胸部超声在胸膜疾病管理中的应用

胸部超声在胸膜疾病管理中的应用

胸部超声（TUS）已成为胸科医生不可或缺的工具。英国胸科学会（BTS）胸膜疾病指南建议胸腔穿刺前使用TUS作为一种标准管理。传统上，TUS只用于评估胸腔积液的存在。然而，随着TUS设备的广泛使用，以及图像分辨率的不断提高，以及这些设备可以方便地运到床边和手术室内部，TUS在胸部疾病，特别是胸膜疾病中的应用已经大大扩展。使用TUS的全面和高级检查支持各种诊断、预后和治疗目的。超声是一种很好的床边检测，现在由来自不同医学专业的医生在放射科之外进行，并且已经成为培训胸科医生的标准部分，在指导临床决策时充当听诊器和临床检查的更精细的辅助物。

本文综述了TUS在胸膜疾病治疗中的不同循证应用，以及如何提高患者治疗的安全性和准确性。综述还概述了TUS可能发挥的潜在作用，例如支持术前某些病因可能性以及胸膜医学中不同干预措施的结果预测。表1总结了使用TUS的优点及其缺点。

换能器（探头）发射给定频率和波长的超声波。这些波以不同的距离穿透组织，其中一部分被反射回来，而另一部分被吸收到组织中。穿透的超声波根据给定介质的密度遇到不同程度的阻力，从而导致超声波的振幅有所衰减。液体的衰减能力最低，气体的最高。返回到换能器的超声波在从它们遇到的组织反射回来后，用于根据超声波返回换能器所用的时间（确定反射结构与表面的距离）来构建二维图像。返回波的幅度（确定给定结构的亮度或回声纹理）。空气和骨骼的衰减系数非常高，这意味着超声波无法形成骨骼或充气结构的图像。

超声机器配备了不同的探头，这些探头具有不同的尺寸/尺寸，并且能够生成特定范围的超声频率。高频超声只能穿透浅层结构，但图像分辨率很高。低频波可用于对较深的结构成像，但图像质量较低。可以通过高频（通常为线性）探头对胸壁和壁层胸膜进行检查，该探头的工作频率范围为7.5–12MHz，并且能够穿透2–5cm的深度。为了对更深的结构（例如胸腔积液或肺部异常）成像，通常更适合使用曲线形的低频探头。它产生2-5MHz的频率范围，能够穿透距皮肤表面10-25cm的深度。后者是最广泛用于检查胸腔积液患者的探头。

为了进入胸膜腔，超声束需要在肋骨之间定向，因为骨结构会导致超声波的完全反射，从而投射阴影并遮挡所有深层组织。当超声探头的方向垂直于肋间空间时，边缘肋骨会产生两个无回声（黑色）阴影，胸腔内部仅在肋骨之间可见（图1a）。然而，通过将探头旋转90°使其长轴与肋骨平行，可以通过仔细进入肋骨之间的所谓声学窗口来获取胸膜腔的完整图像（图1b）。

上面的描述详细说明了图像是如何在亮度（B）模式下形成的，该模式也被称为灰阶，因为根据组织的回声纹理赋予组织不同的灰阶。大多数检查目的都是在这种模式下实现的，包括在操作过程中的实时引导。运动（M）模式是TUS检查中的一种有用模式，用于仔细检查（并量化）TUS图像特定结构或部分的运动程度。可移动的垂直参考线用于确定灰阶图像中感兴趣的部分，一旦应用M模式，图像将更改为一个条形，显示该参考线上结构随时间的移动。M型是一个一维图像，而不是用B型获得的二维图像（图2a为M型检查膈肌运动）。多普勒扫描可以添加到灰阶图像，以便于识别运动液体，特别是血管。此模式对血管结构应用介于红色和蓝色之间的颜色。颜色是根据血液流向或远离传感器的速度和方向确定的（不代表动脉或静脉血）（图2b）。

系统地检查胸膜间隙最合适的位置是让病人坐直或稍微前倾，然后从后面检查。即使先前的影像学检查发现的异常仅在一侧，也应检查两侧。由于肋间间隙在背部呈斜向，作者更倾向于将探头向上和侧向定位，以彻底探查胸膜间隙。首先要确定膈肌和腹部内脏（右边是肝和肾，左边是脾和肾）的位置。按照放射学的惯例，将探头定向，使光阑上方的结构位于图像的左侧，而尾部结构位于右侧。这是为了便于解读检查完成后审核存储图像，并减少从一侧移动到另一侧时的错误倾向。在识别膈肌后，探头在保持相同角度的同时向头部移动，以检查其余的胸部。然后将检查从侧面移到腋中线，再从腋中线向前移，然后从最下面的间隙向上重复检查。

使用任何探头都可以看到皮肤、皮下组织和肋间肌肉，尽管使用线性（高频）探头的分辨率和细节要精细得多。利用多普勒可以看到肋间肌之间的肋间血管。除了前6厘米和后6厘米外，血管通常在给定的空间内被上肋骨下缘遮挡（因此TUS看不到），尽管偶尔会出现变异和弯曲，尤其是老年人（图2b）。

在正常胸膜中，胸膜在肋间肌的深处呈一条0.2毫米的线（图1），实时显示“滑动”的迹象；由顶壁在内脏胸膜上滑动引起的闪光运动。由于空气会引起超声束的散射，因此通常无法看到下面的肺，但是胸膜液（一种用于传播超声波的极好的介质）的存在可以检查更深的结构，包括塌陷的肺。因此，应注意的是，“肺滑动”征实际上是由超声波产生的超声伪像，与可以在其他器官（例如，其他器官）的超声检查过程中描述的解剖学细节相反，并不代表“正常肺”。肝或甲状腺。但是，伪影的正常模式可用于排除诸如气胸，周围肺实变或肺水肿等病理情况。

在存在胸腔积液的情况下，应评估各种特征。应注意胸腔积液的大小。通常用半定量方法测量胸腔积液的深度及其高度，但是存在各种方法可以进行更精确的计算。还应注意积液的回声性（亮度），因为它表明了其病因（图3a和b）。回声型积液通常是由于渗出物引起的，尽管由于利尿剂治疗而引起的浓缩的渗出物可以表现为回声型。无回声积液可以是渗出性的或漏出性的。渗出性积液，无论是由于感染或恶性肿瘤，往往形成纤维间隔（图3c），如果存在，这有不同的诊断和治疗意义。还应注意这种分隔的存在和范围。应检查壁胸膜和内脏胸膜是否增厚或结节。后者高度预测胸膜恶性肿瘤。

在怀疑可疑的胸膜恶性肿瘤的情况下，检查膈肌的位置，其结构和活动性以及其覆盖的胸膜是否有任何增厚或结节是非常有用的（图2c）。膈肌应向胸腔凸出，在吸气时应向腹部下降，这一机制可能因大量积液而受损，在这种情况下，可能会发生矛盾的运动。

感染

渗出液的超声回声结构可以提示其病因。均匀回声积液往往伴有出血性胸腔积液和脓胸。另一种不太为人所知的超声征象是“悬空微泡征”，它描述超声屏幕上漂浮的回声阴影，代表气泡，有时在脓性胸腔积液中出现。

胸腔穿刺用于确定积液的性质，如果诊断为感染，将需要小口径胸导管。根据BTS指南，两个操作都应在TUS的引导下完成，以确保操作的成功和安全。最近，有证据表明，在胸腔感染的引流置管时，使用TUS引导的胸膜活检用于微生物培养，与单独培养胸腔积液相比，微生物量提高了30%，而不会增加并发症的风险。这项技术特别适用于在进行胸腔积液培养之前接受过抗生素治疗的患者。

超声比胸部计算机断层扫描（CT）更敏感地检测胸腔积液中的分隔（图S1）。广泛的分隔会阻碍彻底的引流，从而使胸腔感染的治疗复杂化（图3c），并且可能是药物治疗失败和需要升级管理的预兆。在这些分隔性积液中，实时TUS引导可用于将胸腔引流管置入所观察到的最大腔室内。知道积液是多分隔的也是有用的，因为胸腔积液的pH值可以在不同的液体腔室之间变化，这对处理有重要的影响。

恶性肿瘤

间皮瘤是唯一的主要的原发性胸膜恶性肿瘤。然而，在转移性癌症中，胸膜常被恶性肿瘤所累及，肺和乳腺是最常见的转移至胸膜的原发病灶。超声对胸膜恶性肿瘤的诊断有一定的价值，超声对胸膜恶性肿瘤的诊断有较高的特异性。对于胸膜穿刺术、图像引导胸膜活检和医学胸腔镜等可能需要获得细胞学或组织学确认的胸膜手术，操作性计划或执行都需要TUS(见操作指南部分)。

TUS可以描述胸膜增厚和不规则性，甚至在没有胸腔积液的情况下，也可以识别疑似恶性肿瘤的活检位点。在恶性胸腔积液(MPE)病例中，在胸膜壁层或横膈胸膜上可见的转移性胸膜结节5mm是胸膜恶性肿瘤的病理标志(图2c)。其他提示恶性肿瘤的TUS特征包括胸膜增厚1cm和存在肝脏沉积物。上述超声诊断标准对诊断胸膜恶性肿瘤的敏感性为79%，特异性为%。在这种情况下，TUS尤其有用，因为恶性沉积物往往最靠近膈肌，这是存在胸膜积液时最适合TUS检查的区域。TUS在恶性肿瘤中的另一个优点是胸腔恶性肿瘤对胸膜或胸壁的浸润由TUS描述是最佳的，其敏感性为89%，远高于胸部CT（42%）。

最近的一项创新是横波弹性成像，它可以测量组织的硬度，它可以区分胸膜增厚的良恶性，而恶性胸膜增厚被发现更坚硬，并且有助于弹性成像波的快速传播。以特定的波传播速度为阈值，鉴别恶性胸膜病变的敏感性为83.64%，特异性为90.67%。

气胸

气胸是胸膜腔内空气的异常聚集。被空气散射的超声波可以用来诊断气胸，这似乎与直觉相反。诊断气胸的超声特征是基于当胸膜层相对时在正常充气的肺部存在时所见的正常TUS征象的消失。胸膜滑动消失是提示存在气胸的征象之一。应用M超有助于区分胸膜有无滑动，因为M超的正常滑动在胸膜线处呈现出较深的颗粒状模式，而在无滑行时，这种颗粒状模式被多条平行的高回声线(即所谓的条形码符号)所代替。使用这个征象的主要注意点是，它不是气胸特有的，因为滑动可能在严重肺气肿或胸膜感染或胸膜固定术后严重受损或缺失。气胸最特殊的TUS征象是“肺点”。在这一点上，滑动的肺和不滑动的胸膜可以在同一个TUS图像中看到，滑行的肺侵占静止的部分，随着呼吸再次后退。在已证实气胸的患者中，在TUS上所见肺点的特异性为%，敏感性为66%，这意味着该征是气胸的病理征象，但不能排除其缺失的可能。

由于在诊断气胸方面有相当大的局限性，TUS经常受到批评。如果肺完全塌陷，离开胸壁，在胸膜固定术或有肺大泡时，肺滑动可以被消除，那么在大量的空气聚集时尤其难以解释，因为没有可识别的肺点。然而，有大量的文献支持使用TUS作为急症和紧急情况下疑似气胸患者的床边检测。两项荟萃分析的结论是，在对创伤患者进行气胸筛查时，床边TUS比仰卧位放射学检查更准确。即使是那些在x线片上没有发现的小气胸，在这些患者中也有临床意义，这些患者通常接受正压通气支持，其风险是增加气胸的大小和决定是否需要胸腔引流。如果早期检查发现肺点在肋间空间内向外侧移动，则可以用TUS描画出扩大的气胸。应当指出的是，使用TUS无法测量气胸的大小（为了进行治疗选择，可以很容易地在胸片上看到和量化），并且复杂气胸需要使用CT成像来进行描述和干预。因此，在急诊科或重症监护病房中等待获取放射线照相可能不安全的紧急情况下，最好使用TUS诊断气胸。

计划

胸穿穿刺术后发生医源性并发症或“干抽”的风险早已得到公认。年，英国提出了一项安全警告，要求改变做法以防止盲穿术后可避免的并发症。BTS指南强烈建议在胸腔积液手术前使用TUS。以前，胸腔穿刺手术的TUS“引导”是通过将患者送到放射科进行TUS评估来完成的，在放射科标记了安全的进针点，然后将患者送回要进行手术的病房或房间。这种所谓的“X标记点”方法被发现与不可接受的医源性气胸风险有关，因为从TUS手术时到实际执行手术期间，患者的位置和积液位置与皮肤标记点之间的关系不可避免地发生变化。因此，有必要尽量减少TUS检查和手术之间的任何重新定位或时间间隔，以确保干预的成功和维护患者的安全。一项来自美国的大型全国性研究发现，TUS引导下的胸腔引流与盲穿进行的手术相比，医源性气胸的发病率降低了19%（或0.81，95%CI0.74–0.90）

随着胸科医生对TUS能力的广泛应用，将胸腔积液患者送至放射科医生进行TUS已变得不常见。然而，为了尽量减少对患者的潜在伤害，在手术过程中需要实时TUS引导的小积液病例应转介给具有进行此类技术的适当经验的个人；或者是经验丰富的胸科医生或介入放射科医生。

TUS扫描患者通常的体位是坐位，这也适用于通常在腋中线或非常接近腋中线的肋间间隙进行的胸腔穿刺。有局部积液时，可能需要改变体位。在TUS检查过程中，患者的位置被移到侧卧位，以便在此位置进行操作。这包括通过医学胸腔镜或TUS引导的胸腔穿刺针进行胸膜活检，并留置胸腔导管。

传统上，在胸腔手术前，应先进行胸片或CT扫描。如上所述，尝试对所识别的积液（或任何其他病变）进行全面的TUS定位。进针点最好在腋中线，或距脊柱至少6cm，以远离无保护的肋间束。一旦确定了要进行进针的部位，作者更愿意使用多普勒扫描（图2b）筛查易损伤的肋间动脉，并尽可能避免动脉位于间隙中间的任何部位，因为动脉撕裂可能导致严重出血。

在计划进行胸腔镜检查时，应在患者坐在手术台上时进行TUS检查，以确保安全进入胸膜腔而不会损伤下层的肺。具有较高医学胸腔镜检查能力的中心在很少或没有胸腔积液的手术前先进行气胸诱导。在这种情况下，确保肺不被粘连在胸壁上非常重要，这意味着如果允许空气进入胸膜腔，则肺会塌陷，并且会形成一个空间以进行手术。TUS可通过观察肺滑动预测肺粘连。在没有肺滑动的情况下，可以在手术台上对患者进行TUS引导下同轴切割胸膜活检，以免进行医学胸腔镜检查而徒劳无功。在一个专业胸腔中心的回顾性研究中，由于缺乏安全的TUS特征进行手术，在4年的时间里，个尝试性的胸腔镜检查中，有5.2%的病例被转为TUS引导下的胸膜活检。在这些经过转变的手术中，有85％的人使用TUS切割针技术为诊断提供了足够的组织，从而避免了进一步的手术。

实时引导

现在，由TUS引导的胸膜活检在全球多个中心由胸科医生进行，这意味着放射科医生在CT的指导下进行的操作更少。TUS在手术过程中的参与可以描述为协助（徒手方法）或引导（实时方法）。实时TUS引导，将针尖插入组织，在超声视野下进行活检（图2d），该技术更耗时，需要更多的训练和经验。

在结核病高发（病变扩散影响胸膜）的情况下，TUS辅助活检的成功率接近90%，并发症发生率非常低。对于可疑的胸膜恶性肿瘤，TUS引导（而非TUS辅助）胸膜活检的诊断率与CT引导的活检相似，且安全性更好。与CT相比，TUS引导的安全性提高与前者的实时性有关，前者允许在视觉下推进针头的同时补偿呼吸运动，确保胸膜表面或增厚被切向活检。其他优点包括更低的成本，更短的操作时间以及不暴露于电离辐射。

如前所述，TUS上的滑行允许在需要胸膜活检而无胸腔积液的患者中安全地进行医学胸腔镜检查。此外，TUS可用于引导穿刺针用于诱发气胸，实时观察气胸的诱发情况，并在引入套管针之前确认气胸的形成。

术后并发症

作者通常在胸膜介入术后进行TUS检查，以筛选在其病程早期可能出现的任何并发症，这有助于适当和及时的处理。介入治疗后出血可以在多普勒扫描上观察到，也可以偶尔从穿刺部位扩散出回声物质。早期识别可加快管理并将对患者的潜在危害降至最低。此外，TUS是一种有用的工具，可以在胸部介入治疗后检测气胸的形成和扩大。

存在症状的益处

胸膜积液导致呼吸困难，在很多情况下，但不是所有情况下，胸膜积液的引流可以改善呼吸。不断增多的积液导致下肺受压，同时受影响的胸腔增大，表现为胸壁隆起（由于肺牵引的丧失）和同侧膈顶变平甚至倒置（图4）。动物研究表明，肺的功能性残余容量仅缩小积聚液体体积的三分之一，其余的体积则积液由膈肌的向下移位来调节。膈肌的异常形状使其在长度-张力曲线上处于不利的位置，从而削弱了膈肌产生横向压力的能力，其方式类似于因肺气肿而导致过度充气的患者。这种机械上的缺点导致神经对膈肌的驱动力和产生的导致严重呼吸困难的实际张力之间的分离。

膈肌功能障碍可以通过超声观察到，因为膈肌在吸气时向胸部的反常运动。有研究表明，渗出液导致扁平、膈肌倒置或反常运动的患者在积液引流后症状明显改善。这意味着，TUS可用于患有胸腔积液的复杂患者，除了其他可能导致呼吸困难的病因学（如肺肿块或肺栓塞）外，因为识别TUS上变形的膈肌形状和活动意味着胸腔积液导致呼吸困难，引流胸腔积液可能改善症状。但是，应该注意的是，事实并非如此，即使膈肌不是扁平的/倒置的，胸腔穿刺也可能导致症状改善。此外，如果进行胸腔穿刺术，目标应是排空直到膈肌恢复正常形状，而不是针对预定容量。

不可复张肺

在有大症状的MPE患者中，预测完全引流后肺复张的可能性有助于为处理此类积液专门制定最合适的治疗方案。胸腔积液引流后不重新充气的肺称为不可复张肺（NEL）。在NEL存在的情况下，症状性MPE的长期治疗应以留置胸腔导管的形式进行，而不是胸膜固定术，如果两层胸膜不能并置，则无法实现。长期以来，唯一可用于诊断NEL的方法是进行胸腔测压法，这需要在积液排出期间进行连续的胸腔压力测量，或者进行胸腔穿刺术和术后胸片检查。测压是一个繁琐的过程，很少在外部研究和许多感兴趣的中心进行。一组研究人员研究了利用TUS预测NEL存在的可能性。他们观察了在屏气过程中心脏跳动引起的肺塌陷的运动和变形程度。在M模式下测量肺活动（图S2），同时使用超声心动图的斑点追踪功能测量肺应变。研究组发现，与引流后最终扩张的肺相比，NEL显示出更少的活动和变形。此外，在同一研究中，两种方法对预测NEL的敏感性都超过了胸腔测压法。另一组发现M型测量的塌陷肺移位程度可以预测胸腔镜检查后肺不完全复张。这是一种很有前途的技术，可以成为一种简单、无创的预测干预后肺是否会再复张的工具。从这项技术中获得的信息，可以很容易地由胸科医生进行，可以为临床医生和患者之间关于管理计划和可能的治疗方案的讨论提供信息。

胸膜固定术的成功

胸膜固定术是将伤害性物质施加到胸膜中，目的是引起两层的共生并消除它们之间的潜在空间。这通常在MPE或复发性气胸中进行。鉴于滑动是由胸膜滑动引起的TUS征象，胸膜固定术可能消除这一征象。这项研究是在气胸患者中进行的，他们接受了外科胸膜切除术或胸膜摩擦术。研究者发现，术后3周，TUS评估的胸膜滑动在胸膜切除术患者的所有胸部区域和胸膜摩擦术患者的大部分胸部区域都消失。在一项动物研究中，在暴露于滑石粉胸膜固定术的人工气胸的猪中，TUS缺乏胸膜滑行与肉眼宏观和微观的胸膜联合密切相关。在最近的一组接受滑石粉胸膜固定术的MPE患者中，胸膜固定术后24小时的TUS胸膜粘连评分可以预测胸腔积液的复发。这项简单的随机试验目前正在进行中，通过研究胸膜固定术前后胸膜滑动征象，进一步评估TUS在预测胸膜固定术预后中的作用，以及它的使用是否能加快MPE患者拔管和出院的决定。另一个最近被研究的超声特征是胸腔积液的回声结构，作为滑石粉胸膜炎患者成功的预后预测指标。与缺乏此征象的积液相比，回声涡旋的存在是MPE中常见的表现，与胸膜固定术低成功率相关。

TUS作为床边检验的引入和广泛使用，彻底改变了胸膜病变的治疗方法。TUS曾是一种仅用于检测胸腔积液的诊断工具，现在在胸腔疾病中的应用已经扩展到包括各种诊断和治疗适应症，以提高诊断的准确性和改进治疗决策。进一步的工作正在进行中，以探索在不同胸膜疾病中使用TUS进行预测的可能性。新的技术正在出现，如弹性成像和对比增强TUS，目前的研究正在探讨其在鉴别良恶性胸膜疾病中的作用，以及是否可以用于指导疑似胸部恶性肿瘤病例的活检部位。

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