔ)的COPD均表現(xiàn)為雙肺A線[7]。在二維灰階征象中,A線差異并未被表述,而是通過“肺點(diǎn)征”作為氣胸的診斷標(biāo)準(zhǔn),以雙肺A線、存在胸膜滑動(dòng)且下肢深靜脈無血栓作為COPD(即肺氣腫)的診斷標(biāo)準(zhǔn)。然而,正常肺的超聲表現(xiàn)亦如此。在實(shí)際工作中,同樣表現(xiàn)為A線偽像,肺氣腫的A線卻與正常肺不同,在設(shè)置同等掃查深度的條件下,肺氣腫的A線數(shù)量明顯多于正常肺,其A線間距明顯縮短。本研究對(duì)dP-A1和dA1-A2進(jìn)行測(cè)量發(fā)現(xiàn),肺氣腫組的dP-A1和dA1-A2明顯低于健康對(duì)照組(P<0.01),考慮為肺氣腫患者的肺泡過度膨脹、肺殘氣量明顯增加,導(dǎo)致肺內(nèi)含氣量占比增高,在肺超聲中的A線偽像不同于正常肺,這是肺氣腫和正常肺的一個(gè)鑒別點(diǎn),對(duì)BLUE方案是一個(gè)補(bǔ)充。

此外,BLUE方案中,超聲M模式下,健康肺表現(xiàn)為“海岸征”,而氣胸表現(xiàn)為“平流層征”[8],導(dǎo)致二者差異的原因是胸腔內(nèi)氣體和肺內(nèi)的氣體含量占比不同(氣胸為100%,正常肺為98%)[7]。當(dāng)發(fā)生肺氣腫時(shí),由于肺殘氣量增加,相鄰肺泡因肺泡壁破壞而相互融合,其氣體含量占比將高于正常肺[7],甚至切近純氣體。本研究發(fā)現(xiàn),有7例(26.9%)肺氣腫患者在M模式下為“平流層征”,考慮為肺含氣量明顯增高所致,與其病理機(jī)制相符。

本研究中,有3例(11.5%)肺氣腫患者未觀察到胸膜滑動(dòng)征,考慮為肺氣腫程度嚴(yán)重、殘氣量較大,導(dǎo)致前胸壁位置的胸膜滑動(dòng)征很弱,超聲未識(shí)別。通過對(duì)肺肝交界區(qū)掃查測(cè)量PSD發(fā)現(xiàn),肺氣腫患者PSD明顯低于健康對(duì)照組,表明肺氣腫患者胸膜滑動(dòng)存在,但弱于正常人。

動(dòng)物研究顯示[9],肺氣腫大鼠的膈肌氧化型纖維比例隨疾病進(jìn)展可發(fā)生變化,表明肺氣腫對(duì)膈肌結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的影響。膈肌超聲指標(biāo)對(duì)肺氣腫相關(guān)疾病的肺通氣功能有良好的評(píng)估價(jià)值,并可用于指導(dǎo)機(jī)械通氣治療后的恢復(fù)效果[10-13]。本研究中,筆者發(fā)現(xiàn)肺氣腫組患者的DD指標(biāo)明顯低于健康對(duì)照組(P<0.05),和既往研究結(jié)果相近。肺氣腫患者由于呼氣末肺殘氣量增加,肺通氣功能呈不同程度的下降,因此膈肌收縮幅度受限,可經(jīng)超聲準(zhǔn)確量化。此外,PSD是通過對(duì)右側(cè)腋中線肺肝交界區(qū)胸膜滑動(dòng)的測(cè)量指標(biāo),在肺通氣下降、膈肌萎縮等疾病中可觀察到PSD較低。本研究同樣發(fā)現(xiàn),肺氣腫組PSD指標(biāo)低于健康對(duì)照組(P<0.01),進(jìn)一步證實(shí)超聲定量監(jiān)測(cè)胸膜滑動(dòng)和膈肌移動(dòng)指標(biāo)可評(píng)價(jià)肺氣腫患者的肺通氣功能。

綜上,肺超聲技術(shù)對(duì)肺部疾病的診斷和評(píng)估具有較高的價(jià)值[14-15]。由于肺氣腫和健康肺組織均以A線為主要超聲特征,既往并無明確關(guān)于肺氣腫的肺超聲特征。本研究通過對(duì)臨床工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié),證實(shí)肺總量和肺殘氣量較大時(shí)的肺超聲A線定性及定量指標(biāo)存在一定差異,并設(shè)計(jì)了胸膜線與A線間距等新指標(biāo),對(duì)鑒別診斷有一定的價(jià)值。本研究的局限性:(1)樣本量較少;(2)未對(duì)全小葉型和小葉中心型肺氣腫進(jìn)行細(xì)化區(qū)分,是否產(chǎn)生不同的肺超聲征象尚未可知。盡管如此,本研究綜合臨床經(jīng)驗(yàn)并將肺超聲征象進(jìn)行量化,結(jié)果可證實(shí)肺超聲在肺氣腫中有較好的診斷效能,未來需大樣本量進(jìn)一步深究。

利益沖突：所有作者聲明無利益沖突

作者貢獻(xiàn)聲明

趙浩天:設(shè)計(jì)研究方案,實(shí)施研究過程,論文撰寫;白楊:設(shè)計(jì)研究方案,分析試驗(yàn)數(shù)據(jù);姚光耀:實(shí)施研究過程,資料搜集整理;劉元琳:實(shí)施研究過程,進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析;李麗、薛紅元:提出研究方向,論文終審