文献推荐电阻抗断层扫描在急性呼吸窘迫综 [复制链接]

摘要：急性呼吸窘迫综合征(ARDS)是一种急性影响肺实质的临床疾病，其特征是弥漫性肺泡损伤和肺血管通透性增加。目前，计算机断层扫描通常用于急性呼吸窘迫综合征的分类和预测。然而，对危重患者进行这种检查是复杂的，因为需要将这些患者转移到CT室。幸运的是，新技术已经开发出来，可以在床边对病人进行监控。电阻抗断层扫描(EIT)是一种监测工具，允许在床边连续、实时地评估肺通气的分布，并且已被证明在优化危重患者的机械通气参数方面是有用的。在过去的几年里，电阻抗成像技术的一些临床应用得到了发展，这项技术也引起了研究者越来越多的兴趣。然而，在临床医生中，仍然缺乏关于电阻抗成像技术原理和在急性呼吸窘迫综合征患者中潜在应用的知识。这篇综述的目的是介绍急性呼吸窘迫综合征的特点、技术概念和临床应用，这可能有助于更好地监测急性呼吸窘迫综合征期间的肺功能。

关键词：电阻抗断层扫描，急性呼吸窘迫综合征，机械通气，通气分布，肺成像

背景

急性呼吸衰竭综合征

急性呼吸窘迫综合征(ARDS)是一种急性影响肺实质的临床实体，可能由几种诱发条件触发。急性呼吸窘迫综合征的特征是弥漫性肺泡损伤、肺血管通透性增加、肺重量增加和肺通气丧失。临床上，这种综合征的标志是急性低氧血症，胸部x线片显示双侧肺浸润，不能完全用心脏异常或高容量血症来解释。

目前，10%的重症监护室患者和23%的机械通气患者患有急性呼吸窘迫综合征。除了高死亡率(约40%)，急性呼吸窘迫综合征还伴有长期发病率，如肌肉无力、认知障碍、抑郁和创伤后应激障碍。

急性呼吸窘迫综合征的基本特征之一是上皮和内皮通透性增加，继发于细胞间隙的产生。炎性水肿导致空气空间不稳定和局部塌陷，这使得肺部不均匀充气，并有明显的向依赖区域塌陷的梯度(叠加梯度)。急性呼吸窘迫综合征患者脑实质的不均匀性，当用计算机断层扫描定量时，与综合征的严重程度及其相关死亡率相关。弥漫型急性呼吸窘迫综合征患者肺中正常充气组织的量从到克不等，相当于一个5岁儿童的肺大小，这就是为什么术语“婴儿肺”被创造出来的原因

在急性呼吸窘迫综合征中，有典型的肺萎陷和/或背侧气隙充盈的垂直梯度特征。由于肺循环优选地分布到这些相同的背侧区域，因此产生了具有降低的V/Q比或真性分流的大面积。在这些条件下，即使使用了保护性机械通气协议所施加的潮气量将被导向腹部区域，对它们施加大的张力，从而导致呼吸机引起的肺损伤(VILI)。

在急性呼吸窘迫综合征患者的管理和研究中，计算机断层扫描是一种有用的工具。它允许评估与VILI发展相关的现象，如空气空间的周期性打开和关闭、肺泡过度膨胀以及全球和区域应变。此外，它还为临床决策提供了相关信息，如征召潜力的量化。然而，辐射的使用和将患者转移到CT室的需要限制了常规使用。在这种情况下，在过去的几年里，电阻抗断层成像(EIT)已经成为一种重要的设备来监测和判断。

电阻抗断层成像的概念

EIT是一种无创、无辐射的临床成像工具，可在床边实时监控通气量的分布。电阻抗成像图像重建基于对呼吸时肺部电阻率变化的估计。肺膨胀时电阻率的增加是由于肺泡隔的变薄和拉长，这两种情况都会损害电流的通过。据报道，随着深呼吸，电阻率增加了两倍以上，并与进入肺部的空气量密切相关。在静脉注射高渗盐水后，电阻抗成像还可以跟踪肺血流的分布。

电阻抗成像的原理已经在别处详细描述过了。简而言之，小的交流电流通过8–32个(取决于型号和品牌)等间距的电极在胸腔周围施加(图1a)。通常，一次使用一对电极，而剩余的电极读取产生的电压（1b）。注射对依次交替进行，在周期结束时，根据特定的重建算法，一个完整电压测量用于产生一幅图像。每个图像帧都是与通常在基线时收集的参考周期相比较而生成的。在用精细的有限元网格重建之后，图像被投影到32×32像素的阵列中，其中每个像素将描述相对于参考时刻的时间间隔上的电阻率变化(图1c)。像素代表相对于该参考的变化，图像帧通常称为相对图像。EIT图像的空间方向类似于CT使用的方向，胸部的右侧位于图像的左侧，前部区域位于图像的顶部(图1b，c)。

与其他成像方法相比，利用电阻抗成像的是其高时间分辨率。现代电阻抗断层成像设备每秒钟可产生多达50幅图像，可动态研究通气分布、局部肺灌注和肺脉动。例如，可以显示一些区域在另一些区域之后开始膨胀，反映了潮气补充(图2)或摆空气（pendelluft）。这项技术的缺点是空间分辨率低，大致相当于闪烁照相术。

几项研究表明，在动物模型中使用电阻抗技术来设置通气参数、改善气体交换和呼吸力学是有益的。在临床情况下，越来越多的证据表明，在危重患者中，电阻抗疗法可能是一种优化个体通气参数的有用工具，并有可能降低VILI的风险。在接下来的章节中，我们将首先介绍EIT的基本工具，然后介绍具有潜在应用于ARDS的临床工具。

电阻抗断层扫描基本工具

EIT容积扫描图

EIT容积图是一种波形，由相对图像(帧)在给定感兴趣区域(ROI)内的所有像素之和与时间标绘而成。它表示进出ROI的空气量。

每个呼吸周期引起的整体体积图中的潮汐振荡称为DeltaZ(δZ)，与CT估计的肺容积变化密切相关(R2=0.92)。呼气末肺容积(EELV)与呼气末肺阻抗(EELZ)之间也存在很强的相关性(R2=0.95)。因此，除了监测肺通气(δZ)外，EIT还可以识别由体位变化或呼气末正压(PEEP)调整引起的肺通气变化(通过δEELZ)(图3)。

通气图

通气图或功能图是逐像素表示阻抗的潮汐变化(即像素级δZ的彩色图)。通过在这个功能图像中定位水平和/或垂直光标，有可能量化通气在从右到左、从腹到背或象限的分布。该方法已在电子束CT[30]、单光子发射CT(SPECT)和CT图像上得到验证，并已被广泛应用确定由病理和/或通气设置引起的通气分布的异质性(图4)。

图5显示了一个急性呼吸窘迫综合征猪模型中分为两个ROIs(腹侧和背侧)的功能性图像。注意在PEEP为5cmH2O时，腹侧和背侧的不均匀通气分布(以百分比表示)。当PEEP增加到15cmH2O时，区域间的分布更加均匀。

临床工具

肺萎陷和过度膨胀的评估

ARDS肺的通气不均一性通常与损伤机制的存在有关，如小气道和肺泡的塌陷和循环开放，以及肺过度扩张。Costa等人提出了一种方法，利用区域信息(像素顺应性)在呼气末正压递减操作中估计肺塌陷和过度扩张。在每个PEEP步骤中，从进入肺的空气量(δZ)和呼吸系统的弹性压力可以计算出顺应性;也就是平台压(Pplateau)和PEEP之间的差值。因此，可以估计每个EIT像素的符合性为/p>

这种方法假设在最佳像素顺应性的PEEP以上的PEEP水平上的像素顺应性损失表明过度膨胀。同样，该方法假定在最佳窥视水平以下的依从性损失。该方法估计了可招引塌陷的数量;也就是逐渐减小的呼气末正压试验后所失去的肺量。当在复张操作后立即进行时，肺萎陷的EIT估计与CT量化的结果接近。最近，Beda等人表明，EIT衍生的压力-容积(PV)曲线可以识别推测的潮气补充和过度扩张的区域。由PV形状引起的潮汐补涨变化与曝气差地区的变化相关，而由PV形状引起的过度膨胀变化与曝气高地区的PEEPs变化高度相关（r=）。

Meier等人在一个表面活性剂耗尽的实验模型中，在PEEP滴定策略中使用EIT来监测区域潮气量。基于伴随呼气末正压水平变化的局部通气变化，研究人员在整体肺力学发生变化之前就临时确定了塌陷和局部肺复张的发生。将这些结果与CT图像进行比较，发现两种工具估计的呼气末气体和潮气量之间有良好的相关性。作者认为EIT足以监测PEEP变化对区域通气的动态影响。

EIT的另一个有趣的应用是检测气道闭合的可能性，Chen等人在仔细分析低流量压力-容积曲线时，最近在ARDS患者中描述了这种现象。他们指出，气道闭合很容易被临床医生在床边忽略。Sun等最近提出了适度ARDS患者的病例报告,在评估整体和区域PV曲线,EIT通气地图,和容积描记器在低流量波形恶化,发现EIT-驱动局部PV曲线可能是一个有用的方法来证实气道阻塞现象的存在。

Bachmannetal.CriticalCare()22/p>