肺超声A线伪像定性及定量新指标对肺气肿的诊断价值及特征分析

赵浩天,白杨,姚光耀,刘元琳,李丽,薛红元

肺气肿是由于肺细支气管壁结构破坏、弹性下降,终末细支气管和肺泡管腔过度膨胀,肺残气量和肺总气量增加为主要病理生理学表现的一类疾病[1]。肺气肿通过破坏肺泡毛细血管单位,影响肺通气量和气体交换效率,导致气短、呼吸困难症状,进而发展至慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD),严重影响生活质量和生存率,且肺癌风险增加[2-3]。肺CT是目前诊断肺气肿的最佳影像学工具[4-5],然而关于肺气肿的超声表现尚无相关研究。

由于肺气肿和正常肺组织均为含气结构,在超声下均表现为A线,系超声波传至胸膜线时与后方气体发生全反射而呈现的伪像。在实际超声工作检查中发现,由于肺气肿和正常肺组织含气量的不同,其A线特点具有一定差异。此外,肺气肿患者由于肺残气量和肺总量的增加、肺通气程度减少,其膈肌运动和胸膜滑动弱于正常人。本研究采用膈肌及肺超声技术对肺气肿患者进行检查,以期探究肺气肿的超声表现特征,报道如下。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选取2021年12月—2022年8月于河北省人民医院确诊为肺气肿的患者26例纳入肺气肿组,男21例,女5例,年龄55～87(72.8±9.8)岁。纳入标准:(1)年龄≥18岁;(2)符合肺气肿临床表现和体征,具有慢性支气管炎病史,存在气短、呼吸困难等症状,查体可见桶状胸、语颤减弱、肺肝浊音界下移等体征;(3)肺CT检查符合典型肺气肿表现,且右侧前胸壁可见典型肺气肿病灶[4-6]。排除标准:(1)胸膜肿瘤、肺肿瘤、大量胸腔积液、肺间质纤维化、气胸、皮下气肿等肺疾病;(2)膈肌萎缩、膈神经传导异常;(3)肥胖、过瘦或肋间隙过窄。另选取年龄相近的无肺疾病的受试者30例为健康对照组,男17例,女13例,年龄46～95(67.0±14.4)岁。2组性别、年龄比较差异无统计学意义(P>0.05),具有可比性。本研究已通过医院伦理委员会批准(科研伦审2020第265号),受试者及家属均知情同意并签署知情同意书。

1.2 肺超声测量指标与方法

1.2.1 “海岸征”或“平流层征”观察:使用GE vivid iq床旁超声仪,凸阵探头(频率1.7～3.4 MHz)经胸壁扫查肺组织,选取受试者右侧前胸壁(胸骨旁线与腋前线之间第2～4肋间)作为扫查位点,观察有无胸膜滑动征并记录,冻结并保存二维图像,见图1。将取样线垂直于胸膜并切换M模式,观察并记录“海岸征”或“平流层征”,见图2A、B。

注:A.健康对照组前胸壁肺超声显示为A线;B.肺气肿患者肺超声显示为A线,间距较小;C.健康对照组肺CT表现;D.肺气肿患者肺CT表现。图1 健康对照组与肺气肿组的二维肺超声和肺CT比较Fig.1 Comparison of two-dimensional lung ultrasound and lung CT between healthy control group and Emphysema group

注:A.健康对照组肺超声M模式表现为海岸征;B.肺气肿患者肺超声M模式表现为平流层征;C.健康对照组胸膜线与A1线间距21.58 mm,A1线与A2线间距21.35 mm;D.肺气肿患者胸膜线与A1线间距8.44 mm,A1线与A2线间距8.54 mm。图2 健康对照组与肺气肿组间超声M模式特征与A线间距比较Fig.2 Comparison of M-mode characteristics and A-line spacing between healthy control group and Emphysema group

1.2.2 A线的dP-A、 dA1-A2检测:选择高频线阵9L探头(频率3～9 MHz),选取受试者右侧前胸壁(同上),嘱患者平静呼吸,使用超声探头垂直于胸壁进行扫查,于呼气末冻结图像,可见胸膜线和后方多条平行的A线。测量胸膜线与第1条A线的垂直距离(distance between pleura and A1-line,dP-A1),以及第1条A线与第2条A线的垂直距离(distance between A1-line and A2-line,dA1-A2),见图2C、D。

1.2.3 胸膜滑动度(pleura sliding displacement,PSD)检测:将线阵探头置于患者腋中线,同时显示肺胸膜、肝脏和膈肌,观察肺肝交界区随呼吸发生往返运动,固定探头位置,分别于呼气末期和吸气末期沿胸膜线方向测量肺肝交界点与声窗左缘的距离,二者差值即PSD,见图3A、B。

注:A、B.同一受试者呼气末和吸气末期肺肝交界区距离声场左缘距离,二者差值即胸膜滑动度(PSD),25.25-14.92=10.33 mm;C.肺气肿患者的膈肌移动度(DD)10.7 mm;D.健康对照组膈肌移动度18.3 mm。图3 胸膜滑动度和膈肌移动度的测量Fig.3 Measurement of pleural sliding and diaphragmatic movement

1.2.4 膈肌移动度(diaphragm displacement,DD)检测:将凸阵探头以横切面置于右侧锁骨中线与肋缘下交点位置,获取膈肌顶部声像,采用M模式,测量呼气末期至吸气末期的垂直距离,即DD,见图3C、D。

2 结 果

2.1 2组受试者一般资料比较 肺气肿组呼吸频率高于健康对照组,氧饱和度低于健康对照组,差异有统计学意义(P<0.01);肺气肿组与健康对照组之间性别、年龄、心率、收缩压、舒张压等指标间比较差异均无统计学意义(P>0.05),见表1。

表1 健康对照组和肺气肿组间一般资料比较Tab.1 Comparison of general data between healthy control group and Emphysema group

2.2 2组受试者超声指标比较 肺气肿组的dP-A1、dA1-A2、DD和PSD显著低于健康对照组,差异有统计学意义(P<0.05);肺气肿组M模式为平流层征的比例高于健康对照组,海岸征低于健康对照组,差异有统计学意义(P<0.01);2组间胸膜滑动征比较差异无统计学意义(P>0.05),见表2。

表2 健康对照组和肺气肿组超声指标比较Tab.2 Comparison of ultrasound indicators between healthy control group and Emphysema group

2.3 各超声指标对肺气肿的诊断效能 dP-A1、dA1-A2分别以17.7 mm和16.7 mm为截断值,AUC值分别为0.790和0.787,诊断肺气肿的敏感度分别为0.800和0.967,特异度分别为0.731和0.577;PSD以12.13 mm为截断值,AUC值为0.833,诊断肺气肿的敏感度为0.700,特异度为0.885;DD以14.05 mm为截断值,AUC值为0.659,诊断肺气肿的敏感度为0.433,特异度为0.885,见表3。

表3 各超声指标对肺气肿的诊断效能分析Tab.3 Analysis of the diagnostic efficacy of various ultrasound indicators for Emphysema

2.4 肺气肿的肺超声特征小结 整合上述肺超声定性及定量指标,对肺气肿的肺超声特征描述小结,见表4。

表4 肺气肿和正常肺的超声特征对比小结Tab.4 Summary of comparison of ultrasonic characteristics between Emphysema and normal lung

3 讨 论

肺气肿是以终末细支气管和肺泡永久性膨大和充气过度,破坏肺组织和通气功能为主要表现的一类疾病[2]。既往关于肺气肿的肺超声征象研究较少。在床旁急诊肺超声(bedside lung ultrasound emergency, BLUE)方案中,正常肺、气胸和以肺气肿为主要病理基础的COPD均表现为双肺A线[7]。在二维灰阶征象中,A线差异并未被表述,而是通过“肺点征”作为气胸的诊断标准,以双肺A线、存在胸膜滑动且下肢深静脉无血栓作为COPD(即肺气肿)的诊断标准。然而,正常肺的超声表现亦如此。在实际工作中,同样表现为A线伪像,肺气肿的A线却与正常肺不同,在设置同等扫查深度的条件下,肺气肿的A线数量明显多于正常肺,其A线间距明显缩短。本研究对dP-A1和dA1-A2进行测量发现,肺气肿组的dP-A1和dA1-A2明显低于健康对照组(P<0.01),考虑为肺气肿患者的肺泡过度膨胀、肺残气量明显增加,导致肺内含气量占比增高,在肺超声中的A线伪像不同于正常肺,这是肺气肿和正常肺的一个鉴别点,对BLUE方案是一个补充。

此外,BLUE方案中,超声M模式下,健康肺表现为“海岸征”,而气胸表现为“平流层征”[8],导致二者差异的原因是胸腔内气体和肺内的气体含量占比不同(气胸为100%,正常肺为98%)[7]。当发生肺气肿时,由于肺残气量增加,相邻肺泡因肺泡壁破坏而相互融合,其气体含量占比将高于正常肺[7],甚至切近纯气体。本研究发现,有7例(26.9%)肺气肿患者在M模式下为“平流层征”,考虑为肺含气量明显增高所致,与其病理机制相符。

本研究中,有3例(11.5%)肺气肿患者未观察到胸膜滑动征,考虑为肺气肿程度严重、残气量较大,导致前胸壁位置的胸膜滑动征很弱,超声未识别。通过对肺肝交界区扫查测量PSD发现,肺气肿患者PSD明显低于健康对照组,表明肺气肿患者胸膜滑动存在,但弱于正常人。

动物研究显示[9],肺气肿大鼠的膈肌氧化型纤维比例随疾病进展可发生变化,表明肺气肿对膈肌结构产生一定的影响。膈肌超声指标对肺气肿相关疾病的肺通气功能有良好的评估价值,并可用于指导机械通气治疗后的恢复效果[10-13]。本研究中,笔者发现肺气肿组患者的DD指标明显低于健康对照组(P<0.05),和既往研究结果相近。肺气肿患者由于呼气末肺残气量增加,肺通气功能呈不同程度的下降,因此膈肌收缩幅度受限,可经超声准确量化。此外,PSD是通过对右侧腋中线肺肝交界区胸膜滑动的测量指标,在肺通气下降、膈肌萎缩等疾病中可观察到PSD较低。本研究同样发现,肺气肿组PSD指标低于健康对照组(P<0.01),进一步证实超声定量监测胸膜滑动和膈肌移动指标可评价肺气肿患者的肺通气功能。

综上,肺超声技术对肺部疾病的诊断和评估具有较高的价值[14-15]。由于肺气肿和健康肺组织均以A线为主要超声特征,既往并无明确关于肺气肿的肺超声特征。本研究通过对临床工作实践经验进行总结,证实肺总量和肺残气量较大时的肺超声A线定性及定量指标存在一定差异,并设计了胸膜线与A线间距等新指标,对鉴别诊断有一定的价值。本研究的局限性:(1)样本量较少;(2)未对全小叶型和小叶中心型肺气肿进行细化区分,是否产生不同的肺超声征象尚未可知。尽管如此,本研究综合临床经验并将肺超声征象进行量化,结果可证实肺超声在肺气肿中有较好的诊断效能,未来需大样本量进一步深究。

利益冲突：所有作者声明无利益冲突

作者贡献声明

赵浩天:设计研究方案,实施研究过程,论文撰写;白杨:设计研究方案,分析试验数据;姚光耀:实施研究过程,资料搜集整理;刘元琳:实施研究过程,进行统计学分析;李丽、薛红元:提出研究方向,论文终审