Monitorowanie czynności płuc za pomocą elektrycznej tomografii impedancyjnej na oddziale intensywnej terapii
6 września 2024
Tomografia impedancji elektrycznej to nieinwazyjne, wolne od promieniowania narzędzie do monitorowania wentylacji płuc w czasie rzeczywistym. Mierząc zmiany impedancji w klatce piersiowej, może wizualizować rozkład powietrza na zasadzie oddech po oddechu. Elektryczna tomografia impedancyjna początkowo przeznaczona do monitorowania wentylacji może również mierzyć perfuzję poprzez dożylne wstrzyknięcie roztworu soli fizjologicznej.
Na oddziałach intensywnej terapii monitorujemy pracę płuc za pomocą tomografii elektroimpedancyjnej. Technika ta przekłada zmiany impedancji w czasie na obrazach topograficznych. Jest to pomocne w dynamicznym środowisku klinicznym, w którym stan pacjenta może szybko ewoluować.
Tomograf elektroimpedancyjny, ultrasonografia, tomografia komputerowa, manometr przełyku są obecnie wykorzystywane do monitorowania aspektów związanych z płucami. Wyzwaniem jest prawidłowe ułożenie taśmy w celu uzyskania wysokiej jakości sygnału i prawidłowa interpretacja danych. Trzeba zrozumieć, jak wygląda sygnał w każdym stanie, a następnie dokonać kompleksowej interpretacji.
Zamierzamy zrozumieć niejednorodną chorobę płuc, wpływ pozycji pacjenta na mechanikę płuc, ocenę efektu leczenia oraz spersonalizowane zmiany parametrów wentylacji mechanicznej za pomocą EIT. EIT jest ciągłym, nieinwazyjnym, wolnym od promieniowania monitorem działającym w czasie rzeczywistym, który umożliwia nam dostęp do regionalnej wentylacji i dystrybucji perfuzji. Inne metody monitorowania płuc nie były w stanie dostarczyć informacji o dystrybucji regionalnej.
Obecnie EIT jest jedyną techniką, która pozwala nam uzyskać dostęp do dystrybucji regionalnej w czasie rzeczywistym. Na początek poinstruuj pacjenta, aby przyjął pozycję do pomiaru ściany klatki piersiowej. Za pomocą taśmy zmierz obwód klatki piersiowej między czwartą a piątą przestrzenią międzyżebrową i wybierz odpowiedni pas spośród różnych rozmiarów.
Przykryj pasek elektrody materiałem jednorazowego użytku i żelem przewodzącym. Umieść pasy w czwartej i piątej przestrzeni międzyżebrowej ściany klatki piersiowej pacjenta, upewniając się, że nie zachodzą na elektrody. Podłącz czujnik przepływu do obwodu wentylacyjnego w pobliżu elementu Y i ustaw go czujnikiem do góry, aby zapobiec gromadzeniu się płynu lub zakłóceniom sygnału.
Podłącz pasek do urządzenia EIT. Następnie podłącz elektrodę odniesienia do elektrody elektrodowej lub EKG. Zarówno w przypadku pacjentów dorosłych, jak i dzieci elektrodę należy umieścić na brzuchu lub ramieniu.
Włącz elektryczną tomografię impedancyjną lub EIT i wprowadź dane demograficzne pacjenta. Następnie zmierz odstęp przedni i uzupełnij wyniki. Rozpocznij monitorowanie w przypadku braku ruchów pacjenta.
EIT wygeneruje dwa obrazy: obraz dynamiczny i mapę wentylacji. Następnie wybierz narzędzie do miareczkowania PEEP z ikony ekranu głównego i uzyskaj dostęp do opcji narzędzia. Ustaw odstępy czasu dla zmian PEEP podczas miareczkowania, aby ustabilizować wentylację w każdym stanie.
Dostosuj wartość progową dla automatycznego wykrywania zmian PEEP. Naciśnij start na ekranie miareczkowania PEEP, aby rozpocząć odliczanie w oparciu o dostosowany czas zmian PEEP. Po wyświetleniu monitu dostosuj wartość PEEP na respiratorze zgodnie z protokołem.
Urządzenie automatycznie wykryje zmianę i rozpocznie nowe odliczanie. Monitoruj zmiany PEEP, a jeśli automatyczne wykrywanie nie powiedzie się, ręcznie zatrzymaj i skomentuj procedurę. Opcjonalnie należy podać uwagi lub nazwać miareczkowanie i uzyskać wykres miareczkowania PEEP.
Po pierwsze, należy zapewnić pacjentowi wystarczającą sedację i, jeśli to konieczne, blokadę nerwowo-mięśniową, ponieważ każdy wysiłek oddechowy może zakłócić zabieg. Aby rozpocząć procedurę, należy kliknąć na ikonę startu w oprogramowaniu EIT. Przełącz na ciągły tryb dodatniego ciśnienia w drogach oddechowych lub wentylacji wspomaganej ciśnieniem ze wspomaganiem ciśnienia zero centymetrów wody.
Szybko i konsekwentnie wstrzyknij 10 mililitrów 7,5% hipertonicznego roztworu soli fizjologicznej przez cewnik do centralnego dostępu żylnego w żyle szyjnej wewnętrznej lub podobojczykowej. Po zakończeniu wstrzykiwania należy powrócić do normalnych ustawień wentylacji. Na koniec uzyskaj zrekonstruowany obraz obfitości na podstawie kinetyki pierwszego przejścia kontrastu przepływającego przez serce i płuca.
Obrazowanie dynamiczne wyświetla zmiany rozkładu powietrza w czasie rzeczywistym podczas wentylacji, wykorzystując warianty kolorów od ciemnoniebieskiego do białego, aby pokazać najmniej lub większość wentylowanych obszarów, przy czym szary oznacza brak zmian. Technologia EIT umożliwia monitorowanie mechaniki płuc w czasie rzeczywistym, prezentując dane dotyczące reakcji obszaru płuc. EIT obejmuje również pomiar perfuzji płucnej z wykrywaniem zmian impedancji krwi, zwłaszcza przy użyciu dożylnego hipertonicznego roztworu soli fizjologicznej podczas określonych manewrów.
Pomaga to w wizualizacji i ocenie wzorców perfuzji wraz z wentylacją. Ta kompleksowa ocena pomaga we wczesnym wykrywaniu patologii płuc, takich jak niedodma, i ujawnia zwiększoną wentylację w tylnym płucu, która wzrosła z 23% do 43% u pacjenta.
Przegląd
Tomografia impedancyjna (EIT) to bezinwazyjne narzędzie do monitorowania wentylacji płuc w czasie rzeczywistym. Wizualizuje dystrybucję powietrza w płucach poprzez pomiar zmian impedancji, co umożliwia dynamiczną ocenę funkcji płuc.
Kluczowe komponenty badania
Obszar nauki
- Neuronauki
- Biologia
- Wizualizacja medyczna
Tło
- EIT zapewnia monitorowanie w czasie rzeczywistym bez promieniowania.
- Jest przydatny w warunkach intensywnej terapii do oceny mechaniki płuc.
- Technika pomaga w wizualizowaniu dystrybucji wentylacji i perfuzji.
- Wyzwania obejmują prawidłowe umieszczenie elektrod i interpretację danych.
Cel badania
- Rozumienie heterogenicznych chorób płuc.
- Ocena wpływu pozycji pacjenta na mechanikę płuc.
- Ocena efektów leczenia i personalizacja parametrów wentylacji mechanicznej.
Stosowane metody
- Pozycjonowanie pacjenta i pomiar obwodu klatki piersiowej.
- Umieszczenie elektrod i podłączenie do urządzenia EIT.
- Ciągłe monitorowanie i korekty PEEP.
- Wstrzyknięcie stężonego roztworu soli do oceny perfuzji.
Główne wyniki
- EIT pozwala na dynamiczne obrazowanie zmian wentylacji.
- Monitorowanie w czasie rzeczywistym pomaga w wykrywaniu patologii płuc.
- Wizualizacja wzorców perfuzji obok wentylacji.
- Lepsze zrozumienie reaktywności płuc i efektów leczenia.
Wnioski
- EIT jest cennym narzędziem do monitorowania płuc w czasie rzeczywistym.
- Poprawia zdolność oceny dystrybucji wentylacji i perfuzji.
- Ciągłe stosowanie może prowadzić do lepszych wyników leczenia u pacjentów w opiece intensywnej.
Często zadawane pytania
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.
