基于EIT监测局部肺顺应性在有创机械通气中的应用

郭瑞北京医院发布于2024-05-17 浏览 1062 收藏

作者：郭瑞

单位：北京医院呼吸与危重症医学科

电阻抗断层成像（electrical impedance tomography，EIT）技术是一种无创、无放射性的影像学诊断方法，支持实时的床旁肺功能动态评估，可作为其他成像方法如CT或超声成像的替代方案，EIT技术以其非侵入、安全无辐射、成本低廉、成像速度快、可连续测量且实时可视化等优点在医学成像技术领域备受关注，在临床具有广泛的潜在应用价值。

一、EIT成像基本原理

1. EIT成像基本原理

肺部的电阻抗成像是通过16个电极测量局部胸部皮肤的电流，这16个电极首先发射一对已知的交流电信号，然后通过其他电极来测量电流的大小，根据欧姆定律，就可以计算其电阻抗值。如果我们将人体想象成一个导体，在吸气运动时，胸廓向外向上拉伸，此时可以将其看作一个导体被拉长，体积不变，横截面积变小，那么电阻实际上是增加的。根据这一特点，我们通过测量电流大小，进而计算其电阻大小，且电阻大小与体内含气值呈正相关，通过测算就能够将其转化成为体内含气量，建立气体变化值与对应的人体电阻抗值的对应关系。在一对电流发射完之后，它可以很快转换到其他电极上继续进行测量。通过不同角度的测量，最终形成类似于CT影像的图像，但其清晰度较CT低很多，分辨率约为CT图像的1/256。通过340个网格形成了208个由不同电压形成的图像，去掉滤波后最终形成了我们看到的横截面图像，然后再与其测量过的几百例患者建立的模型进行图像重建，最终得到电阻抗图像。

二、EIT检查反应的数据/信息

在使用过程中，EIT反映的信息要集中在其四个界面上。A界面是主界面，在这一界面上，左侧上方显示的是动态图像，其下方是静态图像，界面中间显示的是电阻抗值随时间变化的情况，最右侧的状态栏分别是基于电阻抗测量的呼吸频率，以及在不同兴趣区域的电阻与潮气量的比例。B界面与主界面的显示图像类似，只不过是将图像进行了放大。C界面反映的是吸气末的电阻抗图像，如果将其与呼吸机连接，在左侧下方将会出现PEEP、气道峰压、潮气量等呼吸机参数。另外，在C界面右下方图像，根据不同的时间能够进行定位，两个不同的时间定位就能够生成两个时间段的电阻抗值，并通过图像显示出来。D界面显示的是呼气末的电阻抗图像，除了呼吸本身会导致电阻抗值的变化，在呼气末平静时，也有一个呼气末电阻抗的基线值，一般认为该基线值与呼气末肺容积有很好的相关性。

三、EIT的特点及在机械通气中应用

1. EIT的特点

①EIT是一种无创、连续、床旁开展的监测；②EIT低通气图像与CT高密度影像相关性良好；③EIT能够提供功能型量化与可视化气体分布信息；④EIT数据系统兼容性良好，能够存储并离线分析。

2. EIT在机械通气中的应用

CT检查是静态影像，无法反映动态变化。如果在机械通气时需要设置一些不同的参数，并看到这些参数在设置之后的动态变化，CT显然是无法实现的。

EIT在机械通气中的应用包括如下方面：

（1）ARDS可复张性评估：下图中A和B分别是两例ARDS患者，当给A患者较高的PEEP时，该患者在兴趣区域的第四象限（背侧通气位置）的通气就恢复了。从右侧第3张图上可以看到，蓝色区域代表通气量的增加，说明患者对高PEEP有很好的反应。对B患者，同样予以较高的PEEP，发现其第四象限（背侧通气位置）并没有明显的通气，在右侧第3张图上，我们注意到，通气的增加主要是来自于靠近背侧通气的区域，说明B患者对高PEEP的反应并不显著。

（2）ARDS患者PEEP滴定：这是呼气末电阻抗值的图像。首先给患者进行了一次肺复张，然后每隔一段时间，将其PEEP两两下调。从图像上看，在PEEP下调过程中，呼气末电阻抗值在其中一段时间是稳定的，之后随着PEEP的递减，呼气末电阻抗值也呈阶梯状下降的变化趋势。这就提示我们，呼气末电阻抗值比较稳定时，患者呼气末肺容积可能也是稳定的，此时相对应的PEEP值可能就是我们所要寻找的最佳PEEP。

对于ARDS患者的PEEP滴定还有一些其他的方法，例如通过专门的软件进行分析，通过设置不同的PEEP发现，在患者肺通气的不同区域，其过度膨胀和萎陷处于相反的变化趋势。理论上应该存在一个过度膨胀最小同时萎陷也最小的交叉的位置，该位置附近的PEP，可能就是最佳PEEP。

（3）盐水造影肺灌注成像：协和医院隆云教授团队关于EIT对肺灌注的研究设计非常巧妙，研究在患者呼气末呼气保持3～6 s时推注高浓度盐水，通过专门的软件进行分析，不仅能看到患者在整个过程中的通气成像，同时也能看到盐水通过整个循环时形成的灌注图像。

四、基于EIT的局部肺顺应性应用探索

在机械通气参数设置时，不仅要符合病理生理的改变，还要符合患者个体化特点。以ARDS为例，典型的ARDS会出现肺顺应性下降，但通过CT影像发现这种肺顺应性的下降并非均匀、一致的，而是分层的，例如在腹侧区域，可能表现为过度膨胀；在腹侧下一区域，可能是正常通气；在靠近背侧区域，可能是周期性开放，而在背侧区域，实际上是处于肺不张状态。这种形态学变化提示我们，典型ARDS肺顺应性下降的变化实际上是病变与通气的不均一。

在机械通气时，我们测量的静态肺顺应性实际上是将肺看作为一个整体，无论如何调整呼吸机参数，仍无法知道其内部的具体变化。而对于局部肺顺应性，通过EIT的监测能够看到以电极束带为核心整个肺的20%～30%的区域中动态图形的变化，同时，它能够最大限度地将肺还原形态学的特点。因此，无论是分层还是区分象限，实际上都遵循了肺形态学的特点和不同疾病通气的特点。所以，EIT的优势在于其不仅能将肺看成一个整体，而且能考虑中间的不同变化。

如果按照四个象限划分的方法，我们可以计算四个象限代表的区域顺应性平均值。在机械通气情况下，当我们测量肺顺应性时，要给患者一个吸气屏气，同时还要再给患者一个呼气屏气，进而测得驱动压值，它所对应的潮气量在肺内的不同区域，就可以测得每个区域所代表的局部肺顺应性，再对这四部分的局部肺顺应性取平均值，计算标准差。

下图是一例高龄ARDS患者，通过EIT图像可以看到，其与典型ARDS的重力依赖性分布的特点不相符，在双肺腹侧区域，通气明显下降。所以此时我们并没有急于给患者高PEEP，而是尝试从6 cmH2O开始，以4 cmH2O的幅度逐渐增加，直至12 cmH2O，然后测量不同PEEP下患者局部肺顺应性。我们看到，当PEEP为6 cmH2O时，四个象限之间的差值最小，说明此时对于该患者来说，其肺内的通气是最均一的。当我们采用了这样的方案之后，患者的氧合、生命体征都更加稳定。

综上，基于EIT局部肺顺应性的应用，应建立典型呼吸系统疾病的EIT通气分布特点，根据疾病的EIT通气分布再进行个体化设置！

作者简介

郭瑞

北京医院呼吸与危重症医学科呼吸治疗师
呼吸治疗组组长

*本文根据“呼吸危重症菁英秀”第十五期专题视频整理，感谢郭瑞呼吸治疗师予以审核。

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