胸部定量CT用于評價機械通氣治療急性呼吸窘迫綜合征患兒肺復(fù)張效果及選擇呼氣末正壓值

閆淯淳，郝文瀚，楊 洋，劉 霜，張 瑾，曲 東，袁新宇*

(1.首都兒科研究所附屬兒童醫(yī)院放射科，2.重癥醫(yī)學(xué)科，北京 100020)

自診斷兒童急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome, ARDS)標準于2015年基于成人ARDS柏林標準而推出[1]后，對于兒童ARDS的研究不斷深入，尤其針對保護性通氣策略，即以呼氣末正壓(positive end expiratory pressure, PEEP)進行機械通氣(mechanical ventilation， MV)，以實現(xiàn)肺復(fù)張[2-3]。MV時適當(dāng)選擇PEEP可增加ARDS患者功能殘氣量，減輕肺水腫、提高氧合；PEEP不足可減低肺泡復(fù)張效果，過高則易引起肺氣漏而影響預(yù)后，但目前對于如何選擇PEEP尚無具體標準[4-5]。本研究采用定量CT評價MV治療ARDS患兒后肺復(fù)張效果，旨在為臨床選擇PEEP提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇2018年8月—2020年12月21例首都兒科研究所附屬兒童醫(yī)院接受MV治療的ARDS患兒，男13例，女8例，年齡4個月～13歲7個月，中位年齡7歲9個月(4歲1個月，11歲10個月)。納入標準：①符合診斷兒童中重度ARDS標準(氧合指數(shù)≥8)[1]；②接受有創(chuàng)MV治療；③接受肺部CT檢查。本研究經(jīng)院倫理委員會批準(KSSHERLL2018005)，檢查前患兒監(jiān)護人均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用GE Discovery 750HD CT儀。囑患兒仰臥、足先進，連接呼吸機后行全肺掃描，參數(shù)：管電壓100 kVp，自動管電流，層厚5 mm，層間距5 mm，螺距1.375∶1，轉(zhuǎn)速0.4 s/rot。由1名重癥醫(yī)學(xué)科醫(yī)師于CT掃描床旁進行肺復(fù)張操作，PEEP自5 cmH2O開始，以4 cmH2O幅度持續(xù)遞增，每次通氣維持2 min，至動脈血氧飽和度升至90%～95%時[2]，選取病變分布最廣層面進行單層面CT掃描，記錄此時的PEEP(即峰值PEEP)；以峰值PEEP維持通氣2 min后，以4 cmH2O幅度持續(xù)遞減PEEP至5 cmH2O。采用常規(guī)肺窗對全肺圖像及復(fù)掃單層肺圖像進行薄層重建，層厚0.625 mm。

1.3 圖像處理與分析 由具有16年及17年兒科放射學(xué)工作經(jīng)驗的副主任醫(yī)師各1名共同認定病變分布最廣層面的全肺CT圖像并予以評分[6]。根據(jù)軸位CT圖像中心點將肺組織分為左上、左下及右上、右下4個象限，分別評價每個象限中的病變累及面積和程度：累及面積<25%記為1分、≥25%且<50%記為2分、≥50%且<75%記為3分、≥75%記為4分，可見磨玻璃密度(ground glass opacity， GGO)為病變程度1分、模糊影為2分、實變?yōu)?分，以4個象限(累及面積評分×累及程度評分)之和為最終得分。2名醫(yī)師意見不一致時，交由具有30年兒科放射學(xué)工作經(jīng)驗的主任醫(yī)師判定。

采用3D Slicer軟件(3D-Slicer v4.11)分別于復(fù)張前、后肺部病變最廣層面圖像中勾畫ROI，并按CT值劃分不通氣區(qū)(-100～100 HU)、低通氣區(qū)(-500～-101 HU)、正常通氣區(qū)(-800～-501 HU)及過度通氣區(qū)(-1 000～-801 HU)[7]；計算各區(qū)面積占肺組織的比值，即面積占比，記錄ROI內(nèi)雙肺亞段以上支氣管顯影數(shù)量。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 26.0統(tǒng)計分析軟件。以±s表示符合正態(tài)分布的計量資料，采用t檢驗進行組間比較；以中位數(shù)(上下四分位數(shù))表示不符合者。繪制Bland-Altman圖，并采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intra-class correlation coefficient, ICC)評價2名醫(yī)師CT評分的一致性：以ICC<0.4為一致性較差，0.4≤ICC<0.6為一致性一般，0.6≤ICC<0.75為一致性較好，0.75≤ICC為一致性好。建立回歸模型，反映CT評分與PEEP的關(guān)系。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

肺復(fù)張前、后各通氣區(qū)面積占比差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.001)。MV后各區(qū)變化幅度不同，不通氣區(qū)、低通氣區(qū)、正常通氣區(qū)及過度通氣區(qū)對PEEP的敏感程度依次下降。肺復(fù)張后，病變最廣CT層面中，雙肺亞段以上支氣管數(shù)量高于肺復(fù)張前(9.4±3.1vs. 6.2±2.3；t=7.713，P<0.001)。見表1和圖1、2。

表1 ARDS患兒MV肺復(fù)張前、后各通氣區(qū)面積占比比較(%)

圖1 ARDS患兒MV肺復(fù)張前、后各通氣區(qū)面積占比變化趨勢圖 A.不通氣區(qū)； B.低通氣區(qū)； C.正常通氣區(qū)； D.過度通氣區(qū)

2名醫(yī)師做出的CT評分結(jié)果為18～42分，平均(31.79±5.80)分，且二者之間的一致性極好[ICC=0.910，95%CI(0.791，0.962)，P<0.001]，見圖3。CT評分結(jié)果與肺復(fù)張所用PEEP呈線性正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.827(P<0.001)，由此建立回歸模型如下：PEEP(5～30 cmH2O)=0.851×CT評分-5.383(P<0.001，R2=0.684)，見圖4。

3 討論

嬰幼兒的肺泡及科恩孔(Kohn pore)均較少，且橫膈幾乎呈水平狀，導(dǎo)致其收縮能力較差[2-3]，因此發(fā)生急性肺泡損傷時易引起肺萎陷不張；但另一方面，與成人相比，兒童ARDS也更易通過肺復(fù)張得到緩解和改善[3]。然而，受限于輻射損傷及患兒轉(zhuǎn)運等因素，既往針對MV對于ARDS患兒肺復(fù)張效果及PEEP選擇的CT研究較少。本組ARDS患兒轉(zhuǎn)運過程中全程使用轉(zhuǎn)運呼吸機，并由重癥醫(yī)學(xué)科醫(yī)師負責(zé)肺復(fù)張操作，以保證患兒安全。

ARDS肺保護性通氣策略是在低潮氣量條件下適當(dāng)選擇PEEP，以維持肺組織充氣，避免患者呼氣時出現(xiàn)肺腺泡萎陷或過度膨脹，降低發(fā)生肺不張及氣漏等并發(fā)癥的風(fēng)險。現(xiàn)有可用于評價肺復(fù)張效果的方法較多，其中呼吸機模式為臨床所最常用，主要通過計算肺復(fù)張前、后的呼氣末肺容量差而評價肺整體通氣改善情況，但無法實現(xiàn)精細化評價。影像學(xué)方法如超聲及CT亦可用于評價肺復(fù)張效果。超聲受患者體型、皮下積氣及胸廓骨質(zhì)等多因素干擾，具有一定局限性。CT利用密度差成像，以閾值法顯示萎陷肺泡重新膨脹的過程，在定量評價低通氣、正常通氣及過度通氣區(qū)方面具有較大優(yōu)勢。

既往研究[8]結(jié)果顯示，MV后ARDS患者肺復(fù)張程度與肺內(nèi)病變累及范圍相關(guān)。據(jù)此，本研究以ARDS病變累及面積及程度作為主要指標，計算MV后病變CT評分，結(jié)果顯示2名醫(yī)師評分的一致性極好，提示此法或可用于臨床。本研究發(fā)現(xiàn)MV后CT評分與肺復(fù)張時所用PEEP呈線性正相關(guān)，即萎陷肺組織越多則通氣越差、CT評分越高，呼氣末需以更高壓力使肺膨脹、復(fù)張。本研究所獲CT評分與PEEP回歸模型經(jīng)臨床驗證顯示效果較佳，肺復(fù)張后ARDS患兒不通氣區(qū)及低通氣區(qū)改善率均超過10%；但其R2=0.684，提示仍有待進一步優(yōu)化。

本研究于肺復(fù)張后選擇病變最廣層面進行單次掃描，以進一步觀察CT定量評價肺內(nèi)氣體分布的優(yōu)勢，同時盡可能降低輻射劑量。本研究發(fā)現(xiàn)肺復(fù)張前、后各通氣區(qū)面積占比差異均有統(tǒng)計學(xué)意義，且各區(qū)變化幅度不同，其中不通氣區(qū)和低通氣區(qū)面積占比變化超過10%，表明復(fù)張效果良好[8]；不通氣區(qū)、低通氣區(qū)、正常通氣區(qū)及過度通氣區(qū)對PEEP的敏感程度依次降低，表明PEEP增高時萎陷肺泡膨脹最快，且未因壓力過高而致正常通氣的肺泡過度充氣膨脹，即所用PEEP較佳。此外，本研究結(jié)果顯示，肺復(fù)張后病變最廣CT層面中，雙肺亞段以上支氣管數(shù)量明顯較前增多，亦提示肺復(fù)張效果佳。

圖2 ARDS患兒，男，6歲 A、B.肺復(fù)張前胸部軸位CT圖(A)及偽彩圖(B)示肺內(nèi)大片實變，主要分布于右肺，CT評分25分； C、D.肺復(fù)張后胸部軸位CT圖(C)及偽彩圖(D)示右肺實變顯著改善，但可見GGO，左肺透亮度增高、實變范圍減小，雙側(cè)肺野內(nèi)、中帶支氣管數(shù)量增多、管腔增大 (紅色：不通氣區(qū)；黃色：低通氣區(qū)；綠色：正常通氣區(qū)；藍色：過度通氣區(qū))

圖3 2名醫(yī)師對ARDS CT評分一致性的Bland-Altman圖 圖4 ARDS患兒MV后肺復(fù)張CT評分與所用PEEP的線性回歸模型

本研究的主要不足：①樣本量小；②有待優(yōu)化CT評分與PEEP回歸模型，以提高擬合度；③未考慮病程及基礎(chǔ)疾病對肺復(fù)張效果的影響；④為降低CT輻射損傷，均采用低劑量單次復(fù)掃，致所得數(shù)據(jù)連續(xù)性不佳。

綜上所述，胸部定量CT可評價MV治療ARDS患兒肺復(fù)張效果，并有助于臨床選擇肺復(fù)張所用PEEP。