Ультразвуковые кометы легких в диагностике внесосудистой жидкости

М.Н.Алехин

Ультразвуковые кометы легких в диагностике внесосудистой жидкости

ФГБУ «Центральная клиническая больница с поликлиникой» Управления делами Президента Российской Федерации, 121356, Москва, ул. Маршала Тимошенко, 15

УДК 616.12 ВАК 14.01.05

Поступила в редколлегию 24 января 2014 г.

© М.Н. Алехин, 2014

Обзор посвящен анализу ультразвуковых комет легких, которые могут регистрироваться при ультразвуковом исследовании легких у кардиологических больных в случаях появления и накопления внесосудистой жидкости в легких. Анализируются современные данные о механизме возникновения этих артефактов, методики выполнения исследования и способы оценки результатов. Обсуждаются вопросы дифференциальной диагностики у больных с сердечным и легочным генезом ультразвуковых комет легких.

Ключевые слова: ультразвуковые кометы легких; ультразвуковые артефакты; В-линии; эхокардиография.

Появление и повсеместное распространение портативных и переносных ультразвуковых (УЗ)сканеров в начале этого века позволило внедрить в практику эхо-кардиографического исследования способ выявления внесосудистой жидкости в ткани легкого и оценки ее количества на основе артефактов УЗ изображения по типу так называемого хвоста кометы.

Принцип отражения ультразвуковых лучей на границе сред с различной акустической плотностью лежит в основе работы современных УЗ диагностических систем. Степень отражения УЗ луча определяется коэффициентом отражения. На границе между мышцей и воздухом коэффициент отражения равен -0,99, и при такой большой разнице акустических сопротивлений интенсивность отражения стремится к 100% [1]. Соответственно, ультразвуковые волны практически полностью отражаются на границе между окружающими легкое тканями и поверхностью воздушной ткани легкого и не распространяются глубже границы раздела сред [2]. Поэтому при попытке ультразвукового осмотра легких в норме на экране мы обычно видим лишь артефакты различной природы, которые в большинстве случаев являются по сути реверберациями [3]. В норме при постановке датчика в межреберных промежутках над легкими между эхонегативными пространствами за ребрами наблюдаются горизонтальные 1 или 2 параллельных линии, расположенные позади плевры и являющиеся ревербераци-ями между плеврой и кожей. Вертикальное

расстояние между двумя соседними линиями при этом такое же, как и расстояние между кожей и плеврой [4] (рисунок, а).

Артефакт по типу хвоста кометы представляет собой гиперэхогенный, когерентный пучок с узким основанием, возникающий от плевральной линии и распространяющийся от датчика до дальнего края экрана (рисунок, б). Эти артефакты при УЗ исследовании легких были впервые описаны французским реаниматологом ^ в качестве диагностического признака отека легких. В первом исследовании D. Lichtenshtein и соавт. [5] в 1997 г. было показано, что УЗ исследование легких может быть использовано для диагностики наличия внесо-судистой жидкости в легких с достаточно высокой чувствительностью и специфичностью. D. Lichtenshtein и соавт. [5], сопоставив результаты УЗ исследования с данными компьютерной томографии, выявили ассоциацию УЗ хвоста кометы с утолщением субплевральной междольковой перегородки в легочной ткани. Это утол щен ие субплеврал ь-ной междольковой перегородки легочной ткани может происходить при интерстици-альном и альвеолярном отеке легких за счет накопления жидкости или за счет фиброзного утолщения при хронических обструк-тивных заболеваниях легких.

В последующих исследованиях показано, что УКЛ могут служить достаточно точным маркером для выявления отека легких. Это было подтверждено при сопоставлении с данными рентгенографии грудной клетки, компьютерной томографии и

2007Ju!16

УЗИлегких: а - здорового человека. Горизонтальные артефакты в виде двух параллельных линий расположены позади плевры; б - больного острым повторным ИМ, осложненным острой ЛЖ-недо-статочностью. Множественные вертикальные артефакты - УКЛ.

б

а

инвазивными измерениями внесосудистой жидкости в легких [6-9].

В настоящее время нет общепринятого термина для обозначения УЗ артефактов легких по типу хвоста кометы. D. Lichtenstein и др. [5] использовали термин «артефакт хвоста кометы» для обозначения единичного артефакта. Для обозначения множественных артефактов использовали термин «артефакт», а в обиходном общении их называли «легочные ракеты». Другие авторы использовали термины «ультразвуковое изображение хвоста кометы» [9], «хвост кометы», «изображение хвоста кометы» [10].

Любопытно мнение E. Picano и др. [4], которые считают, что не следует употреблять термин «артефакты», и предлагают их просто называть «ультразвуковые кометы легких» (УКЛ), так как в основе появления хвоста кометы лежит не только артефакт: первый эхосигнал формируется за счет утолщенной междольковой перегородки и не является собственно артефактом. В последние годы активно используется термин B-линии, который является синонимом УКЛ. В дальнейшем в этой статье будет использован термин «УКЛ».

Механизмы формирования артефактов УЗ изображения по типу хвоста кометы при исследовании легких до конца не выяснены. Основная гипотеза механизма формирования артефактов УЗ изображения по типу хвоста кометы при исследовании легких получила название «перегородочной», и ее положения были предложены D. Lichtenshtein и соавт. [5]. Основой для появления УКЛ служит утолщение субплеврально расположенных меж-дольковых перегородок. Это приводит к фрагментации плеврального оптического рефлектора, который в норме не позволяет проникать ультразвуковому лучу из-за большого акустического сопротивления на границе между тканью и воздушной средой легких.

В норме легкое представляет гомогенную среду, содержащую воздух, и субплеврально расположенные концы междольковых перегородок слишком тонкие, чтобы их можно было визуализировать при УЗ сканировании (пространственное разрешение УЗ составляет около 1 мм) [5]. При этом накопление интерстициальной жидкости оказывается вполне достаточным для изменения акустических

характеристик легочной ткани с появлением значительной разности импеданса по сравнению с окружающей воздушной тканью. В результате этого создаются условия для появления УЗ артефактов по типу хвоста кометы. При появлении внесосудистой жидкости в ткани легкого УЗ луч встречает субплевральную междольковую перегородку, утолщенную из-за отека, то есть структуру с низкой акустической плотностью, окруженной воздушной средой, имеющей высокую акустическую плотность. Отражение УЗ луча приводит к эффекту реверберации.

Когда луч встречает субплевральное окончание утолщенной перегородки, и развивается переотражение луча с определенной временной задержкой, которая интерпретируется датчиком как расстояние между близко расположенными псевдоповерхностями. Те же физические принципы лежат в основе формирования УЗ следа кометы у больных с легочной патологией, приводящей к фиброзу париетальной плевры или междольковых прегородок, что также может приводить к переотражению УЗ луча с формированием этого феномена.

Таким образом, в соответствии с «перегородочной» гипотезой основным физическим рассеивателем для формирования УЗ следа кометы выступает утолщенная меж-дольковая перегородка. Перегородка утолщается вследствие накопления жидкости при кардиальном генезе этого феномена и из-за разрастания соединительной ткани при легочном генезе [10]. Однако в практике могут наблюдаться не только обозначенные выше, но и другие структурные изменения, которые способны генерировать УКЛ.

А. Smargassi и соавт. [11] приводят следующие возможные источники появления УКЛ: 1) единичные или множественные меж- и/или внутридольковые утолщенные перегородки; 2) увеличение содержания жидкости в паренхиме легких (увеличение плотности); 3) увеличение тканевого компонента легочной паренхимы (увеличение плотности); 4) снижение вентиляции и воздушности легких вследствие разных причин (увеличение плотности); 5) микроузелки, нарушения целостности плевры и субплевральные микроконсолидации. В некоторых случаях причины развития УКЛ могут быть вполне очевидными исходя из клинической картины, однако так бывает не всегда.

Полуколичественная оценка ультразвуковых комет легких [4]

Степень Кол-во УКЛ Кол-во внесосудистой жидкости в легких

0 <5 Нет

I 5-14 Небольшое

II 15-30 Умеренное

III >30 Выраженное

Методика обследования легких

Ультразвуковое исследование легких с целью выявления УКЛ может быть выполнено практически любым УЗ сканером с двухмерной визуализацией, включая портативные, с частотами сканирования от 1,6 до 5 МГц [4]. Существует несколько методических подходов для оценки УКЛ.

В ранних работах использовалась следующая методика выявления и оценки УКЛ: УЗ исследование проводится в положении пациента лежа на спине, при этом датчик располагается в продольном направлении на передней и боковой поверхностях грудной клетки справа во 2-5-м межреберных промежутках, а слева во 2-4-м межре-берьях. В каждом межреберном промежутке регистрируется количество изображений с патологическим артефактом по парастернальной, среднеключичной, передней и средней подмышечным линиям. Суммируя такие изображения, получают УЗ индекс патологических артефактов по типу хвоста кометы [4, 7].

Наряду с количественной оценкой выраженности УКЛ, заключающейся в подсчете общего числа УКЛ во всех местах сканирования, в клинике УКЛ можно оценивать полуколичественно, исходя из градаций, предложенных E. Picano и соавт. [4] (таблица).

В ранних же работах указано на возможность быстрой оценки наличия УКЛ при сканировании только третьего межреберного промежутка по передне-подмышечной линии справа [7]. Это основывалось на том, что чаще всего УКЛ при кардиогенном отеке легких выявлялись в третьем межреберном промежутке по передне-подмышечной линии справа и коэффициент корреляции числа УКЛ в этой точке с рентгенологическим индексом внесосудистой жидкости в легких составил 0,64 (p<0,01) [7]. Очевидно, что это может быть использовано только при установленном генезе УКЛ.

Наряду с вышеуказанными использованы и другие методические подходы оценки УКЛ с целью диагностики внесосудистой жидкости в легких [8, 12]. Некоторые авторы исследовали и заднюю поверхность легких [13], однако это не всегда удобно у лежачих больных. Обычно можно ограничиться сканированием передней и латеральной поверхностей легких, которые разделяют на 8 зон (2 передние и 2 боковые с каждой стороны). Передние зоны распространяются от парастернальной линии до передней подмышечной, боковые от передней до задней подмышечной линии. Верхняя и нижняя зоны располагаются между ключицей и 2-3-м межреберными промежутками и между 3-м меж-реберьем и диафрагмой, соответственно [8]. L. Cardinale и

соавт. [14] рекомендуют начинать исследование с продольного расположения датчика в межреберных промежутках, продвигая датчик по грудной клетке. После получения изображения с отчетливой картиной плевральной линии датчик ротируется для получения межреберного изображения с максимальной протяженностью визуализируемой плевры. Каждая из 8 зон грудной клетки включает 2-3 межреберных промежутка. Анализируются изображения с максимальным количеством УКЛ в каждой из зон.

Артефакты от плевральной линии могут быть локальными или распространенными над всей поверхностью легких. Также принято выделять единичные или множественные УКЛ. Множественными УКЛ считают те, когда по меньшей мере видны 3 артефакта на замороженном изображении при продольном сканировании.

Выявление множественных артефактов (3 и более), возникающих на поверхности легкого, в одном продольном УЗ срезе между двумя ребрами, обычно является патологическим. При этом расстояние между соседними УКЛ не должно превышать 7 мм в месте их возникновения. Если УКЛ расположены на большем расстоянии в одном изображении, то они не считаются патологическими, даже если их количество составляет 3 и более [8, 14]. Это объясняется тем, что на таком расстоянии расположены субплевральные концы междольковых перегородок. В некоторых случаях могут наблюдаться УКЛ и на меньшем расстоянии (в 3 мм), что может быть объяснено расположением внутри-дольковых перегородок [14].

Единичные артефакты по типу хвоста кометы могут наблюдаться и в норме, особенно в нижнелатеральной части легких [5]. В норме могут изолированно регистрироваться и множественные артефакты. Частота выявления УКЛ в норме варьирует от 14 до 28% [5, 15, 16]. Поэтому УЗ исследование легких на наличие патологических УКЛ следует считать отрицательным не только при полном отсутствии изображений с артефактами, когда выявляются только горизонтальные артефакты, или при выявлении редких изолированных артефактов по типу хвоста кометы, но и при выявлении множественных артефактов по типу хвоста кометы в ограниченных областях латерально в последних межреберных промежутках над диафрагмой.

Наряду с УКЛ или В-линиями при исследовании легких могут регистрироваться и другие вертикально направленные артефакты. Е-линии также вертикальные и похожи на УКЛ артефакты, но они возникают от грудной стенки, а не от плевральной линии, так как они наблюдаются при подкожной эмфиземе [17]. Z-линии похожи на УКЛ

и также возникают от плевральной линии, но распространяются неглубоко, не более чем на несколько сантиметров [17]. Их значение остается невыясненным.

Если при УЗ исследовании выявляется жидкость в легких, плевральные спайки или другие изменения легочной ткани с визуализацией спавшейся легочной ткани, тогда окружающие поверхности легких нередко становятся источниками УКЛ [5, 8]. Поэтому выявление УКЛ в каких-либо зонах легких не обязательно обусловлено диффузным интерстициальным накоплением жидкости в легких. В связи с этим диагностически значимо для диффузного альвеолярно-интерстициального синдрома выявление патологических УКЛ не менее чем в двух зонах для каждой половины грудной клетки [8].

Ультразвуковые кометы легких характеризуются низкой вариабельностью, которая составляет от 3,1 до 5,0% при проведении исследования одним и тем же исследователем и от 4,4 до 7,0% при оценке данных разными исследователями [7, 9]. G. Bedetti и др. [10] показали высокосопоставимые результаты при оценке УКЛ как опытным врачом, выполнявшим исследование на УЗ приборе экспертного класса, так и начинающим врачом, который использовал переносной УЗ прибор. При этом обучение методике оценки УКЛ ограничивалось 10 исследованиями и составило менее 30 мин.

Клиническое значение ультразвуковых комет легких

Уже в ранних работах была обнаружена линейная корреляция между индексом УКЛ и рентгенологическим индексом внесосудистой жидкости в легких (r = 0,78; p<0,01), а также при сопоставлении динамики индекса УКЛ и рентгенологического индекса внесосудистой жидкости в легких (r = 0,89; p<0,01) [7]. Очевидно, что УЗ оценка УКЛ предпочтительнее по сравнению с рентгенографией грудной клетки в клинической практике из-за простоты и немедленного получения информации, возможности выполнения исследования у постели больного и независимо от положения тела пациента, а также из-за отсутствия ионизирующей радиации [4].

F. Frassi и соавт. показали, что УКЛ существенно коррелируют с выраженностью сердечной недостаточности при ее оценке по классам NYHA, а эффективная терапия уменьшает класс сердечной недостаточности и количество УКЛ [18]. Таким образом, было продемонстрировано, что УКЛ могут быть использованы в качестве показателя, позволяющего мониторировать изменения количества внесосудистой жидкости в легких. Это обстоятельство было подтверждено не только у больных с острой и хронической сердечной недостаточностью, но и у больных, находящихся на хроническом гемодиализе [19, 20]. При этом, по мнению E. Picaño и соавт. [4], изменение клинического состояния больных точнее характеризуется изменениями УКЛ по сравнению с фракцией выброса левого желудочка, которая представляет собой более стабильный, но менее воспроизводимый показатель. Этими же авторами было высказано предположение о возможности дифференци-

ровать обратимое утолщение межальвеолярных перегородок из-за накопления интерстициальной жидкости от необратимых изменений, сопровождающихся отложением коллагена и утолщением межальвеолярных прегородок. Исходя из этого динамика УКЛ в ответ на терапию диуретиками может помочь дифференцировать обратимые изменения межальвеолярных перегородок от необратимых у больных с сердечной недостаточностью.

Очень важен вопрос о дифференциальном диагнозе между кардиальным и легочным генезом одышки. Неправильная трактовка генеза может привести к задержке начала адекватной терапии или даже к выбору неверного лечения. Уже в первой работе D. Lichtenstein и соавт. [5] была показана высокая чувствительность (93,4%) и специфичность (93%) УКЛ в диагностике альвеолярно-интерсти-циального синдрома при сравнении с данными рентгенографии легких и окончательным клиническим диагнозом. В последующем высокие значения чувствительности (85,7%) и специфичности (97,7%) УКЛ в диагностике альве-олярно-интерстициального синдрома были подтверждены и другими исследователями [8].

Ультразвуковые кометы легких могут быть использованы для дифференциальной диагностики одышки у больных с отеком легких от одышки у больных с хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ). УКЛ зарегистрированы у всех 40 больных с отеком легкого и только у 2 из 26 больных с ХОБЛ [21]. При этом чувствительность УКЛ в диагностике отека легких составила 100%, а специфичность -92% при сравнении с больными ХОБЛ и 98,8% при сравнении с пациентами без патологии легких.

В последующей работе D. Lichtenstein и соавт. [22], используя УКЛ, удалось правильно установить причину острой дыхательной недостаточности в 90,5% случаев. Позднее это было подтверждено в работе N. Хши^ак и соавт. [23], которые сравнивали диагностические возможности УКЛ и рентгенологических исследований легких с данными компьютерной томографии. При этом рентгенологическое исследование легких показало чувствительность 46% и специфичность 80% в диагностике отека легких, а соответствующие показатели по данным анализа УКЛ составили 94 и 93%.

Некоторые авторы указывают на важность совместной оценки УКЛ и характеристик плевральной линии при УЗ исследовании. Гладкая, тонкая и ровная плевральная линия в совокупности с патологическими УКЛ свидетельствует в пользу кардиогенного отека, а для легочного генеза в большей степени свойственна утолщенная, шероховатая и неровная плевральная линия [11]. Также имеются указания на свойственную отеку легких закономерность распределения количества УКЛ в соответствии с силой тяжести, и при этом в нижних или латеральных зонах будет наблюдаться большая концентрация УКЛ [9, 24, 25].

Ультразвуковые кометы легких свойственны и некар-диогенному отеку легких из-за острого повреждения легких или при остром респираторном дистресс-синдроме. При некардиогенном отеке легких нередко наблюда-

ются изменения плевральной линии с ее неравномерным утолщением и небольшими субплевральными очагами уплотненной легочной ткани, которые могут чередоваться с участками с нормальными УЗ характеристиками легочной ткани, перемежающимися множественными УКЛ [24]. Как уже отмечалось ранее, на фоне терапии мочегонными кардиальные УКЛ могут исчезать уже через несколько часов [4].

Несмотря на приведенные выше дифференциально-диагностические признаки при анализе УКЛ, необходимо отметить следующее: множественные УКЛ обычно точно указывают на патологические изменения в легких, но не позволяют с той же точностью дифференцировать острые или хронические поражения интерстициальной ткани, такие как сердечная декомпенсация, острый респираторный дистресс-синдром, интерстициальная пневмония или диффузный легочный фиброз. По крайней мере, при первичном обследовании. Однако учет УКЛ при комплексной оценке клинических и инструментальных данных позволяет существенно ускорить диагностику и сделать ее точнее.

Таким образом, УЗ исследование легких с целью выявления УКЛ представляет собой простой способ оценки внесосудистой жидкости в легких. Уже сегодня можно констатировать, что существует зависимость количества УКЛ от количества внесосудистой жидкости в легких. УЗ исследование легких с целью выявления УКЛ может быть особенно полезным при обследовании больных с одышкой и сердечной недостаточностью, а также в динамике. Немаловажно, что точность оценки УКЛ сопоставима при использовании простых переносных УЗ приборов и УЗ систем экспертного класса. Все эти обстоятельства позволяют утверждать, что внедрение УЗ исследования легких способно дополнить эхокардиографическое обследование очень важной клинической информацией, позволяющей судить о количестве внесосудистой жидкости в легких без дополнительного использования ионизирующей радиации.

Список литературы

1. Soldati G., Sher S., Testa A. // Eur. Rev. Med. Pharmacol. Sci. 2011.

V. 15 (2). P. 223-227.

2. Шахов Б.Е. и Сафонов Д.В. Трансторакальное ультразвуковое исследование легких и плевры. Н. Новгород, 2002.

3. Казакевич В.И. Ультразвуковое исследование грудной клетки при опухолях легких. М., 2003.

4. Picano E., Frassi F., Agricola E. et al. // J. Am. Soc. Echocardiogr. 2006. V. 19 (3). P. 356-363.

5. Lichtenstein D., Meziere G., Biderman P. et al. // Am. J. Respir. Crit. Care. Med. 1997. V. 156. P. 1640-1646.

6. Fonseca C., Mota T., Morais H. et al. // Eur. J. Heart Fail. 2004. V. 6. P. 807-812.

7. Jambrik Z., Monti S., Coppola V. et al. // Am. J. Cardiol. 2004. V. 93. 10). P. 1265-1270.

8. Volpicelli G., Mussa A., Garofalo G. et al. // Am. J. Emerg. Med. 2006. V. 24. P. 689-696.

9. Agricola E., Bove T., Oppizzi M. et al. // Chest. 2005. V. 127. P. 1690-1695.

10. Bedetti G., Gargani L., Combisiero A. et al. // Cardiovascular Ultrasound. 2006. V. 4. P. 34.

11. Smargiassi A., Inchingolo R., Soldati G. et al. // Multidiscip. Respir. Med. 2013. V. 8 (1). P. 55.

12. Tsverava M., Tsverava D. // Georgian Med. News. 2010. (187). P. 28-35.

13. Bouhemad B., Zhang M., Lu Q. et al. // Crit. Care. 2007. V. 11 (1). P. 205.

14. Cardinale L., Volpicelli G., Binello F. et al. // Radiol. Med. 2009. V. 114 (7). P. 1053-1064.

15. Reissig A., Kroegel C. // J. Ultrasound Med. 2003. V. 22. P. 173-180.

16. Wohlgenannt S., Gehmacher O., Gehmacher U. et al. // Ultraschall. Med. 2001. V. 22. P. 27-31.

17. Lichtenstein D.A., Meziere G., Lascols N. et al. // Crit. Care Med. 2005. V. 33. P. 1231-1238.

18. Frassi F., Gargani L., Gligorova S. et al. // Eur. J. Echocardiogr. 2007. V. 8 (6). P. 474-479.

19. Гришин А.М. Ультразвуковое исследование для выявления внесосудистой жидкости в легких у больных с сердечной недостаточностью: автореф. дис. ... канд. мед. наук. М., 2011.

20. Basso F., Milan Manani S., Cruz D.N. et al. // Cardiorenal Med. 2013. V. 3 (2). P. 104-112.

21. Lichtenstein D., Meziere G. // Intensive Care Med. 1998. V. 24. P. 1331-1334.

22. Lichtenstein D.A., Meziere G.A. // Chest. 2008. V. 134. P. 117-125.

23. Xirouchaki N., Magkanas E., Vaporidi K. et al. // Intensive Care Med. 2011. V. 37. P. 1488-1493.

24. Sartori S., Tombesi P. // World J. Radiol. 2010. V. 2 (6). P). 203-214.

25. Copetti R., Soldati G., Copetti P. // Cardiovasc. Ultrasound. 2008. V. 6. P. 16.