Modified Lung Ultrasound Score for Assessing and Monitoring Pulmonary Aeration

Abstract

Purpose Lung Ultrasound Score (LUSS) is a useful tool for lung aeration assessment but presents two theoretical limitations. First, standard LUSS is based on longitudinal scan and detection of number/coalescence of B lines. In the longitudinal scan pleura visualization is limited by intercostal space width. Moreover, coalescence of B lines to define severe loss of aeration is not suitable for non-homogeneous lung pathologies where focal coalescence is possible. We therefore compared longitudinal vs. transversal scan and also cLUSS (standard coalescence-based LUSS) vs. qLUSS (quantitative LUSS based on % of involved pleura).

Materials and methods 38 ICU patients were examined in 12 thoracic areas in longitudinal and transversal scan. B lines (number, coalescence), subpleural consolidations (SP), pleural length and pleural involvement (> or ≤ 50 %) were assessed. cLUSS and qLUSS were computed in longitudinal and transversal scan.

Results Transversal scan visualized wider (3.9 [IQR 3.8 – 3.9] vs 2.0 [1.6 – 2.5] cm, p < 0.0001) and more constant (variance 0.02 vs 0.34 cm, p < 0.0001) pleural length, more B lines (70 vs 59 % of scans, p < 0.0001), coalescence (39 vs 28 %, p < 0.0001) and SP (22 vs 14 %, p < 0.0001) compared to longitudinal scan. Pleural involvement > 50 % was observed in 17 % and coalescence in 33 % of cases. Focal coalescence accounted for 52 % of cases of coalescence. qLUSS-transv generated a different distribution of aeration scores compared to cLUSS-long (p < 0.0001).

Conclusion In unselected ICU patients, variability of pleural length in longitudinal scans is high and focal coalescence is frequent. Transversal scan and quantification of pleural involvement are simple measures to overcome these limitations of LUSS.

Zusammenfassung

Ziel Der Lungen-US-Score (LUSS) ist eine nützliche Methode zur Bewertung der Lungenbelüftung, es gibt jedoch zwei theoretische Beschränkungen. Erstens basiert der Standard-LUSS auf dem Longitudinalschnitt und dem Nachweis der Zahl/Koaleszenz der B-Linien. Auf alle Fälle ist die longitudinale Pleuradarstellung durch den Zwischenrippenabstand eingeschränkt. Darüber hinaus ist die Koaleszenz der B Linien, die einen starken Verlust der Belüftung definiert, bei nicht-homogenen Lungenerkrankungen mit potentieller fokaler Koaleszenz ungeeignet. Deshalb verglichen wir Longitudinal- und Transversalschnitte sowie den cLUSS (Standard-Koaleszenz-basierter LUSS) mit dem qLUSS (quantitativer LUSS basierend auf % involviertem Pleura).

Material und Methoden 38 ICU-Patienten wurden in 12 Thoraxbereichen mittels Longitudinal- und Transversalschnitt untersucht. B Linien (Zahl, Koaleszenz), subpleurale Konsolidierungen (SP), Pleuralänge und pleurale Beteiligung (> oder ≤ 50 %) wurden bewertet. cLUSS und qLUSS wurden im Longitudinal- und Transversalschnitt errechnet.

Ergebnisse In der transversalen Aufnahme war im Vergleich zum Longitudinalschnitt die Pleuralänge größer (3,9 [IQR 3,8 – 3,9] vs. 2,0 [1,6 – 2,5] cm, p < 0,0001) und konstanter (Varianz 0,02 vs. 0,34 cm, p < 0,0001), es gab häufiger B Linien (70 vs. 59 % der Aufnahmen, p < 0,0001), Koaleszenz (39 vs. 28 %, p < 0,0001) und SP (22 vs. 14 %, p < 0,0001). Eine Pleurabeteiligung > 50 % wurde in 17 % und Koaleszenz in 33 % der Fälle beobachtet. Die fokale Koaleszenz machte 52 % der Koaleszenz-Fälle aus. qLUSS-transv. ergab eine andere Verteilung der Belüftungs-Scores im Vergleich zu cLUSS-long. (p < 0,0001).

Schlussfolgerung In nicht selektierten ICU-Patienten ist die Abweichung der Pleuralänge in Longitudinalschnitten hoch und eine fokale Koaleszenz tritt häufig auf. Transversalschnitt und Quantifizierung der Pleurabeteiligung sind einfache Methoden, um diese Beschränkungen des LUSS zu überwinden. Am ersten Tag der Aufnahme in das Krankenhaus erkennt die sonografische Messung des RIs der interlobären Arterien mit hoher Treffsicherheit diejenigen zirrhotischen Patienten mit AD, die im Laufe ihres Aufenthalts eine ACLF entwickeln werden.

Key words

lung ultrasound - lung aeration assessment - lung ultrasound score - lung aeration monitoring

• References

• 1 Volpicelli G. Elbarbary M. Blaivas M. et al. International evidence-based recommendations for point-of-care lung ultrasound. Intensive Care Med 2012; 38: 577-591
• 2 Lichtenstein D. Mezière GA. Relevance of lung ultrasound in the diagnosis of acute respiratory failure. The BLUE protocol. Chest 2008; 134: 117-125
• 3 Ashton-Cleary DT. Is thoracic ultrasound a viable alternative to conventional imaging in the critical care setting?. Br J Anaesth 2013; 111: 152-160
• 4 Via G. Storti E. Gulati G. et al. Lung ultrasound in the ICU: from diagnostic instrument to respiratory monitoring tool. Minerva Anestesiol 2012; 78: 1282-1296
• 5 Bouhemad B. Mongodi S. Via G. et al. Ultrasound for “lung monitoring” of ventilated patients. Anesthesiology 2015; 122: 437-447
• 6 Pesenti A. Musch G. Lichtenstein D. et al. Imaging in acute respiratory distress syndrome. Intensive Care Med 2016; 42: 686-698
• 7 Lichtenstein D. Mezière G. Biderman P. et al. The comet-tail artifact. An ultrasound sign of alveolar-interstitial syndrome. Am J Resp Crit Care Med 1997; 156: 1640-1646
• 8 Lichtenstein DA. Mezière GA. Lagoueyte JF. et al. A-lines and B-lines: lung ultrasound as a bedside tool for predicting pulmonary artery occlusion pressure in the critically ill. Chest 2009; 136: 1014-1020
• 9 Baldi G. Gargani L. Abramo A. et al. Lung water assessment by lung ultrasonography in intensive care: a pilot study. Intensive Care Med 2013; 39: 74-84
• 10 Soldati G. Inchingolo R. Smargiassi A. et al. Ex vivo Lung sonography: morphologic-ultrasound relationship. Ultrasound Med Biol 2012; 38: 1169-1179
• 11 Balik M. Plasil P. Waldauf P. et al. Ultrasound estimation of volume of pleural fluid in mechanically ventilated patients. Intensive Care Med 2006; 32: 318-321
• 12 Lichtenstein D. Lascols N. Mezière G. et al. Ultrasound diagnosis of alveolar consolidation in the critically ill. Intensive Care Med 2004; 30: 276-281
• 13 Via G. Lichtenstein D. Mojoli F. et al. Whole lung lavage: a unique model for ultrasound assessment of lung aeration changes. Intensive Care Med 2010; 36: 999-1007
• 14 Bouhemad B. Brisson H. Le-Guen M. et al. Bedside ultrasound assessment of positive end-axpiratory pressure-induced lung recruitment. Am J Respir Crit Care Med 2011; 183: 341-347
• 15 Bouhemad B. Liu ZH. Arbelot C. et al. Ultrasound assessment of antibiotic-induced pulmonary reaeration in ventilator-associated pneumonia. Crit Care Med 2010; 38: 84-92
• 16 Soummer A. Perbet S. Brisson H. et al. Ultrasound assessment of lung aeration loss during a successful weaning trial predicts postextubation distress. Crit Care Med 2012; 40: 2064-2072
• 17 Copetti R. Soldati G. Copetti P. Chest sonography: a useful tool to differentiate acute cardiogenic pulmonary edema from acute respiratory distress syndrome. Cardiovasc Ultrasound 2008; 29: 6-16
• 18 Soldati G. Testa A. Silva FR. et al. Chest ultrasonography in lung contusion. Chest 2006; 130: 533-538
• 19 Mongodi S. Via G. Girard M. et al. Lung ultrasound for early diagnosis of ventilator-associated pneumonia. Chest 2016; 149: 969-980
• 20 Tusman G. Acosta CM. Nicola M. et al. Real-time images of tidal recruitment using lung ultrasound. Crit Ultrasound J 2015; 7: 19
• 21 Corradi F. Brusasco C. Vezzani A. et al. Computer-aided quantitative ultrasonography for detection of pulmonary edema in mechanically ventilated cardiac surgery patients. Chest 2016; 150: 640-651
• 22 Mongodi S. Algieri I. Mojoli F. et al. CT-scan and ultrasound comparative assessment of lung aeration in ARDS. Intensive Care Med 2014; 40: S127-S128
• 23 Zhao Z. Jiang L. Xi X. et al. Prognostic value of extravascular lung water assessed with lung ultrasound score by chest sonography in patients with acute respiratory distress syndrome. BMC Pulm Med 2015; 15: 98
• 24 Reske AW. Reske AP. Gast HA. et al. Extrapolation from ten sections can make CT-based quantification of lung aeration practicable. Intensive Care Med 2010; 36: 1836-1844