集中治療室における電気インピーダンス断層撮影法による肺機能のモニタリング
2024年9月6日
電気インピーダンス断層撮影法は、非侵襲的で放射線を使用しないリアルタイムの肺換気モニタリングツールです。胸部のインピーダンス変化を測定することで、呼吸ごとに空気の分布を可視化することができます。当初は換気モニタリングを目的としていましたが、電気インピーダンス断層撮影法は、生理食塩水の静脈内注射による灌流も測定できます。
集中治療室では、電気インピーダンス断層撮影法で肺の機能を監視しています。この手法は、トポグラフ画像のインピーダンスの経時的な変化を変換します。これは、患者の状態が急速に進化する可能性のあるダイナミックな臨床環境で役立ちます。
電気インピーダンス断層撮影法、超音波、CTスキャン、食道圧力計は、現在、肺に関連する側面を監視するために使用されています。課題は、高品質の信号を取得し、データを正しく解釈するためにベルトを正しく配置することです。各条件で信号がどのように見えるかを理解し、包括的な解釈を行う必要があります。
私たちは、不均一な肺疾患、患者の位置が肺の力学に与える影響、治療効果の評価、および EIT を使用した機械的換気パラメーターの個別化された変化を理解することを目的としています。EIT は、継続的で非侵襲的、リアルタイムの放射線フリー モニターであり、地域の換気と灌流分布にアクセスできます。肺モニタリングの他の方法では、地域の分布情報を提供できませんでした。
今日では、EITはリアルタイムの地域分布にアクセスできる唯一の手法です。まず、患者に胸壁測定の位置を取るように指示します。テープを使用して、第4肋間腔と第5肋間腔の間の胸部周囲を測定し、さまざまなサイズから適切なベルトを選択します。
電極ベルトを使い捨て材料と導電性ゲルで覆います。ベルトを患者の胸壁の4番目と5番目の肋間腔に配置し、電極と重ならないようにします。フローセンサーをYピースの近くにある換気回路に接続し、センサーを上に向けて配置して、液体の蓄積や信号の干渉を防ぎます。
ベルトをEITデバイスに接続します。次に、参照電極を心電計またはECG電極に接続します。成人患者と小児患者の両方で、電極を腹部または肩に配置します。.
電気インピーダンス断層撮影法またはEITをオンにして、患者の人口統計データを入力します。次に、前方のギャップを測定し、結果を埋めます。患者の動きがない状態でモニタリングを開始します。
EIT は、動的画像と換気マップの 2 つの画像を生成します。次に、メイン画面のアイコンからPEEP滴定ツールを選択し、ツールオプションにアクセスします。滴定中のPEEP変化の時間間隔を設定し、各条件で換気を安定させます。
PEEP 変化の自動検出のしきい値を調整します。PEEP滴定画面でスタートを押すと、PEEP変更の調整時間に基づいてカウントダウンが開始されます。プロンプトが表示されたら、プロトコルに従って人工呼吸器のPEEP値を調整します。
デバイスは自動的に変更を検出し、新しいカウントダウンを開始します。PEEPの変更を監視し、自動検出が失敗した場合は、手動で停止して手順にコメントします。必要に応じて、コメントを入力するか、滴定に名前を付けて、PEEP滴定グラフを取得します。
まず、十分な患者鎮静を確保し、必要に応じて神経筋遮断を行います。これは、呼吸努力が手順を中断する可能性があるためです。手順を開始するには、EITソフトウェア内のスタートアイコンをクリックします。連続気道陽圧または水圧0センチメートルの圧力サポートを備えた圧力サポート換気モードに切り替えます。
7.5%高張生理食塩水の10ミリリットルを、内頸静脈または鎖骨下静脈の中心静脈アクセスカテーテルを通して迅速かつ一貫して注入します。.注射が完了したら、通常の換気設定に戻します。最後に、心臓と肺を流れるコントラストの最初のパス動態に基づいて、再構成された豊富な画像を取得します。
ダイナミックイメージングは、換気中の空気分布の変化をリアルタイムで表示し、濃い青から白までのカラーバリエーションを使用して、換気が最も少ない領域から最も換気された領域を表示し、灰色は変化がないことを示します。EITテクノロジーは、肺のメカニズムをリアルタイムで監視し、肺領域の反応性に関するデータを提供します。EITは、特に特定の操作中に静脈内高張生理食塩水を使用して、血液インピーダンスの変化を検出する肺灌流の測定にも拡張されます。
これにより、換気と並行して灌流パターンを視覚化し、評価することができます。この包括的な評価は、無気肺などの肺の病状の早期発見に役立ち、患者で23%から43%に増加した後肺の換気の増加を明らかにします。
概要
電気インピーダンストモグラフィー（EIT）は、肺換気のための非侵襲的、リアルタイムモニタリングツールです。インピーダンスの変化を測定することで、肺内の空気分布を視覚化し、肺機能の動的評価を可能にします。
主要な研究構成要素
科学の分野
- 神経科学
- 生物学
- 医療画像
背景
- EITは放射線なしでリアルタイムモニタリングを提供します。
- 集中治療室で肺メカニクスを評価するのに役立ちます。
- この技術は換気と血流分布の視覚化に役立ちます。
- 課題には適切な電極配置とデータ解釈が含まれます。
研究の目的
- 不均一な肺疾患を理解すること。
- 患者の位置による肺メカニクスへの影響を評価すること。
- 治療効果を評価し、機械的換気パラメータを個別化すること。
使用された方法
- 患者の位置と胸囲の測定。
- 電極の配置とEITデバイスへの接続。
- 継続的なモニタリングとPEEP調整。
- 血流評価のための高張食塩水の注入。
主要な結果
- EITは換気変化の動的画像化を可能にします。
- リアルタイムモニタリングは肺病変の検出に役立ちます。
- 換気と並んで血流パターンの視覚化。
- 肺の反応性と治療効果の理解の向上。
結論
- EITはリアルタイムの肺モニタリングに有用なツールです。
- 換気と血流分布の評価能力を向上させます。
- 継続的な使用により集中治療での患者転帰の改善につながる可能性があります。
よくある質問
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.
