在重症监护病房使用电阻抗断层扫描监测肺功能
September 6th, 2024
电阻抗断层扫描是一种无创、无辐射、实时肺通气监测工具。通过测量胸部的阻抗变化，它可以在每次呼吸的基础上可视化空气的分布。电阻抗断层扫描最初用于通气监测，也可以通过静脉注射生理盐水来测量灌注。
我们在重症监护病房使用电阻抗断层扫描监测肺功能。该技术在地形图图像中转换阻抗随时间的变化。这在患者病情可能迅速变化的动态临床环境中很有帮助。
电阻抗断层扫描、超声波、CT 扫描、食管测压计目前用于监测与肺部相关的方面。挑战在于正确放置传送带以获得高质量信号并正确解释数据。需要了解信号在每种情况下的样子，然后进行全面的解释。
我们打算使用 EIT 了解异质性肺部疾病、患者体位对肺力学的影响、治疗效果的评估以及机械通气参数的个性化变化。EIT 是一种连续、无创、实时、无辐射的监测器，使我们能够访问区域通气和灌注分布。其他肺部监测方法无法提供区域分布信息。
如今，EIT 是唯一允许我们访问实时区域分发的技术。首先，指导患者采取胸壁测量的姿势。使用卷尺测量第四和第五肋间隙之间的胸椎周长，并在不同尺寸中选择合适的腰带。
用一次性材料和导电凝胶覆盖电极带。将腰带放在患者胸壁的第四和第五肋间隙上，确保与电极不重叠。将流量传感器连接到靠近 Y 形件的通风回路上，并将其与传感器一起向上放置，以防止液体积聚或信号干扰。
将皮带连接到 EIT 设备。接下来，将参比电极连接到心电图或 ECG 电极。对于成人和儿童患者，请将电极放在腹部或肩部。
打开电阻抗断层扫描或 EIT 并输入患者人口统计数据。然后测量前间隙并填写结果。在没有患者活动的情况下开始监测。
EIT 将生成两个图像，动态图像和通风图。然后从主屏幕图标中选择 PEEP 滴定工具并访问工具选项。为滴定期间的 PEEP 变化设置时间间隔，以稳定每种情况下的通气。
调整自动 PEEP 变化检测的阈值。按 PEEP 滴定屏幕上的开始，根据调整后的 PEEP 变化时间开始倒计时。出现提示时，根据方案调整呼吸机上的 PEEP 值。
设备将自动检测更改并开始新的倒计时。监控 PEEP 更改，如果自动检测失败，请手动停止并注释该过程。（可选）提供注释或命名滴定并获取 PEEP 滴定图。
首先，确保患者有足够的镇静剂，并在必要时进行神经肌肉阻滞，因为任何呼吸努力都可能扰乱手术。要开始该过程，请单击 EIT 软件中的开始图标。切换到持续气道正压通气或压力支持通气模式，压力支持为零厘米水。
通过颈内静脉或锁骨下静脉的中心静脉通路导管快速一致地注射 10 毫升 7.5% 高渗盐水溶液。注射完成后，恢复正常通气设置。最后，根据流经心脏和肺部的造影剂的第一次通过动力学获得重建的 profusion 图像。
动态成像显示通风期间的实时空气分布变化，使用从深蓝色到白色的颜色变化来显示通风最少到最多的区域，灰色表示没有变化。EIT 技术允许实时监测肺力学，提供有关肺面积反应性的数据。EIT 还扩展到通过检测血阻抗的变化来测量肺灌注，尤其是在特定作期间使用静脉注射高渗盐水。
这有助于在通气的同时可视化和评估灌注模式。这项综合评估有助于早期发现肺不张等肺部病变，并揭示患者后肺通气量增加，从 23% 增加到 43%。
概述
电阻抗断层扫描（EIT）是一种用于肺通气的非侵入性、实时监测工具。它通过测量阻抗变化来可视化肺部空气分布，从而实现对肺功能的动态评估。
关键研究组成部分
科学领域
- 神经科学
- 生物学
- 医学影像
背景
- EIT提供无辐射的实时监测。
- 它在重症监护环境中用于评估肺力学有用。
- 该技术有助于可视化通气和灌注分布。
- 挑战包括电极的正确放置和数据解释。
研究目的
- 了解异质性肺疾病。
- 评估患者体位对肺力学的影响。
- 评估治疗效果并个性化机械通气参数。
使用的方法
- 患者体位和胸围测量。
- 电极放置和连接到EIT设备。
- 持续监测和PEEP滴定调整。
- 注射高渗盐水进行灌注评估。
主要结果
- EIT允许对通气变化进行动态成像。
- 实时监测有助于检测肺部病理。
- 可视化灌注模式和通气。
- 提高对肺反应性和治疗效果的理解。
结论
- EIT是一种用于实时肺部监测的有价值工具。
- 它增强了评估通气和灌注分布的能力。
- 持续使用可能导致重症监护中的更好患者预后。
常见问题
Executive Industry Relevance
Electrical Impedance Tomography (EIT) enables continuous, non-invasive, and radiation-free monitoring of lung ventilation and perfusion in critical care settings. Its real-time, regional imaging capabilities address a key gap in respiratory monitoring, supporting rapid, data-driven decisions for patient management. EIT's quantitative outputs and dynamic visualization are highly relevant for translational research and early-stage respiratory device development.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Supports mechanistic de-risking by quantifying regional lung function in heterogeneous disease models.
- Enables functional validation of respiratory targets through real-time assessment of ventilation and perfusion changes.
- Facilitates hypothesis testing on the impact of interventions or patient positioning on lung mechanics.
Screening & Assay Development
- Provides standardized, reproducible imaging outputs for evaluating respiratory interventions in preclinical or translational models.
- Delivers quantitative, spatially resolved data suitable for assay development and screening of ventilatory support strategies.
- Enables rapid assessment of device or compound effects on lung function, supporting scalable evaluation workflows.
Translational & Preclinical Research
- Aligns with disease-relevant endpoints by mapping ventilation/perfusion mismatch and regional lung responses.
- Supports continuity from discovery through preclinical validation by enabling bedside-to-bench translation of respiratory metrics.
- Reduces biological risk in advancing respiratory therapies by providing predictive, real-time functional readouts.
Pipeline & Workflow Integration
EIT integrates into the respiratory discovery continuum from early mechanistic studies to preclinical validation, enabling iterative optimization of interventions and device settings.
- Discovery Biology: Quantifies regional lung function to clarify mechanisms and validate respiratory targets.
- Screening: Offers reproducible, quantitative imaging outputs for evaluating intervention efficacy.
- Analytics: Provides real-time, spatially resolved data for statistical comparison of ventilation and perfusion patterns.
- Translational Research: Bridges clinical and preclinical workflows by enabling bedside-relevant functional assessments.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable platform for respiratory monitoring across diverse models and studies.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Enhances predictive confidence and target validation by reducing ambiguity in lung function assessment.
- Operational Value: Standardizes respiratory monitoring with scalable, reproducible, and non-invasive imaging.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions and optimizes resource allocation by providing actionable, real-time data.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of respiratory assets and interventions.
Implementation Considerations
- Requires expertise in electrode placement and interpretation of impedance-based imaging.
- Needs access to EIT instrumentation and compatible analytical software.
- Demands cross-team standardization for data acquisition and analysis protocols.
- Adaptable across adult and pediatric models with appropriate belt sizing and positioning.
- Signal quality and interpretation may be affected by patient movement or improper setup.
