Monitorowanie wentylacji
Obraz dynamiczny (Rysunek 4) przedstawia w czasie rzeczywistym zmienność rozkładu powietrza podczas wentylacji, wykorzystując kolory od ciemnoniebieskiego (najsłabiej wentylowane) do białego (najsilniej wentylowane) w celu zobrazowania zmian regionalnych. Obszary szare wskazują brak zmienności wentylacji. Obrazy dynamiczne umożliwiają szybką identyfikację różnic w wewnątrzprzepłucowych stałych czasowych oraz obecność wzorców paradoksalnych. Należy zauważyć, że obszary z ograniczoną zmiennością powietrza podczas cyklu oddechowego mogą wynikać z nadmiernego rozciągnięcia lub zapadnięcia się obszarów.
„Mapa wentylacji” (Rycina 4) ilustruje, w jaki sposób objętość powietrza rozkłada się w określonym przekroju podczas cykli oddechowych. Jasnoniebieski kolor oznacza obszary płuc, które otrzymują największą część objętości oddechowej, co jest proporcjonalne do zmiany sygnału impedancji między wdechem a wydechem. Z kolei ciemnoniebieski reprezentuje obszary o niskiej zmienności objętości. Mapa wentylacji umożliwia ocenę regionalnego rozkładu wentylacji w płucach. Płuca są podzielone na regiony przednie/tylne oraz prawe/lewe, co pozwala na szczegółową ocenę i wyświetlanie pletyzmografów dla konkretnych obszarów na ekranie4.
Krzywa zmienności impedancji klatki piersiowej w pletyzmogramie (Rycina 4) przedstawia amplitudę fali odpowiadającą objętości oddechowej, przy czym linia bazowa odpowiada napowietrzeniu płuc, czyli pojemności resztkowej czynnościowej (FRC) lub objętości płuc na końcu wydechu (EELV). Informacje o napowietrzeniu pozwalają oszacować względne zmiany całkowitej objętości powietrza w klatce piersiowej.
Parametry dróg oddechowych po prawej stronie ekranu (Rysunek 4) są rejestrowane przez czujnik przepływu i wyświetlane w formie wykresów przebiegu oraz wartości liczbowych. Parametry takie jak ciśnienie napędowe, auto-PEEP, ciśnienie plateau w pęcherzykach płucnych, podatność oraz opór (w kolumnie liczbowej po prawej stronie) są obliczane podczas cykli kontrolowanych. Parametry PEEP, ciśnienie szczytowe, objętość oddechowa i częstość oddechów będą wyświetlane we wszystkich cyklach. Zastosowanie proksymalnego czujnika przepływu umożliwia integrację danych dotyczących wentylacji i impedancji na jednym ekranie, niezależnie od marki lub modelu respiratora.
Narzędzie do miareczkowania PEEP (Rysunek 5)
Pacjent powinien być zsynchronizowany z respiratorem, unikając spontanicznych wysiłków oddechowych oraz ruchów, które mogłyby wpłynąć na miareczkowanie PEEP. Można to osiągnąć poprzez odpowiednią sedację, a w razie potrzeby za pomocą leków paraliżujących. Czujnik przepływu oraz dreny respiratora powinny być wolne od jakichkolwiek przeszkód, takich jak ciecze i wydzieliny, aby zapewnić dokładny monitoring.
EIT wykrywa zmiany w regionalnej wentylacji i, po zintegrowaniu z przepływomierzem, pozwala na szacowanie regionalnej mechaniki oddechowej, w tym ciśnienia w drogach oddechowych, objętości tidalnej oraz przepływu. Przedstawia wyniki jako procenty obszarów zapadniętych i przerostowanych przy różnych poziomach PEEP, obliczając zmiany podatności regionalnej. Niektórzy autorzy zaproponowali miareczkowanie PEEP do punktu przecięcia między procentem nadmiernego rozciągnięcia (biała krzywa na Ryc. 5 i biały obszar na Ryc. 6) a procentem zapadnięcia (niebieska krzywa na Ryc. 5 i niebieski obszar na Ryc. 6). Przy tym poziomie PEEP występuje minimalne zajście zarówno obszarów przerostowanych, jak i zapadniętych (pomarańczowa krzywa na Ryc. 5) oraz funkcji płuc. Trwające badania sprawdzają, czy ustawienie PEEP w punkcie przecięcia między nadmiernym rozciągnięciem a zapadnięciem jest korzystne klinicznie.

Rysunek 5: Narzędzie do miareczkowania PEEP na ekranie EIT.Pomarańczowa krzywa reprezentuje podatność, biała krzywa reprezentuje nadmierne rozciągnięcie, a niebieska krzywa reprezentuje zapadanie się. Skróty: EIT = elektryczna tomografia impedancji; PEEP = dodatnie ciśnienie końcowowydechowe. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rysunek 6: Wyświetlenie procentowego udziału nadmiernego rozciągnięcia (biały) i zapadnięcia (niebieski) oraz podatności dla różnych wartości PEEP na ekranie EIT. Skróty: EIT = tomografia impedancji elektrycznej; PEEP = dodatnie ciśnienie końcowowydechowe. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.
Ocena perfuzji płucnej za pomocą EIT: przewodnik dla personelu medycznego
Tomografia impedancyjna (EIT) została ostatnio uznana za cenne narzędzie monitorowania wentylacji płuc poprzez pomiar zmian przewodnictwa elektrycznego. Chociaż EIT koncentruje się przede wszystkim na ocenie rozkładu powietrza w płucach, może ona również dostarczać cennych informacji na temat perfuzji płucnej dzięki zastosowaniu innowacyjnych technik.
Zmiany impedancji wynikające z ruchu krwi w klatce piersiowej mają znacznie mniejszą amplitudę niż zmiany związane z wentylacją. Z tego powodu EIT tradycyjnie nie było stosowane do pomiaru perfuzji. Jednakże niektóre metody obejmujące dożylne wstrzyknięcie hipertonicznego roztworu soli fizjologicznej w połączeniu z manewrem wstrzymania oddechu pozwalają wyizolować i wzmocnić zmiany impedancji związane z przepływem krwi. W miarę przemieszczania się tego roztworu przez naczynia krwionośne zmienia on właściwości elektryczne krwi, co może zostać wykryte przez EIT. EIT pozwala pośrednio wnioskować o wzorcach perfuzji poprzez obserwację zmian impedancji wywołanych przez ten roztwór podczas jego krążenia w naczyniach płucnych. Takie podejście umożliwia nam jednoczesne uzyskanie głębszej wiedzy na temat zarówno wentylacji, jak i perfuzji w płucach10. Narzędzie to służy wyłącznie do celów badawczych w USA i/lub zgodnie z regulacjami lokalnych szpitali i/lub zatwierdzeniem organów regulacyjnych w innych krajach.
Wizualizacja perfuzji płucnej
Dożylne wstrzyknięcie roztworu o wysokiej przewodności elektrycznej, takiego jak hipertoniczna sól fizjologiczna lub wodorowęglan sodu, wspomaga wizualizację przepływu krwi w obrębie naczyń płucnych11,12,13. Obszary o wyższej perfuzji wykazują inne wzorce impedancji w porównaniu do obszarów słabiej ukrwionych. To innowacyjne zastosowanie EIT umożliwia wzglenną ocenę perfuzji równolegle z obrazowaniem wentylacji, zapewniając kompleksowy wgląd w funkcję płuc, co pomaga odróżnić hipoksemię spowodowaną wadami perfuzji, zazwyczaj leczoną terapiami modulującymi perfuzję płucną, od hipoksemii spowodowanej zaburzeniami wentylacyjnymi, często korygowanych za pomocą strategii wentylacyjnych lub zmian pozycji ciała. Zastosowanie to pozwala również na monitorowanie zmian w regionalnej perfuzji płucnej w odpowiedzi na wprowadzone leczenie (takie jak wziewny tlenek azotu, leki przeciwzakrzepowe i leki trombolityczne).
Narzędzie do perfuzji
Narzędzie do perfuzji w ramach EIT zostało zaprojektowane specjalnie do wizualizacji przepływu krwi płucnej podczas kontrolowanej wentylacji mechanicznej. Polega ono na wstrzyknięciu hipertonicznego roztworu soli fizjologicznej do żyły podczas krótkiego okresu bezdechu. Powstały obraz przedstawia rozkład perfuzji płucnej, w którym kolory zmieniają się od żółtego (oznaczającego wyższą perfuzję) do ciemnoczerwonego (oznaczającego niższą perfuzję) w przekroju poprzecznym klatki piersiowej (patrz Rysunek 7).

Rycina 7: Zmienność procentowego rozkładu perfuzji w różnych obszarach klatki piersiowej. Przedstawiono zmienność perfuzji w częściach przedniej, tylnej, prawej i lewej, przy czym kolory wahają się od żółtego (wyższa perfuzja) do ciemnoczerwonego (niższa perfuzja) w przekroju poprzecznym klatki piersiowej. Możliwe jest również uruchomienie przetworzonego filmu online, pokazującego przepływ kontrastu przez serce w kolorze niebieskim, a następnie przez płuca w kolorach czerwonych. Skróty: A = przednia; P = tylna; R = prawa; L = lewa. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej ryciny.
Analiza online i offline
EIT pozwala na ciągły pomiar pletyzmogramów oraz rozkładu powietrza w płucach. Zmiana impedancji odzwierciedla zmiany objętości oddechowej, co umożliwia regionalną ocenę płuc. Pletyzmogram graficznie przedstawia zmiany objętości płuc podczas wdechu i wydechu (Rysunek 8). Zmienność ilości powietrza może być mierzona w różnych częściach płuc. Jest to jeden z najkorzystniejszych pomiarów w EIT, ponieważ pozwala na ocenę wentylacji regionalnej.
Urządzenie EIT tworzy macierz 32 x 32 w celu zmapowania całego obszaru płuc. Macierz ta jest przeniesiona na siatkę obejmującą całe płuca. Każdemu małemu kwadratowi w siatce, zwanemu pikselem, przypisana jest wartość rezystywności lub impedancji. Zmiany wartości impedancji odpowiadają zmianom objętości płuc w konkretnej części płuca.
Przy użyciu dedykowanego oprogramowania EIT przetwarza te zmiany wartości impedancji i generuje obraz. Obraz ten pozwala zrozumieć skalę zmian objętości, przedstawioną na skali kolorystycznej. Jasnoniebieski kolor oznacza wysoką objętość, a ciemnoniebieski wskazuje na niską objętość. Brak zmian impedancji lub brak zmian objętości oddechowej reprezentowany jest kolorem szarym (Rysunek 8). W istocie działa to jak mapa, precyzyjnie wskazująca miejsca, w których te zmiany wystąpiły w płucach.

Rycina 8: Dynamiczny obraz wentylacji przedstawiający każdy piksel w macierzy 32 x 32, łącznie 1 024 pikseli. Amplituda wentylacji jest reprezentowana przez amplitudę fali i intensywność koloru, gdzie kolor szary oznacza brak objętości, a przejście od jasnoniebieskiego do ciemnoniebieskiego reprezentuje odpowiednio wysoką i niską objętość. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.
Istnieje wiele sytuacji klinicznych, w których EIT może być przydatna. Na przykład w wczesnej identyfikacji powikłań i stanów mogących prowadzić do uszkodzenia płuc, takich jak niedodma, przerozciągnięcie oraz odma opłucnowa. Niedodma jest jedną z najczęstszych patologii u pacjentów hospitalizowanych. Polega ona na częściowym lub całkowitym zapadnięciu się tkanki płucnej, co prowadzi do zmniejszenia objętości płuc i upośledzenia wymiany gazowej. Niedodma może zostać wykryta za pomocą EIT, co przedstawiono na Rysunku 9A. Rysunek 9A oraz Rysunek 9B to obrazy mapy wentylacji tego samego pacjenta, wykonane w odstępie krótszym niż 13 min. Na Rysunku 9A jedynie 23% zmian impedancji występuje w regionie tylnym, co widać również po zmniejszeniu jasnoniebieskich i ciemnoniebieskich obszarów w tym regionie. Po zwiększeniu PEEP z 4 do 10 cmH2O, Rysunek 9B wykazuje zwiększoną wentylację w tylnej części płuc, która wzrosła z 23% do 43%. W porównaniu z Rysunkiem 9A, u pacjenta obserwuje się wzrost podatności z 18,8 do 27,6 mL/cmH2O. Co istotne, przyrost ten następuje w obustronnym regionie tylnym, o czym świadczą zwiększone jasnoniebieskie i ciemnoniebieskie obszary w tylnej części (Rysunek 9B). Ponadto następuje redukcja ciśnienia napędowego, co wskazuje, że dalsze zwiększanie objętości oddechowej i PEEP nie obciąża dodatkowo płuc14,15.

Rysunek 9: Różnice w wentylacji przy różnych wartościach PEEP. (A) Przy PEEP 4 cmH2O obraz pokazuje różnicę w wentylacji między obszarami przednimi (lepiej wentylowanymi) a tylnymi (gorzej wentylowanymi). (B) Po zwiększeniu PEEP z 4 do 10 cmH2O widoczna jest poprawa wentylacji w obszarze tylnym. Skrót: PEEP = dodatnie ciśnienie końcowowydechowe. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.
Nadmierne rozciągnięcie (overdistension) odnosi się do nadmiernej ekspansji lub rozciągania tkanki płucnej poza jej możliwości fizjologiczne, co prowadzi do potencjalnego uszkodzenia pęcherzyków płucnych i struktur otaczających. Nadmierne rozciągnięcie może wystąpić, gdy ciśnienie przyłożone przez respirator w celu wentylacji płuc jest zbyt wysokie. Monitorowanie regionalnej impedancji płuc podczas procedur wentylacyjnych pozwala uniknąć nadmiernego rozciągnięcia i uszkodzenia płuc16. Na Rycini 10A pacjent znajduje się przy PEEP wynoszącym 22 cmH2O, natomiast na Rycini 10B PEEP został zredukowany do 12 cmH2O. Na Rycini 10B dynamiczny obraz wentylacji z EIT wykazuje zwiększenie jasnych i ciemnoniebieskich obszarów w przedniej części płuc, co wskazuje na zwiększoną wentylację. Jednocześnie widoczna jest redukcja jasnych i ciemnoniebieskich obszarów w tylnej części płuc (z 67% do 43%), co sugeruje ustąpienie nadmiernego rozciągnięcia związanego z wyższym PEEP 22 cmH2O na Rycini 10A. Przykład ten pokazuje zdolność EIT do identyfikacji nadmiernego rozciągnięcia i wspierania wentylacji protekcyjnej w obrębie płuc9.

Rycina 10: Zmiany PEEP. (A) PEEP wynoszący 22 cmH2O; (B) PEEP wynoszący 12 cmH2O. Prosimy kliknąć tutaj, aby zobaczyć powiększoną wersję tej ryciny.
Odma opłucnowa to stan charakteryzujący się obecnością powietrza w jamie opłucnej, czyli przestrzeni między płucem a ścianą klatki piersiowej. Gromadzenie się powietrza może prowadzić do zapadnięcia płuca, przesunięcia śródpiersia oraz niewydolności hemodynamicznej. Dzięki EIT można w czasie rzeczywistym obserwować zmiany impedancji klatki piersiowej, co przedstawiono na dynamicznym obrazie wentylacji (Ventilation Dynamic Image)17,18,19. Na dynamicznym obrazie wentylacji występuje jeden objaw sugerujący podejrzenie odmy, nazywany objawem „przesunięcia fazy” (out of phase sign). Objaw „przesunięcia fazy” odnosi się do wizualnego wskaźnika, w którym zmiany impedancji w płucu nie są prawidłowo zsynchronizowane z cyklem oddechowym. W normalnym cyklu oddechowym zmiany impedancji w płucu powinny być zsynchronizowane z fazami wdechu i wydechu. W przypadku wystąpienia odmy dynamiczny obraz wentylacji wykaże odchylenie od oczekiwanego wzorca, ponieważ zmiany impedancji nie są zsynchronizowane z normalnymi fazami wdechu i wydechu. Dodatkowo podwyższenie linii bazowej pletyzmografu, co oznacza wzrost impedancji płuc na koniec wydechu (EELI), mimo redukcji PEEP, może dodatkowo wskazywać na obecność odmy opłucnowej (Rysunek 11).

Rycina 11: Objaw „przesunięcia fazy” na mapie wentylacyjnej. Jednocześnie pletyzmograf wykazuje podwyższenie linii bazowej, mimo zmniejszenia PEEP. Oba te znaleziska silnie wspierają i potwierdzają obecność odmy opłucnowej. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej ryciny.