超声在肺保护通气中的应用

作者：刘双林

单位：陆军军医大学第二附属医院呼吸与危重症医学中心

1. ARDS全球新定义与超声的诊断地位

ARDS是一种急性、弥漫性、炎症性肺损伤，由肺炎、非肺部感染、创伤、输血、烧伤、误吸或休克等危险因素诱发，其主要病理生理改变为肺血管和上皮通透性增加，进而导致肺水肿、重力依赖性肺不张，最终造成通气肺组织减少。临床特征主要表现为低氧血症、弥漫性影像学阴影，伴分流增加、肺泡死腔增加，肺顺应性降低，且临床表现受体位、镇静、肌松和体液平衡等临床管理措施影响。

2023年发布的ARDS全球新定义在2012年柏林定义的基础上进行了重要拓展，其中明确将超声纳入影像学诊断手段，尤其适用于资源有限地区。该定义指出，当患者无法进行CT或床旁胸片检查时，可通过超声识别双侧肺通气缺失和其他提示非心源性肺水肿的超声发现，为ARDS诊断提供依据。同时，超声心动图在ARDS的鉴别诊断中具有关键作用，能够有效排除心源性肺水肿，避免误诊。

2. ARDS的超声表现

ARDS的超声表现具有特征性，主要包括以下三方面：

（1）双侧通气减少：超声下表现为B线明显增加，严重时可呈现类似实变组织的模式，但此表现与心源性肺水肿的双侧表现难以直接鉴别。

（2）通气分布不均一：存在未受累区域，这是与心源性肺水肿超声表现的重要区别之一。

（3）胸膜及胸膜下异常：胸膜滑动减少，胸腔积液相对少见，且通常不呈双侧对称分布，部分患者可出现胸膜下实变。

随着肺通气丧失程度的加重，超声图像呈现渐进性变化：正常肺组织表现为“黑色”，可见A线及肺滑动征；轻度通气丧失时呈“白+黑”的B1模式（间质型）；中度通气丧失时呈“白色”的B2模式（肺泡型）；严重通气丧失时则表现为“灰色”的实变模式，类似肝脏组织回声（图1）。

图1  不同肺通气程度下的超声表现

3. 肺部超声评分分级系统

定量肺部超声通过计算肺部超声通气评分可有效评估整体和局部肺通气情况。该分级系统将肺通气丧失分为四个递增阶段，评分范围为0～3分。

0分（正常通气）：可见A线及肺滑动征，最多存在2条间距均匀的B线；

1分（轻度通气丧失）：≥3条间距均匀的B线或胸膜下实变占可见胸膜面积≤50%。

2分（中度通气丧失）：融合B线或胸膜下实变占可见胸膜面积>50%，或实变厚度<2～2.5 cm。

3分（重度通气丧失）：大面积实变，呈组织样回声，厚度>2～2.5 cm。

临床实践中，将每侧半胸划分为6个区域，双侧共12个区域，总评分范围为0～36分，该总评分与定量CT（qCT）所显示的肺密度具有良好的相关性，已广泛用于评估肺部通气减少程度及通气治疗后的改善效果。

4. 超声在ARDS机械通气管理中的应用

（1）肺部超声：①识别特定的ARDS特征（局灶性/弥漫性），排除机械通气并发症（如气胸）及叠加感染；②帮助确定表型（局灶性/弥漫性），为通气策略选择提供依据；③量化通气初始丧失情况以及对特定治疗（肺复张、俯卧位通气）的反应；④监测肺部恢复情况，识别有脱机失败风险的患者。

（2）膈肌超声: 辅助设置压力支持水平, 明确膈肌功能障碍是否为撤机失败原因。

（3）超声心动图：排除心源性病因以及机械通气继发的右心室衰竭；通过“气泡试验”排除右向左分流；明确左心舒张功能不全是否为撤机失败的原因。

1. 肺保护性通气策略概述

肺保护性通气策略（lung protective ventilation strategies，LPVS）是在维持机体充分氧合的前提下，通过避免肺泡过度扩张和萎陷，减少呼吸机相关性肺损伤（VILI）发生率，从而保护和改善肺功能的关键措施。自20世纪70年代以来，该策略历经数十年发展，形成了以小潮气量通气（4～8 ml/kg理想体重）、限制平台压（<30 cmH2O）、个体化呼气末正压（PEEP）设置、控制驱动压（ΔP<13 cmH2O）等为核心的临床规范，已成为ARDS患者机械通气的基础方案。

在肺保护性通气策略的实施中，超声技术对个体化PEEP的设定影响最为显著，通过实时监测肺部通气变化，为优化通气参数提供重要依据。

2. 超声确定ARDS表型指导通气

肺部超声评分分级系统能够有效区分局灶性和非局灶性ARDS，其效果与CT具有良好一致性。2021年Front Physiol 杂志发表了一篇针对两项前瞻性研究的事后分析，这两项研究同时进行了肺部超声检查与胸部CT。来自两个参与中心的专家小组分别基于12区域肺超声通气评分开发了两种肺形态分类的肺部超声方法（阿姆斯特丹法与伦巴第法）；同时还验证了一种既往基于前区肺部超声评分的方法（皮埃蒙特法）（图2）。结果显示：前肺部超声评分≥2分提示非局灶性模式，此类患者通常具有更高的肺复张潜力，可结合其他床旁评估结果调整PEEP水平，并通过超声动态监测PEEP设置对肺通气状态的影响；而前胸部区域未出现肺通气丧失（局灶性模式）的患者，提示应更早采用俯卧位通气以改善氧合。

图2  三种肺部超声评估方法

图源：Front Physiol, 2021 Sep 14:12:730857. doi: 10.3389/fphys.2021.730857

3. 超声引导PEEP滴定与肺复张评估

（1）PEEP滴定：实时超声扫描可动态观察肺部变化，为选择最佳PEEP提供依据。结合超声评估结果，选择最佳PEEP，优化通气参数，减少肺损伤。

PEEP滴定流程: ①通过初始肺部超声评估肺部基本情况, 为PEEP滴定提供基础数据; ②进行肺复张操作, 重新开放萎陷肺泡, 改善氧合, 并结合超声评估复张效果; ③实施PEEP递减试验, 寻找最佳PEEP, 减少肺损伤, 全程需实时超声监测。

（2）评估肺复张的有效性：2011年Critical Care Medicine 杂志发表的一项前瞻性研究纳入30例ARDS患者与10例急性肺损伤（ALI）患者，分别在PEEP为0和15 cmH2O条件下进行压力-容积（P-V）曲线检测与肺部超声检查，结果显示P-V曲线测量的PEEP诱导肺复张量与超声再通气评分呈高度显著相关性，且超声再通气评分与PEEP诱导的PaO2升高值亦存在统计学显著相关性。研究最终得出结论：床旁肺部超声可有效评估PEEP诱导的肺复张效果，但由于其无法评估PEEP引起的肺过度充气，因此不应将其作为PEEP滴定的唯一方法。

（3）超声在全麻患者中的应用：超声同样适用于全麻患者的肺保护通气，通过监测胸膜线连续性、胸膜下实变等指标指导PEEP滴定。例如，麻醉诱导前肺部超声图像显示正常、高回声胸膜线和A线伪影；PEEP 5 cmH2O时胸膜线碎片化，出现小的低回声胸膜下实变（典型肺不张表现）；PEEP增至11 cmH2O时胸膜下实变明显减少；PEEP 13 cmH2O再次可见正常、高回声胸膜线；降低PEEP至7 cmH2O时出现胸膜线连续性节段紊乱（肺不张初始图像）；将PEEP再增加到9 cmH2O后，可见肺通气障碍逆转，正常胸膜线和A线伪影，此即为肺复张时的个体化PEEP（图3）。

图3  有良好超声表现的肺复张

图源：J Ultrason, 2022, 22(88):e6-e11.

 https://doi.org/10.15557/jou.2022.0002 PMID: 35449694 PMCID: PMC9009342

也有研究发现，复张充气比与动态肺部超声评分、肺部超声再通气评分均存在显著相关性。

4. 超声与CT评估肺复张的差异

需要注意的是，肺部超声评估的复张与CT测量的复张存在差异。CT测量的是组织复张，即先前无气组织的充气增加；而肺部超声评分检测的是通气状态变化，其结合了肺泡充气（部分充气肺泡的通气增加）和复张（无气肺泡开放）两种现象。肺部超声是评估整体与局部肺通气状态的可靠床旁工具，其在判断和监测肺部疾病严重程度方面的作用已获公认。但整体肺部超声评分变化与CT评估的PEEP所致肺复张无关，因此不应将其作为此类床旁评估的替代工具。

5. 俯卧位通气时的超声检查

俯卧位通气是改善重度ARDS患者氧合的重要手段，但常导致血流动力学不稳定。在此体位下，经食道和经胸超声均可用于监测患者的心血管功能，指导适当治疗，确保俯卧位通气的安全性和有效性。

1. 高PEEP相关并发症

（1）右心损伤：高PEEP可能导致右心室后负荷增加，通过超声心动图可检测到右心室扩张（RVEDA/LVEDA>0.6）、室间隔运动障碍或右心室收缩功能受损（TAPSE<17 mm）等特征性表现，及时识别右心损伤可避免过度通气造成的循环功能恶化。

（2）右向左分流：对于PEEP升高后氧合恶化的患者，需警惕卵圆孔未闭导致的右向左分流，可在吸气末暂停期间通过超声心动图和气泡试验明确诊断。

2. 气胸

当患者出现呼吸窘迫、氧饱和度下降等症状，临床怀疑气胸时，可通过床旁超声快速诊断：在锁骨中线第2肋间检查胸膜滑动征，若存在胸膜滑动征可排除气胸；若未发现胸膜滑动征，需通过M超确认，并对比对侧胸部图像，若找到“肺点”即可明确诊断（图4）。

图4  床旁超声快速识别气胸流程

3. 呼吸机相关性肺炎（VAP）

2022年J Clin Med 杂志发表了一项回顾性观察研究旨在确定肺超声监测对COVID-19患者VAP诊断的准确性。研究共纳入33例接受机械通气的COVID-19患者，这些患者每天均接受肺部超声监测。结果显示，临床参数、VAP肺部超声评分及肺部超声评分变化的曲线下面积分别为0.472、0.716和0.800。新出现的动态线状-树状空气支气管征对COVID-19患者VAP具有高度特异性，而较高的VAP肺部超声评分（或肺部超声评分升高）提示VAP可能。因此，超声可用于鉴别ARDS患者通气过程中病情恶化的原因，及时发现VAP并指导抗感染治疗。

1. 膈肌功能评估

膈肌功能是影响患者脱机结局的关键因素，超声可通过以下指标量化膈肌功能：①膈肌位移测量（M型）：直接评估膈肌运动功能，为呼吸支持水平调整提供依据；②增厚分数（DTF）计算：DTF=(吸气末厚度-呼气末厚度)/呼气末厚度×100%，可量化膈肌收缩功能，预测脱机失败风险。膈肌功能评估指标可预测脱机失败风险，帮助制定脱机策略。

机械通气期间出现的膈肌萎缩会严重影响临床结果。当患者开始恢复并转为辅助通气时，可通过测量膈肌厚度及DTF来量化膈肌萎缩程度，并据此调节压力支持水平，目标是将DTF维持在15%～30%区间，将吸气努力水平设定为与健康受试者静息时相似的水平，可能会加速脱离通气的过程。

2. 超声指导机械通气撤机

建议采用结合临床与超声数据的综合评估流程指导脱机：

（1）所有患者拔管前均需按照国际指南建议进行自主呼吸试验（SBT）并接受临床监测。

（2）对于达到"临床准备就绪"标准的患者，需进行肺部超声检查以识别存在拔管失败风险的患者。

（3）若临床和/或超声检查提示拔管失败可能，则应联合实施心脏与膈肌超声检查以明确具体机制并指导后续治疗。

1. 局限性

（1）操作者依赖：超声检查结果受操作者技术水平影响较大，需通过系统培训提高操作准确性。

（2）图像解读难度：超声图像解读需要扎实的专业知识和丰富的临床经验，存在误判风险。

（3）设备限制：不同性能的超声设备可能影响检查结果的一致性，需选择合适的设备以确保评估可靠性。

2. 未来展望

（1）人工智能（AI）辅助分析：利用AI技术辅助超声图像分析，可提高诊断准确性和效率，减少操作者依赖，为临床决策提供更可靠的支持。

（2）三维超声技术：可提供更直观的肺部结构信息，有助于更准确地评估病变范围和程度。

（3）多模态监测整合：结合超声与血气分析、CT、电阻抗断层成像（EIT）等其他监测手段，实现多维度评估，提高诊断和治疗指导的准确性。

作者介绍

刘双林

陆军军医大学第二附属医院呼吸与危重症医学中心重症医学科，副主任，主任医师；中华医学会呼吸病学分会胸膜与纵隔疾病学组（筹）委员，中国老年学和老年医学学会老年呼吸与危重症医学分会常委，中国毒理学会呼吸毒理专业委员会委员，重庆健康促进与教育学会复苏与生命支持专委会主任委员，重庆市生理科学会危重病医学专委会副主任委员，重庆市医师协会重症医学医师分会常委，重庆市医学会重症医学分会第五届委员会委员，重庆市外科学会重症医学专业委员会常委，重庆健康促进与教育学会重症医学专业委员会常委，重庆市预防医学会危重病防治专业委员会常委，重庆市劳动能力鉴定医疗卫生专家；《中华肺部疾病杂志（电子版）》第三届编辑委员会委员。