王曉玉，周伊南，趙婷，武艷旭，李向陽

復旦大學附屬華東醫(yī)院 呼吸與危重癥學科，上海 200040

引言

急性呼吸窘迫綜合征（Acute Respiratory Distress Syndrome，ARDS）是一種肺部急性炎癥損傷疾病，其病理生理特點包括肺泡塌陷，嚴重通氣血流比例失調(diào)、肺容積減少、肺順應(yīng)性降低等變化。在近期研究數(shù)據(jù)統(tǒng)計中，重癥監(jiān)護病房23%接受機械通氣患者都存在ARDS，其死亡率可達40%，高死亡率與發(fā)病時肺損傷嚴重程度有關(guān)[1]。盡管歷經(jīng)數(shù)十年研究，ARDS的治療手段仍然有限。目前，ARDS患者唯一有效的治療手段仍是機械通氣治療[2-3]。恰當?shù)臋C械通氣治療可以顯著降低患者病死率，反之則會進一步增加患者病情，造成呼吸機相關(guān)性肺損傷（Ventilator-Induced Lung Injury，VILI）[4-5]，更甚者危及患者生命。

自1975年Suter等[6]在新英格蘭上提出最佳呼氣末正壓（Positive End Expiratory Pressure，PEEP）的概念，國內(nèi)外科研人員不斷探索滴定最佳PEEP的研究方法?，F(xiàn)階段，科研人員主要從氧合水平、胸肺力學和影像學檢查指標這三個方面進行ARDS患者PEEP值滴定研究[7]。目前，有關(guān)最佳PEEP滴定的研究不斷增多，以氧合水平、胸肺力學等為基礎(chǔ)的PEEP滴定，無法滿足臨床醫(yī)生對肺部情況監(jiān)測的要求。就影像學檢查而言，用來評估ARDS機械通氣患者PEEP滴定的手段主要是電子計算機斷層掃描（Computed Tomography，CT）、數(shù)字X線攝影（Digital Radiography，DR），其次為電阻抗斷層成像（Electrical Impedance Tomography，EIT）和肺部超聲[8]，正電子發(fā)射型計算機斷層顯像（Positron Emission Tomography，PET）應(yīng)用較少。隨著影像學技術(shù)的發(fā)展與進步，可以實現(xiàn)臨床醫(yī)生對肺部情況的監(jiān)測，有利于減少VILI的發(fā)生。本文主要介紹ARDS機械通氣患者PEEP滴定影像學研究現(xiàn)狀，并有助于臨床醫(yī)生掌握這一技術(shù)的最新進展，提高臨床醫(yī)生的決策效率，促進醫(yī)學技術(shù)的進步。

1 數(shù)字X線攝影

數(shù)字X線攝影（Digital Radiography，DR）是臨床中床旁評估急性呼吸衰竭的常用檢查手段，該技術(shù)通過向人體發(fā)射一定劑量的X線，穿過吸收能力不同的人體組織，在其后的探測儀上接收到衰減后的X線能量，從而形成胸部二維圖像。有研究已經(jīng)證實在PEEP滴定過程中，DR密度改變與P-V曲線計算的肺容積有很高的相關(guān)性[9]。

DR具有操作簡單、便捷等優(yōu)勢，在評估ARDS患者病情方面提供了便利，但仍存在諸多局限性，例如成像模糊、難以定位等。這些局限性一定程度上妨礙了醫(yī)生進行更準確的判斷。

2 電子計算機斷層掃描

CT是一種高空間分辨率的結(jié)構(gòu)成像技術(shù)，該技術(shù)利用不同人體組織密度對射線衰減的差異重建成相應(yīng)掃描層面的圖像。1983年，Rommelsheim等[10]首先將CT應(yīng)用于ARDS患者，但該研究未引起醫(yī)學界的關(guān)注，直到1986年Maunder等[11]和Gattinoni等[12]發(fā)表的文章改變了公眾對ARDS的認識。他們發(fā)現(xiàn)ARDS的密度主要分布在肺部依賴區(qū)，并不像胸部X線顯示的那樣均勻分布。

現(xiàn)階段，臨床上常應(yīng)用CT進行ARDS的診斷、評估肺招募能力、明確肺內(nèi)或肺外疾病影響因素、評估預后以及隨訪等[13-14]。動態(tài)的CT掃描通過呼吸周期可以定量評估肺泡膨脹和塌陷，這有助于我們了解ARDS的病理生理，以此來調(diào)節(jié)PEEP[15]、俯臥位通氣[16]等疾病影響因素。運用動態(tài)CT肺通氣圖像來指導ARDS機械通氣患者的肺復張已經(jīng)被證實具有實際意義[17]，在臨床上得到了廣泛的應(yīng)用。例如，Leiser等[18]通過CT掃描將肺超重（Excess Lung Weight，ELW）指標作為一個無創(chuàng)的參數(shù)來確定ARDS患者肺水腫的程度，得出該指標與患者平均SOFA和SAPS II評分有很強的相關(guān)性，提示ELW可作為評估ARDS嚴重程度的早期放射學標志。

CT可以作為評價ARDS患者肺內(nèi)氣體分布的金標準，我們通過比較不同PEEP水平下的CT圖像，可以估計在較高PEEP下肺招募肺泡數(shù)量相對于基線時肺泡數(shù)量的比值。研究人員常用該方法來評估臨床研究中的肺泡招募情況，但由于ARDS機械通氣患者行動不便、CT價格昂貴且具有輻射性等因素，在實際臨床應(yīng)用中受到一定的限制。

3 電阻抗斷層成像

20世紀80年代初，Brown等[14]將EIT引入醫(yī)學界，并逐漸將其應(yīng)用于肺功能、胃排空、大腦功能、乳房成像等，其中肺功能成像為主要的應(yīng)用范圍[19]。國外科研人員利用EIT監(jiān)測ARDS機械通氣期間通氣分布、指導肺復張和區(qū)域呼吸力學等變化[20]，并在此基礎(chǔ)上探索一系列肺通氣保護策略[21-22]。我國研究人員在EIT方面的研究有著悠久的歷史，這可以追溯到20世紀80年代，但EIT的臨床應(yīng)用研究在中國很少，該儀器直到2014年4月獲得中國食品藥品監(jiān)督管理局批準后，經(jīng)歷了快速的發(fā)展。

EIT是一種無創(chuàng)的床旁監(jiān)測儀器，其中肺功能成像為最主要的應(yīng)用領(lǐng)域。EIT肺功能成像基本原理是將一條含16個電極的電極縛帶纏縛到患者胸壁上，將另一端的參比電極連接到身體中央部位，在16個等間距電極帶上加入交變電流，同時測量電極對之間的電位差，將所獲得的數(shù)據(jù)經(jīng)過一定的重構(gòu)算法獲得相應(yīng)的胸部電阻抗成像圖像，以跟蹤胸部區(qū)域內(nèi)阻抗的變化[23]，該圖像可以實時監(jiān)測通氣與血流在肺內(nèi)的整體與局部分布情況，顯示PEEP的變化對肺泡膨脹或者塌陷的影響，實現(xiàn)了EIT指導最佳PEEP值的滴定。

在評估肺通氣分布狀態(tài)方面，Costa等[21]研究人員利用區(qū)域容積結(jié)合驅(qū)動壓來估計肺塌陷和膨脹，提出了一種基于EIT評估可招募性肺泡塌陷及其區(qū)域分布的方法，并與CT量化的塌陷位置相一致，為后續(xù)開展EIT相關(guān)研究提供了理論基礎(chǔ)。在此研究基礎(chǔ)上，我國開展了第一項EIT儀器方面的前瞻性動物研究，該研究以10頭健康雄性小豬為受試對象并建立ARDS機械通氣模型，進一步提出了一種EIT圖像分類方法，即分為正常通氣圖像、過度通氣圖像和肺膨脹塌陷圖像，在PEEP滴定過程中同時測量肺動態(tài)順應(yīng)性、血流動力學和氣體交換指數(shù)，該研究得出EIT監(jiān)測結(jié)果與測量血氣結(jié)果相一致，且EIT圖像中招募像素數(shù)量與PaO2/FiO2相關(guān)系數(shù)為0.89±0.12（P=0.02），P值具有統(tǒng)計學意義[24-25]。該研究采用的方法是一種直接在床旁定量評估肺膨脹和塌陷的方法，為后續(xù)開展相關(guān)的臨床試驗研究奠定良好的基礎(chǔ)。

在指導肺復張患者的臨床應(yīng)用方面，有研究利用局部通氣延遲指標（Regional Ventilation Delay Index，RVD）量化某些肺部區(qū)域（象限和像素）達到一定阻抗變化閾值所需的時間[26]，提出RVD通過可視化局部肺通氣延遲情況，為臨床醫(yī)生指導肺復張患者PEEP滴定研究提供可行性。在此研究基礎(chǔ)上，Murders等[27]利用EIT測量在緩慢補氣呼吸過程中的RVD來計算潮氣補充量，提示潮氣補充量可以通過以EIT為基礎(chǔ)的RVD來計算，實現(xiàn)呼吸周期中局部肺組織復張與過度膨脹肺泡容積的量化。我國主要在EIT監(jiān)測術(shù)后肺復張患者的PEEP滴定方面開展了一系列觀察性研究[28-30]。其中，有學者探究了老年患者肺切除術(shù)后通過EIT監(jiān)測個體化PEEP滴定對蘇醒期呼吸力學及氧合的影響，結(jié)果顯示利用EIT監(jiān)測個體化滴定PEEP值可以改善蘇醒期氧合指數(shù)、降低驅(qū)動壓、改善肺動態(tài)順應(yīng)性，但對拔管時間、拔管后低氧血癥發(fā)生率及蘇醒室停留時間無明顯影響，為EIT監(jiān)測手術(shù)過程中需要肺復張患者提供了臨床應(yīng)用基礎(chǔ)。

近期，2019-nCoV傳播迅速，已經(jīng)給世界各地的醫(yī)院和重癥監(jiān)護室造成了嚴重的負擔。早期研究顯示29%的病例進展為ARDS[31]，科研人員在以往研究基礎(chǔ)上，利用EIT基于最低的相對肺過度膨脹和塌陷情況進行中、重度ARDS患者個體化PEEP滴定，結(jié)果顯示EIT可以為臨床醫(yī)生在2019-nCoV相關(guān)ARDS機械通氣患者PEEP滴定中提供幫助[32]，有利于提高患者的生存率，然而，對于EIT引導的PEEP滴定在該患者中的安全性和有效性，未來仍需更多的臨床數(shù)據(jù)支持。

EIT具有高時間分辨率，該設(shè)備每秒可產(chǎn)生多達50幅圖像，使其對肺部氣體分布進行動態(tài)研究，提供了一套無法通過其他成像方式獲得的有用信息[33]，具有廣闊的發(fā)展前景。但由于EIT指導ARDS機械通氣患者參考標準和臨床操作尚無統(tǒng)一規(guī)范、數(shù)據(jù)處理軟件較復雜等，在臨床應(yīng)用中受限，未來仍需進一步研究來指導臨床醫(yī)生實際操作。

4 肺超聲

肺超聲作為一種肺部診斷工具，其使用可以追溯到20世紀60年代，但直到最近，該儀器的應(yīng)用才擴展到監(jiān)護室中。正常情況下，超聲波通過肺部會被反射，因為充滿氣體的肺部難以形成影像；在ARDS患者中，特別是胸腔積液和肺實變的情況下，病變肺部氣體含量降低以及氣體與組織比例改變可以增強超聲波的傳導，使其成像。

肺超聲在研究ARDS疾病中屬于較新的研究領(lǐng)域，主要應(yīng)用于肺水腫的監(jiān)測[34]。肺超聲評分與血管外肺水指數(shù)和CT測量結(jié)果均有良好的相關(guān)性[35]。此外，在與膿毒性休克相關(guān)的ARDS早期，肺超聲評分顯示了液體負荷引起的肺通氣損害[36]，因此，它被認為是液體復蘇的保障。肺超聲還有助于早期發(fā)現(xiàn)和適當治療機械通氣患者的肺部并發(fā)癥，例如肺超聲對于氣胸和胸腔積液的診斷都有很高的準確性[37]，這大大提高了胸腔穿刺的安全性和有效性。

肺超聲是一種實時成像方式，具有無創(chuàng)性、無輻射性、便攜等優(yōu)勢，此外，世界重癥超聲聯(lián)盟推動的肺部超聲國際共識會議最近標準化了肺部超聲的命名和技術(shù)，并提供了在臨床實踐中的使用建議，使其在ARDS患者床旁胸部成像方面發(fā)揮越來越重要的作用[38]。但是肺部超聲對肺泡過度膨脹監(jiān)測欠佳，因肺超聲指導PEEP滴定難以實現(xiàn)定量分析以及需要高年資專業(yè)醫(yī)生進行操作等因素，要實現(xiàn)常規(guī)的臨床應(yīng)用，仍需要更多臨床試驗的支持。

5 正電子發(fā)射型計算機斷層顯像

PET在臨床和實驗研究中越來越多地應(yīng)用于ARDS和VILI的病理生理學研究。PET可以量化肺區(qū)域灌注、通氣、肺血管通透性、水腫、炎癥細胞代謝活動、酶活性和肺基因表達[39]。PET具有輻射性、掃描時間較長等不足，臨床常規(guī)應(yīng)用PET掃描ARDS患者是不可行的，但有研究表明PET掃描可提示高危ARDS患者，以便這些患者行早期治療，降低ARDS的發(fā)生率[40]。

現(xiàn)階段，新型PET示蹤劑和技術(shù)已經(jīng)被開發(fā)用于成像肺部炎癥的其他方面，如誘生型一氧化氮合酶表達[41]、肺基因表達[42]等。目前聯(lián)合應(yīng)用PET-CT以及PET-MR掃描儀[43]使多模態(tài)成像成為進一步了解ARDS的有用工具。

6 總結(jié)與展望

在重癥監(jiān)護病房中，臨床醫(yī)生在進行PEEP值滴定時，首先需要明確所要達到的目標，例如改善氧合水平、進行完全肺復張、評估肺泡膨脹程度等，每個目標都取決于疾病的性質(zhì)和程度，而持續(xù)評估呼吸狀態(tài)是治療疾病的基礎(chǔ)，影像學檢查被認為是診斷和監(jiān)測ARDS的關(guān)鍵[44]。

臨床常規(guī)應(yīng)用的影像學檢查也包括MR，目前該儀器在ARDS方面僅限于實驗性研究[45]，但MR與區(qū)域灌注測量相結(jié)合，為測量肺通氣和灌注的區(qū)域分布提供了一種新的方法，未來應(yīng)用于臨床仍需更多的數(shù)據(jù)支持。最后，如果未來CT在低輻射劑量下進行床旁掃描，它在ARDS患者中的使用應(yīng)該更加廣泛。臨床醫(yī)生在評估患者病情時應(yīng)掌握這些技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，提高臨床決策水平，使患者更快地受益。