超出常规评判标准：胸腔积液中乳酸水平升高可预示复杂性肺炎旁积液患者需进行胸腔引流术

《Irish Journal of Medical Science (1971 -)》：Beyond light’s criteria: pleural lactate predicts need for tube thoracostomy in complicated parapneumonic effusions

　　摘要
背景
在临床实践中，区分胸腔积液类型及识别复杂的肺炎旁积液仍然是一个重要的挑战。尽管Light标准被广泛使用，但在某些患者中，额外的胸腔积液参数可能会提供补充信息。

目的
评估胸腔积液中的乳酸水平及其与血液乳酸水平的比值在诊断中的性能，并探讨这些指标与复杂肺炎旁积液及引流方法之间的关联。

方法
本研究共纳入110名接受胸腔引流的患者。在引流前收集了患者配对的胸腔积液和静脉血样本，并使用血液气体分析仪测量乳酸水平。根据Light标准对胸腔积液进行分类。通过接收者操作特征（ROC）分析来评估诊断性能。

结果
在110名患者中，90例（81.8%）为渗出性积液，20例（18.2%）为渗出性积液。胸腔积液中的乳酸水平及其与血液乳酸水平的比值在区分渗出性与渗出性积液方面表现出良好的区分能力（AUC分别为0.912和0.883，p<0.001），而单独使用血液乳酸水平的诊断价值有限。在复杂肺炎旁积液患者中，较高的胸腔积液乳酸水平与复杂积液相关（临界值5.45 mmol/L；AUC 0.883）。需要置管胸腔引流的患者中，同样观察到较高的胸腔积液乳酸水平（临界值4.05 mmol/L；AUC 0.920）。

结论
胸腔积液中的乳酸水平可以作为标准胸腔积液分析的辅助指标。其测量结果有助于评估肺炎旁积液的疾病严重程度和引流需求；然而，仍需进一步的前瞻性研究来验证这一结论。

引言
胸腔积液是指胸膜腔内病理性积液的形成，是多种疾病的常见临床表现，包括心力衰竭、肝硬化、恶性肿瘤和感染等[1]。胸腔积液诊断的首要步骤是区分渗出性和漏出性积液，因为这一区分对于后续的病因调查和治疗方案至关重要[2]。几十年来，Light标准（通过检测胸腔积液和血清中的蛋白质及乳酸脱氢酶（LDH）水平）一直是实现这一区分的基石[3,4,5]。然而，人们一直在寻求更快速、更易获取且同样准确的生物标志物。

近年来，胸腔积液中的乳酸（PFL）受到了广泛关注。乳酸是无氧糖酵解和细胞代谢的产物，据认为它能反映胸膜腔内的炎症和代谢活动。渗出性积液中PFL水平升高可能与免疫细胞的活跃代谢、细菌代谢增加以及清除功能受损有关[6, 7]。因此，PFL不仅用于初步区分渗出性和渗出性积液，还用于特定类型的渗出性积液（尤其是肺炎旁积液，PPE）的风险分层，因为区分简单病例和复杂病例对于决定是否需要侵入性引流至关重要[7, 8]。尽管已有令人鼓舞的研究结果，但现有文献中关于PFL的临界值存在差异，且关于血液乳酸（BL）对PFL水平影响的证据也相互矛盾[6, 9]。一些研究认为PFL与BL的比值可能是一个更可靠的参数，而另一些研究则认为PFL与系统性乳酸浓度无关[6, 9]。这种不确定性突显了在明确的患者群体中进行进一步验证的必要性。

本研究旨在回顾性地评估110名胸腔积液患者中胸腔积液乳酸水平及其与血液乳酸比值（PFL/BL）的诊断价值。我们希望确定这些指标在区分渗出性和渗出性积液方面的准确性，并建立可靠的临界值，以识别需要置管胸腔引流的复杂肺炎旁积液。此外，本研究还将探讨PFL与BL之间的相关性，从而为胸腔积液的管理提供更加精细和基于证据的方法。

患者选择
回顾性分析了2016年1月至2017年9月期间接受引流的110名胸腔积液患者。该研究获得了哈兰大学医学院伦理委员会的批准（批准编号31，日期为2017年7月13日）。纳入标准包括：
- 伴有呼吸困难且经过药物治疗后症状未见改善或反复发作的亚大量至大量积液患者；
- 有胸腔穿刺禁忌症的患者被排除在外。具体排除标准如下：
- 凝血功能障碍：国际标准化比率（INR）大于1.5；
- 血小板减少：血小板计数低于50,000/μL；
- 抗凝/抗血小板治疗：手术前12-24小时内使用过抗凝剂或强效抗血小板药物（如肝素、华法林、直接口服抗凝剂、氯吡格雷）；
- 皮肤感染：预定穿刺部位存在活动性皮肤或软组织感染；
- 患者不配合：由于烦躁、呼吸困难或不愿保持指定体位而无法配合检查。这些标准的设立旨在减少与操作相关的并发症（如出血和感染）的风险。

样本收集与实验室分析
在引流前，从患者身上采集了50 ml胸腔积液和20 ml静脉血样本。使用同一血液气体分析仪测量所有样本的pH值（PFpH）、PFL和静脉血中的乳酸水平。根据Light标准将胸腔积液分类为渗出性或漏出性积液。所有积液样本均通过细胞学检查检测恶性细胞的存在。

根据诊断结果，渗出性积液患者被分为三个亚组：肺炎旁积液（PPE）、恶性肿瘤性胸膜炎（MPE）和结核性胸膜炎（TP）。渗出性积液患者作为一个整体患者组纳入研究。血清葡萄糖、白蛋白、蛋白质及LDH水平在Abbott Architect C 16000仪器上测定，血液和胸腔积液的pH值及乳酸水平在Radiometer ABL90 Flex仪器上测定。对于通过胸部CT或超声检查未发现积液的渗出性积液患者，使用10 F胸腔引流导管进行引流；对于复杂PPE和MPE患者，则使用28/32 F胸腔导管进行引流。引流过程中，当24小时引流量减少至100 ml或更少时拔除导管。

数据分析
数据分析使用IBM SPSS Statistics软件（版本22.0）完成。连续变量的描述性统计结果以“平均值±标准差”表示，分类变量以“频率（n）”和“百分比（%）”表示。通过Kolmogorov–Smirnov检验验证连续数据是否服从正态分布。使用非参数检验（Mann–Whitney U检验用于偏离正态分布的连续变量，卡方检验用于名义变量）进行组间比较。Spearman相关性分析用于探讨连续变量之间的关系。为了确定具有显著区分能力的参数的临界值，采用了接收者操作特征（ROC）曲线分析。对于这些临界值，计算了敏感性、特异性、阳性预测值（PPV）和阴性预测值（NPV）等性能指标。统计显著性定义为基础p值<0.05。

结果
研究共纳入110名患者，平均年龄为50.3±19.4岁。大多数患者为男性（n=67，60.9%）。胸腔积液多位于右侧（n=64，58.2%），其次是左侧（n=40，36.4%）或双侧（n=6，5.5%）。根据既定诊断标准，大多数积液被归类为渗出性（n=90，81.8%），而非渗出性（n=20，18.2%）。细胞学检查显示80%的积液为良性胸腔积液（BPE，n=88），20%为恶性胸膜炎（MPE，n=22）（表1）。

表1 研究人群的基线人口统计学和临床特征（n=110）

PFL/BL比值和单独使用PFL在区分渗出性和渗出性积液方面表现出最高的诊断价值（两者均p<0.001），而血液乳酸水平无明显区分能力（p=0.425）。此外，这些参数在恶性、肺炎旁积液和结核性渗出性积液亚组中均具有显著的区分能力（p<0.001），而血液乳酸水平在所有比较中均无区分作用（表2）。

图1 描述了PFL和血液乳酸水平之间的相关性。

ROC分析表明，PFL和PFL/BL比值在区分渗出性和渗出性积液方面具有显著作用，而单独使用血液乳酸则不具有区分能力。PFL的最佳临界值为2.85，曲线下面积（AUC）为0.912（95% CI：0.854–0.971，p<0.001），此时PFL的敏感性为95.0%，特异性为75.0%。PFL/BL比值的临界值为1.69，AUC为0.883（95% CI：0.806–0.961，p<0.001），敏感性为80.0%，特异性为85.6%。相比之下，单独使用血液乳酸的区分能力较低（AUC=0.557，95% CI：0.425–0.689，p=0.427）（表3，图2）。

表3 PFL、PFL/BL比值和血液乳酸在区分渗出性和渗出性积液方面的诊断性能

图2 显示了PFL和血液乳酸水平之间的相关性。胸腔积液参数的分析显示，接受管状胸腔穿刺术的患者中，PFL（胸腔积液乳酸）和PFL/BL（PFL与血液乳酸的比值）的平均水平显著高于使用胸腔导管治疗的患者（两项比较的p值均小于0.001）（表5）。

表5：使用胸腔导管与管状胸腔穿刺术治疗的患者之间PFL和PFL/BL比值的比较

为了评估PFL、PFL/BL比值以及血液乳酸（BL）预测是否需要管状胸腔穿刺术与胸腔导管引流的能力，进行了接收者操作特征（ROC）分析。分析确认PFL和PFL/BL比值是引流类型的重要预测指标，而单独的血液乳酸则不是。对于PFL，最佳诊断临界值为4.05，其曲线下面积（AUC）为0.920（95%置信区间：0.867–0.972，p值小于0.001）。在此阈值下，PFL识别需要管状胸腔穿刺术的患者的敏感性为80.0%，特异性为84.2%。PFL/BL比值也显示出显著的预测价值，主要临界值为3.77，AUC为0.853（95%置信区间：0.782–0.924，p值小于0.001），敏感性为79.5%，特异性为77.3%。相比之下，单独的血液乳酸没有显示出显著的区分能力（AUC=0.577，95%置信区间：0.468–0.685，p值=0.175）（表6，图4）。

图4：乳酸参数在预测是否需要管状胸腔穿刺术引流中的诊断性能

接收者操作特征（ROC）曲线用于预测胸腔积液引流方法。PFL表示胸腔积液乳酸（mmol/L），BL表示血液乳酸（mmol/L）

讨论

本研究表明，PFL和PFL/BL是识别复杂性肺炎性积液并预测是否需要管状胸腔穿刺术的强效生物标志物。我们的发现表明，这些参数除了传统的Light标准外，还具有显著的诊断价值，特别是在需要快速干预的临床情况下。具体来说，升高的PFL和PFL/BL水平是手术引流的统计学上显著的预测指标，为床边决策提供了一个实用且易于获取的工具。因此，将基于乳酸的指标纳入胸腔感染的初始评估中，可以简化患者管理并可能改善临床结果。

胸腔积液是一种常见的临床状况，由多种潜在的病理生理机制引起，从根本上是由于Starling力的变化破坏了胸腔积液的形成与吸收之间的平衡[1]。准确及时地区分渗出性和漏出性积液是诊断评估的基石，因为它直接指导了后续的病因调查和治疗决策。

在先前的研究中，报告的渗出性积液比例在25%到30%之间，而漏出性积液约占70%到75%的病例。Teixeira等人报告的渗出性和漏出性积液比例分别为29.8%和70.2%[10]，而Co?ar等人在他们的队列中发现了类似的分布[11]。相比之下，我们的研究显示渗出性积液的比例较低（18.2%）。这种差异可能归因于我们的研究设计，因为我们只纳入了需要胸腔引流的患者，因此选择的是更具临床意义且主要为漏出性的积液。

本研究最显著的发现之一是PFL和血液乳酸水平之间没有显著的相关性。尽管先前的研究表明，升高的全身乳酸水平可能会影响胸腔积液中的乳酸浓度——特别是在重症患者中——但我们的数据表明PFL的行为独立于血液乳酸[6]。在整个队列和各个诊断亚组中，缺乏相关性（r=0.163，p=0.089），这支持了PFL主要反映胸腔内局部代谢和炎症活动的假设，而不是全身乳酸动态。这一发现强化了PFL的诊断自主性，并与报告全身乳酸对胸腔积液生化影响较小的研究结果一致。

我们的结果表明，PFL和PFL/BL比值在区分渗出性和漏出性积液方面表现出高诊断准确性。PFL的临界值为2.85 mmol/L时，其敏感性为95.0%，特异性为75.0%，优于之前提出的几个阈值。Porta等人[6]报告的临界值为1.9 mmol/L，相应的敏感性和特异性分别为80%和78%。同样，Santotoribio等人确定的PFL临界值为2.1 mmol/L，诊断性能中等[7]。与我们研究相比，我们更高的临界值显示出更好的整体诊断性能，这反映在ROC曲线下面积（AUC=0.912）上。这些差异可能是由于患者选择、疾病严重程度和分析技术的不同所致。

PFL/BL比值也是一个稳健的诊断参数。在我们的队列中，临界值为1.73时，识别漏出性积液的敏感性为80.0%，特异性为85.6%，超过了先前研究[6, 7]报告的诊断性能。重要的是，单独的血液乳酸没有显示出区分能力，进一步强调了与胸腔积液相关的乳酸参数是胸腔病理学的更好指标。

根据Santotoribio等人在同一研究中的研究，他们评估了30名PPE（脓胸）患者中PFL水平在PPE的诊断和治疗中的重要性[7]。其中10名患者为典型PPE，20名为复杂性PPE。当PFL的临界值为10.2 mmol/L时，复杂性PPE与典型PPE被区分开来；他们表示敏感性为45%，特异性为90%。然而，与这项研究相反，PFL的临界值为5.45时，敏感性为80%，特异性为84.2%。这归因于我们研究中的患者数量更多，以及PFL是在不同的设备上研究的。

在漏出性积液中观察到的PFL升高并未伴随胸腔积液pH值的相应降低，这值得进一步考虑。虽然酸性胸腔积液是晚期炎症状态的特征，但并非所有漏出性积液都与酸中毒相关[12,13,14,15]。在一项关于乳酸酸中毒的研究中，他们评估了血液乳酸增加的原因[16]。在细胞代谢增加的情况下，糖酵解增加以启动细胞内的Krebs循环。B型高乳酸血症发生在没有酸中毒的情况下[17,18,19,20]。少量的丙酮酸不会进入Krebs循环。丙酮酸通过乳酸脱氢酶转化为乳酸，以在加速的糖酵解过程中维持NAD+/NADH的比例。因此，在代谢增加的情况下，丙酮酸和乳酸都会升高[21,22,23]。另一方面，漏出性积液中的高乳酸水平被认为与炎症液体中免疫系统的激活有关[21, 24]。研究表明，乳酸改变了巨噬细胞的信号传导过程[25, 26]。此外，细菌代谢——尤其是在厌氧条件下——也会导致乳酸水平升高，进一步支持了PFL作为局部炎症和感染活动标志物的作用[27, 28]。

在一项研究中，BPE（细菌性胸腔积液）占胸腔积液的88%[29]，而在另一项接受胸腔镜检查治疗胸腔积液的患者中，这一比例为52%[30]。在我们的文章中，MPE（典型胸腔积液）患者中比例为20%，BPE患者中比例为80%。

从治疗角度来看，我们的发现表明PFL水平升高与需要管状胸腔穿刺术之间存在强烈关联。接受管状胸腔穿刺术治疗的患者表现出的PFL和PFL/BL比值显著高于使用胸腔导管治疗的患者。ROC分析确定PFL的临界值4.05 mmol/L是预测是否需要管状胸腔穿刺术的可靠指标，敏感性为80.0%，特异性为84.2%。这一阈值低于之前建议的值，但与Light分类指导的临床实践模式一致，特别是在边界性复杂性PPE情况下，早期进行管状胸腔穿刺术可能防止疾病进展[7]。

我们的发现得到了最近文献的支持，包括儿科和成人队列的研究，证明了PFL在区分感染性胸腔积液和指导治疗决策中的实用性[8, 9, 31]。值得注意的是，Johansson等人在2023年的研究证实了PFL在区分简单性和复杂性肺炎性积液方面的高敏感性和特异性，加强了我们结果的当代相关性[32]。

总的来说，我们的发现与Johansson等人的结果一致，为使用胸腔积液乳酸进行胸腔积液管理提供了强有力的外部验证。我们的研究通过证明PFL不仅能够识别复杂性肺炎性积液，还能可靠地预测是否需要管状胸腔穿刺术，从而在诊断评估和治疗决策之间建立了联系。

我们的发现与Mastromarino等人概述的现代胸腔感染外科框架密切相关，该框架强调早期识别疾病严重程度和及时升级侵入性管理以防止治疗失败。虽然当前的算法主要依赖于胸腔pH值、葡萄糖、影像学特征和临床反应，但我们的结果表明，PFL提供了一个额外的、客观的局部炎症和代谢活动的标志物。值得注意的是，PFL独立于全身血液乳酸，并在区分典型性和复杂性肺炎性积液以及预测是否需要管状胸腔穿刺术方面表现出高诊断准确性。这些发现支持了PFL反映了胸腔感染的晚期生物学特征的概念，与Mastromarino等人描述的纤维蛋白脓性阶段一致，在这个阶段保守性引流往往无效。因此，将PFL纳入胸腔积液评估中可能有助于早期风险分层并优化外科决策，从而及时采取更有效的引流策略，减少延迟到最终干预的时间[33]。

结论

在这项研究中，PFL和PFL/BL比值在区分渗出性和漏出性积液方面表现出高准确性，而单独的血液乳酸没有诊断效用。胸腔积液和全身乳酸水平之间缺乏显著相关性，这支持了胸腔积液乳酸反映了局部炎症和代谢活动而非全身生理学的概念。重要的是，升高的PFL水平与疾病严重程度和需要更侵入性胸腔引流相关。PFL有效地区分了典型性和复杂性肺炎性积液，并可靠地预测了是否需要管状胸腔穿刺术，突显了其在外科实践中的潜在决策支持作用。

将PFL纳入常规胸腔积液分析中，可能帮助外科医生和临床医生进行早期风险分层和最佳引流选择，尤其是在边界性或进展中的肺炎性积液情况下。需要前瞻性多中心研究来验证标准化临界值，并确定胸腔积液乳酸在现代胸腔疾病管理算法中的角色。

本研究有几个局限性应予以承认。其回顾性、单中心的设计可能引入了选择偏倚，并限制了外部有效性。只纳入了需要胸腔引流的患者，这可能导致漏出性和临床进展性积液的过度代表，可能影响PFL的诊断性能估计。此外，PFL的测量是用血液气体分析仪获得的，设备间的差异可能会影响所提出临界值的普遍性。微生物学检测的产量有限，无法进行特定病原体的分析及其与疾病严重程度的关联。尽管PFL与引流策略密切相关，但诸如进展为VATS（视频辅助胸腔镜检查）或开放性胸膜剥脱术等手术终点、术后结果和长期复发等指标并未系统评估。最后，缺乏前瞻性验证限制了因果关系的解读，需要多中心前瞻性研究来确认这些发现并确定PFL在现代胸腔疾病管理算法中的作用。