Rapid evaluation by lung-cardiac-inferior vena cava(LCI) integrated ultrasound
For differentiating heart failure from pulmonary disease
as the cause of acute dyspnea in the emergency setting
Katsuya Kajimoto, Keiko Madeen, Tomoko Nakayama, Hiroki Tsudo, TadahideKurodaandTakashi Abe
CCUSG 徐州 锈刀 田国栋
摘要
背景：快速、准确的诊断和治疗可以挽救那些急性呼吸困难患者的生命。但是，在危急时刻，急性呼吸困难患者的鉴别诊断和初始治疗的选择是一个临床难题。需要复杂的决策，以实现血流动力学的平衡，优化有效血容量，和降低死亡率。本研究中，我们检验了心-肺-下腔静脉（LCI）多目标联合超声快速评估的筛查作用，即在急诊情况下从以呼吸疾病为主的患者中甄别急性心力衰竭综合征（AHFS）。
方法：在2011年3月至2012年3月间，在笔者医院急诊科连续纳入90例急性呼吸困难患者（45例女性，78.1± 9.9岁）。入院30分钟内，在急诊科对所有患者进行常规体格检查，使用便携设备进行快速超声评估（LCI多目标联合超声），常规实验室检验， BNP测定，和胸部X线检查。
结果：53例患者急性呼吸困难的最终诊断是急性心力衰竭（AHFS）,18例患者虽然有心衰病史但最终诊断是肺部疾病，19例为肺部疾病。单独使用肺部超声对于从肺部疾病中区分AHFS的敏感性、特异性和阴性预测值、阳性预测值分别是96.2, 54.0, 90.9, 和75.0%。另外，LCI多目标联合超声的敏感性、特异性和阴性预测值、阳性预测值分别是94.3, 91.9, 91.9, 和94.3%。
讨论：我们的研究证实LCI多目标整合超声的快速评估可以非常准确地在急诊情况下从以呼吸疾病为主的患者中甄别急性心力衰竭综合征（AHFS）
Keywords: Acute dyspnea, Ultrasound device, Emergency department,Acute heart failure syndromes
引言
急性呼吸困难是急诊科中住院的主要原因之一。急诊科医生需要在临床资料缺乏的情况下进行快速诊断和制订治疗方案。实际上，由于AHFS可以是多种疾病的共同表现，而临床表现、影像学和实验室结果的诊断价值不同，所以诊断AHFS是非常困难的。传统的诊断标准是根据病史、体格检查和胸部影像学结果制订的。但这些标准对于急诊医生而言用处不大，因为它们只有中等准确性，例如特异性高而敏感性差。床旁治疗和验证所得到的快速和真实的结果才是急诊医生诊断的依据。近期报道称急诊医生使用肺部超声评估B线的情况，可以非常准确地从COPD或支气管哮喘患者中鉴别心源性急性呼吸困难。但是，单独使用肺部超声从严重的双侧肺炎、肺纤维化或ARDS中鉴别AHFS可能是非常困难的。因为对于心源性肺水肿而言，B线是一个敏感但不够特异的指标。
为了快速准确地明确急性呼吸衰竭的病因，必须对左心收缩功能、瓣膜返流程度、容量过负荷程度进行评估，这不仅有助于明确诊断，同时可以优化初始治疗。为了评估容量过负荷的程度，有报道称可以通过超声心动图测量下腔静脉（IVC）的直径估计右房压。最近，Gargani推荐超声心动图联合肺部超声（心肺联合超声）用于鉴别诊断急性呼吸困难的主要病因。但是，在急诊科，心-肺-下腔静脉多目标整合超声对于明确呼吸困难病因的有效性并没有进行足够的研究。因此，我们检验了心-肺-下腔静脉（LCI)多目标联合超声快速评估的筛查作用，即在急诊情况下从以呼吸疾病为主的患者中甄别急性心力衰竭综合征（AHFS）。
方法
病人一般资料
本研究方案已通过笔者当地伦理委员会核准。从2011年3月至2012年3月期间，在笔者医院急诊科连续纳入90例急性呼吸困难的患者。本研究排除急性冠脉综合征或胸部创伤的患者。另外，那些非心脏或肺部原因引起的呼吸困难患者也被排除在外。入院30分钟内在急诊科，对所有纳入研究的患者进行常规体格检查，使用便携设备(VscanW)进行快速超声评估（LCI多目标联合超声），心电图、血液化验（包括BNP测定），胸部X线检查。本研究根据赫尔辛基宣言的原则进行。本研究所有的结果及附带图像均获得患者的书面同意。
心-肺-下腔静脉（LCI）多目标联合超声的快速评估
本研究中使用的机器是VscanW(GE Healthcare, Japan)，一种宽频、线阵和相控阵一体的手持设备。检查者不知道任何患者的胸部X线结果及其他临床资料。首先，进行肺部超声检查。在患者仰卧或坐位时，进行双侧前胸和侧胸壁的扫查。正确的扫查是经肋间并且最大程度地显示胸膜线。胸壁被分为8个区（每侧的前胸壁和侧胸壁各分为2个区），每个区均进行扫查。
前胸区域是指从胸骨到腋前线，并分为上半区和下半区（锁骨到第三肋间隙、第三肋间隙到膈肌）。侧胸区域是指从腋前线到腋后线，也分为上半区和下半区。检查者试图寻找慧尾伪像，它过去也称为B线，起自脏-壁层界面，扇形扩展至屏幕的底部。根据先前报道中的定义，肺超声检查阳性结果定义为在检查的双侧八个区域中，两个或多个区域中发现B线即为阳性。
肺部超声检查均在1分钟内完成。随后进行心脏超声检查。在标准心脏切面，特别是心尖长轴切面联合四腔切面，应用目测法评估心脏左室收缩功能和二尖瓣或三尖瓣返流程度。保留的左室EF值定义为估算的LVEF ≥40%，而LVEF <>则定义为EF值偏低。使用彩色多普勒评估二尖瓣和三尖瓣血流。
通过目测反流束的深度，使用5级法（无、轻微、轻度、中度、重度）对瓣膜返流进行半定量评估。心脏超声阳性结果是指，保留EF值的患者合并中到重度的二尖瓣返流（MR），或中到重度的二尖瓣返流，或三尖瓣返流（TR）合并EF值偏低。最后在距IVC与右心房汇合处2cm的位置进行IVC超声测量。呼气末测量IVC最大径(IVC max)，吸气末测量IVC最小径(IVC min)。
IVC塌陷指数(IVC-CI)= (IVC max-IVC min)/IVC max 。根据之前报道中的定义，IVC超声阳性结果为，IVC-CI＜基线的50%。LCI多目标联合超声检查均在3分钟内完成（图1）。超声图像见图2.
BNP的测定
入院时采集每位患者的外周静脉血标本，5ml的全血被放入含有EDIT的取经预冷处理的真空管内，随后进行BNP测量。采血后，立即将试管放于冰块上，2，500rpm 转速离心和 4℃情况下获取血浆。然后使用人BNP抗体的放免法(Shionogi Co. Ltd.,Tokyo, Japan)测定血浆 BNP 水平。
确诊
1-2名心脏病学家对每位患者进行初步诊断，他们在急诊科3分钟内完成LCI多目标联合超声检查。阳性的肺部超声结果，加上异常的心脏或IVC超声图像,即确诊为由AHFS引起的急性呼吸困难（图1）。最终确诊时，2位心脏病学家和1位呼吸病学家，他们并不知晓入院时LCI多目标联合超声检查结果，他们各自独立地审核每位患者的医疗记录，并进行分类，AHFS引起的急性呼吸困难，有心衰病史但是急性呼吸困难是非心脏因素，或非心源性急性呼吸困难。AHFS的确诊根据广泛接受的Framingham标准（2个主要条件或1个主要条件加上2个次要条件），以及确实的证据包括病史、住院后情况（对利尿剂和血管活性药的反应，或血流动力学监测结果），常规实验室检验数据（包括BNP）。肺源性急性呼吸困难包括肺栓塞和主要的肺部疾病（肺炎、哮喘、COPD、肺纤维化、或ARDS）,既往有或没有左心收缩功能障碍病史，但入院时无心功能失代偿的证据。
统计学分析
使用SAS 9.1软件(SAS Institute, Cary, NorthCarolina)进行数据分析。使用Study t-检验比较定量变量，和二分法变量则使用卡方检验进行比较。计算ROC曲线下面积及约登指数以确定将AHFS从肺部疾病中鉴别出来的 BNP最佳截止值。根据标准的定义，计算了敏感性、 特异性、 阴性预测值和阳性预测值。双尾 P 值小于 0.05 表明存在统计学差异。所有的分析均在一个独立的生物统计学中心进行 (Statz Institute, Inc., Tokyo, Japan)。
结果
在连续的90位急性呼吸困难的患者中(45位女性,78.1 ± 9.9岁)，有53位的最终诊断是AHFS导致的急性呼吸困难，有18位虽然有心衰病史但呼吸困难的原因是肺源性的，19位是肺部原因导致急性呼吸困难的。编号10,29,6和8的患者出现AHFS的病因分别是缺血性心脏病、高血压性心脏病、瓣膜性心脏病和急性扩张性心肌病。编号16, 9, 7,和5的患者出现非心源性呼吸困难的原因分别是COPD、肺炎、肺纤维化和ARDS。患者的主要临床特征是根据表1所示的最终诊断进行分类。将AHFS相关的患者与肺源性急性呼吸困难相比较，两组年龄相仿,既往因HF住院频率相仿，在 AHFS 组中既往高血压病史更常见。AHFS 组的血浆 BNP 水平均显著高于肺部疾病组。另一方面，肺部疾病组的C-反应蛋白显著高于 AHFS 组。
血浆BNP与最终诊断之间的关系
AHFS导致急性呼吸困难的患者BNP水平为622.0 ± 505.3pg/ml，显著高于(p <>最终诊断为肺部疾病的患者的BNP水平（230.7 ± 208.2 pg/ml）。在肺源性急性呼吸困难组中，既往有心衰病史的18位患者，其BNP水平显著高于没有心衰病史的19位患者(396.7 ± 176.5 vs. 73.4 ± 59.6 pg/ml, p <>。有心衰病史但呼吸困难原因为肺部疾病的患者，他们的BNP水平与AHFS导致急性呼吸困难的患者之间没有显著差异(396.7 ± 176.5 vs. 622.0 ± 505.3 pg/ml; p = 0.069)。另外，ARDS患者与AHFS导致急性呼吸困难的患者之间，BNP水平没有显著差异(369.5 ± 246.3 vs. 622.0 ± 505.3 pg/ml; p = 0.277)。使用ROC评估BNP在肺部疾病中甄别AHFS的能力，BNP在肺部疾病中区分AHFS的能力的ROC下面积为0.75（95%CI:0.698~0.804）。BNP在663.2 pg/ml时，从肺部疾病中区分AHFS的敏感度为37.0%，特异性为97.2%，阴性预测值50.7%，阳性预测值95.2%。
LCI多目标联合超声
表2呈现的是，在急性呼吸困难的急诊患者中肺部疾病中区分AHFS的相关方法的敏感性、准确性、阴性预测值（PV）、阳性PV和总体准确性，包括Framigham标准（2个主要或1个主要加上2个次要条件），BNP(截止值：100 pg/mL)，肺部超声，肺部超声联合BNP(截止值：100 pg/mL)，IVC塌陷指数(截止值：50%)，MR或TR(≥中度)，保留的EF值和MR(≥中度),减少的EF值加上MR或TR(≥中度)，LCI多目标联合超声。通过比较这些方法发现，LCI多目标联合超声的特异性（91.9%），阴性PV (91.9%),阳性PV (94.3%)和总体准确性(93.3%)均最高。而单用肺部超声则有最高的敏感性(96.2%)，但特异性很低(54.0%)。偏低的EF值则表现出最低的敏感性和最低的总体准确性（分别是26.4%和51.1%）而截止值为100pg/mL的BNP水平，其特异性最低(35.1%)。
讨论
本研究表明，与单独的肺部超声检查或结合血浆 BNP 测定相比，在从急性呼吸困难(包括慢性阻塞性肺病/哮喘、肺纤维化和呼吸窘迫综合征)中鉴别 AHFS 引起的急性呼吸困难方面，LCI多目标联合超声的快速评价具有较高的诊断准确率。这些结果表明LCI多目标联合超声已成为急性呼吸困难患者的诊断评估和紧急情况下选择早期治疗方案的基本工具。
快速、准确的诊断和治疗可以挽救那些急性呼吸困难患者的生命。但是，在危急时刻，急性呼吸困难患者的鉴别诊断和初始治疗的选择是一个临床难题。需要复杂的决策，以实现血流动力学的平衡，优化有效血容量，和降低死亡率和住院时间。疑似AHFS的急诊患者的评价方法包括病史、体格检查、胸片、 12 导联心电图和测定 BNP 或 NT-ProBNP。
在这些方法中，胸片是急性呼吸困难的诊断评价的基石。尽管胸片对于急性呼吸衰竭有着至关重要的作用，包括用于查明各种病因，但影像学没有肺淤血的征象并不排除 AHFS 。近期，BNP和 NT-ProBNP已被广泛地研究，临床实践中也经常使用。不过，关于急性期BNP协助诊断或连续监测BNP 水平指导治疗的最新随机研究中发现，它没有提高诊断的准确性或改善重要的临床预后，因为年龄、性别和肾功能不全对BNP水平均有影响，并且对检验结果的解读也应考虑在内。此外，有失代偿性心衰病史的患者可伴有长期 BNP 或 NT-proBNP水平升高，使得测试结果变得不确定。
此外，据报道 BNP不能准确地将ARDS从 AHFS [44]中区分出来。在我们的研究中，有心力衰竭病史，并且是肺部疾病或ARDS引起的呼吸困难患者的 BNP 水平与AHFS引起的急性呼吸困难的患者相比无显著性差异，这与以往报道的结果相同。因此，在急性呼吸困难患者中 (包括那些有心脏衰竭病史和ARDS患者)，在紧急情况下单独的基线 BNP 水平（测定）在鉴别诊断是存在着诸多限制条件，需要进一步的研究来解决这一问题。
现已推荐将肺超声评估B线的方法作为一种简单的替代工具用于监测AHFS患者肺淤血的状态。近期报道证实，单独使用B 线或 B 线结合 NT-ProBNP在急诊哮喘/慢性阻塞性肺病患者中鉴别 AHFS 相关急性呼吸困难具有很高的诊断准确度。然而，目前还不太能通过单独使用肺部超声将AHFS 从双侧肺炎、肺纤维化或ARDS中区分开来的，因为虽然 B 线是较为敏感的心源性肺水肿的标志表现，但并不特异。然而在本研究中，在两个单纯右侧心力衰竭、不合并左心衰的患者中，肺超声的结果呈现为假阴性，表明 B 线对于单纯右侧心力衰竭可能是不敏感的。最近，Gargani 建议在超声心动图的基础上增加肺部超声，可以得到与肺相关的更多的信息。
此外，Kimura报道了仅使用4个切面的重点心肺超声对于诊断的准确性和预测信息的作用，如左心室收缩功能障碍、左心房扩大，IVC和B线，而他们并没有评价从肺源性急性呼吸困难中鉴别是否由AHFS引起的诊断准确性。根据这些有价值的报道和我们的研究结果，我们认为在紧急情况下LCI多目标联合超声有助于快速、准确的诊断与治疗急性呼吸困难。
本研究也存在着不足。首先这是一个小样本单中心的调查研究。其次，本研究所使用的手持设备不能进行舒张功能障碍的评估以及瓣膜性心脏病的定量评估。因此，完整地评估急性呼吸困难患者需要在LCI多目标联合超声后进行综合的常规超声心动图检查。第三，因为我们不能进行B线计数所以我们无法评估AHFS患者的血管外肺水。因此，需要关于急诊情况下手持设备评估急性呼吸困难患者血管外肺水的进一步前瞻性研究。第四，LCI多目标联合超声的图像解读需要培训。
总之，我们的研究表明，与单独使用肺部超声或肺部超声联合 BNP相比，在鉴别与 AHFS 有关的急性呼吸困难方面，使用LCI多目标联合超声进行快速评估具有较高的准确性。这些结果表明LCI多目标联合超声是一个有用的工具，可以加快急诊中急性呼吸困难患者初始治疗前的前的评估。但是，未来的研究需要更进一步地探索使用便携式超声设备的LCI多目标联合超声在急诊科诊断和临床决策中的作用。
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（编辑 Dr.Vincent，锈刀）
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