Monitoraggio della funzione polmonare con la tomografia ad impedenza elettrica nell'unità di terapia intensiva
6 settembre 2024
La tomografia ad impedenza elettrica è uno strumento di monitoraggio della ventilazione polmonare in tempo reale, non invasivo e privo di radiazioni. Misurando le variazioni di impedenza nel torace, può visualizzare la distribuzione dell'aria respiro per respiro. Inizialmente destinata al monitoraggio della ventilazione, la tomografia ad impedenza elettrica può anche misurare la perfusione tramite iniezione endovenosa di una soluzione salina.
Monitoriamo il funzionamento polmonare con la tomografia ad elettroimpedenza nelle unità di terapia intensiva. Questa tecnica traduce le variazioni di impedenza nel tempo nelle immagini topografiche. Ciò è utile in un ambiente clinico dinamico in cui le condizioni del paziente possono evolvere rapidamente.
Il tomografo ad elettroimpedenza, l'ecografia, la TAC, il manometro esofageo sono attualmente utilizzati per monitorare gli aspetti legati ai polmoni. La sfida consiste nel posizionare correttamente la cinghia per ottenere un segnale di alta qualità e interpretare correttamente i dati. È necessario capire come appare il segnale in ogni condizione e quindi fare un'interpretazione completa.
Intendiamo comprendere la malattia polmonare eterogenea, l'impatto delle posizioni dei pazienti sulla meccanica polmonare, la valutazione dell'effetto del trattamento e i cambiamenti personalizzati nei parametri di ventilazione meccanica utilizzando l'EIT. EIT è un monitor continuo, non invasivo, in tempo reale, privo di radiazioni, e ci permette di accedere alla ventilazione regionale e alla distribuzione della perfusione. Gli altri metodi di monitoraggio polmonare non sono stati in grado di fornire informazioni sulla distribuzione regionale.
Al giorno d'oggi, l'EIT è l'unica tecnica che ci permette di accedere alla distribuzione regionale in tempo reale. Per iniziare, istruire il paziente ad assumere la posizione per la misurazione della parete toracica. Utilizzando un nastro, misurare il perimetro toracico tra il quarto e il quinto spazio intercostale e scegliere la cintura appropriata tra le diverse dimensioni.
Coprire la cintura degli elettrodi con materiale monouso e gel conduttivo. Posizionare le cinture sul quarto e quinto spazio intercostale della parete toracica del paziente, assicurandosi che non si sovrappongano con gli elettrodi. Collegare il sensore di flusso al circuito di ventilazione vicino al raccordo Y e posizionarlo con il sensore verso l'alto per evitare l'accumulo di liquidi o l'interferenza del segnale.
Collegare la cintura al dispositivo EIT. Quindi, collegare l'elettrodo di riferimento a un elettrocardiogramma o a un elettrodo ECG. Sia per i pazienti adulti che per quelli pediatrici, posizionare l'elettrodo sull'addome o sulla spalla.
Attiva la tomografia ad impedenza elettrica o EIT e inserisci i dati demografici del paziente. Quindi misurare lo spazio anteriore e inserire i risultati. Iniziare il monitoraggio in assenza di movimenti del paziente.
L'EIT genererà due immagini, l'immagine dinamica e la mappa di ventilazione. Quindi selezionare lo strumento di titolazione PEEP dall'icona della schermata principale e accedere alle opzioni dello strumento. Impostare intervalli di tempo per le modifiche della PEEP durante la titolazione per stabilizzare la ventilazione in ogni condizione.
Regolare il valore di soglia per il rilevamento automatico del cambio PEEP. Premere start nella schermata di titolazione PEEP per avviare il conto alla rovescia in base al tempo regolato per le modifiche PEEP. Quando richiesto, regolare il valore PEEP sul ventilatore secondo il protocollo.
Il dispositivo rileverà automaticamente la modifica e avvierà un nuovo conto alla rovescia. Monitorare le modifiche PEEP e, se il rilevamento automatico non riesce, interrompere manualmente e commentare la procedura. Facoltativamente, fornire commenti o assegnare un nome alla titolazione e ottenere il grafico di titolazione PEEP.
In primo luogo, garantire una sedazione sufficiente del paziente e, se necessario, il blocco neuromuscolare, poiché qualsiasi sforzo respiratorio può interrompere la procedura. Per avviare la procedura, fare clic sull'icona di avvio all'interno del software EIT. Passa alla modalità di ventilazione a pressione positiva continua delle vie aeree o a pressione di supporto con un supporto di pressione di zero centimetri di acqua.
Iniettare in modo rapido e costante 10 millilitri di una soluzione salina ipertonica al 7,5% attraverso un catetere di accesso venoso centrale alla vena giugulare interna o succlavia. Una volta completata l'iniezione, tornare alle normali impostazioni di ventilazione. Infine, ottenere l'immagine di profusione ricostruita in base alla cinetica di primo passaggio del contrasto che scorre attraverso il cuore e i polmoni.
L'imaging dinamico mostra in tempo reale i cambiamenti di distribuzione dell'aria durante la ventilazione, utilizzando variazioni di colore dal blu scuro al bianco per mostrare le aree meno ventilate e più ventilate, con il grigio che indica che non c'è alcun cambiamento. La tecnologia EIT consente il monitoraggio in tempo reale della meccanica polmonare, presentando i dati sulla reattività dell'area polmonare. L'EIT si estende anche alla misurazione della perfusione polmonare con il rilevamento di variazioni dell'impedenza ematica, in particolare utilizzando soluzione salina ipertonica per via endovenosa durante manovre specifiche.
Questo aiuta a visualizzare e valutare i modelli di perfusione insieme alla ventilazione. Questa valutazione completa aiuta nella diagnosi precoce di patologie polmonari come l'atelettasia e rivela un aumento della ventilazione nel polmone posteriore, che è aumentata dal 23% al 43% in un paziente.
Panoramica
La Tomografia ad Impedenza Elettrica (EIT) è uno strumento di monitoraggio non invasivo e in tempo reale per la ventilazione polmonare. Visualizza la distribuzione dell'aria nei polmoni misurando i cambiamenti di impedenza, permettendo una valutazione dinamica della funzione polmonare.
Componenti principali dello studio
Area della scienza
- Neuroscienze
- Biologia
- Imaging medico
Sfondo
- EIT fornisce un monitoraggio in tempo reale senza radiazioni.
- È utile in ambienti di terapia intensiva per valutare la meccanica polmonare.
- La tecnica aiuta a visualizzare la distribuzione della ventilazione e della perfusione.
- Le sfide includono il corretto posizionamento degli elettrodi e l'interpretazione dei dati.
Obiettivo dello studio
- Comprendere le malattie polmonari eterogenee.
- Valutare l'impatto della posizione del paziente sulla meccanica polmonare.
- Valutare gli effetti del trattamento e personalizzare i parametri di ventilazione meccanica.
Metodi utilizzati
- Posizionamento del paziente e misurazione del perimetro toracico.
- Posizionamento degli elettrodi e connessione al dispositivo EIT.
- Monitoraggio continuo e aggiustamenti di titolazione PEEP.
- Iniezione di soluzione salina ipertonica per la valutazione della perfusione.
Risultati principali
- EIT permette l'imaging dinamico dei cambiamenti di ventilazione.
- Il monitoraggio in tempo reale aiuta a rilevare patologie polmonari.
- Visualizzazione dei modelli di perfusione insieme alla ventilazione.
- Migliore comprensione della reattività polmonare e degli effetti del trattamento.
Conclusioni
- EIT è uno strumento prezioso per il monitoraggio polmonare in tempo reale.
- Migliora la capacità di valutare la distribuzione della ventilazione e della perfusione.
- L'uso continuo può portare a migliori risultati per i pazienti in terapia intensiva.
Domande frequenti
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.
