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股直肌剪切波弹性成像对胸腔镜术后肺部并发症的预测价值

2024-09-14 36 上传者：管理员

摘要：目的：探究股直肌剪切波弹性成像（shear wave elastography,SWE）与胸腔镜术后肺部并发症（postoperative pulmonary complication,PPC）的相关性及预测价值。方法：收集择期行胸腔镜手术的292例患者的临床资料。根据术后是否发生PPC，分为非PPC组和PPC组。两组患者术前股直肌检查均采用常规超声联合SWE，测量股直肌厚度(rectus femoris thickness,RFthick)、横截面积(cross-sectional area,RFcsa)及剪切波弹性速度平均值(mean shear wave velocity,CSmean)。比较两组间临床资料与股直肌超声各参数的差异，并分析与PPC发生的相关性，采用二元Logistic回归分析得出联合诊断公式，绘制受试者工作特征曲线进一步分析单一指标和联合指标对PPC的预测价值。结果：PPC的发生与年龄呈正相关，与股直肌CSmean呈负相关（P<0.001）；年龄与股直肌CSmean单独预测PPC的效能较低，两指标联合预测效能更高，曲线下面积为0.714。结论：股直肌CSmean分析预测PPC的发生具有可行性，结合年龄指标预测价值更高，可无创、快速评估胸腔镜手术患者发生PPC的风险。

关键词：
PPC
二维超声
剪切波弹性成像
股直肌
肺部并发症
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术后肺部并发症（postoperative pulmonary com⁃plication,PPC）是手术后常见的并发症，胸腔镜手术的PPC发生率高达18%～25%，是导致术后发病率、病死率增加和住院时间延长的主要原因[1]。因此，术前需准确预测和评估PPC的发生情况，为合理干预提供依据，是促进患者胸腔镜术后快速康复的第一步。

现阶段，术前预测与评估PPC发生的方法均存在一定的局限性[2-4]：术前肺活量测定值并不能有效预测PPC；通过临床评估识别出的PPC高风险患者，其风险分层的证据并不可靠；术前胸部X线检查对PPC的预测可靠性也存在争议；肺功能检测是胸腔镜手术患者术前较为常用和客观的检查，已有多个研究分析了肺功能检测对胸腔镜手术风险的评估价值。然而，单一的肺功能指标监测并不能有效预测PPC的发生。

随着肌骨超声技术的迅速发展，骨骼肌常规超声可识别肌肉结构和形态的变化，剪切波弹性成像（shear wave elastography,SWE）可以实时量化肌肉质量的信息[5-6]。其中，股直肌超声评价可用来定量评估骨骼肌减少，且与肺功能下降存在相关性[7-9]。但股直肌状态在预测胸腔镜PPC方面的价值尚不清楚。因此，本研究拟通过超声成像技术，分析患者胸腔镜PPC的发生情况与股直肌状态之间的内在联系，以阐明股直肌超声弹性成像在预测PPC中的作用，为术前筛查与判断高危患者提供多元的理论支持。

1、对象和方法

1.1 对象

收集2023—2024年于宜兴市人民医院心胸外科择期行胸腔镜手术的患者292例，术前均行股直肌超声检查。根据是否发生PPC，分为非PPC组和PPC组。纳入标准：①年龄50～85岁；②美国麻醉师协会（American Society of Anesthesiologists）评分Ⅱ～Ⅲ级；③行胸腔镜手术；④术后随访7 d；⑤有完整的临床资料。排除标准：①凝血功能障碍及有麻醉药物过敏史；②拟行全肺切除；③术前肺功能异常或并存肺炎、胸腔积液等并发症；④下肢瘫痪或偏瘫；⑤临床资料不全或失访。

本研究为前瞻性观察性研究，经医院研究伦理委员会批准（编号：伦审2022技018新），并签署知情同意书，中国临床试验注册中心注册（注册号：ChiCTR2300076028）。

1.2 方法

1.2.1 超声检查仪器与辅助设备

所有患者均采用深圳迈瑞公司提供的Resona 9彩色多普勒超声诊断仪，L14⁃6WU探头，使用肌骨模式，进行二维灰阶、彩色多普勒超声和实时SWE检查。所有操作均由2位高年资超声医师进行。辅助设备：1只条型测力器、1杆可升降输液架。

1.2.2 二维超声检查

所有患者术前检查48 h内不进行剧烈运动，休息15 min，取仰卧位平躺于操作床，放松全身肌肉，膝关节完全伸展。采用肌骨模式，扫描深度设置为可以检测股骨的定位。在二维超声模式下识别优势腿股直肌解剖结构，确定其走行路径及上下缘附着点的体表投影位置，用记号笔标记。数据采集点选取上下缘体表投影位置标记连线3/5处，垂直于股直肌长轴方向，在横切面上测量股直肌厚度（thickness of the rectus femoris,RFthick）与股直肌横截面积（cross⁃sectional area of the rectus femoris,RFcsa），测3次取平均值。

1.2.3 SWE检查

检查前先用测力器固定探头并垂直悬挂，记录测力器显示的刻度（N1），根据患者体型调整输液架高度，将探头涂抹适量耦合剂，纵切垂直放置于患者皮肤标记处，并记录此时测力器显示的刻度（N2),N2≈N1即避免探头施压。然后，在二维超声检查基础上先用彩色多普勒观察肌肉血流的分布情况，尽量避免选取血流丰富区。接着，切换SWE模式，采取双成像形式，剪切波速度量程设置为0～10 m/s。打开质控图，图像稳定持续时间5 s且质控提示质量高时冻结图像。在感兴趣区（region of interest,ROI）内，设置直径为6 mm的圆形区域置于股直肌内部，从左到右依次测量取得5个剪切波速度平均值（CSmean）。每个股直肌连续进行3次SWE采集，每个患者在每个测量时间点共取得15个CSmean，取其平均值。具体操作见图1。

1.2.4 术中麻醉管理策略

患者麻醉诱导均采用0.05～0.10 mg/kg咪达唑仑+1.0～2.0 mg/kg丙泊酚+0.3～0.5μg/kg舒芬太尼+0.15～0.30 mg/kg苯磺顺阿曲库铵，通过面罩充分给氧去氮后，用可视喉镜行双腔气管导管插管术，摆放体位后再次定位双腔管位置。通气策略：在双肺通气时，设置潮气量为6～8 mL/kg；在单肺通气时，潮气量为4～6 mL/kg，同时应用5 cmH2O的呼气末正压；在胸腔开放前进行单肺通气；在胸腔关闭前使用手动控制呼吸囊进行肺复张。同时监测呼气末二氧化碳值（PetCO2），维持PetCO2在35～45 mmHg。连接脑电双频指数（bispectral index,BIS）检测仪，监测BIS值。术中持续吸入七氟醚（最低肺泡气有效浓度0.5%～1.0%)+0.1～0.2μg/（kg·min）瑞芬太尼泵注，维持BIS值在40～55，从而保持足够的肌松和麻醉深度。术毕患者停止输注药物，更换单腔气管导管并在简易呼吸机辅助下通气，带气管导管送回心胸外科监护室，连续监测生命体征和出入量。由相同组监护室医护判断停药及拔管时机，并严格执行转入普通病房的标准。

图1 股直肌超声检查操作图

1.2.5 术后PPC的诊断

依据PERISCOPE研究[10]，术后7 d内发生的呼吸道感染、呼吸衰竭、胸腔积液、肺部不张、气胸、支气管痉挛及吸入性肺炎等定义为PPC。PPC的诊断基于体格检查、实验室检查及影像学结果，特别是在术后第2天进行的床旁胸片检查和常规实验室检查。诊断PPC的过程中，均由2位副主任医师进行独立确认（包括至少1位重症医学科专家）。所有参与该评估的人员对术前超声检查结果不知情，任何在诊断过程中出现的差异都由1位经验丰富的胸外科副主任医师裁定。

1.3 统计学方法

采用SPSS 27.0统计学软件进行数据分析。定量资料用均值±标准差表示，组间差异比较采用独立样本t检验；定性资料用例数和百分率[n（%）]表示，比较采用卡方检验或Fisher确切概率法；所有单因素分析显著的变量均纳入多因素二元Logistic回归分析，霍斯默⁃莱梅肖检验P>0.05为拟合状态良好。预测价值采用受试者工作特征（receiver operating characteristic,ROC）曲线，并计算曲线下面积（area under the curve,AUC）。P<0.05为差异有统计学意义。

2、结果

2.1 临床资料与股直肌超声参数结果

本研究共纳入292例行胸腔镜手术的患者，75例（25.7%）发生PPC。非PPC组与PPC组性别、ASA分级、体重指数（BMI）、吸烟、饮酒、高血压、糖尿病、COPD、哮喘、冠心病、股直肌超声参数（RFthick、RFcsa）、手术切除范围、麻醉时长、手术时长、输入量、尿量及出血量的比较，差异无统计学意义（P>0.05）；年龄及股直肌CSmean比较，差异有统计学意义（P<0.05，表1）。

2.2 年龄、股直肌CSmean与PPC的相关性分析

以PPC的发生情况为因变量（发生=1，不发生=0），以年龄、股直肌CSmean作为自变量（连续变量）进行二元Logistic回归分析。结果显示，PPC与年龄、股直肌CSmean相关，且与年龄呈正相关（P=0.046），与CSmean呈负相关（P<0.001）。同时，计算出联合诊断公式：ln(p/1-p)=0.451-1.64×CSmean+0.038×年龄，其中0.451为截距，p代表并发症调整为1的概率，1-p代表并发症调整为0的概率，结果见表2。

表1 非PPC组与PPC组临床资料与股直肌超声参数结果比较

2.3 年龄、股直肌CSmean与联合诊断预测PPC的效能比较

年龄、股直肌CSmean单独作为预测指标，具有一定的预测价值，但预测PPC的效能均偏低（AUC<0.7）；年龄与CSmean联合预测PPC的效能提高（AUC=0.714，图2，表3）。

表2 年龄、CSmean与PPC的Logistic回归分析

3、讨论

近年来，随着胸腔镜手术的发展，单肺通气技术（one⁃lung ventilation,OLV）已广泛应用于胸腔镜手术中。然而，在OLV期间，患侧肺血流未经氧合流经左心，导致动静脉血混合，易引发低氧血症，尤其在老年或肺功能较差的患者中更为明显。临床上常使用较高吸入氧浓度条件下进行OLV，但较高的氧浓度吸入会增加肺部感染的发生率[11]。在肺复张后，大量氧分子重新进入患侧肺，解除急性缺氧肺血管收缩，但也引发氧化应激损伤，加重肺组织损伤，进而增加PPC的发生风险[12]。因此，术前快速、有效预测PPC的发生风险至关重要。

图2 年龄、CSmean及联合诊断预测PPC的ROC曲线

表3 年龄、CSmean及联合预测PPC的ROC曲线分析

多项研究发现，下肢肌量异常是患者骨骼肌功能障碍的一种表现，术前超声定量评估肌肉状态可以用来识别衰弱患者并预测手术预后，对患者的心肺储备有指导意义[13-15]。结合股直肌的解剖结构特点，其位置浅表，适于高频超声检查，更易于临床操作与评估。因此，本研究患者术前均通过超声检查对股直肌状态进行多参数定量评估。鉴于肌骨组织弹性检查的特殊性，探头加压可能会产生非线性组织响应，导致测值高估[16]，在进行SWE检查时，探头应尽可能施加最小的压力。本研究设计了一套简易装置（图1A），在研究过程中既能固定探头又能准确控制探头压力，以避免人为操作引起的测量误差。

本研究共纳入292例行胸腔镜手术的患者，PPC的发生率为25.7%，略高于既往研究[1]，这可能与本研究的纳入人群是>50岁的中老年患者有关。按是否发生PPC分为两组进行比较，结果表明：①年龄是PPC的独立危险因素之一，年龄预测PPC的AUC为0.663(95%CI:0.585～0.740),PPC组较非PPC组年龄增高（呈正相关），年龄增加1个单位时，PPC的变化（增加）幅度为1.039倍，这与相关研究相仿[17]。②股直肌CSmean与术后PPC具有相关性（呈负相关），CSmean预测PPC的AUC为0.699(95%CI:0.635～0.764），有较好的预测价值。分析原因：弹性指数降低意味着肌肉刚度降低，反映存在肌肉水肿炎症、脂质堆积或肌纤维萎缩等[18-19]；肌肉刚度降低是一种与高龄相关的综合征，其特征为肌肉量减少、肌肉力量下降，可伴随躯体功能减退，同时也会增加术后并发症的发生率，如感染、谵妄和肺部感染等，影响患者术后恢复[20]；相关研究已证实[21]，肿瘤坏死因子⁃α、白介素⁃6、白介素⁃8和C⁃反应蛋白等炎性介质与患者的骨骼肌刚度降低相关。炎性介质的释放导致肌肉释放的氨基酸减少，这可能影响肺部的免疫功能和组织修复能力，增加了术后肺部感染等并发症的风险。然而，本研究发现股直肌RFthick和RFcsa与术后PPC之间没有显著相关性，而股直肌CSmeans与术后PPC之间存在显著相关性，这再次表明通过测量弹性数值能更早地显示出全身肌肉质量的变化[22]。③由于分组中年龄分布广泛，预测结果可能存在偏倚。为此，采用多因素Logistic回归模型进行校正，并计算出联合诊断公式，以评估分析联合预测PPC的价值。分析发现：年龄与CSmean联合诊断后，AUC达0.714(95%CI:0.647～0.781），显著高于单个指标的预测效能。因此，本研究认为股直肌CSmean联合年龄对胸腔镜手术患者术后PPC的发生情况具有较好的临床预测价值。通过超声检查评估股直肌状态，从而识别PPC高危患者，并以此为导向优化围术期PPC的预防策略，对于术前评估为重度肌肉功能减退的患者，可采用阻抗运动和平衡运动等预康复策略，以减少PPC的发生[23]。

本研究为单中心观察性研究，可能存在混杂偏倚，且样本量较小及缺乏外部验证，存在一定的局限性。另本研究未将超声测量结果和CT扫描评估或力量强度进行比较，在未来的研究中，计划持续增加样本量，结合其他影像学资料，进一步验证改良模型的预测效力，并通过多中心队列研究进行外部验证。

综上，基于SWE对术前股直肌状态的定量评估，结合年龄指标，有利于提高胸腔镜手术患者术前PPC风险评估的客观性及可靠性，为临床决策提供有效参考。

参考文献:

[6]刘博姬,徐辉雄.剪切波弹性成像在肌肉､肌腱､周围神经病变生物力学定量评估中的应用进展[J].肿瘤影像学,2022,31(1):11-15

[11]宋田皓,王丽君,李彭依,等.不同水平呼气末正压通气联合60%吸入氧浓度对单肺通气患者氧合及术后肺部并发症的影响[J].南京医科大学学报(自然科学版),2021,41(4):528-533

基金资助:国家自然科学基金(82202716); 无锡市卫生健康委科研项目(Q202266);

文章来源:许程晨,张梦澄,冯俊成,等.股直肌剪切波弹性成像对胸腔镜术后肺部并发症的预测价值[J].南京医科大学学报(自然科学版),2024,44(09):1268-1273+1304.