时间:2024-06-16 23:20:33 作者:服务与支持
因此,需要在EIT应用方面与大型多中心临床试验达成共同的标准化技术、术语、协调和共识,以促进临床应用。
电阻抗断层成像技术(electrical impedance tomography,EIT)作为一项全新的医学成像技术,在肺部疾病中的应用的研究慢慢的变多,常见的包括用来实时动态监测肺通气分布,再灌注情况及滴定呼吸机的模式与参数。而我对其却知之甚少,因此,为减少知识盲区,查阅了有关的资料,以期有更深入地学习并应用。同时加以整理,以期对同行有所裨益,文章主要参考资料为来自TRanslational EIT developmentNt-stuDy小组的共识声明:胸部电阻抗断层成像、数据分析、专业术语及临床应用和建议(原文附文末)。
电 阻 抗 断 层 成 像 (Electrical Impedance Tomography, EIT)技术基础原理是通过体表的电极测量得到的电压或电流信号重建出物体内部的电阻抗或电阻抗变化的分布图像。
在电极1和2之间的t时刻注入一个交流电I,同时在所有剩余的电极对上依次测量相应的电压(例如,N-3 = 13个组合)。然后,在时间t+T 时,电流注入的位置旋转到下一对电极(电极2和3) ,并再次在剩余的13对电极上顺序测量相应的电压。
在电流应用和电压测量的一个周期期间采集的EIT数据集通常被称为帧。一个EIT数据帧包含生成一个原始图像所必需的信息。
每秒采集的帧数(或原始图像)对应于EIT扫描速度。目前的EIT设备提供大约40到50个图像/秒的最大扫描速度。
将采集的信号经过一系列算法处理后形成原始EIT图像的过程即为图像重建。目前EIT图像重建算法也趋于成熟且多样化,通过研究改进,进一步提出一步牛顿法、正则化算法、深度学习法等算法,
a-EIT:绝对也称静态EIT,是直接对物体进行边界测量,只有必要进行单次测量值即可还原内部的阻抗分布,因为干扰因素多,因此获得准确的绝对 EIT 图像是困难的
时分EIT:时差 EIT 图像重建计算基线(参考)测量框架和当前框架之间组织特性变化的图像,很适合追踪时变的生理现象。
频分EIT:通过施加不同频率的激励电流,测量出对应的电压数据,从而重构出两个频率点之间的电导率变化,对电导率变化实施成像。
肺脏EIT是通过测定不同通气和灌注状况下电阻抗变化,实时动态监测肺通气血流分布,到目前为止,经过一系列复杂研究,电阻抗成像技术已成熟的用于肺部疾病的监测,
在机械通气患者中,通气和灌注的阻抗变换也监测及指导呼吸机模式及参数的调整。此外,在肺炎,肺囊肿等疾病诊断中EIT技术同样发挥着作用。
在生物组织中,特定组成(如脂肪、水、细胞外液中的电解质)决定了生物阻抗。细胞外含水量多、电解质浓度高和通过间隙连接的大量细胞连接减少阻抗(例如在血液和肌肉中)。而脂肪堆积、骨骼和空气会增加了区域阻抗。
考虑到肺部,电流不能经过肺泡,而只可以通过肺泡隔在肺泡周围流动。因此,其生物阻抗的动态变化主要受通气和灌注两种循环机制的影响。
除此之外,一些病理生理改变也会影响区域阻抗变化:包括肺血管外积水如肺水肿;胸内血容量改变;腔内积液(胸腔积液、心包积液、支气管积液和肺泡积液);异物(胸腔引流);肺纤维化(如急性呼吸窘迫综合征后或IPF)。
在EIT中,通过特定部位测定不同通气状况下电阻抗变化,即可达到实时动态监测肺通气血流分布的目的。
正如前面所述,将16或32个电极的环绕置于胸壁上,在电极1和2之间的 t 时刻注入一个交流电I,同时在所有剩余的电极对上依次测量相应的电压(例如,N-3 = 13个组合)。然后,在时间 t + T 时,电流注入的位置旋转到下一对电极(电极2和3) ,并再次在剩余的13对电极上顺序测量相应的电压。根据已知电流和测得的电压判定通电电极和测量电极对之间的生物电阻抗。一旦所有的电极对都被用来注入电流,就可以计算出一幅图像。
在临床应用中,可将肺EIT的状态图像分成几个平行区域或几个象限,即定制兴趣区(regionsof interest,ROI)。通过调整ROI的位置和尺寸,可定制状态图像的区域量化。
电极阵列的定位在EIT成像中起着重要的作用,通常建议将肺EIT的电极置于被检查者第4或5肋间,此平面测得的肺容积变化最可能代表全肺的情况。
当电极置于第3或 4肋间时,肺阻抗容量比率在用力呼气时显著增加; ※当电极置于第6或7肋间时,则得到相反的结果;
EIT图像的颜色编码不统一,即表现形式不一致,取决相关出版物与EIT系统供应商。通常情况下,阻抗增加(Z↑或+Z)和阻抗减少(Z↓或-Z)。
上中:表示Z↑为白色,Z↓为白色,Z↓为黑色,未定义固定不变的颜色值(0色)。
下中:Z↑为蓝白色,0为蓝灰色,在0及0以上有一个统一的颜域,Z↓的颜色没有定义。
右下:Z↑为蓝白色,0为灰黑色,在0及0以上有一个均匀的颜域,Z↓的颜色没有定义。
ARDS是由急性肺损(acutelunginjury,ALI)引起的急性呼吸衰竭,病理表现为肺泡塌陷,肺容积减少、肺顺应性降低、严重通气血流比例失调。采取肺保护通气策略对ARDS机械通气患者来说既能够尽可能的防止肺部气压伤的同时最大化的肺泡复张。
即如何滴定机械通气的模式以及参数是重中之重,利用 EIT精确测量全肺及区域性肺部通气分布,显示 PEEP的变化对肺泡扩张 /塌陷的影响,实现了EIT对PEEP最佳值的滴定。
EIT能确定COPD患者通气的时间和空间的异质性。在相关研究中发现,支气管扩张剂吸入对慢阻肺(通过GI指数评估)空间通气不均匀性的影响通常很小,除此之外,肺EIT也可以监测COPD患者在肺功能检查中随时间变化的肺通气分布[6]。
目前右心导管术为诊断和评价PAH的金标准。在相关的研究中发现,PAH患者具有更低的肺灌注阻抗变化的信号,提示肺EIT有可能成为PAH新的非侵入性诊断手段[7]。
肺灌注电阻抗变化大多数来源于心脏活动相关的搏动性电阻抗信号和局部肺血流产生的电阻抗的信号。但是由于肺部血流灌注产生的灌流阻抗远小于其通气变化产生的呼吸阻抗,因此利用EIT显示肺灌注成像最初是存在困难的。
Prins SA等报告一例2019冠状病毒疾病导致肺血栓栓塞症的病人,通过EIT灌注扫描用来指导下的溶栓治疗以及对溶栓的效果进行评判[8]。
EIT正处于其发展的重要阶段,既有机遇,也有风险。就目前而言,EIT为机械通气患者和慢性肺病患者的管理带来新的可能性。但肺EIT在临床中的应用存在一定的局限性:
(1)EIT不能提供组织的精确解剖学定位,其分辨率偏低,越接近身体中央部位,空间分辨率越低,不能用于肺形态学的准确表示;
(2)电极平面所显示的形状并非完全与患者形体相吻合,所显示的阻抗变化位置也并非完全是阻抗发生明显的变化的位置;
(3)胸腔阻抗受PEEP、血管外肺积水、、电极缚带位置等多种因素的影响,EIT显示的阻抗变化反映了不同生理过程的相互作用,而非单独因素所产生的影响;
(5)目前缺乏规范化的临床指标及操作的过程,如机械通气模式选择、PEEP的滴定等。
因此,需要在EIT应用方面与大型多中心临床试验达成共同的标准化技术、术语、协调和共识,以促进临床应用。
[4]刘孟春,邢金燕.电阻抗断层成像技术在呼吸系统肺功能成像中的应用[J].中华重症医学电子杂志(网络版),2019,5(04):373-378.