陳亮，陳翀，張鞠成（通信作者）

1 寧波大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院設(shè)備科 （浙江寧波 315020）；2 浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院臨床醫(yī)學(xué)工程部 （浙江杭州 310009）

急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrome,ARDS）是一種急性、彌漫性的炎癥性肺損傷，為常見的危及人類健康的呼吸危重癥之一[1]。在近期一項涉及29 144例患者的國際性研究中，10%的ICU患者以及23%的行機械通氣患者存在ARDS?；贾囟華RDS的患者病死率為46%[2]。ARDS幸存患者出現(xiàn)認知減退、抑郁、創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙和持續(xù)性骨骼肌無力的風(fēng)險較高[3]。

機械通氣是救治ARDS患者的關(guān)鍵醫(yī)療措施，合理的機械通氣治療策略可以顯著降低病死率，反之則會進一步加劇病情的惡化。呼吸機的機械通氣方式會對肺泡產(chǎn)生損傷，從而造成肺炎、肺水腫、肺栓塞等呼吸系統(tǒng)并發(fā)癥；若發(fā)生嚴重的炎癥應(yīng)答，甚至還會造成多器官衰竭，危及患者生命[4]。因此，近年來，旨在保證足夠氣體交換的同時避免肺組織產(chǎn)生機械性損傷的肺保護通氣策略，得到了廣泛的關(guān)注和快速的發(fā)展[5]。

為了正確引導(dǎo)肺保護通氣，需要實時監(jiān)測患者肺部通氣情況。高分辨力肺部CT成像是目前主要的監(jiān)測方法，可以展現(xiàn)局部肺通氣情況。但是，CT成像檢查會讓患者暴露在電離輻射下，并不適合重復(fù)性及連續(xù)性監(jiān)測；此外，由于CT需要轉(zhuǎn)運患者，并不適用于床邊監(jiān)測[6]。電阻抗斷層成像（electrical impedance tomography,EIT）技術(shù)作為一種無創(chuàng)監(jiān)測方法，非常適合于床邊實時通氣監(jiān)測[7]。

1 EIT通氣監(jiān)測原理

1978年，Henderson和Webster[8]提出EIT可以在臨床上應(yīng)用于從胸腔表面監(jiān)測通氣情況，闡釋了EIT技術(shù)在醫(yī)學(xué)成像方面的應(yīng)用潛力。EIT的基本原理是通過給人體施加微弱的電流激勵，在體外測量響應(yīng)電信號來重構(gòu)人體內(nèi)部電阻抗分布或變化的圖像[9]。人體組織阻抗主要取決于兩種電特性——電阻和電容。組織的電阻特性主要取決于組織中的液體，組織中細胞內(nèi)外液體含有鈉離子，所以對注入電流的導(dǎo)電性很高；生物組織電容特性主要取決于絕緣體的細胞脂質(zhì)膜。受到各種生理機制的影響，細胞內(nèi)外環(huán)境發(fā)生變化，從而使電阻抗產(chǎn)生相應(yīng)的變化。因此，電阻抗是一種人體組織的動態(tài)特性，在通氣監(jiān)測過程中，可以通過檢測電阻抗的變化，來反映肺組織的生理變化。

與CT比較，EIT不存在電離輻射，適用于機械通氣的實時監(jiān)測。EIT通氣監(jiān)測參數(shù)可以分為空間分布參數(shù)和時間分布參數(shù)兩類，空間分布參數(shù)主要包括潮汐阻抗變化，局部呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性，肺過度伸展和肺塌陷，通氣中心和整體不均勻性參數(shù)等；時間分布參數(shù)主要包括局部通氣延遲和內(nèi)部氣體分布等。

現(xiàn)有的商用EIT設(shè)備主要有：Pulmovista?500 （Dr?ger Medical GmbH,Lündbeck,Germany），GoeMF?Ⅱ（CareFusion-Becton,Dickinson and Company,San Diego,United States），Mark 1?和 Mark 3.5?（Maltron International Ltd,Rayleigh,United Kingdom），BB?（Swisstom AG,Landquart,Switzerland） 以 及Enlight?（Timpel S/A,Sao Paulo,Brazil）[10]。

2 EIT在ARDS患者通氣監(jiān)測中的臨床應(yīng)用

2.1 指導(dǎo)機械通氣參數(shù)設(shè)置

ARDS患者病因復(fù)雜，肺部病變在個體間的差異極大，現(xiàn)有的壓力-容量曲線和呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性等整體參數(shù)不能反映局部通氣情況，EIT可以輔助進行個體化通氣參數(shù)設(shè)置，如呼氣末正壓通氣（positive end-expiratory pressure,PEEP）等[11]。既往動物模型研究證實，EIT指導(dǎo)下的機械通氣可以有效改善呼吸力學(xué)指標(biāo)，改善氣體交換并減少肺損傷。Eronia等[12]研究發(fā)現(xiàn)，對于大多數(shù)患者，在EIT指導(dǎo)下個體化設(shè)置PEEP值是可行的。在行體外膜肺氧合治療的重癥ARDS患者中，最優(yōu)PEEP值因人而異（一般設(shè)置為10～15 cmH2O），也需要個體化設(shè)置[13]。

2.2 局部通氣監(jiān)控

Costa等[14]利用遞減PEEP肺復(fù)張中的局部信息估計肺塌陷和過度伸展，研究表明，肺復(fù)張后立即行CT檢查，EIT估計肺塌陷與CT檢查結(jié)果一致。Meier等[15]利用EIT監(jiān)測PEEP調(diào)整時局部通氣狀態(tài)的變化情況，研究發(fā)現(xiàn)，EIT與CT結(jié)果估計呼氣末氣體和潮氣量具有較好的一致性。

2.3 氣胸檢測

氣胸在ARDS患者中的發(fā)病率為8%～10%[16]，2006年，Hahn等[17]建立試驗?zāi)Ｐ?，通過與CT圖像比較，發(fā)現(xiàn)EIT可以實時檢測氣胸。Costa等[18]的試驗?zāi)Ｐ妥C實EIT檢測氣胸的靈敏度為100%。Morais等[19]提供了1例EIT輔助檢測氣胸的患者，說明EIT可以協(xié)助管理重癥ARDS患者。

2.4 通氣不同步監(jiān)測

人機通氣不同步是機械通氣治療中的常見問題，會導(dǎo)致脫機時間延長，病死率增高等不良事件，盡管如此，臨床上仍有大量人機通氣不同步未能得到早期識別[20]。研究發(fā)現(xiàn)，EIT可以早期發(fā)現(xiàn)呼吸堆積和擺動呼吸[21-22]。

2.5 肺灌注監(jiān)測

臨床上區(qū)分肺通氣和肺灌注的能力十分重要，與評估個體的潛在氣體交換并制定個性化療法相關(guān)[23]，EIT可以同時對肺通氣和肺灌注進行監(jiān)測和評估，這一點傳統(tǒng)成像手段難以做到。目前EIT監(jiān)測肺灌注主要有首過對比法和基于呼吸門控的信號分離法[24]。

3 討論

雖然EIT有較高的時間分辨力，但是空間分辨力并不高，難以監(jiān)測到幅度、范圍較小的生理變化，且難以對這些較小的生理變化進行準(zhǔn)確定位。除了電極綁帶位置需要仔細擺放外，EIT監(jiān)測還容易受到患者身體運動的影響，因此身體運動難以控制的患者不適用EIT監(jiān)測。

EIT適用于ARDS患者機械通氣的床旁連續(xù)和實時監(jiān)測，可以輔助優(yōu)化通氣參數(shù)設(shè)置及檢測氣胸等并發(fā)癥，而且可以提供肺灌注信息[25]。雖然市面上已經(jīng)出現(xiàn)了一些商業(yè)產(chǎn)品，但是EIT技術(shù)在通氣監(jiān)測方面的臨床應(yīng)用并未得到大量推廣，要實現(xiàn)大批量的臨床應(yīng)用，仍需要更大型的臨床試驗支持。

為了得到高分辨力的EIT圖像，圖像重建算法需要舍棄低質(zhì)量信號和冗余信號，目前Goe-MF Ⅱ和Mark系列設(shè)備采用反投影算法，PulmoVista和Enlight采用基于有限元的Newton-Raphson方法，BB采用GREIT算法[26]。國內(nèi)學(xué)者研究證實，稀疏加權(quán)算法相對于GREIT算法在圖像噪聲、形變誤差和位置誤差等指標(biāo)評價上均有改善[27]。壓縮感知技術(shù)已成功應(yīng)用于快速磁共振圖像重建，并實現(xiàn)了臨床應(yīng)用，其基本原理是，針對稀疏信號或可壓縮信號，可以在采樣數(shù)量遠少于傳統(tǒng)采樣方式的情況下精確地恢復(fù)原始信號[28]。由于EIT圖像的低分辨力，EIT圖像比磁共振圖像更稀疏，國外已有學(xué)者嘗試利用不同的壓縮感知方法重建EIT圖像[29]。此外，近年來出現(xiàn)的人工稀疏磁共振圖像重建算法用于EIT圖像重建也是值得探索的方向[30-32]。