重症超声在重症患者呼吸治疗中的作用

丁 欣，刘丽霞，王小亭，中国重症超声研究组

(1.中国医学科学院 北京协和医院 重症医学科，北京 100730；2.河北医科大学第四医院 重症医学科，河北 石家庄 050011)

重症超声在重症患者呼吸治疗中的作用

丁 欣1，刘丽霞2，王小亭1，中国重症超声研究组

(1.中国医学科学院 北京协和医院 重症医学科，北京 100730；2.河北医科大学第四医院 重症医学科，河北 石家庄 050011)

重症患者的呼吸治疗的理念已经从单一的呼吸支持外延到整体的呼吸循环管理。相对于传统的影像学工具，重症超声具有便捷、实时、可重复的特点，并可以进行呼吸、循环等多目标整合的动态评估。中国重症超声研究组已经推动了形成了中国重症超声专家共识，为重症超声在临床中的实际应用提供了相应的建议。本文描述目前重症超声在重症患者呼吸治疗中的具体应用，着重于相关呼吸系统疾病的诊断和治疗，也为重症医学医生在床旁实际应用这一工具提供一个框架。

危重病人医疗；呼吸疗法；超声检查

王小亭，北京协和医院重症医学科副教授，北京协和医学院临床医学博士，中国重症超声研究组执行组长。从事重症医学10余年，于2003年起进行一系列的与重症医学相关的临床与科学研究工作，尤其在休克与血流动力学、感染性休克相关的心肌抑制等方面进行大量工作，并且负责多项部级、国家级科研课题申报，其中多项获得批复。

2007年以来，在刘大为教授倡导下，在我国重症医学界最早开展了重症超声临床与科研工作，并于2010年在美国哈佛医学院接受了相关的培训与认证。同时，展开了相关的国内与国际交流合作，还多次在国际重症超声联盟(WINFOCUS)组织的国际大会上担任讲者，并参与国际重症心脏超声应用指南编写。目前担任中国重症超声研究组执行组长，WINFOCUS中国区的co-Director及国际重症超声培训师、中华医学会重症医学分会5C培训师以及中华医学杂志中文版及英文版审稿专家，中国临床医生特约编辑。

近些年随着重症血流动力学治疗理念的推出和不断发展，血流动力学无处不在的理念已经深入人心，而重症患者呼吸治疗的概念也从单一的呼吸支持外延到整体的呼吸循环管理[1]。传统的影像学工具包括胸部平片甚至CT扫描已经逐渐难以胜任对重症患者呼吸治疗的评估。随着科学依据的不断增多，重症超声已经成为重症患者床旁评估的一门新兴的手段。超声具有动态、实时、可重复的特点，不仅可以用于病情的评估，还可以进行多目标整合的动态评估，为重症患者的诊断与治疗调整提供及时、准确的指导。近期，随着中国重症超声研究组所推动的《中国重症超声专家共识》的发布，重症超声的术语、理念、评估方式也都有了相应的标准[2]。本文阐述了重症超声目前在重症患者呼吸治疗中的应用，着重于呼吸系统疾病的诊断与治疗评估，同时也为重症医学医生在床旁实际应用这一工具提供相应的框架。

1 肺部超声是重症超声的重要组织部分，具有动态、实时的特点

肺部超声对于肺的描述主要基于真实影像及伪影两个方面，其所产生的图像主要由肺实质的“气液比”决定。肺内不同病变组织气液比例不同，肺部超声可以产生相应不同的征象，主要有3种情况：正常通气的肺组织会产生与胸膜线平行的横向伪影(A线)，部分通气的肺组织会形成纵向的激光样伪影(B线)，而气体完全消失的实变区域会产生类似实质脏器的征象(肺实变)。此外，超声也能发现胸膜腔内物质聚集所形成的特征性形态，当气体聚集即气胸时，会出现胸膜滑动征消失与肺点，当液体聚集时，两层胸膜之间会产生低回声的超声表现。基于肺内不同病变组织气液比例不同所组成的连续征象谱，可以明确一系列的临床症状：正常形态、间质综合征、胸腔积液、实变及气胸，这构成了肺部超声的基本理论基础[3]。

将影像转化为数字(半定量)是使用肺部超声评估肺整体通气状态的有效方法。在单一的肺区域，肺部超声对通气丧失的定性评估与CT表现的相关性很好。根据通气丧失的程度，可以将肺部超声的影像分为正常、中度通气丧失、重度通气丧失及实变4种类型。将每种类型的征象进行赋值，即可对肺部的通气状况进行量化评分，而这种评分已经有效应用于呼吸机相关肺炎(VAP)和急性呼吸窘迫综合症(ARDS)患者的多项研究中[4-5]。

2 呼吸衰竭的鉴别诊断

如何诊断呼吸衰竭是重症患者的呼吸治疗中最常见的问题，这些问题通过床旁胸片往往不能得到满意的回答，如果CT检查在时间、临床状况及经济负担等条件都不允许的情况下，这些问题可能会变得非常严重。有研究显示，肺部超声显示出的胸膜及肺组织的病变特征比目前ICU床旁所使用的听诊器和胸片有着更高的敏感度和特异度，而全面的肺部超声检查通常能够迅速的明确肺部病变的原因。

床旁肺部超声诊断(bedside lung ultrasound in emergency， BLUE)流程在3分钟内对于肺和深静脉血栓进行快速筛查，可对急性呼吸衰竭或低氧血症的病因做出快速、准确的诊断，包括静水压增高性肺水肿，慢性阻塞性肺疾病急性加重或重症支气管哮喘、肺栓塞、气胸和肺炎，其诊断的准确率可达90.5%[6]。多项研究发现，BLUE-plus流程和改良的床旁肺部超声诊断(MBLUE)流程能够显著增加ICU患者肺实变和肺不张监测的敏感度、特异度和准确性[7-8]。

某些导致呼吸衰竭的疾病通常同时累及呼吸与循环系统，比如肺栓塞和肺水肿。此时，应用重症超声的多目标理念进行多器官(心、肺、血管)的联合超声检查有助于诊断准确性的提高。肺栓塞除了肺部超声常为A表现以外，心脏超声显示“D”字征，下肢静脉超声发现血栓也可以为肺栓塞的诊断提供间接证据；而心脏收缩功能下降，下腔静脉增宽常为静水压升高性肺水肿的心脏超声表现。研究证明，联合超声检查可以准确诊断肺栓塞[9]。

3 肺部感染的诊断及监测

研究发现，肺部超声可以有效的诊断与监测社区获得性肺炎[10]，可也用于VAP的早期诊断[11]。社区获得性肺炎的影像学特征可以分为肺实质、胸膜及血管3个部分。肺实质的超声影像主要表现为低回声区域的动态支气管充气征，70%～97%的肺炎患者均可出现，胸膜的主要发现为背部的胸腔积液(约34%～61%的患者存在)，而彩色多普勒显示增强的树样血管征象是其鉴别诊断的重要手段。肺部超声诊断社区获得性肺炎的敏感度与特异度分别为93.4%和97.7%[12]。Chavez等[13]进行的一项包含1 172例患者的研究显示，肺部超声在成人中诊断肺炎的敏感度和特异度也高达94%与96%，通过监测感染的超声征象，肺部超声也是床旁早期诊断VAP的可靠的工具[11]。

肺部超声通气评分可以有效监测VAP抗生素的疗效[5]。VAP患者在开始抗感染治疗后，其肺部超声通气量化评分与CT测出的肺通气状态密切相关。超声评分主要通过对肺的12个区域进行全面的检查计算得出，根据形态的变化进行评分，其中包括正常、间隔排列的B线和(或)小的胸膜下实变、融合的B线及实变。

4 肺水肿的鉴别诊断及严重程度评估

静水压升高性肺水肿和渗透性肺水肿在临床上都表现为呼吸困难，双肺湿啰音，影像学差别也很小，肺部超声也都是以B征象为主，临床鉴别起来较为困难。但心肺超声联合检查可以快速有效的进行鉴别。首先，两种肺水肿虽均表现为B征象，但其分布及B线的特征有所不同，静水压升高性肺水肿的B线分布比较均匀，且无胸膜线改变，胸膜滑动不受影响[14]；而渗透性肺水肿的B线分布则表现为非重力依赖区较轻，重力依赖区较重，甚至会出现肺实变等征象，并且由于渗出的液体黏性较高，胸膜滑动征也通常会减弱与消失。心脏超声的区别更为显著，静水压升高性肺水肿通常继发于心功能不全与容量过负荷的，心脏超声常表现为心脏收缩功能的显著下降及下腔静脉内径增宽等容量过负荷的表现；而渗透性肺水肿通常继发于感染等因素，其心功能往往正常甚至可能收缩增强，容量也往往无过负荷的表现[15]。

在心源性肺水肿时，B线的总数及密度可以作为肺实变严重程度的标记，其与胸片、动脉血氧、心房尿钠肽、经肺热稀释法所测得的血管外肺水及肺动脉毛细血管嵌顿压均存在相关性[16]。研究显示，与胸片与肺部听诊相比，肺部超声监测血管外肺水的变化更为敏感，甚至在动物模型中发现，B线甚至比氧合的下降更早出现[17]。另外，B线数目进行性减少直至完全消失，也与患者对持续气道正压通气或脱水治疗有效有良好的相关性。有足够的证据显示，肺部超声可以作为检测血管外肺水的一项实时有效的床旁工具[18]。

5 ARDS的诊断与治疗

随着对ARDS认识的逐渐深入，国内外学者发现，ARDS经常伴有血流动力学的不稳定，其对循环的影响主要包括肺动脉高压，机械通气造成右心室功能受损及伴随严重感染的影响[19]。从这个意义上说，ARDS是一种呼吸循环同时受累的严重疾病，而重症超声呼吸循环多目标评估的特点为ARDS的诊断与治疗提供了有效的工具。早在2012年，王小亭等[20]就提出，重症超声已经成为ARDS诊治中的新手段，其在指导ARDS诊断、评估肺复张潜能、指导右心保护与机械通气策略及并发症等方面均有着重要作用。

ARDS肺部病变具有非均质的特点，而肺部超声对于肺不同程度的渗出性病变、实变等进行定性的影像学评估与胸部CT具有很强的一致性，有助于ARDS的诊断。非匀齐B线分布，胸膜线异常征象，前壁胸膜下实变，存在正常肺实质及胸膜滑动征减弱或消失等征象可以提示存在ARDS。此外，ARDS的柏林定义要求需要行心脏超声除外心源性肺水肿[21]。因此，心肺联合超声有助于床旁实时诊断ARDS。

俯卧位是ARDS患者治疗的重要手段之一。研究证明，俯卧位可单独或联合肺复张改善重力依赖区肺组织的膨胀程度，从而改善氧合并降低病死率[22-23]，对需要进行体外膜氧合(ECMO)的患者俯卧位也能改善患者氧合及肺顺应性。重症患者俯卧位时，重症超声可用于对肺局灶或均一性病变进行评估，尤其是重力依赖区肺的复张情况，并通过半定量评分的方式来预测患者俯卧位的有效性[24]，指导俯卧位的时间和频次[25]，评价患者的俯卧位潜能甚至预测患者的预后[4]。

对ARDS患者进行适当的肺复张并选择适当的呼气末正压(PEEP)可能会改善部分患者的氧合，但研究显示，并不是所有的患者均适合肺复张，因此肺复张潜能的评估显得尤为重要。根据肺部病变的累及范围可将肺的病变分为局灶型、斑片型及弥漫型3类，病变分布越弥漫具有复张潜能的可能性越大[26]。与床旁胸片相比，肺部超声对肺部病变均一性的判断更为准确，可以有效的判断ARDS患者的肺复张潜能。另外，肺部征象本身也可以间接反映患者是否具有肺复张潜能，比如机械通气患者吸气相征象较呼吸相有明显改善，或者肺实变表现为动态支气管充气征，均提示相应的肺存在可通过增加压力而改善的可能性。动态手段也是判断肺复张潜能的一种重要的方式，Gattinoni等[26]用全肺CT分别计算了在45 cm的气道压和5 cm的气道压时肺通气的改善情况，以判断患者是否具有肺复张潜能。同样，这种手段也可以用重症超声来实现，经胸的肺部超声可以检测到早期ARDS患者PEEP试验前后非通气肺区域的改变[27-28]。肺部超声气化评分使得肺部超声对于肺复张过程能进行量化的评价，更增加了其临床实用性[29]。由此可见，肺部超声可以对ARDS患者的肺复张潜能进行静态、动态及动态手段前后的评估。

右心功能受累是ARDS患者血流动力学改变的一个重要特征。ARDS患者微血栓、动脉重构及低氧所导致的血管痉挛、酸中毒及炎性因子等多种因素均会导致肺血管阻力增加，从而导致肺动脉压升高；与此同时，机械通气治疗使得跨肺压差增加，从而增加右心后负荷，这些因素的共同作用使得右心功能更易受累，出现急性肺源性心脏病，其主要表现为右心室体积增大及室间隔矛盾运动。右心室受累可通过室间隔来影响左心室的舒张功能，从而造成循环的进一步恶化。研究显示，ARDS患者急性肺源性心脏病的发生率可达25%左右[30]。由此可见，右心功能的实时监测是ARDS循环管理的关键[31]。在国际专家共识中，应用重症超声来监测ARDS患者的右心功能已经成为一个必须手段，并且在此基础上提出了以右心保护为主的通气策略，强调应根据右心室的功能来选择PEEP，重度ARDS患者可采用俯卧位通气以降低肺动脉压，改善右心室功能[32]。

气胸是ARDS机械通气治疗尤其是肺复张的并发症之一，一旦发现和处理不及时，会导致病情急剧恶化。肺部超声检查诊断气胸敏感度、准确性及阴性预计值均远高于胸部X线，与CT接近，且具有即时，床旁，便捷的特点，有利于气胸的早期发现[33]。

6 困难脱机的超声评估

脱机是机械通气过程中较为棘手的问题，脱机失败可能会导致机械通气时间的延长与再插管。常见的脱机失败原因包括气道、肺源性、心源性及膈肌功能不全等因素[34]。重症超声可以通过对脱机失败的多种因素进行动态评估，评价患者是否具备脱机条件，从而及时调整治疗方案，制定相应的治疗措施。在脱机前，超声可以判断患者的气道是否通畅，肺部是否存在大面积的实变[35]，对血管外的肺水进行半定量评估，了解患者双侧膈肌的运动及收缩情况[36]等，值得注意的是，脱机相关的心功能不全往往也可以通过评估患者左心室充盈压、容量状态及心脏功能进行判断[37-38]。因此，重症超声可以从多个环节判断困难脱机原因，从而为指导患者成功脱机提供充分依据。

总之，重症超声具有床旁、便捷、准确、多目标整合等优点，不仅有助于临床获得更多有价值的信息，更深入到重症患者呼吸治疗的方方面面。重症超声可以快速明确呼吸衰竭的病因，对肺部感染进行诊断与监测，对肺水肿的病因进行鉴别及严重程度评估，对ARDS时诊断治疗，循环管理及并发症的防治等各个方面提供有效的帮助，并可有效判断脱机失败的原因。我们有理由相信，重症超声在重症患者呼吸治疗领域必将有着更为广阔的前景。

[1] 刘大为， 王小亭， 张宏民， 等. 重症血流动力学治疗-北京共识[J]. 中华内科杂志， 2015， 54(3): 248-271.

[2] 王小亭， 刘大为， 于凯江， 等. 中国重症超声专家共识[J]. 中华内科杂志， 2016， 55(11): 900-912.

[3] Lichtenstein D， Lichtenstein D. Whole body ultrasonography in the critically ill[M]. Heidelberg ; New York: Springer， 2010.

[4] Wang XT， Ding X， Zhang HM， et al. Lung ultrasound can be used to predict the potential of prone positioning and assess prognosis in patients with acute respiratory distress syndrome[J]. Crit Care， 2016， 20(1): 385.

[5] Bouhemad B， Liu ZH， Arbelot C， et al. Ultrasound assessment of antibiotic-induced pulmonary reaeration in ventilator-associated pneumonia[J]. Crit Care Med， 2010， 38(1): 84-92.

[6] Lichtenstein DA， Meziere GA. Relevance of lung ultrasound in the diagnosis of acute respiratory failure: the BLUE protocol[J]. Chest， 2008， 134(1): 117-125.

[7] 王小亭， 刘大为， 张宏民， 等. 改良床旁肺部超声评估方案对重症患者肺实变和肺不张的诊断价值[J]. 中华内科杂志， 2012， 51(12): 948-951.

[8] 丁欣， 王小亭， 陈焕， 等. 不同床旁肺部超声评估方案评估膈肌点位置与征象的研究[J]. 中华内科杂志， 2015， 54(9): 778-782.

[9] Nazerian P， Vanni S， Volpicelli G， et al. Accuracy of point-of-care multiorgan ultrasonography for the diagnosis of pulmonary embolism[J]. Chest， 2014， 145(5): 950-957.

[10] Reissig A， Copetti R， Mathis G， et al. Lung ultrasound in the diagnosis and follow-up of community-acquired pneumonia: a prospective， multicenter， diagnostic accuracy study[J]. Chest， 2012， 142(4): 965-972.

[11] Mongodi S， Via G， Girard M， et al. Lung ultrasound for early diagnosis of ventilator-associated pneumonia[J]. Chest， 2016， 149(4): 969-980.

[12] Reissig A， Copetti R. Lung ultrasound in community-acquired pneumonia and in interstitial lung diseases[J]. Respiration， 2014， 87(3): 179-189.

[13] Chavez MA， Shams N， Ellington LE， et al. Lung ultrasound for the diagnosis of pneumonia in adults: a systematic review and meta-analysis[J]. Respir Res， 2014， 15: 50.

[14] Al Deeb M， Barbic S， Featherstone R， et al. Point-of-care ultrasonography for the diagnosis of acute cardiogenic pulmonary edema in patients presenting with acute dyspnea: a systematic review and meta-analysis[J]. Acad Emerg Med， 2014， 21(8): 843-852.

[15] Bataille B， Riu B， Ferre F， et al. Integrated use of bedside lung ultrasound and echocardiography in acute respiratory failure: a prospective observational study in ICU[J]. Chest， 2014， 146(6): 1586-1593.

[16] Via G， Storti E， Gulati G， et al. Lung ultrasound in the ICU: from diagnostic instrument to respiratory monitoring tool[J]. Minerva Anestesiol， 2012， 78(11): 1282-1296.

[17] Gargani L， Lionetti V， Di Cristofano C， et al. Early detection of acute lung injury uncoupled to hypoxemia in pigs using ultrasound lung comets[J]. Crit Care Med， 2007， 35(12): 2769-2774.

[18] Volpicelli G， Elbarbary M， Blaivas M， et al. International evidence-based recommendations for point-of-care lung ultrasound[J]. Intensive Care Med， 2012， 38(4): 577-591.

[19] Vieillard-Baron A， Matthay M， Teboul JL， et al. Experts' opinion on management of hemodynamics in ARDS patients: focus on the effects of mechanical ventilation[J]. Intensive Care Med， 2016， 42(5): 739-749.

[20] 王小亭， 刘大为. 重症超声:急性呼吸窘迫综合征诊治中的新手段[J]. 中华内科杂志， 2012， 51(12): 929-931.

[21] Ferguson ND， Fan E， Camporota L， et al. The Berlin definition of ARDS: an expanded rationale， justification， and supplementary material[J]. Intensive Care Med， 2012， 38(10): 1573-1582.

[22] Guerin C， Reignier J， Richard JC， et al. Prone positioning in severe acute respiratory distress syndrome[J]. N Engl J Med， 2013， 368(23): 2159-2168.

[23] 周翔， 刘大为， 隆云， 等. 俯卧位通气联合肺复张对重度急性呼吸窘迫综合征患者预后的影响[J]. 中华内科杂志， 2014， 53(6): 437-441.

[24] 丁欣， 刘大为， 王小亭， 等. 俯卧位肺部超声检查预测急性呼吸窘迫综合征患者俯卧位通气的预后价值[J]. 中华内科杂志， 2014， 53(9): 719-723.

[25] 王艺萍， 肖菲， 黎嘉嘉， 等. 床旁超声指导设定重度急性呼吸窘迫综合征患者的通气时间[J]. 中华医学杂志， 2015， 95(19): 1448-1452.

[26] Gattinoni L， Caironi P， Cressoni M， et al. Lung recruitment in patients with the acute respiratory distress syndrome[J]. N Engl J Med， 2006， 354(17): 1775-1786.

[27] Stefanidis K， Dimopoulos S， Tripodaki ES， et al. Lung sonography and recruitment in patients with early acute respiratory distress syndrome: a pilot study[J]. Crit Care， 2011， 15(4): R185.

[28] Rode B， Vucic M， Siranovic M， et al. Positive end-expiratory pressure lung recruitment: comparison between lower inflection point and ultrasound assessment[J]. Wien Klin Wochenschr， 2012， 124(23-24): 842-847.

[29] Bouhemad B， Brisson H， Le-Guen M， et al. Bedside ultrasound assessment of positive end-expiratory pressure-induced lung recruitment[J]. Am J Respir Crit Care Med， 2011， 183(3): 341-347.

[30] Repesse X， Charron C， Vieillard-Baron A. Right ventricular failure in acute lung injury and acute respiratory distress syndrome[J]. Minerva Anestesiol， 2012， 78(8): 941-948.

[31] Ali OM， Masood AM， Siddiqui F. Bedside cardiac testing in acute cor pulmonale[J]. BMJ Case Rep， 2014， 2014.

[32] Repesse X， Charron C， Vieillard-Baron A. Acute cor pulmonale in ARDS: rationale for protecting the right ventricle[J]. Chest， 2015， 147(1): 259-265.

[33] Alrajhi K， Woo MY， Vaillancourt C. Test characteristics of ultrasonography for the detection of pneumothorax: a systematic review and meta-analysis[J]. Chest， 2012， 141(3): 703-708.

[34] Heunks LM， van der Hoeven JG. Clinical review: the ABC of weaning failure--a structured approach[J]. Crit Care， 2010， 14(6): 245.

[35] Soummer A， Perbet S， Brisson H， et al. Ultrasound assessment of lung aeration loss during a successful weaning trial predicts postextubation distress[J]. Crit Care Med， 2012， 40(7): 2064-2072.

[36] DiNino E， Gartman EJ， Sethi JM， et al. Diaphragm ultrasound as a predictor of successful extubation from mechanical ventilation[J]. Thorax， 2014， 69(5): 423-427.

[37] Caille V， Amiel JB， Charron C， et al. Echocardiography: a help in the weaning process[J]. Crit Care， 2010， 14(3): R120.

[38] Teboul JL， Monnet X， Richard C. Weaning failure of cardiac origin: recent advances[J]. Crit Care， 2010， 14(2): 211.

Critical ultrasonography in respiratory therapy for critical ill patients

Ding Xin1，Liu Lixia2，Wang Xiaoting1，Chinese Critical Ultrasound Study Group

1.Department of Critical Care Medicine， Peking Union Medical College Hospital， Chinese Academy of Medical Sciences，Beijing 100730， China；2.Department of Intensive Care Unit，the Fourth Hospital of Hebei Medical University，Shijiazhang 050011， China

Wang Xiaoting，Email: icuting@163.com

The conception of respiratory therapy of critical ill patients has extended from the respiratory support to the management of respiration and circulation. Compared with other traditional imaging tools， critical ultrasonography is simple， real-time， and reproductive， and can focus on multiple goals in the respiratory and circulatory system. The Chinese experts' consensus on Critical-Ultrasound promoted by Chinese Critical Ultrasound Study Group (CCUSG) recently provided recommendations supporting the clinical practice. The paper was to describe the current uses of critical ultrasound in the respiratory treatment of critical ill patients， with an emphasis on the diagnosis and treatment of the respiratory disease， and to provide a framework for the practical application of this tool at the bedside.

cirtical care; respiratory therapy; ultrasonography

王小亭，Email: icuting@163.com

R473

A

1004-583X(2017)05-0388-05

10.3969/j.issn.1004-583X.2017.05.003

2017-04-07 编辑:王秋红