胸部定量CT用于评价机械通气治疗急性呼吸窘迫综合征患儿肺复张效果及选择呼气末正压值

闫淯淳，郝文瀚，杨 洋，刘 霜，张 瑾，曲 东，袁新宇*

(1.首都儿科研究所附属儿童医院放射科，2.重症医学科，北京 100020)

自诊断儿童急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome, ARDS)标准于2015年基于成人ARDS柏林标准而推出[1]后，对于儿童ARDS的研究不断深入，尤其针对保护性通气策略，即以呼气末正压(positive end expiratory pressure, PEEP)进行机械通气(mechanical ventilation， MV)，以实现肺复张[2-3]。MV时适当选择PEEP可增加ARDS患者功能残气量，减轻肺水肿、提高氧合；PEEP不足可减低肺泡复张效果，过高则易引起肺气漏而影响预后，但目前对于如何选择PEEP尚无具体标准[4-5]。本研究采用定量CT评价MV治疗ARDS患儿后肺复张效果，旨在为临床选择PEEP提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选择2018年8月—2020年12月21例首都儿科研究所附属儿童医院接受MV治疗的ARDS患儿，男13例，女8例，年龄4个月～13岁7个月，中位年龄7岁9个月(4岁1个月，11岁10个月)。纳入标准：①符合诊断儿童中重度ARDS标准(氧合指数≥8)[1]；②接受有创MV治疗；③接受肺部CT检查。本研究经院伦理委员会批准(KSSHERLL2018005)，检查前患儿监护人均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用GE Discovery 750HD CT仪。嘱患儿仰卧、足先进，连接呼吸机后行全肺扫描，参数：管电压100 kVp，自动管电流，层厚5 mm，层间距5 mm，螺距1.375∶1，转速0.4 s/rot。由1名重症医学科医师于CT扫描床旁进行肺复张操作，PEEP自5 cmH2O开始，以4 cmH2O幅度持续递增，每次通气维持2 min，至动脉血氧饱和度升至90%～95%时[2]，选取病变分布最广层面进行单层面CT扫描，记录此时的PEEP(即峰值PEEP)；以峰值PEEP维持通气2 min后，以4 cmH2O幅度持续递减PEEP至5 cmH2O。采用常规肺窗对全肺图像及复扫单层肺图像进行薄层重建，层厚0.625 mm。

1.3 图像处理与分析 由具有16年及17年儿科放射学工作经验的副主任医师各1名共同认定病变分布最广层面的全肺CT图像并予以评分[6]。根据轴位CT图像中心点将肺组织分为左上、左下及右上、右下4个象限，分别评价每个象限中的病变累及面积和程度：累及面积<25%记为1分、≥25%且<50%记为2分、≥50%且<75%记为3分、≥75%记为4分，可见磨玻璃密度(ground glass opacity， GGO)为病变程度1分、模糊影为2分、实变为3分，以4个象限(累及面积评分×累及程度评分)之和为最终得分。2名医师意见不一致时，交由具有30年儿科放射学工作经验的主任医师判定。

采用3D Slicer软件(3D-Slicer v4.11)分别于复张前、后肺部病变最广层面图像中勾画ROI，并按CT值划分不通气区(-100～100 HU)、低通气区(-500～-101 HU)、正常通气区(-800～-501 HU)及过度通气区(-1 000～-801 HU)[7]；计算各区面积占肺组织的比值，即面积占比，记录ROI内双肺亚段以上支气管显影数量。

1.4 统计学分析 采用SPSS 26.0统计分析软件。以±s表示符合正态分布的计量资料，采用t检验进行组间比较；以中位数(上下四分位数)表示不符合者。绘制Bland-Altman图，并采用组内相关系数(intra-class correlation coefficient, ICC)评价2名医师CT评分的一致性：以ICC<0.4为一致性较差，0.4≤ICC<0.6为一致性一般，0.6≤ICC<0.75为一致性较好，0.75≤ICC为一致性好。建立回归模型，反映CT评分与PEEP的关系。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

肺复张前、后各通气区面积占比差异均有统计学意义(P均<0.001)。MV后各区变化幅度不同，不通气区、低通气区、正常通气区及过度通气区对PEEP的敏感程度依次下降。肺复张后，病变最广CT层面中，双肺亚段以上支气管数量高于肺复张前(9.4±3.1vs. 6.2±2.3；t=7.713，P<0.001)。见表1和图1、2。

表1 ARDS患儿MV肺复张前、后各通气区面积占比比较(%)

图1 ARDS患儿MV肺复张前、后各通气区面积占比变化趋势图 A.不通气区； B.低通气区； C.正常通气区； D.过度通气区

2名医师做出的CT评分结果为18～42分，平均(31.79±5.80)分，且二者之间的一致性极好[ICC=0.910，95%CI(0.791，0.962)，P<0.001]，见图3。CT评分结果与肺复张所用PEEP呈线性正相关，相关系数为0.827(P<0.001)，由此建立回归模型如下：PEEP(5～30 cmH2O)=0.851×CT评分-5.383(P<0.001，R2=0.684)，见图4。

3 讨论

婴幼儿的肺泡及科恩孔(Kohn pore)均较少，且横膈几乎呈水平状，导致其收缩能力较差[2-3]，因此发生急性肺泡损伤时易引起肺萎陷不张；但另一方面，与成人相比，儿童ARDS也更易通过肺复张得到缓解和改善[3]。然而，受限于辐射损伤及患儿转运等因素，既往针对MV对于ARDS患儿肺复张效果及PEEP选择的CT研究较少。本组ARDS患儿转运过程中全程使用转运呼吸机，并由重症医学科医师负责肺复张操作，以保证患儿安全。

ARDS肺保护性通气策略是在低潮气量条件下适当选择PEEP，以维持肺组织充气，避免患者呼气时出现肺腺泡萎陷或过度膨胀，降低发生肺不张及气漏等并发症的风险。现有可用于评价肺复张效果的方法较多，其中呼吸机模式为临床所最常用，主要通过计算肺复张前、后的呼气末肺容量差而评价肺整体通气改善情况，但无法实现精细化评价。影像学方法如超声及CT亦可用于评价肺复张效果。超声受患者体型、皮下积气及胸廓骨质等多因素干扰，具有一定局限性。CT利用密度差成像，以阈值法显示萎陷肺泡重新膨胀的过程，在定量评价低通气、正常通气及过度通气区方面具有较大优势。

既往研究[8]结果显示，MV后ARDS患者肺复张程度与肺内病变累及范围相关。据此，本研究以ARDS病变累及面积及程度作为主要指标，计算MV后病变CT评分，结果显示2名医师评分的一致性极好，提示此法或可用于临床。本研究发现MV后CT评分与肺复张时所用PEEP呈线性正相关，即萎陷肺组织越多则通气越差、CT评分越高，呼气末需以更高压力使肺膨胀、复张。本研究所获CT评分与PEEP回归模型经临床验证显示效果较佳，肺复张后ARDS患儿不通气区及低通气区改善率均超过10%；但其R2=0.684，提示仍有待进一步优化。

本研究于肺复张后选择病变最广层面进行单次扫描，以进一步观察CT定量评价肺内气体分布的优势，同时尽可能降低辐射剂量。本研究发现肺复张前、后各通气区面积占比差异均有统计学意义，且各区变化幅度不同，其中不通气区和低通气区面积占比变化超过10%，表明复张效果良好[8]；不通气区、低通气区、正常通气区及过度通气区对PEEP的敏感程度依次降低，表明PEEP增高时萎陷肺泡膨胀最快，且未因压力过高而致正常通气的肺泡过度充气膨胀，即所用PEEP较佳。此外，本研究结果显示，肺复张后病变最广CT层面中，双肺亚段以上支气管数量明显较前增多，亦提示肺复张效果佳。

图2 ARDS患儿，男，6岁 A、B.肺复张前胸部轴位CT图(A)及伪彩图(B)示肺内大片实变，主要分布于右肺，CT评分25分； C、D.肺复张后胸部轴位CT图(C)及伪彩图(D)示右肺实变显著改善，但可见GGO，左肺透亮度增高、实变范围减小，双侧肺野内、中带支气管数量增多、管腔增大 (红色：不通气区；黄色：低通气区；绿色：正常通气区；蓝色：过度通气区)

图3 2名医师对ARDS CT评分一致性的Bland-Altman图 图4 ARDS患儿MV后肺复张CT评分与所用PEEP的线性回归模型

本研究的主要不足：①样本量小；②有待优化CT评分与PEEP回归模型，以提高拟合度；③未考虑病程及基础疾病对肺复张效果的影响；④为降低CT辐射损伤，均采用低剂量单次复扫，致所得数据连续性不佳。

综上所述，胸部定量CT可评价MV治疗ARDS患儿肺复张效果，并有助于临床选择肺复张所用PEEP。