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單位：上海交通大學(xué)附屬第一人民醫(yī)院急診危重病科本文來(lái)源：中華重癥醫(yī)學(xué)電子雜志2023年第9卷第1期 【摘要】 俯臥位通氣（PP）是治療急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）重要的呼吸支持手段，現(xiàn)已有大量的臨床研究表明：PP能改善ARDS患者的預(yù)后,。PP能改善氧合,、進(jìn)而降低病死率，主要是由于俯臥位后能改善患者病變肺組織通氣-血流比,。電阻抗斷層成像技術(shù)（EIT）的技術(shù)特點(diǎn)使其能對(duì)俯臥位患者進(jìn)行床旁監(jiān)測(cè),，可動(dòng)態(tài)觀察俯臥位時(shí)肺通氣、肺血流灌注的變化,，進(jìn)而判斷PP的效果,，從而指導(dǎo)臨床治療。本文通過(guò)對(duì)EIT技術(shù)以及臨床應(yīng)用,，尤其是其在PP中的應(yīng)用研究進(jìn)行綜述,，旨在提高對(duì)EIT監(jiān)測(cè)技術(shù)的認(rèn)識(shí)，更好地理解PP改善氧合的呼吸生理學(xué)機(jī)制,，促進(jìn)EIT技術(shù)在PP中更高效精準(zhǔn)的應(yīng)用,。 電阻抗斷層成像技術(shù)（electrical impedance tomography，EIT）是一種無(wú)創(chuàng),、無(wú)輻射,、可床旁實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的新技術(shù)，因肺部組織的特殊性,，在呼吸系統(tǒng)中的臨床應(yīng)用較為廣泛,，其最顯著的優(yōu)勢(shì)是監(jiān)測(cè)肺部區(qū)域通氣和血流灌注。由于這些特點(diǎn),，EIT無(wú)疑是動(dòng)態(tài)評(píng)估肺生理變化的理想工具,，特別是對(duì)于ARDS患者的局部通氣-血流匹配。EIT的成像原理為：由圍繞在胸腔表面的電極發(fā)出微弱電流,，由于人體內(nèi)不同組織的成分不同,，電流產(chǎn)生的電阻也不同,，系統(tǒng)收集電壓或電阻信息，再經(jīng)過(guò)分析處理生成實(shí)時(shí)圖像,，從而反映組織的生理活動(dòng)情況,。EIT可用于人體多個(gè)系統(tǒng)的成像，目前在呼吸系統(tǒng)方面的應(yīng)用較為成熟和廣泛,，主要有通氣監(jiān)測(cè),、血流灌注監(jiān)測(cè)和肺功能測(cè)試等。EIT與呼吸系統(tǒng)相關(guān)的生理指標(biāo)包括：區(qū)域潮氣量,、通氣分布的不均一性、呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性（respiratory system compliance，Crs）的重力分布以及肺灌注,。EIT參數(shù)是通常用于評(píng)估實(shí)時(shí)通氣和血流灌注分布和趨勢(shì)的檢查值,，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的發(fā)展，其類(lèi)型可以分為3種：①全局或區(qū)域平均測(cè)量,，是對(duì)整個(gè)圖像或其部分測(cè)量的像素值進(jìn)行平均（或求和）,，例如所有圖像像素中潮汐阻抗變化（end expiratory lung impedance，EELI）的總和提供了所研究的區(qū)域潮氣量的估計(jì)值,；②描述通氣空間分布的測(cè)量值,，包括通氣空間異質(zhì)性的總體程度和空間分布方向，例如通氣中心（center of ventilation,，COV）,、不均勻指數(shù)（inhomogeneity index，GI）等,；③特殊的測(cè)量措施,，例如肺功能測(cè)試、通過(guò)輸注電導(dǎo)率對(duì)比劑進(jìn)行灌注測(cè)量,，或根據(jù)EIT與呼吸機(jī)連接并行記錄得出的測(cè)量：Crs,、開(kāi)/閉合壓（opening/closing pressures，OPpixel/CPpixel）,。另一個(gè)是描述區(qū)域呼吸時(shí)間常數(shù),，通氣的時(shí)間異質(zhì)性可以通過(guò)計(jì)算區(qū)域通氣的相移或區(qū)域通氣延遲指數(shù)（regional ventilation delay，RVD）來(lái)表示,。區(qū)域通氣延遲描述為：與總吸氣時(shí)間相比,，達(dá)到區(qū)域阻抗變化40%的閾值所需的時(shí)間，是一種顯示相對(duì)于全局吸氣的區(qū)域吸氣延遲的參數(shù),，可以指示肺部區(qū)域的周期性閉合和復(fù)張,，并用于顯示區(qū)域變化的時(shí)間常數(shù)。 （一）監(jiān)測(cè)肺部區(qū)域通氣分布EIT的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)之一是能夠提供有關(guān)通氣分布的實(shí)時(shí)信息,，傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)肺通氣（氧合指數(shù)、血?dú)夥治龅龋┑姆绞街荒芊从撤蔚恼w情況,，對(duì)于ARDS,、肺栓塞（pulmonary embolism，PE）這種肺部通氣和/或血流分布不均勻的患者,，比較難獲得更全面的信息,。20世紀(jì)80年代，Barber和Brown在原本的電阻抗成像技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展了EIT,，并開(kāi)始用于臨床,。2003年Victorino等在10例機(jī)械通氣患者中對(duì)EIT是否能夠持續(xù)量化由于重力相關(guān)的肺損傷通氣失衡進(jìn)行了驗(yàn)證,，研究發(fā)現(xiàn)重力依賴區(qū)的塌陷和非依賴區(qū)的過(guò)度擴(kuò)張可能與呼吸機(jī)誘導(dǎo)的肺損傷有關(guān)，并且EIT可能監(jiān)測(cè)到這些失衡,。此研究將機(jī)械通氣下不同人群的危重患者CT掃描與EIT測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較,，來(lái)驗(yàn)證電阻抗斷層掃描對(duì)通氣分布測(cè)量的有效性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)所有患者的通氣都是重力依賴的,，并且CT掃描呈現(xiàn)的肺內(nèi)絕對(duì)空氣含量的變化很好地解釋了感興趣區(qū)域ROI內(nèi)阻抗變化的積分（R2≥0.92）,，因此EIT用于評(píng)估機(jī)械通氣過(guò)程中的通氣分布具有可靠性。（二）監(jiān)測(cè)肺部區(qū)域血流灌注目前使用EIT監(jiān)測(cè)血流灌注的方法主要是：通過(guò)上腔靜脈注射10%的高滲鹽水作為造影劑,，測(cè)量時(shí)暫停肺通氣來(lái)消除呼吸對(duì)阻抗的影響,，達(dá)到顯示肺灌注成像的效果，并將EIT收集到的信息分析處理生成功能圖像,，從而反映肺部的區(qū)域血流灌注情況,，該方法已在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了描述和驗(yàn)證。2002年Frerichs等采用給予5.85%NaCl溶液作為造影劑的方法,，在小豬模型的缺陷肺和正常肺中進(jìn)行EIT測(cè)量,，并與CT結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果顯示EIT獲得的圖像與CT得到的圖像具有可比性,，驗(yàn)證了功能性電阻抗斷層掃描進(jìn)行肺灌注成像的可行性,。目前血流灌注方面的研究已經(jīng)在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中得到了較多的驗(yàn)證，但在臨床的應(yīng)用還很少,。He等先是對(duì)1例急性PE患者靜推高滲鹽水后使用EIT進(jìn)行了灌注測(cè)量,，結(jié)果表明EIT有助于通過(guò)結(jié)合區(qū)域通氣和灌注信息來(lái)確定床邊低氧血癥的病因，并可能用于PE患者的床旁監(jiān)測(cè),，之后,，He等再次通過(guò)前瞻性觀察研究證實(shí)了使用EIT進(jìn)行床旁檢測(cè)急性PE的可行性。新冠肺炎期間,，EIT被提議用于評(píng)估ICU患者的區(qū)域肺灌注和通氣/血流的匹配,。目前應(yīng)用高滲鹽水的EIT評(píng)估肺血流灌注僅限于少量的臨床研究與部分病例報(bào)道，其中還存在一些有待解決的問(wèn)題,，如呼氣末屏氣時(shí)間對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響,，因此未來(lái)需要進(jìn)一步的研究來(lái)驗(yàn)證所描述的基于高滲鹽水的EIT測(cè)量方法對(duì)危重患者的治療管理和結(jié)果的影響。（三）EIT應(yīng)用于俯臥位通氣的發(fā)展俯臥位通氣（prone position,，PP）在接受機(jī)械通氣的ARDS患者中已有長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)用,，并被證明與ARDS患者的存活率提高相關(guān)。臨床上通常用氧合指數(shù)及CT檢查來(lái)反映患者俯臥位的效果,，但氧合指數(shù)只能反映整體通氣是否改善，CT雖然能夠看到俯臥位后肺依賴區(qū)的復(fù)張情況及肺部通氣的分布,，但CT是結(jié)構(gòu)成像,，并不能反映通氣功能的變化，且CT檢查較為繁瑣。EIT的優(yōu)勢(shì)是床邊實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)肺部區(qū)域通氣和血流灌注,，PP能夠改善患者通氣-血流的匹配,，因此EIT是PP的理想監(jiān)測(cè)手段。通過(guò)EIT來(lái)實(shí)時(shí)反映肺部通氣分布,、血流分布并觀察兩者之間匹配程度,，從而反映PP的治療效果。EIT確定重力相關(guān)變化的能力在很早就得到了證實(shí),，在臨床環(huán)境中,，EIT也可以追蹤體位改變相關(guān)通氣分布的變化，并用于監(jiān)測(cè)患者肺部生理對(duì)體位改變的反映,。EIT可以識(shí)別和成像出自主呼吸和機(jī)械通氣期間與肺部局部空氣填充和排空相關(guān)的空間阻抗變化,，能夠準(zhǔn)確測(cè)量呼氣末水平的變化，并通過(guò)測(cè)量局部阻抗變化來(lái)描述區(qū)域通氣分布,。2005年Riedel等使用EIT描述和評(píng)估了一種新的方法來(lái)測(cè)量通氣分布,，對(duì)10名健康者在四種不同體位（仰臥位、俯臥位,、左側(cè)臥位,、右側(cè)臥位）下肺部的區(qū)域性通氣進(jìn)行監(jiān)測(cè)，將EIT測(cè)量結(jié)果與多呼吸六氟化硫沖洗（MBSF6W）技術(shù)的結(jié)果進(jìn)行比較,，以量化通氣分布,，結(jié)果驗(yàn)證了功能性EIT能夠用來(lái)測(cè)量潮氣呼吸時(shí)肺組織的相對(duì)阻抗變化，并生成局部通氣分布圖像,，從而證明EIT是描述區(qū)域通氣分布的新方法,，并且可進(jìn)行個(gè)體間比較。在ARDS患者中,，肺順應(yīng)性主要取決于開(kāi)放通氣的肺（即開(kāi)放肺單位的數(shù)量）,。肺順應(yīng)性的變化主要是由于新的肺單位的開(kāi)放和/或已經(jīng)開(kāi)放的肺單位的本身機(jī)械特性的改善，在俯臥位,，重力依賴區(qū)肺泡通氣增加,，肺泡趨于復(fù)張，同時(shí)非重力依賴區(qū)肺泡的過(guò)度通氣狀態(tài)減輕,，促進(jìn)了總應(yīng)力和應(yīng)變的均勻分布,，肺順應(yīng)性增加。通過(guò)EIT實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)肺部通氣分布的變化,，可能有助于優(yōu)化PP的肺保護(hù),。2. EIT用于監(jiān)測(cè)PP血流匹配的改變氣管插管有創(chuàng)通氣下的肺保護(hù)性PP策略是中、重度ARDS患者的重要支持手段,，合理的機(jī)械通氣治療策略可以顯著降低病死率,，反之則會(huì)進(jìn)一步加劇病情的惡化,，例如呼吸機(jī)相關(guān)性肺損傷（ventilator induced lung injury，VILI）,。然而,，個(gè)體間的變異性是ARDS的一個(gè)標(biāo)志，俯臥位的肺保護(hù)并不一定對(duì)所有患者都是最佳的,。之前的研究數(shù)據(jù)表明,，俯臥位可以通過(guò)降低通氣異質(zhì)性和肺泡過(guò)度擴(kuò)張以及優(yōu)化肺復(fù)張來(lái)降低VILI的風(fēng)險(xiǎn)，在床邊進(jìn)行監(jiān)測(cè),，可以更充分地了解俯臥位在個(gè)體患者水平上的有效性,。與仰臥位相比，俯臥位時(shí)肺部單元的膨脹更加均勻,，主要原因是胸壁和肺之間的形狀匹配得到改善,，局部通氣和血流灌注也更加均勻。盡管這些生理學(xué)發(fā)現(xiàn)已被廣泛認(rèn)可,，但它們大多來(lái)自動(dòng)物模型,，并且由于過(guò)去幾十年缺乏適當(dāng)?shù)拇才詿o(wú)創(chuàng)評(píng)估方法，很少在患者中獲得直接證據(jù),。EIT因?yàn)槠浯才?、無(wú)創(chuàng)、可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)肺部通氣,、血流改變的技術(shù)特點(diǎn),，開(kāi)始在PP的患者中應(yīng)用，以進(jìn)一步揭示除氧合之外的潛在生理學(xué)改變,。Dalla Corte等用EIT監(jiān)測(cè)16例機(jī)械通氣ARDS患者俯臥位下肺部通氣均一性的改變,，于俯臥位前后進(jìn)行肺復(fù)張，同時(shí)EIT動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),，發(fā)現(xiàn)在俯臥位時(shí)患者肺部通氣均一性得到改善,，肺泡過(guò)度膨脹和塌陷減少，并且復(fù)張肺容積得到增加,。因此得出結(jié)論：EIT能夠動(dòng)態(tài)評(píng)估俯臥位的生理效應(yīng),，有助于早期識(shí)別可能從俯臥位獲益的ARDS患者。新冠肺炎期間,，Zarantonello等使用EIT觀察了1例機(jī)械通氣患者行俯臥位前后肺部通氣和血流分布的改變,，發(fā)現(xiàn)由仰臥位變?yōu)楦┡P位后依賴區(qū)的通氣量增加（+20%），而灌注量減少（-11%）,，并向非依賴區(qū)移動(dòng),。通氣和灌注的整體GI均下降，總體上增加了肺的通氣-灌注匹配,，這可能有助于解釋在繼發(fā)于繼發(fā)新冠肺炎感染的急性呼吸衰竭患者中觀察到的俯臥位氧合改善的現(xiàn)象,。Wang等通過(guò)EIT監(jiān)測(cè)傳統(tǒng)ARDS的PP觀察到,，在PP期間,，肺血流量在早期階段保持不變,，然后隨著時(shí)間的推移在背側(cè)區(qū)域逐漸增加。長(zhǎng)時(shí)間俯臥通氣增加了肺的背部通氣和血流灌注,，從而改善了通氣-灌注匹配,，并因此改善了氧合。因此EIT有望成為個(gè)性化保護(hù)性機(jī)械通氣和優(yōu)化呼吸機(jī)調(diào)整的標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)技術(shù),，提高PP的安全性,。新冠肺炎患者肺部的病理生理改變與傳統(tǒng)ARDS不完全相同，相關(guān)研究證實(shí)清醒無(wú)創(chuàng)通氣的情況下實(shí)施俯臥位在新冠肺炎ARDS患者中具有可行性且能改善氧合,。最新的一項(xiàng)多中心,、隨機(jī)對(duì)照、開(kāi)放的臨床研究顯示清醒俯臥位能降低鼻導(dǎo)管高流量支持下新冠肺炎急性重度低氧血癥呼吸衰竭患者的治療失敗率（插管或死亡為主要綜合結(jié)局）,。清醒俯臥位過(guò)程中需嚴(yán)密監(jiān)測(cè)患者的耐受性及生命體征,，以免俯臥位治療失敗導(dǎo)致氣管插管延遲，由于患者之間的病情嚴(yán)重程度及對(duì)俯臥位的效果表現(xiàn)并不相同,，需要更精準(zhǔn)地監(jiān)測(cè)從而達(dá)到最佳的治療效果,。目前EIT在清醒PP患者中的應(yīng)用研究仍然較少，臨床應(yīng)用時(shí)仍然有許多未能明確的問(wèn)題（改有創(chuàng)通氣的指征,、中止俯臥位的指征等）,，還需要設(shè)計(jì)進(jìn)一步臨床研究來(lái)完善。EIT作為一種無(wú)創(chuàng),、無(wú)輻射、可床旁實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的新技術(shù),，因其監(jiān)測(cè)肺部通氣血流的顯著優(yōu)勢(shì),，可用于對(duì)PP療效的監(jiān)測(cè)，包括通氣和血流灌注均一性的改變,、肺泡過(guò)度膨脹和塌陷以及可復(fù)張的肺容積的增加,。PP是治療ARDS的一種簡(jiǎn)單、有效的呼吸支持手段,，能夠改善機(jī)械通氣患者的通氣血流比,、減少VILI發(fā)生率、改善預(yù)后,。在新冠患者的研究中發(fā)現(xiàn),，對(duì)清醒無(wú)創(chuàng)通氣的患者實(shí)施俯臥位，有可能避免氣管插管有創(chuàng)通氣,。盡管PP具有很多優(yōu)勢(shì),，但目前關(guān)于俯臥位持續(xù)時(shí)間,、清醒俯臥位的啟動(dòng)與終止時(shí)機(jī)、評(píng)估俯臥位效果的有效監(jiān)測(cè)指標(biāo)等尚存爭(zhēng)議,，仍需更深入的研究,。EIT的技術(shù)特點(diǎn)非常適用于在俯臥位過(guò)程中的監(jiān)測(cè)，有助于早期識(shí)別可能通過(guò)俯臥位獲益的患者,，從而指導(dǎo)臨床治療策略,，不過(guò)未來(lái)還需要進(jìn)一步的研究來(lái)建立臨床應(yīng)用規(guī)范。
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