肺部及膈肌超声在PEEP设置中的价值

目的

本综述的目的是总结肺和膈肌超声在指导呼吸机设置中的作用，重点是呼气终末正压( PEEP )。现就超声评估PEEP对肺和膈肌影响的最新进展进行综述。

最新进展

肺部超声可以准确诊断包括急性呼吸窘迫综合征在内的急性呼吸衰竭的病因，并且可以鉴别这些患者的局灶性和非局灶性肺部形态。这对于确定最佳的呼吸机策略和PEEP水平至关重要。应用肺超声评估PEEP对肺复张的影响是有前景的，尤其是在围手术期。膈肌超声可以监测PEEP对膈肌的影响，但这需要进一步验证。在慢性阻塞性肺疾病急性加重期患者中，膈肌超声可用于预测无创通气失败。肺及膈肌超声可用于预测撤机结局、准确诊断撤机失败的原因。

总结

肺脏和膈肌超声检查有助于诊断呼吸衰竭的病因，从而指导包括PEEP在内的呼吸机的设置。超声可监测PEEP对肺和膈肌的影响。

引言

呼吸机参数的设置取决于呼吸衰竭的根本原因和患者的病情。呼气末正压（PEEP）是所有通气策略的基石之一，同时也是最难设置的参数之一；PEEP过低或过高均会产生不利影响。肺复张和改善气体交换与过度膨胀和血流动力学之间必须达成平衡。平台压、PEEP/FiO2表和食道测压等是PEEP滴定时常用的几种床旁工具。然而，迄今为止，这些方法在临床试验中都没有起到改善临床预后的作用。

此外，需要进行仔细的床旁评估，来判断PEEP水平的利与弊。重症超声检查越来越多地应用于日常实践中，是一个有前途的床旁评估工具。肺脏超声和膈肌超声常用于急性呼吸衰竭患者的诊断和监测，它们的使用对包括呼吸机设置在内的患者管理有着重大影响。

在这篇叙述性综述中，我们讨论了肺脏超声和膈肌超声在个性化呼吸机设置中的作用。我们简要概述了如何使用肺超声和膈肌超声来确定呼吸衰竭的潜在原因，以及如何设置呼吸机（重点是PEEP的设置）。此外，我们将详细阐述如何在撤机阶段使用这些超声模式。下面我们将讨论肺脏超声和膈肌超声评估PEEP效果的最新进展。

KEY POINTS

①呼气终末正压( PEEP )对肺和膈肌的影响可以通过床旁肺脏和膈肌超声直接评估，使其成为诊断和监测机械通气危重患者的极好工具。

②肺部超声可以准确诊断急性呼吸衰竭的病因，区分急性呼吸窘迫综合征患者的局灶性和非局灶性肺部形态。

③肺部超声可以评估PEEP对肺复张的影响，尤其是在围手术期。

④膈肌超声可以评估慢性阻塞性肺疾病急性加重期患者的膈肌功能障碍，这可能是无创通气失败的良好预测指标。

⑤肺及膈肌超声可指导机械通气撤机阶段，判断撤机失败原因。

呼气末正压对肺和膈肌的影响

肺部超声能够准确检测和监测急性肺部病变。肺部超声模式( A、B、C型)取决于肺实质的液气比。关于图像采集和解释的细节，我们参考了最近的一篇综述[1]。急诊床旁肺超声(BLUE)方案常用于危重症患者的肺部病理诊断。该方案的使用基于特定肺部超声检查结果的决策树，能够为急性呼吸衰竭患者提供诊断，准确率约为90%。临床中可采用肺通气评分或肺超声评分，即半定量评分，来监测治疗对患者肺通气的影响——更大程度的肺通气丢失将导致更高的肺超声评分：0-36分。肺部超声能够检测PEEP对肺部的影响，因为PEEP增加了呼气末肺容积，从而改变了液气比，导致肺部超声模式和/或评分改变。

膈肌超声是评估膈肌解剖和功能的优良床旁工具。关于图像获取和判读的详细信息，我们参考了最近的一篇综述和专家共识[2,3]。膈肌的评估包括测量肌肉厚度、收缩力(增厚分数，TFdi)和膈肌位移。肌层厚度＜1.5 mm为萎缩。肌肉的厚度高度依赖于测量部位、性别和患者体位。在ICU患者中TFdi＜30-34%是异常的。无机械通气辅助下，平静呼吸时膈肌位移＜2cm提示膈肌功能障碍。

最近的研究表明，PEEP对膈肌几何形状有直接影响：它使肌肉变短，形成粗细肌丝的重叠，导致肌肉收缩的最佳长度变短。因此PEEP可降低膈肌的收缩效率。此外，长时间暴露于PEEP可导致膈肌重塑。长时间暴露后撤退可通过拉伸膈肌中重塑的肌纤维导致收缩效率降低。这些效应可以通过超声进行可视化；当PEEP增加时，TFdi和位移均减小，而膈肌厚度增加(图1)。

使用肺和膈肌超声设置呼吸机参数

图2总结了通过肺部或膈肌超声诊断急性呼吸衰竭几种最常见原因的流程，以及随后选择的初始呼吸机设置（重点是PEEP设置）。此外，超声检查结果应与其他检查结果和临床特征结合使用，因为一些超声征象可出现在多种肺部病理学改变中，危重症患者呼吸衰竭的原因也往往有多种。

1.气胸

气胸患者在肺部超声上表现为“A征象”的肺滑动征缺失——称为“A’征象”。结合肺点，肺超声证实气胸的特异性为100%。包括PEEP在内的正压应尽量保持在较低的水平。气胸的消退也可以通过肺部超声进行监测。

2.肺栓塞

肺栓塞患者表现为“A征象”。在某些情况下，肺梗死后可见到碎裂征。对于肺栓塞的诊断，应将肺超声与静脉超声发现深静脉血栓相结合。

在肺栓塞时，应设置尽可能的低PEEP，以防止右心室后负荷进一步增加。心脏超声可用于监测治疗对右心室功能的影响。

3.慢性阻塞性肺疾病和重症哮喘

由于肺实质通常不受影响，慢性阻塞性肺疾病(COPD)或严重哮喘加重的患者在肺超声上通常表现为“A征象”。

无创通气(NIV)是COPD急性加重期患者呼吸支持的首选方式。在辅助通气模式中，常用适度的外源性PEEP来平衡内源性PEEP，从而减少触发呼吸机所需的努力，并促进人机同步。在控制通气模式下，建议采用较低甚至有时为0的PEEP，以免进一步增加内源性PEEP，防止肺过度充气。

NIV前48h内严重的膈肌功能障碍，定义为TFdi＜20 %，这与NIV失败风险增加和更差的预后相关。这些患者的膈肌功能障碍很可能是由动态过度充气引起的。这导致最优的膈肌几何形状较少，导致膈肌的工作效率较低。NIV下膈肌功能的改善可能是过度充气减少的一个指征。两项前瞻性研究表明，超声识别出的膈肌功能障碍，尤其是膈肌下移，可以可靠地预测急诊科环境下设置的NIV失败。尽管有希望通过评估膈肌功能来预测非COPD急性加重或ICU患者的NIV失败，但仍需要进一步研究来验证。

重症哮喘患者由于气流受限增加，存在气压伤的风险，在这些患者中，PEEP设置应尽可能低，以防止肺的进一步过度膨胀。

4.心源性肺水肿

肺淤血患者在肺部超声上表现为多发的、弥漫性双侧B线(每个视图＞2 ,称为“B征象”)，胸膜规则变薄。通过无创和有创通气同时应用PEEP对治疗心源性肺水肿(CPE)大有裨益。

肺部超声可以通过监测B线的数量和区域来评估PEEP的效果。在院前急救中，肺部超声被认为是监测PEEP、评估治疗效果的可靠工具。虽然没有研究调查肺部超声引导下的PEEP水平，但指南推荐在临床上使用床旁肺部超声监测治疗效果。过高PEEP的后果，如血流动力学受损，也应予以监测。

5.肺炎和急性呼吸窘迫综合征

肺炎患者可表现为单侧“B征象” (“A/B征象”)、双侧“B征象”、“C征象”和/或后区实变影。此外，实变影中动态空气支气管征和彩色多普勒血流的存在高度提示肺炎。

区分CPE和非心源性水肿往往具有挑战性。但最近的研究表明，肺部超声可以准确区分这两种诊断。急性呼吸窘迫综合征(ARDS)是ICU患者最常见的非心源性肺水肿原因，其特征是B线分布不均匀和(或)胸膜异常。在肺炎和/或ARDS患者中，应谨慎设置呼吸机模式，以维持足够的气体交换，通过使用低潮气量、驱动压和滴定PEEP来限制呼吸机引起的肺损伤。在“肺通气功能的评估”一节中讨论了肺炎或ARDS患者使用超声滴定PEEP的方法。

6.膈肌功能障碍

急性呼吸衰竭不太常见的病因之一是膈肌功能障碍。膈肌超声可同时诊断(半)膈肌无力和瘫痪。虽然滴定压力支持对充分通气更为重要，但在这些患者中，PEEP的设置是为了防止进一步的肺不张。

近年来，膈肌保护性通气已成为除肺保护性通气外的另一个重要研究领域。有学者提出，应避免膈肌过度及辅助做功。作为潜在靶区，根据生理数据，TFdi应维持在15%至30-40 %之间。最近的一项研究发现，在不影响潮气量和跨肺压的情况下，基于患者呼吸努力的吸气支持滴定大大增加了患者在预定的膈肌保护范围内进行膈肌努力的时间。然而，这项研究是通过测量跨膈压来评估膈肌的努力。

肺通气功能的评估

1.急性呼吸窘迫综合征肺组织形态学

目前已经确定了两种不同的ARDS表型，即局灶性和非局灶性。局灶性ARDS对低PEEP和俯卧位治疗有反应，而非局灶性ARDS通常对高PEEP和肺复张有反应。迄今为止，基于这些表型的个体化呼吸机策略研究中，最大的研究是使用胸片来识别大量被错误分类的表型。在对错误分类进行校正后，发现死亡率有所下降。“Amsterdam法”肺部超声可准确识别这些表型（图3），利用肺部超声来识别这些表型并据此指导呼吸机策略目前仍在研究中。

2.超声导向的肺复张

在肺炎和/或ARDS患者中，PEEP多用于保证肺通气。在这些患者中设置PEEP应评估肺的可复张性，以帮助识别哪些患者可能从更高的PEEP水平中获益（图4）。一些研究通过肺部超声评估PEEP对肺复张的影响，却发现了相互矛盾的结果。虽然一项研究发现肺超声能够准确评估肺泡再通气，并识别不同PEEP水平下肺超声评分的差异，但另外一些研究发现当PEEP水平改变时，肺超声无法一致地检测到这些变化。这些研究的结果不同可能是由于没有考虑实变范围或B线数量的减少。因此，较小的PEEP引起的通气变化并不总是能被检测到。一项小型的中试研究发现，将这些较小的变化考虑在内，可以准确地评估通气量的变化。

但是肺部超声有一个很大的局限性，就是无法直接评估肺的过度膨胀。然而，一些有前景的实验研究评估了肺部超声检测肺过度膨胀的潜力，如肺滑动征的定量和超声弹性成像。

尽管膈肌超声并不常用于评估肺通气，但一项针对ARDS患者的小型研究探讨了膈肌超声评估通气的价值。他们发现在增加PEEP后，背侧区域的膈肌位移增加——这表明肺容积增加是由于肺复张后通气量增加造成的。有趣的是，他们并没有发现PEEP增加与腹侧膈肌位移之间的关系。由于肺的过度膨胀在机械通气期间通常存在于腹侧区域，因此可以假设腹侧区域膈肌位移缺乏可能提示过度扩张，但这仍有待于进一步研究证实。

利用肺部超声在围手术期设置PEEP已被广泛研究。大多数接受全身麻醉的患者会发生肺不张，这与较差的预后有关。因此，减少通气损失似乎是改善术后预后的合理目标。肺脏超声可准确检测术中应用PEEP后肺组织的复张情况。肺超声引导下的肺复张和PEEP滴定——即肺超声在预定时间点检测到肺不张时的肺复张操作，改善了患者术中的通气和氧合，但并没有减少肺部并发症的发生。

肺脏和膈肌超声在撤机过程中的作用

准确识别哪些患者能够撤离机械通气通常十分具有挑战性的。延迟脱机和脱机失败均与高死亡率相关。因此，如何正确识别脱机时机至关重要——肺和膈肌超声在这种情况下发挥了重要作用。

1.肺部超声的作用

降低或撤除PEEP可导致肺泡塌陷，这可以通过肺部超声进行检测。在自主呼吸试验(SBT)后，肺超声评分＜13分对拔管成功具有较高的预测价值，其阴性似然比为0.20；而评分＞17分对撤机失败具有高度预测价值，阳性似然比为11.8。

在撤机过程中，由于PEEP降低导致的胸腔内压力下降可诱发撤机诱导的肺水肿(WIPO)——这可以通过肺部超声上B线的增加进行检测。研究指出，在前4区中B线增加≥6条的患者显示出SBT失败的高风险，敏感性为88%，特异性为91%。

2.膈肌超声的作用

膈肌功能障碍是机械通气的重要并发症，与包括撤机失败在内的不良临床结局相关。膈肌移动度＞1-1.5cm (灵敏度85% ,特异度75%)和TFdi为30%-36% (灵敏度80% ,特异度80%)通常预示着拔管成功。但在SBT成功后的患者中，超声检测膈肌功能障碍与撤机失败的风险增加无关。这表明不应使用单一的超声测量来作为临床决策的依据。

3. 总观

撤机可以说是对整个心肺系统的应激试验。因此，对心脏、肺和膈肌进行更全面的超声评估可能更适合评估患者是否适合撤离呼吸支持。胸部超声评估（包括心脏、肺脏和膈肌超声）中，肺水肿和左心室压力增高的存在是预测撤机失败的良好指标（SBT前进行超声检查的阳性似然比为22.9,阴性似然比为0.16）。此外，该评估能够确定所有患者撤机失败的原因。然而，在SBT成功的患者中，胸部超声似乎与拔管后呼吸窘迫的预测相关性较小。总之，建议使用超声评估整个心肺系统的所有组成部分，以检测撤机失败的原因并指导治疗。

结论

肺脏超声和膈肌超声是诊断急性呼吸衰竭病因及鉴别ARDS患者肺部形态学的极好工具，从而可以指导和监测包括PEEP在内的呼吸机设置。超声能够检测到PEEP引起的肺和膈肌的变化。使用肺脏超声评估肺可复张性和设置PEEP的作用在危重症患者中需要进一步验证，但适用于围手术期患者。在COPD急性加重期患者中，膈肌超声可以预测NIV失败。在机械通气撤机过程中联合应用肺脏、膈肌和心脏超声，可以帮助预测撤机失败并确定撤机失败的原因。