一、概述
急性呼吸窘迫综合征（ARDS）定义为导致肺泡分流和气体交换障碍的非心源性肺水肿。根据最近的发现，ARDS可能占重症监护病房（ICU）入院人数的10%，但仍未得到充分认识。肺保护性机械通气、呼气末正压（PEEP）、俯卧位和限制性液体治疗已成为ARDS临床管理的基石。然而，对这些治疗策略的反应可能会有所不同，并且很难预测。
根据2012年柏林的定义，ARDS的诊断基于已知临床损伤后1周内低氧血症和双侧胸阴影的发作，这不能完全用心力衰竭或液体超负荷来解释。双侧浸润仍然是ARDS诊断的标志之一，可通过计算机断层扫描（CT）和X线检查发现。然而，这些成像技术有一定的局限性。胸部X线检查仅具有中等的观察者间可靠性。虽然CT扫描已被证明比胸部X线检查更准确，但必须考虑将重症患者运送到ICU的风险。此外，在资源有限的环境中，这些技术的可及性有限，可能会阻碍ARDS的识别。
替代成像技术有可能成为ARDS患者诊断和治疗管理的有用工具。在这些技术中，心脏和肺部的超声评估已在重症监护环境中广泛实施。床旁肺部超声（LUS）具有一定的优点，例如：避免运输和辐射的需要；与听诊和胸部X线照相相比，LUS可以更好地检测与ARDS相关的肺部病理异常。自1968年首次描述以来，LUS的临床实用性多年来一直受到质疑，因为组织和空气之间的阻抗差异被认为是超声检查的限制因素。近几十年来，它已成为管理危重患者不可或缺的床边诊断工具。国际指南和共识建议在ICU和急诊科使用LUS。超声心动图也已成为重症监护环境中诊断、监测和指导临床决策的重要工具。它可以评估左心室和右心室收缩功能、充盈压、前负荷反应和肺动脉高压。LUS和超声心动图的组合为ARDS患者床旁检查提供了有价值的信息。最近，超声已被用于评估特定临床情况下的呼吸肌功能，例如撤机困难。
本文综述了胸部超声（包括肺和膈肌检查）在ARDS患者临床评估中的应用，并讨论了其局限性和未来展望。
二、超声检查基础
LUS可以使用不同的探头。选择取决于患者的解剖结构和要评估的可疑异常。线性高频探头适用于胸膜检查，特别是胸壁薄的患者和胸部前部检查期间。相控阵和凸面低频探头更便于探查侧位和后部区域，并且有助于胸壁较厚的患者评估肺深部区域的异常。
理想情况下，LUS检查应根据系统方案进行。已经提出了几种方法来探索肺。首先，开发了急诊床旁肺超声（BLUE）方案，用于诊断急诊情况下的急性呼吸衰竭（ARF）。它定义了每个肺 3 个兴趣点（蓝点）：前壁的上和下BLUE点，以及后外侧肺泡和/或胸膜综合征 （PLAPS），即“PLAPS 点”。16 个区域的检查允许定量肺通气方法，通常用于ICU 。每个胸壁可以以前腋下线和后腋线作为解剖标志（前、侧和后）分为三个区域，其中每个区域分为两个区域，即上区和下区。在每个感兴趣的区域中，必须通过横向移动探头来探索所有相邻肋间隙的肺表。位于肩胛骨后面的上叶背肺段是LUS无法探索的唯一区域。
正常的超声模式由肺滑动和规则间隔的水平线（A线）定义（图1）。A线对应于胸膜线的混响伪影，表明存在高气体体积比。因此，它们可以在正常充气的肺以及过度充气的肺和气胸中看到。
图1 肺通气
注：A：正常通气；B：多条且分隔良好的B线；C：融合B线；D：实变
随着肺通气功能减退，LUS形态从A线变为B线。B线是由于液体积聚（静水压升高或毛细血管通透性改变）、炎症或纤维化导致肺小叶间隔增宽所致。它们被描述为肺泡间质综合征的一种表现。B线的数量取决于通气损失的程度。每次扫描2条以上的B线构成B型，与小叶间隔增厚相关，而5条或更多的B线与磨玻璃区相关。融合的B线与肺泡间隙部分充盈导致的严重肺通气损失相对应。
肺实变是由大量通气损失引起的。它看起来像组织样的回声纹理，在胸膜线处有一个浅层边界，在通气的肺部有一个不规则的深层边界，称为“碎片征”。当涉及孔瓣时，该边界是规则的。
有两种评估膈肌功能的方法（图 2）。首先，肋间入路可以评估膈肌厚度和增厚分数。增厚分数（TFdi）计算为吸气时膈肌厚度相对于呼气末厚度增加的百分比 [TFdi = (吸气末厚度-呼气末厚度)/呼气末厚度×100%]。它反映了膈肌的收缩活动。然而，最近的共识声明指出了膈肌功能障碍评估和拔管失败预测的临界值存在争议。
图2 膈肌评估
使用肋下方法测量膈肌位移。位移在M模式下量化，患者处于半坐位，且只能在无辅助呼吸时测量，因为膈肌的主动收缩无法与呼吸机吸气压力导致的被动位移区分开来。
对辅助吸气肌（胸骨旁肋间肌）和呼气肌（腹直肌、腹外斜肌、腹内斜肌和腹横肌）的超声评估可以增加有关患者吸气力度、患者与呼吸机相互作用和呼气肌肉力度的有用信息。胸骨旁肋间增厚分数及其与膈肌增厚的比率已被证明可以很好地预测是否需要重新插管。
超声心动图经常用于重症监护领域。由于超声心动图检查的复杂性和可获得的信息量，超声心动图检查技术描述超出了本次综述的目的。简而言之，重症监护超声心动图（CCE）可分为基本技能和高级技能，并且可以使用经胸（TTE）或经食道（TEE）方法进行。CCE允许重症医生定义呼吸衰竭的病理生理学并排除任何心源性机制的参与。它还可以在呼吸和循环衰竭共存时对血流动力学进行全面评估，并可用于指导液体复苏和修改呼吸机设置。
三、ARDS患者的初步评估
ARDS不是一种特定的疾病，其当前的定义基于临床标准。其诊断需要在临床损伤、氧合受损和双侧胸部放射学异常后7天内出现新的或恶化的呼吸窘迫。这些放射学异常可以通过胸部X线或CT扫描来识别。在ARDS患者中，胸部CT被认为是评估肺部形态和对肺组织通气进行定量分析的金标准成像技术。此外，它还可以识别其他异常，例如胸腔积液、肺不张和实变，并可以检测呼吸系统并发症。然而，胸部CT在重症监护环境中具有很大的局限性，因为它使用电离辐射并需要转运患者。这是一种昂贵的资源，并非所有医院都能轻易获得。
LUS已成为一种有前途的替代成像技术，可能有助于确定ARF患者的根本原因。它在检测各种肺部和胸膜疾病（包括胸腔积液、气胸、实变和肺泡间质综合征）方面表现出较高的灵敏度和特异性。
多项研究已经探讨了LUS区分肺泡间质综合征患者的ARDS和急性肺水肿的能力。当应用于特定的临床环境时，LUS结果可能有助于快速排除ARF的最常见原因。例如，在BLUE方案中，LUS标志用于建立不同的轮廓，这可能导致因呼吸困难而到急诊室就诊的患者出现 ARF。ARDS 患者通常表现出多条不均匀的B线，其分布不依赖于重力，可能与幸存区域共存，胸膜增厚伴肺滑动减少或消失，以及胸膜下或经肺叶实变。据报道，这种不均匀的超声检查模式可以有力地预测早期的非心源性肺水肿。最近，有学者提出了一种基于超声的ARDS定义，用于在资源有限的情况下对其进行诊断。基加利修订考虑了LUS结果，而不是胸部X线或CT。值得注意的是，超声征象并不是ARDS所特有。有弥漫性肺实质疾病的患者也可能表现出B线模式，胸膜线增厚，肺滑动减少或消失。因此，超声检查应与临床评估相结合，以提高诊断准确率。
LUS还可以成为早期检测机械通气最常见并发症的可靠工具，其对胸腔积液、气胸、呼吸机相关性肺炎和肺不张的诊断具有较高的特异性和敏感性。
在COVID-19大流行期间，LUS成为一种有价值的诊断工具，有助于对COVID-19患者进行早期诊断、治疗决策和后续监测，从而有可能减少传统诊断方法的使用 影像资源（CT扫描和胸部X线检查）。COVID-19患者中值得注意的LUS发现包括各种形式的B线、不规则或破碎的胸膜线、实变、胸腔积液和肺滑动缺失。
LUS提供了一种在床边评估肺通气的无创且可重复的成像方法。不同的通气程度可以根据LUS结果进行半定量评估（图1）。已经提出了替代评级系统。Bouhemad 等描述了基于每个半胸6个区域的四个步骤的评分：①A线对应肺实质的正常通气；②多条且分离良好的B线对应肺实质通气的中度减少的间质综合征导致的通气；③融合B线对应肺泡受累导致的通气更严重的减少；④实变对应通气的完全丧失。全局LUS评分对应于每个半胸6个区域评分的总和，范围为0～36。这些模式的变化可用于表达不同临床环境中的通气损失和重新通气。
在ARDS患者中观察到LUS评分与通过经肺热稀释评估的血管外肺水以及通过定量CT成像评估的总体肺组织密度之间的相关性。然而，最近的研究显示，在未经选择的危重患者群体中，与经肺热稀释技术仅存在中等相关性。研究结果的异质性可能与不同潜在病理的肺水分布模式不同有关，这可能受到不同因素的影响，例如血流动力学、毛细血管完整性和肾功能。值得注意的是，在床边确定和解释B线可能很困难且变化很大。
应用LUS评估ARDS患者的肺通气量有一定的局限性。首先，肋间的宽度限制了胸膜的可视化，并且在纵向进行研究时可能会因患者而异。其次，融合的B线表明通气严重丧失，并且与同质疾病中肺密度增加有关。然而，非同质性疾病，例如 ARDS，也可能出现局灶性融合B线和胸膜下实变。此外，每当观察到组织样图像时，无论其大小如何，通气完全丧失都归因于肺部区域，当该图像仅涉及可视化肺部区域的一小部分时，这可能会导致对通气丧失的高估。
最近，Mongodi等提出了修改评分以进一步提高超声评估肺通气的准确性。该评分考虑受累胸膜的百分比来确定通气丧失的严重程度。使用与肋间空间对齐的横向高频线性探头可以实现较长胸膜长度的可视化。此外，LUS体征的可视化（例如胸膜下实变）可以提高诊断准确性。该分数似乎比传统分数表现更好，但需要进一步的研究来证实其功效。
在使用体外膜肺氧合的严重ARDS患者中，LUS监测的使用可能具有特殊意义，因为在这些患者中，胸部X线片的信息量可能很低。LUS评分监测可提供有关潜在肺恢复的有价值的信息，持续的高分预示着负面结果。
LUS不仅可以量化，还可以评估通气损失的分布指导机械通气设置和其他可能的策略。在患有局灶性ARDS的患者中，LUS显示出具有实变或B线的异质模式，主要发生在下后部区域，而前肺区域仍存在更多的通气。在这种情况下，高水平PEEP可能会导致正常实质过度扩张，但俯卧位可能会产生足够的反应。相反，在弥漫性ARDS患者中，通气损失均匀地涉及所有区域，增加PEEP可能会带来改善。LUS可以识别 PEEP增加引起的通气模式变化。
ARDS患者可能受益于保守的液体管理，因为液体超负荷会导致更糟糕的结果。然而，大多数ARDS病例与血流动力学不稳定有关，对休克患者进行适当的复苏是决定结果的关键因素，特别是对于同时患有ARDS和循环衰竭的患者。
CCE 是一种有价值的血流动力学监测床边工具。它用于休克患者评估心功能并指导液体复苏，并可用于获得重复测量值以评估不同疗法对心输出量（CO）的变化。简而言之，使用多普勒技术，通过将左心室流出道（LVOT）中血流的时间积分速度（VTI）乘以主动脉瓣的横截面积[0.785×（直径）2]来估计每搏输出量。由于主动脉直径不会改变，VTILVOT 是一个可靠的参数，可以轻松用于跟踪每搏输出量的变化。
液体反应性可以通过CCE使用基于机械通气患者心肺相互作用的动态参数来评估。影响的大小主要取决于气道压力变化向心脏的传递。升主动脉血流和VTILVOT 的多普勒测量可以在心尖五腔切面（TTE）和胃深切面（TEE）中获得。VTILVOT（DVTI）的变化量可计算如下：DVTI (%) =（VTImax – VTImin）/[（VTImax + VTImin）/2]×100%，其中VTImax和VTImin分别代表10个心脏中的最大和最小 VTI循环。在整个呼吸周期中主动脉流速变化大于12%可以准确预测液体反应性。同样，VTI的变化也可以预测反应能力。
TEE和TTE还可以测量下腔静脉和上腔静脉的直径和变化，以及被动抬腿时心输出量的变化。
具有高级经胸超声心动图技术的临床医生还可以在实施PLR前后立即获得升主动脉最大血流速度的多普勒测量值（位于主动脉瓣远端）。
四、如何使用LUS在ARDS急性期个体化设置机械通气
计算机断层扫描被认为是评估ARDS患者肺形态和肺复张的金标准；然而，它有一些局限性，包括高辐射暴露和患者运输。LUS可能是一种安全可行的床边实时肺复张评估工具，可被视为CT扫描的替代方案。它可以将再曝气识别为从实变到B线、最终A线的模式的连续变化。然而，实变可能会直接转变为正常模式。同样，LUS可以以高特异性和灵敏度检测肺塌陷。
首次报道使用TEE和LUS对ARDS患者通气变化进行超声评估。尽管这些研究仅限于非通气依赖区域，但它们证明了固结区域的减少与氧合作用的改善之间存在显著相关性。Bouhemad等报道了基于超声再通气评分和压力-容积（PV）曲线的PEEP诱导的肺复张之间存在显著的相关性。LUS评分基于对12个感兴趣区域的所有肋间隙的检查：左胸和右胸的前部、侧部和后部区域的上部和下部。在每个区域中检测到的最严重的超声异常表征了所检查的区域。定义了四种超声通气模式：①正常通气（N），存在肺滑动且A线或少于2条孤立的B线；②肺通气中度丧失，多条界限清楚的B线（B1线）；③肺通气严重丧失，多条B线融合（B2线）；④肺实变（C），存在以动态空气支气管征为特征的组织模式。LUS分数范围为 0～36，按分数总和计算。还可以根据每个区域的超声模式的变化来计算超声再通气评分，从而进行区域分析。肺复张主要是由于通气不良的肺部区域（合并和分离的B线）的再通气，而不是实变。
正如已经提出的那样，基于LUS的实用方法可用于床边个性化招募。首先，LUS可用于评估通气损失的程度和分布，以考虑肺复张的潜力。其次，它可能有助于根据肺部形态指导和个性化PEEP设置。LUS可以在逐步递减PEEP试验期间识别关闭压力。
尽管LUS无法识别肺过度充气，但严重减少或消除的肺滑动可能与高 PEEP 设置相关的局部通气受损有关，这表明PEEP引起的非依赖性肺区域过度充气，特别是当PEEP降低时肺滑动再次出现时。
同样，超声检查可用于随访呼吸机相关性肺炎（VAP）。通气模式的变化（B线消失和胸膜下实变）与CT扫描的改善相关，并可能与抗生素疗效相关。
机械通气引起的膈肌萎缩和损伤与不良的临床结果有关。膈肌保护性通气的概念最近出现，鼓励医生监测和优化呼吸努力和同步性，以防止膈肌萎缩和肌肉损伤，同时保持肺保护。膈肌超声可用于评估呼吸努力。有人建议，与较低或较高的增厚分数相比，15%～30%范围内的膈肌增厚分数可能与最短的机械通气持续时间相关。然而，关于评估呼吸努力的临界值以及正压通气可能对患者努力的影响仍然存在争议。
ARDS是重症监护环境中急性右心室衰竭（RVF）的最常见原因之一。由于右心室后负荷急剧增加，急性肺心病（ACP）是RVF最严重的表现。25%接受保护性机械通气的ARDS患者会发生这种情况，并且与不良预后相关。潜在机制包括肺部炎症、肺动脉损伤和正压通气的影响。据报道，肺炎（作为ARDS的原因）、驱动压≤18 cmH2O、PaO2/FiO2 150 mmHg以及PaCO2≥48 mmHg与ACP相关。负荷后急性右心室（RV）可能导致卵圆孔未闭（PFO）。ARDS中PFO的患病率在16%～19% 之间。尽管PFO可能会减少肺血管阻力升高对右心室收缩功能的有害影响，但它可能会加重低氧血症并限制肺复张操作和PEEP的有益效果。
有人提出，早期评估右心室功能对于最好地调整临床管理和防止右心室进一步损伤非常重要。ACP和PFO的诊断依赖于超声心动图。它有助于对右心室前负荷、收缩性和后负荷进行无创评估，并监测床边对不同策略的反应。Vieillard-Baron等提出了一种基于超声心动图监测的RV保护方法，包括根据右心室功能调整治疗性肺保护性通气策略。然而，与更传统的方法相比，目前尚不清楚这种“RV保护方法”是否会带来更好的结果。
五、LUS在机械通气脱机过程中有何帮助
脱离机械通气可以被视为一种运动测试，它会引起肺通气和心脏功能的显著变化。撤机失败的原因往往是多因素的。由于膈肌的主动收缩，自主呼吸可能导致后部和依赖性肺区域的通气增加，而非依赖性肺区域可能会减少其通气。自主呼吸试验 （SBT）期间肺通气评分的变化可以预测拔管成功或失败。据报道，SBT结束时LUS评分 >17可预测拔管后窘迫。LUS还可用于评估胸腔积液，这也可能在撤机失败中发挥作用。Ferré等还报道，B线数量的增加可以诊断撤机引起的肺水肿。
CCE可能有助于评估与脱机失败相关的左心室收缩和舒张功能，它可以准确识别撤机失败高风险的患者，但预测失败的能力仍不确定。
膈肌功能障碍在危重患者中很常见，并且与机械通气时间延长和住院时间延长有关。超声测量的位移和增厚分数似乎与膈肌强度密切相关。然而，关于其预测成功撤机的能力，报告的结果相互矛盾。尽管膈肌功能障碍，很大一部分患者仍能成功拔管。最近，还在机械通气的COVID-19患者中测试了膈肌超声的预测价值，但TFdi 并不能预测撤机失败。膈肌功能障碍患者更容易出现肺通气损失；因此，即使检测到膈肌功能障碍，也应鼓励医生调查其他失败原因。然而，膈肌评估是否有助于临床决策仍不确定。
整合LUS、膈肌超声和超声心动图检查结果的多模式方法可能有助于识别有风险的患者并预测SBT失败。尽管整体超声方法之前被确定为拔管失败的弱预测因子，但了解撤机失败的病理生理学可以帮助医生在停止机械通气之前优化临床状态和生理功能。脱机试验可以被视为心肺压力测试。因此，衰竭可能是心脏功能障碍、气体交换受损和/或膈肌功能障碍综合作用的结果。图因曼等提出了一种标准化的脱机超声检查方法，包括LUS通气评分、胸腔积液和腹水评估、CCE以及膈肌和膈外呼吸肌的评估。超声检查可以在SBT之前进行，以识别脱机失败高风险的患者，并在SBT期间进行，以预测脱机结果或诊断失败原因。
六、局限
超声检查也存在一定的局限性。它是一种依赖于操作员的技术，需要进行图像采集和解释培训，以及与临床场景的适当集成。简单的LUS检查可以通过短期培训轻松掌握，并且有助于发现一些异常，例如胸腔积液和排除气胸。此外，超声通气评估显示出观察者间的强烈一致性。对于更高级的技能，例如肺部超声评分计算和膈肌功能评估，可能需要更长时间的培训。CCE的范围从基本实践（用于快速确定休克和呼吸衰竭的原因）到高级CCE（需要进行类似于心脏病专家预期的综合诊断研究，通常还需要额外的高级血流动力学评估）。然而，为了安全有效地使用该系统，开发评估能力的培训方法至关重要。
由于解剖特征或人工装置，例如肥胖、皮下气肿和大型胸部敷料，超声检查可能很困难。如果肺部通气，则检查仅允许分析肺表面。因此，对于可能没有或极少扩展到周围视野的疾病，LUS检查结果应谨慎解释。
最后，还应该指出的是，LUS无法检测到因胸内压力增加而导致的肺过度充气。这是评估ARDS患者肺复张的主要限制。
七、未来展望
重症监护超声在过去几年中得到了极大的发展，并已成为现代重症监护医学实践的重要组成部分。因此，能力评估是培训过程中的关键点。尽管LUS的使用越来越多，但获得适当技能的培训方法因中心而异，并且不标准化。
LUS允许在床边对肺通气进行可重复的半定量评估。如前所述，当前的评分系统存在一些局限性，并且还有改进的空间。还描述了基于计算机辅助灰度分析的肺通气自动化，其优点是独立于操作员。需要进一步的研究来评估这种肺通气自动评估的临床实用性。
三维超声、小型化等超声技术取得了进展。最近开发出了袖珍超声设备，其成本相对较低，但图像质量低于使用传统设备的图像质量。尽管如此，它们还是适合在紧急情况下床边使用。
超声检查的诊断准确性已被广泛报道。然而，对临床决策和结果的影响仍然不确定，需要进一步研究。
最后，目前正在评估根据LUS期间进行的肺形态评估进行个性化机械通气是否可以改善ARDS患者的临床结果（NCT05492344）。
八、结论
超声是一种非侵入性床旁无辐射技术，已得到广泛应用且高度可行，并且可以轻松应用于重症监护环境。LUS、超声心动图和膈肌超声的结合为ARDS患者提供了有价值的生理信息。该信息可用于在床边个性化呼吸机设置。此外，基于超声的血流动力学变量可以改善液体复苏。最后，超声技术可以告知脱机失败的可能原因。然而，尽管具有生理吸引力，基于超声评估的临床决策是否可以改善ARDS患者的预后仍不确定，需要进一步研究。
文献来源：
García-de-Acilu. Use of thoracic ultrasound in acute respiratory distress syndrome[J]. Ann Transl Med, 2023, 11(9):320.
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